Влияние тритерпеновых гликозидов и их комплексов с холестерином и аминокислотами на рыб Brachydanio rerio

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние тритерпеновых гликозидов и их комплексов с холестерином и аминокислотами на рыб Brachydanio rerio

Yakovishin L. A., Bazyura E. A., Ertahova V. A., Korzh E. N., Rubinson M. A.

The ichthyotoxic action of hederagenin glycosides on Brachydanio rerio (Cyprinidae) is considered. It is shown that monodesmosidic glycosides possess more express ichthyotoxicity in contrast with bidesmosidic glycoside. For the development of high activity it is necessary presence to have a free carboxyl group in the aglycone part of glycosides in C-17. 3-O--D-glucopyranosyl-(16)-O--D-glucopyranoside of hederagenin turned out to be the most active. The cholesterol supplement in the incubational mixture reduces ichthyotoxicity of hederagenin triterpene glycosides and does not reflect on toxicity of glycyrrhinic acid.

The complexes of 3-O--L-rhamnopyranosyl-(12)-O--L-arabinopyranoside of hederagenin with glycine and alanine are more toxic than glycoside itself. The glycoside complex with valine is not active to Brachydanio rerio.

Яковішин Л.О., Базюра К.А., Єртахова В.А., Корж О.М., Рубінсон М.А.

Вплив тритерпенових глікозидів та їх комплексів з холестерином і амінокислотами на риб Brachydanio rerio.

Ключові слова: тритерпенові глікозиди, хедерагенін, гліцирризинова кислота, Brachydanio rerio, Cyprinidae, комплекс, холестерин, амінокислоти, іхтіотоксичність.

Розглянута іхтіотоксична дія глікозидів хедерагеніну на Brachydanio rerio (Cyprinidae). Показано, що монодесмозидні глікозиди мають більш виражену іхтіотоксичність в порівнянні з бісдесмозидним глікозидом. Для прояву високої активності необхідна наявність вільної карбоксильної групи у агліконній частині глікозидів у атома С-17. Найбільш активним виявився 3-О--D-глюкопіранозил-(12)-О--D-глюкопіранозид хедерагеніну. Добавка холестерину в інкубаційну суміш знижує іхтіотоксичність тритерпенових глікозидів хедерагеніну та не відбивається на токсичності гліцирризинової кислоти.

Комплекси 3-О--L-рамнопіранозил-(12)-О--L-арабінопіранозида хедерагеніну з гліцином та аланіном більш токсичні, ніж сам глікозид. Комплекс глікозида з валіном не є активним стосовно Brachydanio rerio

Вступление

Характерной особенностью тритерпеновых гликозидов является их общая токсичность [1-3]. В частности, они обладают ихтиотоксичностью, что связано с повреждением жаберных капилляров. Это приводит к нарушению дыхания, солевого обмена и осмотического давления в организме рыб [3, 4]. Кроме того, при попадании в кровь, тритерпеновые и стероидные сапонины вызывают гемолиз [1, 5].

С токсическими свойствами также связано влияние тритерпеновых гликозидов на равновесие в водных экологических системах. Так, например, было установлено, что голотурии посредством сапонинов подавляют размножение морских ежей и способны влиять на хищных рыб [3, 4].

В настоящее время проводятся исследования по установлению корреляций между различными видами токсического действия сапонинов и его связи с противоопухолевой активностью этих веществ [1].

Для изучения закономерностей в ряду «строение-биологическая активность» и поиска перспективных фармакологически активных веществ нами рассмотрено влияние тритерпеновых гликозидов и их комплексов с аминокислотами на рыб Brachydanio rerio (семейство Cyprinidae).

Материалы и методы

Исследовали гликозиды: 3-О--L-рамнопиранозил-(12)-О--L-арабинопиранозид (1), 3-О--D-глюкопиранозил-(12)-О--D-глюкопиранозид (2) и 3-О--L-рамнопиранозил-(12)-О--L-арабинопиранозил-28-О--L-рамнопиранозил-(14)-О--D-глюкопиранозил-(16)-О--D-глюкопиранозид хедерагенина (3), а также 3-О-в-D-глюкуронопиранозил-(12)-О-в-D-глюкуронопиранозид глицирретиновой кислоты (глицирризиновая кислота, гликозид 4). Гликозиды выделяли по методикам, приведенным в работах [6-10]. Комплексы получали как описано в [11].

Ихтиотоксическую активность тритерпеновых гликозидов 1-4 и их комплексов с глицином, L-валином и L-аланином определяли на рыбах Brachydanio rerio (Cyprinidae). Использовали 10-2, 10-3 и 10-4 моль/л растворы гликозидов и 10-4 моль/л растворы комплексов в дистиллированной воде, которую предварительно насыщали кислородом с помощью аквариумного компрессора. Для каждого эксперимента было взято по 10 рыб. Рыб помещали в растворы гликозидов и их комплексов и определяли время , в течение которого происходил 100 % летальный исход (см. табл.1). Доверительный интервал вычисляли со степенью надежности =0,95.

Холестерин добавляли в инкубационную смесь в молярном соотношении 1:1.

Результаты и обсуждение

Проведенные исследования показали, что наибольшей активностью обладает гликозид 2, представляющий собой 3-О--D-глюкопиранозил-(12)-О--D-глюкопиранозид хедерагенина (см. табл.1). В среднем при экспозиции в течение 2,5 мин он вызывает 100 % гибель рыб (летальная доза LD100 гликозида 10-2 моль/л). Близкую активность при той же концентрации проявляет и гликозид 1. Напротив, гликозида 3 примерно в 5 раз больше, а при концентрации 10-4 моль/л он вообще не вызывает гибель Brachydanio rerio более чем 60 мин. Высокая токсичность гликозида 1 ранее была отмечена и по отношению к рыбам Poecilia reticulata (семейство Poeciliidae) [5]. Гликозиды 1-3 являются гликозидами хедерагенина, одного из самых распространенных агликонов тритерпеновых гликозидов [1]. Гликозиды 1 и 3 обнаружены в растениях родов Hedera и Kalopanax, а также в Aralia elata и Acanthopanax sieboldianus. Кроме того, гликозид 1 найден в Polyscias dichroostachya, а 3 - в Schefflera octophylla. Гликозид 2 выделен из Hedera helix и Hedera taurica [1, 2, 6-9].

Монодесмозидные гликозиды 1 и 2 (содержат одну углеводную цепь по атому С-3 агликона) обладают более выраженной ихтиотоксичностью по сравнению с бисдесмозидным гликозидом 3 (имеет две углеводные цепи). Это согласуется с ранее известными данными о том, что обычно большую токсичность проявляют гликозиды со свободной карбоксильной группой в агликонной части [1-3, 5].

Известно, что гликозид 4, содержащийся в солодке голой Glycyrrhiza glabra и уральской Glycyrrhiza uralensis, не смотря на монодесмозидную природу, практически не обладает гемолитической активностью. Его гемолитический индекс HI<2000. Гликозид 1, напротив, обладает большей активностью, его HI=150000 [1]. Было установлено, что ряд гликозидов с высоким гемолитическим индексом практически не проявляет некоторые другие виды токсичности [1]. В нашем случае гликозид 4 хотя и оказался менее токсичным по сравнению с монодесмозидами 1 и 2 (при LD100=10-2 М), но вызывал гибель рыб в течение 10,00,4 мин. Таким образом, он примерно в 4 раза менее ихтиотоксичен, чем гликозид 1, однако их HI различаются более чем в 75 раз. Такие результаты подтверждают отсутствие четких корреляций между различными видами токсичности у ряда тритерпеновых гликозидов. По своей активности гликозид 4 близок к бисдесмозидному сапонину 3. При концентрации 10-4 М он, как и гликозид 3, не вызывал гибель рыб в течение 60 мин.

Очевидно, что для проявления высокой активности важно не просто наличие карбоксильной группы в молекуле гликозида, а ее местоположение. Гликозид 4 содержит карбоксильную группу в кольце Е у атома С-20 пентациклической системы, однако он менее активен, чем гликозиды 1 и 2, также содержащие свободную группу СООН в агликоне, однако в другом месте - у атома С-17. Присутствие двух карбоксильных групп в углеводной части гликозида 4 не сказывается на увеличении его ихтиотоксичности.

Тритерпеновые гликозиды образуют комплексы с холестерином [1]. При добавлении холестерина к сапонинам голотурий [4] было отмечено снижение их гемолитического действия. В наших экспериментах добавка холестерина в инкубационную смесь также уменьшает активность модельных гликозидов 1 и 2 примерно в 2 раза, а гликозида 3 - в меньшей степени. Ихтиотоксичность глицирризиновой кислоты 4 и ее модельной смеси с холестерином практически одинакова, что можно объяснить отсутствием устойчивого комплексообразования между ними.

Комплексы гликозида 1 с глицином и аланином [11] оказались более токсичными, чем гликозид 1. Напротив, комплекс гликозида 1 с валином не токсичен при экспозиции более чем 60 мин. Растворы индивидуальных аминокислот при концентрации 10-4 моль/л токсичности не проявили.

Выводы

гликозид ихтиотоксичность экологический водный

1. Показано, что монодесмозидные гликозиды хедерагенина обладают более выраженной ихтиотоксичностью по сравнению с его бисдесмозидным гликозидом и глицирризиновой кислотой. Для проявления высокой активности необходимо наличие негликозилированной карбоксильной группы в агликонной части гликозидов у атома С-17.

2. Замена дисахаридного фрагмента Rhap(12)-Arap на Glcp(12)-Glcp приводит к незначительному возрастанию ихтиотоксичности гликозида.

3. Добавка холестерина в инкубационную смесь снижает ихтиотоксичность модельных гликозидов хедерагенина и практически не отражается на активности глицирризиновой кислоты.

4. Комплексы 3-О--L-рамнопиранозил-(12)-О--L-арабинопиранозида хедерагенина с глицином и аланином более токсичны, чем сам гликозид. Комплекс гликозида с валином не оказал токсического действия на Brachydanio rerio.

Литература

1. Hostettmann K., Marston A. Saponins. - Cambrige: Cambrige University Press, 1995. - 548 p.

2. Деканосидзе Г.Е., Чирва В.Я., Сергиенко Т.В. Биологическая роль, распространение и химическое строение тритерпеновых гликозидов. - Тбилиси: Мецниереба, 1982. - 349 с.

3. Анисимов М.М., Чирва В.Я. О биологической роли тритерпеновых гликозидов // Успехи современной биологии. - 1980. - Т.6, №3. - С. 351-364.

4. Калинин В.И., Левин В.С., Стоник В.А. Химическая морфология: тритерпеновые гликозиды голотурий (Holothuriodea, Echinodermata). - Владивосток: Дальнаука, 1994. - 284 с.

5. Яковішин Л.О. Гемолітична і іхтіотоксична активність тритерпенових глікозидів плюща канарського Hedera canariensis Willd. // Тези доп. на III конф. молодих вчених та студентів-хіміків південного регіону України. - Одеса. - 2000. - С. 29.

6. Гришковец В.И., Сидоров Д.Ю., Яковишин Л.А., Арнаутов Н.Н., Шашков А.С., Чирва В.Я. Тритерпеновые гликозиды Hedera canariensis I. Строение гликозидов L-A, L-B1, L-B2, L-C, L-D, L-E1, L-G1, L-G2, L-G3, L-G4, L-H1, L-H2 и L-I1 из листьев Hedera canariensis // Химия природ. соедин. - 1996. - №3. - С. 377-383.

7. Шашков А.С., Гришковец В.И., Лолойко А.А., Чирва В.Я. Тритерпеновые гликозиды Hedera taurica I. Строение таурозида Е из листьев Hedera taurica // Химия природ. соедин. - 1987. - №3. - С. 363-366.

8. Лолойко А.А., Гришковец В.И., Шашков А.С., Чирва В.Я. Тритерпеновые гликозиды Hedera taurica III. Строение хедерозидов А3, В, Е2 и F из ягод плюща крымского // Химия природ. соедин. - 1988. - №5. - С. 721-726.

9. Гришковец В.И., Толкачева Н.В., Шашков А.С., Чирва В.Я. Тритерпеновые гликозиды Hedera taurica VIII. Таурозиды F1, F2, F3 и тритерпеноидный сульфат // Химия природ. соедин. - 1991. - №6. - С. 860-861.

10. Лазурьевский Г.В., Терентьева И.В., Шамшурин А.А. Практические работы по химии природных соединений. - М.: Высш. шк., 1961. - 192 с.

11. Яковишин Л.А., Пуговкин А.М., Маркова П.А. Комплексообразование тритерпенового гликозида -хедерина с алифатическими протеиногенными аминокислотами // Материалы II Международн. конф. «Лесные биологически активные ресурсы». - Хабаровск (Россия). - 2004. - С. 219-222.

Приложение

Гликозид 1: R1 = Rhap(12)-Arap, R2 = Н; гликозид 2: R1 = Glcp(12)-Glcp, R2 = Н; гликозид 3: R1 = Rhap(12)-Arap?, R2 = Glcp-(61)-?Glcp-(41)-Rhap

Глицирризиновая кислота (гликозид 4)

Таблица 1

Ихтиотоксическая активность гликозидов 1-4 и их комплексов на Brachydanio rerio

Размещено на Allbest.ru