Проведено сравнительное изучение механизмов мембранотропного действия сапонинов различного строения. Методом дифференциальной сканирующей микрокалориметрии показано, что взаимодействие сапонинов с мембранами, локализация и ориентация молекул в мембране определяются структурными особенностями агликона, строением углеводных цепей, их количеством и местом присоединения в агликоне. C помощью техники БЛМ показано, что механизм изменения проницаемости мембран сапонинами заключается в образовании ими ион-селективных каналов или неселективных пор в зависимости от концентрации, параметры которых зависят от структуры и концентрации молекул сапонинов, структуры и количественного содержания мембранных стеринов. Показана связь между структурой и каналообразующей активностью сапонинов и предложена молекулярная модель их действия на проницаемость стеринсодержащих мембран, объясняющая особенности действия низких и высоких концентраций гликозидов. Согласно этой модели сапонины, сорбируясь на мембране, образуют в ней двумерные смешанные сапонин-стериновые мицеллы таким образом, что агликон взаимодействует с молекулами стерина, углеводная цепь направлена в водную фазу и проводящая ионы структура состоит из комплексов, образованных агликонной частью сапонина с мембранным стерином. С увеличением концентрации сапонина увеличивается число субъединиц в мицелле или канале, селективность исчезает и ион-селективный канал превращается в неселективную водную пору, а при высоких концентрациях сапонина наблюдается структурный переход бислойных мембран в небислойные структуры с высокой проницаемостью. При действии на клетки в низких концентрациях сапонины образуют дополнительные ионные каналы, проницаемые в основном для K + , Na + и Cl - , которые близки по своим свойствам к природным ионным каналам и могут быть сигналом к стимуляции клеточных процессов. При более высоких концентрациях сапонины образуют каналы, проницаемые для ионов кальция, и в зависимости от интенсивности входа Ca 2+ , могут приводить как к стимулирующему, так и ингибирующему действию на клетки. Дальнейшее увеличение концентрации гликозидов приводит к нарушению барьерных свойств плазматических мембран для неэлектролитов, ингибированию внутриклеточных процессов и коллоидно-осмотическому лизису клеток. Предложен новый подход к регуляции проницаемости клеточных и модельных мембран с помощью рН-регулируемых сапониновых пор, размером и работой которых можно управлять, изменяя рН среды. Показано, что гликозиды даммаранового ряда в зависимости от концентрации могут проявлять как про-, так и антиоксидантное действие, аналогичное действию ацетата токоферола, и могут выступать в роли мембранных биоантиоксидантов. Работа выполнена при частичной поддержке грантов РФФИ № 96-04-51016 и № 99-04-48058.

Растительный мир и его лекарственные вещества.

Гликозидный « Saponin » природное вещество.

Сапонины довольно странные вещества, попадая в кровь они вызывают гемолиз (разрушение эритроцитов - красных кровяных телец), обладают высокой токсичностью для хладнокровных (рыбы, лягушки, черви), вызывая их гибель даже в миллионном разведении.

Действие сапонинов весьма разнообразно, они обладают мягчительным и отхаркивающим свойством, что позволяет применять их при легочных заболеваниях, мочегонным, успокаивающим, стимулирующим и тонизирующим. Как и все гликозиды, молекула сапонина состоит из углеводной части и агликона, получившего название САПОГЕНИН.

В растительном мире сапонины не то чтобы были весьма распространены, но все же встречаются как в подземных так и в наземных частях растений. Синюха, солодка, первоцвет, диоскорея, растения семейства аралиевых, патриния накапливают сапонины в корневой части, наперстянка в листве, а коровяка в цветах. Встречаются сапонины также у пчел, пиявок и очковых змей.

Время сбора разнообразно, корневища с корнями диоскореи заготавливают осенью или весной (до цветения), заманихи - осенью, корень солодки - весной и летом (лучше во время цветения).

Сапонины, как и все гликозиды нестойки, и при заготовки подвергаются принудительной сушки, температуре 55-60|С, с хорошей вентиляцией.

Помимо лечения сапонины широко используются в пищевой промышленности (солодка - для производства пива и шипучих напитков, мочения яблок и брусники, в производстве халвы), быту (для стирки тонких окрашенных тканей вместо мыла, так как пена не содержит щелочей и не разъедает красок), текстильной промышленности (для фиксации красок). Маглы умудряются применять сапонины при пожаротушении, они входят в состав противопожарных смесей как пенообразующие вещества (в частности в пенных огнетушителях используется солодка).

Поробнее о Сапонине.

Название "сапонин" (от лат. sapo - мыло) впервые появилось в 1819 г., когда из мыльнянки (растения семейства гвоздичных, с розоватыми душистыми цветками) было выделено вещество образующее с водой обильное количество пены. Сапонины - высокомолекулярные сложные органические соединения гликозидного характера, обладающие специфическими свойствами: водные растворы из сырья, содержащие сапонины, образуют обильную пену; попадая в кровь, вызывают гемолиз эритроцитов; токсичны для холоднокровных (лягушек, рыб, червей), вызывая их гибель даже в разведении 1:1000000. Подобно гликозиду, молекула сапонинов состоит из углеводной части и агликона, называемого сапогенином.

Классификация (характеристика агликона сапогенина).

Сапонины по строению их агликонов делятся на две группы: стероидные и тритерпеновые.

Стероидные сапонины (гликозиды). Сапогенины этих сапонинов являются производными циклопентанопергидрофенантрена, как и агликоны сердечных гликозидов.

Стероидные сапонины встречаются редко, преимущественно в растениях тропического климата. В семействах диоскорейных, норичниковых, спаржевых, амариллисовых стероидные сапонины часто встречаются совместно с сердечными гликозидами (наперстянка, ландыш и др.).

Тритерпеновые сапонины (гликозиды). У многих тритерпеновых сапонинов сапогенином является олеаноловая кислота.

В молекуле сапогенина имеются 5 конденсированных циклогексановых колец, образующих соединение с общей формулой С 30 Н 98 и 1-2 карбоксильные группы. Растения, содержащие тритерпеновые сапонины, распространены довольно широко (семейства синюховых, астровых, гвоздичных, яснотковых, валериановых, аралиевых, бобовых).

Способы получения.

Для выделения сапонинов из растительного сырья пользуются водой или разбавленными спиртами. Агликоны сапонинов хорошо растворяются в органических растворителях. Растворимость в воде зависит от количества моносахаридов и увеличивается с их возрастанием.

В последнее время для обнаружения сапонинов в сырье начали использовать хроматографию на бумаге и в тонком слое сорбента.

Количественное определение.

Используют весовой метод (осаждением сапонинов с последующим взвешиванием остатка), гемолитический и рыбный индексы, пенное число и химические методы.

Распространение.

Сапонины встречаются в растительном и животном мире.

Обнаружены у растений различных климатических зон, в подземных (синюха, солодка, первоцвет, диоскорея, растения семейства аралиевых, патриния)

и надземных (листья наперстянки, цветки коровяка) органах, в растворенном состоянии, в клеточном соке. Среди животных сапонины встречаются у пчел, змей очковых, пиявок.

Факторы, влияющие на накопление сапонинов.

Среди таких факторов можно выделить следующие:

1) Географический - преимущественно у южных растений;

2) Освещенность - положительно влияет на накопление (однако женьшень требует затемнения);

3) Почвенный - внесение удобрений увеличивает содержание сапонинов;

4) Возраст растения - у диоскореи на второй год развития сапонинов в 2 раза меньше, чем на четвертый.

Заготовка.

Сбор производят в определенную фазу накопления БАВ. Корневища с корнями диоскореи заготавливают осенью или весной (до цветения), заманихи - осенью, корень солодки - весной и летом (лучше во время цветения).

Техника сбора.

Корневища выкапывают, культивируемые выпахивают плугом или трактором (солодку). Быстро промывают (сапонины) в проточной воде, режут на куски. Некоторые виды сырья подвяливают (синюха, солодка, первоцвет).

Сушка.

Раскладывают тонким слоем, ворошат. Сушат быстро в сушилках с искусственным обогревом при температуре 55-60°С, с хорошей вентиляцией. Корень женьшеня требует особой обработки.

Хранение.

В упакованном виде как гликозидное сырье. Женьшень хранят особо в сухих хорошо проветриваемых помещениях. Сроки годности указаны на каждое сырье, в отдельных статьях.

Применение.

Усиливают секрецию бронхиальных желез, возбуждают кашлевой центр - используются как отхаркивающие средства. Как адаптогенные средства (женьшень, аралия). Регулируют водно-солевой и минеральный обмен (солодка). Усиливают деятельность гормонов, ферментов за счет эмульгирующего действия. Оказывают противовоспалительное действие (солодка). Стероидные сапонины за рубежом являются источником синтеза кортикостероидов (гормональный препарат кортизона), также применяются при атеросклерозе (поражение артерий, сопровождающееся накоплением на их внутренней поверхности жировых веществ в виде желтоватых бляшек, что уменьшает просветы артерий). Многие сапонины используют как мочегонные и слабительные средства.

Применение в народном хозяйстве.

Тритерпеновые сапонины широко используются в пищевой промышленности (солодка - для производства пива и шипучих напитков, мочения яблок и брусники, в производстве халвы), быту (для стирки тонких окрашенных тканей вместо мыла, так как пена не содержит щелочей и не разъедает красок), текстильной промышленности (для фиксации красок). Сапонины входят в состав противопожарных смесей как пенообразующие вещества (в огнетушителях используется солодка).

Сырьевая база.

Лекарственные растения - диоскорея японская, аралия маньчжурская - преимущественно дикорастущие дальневосточные виды. Женьшень обычно собирают с плантаций. В настоящее время изучаются надземные виды сырья - листья и плоды, что будет способствовать восстановлению зарослей женьшеня, аралии. Сырьевая база солодки не очень значительна. Потребность в корне этого растения велика как в медицине, так и в других отраслях народного хозяйства. Кроме того, Россия - крупнейший поставщик этого сырья на мировом рынке.

Сапонины - это сложные органические соединения из гликозидов растительного происхождения. Элементы обладают сложной структурой и воздействуют на человеческий организм в широком спектре в зависимости от составляющих соединений.

Физические и химические свойства

Молекулярная формула такого соединения очень сложна и может распадаться на большое количество отдельных элементов. Сапонины можно условно разделить на два основные группы:

Стероидные сапонины. Данный элемент относится к группе гликозидов и обладает сложной структурой, которая состоит моносахаридов;

Тритерпеновые сапонины. В этом варианте цепь состоит из углеводных цепочек.

При растворении в воде элемент дает густую пену, поэтому часто входит в состав моющих средств и в пищевых продуктах. Однако применение внутрь обладает еще более широким эффектом, а извлекают из разнообразных растений.

Применение и особенности

Сапонины используют для лечения различных заболеваний. Вещество обладает широким спектром воздействия и может повлиять на организм следующим образом:

Отхаркивающее средство. Действует возбуждающе на дыхательную систему и усиливает выработку слизи, поэтому поможет быстрее прочистить бронхи и избавиться от очага инфекции.

Мочегонное и слабительное средство. Элемент способен распадаться на отдельные соединения и стимулирует выработку ферментов.

Гормональное воздействие. Стероидные сапонины активируют синтез кортикостериодов и стимулируют выработку гормонов, обладая эмульгирующим эффектом.

Лечение атеросклероза. Сложные соединения распадаются на отдельные элементы и могут очищать кровь от жировых веществ, которые образуют артериальные бляшки.

По вкусовым ощущениям вещество обладает неприятным вкусом и может вызывать чихание. Прием внутрь возможен и в профилактических целях, а попадание в организм не несет прямой угрозы для человека. Однако передозировка препарата вызывает раздражение желудочно-кишечного тракта.

Разные типы могут иметь различный эффект на организм человека. К примеру, стероидная группа используется при гипертонии и лечит атеросклероз. Тритерпеноидные сапиноны воздействуют на выработку гормонов и активизируют работу секреций желез.

Стоит отметить и то, что эти растительные элементы можно получить из разных растений, и в зависимости от этого может поменяться и причина приема препарата. Если экстракт солодки с сапонинами лечит почечную недостаточность, то препарата на основе синюхи лазурной чаще используется в качестве отхаркивающего средства. В женьшене также содержится определенное количество этого полезного вещества.

Сапонины - природные гликозиды (сапонизиды, сапозиды), характерными свойствами которых являются: 1) высокая поверхностная активность (способность при встряхивании образовывать пену, т. е. это детергенты); 2) гемолитическая активность, обусловливающая образование пор в клеточной мембране эритроцитов и, как следствие, выход гемоглобина в плазму крови; 3) токсичность для холоднокровных животных, вызванная способностью сапонинов нарушать функционирование жабр, что обусловило применение некоторыми племенами ЛР, содержащих сапонины, при ловле рыбы.

Понятие «сапонины» произошло от названия растения мыльнянка (Sapo- naria officinalis L., сем. Гвоздичные - Caryophyllaceae). Термин был предложен в 1819 г. Мэлоном для обозначения мыльных свойств веществ, выделенных из этого растения (sapo - мыло).

Химическая структура и классификация сапонинов

По структуре молекул сапонины условно разделяют на стероидные и тритер- пеновые (пента- и тетрациклические), хотя по большому счету все сапонины от
носятся к терпеноидам и основу их генинов составляет циклопентанпергидрофе- нантреновое ядро.

Стероидные сапонины. Стероидные сапонины (фуро- и спиростанолового типа) - большая группа природных соединений. Особенностью агликонов стероидных сапонинов является присутствие в молекуле 27 атомов углерода и атома кислородау С16 (в кольце Е), а иногда также в положении у С1, С2, С5, С12. Вполо- жении С5-С6 у многих имеется двойная связь (например, в молекуле диосгенина, агликона диосцина). В зависимости от ориентации (поворота) спирокетального кольца F стероидные сапонины подразделяют на соединения «нормального» ряда и изо-ряда. Спирокетальные группы обнаружены и у стероидных алкалоидов, что говорит об их общем происхождении и родстве с другими стероидами.

Стероидные сапонины обычно являются С3-О-гликозидами, поскольку ОН-группа у С3-атома агликона является основным местом присоединения остатков сахаров. В гликозильной цепочке может быть несколько мономеров (не только глюкозы - например, в молекуле, выделенной из растений рода Наперстянка (Digitalis), имеется 5 монозидов, в том числе галактоза, ксилоза, глюкоза; са- погенин - дигитонин). Данный случай также показывает, что в растениях, содержащих кардиогликозиды, эти вещества часто встречаются вместе с сапонинами.

Стероидные сапонины и их гликозиды характерны для следующих семейств: Диоскорейные, Лилейные, Норичниковые, а также обнаружены у растений семейств Бобовые, Лютиковые, Пасленовые, Парнолистиковые.

Стероидные сапонины имеют значение прежде всего как исходные продукты для получения кортикостероидов и других стероидных гормональных ЛС (Преднизо- лон, Прогестерон). От других сапонинов они практически ничем не отличаются, кроме способности образовывать с высшими спиртами (в частности, с холестерином) комплексные соединения, не растворимые в воде, но хорошо растворимые в этаноле.

Наиболее типичным представителем стероидных сапонинов является диос- генин, содержащийся в корневищах и корнях разных видов диоскореи: ниппонской, кавказской, дельтовидной. Сапогенин диосгенин у С3 через кислород образует связь с глюкозой, к которой (разветвленно через О-связи) присоединены две L-рамнозы, образуя гликозид диосцин.

Фитоэкдизоны. По структуре молекул к стероидным сапонинам близки соединения, именуемые фитоэкдизонами (экдистероидами).

В основе строения молекул экдизонов лежит циклопентанпергидрофенан- треновый скелет, к которому в С17-положении присоединена алифатическая цепочка из восьми углеродных атомов. По физико-химическим свойствам фитоэкдизоны - твердые кристаллические вещества, хорошо растворимые в этаноле, метаноле, ацетоне, этилацетате и плохо - в хлороформе, не растворимые в петро- лейном эфире, оптически активные.

Впервые фитоэкдизоны были обнаружены у насекомых и ракообразных в связи с тем, что они контролируют метаморфоз и линьку этих беспозвоночных животных. Затем их нашли в растениях - папоротниках, таких как тайваньский папоротник пайючин (Podocarpus nakai), серпуха сухоцветная (Seratula xeranthemoides); у последнего вида их содержание было около 2 %. Установили, что если личинки насекомых не получают достаточного количества экдистерои- дов из растений, используемых ими для питания, то у них не наступают процессы окукливания и превращения в стадию имаго.

Для обнаружения фитоэкдизонов в ЛРС используют их некоторые физикохимические свойства, а также биотест на окукливание личинок при введении им экстракта растения.

Фармакологическое действие экдистероидов изучено недостаточно. Установлено, что они оказывают адаптогенное и психостимулирующее влияние. Кроме того, экдизоны усиливают процессы белкового синтеза в организме и могут быть использованы как анаболические средства, что находит применение в спортивной медицине.

Тритерпеновые сапонины. Их агликоны представлены тетра- или пентациклическими тритерпеноидами: (С5Н8)6, или С30Н48.

Тритерпеноидные сапонины распространены в растительном мире шире, чем стероидные. Особенно богаты ими семейства Аралиевые, Бобовые, Гвоздичные, Конскокаштановые, Розоцветные, Синюховые. В отличие от стероидных сапонинов, которые встречаются главным образом в растениях, произрастающих в сухом и жарком климате, тритерпеновые сапонины обнаруживаются у растений степей, лесостепей и умеренных широт. В растениях сапонины находятся в растворенном виде в клеточном соке (вакуоли). Их количество может колебаться от незначительных чисел до 30 % (мыльный корень). Они могут накапливаться в различных частях растений: корнях (солодка), корневищах с корнями (диоскорея), траве (мыльнянка, астрагал шерстистоцветковый), листьях (наперстянка), цветках (коровяк скипетровидный), семенах (конский каштан).

Даммарандиол

Большинство пентациклических тритерпеновых сапонинов относится к пяти типам: а-амирина, Р-амирина, лупеола, фриделина и гопана. В природе наиболее широко представлены продукты Р-амирина - олеаноловая кислота, производные которой имеются у аралии, синюхи, солодки, патринии и многих других ЛР. Производные а-амирина, представителем которых является урсоловая кислота и ее продукты, выделены из растений семейств Брусничные, Вересковые, Кутровые. Производные лупеола, такие как бетуловая кислота, бетулин, выделены из березы.

Тритерпеновые сапонины могут быть нейтральными и кислыми. Кислый характер рН обусловлен присутствием карбоксильной группы в агликоне или уро- новых кислот в гликозильной части молекулы. Гидроксильные группы могут быть ацилированы уксусной кислотой (пропионовой или другими). Сахаристые остатки могут присоединяться к агликону по гидроксильной или карбоксильной группам; гликозильная цепочка может быть линейной или разветвленной.

Физико-химические свойства

По физико-химическим свойствам сапонины - это бесцветные или желтоватые аморфные гигроскопичные вещества. В кристаллическом виде получены отдельные гликозиды сапонинов, которые содержат не более четырех моносахаридов.

Как стероидные, так и тритерпеновые сапониновые гликозиды (сапонизиды, или сапозиды) растворимы в воде, а также в разведенных водой (60-70 %) низших спиртах (этаноле, метаноле) даже на холоде. В более высоких концентрациях этих спиртов (80-95 %) только при нагревании и при охлаждении выпадают в осадок. Растворимость в воде определяется количеством моносахаридов в гликозидной части молекулы сапонизидов и увеличивается с возрастанием их числа. Гликозиды сапонинов с 1-4 моносахаридами обычно плохо растворимы в воде. Как правило, сапонизиды при растворении в воде образуют коллоидные растворы. В растворе оптически активны (за счет гликозильных остатков). Сапонизиды не растворимы в эфире, бензоле, ацетоне, хлороформе и других органических растворителях.

Многие сапонины образуют молекулярные комплексы с солями тяжелых металлов, фенольными веществами, стеринами, липидами, белками. При этом их гликозильные части определяют способность связывания, а сапогенины гемолитически не активны и не токсичны для рыб.

Из водных растворов сапонины осаждаются солями тяжелых металлов, гидроксидами бария (или магния), белками и таннинами; из спиртовых растворов - неполярными органическими растворителями (диэтиловым эфиром, этилацетатом и др.), стеринами, липидами. Под действием кислот и ферментов гликозиды сапонинов распадаются на агликон и остаток сахара. Сапонины обладают жгучим раздражающим вкусом и вызывают чихание и покраснение глаз, аллергию.

Некоторые сапонины могут быть не растворимы в воде, плохо пениться, не проявлять гемолитических свойств.

Стероидные сапонины образуют комплексы и осадки с высшими спиртами и холестерином. Стероидные сапонины в основном рН-нейтральны, а тритерпеновые - в основном кислые. Сапогенины - кристаллические вещества с четкой температурой плавления (в отличие от гликозидов, которые не имеют определенной температуры плавления). Сапогенины, как правило, растворимы в спиртах, диэтиловом эфире, ацетоне, бензоле, но не растворимы в воде.

Выделение сапонинов из ЛРС

Этот процесс проводят по следующей схеме. Предварительно ЛРС обрабатывают петролейным эфиром или четыреххлористым углеродом - для разрушения комплекса сапонинов со стеринами, которые не растворимы в спиртах. Из ЛРС сапонины экстрагируют водой, этанолом, метанолом или их водными растворами. Водой в основном извлекают гликозиды (чем больше гликозильных остатков, тем растворимость в воде больше). Поэтому обычно 60-70 % спиртом извлекаются и гликозиды, и агликоны сапонинов.

Из водных вытяжек различные тритерпеновые сапонины осаждают тяжелыми металлами (кислые сапонины с металлами образуют соли, которые затем разлагают серной или угольной кислотами). Если образуются холестериновые комплексы, проводят извлечение холестерина бензолом, если белковые комплексы - проводят разрушение комплекса кипячением с этанолом (сапонины переходят в раствор, белок остается в осадке).

Из танниновых комплексов сапонины освобождают кипячением с оксидом цинка: таннины остаются в осадке в виде комплекса с цинком, сапонины переходят в раствор.

Полученные фракции сапонинов разделяют на индивидуальные вещества с помощью колоночной хроматографии на силикагеле, оксиде алюминия, активированном угле, гельфильтрацией на сефадексе и т. п.

Качественное определение наличия сапонинов

Методы обнаружения сапонинов в ЛРС основаны на использовании трех различных свойств этих веществ: физических, химических и биологических.

1. Реакции, основанные на физических свойствах сапонинов. Гликозиды сапонинов обладают детергентной активностью, что связано с наличием в одной молекуле гидрофильного (углеводная часть) и гидрофобного остатков (агликон). Образование пены обусловлено тем, что сапонины понижают поверхностное натяжение на границе двух сред: воды и воздуха, воды и жира, т. е. они способны эмульгировать жиры.

Реакция пенообразования. При встряхивании в пробирке водного извлечения, содержащего сапонины, образуется довольно устойчивая пена. По характеру и степени пенообразования примерно определяют групповую принадлежность сапонинов (стероидную или тритерпеновую). Для проведения этой реакции водные экстракты из ЛРС делят на две части: первую подкисляют до рН ~ 1, вторую подщелачивают до рН и 13. Оба раствора в пробирке встряхивают. Наблюдают образование столбов пены. Если в пробирках образуются примерно равные по величине и стойкости столбики пены, то ЛРС содержит тритерпеновые сапонины, если же столбики пены больше при щелочном растворе рН, чем при кислом, то сырье содержит стероидные сапонины.

2. Реакции, основанные на химических свойствах сапонинов. Это реакции осаждения сапонинов и цветные реакции.

Реакции осаждения сапонинов:

Из водных растворов сапонины осаждаются Ba(OH)2, Mg(OH)2, CuSO4, ацетатом Pb, причем тритерпеновые сапонины осаждаются средним ацетатом свинца, а стероидные - основным;

Из спиртовых экстрактов стероидные и тритерпеновые сапонины осаждаются спиртовым раствором холестерина в виде комплексов (холестеридов).

Реакции окрашивания сапонинов:

К 2 мл водного извлечения прибавляют 1 мл 10 % NaNO^ 1 каплю концентрированной H2SO4. В результате появляется кроваво-красное окрашивание;

К 2 мл водного извлечения прибавляют 2 мл хлороформа и 5 капель концентрированной H2SO4 - возникает желтое, переходящее в темно-коричневое окрашивание в нижнем (хлороформном) слое;

Реакция Лафона: к2мл водного извлечения прибавляют 1 мл этанола, 1 мл концентрированной H2SO4, затем каплю раствора Fe2(SO4)3. При нагревании пробирки в ней появляется сине-зеленое окрашивание.

Эти три реакции положительны как на стероидные, так и на тритерпеновые сапонины. Только на стероидные сапонины позитивны следующие реакции:

Реакция Либермана - Бурхардта (на стероидное ядро молекулы, как и у кардиогликозидов): к 3 мл водного извлечения из ЛРС, выпаренного досуха, добавляют каплю ледяной уксусной кислоты и затем смесь (50: 1) уксусного ангидрида и концентрированной H2SO4. Через 5 мин появляется розовое окрашивание, переходящее в зеленовато-синее;

Реакция Санье: к2мл1% раствора сурьмы (III) хлорида добавляют несколько капель концентрированной H2SO4, содержащей уксусный ангидрид. В результате взаимодействия реагентов со стероидной частью молекулы сапонинов появляется желтое окрашивание.

Существует вариант реакции Санье для выявления сапонинов на хроматограммах. Для этого хроматограммы после разделения суммы сапонинов опрыскивают 5 % спиртовым раствором ванилина, 10 мин нагревают в сушильном шкафу при температуре 100-110 °С, затем опрыскивают 50 % раствором H2SO^ снова 10 мин нагревают в сушильном шкафу - пятна гликозидов стероидных сапонинов окрашиваются в желтые тона.

Для хроматографического выявления тритерпеновых сапонинов хроматограммы опрыскивают 20 % раствором H2SO4 и 10 мин нагревают в сушильном шкафу при 110 °С, в результате чего сапонины (особенно аралозиды) проявляются в виде пятен вишневого цвета.

3. Реакции, основанные на биологических свойствах сапонинов. Реакция гемолиза эритроцитов. Для ее проведения используют кровь (или эритроциты крови). Необходимо, чтобы в крови было незначительное содержание холестерина, присутствие которого может сдерживать гемолиз. Кроме того, требуется, чтобы рН был физиологическим (около 7,4), для чего взвесь эритроцитов разводят 0,9 % раствором NaCl. После смешивания равных объемов извлечения из ЛРС (содержащего сапонины) и взвеси эритроцитов в физиологическом растворе через некоторое время кровь становится прозрачной и ярко-красной - происходит гемолиз эритроцитов и выход гемоглобина в среду. Следует отметить, что различные сапонины имеют разный гемолитический индекс. Например, требуется 1 г сапонинов синюхи обыкновенной для гемолиза 10 000 мл крови и 1 г сапонинов диоскореи ниппонской для гемолиза 600 мл крови, т. е. гемолитический индекс у сапонинов синюхи выше, чем у сапонинов диоскореи. У солодки голой и конского каштана сапонины (сапонозиды) гемолитической активностью не обладают, а их агликоны - обладают.

Количественное определение содержания сапонинов в ЛРС. Единого метода количественного определения сапонинов пока нет. Ранее широко применяли гравиметрический метод, основанный на осаждении сапонинов холестерином, солями свинца, меди, магния, гидроксидом бария или концентрированными малополярными растворителями. Однако этот метод неспецифичен и дает завышенные результаты.

Используются также методы спектрофотометрии. Например, в первом методе берут порцию стероидных сапонинов, извлекаемых этанолом из диоскореи, прибавляют реактив Эрлиха (1 % раствор п-диметил-аминобензальдегида в четырехнормальном спиртовом растворе HCl), инкубируют 2 ч при 58 °С, охлаждают и измеряют оптическую плотность раствора. В другом методе спектрофотометрирова- ние раствора проводят после осаждения глицерризиновой кислоты из ацетонового извлечения солодки голой 25 % раствором аммиака. В третьем методе на хроматограммах в парах ортофосфорной кислоты стероидные сапонины дают розовые пятна, ярко флуоресцирующие в УФ-свете, что используют для флуориметрии.

Биологические свойства и фармакологическое действие

Все сапонины:

Обладают гемолитической активностью (за исключением сои, солодки и конского каштана). Гемолитическая активность - это способность сапонинов образовывать комплексы со стеринами и, как следствие, поры в мембранах эритроцитов, что позволяет гемоглобину этих клеток свободно диффундировать в среду или в плазму крови, давая так называемую «лаковую кровь» - явление, открытое Л. Федотовым в 1875 г.;

Токсичны для организмов при попадании в кровь. Сапонины вызывают гемолиз эритроцитов и паралич ЦНС, прежде всего ее дыхательного центра. Поэтому введение этих веществ непосредственно в кровь недопустимо. Возможно пероральное применение препаратов сапонинов, так как они не всасываются ЖКТ;

Даже в очень высоких разведениях (1:1 000 000) сапонины вызывают гибель холоднокровных животных (рыб, червей, лягушек), показано, в частности, их деструктивное действие на жабры - орган дыхания, солевого обмена и осмотического давления у рыб и амфибий;

Сапогенины (агликоны сапонинов) не обладают гемолитическими свойствами и не токсичны для рыб и других холоднокровных животных.

Имеются особенности биологического действия стероидных и тритерпено- вых сапонинов.

Стероидные сапонины проявляют:

Фунгицидную активность: вызывается образованием комплексов стероидных гликозидов со стеринами мембран грибных гиф. Это свойство используется для борьбы с патогенными грибами;

Противоопухолевую активность: выявлена у ряда сапониновых гликозидов. Установлено, что за цитостатическую активность отвечает стериновый агликон и его полярность. Углеводная часть молекулы оказывает влияние на растворимость и содействует транспорту стероидных гликозидов через плазматические мембраны;

Противосклеротическое действие: стероидные сапонины сдерживают развитие атеросклероза, в частности снижают содержание холестерина в крови. Они

также понижают артериальное давление, нормализуют учащенный ритм сердечных сокращений.

Также являются сырьевым продуктом для синтеза стероидных гормональных ЛС, используемых в фармакологии.

Тритерпеновые сапонины обладают токсичным действием на кровь и поэтому их принимают внутрь, так как они почти не всасываются в пищевом тракте, но повышают всасываемость сердечных гликозидов и других препаратов. Кроме того, они оказывают следующее воздействие:

Стимулирующее, тонизирующее и адаптогенное: Сапарал (ЛС из аралии), настойки женьшеня, заманихи, аралии;

Седативное: сапонины синюхи;

Противовоспалительное, противоаллергическое, регулирующее водно-солевой обмен: сапонины солодки;

Гипотензивное: сапонины астрагала шерстисто-цветкового;

Усиливающее секрецию бронхиальных желез, разжижающее мокроту и отхаркивающее: Глицерам (ЛС, получаемое из солодки), а также настойки синюхи, солодки;

Укрепляющее капилляры, тонизирующее вены: ЛС, получаемые из конского каштана - Эскузан, Эсфлазид, Анавенол, Веноплант; их применяют при варикозном расширении вен, поверхностных флебитах;

Эмульгирующее (широко используется при приготовлении эмульсий, суспензий, других лекарственных форм) и пенообразующее (применяется при приготовлении кондитерских изделий, шипучих напитков, а также как поверхностно-активные вещества в огнетушителях и т. д.).

Основные ЛР, содержащие сапонины

Стероидные: диоскорея ниппонская (а также д. кавказская, д. дельтовидная) (сем. Dioscoreaceae);

Тритерпеновые: заманиха высокая, аралия манчжурская и женьшень (Ara- liaceae), солодка голая и с. уральская, астрагал шерстисто-цветковый (Fabaceae), синюха голубая (Polemoniaceae).

К группе сапонинов относятся и основные БАВ хвоща полевого (Equise- taceae) и почечного чая (Lamiaceae).

Кроме того, к сапониновым гликозидам по строению близки фитоэкдизоны (фитоэкдистероиды), обнаруженные, в частности, улевзеи сафлоровидной (Aste- raceae), и витанолиды.

Стероидные сапонины

Химическое строение и свойства Особенностью структуры стероидных сапонинов является наличие кислородной функции у С-16, а иногда в положении 1, 2, 5, 12. Большинство из них обладает пирокетальной группировкой за счет окиления боковой цепи из 8 углеродных атомов и 16-ОН-группы. У многих апонинов в положении 5,6 имеется двойная связь. В зависимости от ориентации спирокетального кольца стероидные сапонины разделяются на соединения «нормального» ряда и «изо»-ряда.

Стероидные сапонины обладают характерной особенностью образовывать с высшими спиртами (в частности, холестерином)комплекные соединения, нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в этиловом спирте. По другим своим свойствам (пенообразование, гемолиз эритроцитов) стероидные сапонины практически не отличаются от тритерпеновых. Стероидная структура сапогенинов может быть подтверждена методом ИК-спектроскопии после выделения сапонинов из сырья и гидролиза их. Стероидные сапогенины имеют четыре характерные полосы поглощения: около 852, 900, 922 и 987 1/см, причем относительное различие интенсивности полос 922 и 900 1/см определяет, к какому ряду принадлежит сапогенин - к "нормальному" или "изо-ряду".

Биосинтез стероидных сапонинов,их распространение в растениях. Наличие в стероидных сапогенинах спирокетальных группировок указывает на их тесную генетическую связь о стеринами. Стероидные сапонины типичны для представителей семейств лилейных, амариллисовых, диоскорейных, норичниковых. Также обнаружены в растениях других семейств: бобовых, парнолистниковых, лютиковых. Стероидные сапонины нетоксичны для теплокровных, но убивают холоднокровных, например рыб. Последнее свойство использовалось первобытными народами при рыбной ловле.

Стероидные сапонины близки к гормонам и их используют в настоящее время для синтеза стероидных гормонов, в том числе прогестерона, который сам по себе является лечебным препаратом и, кроме того, служит исходным сырьем для получения кортизона. Кортизон получают из коры надпочечников убойного скота, но при сильно возросшей потребности в этом ценном препарате сырьевые запасы животного происхождения не могут обеспечить промышленность. Поэтому обратились к изысканиям растительных источников сырья. Найдено возможными использование стероидных сапонинов, именно сапогенина-диосгенина. Растущая в России диоскорея кавказская содержит в корневищах только 0,4-1,2% диосгенина, в то время как тропические виды диоскореи содержат его 1,5% и более. За рубежом поставлена культура разных видов диоскореи с очень крупными корневищами.

Сапонинам присуще подавление жизнедеятельности некоторых низших организмов. Это свойство их зависит от строения сапонинов и вида организма. Особенно сильное воздействие оказывают сапониновые гликозиды на грибы, причем наибольшую актив¬ность проявляют гликозиды спиростанолового ряда и стероидные алкало виды типа а-томатина. На степень фунгистатического действия существен¬но влияет число сахаров в углеводной цепи сапониновых гликозидов. По данным вольтерса (1968), а также л. Васюковой с соавторами (1977), высокое фунгистатическое действие сапониновых гликозидов объяс¬няется образованием комплексов этих соединений со стерином мембран грибных клеток. Фунгистатическая активность сапониновых гликозидов используется в сельском хозяйстве для борьбы с грибковыми поражения¬ми растений.

Противоопухолевая активность. Противоопухолевая активность выяв¬лена у ряда сапониновых гликозидов (г. В. Лазурьевский с соавт., 1977). Гликозиды спиростанолового типа обладают широким спектров противо¬опухолевого действия. Выдвигаются гипотезы о том, что сапониновые гликозиды вызывают фрагментацию мембран митохондрий, выполняющих функцию главного генератора энергии как в нормальных, так и в опухо¬левых клетках. С ними связаны ферменты, регулирующие окислительное фосфорилирование, а нарушение этой системы приводит к гибели клетки (3. П. Софьина, 1977). Установлено, что основной частью молекулы, ответственной за цитостатическую активность сапониновых гликозидов, являются стероидный агликон и его полярность. Углеводная часть оказы¬вает влияние на растворимость и, по-видимому, лишь содействует транс¬порту стероидных гликозидов через клеточные мембраны. Противосклеротическое действие. Стероидные сапонины влияют на раз¬витие атеросклероза, некоторые из них понижают артериальное давление, нормализуют учащенный ритм сердечных сокращений, замедляют и углубляют дыхание. Особенно важным эффектом стероидных сапонинов является их влияние на содержание холестерина в крови. Полиспонин из диоскореи применяется в медицине для лечения атеросклероза.

Стероидные сапонины встречаются в растениях сухого и жаркого климата. Сырьевая база. Лекарственные растения диоскорея ницпонская, заманиха, элеутерококк колючий, аралия маньчжурская - преимущественно заготовляются от дикорастущих дальневосточных видов. Ввиду истощения зарослей диоскорея кавказская временно не заготовляется. Сырьевая база солодки не очень большая. Потребность в корне солодки значительна как в медицине, так и в других отраслях народного хозяйства. Стероидными сапонинами богаты растения семейтва амариллисовых, лилейных, диоскорейных; встречаются у растений семейства Норичниковые, Лилейные, Агавовые, Диоскорейные и др. К этой группе сапонинов относятся диосцин (диоскореи), дигитонин (наперстянки), париллин (сарсапариль) и др.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Стероидные сапонины" в других словарях:

Сапонины безазотистые гликозиды растительного происхождения с поверхностно активными свойствами. Растворы сапонинов при взбалтывании образуют густую стойкую пену. Название происходит от латинского sapo (род. падеж saponis) мыло … Википедия

Природные органические соединения (гликозиды), молекулы которых образованы моносахаридами и тритерпеноидом или стероидом. Содержатся во многих растениях, в т. ч. лекарственных (солодка, кора мыльного дерева). Пенообразователи; из стероидных… … Большой Энциклопедический словарь

Ов; мн. (ед. сапонин, а; м.). [от лат. sapo (saponis) мыло] Хим. Природные органические вещества, получаемые из некоторых растений и дающие с водой обильную пену (применяются в технике, медицине и т.п.). ◁ Сапониновый, ая, ое. * * * сапонины… … Энциклопедический словарь

- (от лат. sapo, родительный падеж saponis мыло) сложные органические безазотистые соединения из группы растительных гликозидов (См. Гликозиды). При кислотном или ферментативном гидролизе С. расщепляются на Моносахариды (одну или несколько… … Большая советская энциклопедия

- (от лат. sapo мыло), группа растит. глико зидов, водные р ры к рых образуют стойкую мыльную пену; обладают гемолитич. активностью и являются ядами для животных, дышащих жабрами. К С. также относят гли козиды стероидов и тритерпеноидов морских… … Химическая энциклопедия

Природные органич. соединения (гликозиды), молекулы к рых образованы моносахаридами и тритерпеноидом или стероидом. Содержатся во многих р ниях, в т. ч. лекарственных (солодка, кора мыльного дерева). Пенообразователи; из стероидных С. получают… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Группа природных и синтетических химических соединений производных частично или полностью гидрированного 1,2 циклопентенофенантрена типа в молекулярном скелете которых 17 атомов углерода образуют 4 сочлененных кольца A, B, C, D. Стероиды широко… … Энциклопедия Кольера

Яды, вырабатываемые растениями, служат химическими факторами, участвующими в межвидовых взаимоотношениях. Примеров использования химических веществ для защиты от животных фитофагов у растений очень много. Специфическая черта всех… … Википедия

Яды, вырабатываемые растениями, служат химическими факторами, участвующими в межвидовых взаимоотношениях. Примеров использования химических веществ для защиты от животных фитофагов у растений очень много. Специфическая черта всех растений … … Википедия