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

Олеаноловая кислота

Растения, содержащие тритерпеновые сапонины, распространены довольно широко (семейства синюховых, астровых, гвоздичных, яснотковых, валериановых, аралиевых, бобовых). Тритерпеновые гликозиды состоят из агликона (генина) тритерпеновой природы и углеводной части. По характеру агликона они могут относиться к - или -амириновому, лупановому, гопановому, даммарановому, ланостановому и голостановому рядам. В составе углеводной части найдены следующие моносахариды: D-глюкоза, 3-О-метил-О-глюкоза, D-галактоза, D-ксилоза, D-хиновоза, L-арабиноза, L-рибоза, D-фукоза, L-рамноза, ликсоза и D-глюкуроновая кислота и другие [9]. Они образуют одну или две углеводные цепи линейной или разветвленной структуры. В настоящее время предложено несколько вариантов классификации тритерпеновых гликозидов, учитывающих те или иные особенности углеводной части. Так, вещества, содержащие углеводную цепь по карбоксильной группе агликона, Л.Г. Мжельская и Н.К. Абубакиров (1968 г.) предлагают называть ацилозидами. Выделяют бисдесмозидные и монодесмозидные гликозиды. В состав некоторых гликозидов входят остатки органических кислот (например, ангеликовой, тиглиновой, коричной, уксусной и др.), этерифицирующих преимущественно агликоны.

Установление полной структуры тритерпеновых гликозидов долгое время было невозможным из-за отсутствия этих веществ в чистом виде. В 60-е годы под руководством Н. К. Кочеткова были разработаны аналитические и препаративные методы разделения довольно сложных смесей гликозидов. Благодаря этому удалось установить структуру тритерпеновых гликозидов с большой молекулярной массой, получивших название олигозидов . Первым представителем этого класса веществ оказался гипсозид [9, 10].

Достижения советской школы химиков позволили поставить на научную основу исследование гликозидов и занять лидирующее положение в мире в этой области химии природных соединений. Так, если к 1960 г. в литературе было описано строение лишь четырех гликозидов тритерпеновой природы, то через 20 лет их число приблизилось уже к 200, причем более 150 из них изучены советскими учеными [9]. Эти соединения в подавляющем большинстве содержат в качестве агликонов хедерагенин, гипсогенин, олеаноловую и эхиноцпстовую кислоты, относящиеся к β-амириновому ряду.

Можно считать установленным, что наличие тритерпеновых гликозидов в растениях отдельных семейств может служить хемотаксономическим признаком. Наиболее богаты этими веществами следующие семейства: гвоздичные, лютиковые, бобовые, аралиевые, сложноцветные, сапиндовые и др.

1.1.3. Характеристика углеводной части.В состав углеводной части входят следующие сахара: D-глюкоза, D-галактоза, L-рамноза, L-арабиноза, D-ксилоза, L-фруктоза, D-глюкуроновая и D-галактуроновая кислоты. Многие сапонины содержат в углеводной части несколько остатков моносахаридов. Углеводная часть чаще присоединяется к гидроксильной группе при углеродном атоме С-3 кольца А углеродного скелета. У некоторых тритерпеновых гликозидов углеводная цепь присоединяется к углеродному атому С-28 посредством O-ацилгликозидной связи. По количеству молекул моносахаридов сапонины, как и гликозиды, подразделяются на монозиды, биозиды, триозиды, тетразиды, пентозиды и олигозиды. Тритерпеновые сапонины имеют до 10 и более моносахоридных остатков, которые могут образовывать две сахарные цепочки. Сахарная цепочка бывает линейной (у большинства гликозидов) или разветвленной (например, у аралозида В).

1.1.4. Физико-химические свойства.Бесцветные, реже желтоватые аморфные или кристаллические вещества (в основном стероидные сапонины). Сапонины оптически активны. Растворимость зависит от числа моносахаридных остатков: при 4 и более - хорошо растворимы в воде; при 2-4 - плохо растворимы в воде, но хорошо в метаноле. Понижают поверхностное натяжение. Легко гидролизуются ферментами и кислотами.

1.1.5. Тритерпеновые гликозиды в организме-продуценте.Показано, что тритерпеновые гликозиды локализуются в жизненно важных органах и тканях. В больших количествах они обнаружены в листьях, цветках, семенах, плодах, корнях, корнеплодах и стеблях [11-13].

Изучение содержания свободных и связанных гликозидов в органоидах клеток листьев сахарной свеклы и корней гороха показало, что преобладающая часть веществ находится в органоидах клеток в связанном состоянии. Наибольшее количество обнаружено в хлоропластах и митохондриях.

Выявлена общая закономерность локализации гликозидов в листьях растений рода Hedera. Эти соединения обнаруживаются в основном в полисадной части мезофилла листа и эпидермальных клетках вдоль главных жилок. Внутри клетки они локализуются на поверхности хлоропластов в виде пятнышек различного размера. По данным Педерсена, тритерпеновые гликозиды преимущественно концентрируются в наружном слое коры корней проростков люцерны. Показано, что содержание и скорость биосинтеза тритерпеновых гликозидов изменяются в широких пределах в зависимости от возраста и физиологического состояния организма-продуцента. Так, уровень гликозидов в люцерне Medicago sativa L. существенно связан с сортом, сроком уборки урожая и долей листьев в общей растительной массе. В люцерне трех сроков сбора содержание гликозидов составило 1.55; 3.04 и 2.97 %, причем концентрация в листьях была выше, чем в стеблях (соответственно 2.26-3.43 и 1.11-1.33 %) [12].

При развитии подсолнечника содержание тритерпеноидов в верхних листьях возрастает, а в нижних листьях и корнях падает [12].

Несколько иная закономерность выявлена М.К. Яворской и А.Д. Хоменко (1973 г.), которые установили, что в онтогенезе концентрация гликозидов в листьях сахарной свеклы изменяется незначительно. Наиболее высокий уровень этих веществ обнаружен в черешках 45-дневных растений и по мере их роста он постепенно снижается.

Значительные колебания в содержании тритерпеноидов наблюдаются в семенах тропического растения Balanites aegyptiaca в период первых девяти дней прорастания. Максимальная концентрация сапогенинов отмечается к пятому дню прорастания семян, минимальная - к девятому.

Интересные данные получены при изучении содержания отдельных тритерпеноидов и стероидов в цветках ноготков Calendula officinalis на протяжении шести стадий их развития: от бутона (5 дней) до увядания цветка (27 дней). Начиная с 12 дня развития, чашелистники изучались отдельно от самого цветка. Показано, что на протяжении всего периода развития цветка вплоть до его полной зрелости содержание всех форм тритерпеноидов и стеринов увеличивается. Биосинтез свободных -амирина, эритродиола и гликозидов олеаноловой кислоты, а также -ситостерина, стигмастерина и изофукостерина происходит как в самом цветке, так и в зеленых растениях. При увядании цветка концентрация тритерпеноидов и стеринов уменьшается. Как полагают авторы, это связано с перемещением гликозидов олеаноловой кислоты в корневую часть растения. В цветках календулы присутствуют пять гликозидов олеаноловой кислоты, для биосинтеза которых в качестве предшественника использовалась уксусная кислота.

При изучении скорости биосинтеза тритерпеноидов в различных органах календулы лекарственной обнаружено, что включение 1-14O-ацетата в тритерпеноиды составило (%): корни 0,023, листья 0,14, цветки 0,51 [13]. Высокая скорость биосинтеза тритерпеновых гликозидов обнаружена у молодых растений и в прорастающих семенах календулы. Примечательно, что в зародыше синтезируются тритерпеноиды только олеаноловой кислоты, а семядолях - только урсановой и лупановой групп. Как показали дальнейшие исследования, формирование углеводной цепи у C-3-атома олеаноловой кислоты происходит независимо от того, свободна или гликозилирована COOH-группа в положении C-17 [11, 12].

На биосинтез тритерпеноидов в растениях большое влияние оказывает интенсивность света, при этом обнаруживается прямая зависимость между интенсивностью фотосинтеза и скоростью синтеза тритерпепоидов. Между жирными кислотами и тритерпеноидами существует конкуренция за предшественник, который образуется в процессе фотосинтеза [12].

Значительные колебания в содержании тритерпеновых гликозидов отмечены в организме голотурий. Показано, например, что наиболее высокая концентрация гликозидов у Holothuria leucospilota B. выявлена в кювьеровой железе и яйцеклетках. По мере созревания последних уровень гликозидов увеличивается, причем в яйцеклетках максимум приходится на май - июль, а в кювьеровой железе — на март — июль [12, 13].

В.С. Левин и В.А. Стоник [13] изучали изменение уровня тритерненовых гликозидов у Cucumaria traudatrix в зависимости от возраста животного и сезона года. Установлено, что количество гликозидов у молодых неполовозрелых особей относительно невелико. В период роста голотурий до достижения половозрелости оно резко увеличивается, а при дальнейшем росте животных остается почти постоянным. Содержание гликозидов в стенках тела голотурий Cucumaria fraudatrix осталось в период с декабря по май на одном уровне, тогда как в гонадах значительно уменьшилось. Авторы не исключают возможность участия гликозидов в процессе размножения.

Гликозиды в изучаемых объектах представляют собой сложные смеси веществ, которые по своей структуре весьма близки. Чаще всего различие состоит в длине углеводной цепи по гидроксильной группе. При переходе от простых гликозидов к более сложным происходит ее удлинение на один моносахарид, в то время как O-ацилозидная часть во всех соединениях одна и та же (или полностью отсутствует). На основании большого фактического материала было сделано предположение, что биосинтез углеводной цепи по гидроксильной группе генина протекает благодаря ее постепенному удлинению, а по карбоксилу агликоиа разовым присоединением целого фрагмента [12].

Изложенные выше литературные данные свидетельствуют, что тритерпеновые гликозиды и родственные им соединения в больших количествах обнаруживаются в тех органах и тканях, которые интенсивно функционируют или содержат большое количество интенсивно делящихся клеток: хлоропласты, меристематические участки, семена растений и яйцеклетки голотурий. В зависимости от физиологического состояния организма содержание и скорость биосинтеза гликозидов изменяются в достаточно больших пределах. Это указывает на то, что соединения этого класса не балластные вещества. Можно предположить, что они включаются в мета-болизм в процессе роста и развития организма, выполняя еще не изученные до настоящего времени регуляторные функции.