Вератридин — стероидный алкалоид , содержащийся в растениях семейства лилейных, в частности в родах Veratrum и Schoenocaulon . [1] При всасывании через кожу или слизистые оболочки он действует как нейротоксин , связываясь с потенциалзависимыми натриевыми ионными каналами в мембранах клеток сердца, нервов и скелетных мышц и предотвращая их инактивацию. [2] Вератридин повышает нервную возбудимость и внутриклеточную концентрацию Ca 2+ .
Вератридин был выделен из семян Schoenocaulon officinale и из корневищ Veratrum album . Как и другие стероидные алкалоиды, обнаруженные в этих растениях и подобных им в семействе Melanthiaceae , он присутствует как часть гликозидной комбинации , связанной с углеводными фрагментами. [1]
Ранние методы выделения основывались на образовании нитратной соли и последующем осаждении нерастворимой сульфатной формы. [3] Отчеты об этих усилиях датируются 1878 годом, но первая настоящая очистка вератридина была проведена в 1953 году Купчаном и др. Эта и более поздние процедуры очистки начинаются с вератрина, смеси алкалоидов, присутствующих в растениях Veratrum , в основном содержащей цевадин и вератридин. Нитратная соль образуется путем растворения вератрина в 1% серной кислоте на льду и осаждения нитратом натрия. После ресуспендирования в воде на льду раствор доводят до pH 8,5 водным раствором NaOH, а затем до pH 10 водным раствором аммиака, образуя другой осадок, который экстрагируют эфиром, а затем хлороформом. Эфирные и хлороформные фракции объединяют и сушат. Высушенный остаток растворяют в серной кислоте, а сульфатную соль вератридина осаждают путем добавления по каплям раствора сульфата аммония. Наконец, свободная форма основания образуется с помощью гидроксида аммония. [4]
Еще лучшее разделение вератридина от вератрина достигается с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) ; поскольку коммерчески доступный вератридин может различаться по чистоте, очистка вератрина с помощью ВЭЖХ является предпочтительным методом разделения вератридина для биологических исследований. [3]
Вератридин является производным, 3-вератроатным эфиром верацевина , который относится к классу C-nor-D-гомостероидных алкалоидов. Молекулярная структура и стереохимия этого и родственных алкалоидов были установлены только после десятилетий химических исследований. [5] Структура вератридина была подтверждена ЯМР-спектроскопией [ 6] и рентгеновской кристаллографией . [7]
Вератридин демонстрирует необычный стероидный остов. В типичном четырехкольцевом ядре с тремя шестичленными кольцами и одним пятичленным кольцом (как в холестерине ), пятичленное кольцо находится на конце. Вератридин и другие алкалоиды Чемерицы имеют пятичленное кольцо между вторым и третьим шестичленными кольцами. [1]
Вератридин имеет pKa 9,54. [4] Он слабо растворим в эфире , растворим в этаноле и ДМСО и свободно растворим в хлороформе . [8] Растворимость в воде зависит от pH; форма свободного основания слабо растворима, но легко растворяется в 1 M HCl . [8] Его нитратная соль слабо растворима в воде. [9] Его сульфатная соль очень гигроскопична . [9]
Вератридин действует как нейротоксин, увеличивая нервную возбудимость. Он связывается с сайтом связывания 2 на потенциалзависимых натриевых каналах (тот же сайт, который связывается батрахотоксином , аконитином и грейанотоксином ), что приводит к постоянной активации. [10] Вератридин ингибирует инактивацию натриевых каналов, сдвигая порог активации в сторону более отрицательного потенциала. Результирующий приток Na + также приводит к увеличению внутриклеточной концентрации Ca2 + , вызывая перепроизводство активных форм кислорода, ответственных за повреждение нейронов. [11]
Вератридин легко всасывается через кожу и слизистые оболочки, а также через пищеварительный тракт. Наиболее пораженными тканями являются сердце, нервы и скелетные мышцы: [2] основные симптомы отравления вератридином включают сильную тошноту, брадикардию , гипотонию , затрудненное дыхание, слюнотечение и мышечную слабость. [12] Лечение включает в себя введение активированного угля , атропина и бензодиазепинов (если у пострадавшего человека судороги). [12]
Способность вератридина деполяризовать клетки, воздействуя на натриевые каналы, делает его применимым в качестве нейрофармакологического инструмента для изучения электрических свойств нервных и мышечных волокон. [3] Он также был испытан в качестве средства для лечения миастении гравис в свете его потенциала усиливать мышечные реакции на стимуляцию двигательных нейронов. [12]
Кроме того, недавно было сообщено, что это соединение увеличивает прогрессивную подвижность сперматозоидов (хотя само по себе не вызывает гиперактивацию). Оно обладает потенциалом усиления фосфорилирования тирозина белка, которое происходит во время капацитации , и его эффекты подавляются в присутствии лидокаина и тетродотоксина .
Не сообщалось, что вератридин сам по себе оказывает какое-либо влияние на акросомальную реакцию , но он способен блокировать акросомальную реакцию, вызванную прогестероном . Более того, вератридин имеет эффект изменения мембранного потенциала на более положительный, а также изменяет влияние прогестерона на [Ca 2+ ]i и мембранный потенциал сперматозоидов.
Активация Na v 1.8 является ключевым моментом в механизме действия Вератрадина, и, следовательно, этот натриевый ионный канал координирует эффекты этого соединения. Вератрадином также активируются дополнительные каналы Nav. Эти факты подтверждают важность этих чувствительных к Вератрадину белков в регуляции функции зрелых сперматозоидов, таких как приобретение фертильности сперматозоидов человека, регулирующее подвижность, капацитацию и акросомную реакцию, вызванную прогестероном. [13]