Alkaloidy pirolizydynowe

Wzór strukturalny pirolizydyny (1-azabicyklo[3.3.0]oktan)

Alkaloidy pirolizydynowe (w skrócie PA) to zbiorcza nazwa alkaloidów, których podstawowa struktura zawiera układ pierścieniowy pirolizydynę , bicykliczną trzeciorzędową aminę .

W naturze alkaloidy pirolizydynowe występują na całym świecie jako drugorzędne substancje roślinne w ponad 6000 różnych typach roślin kwiatowych, które należą głównie do rodziny słonecznika , drapieżnych liści , roślin strączkowych ( Crotalaria ) i storczyków . Substancje te służą roślinom przede wszystkim do zapobiegania żerowaniu . Do chwili obecnej zidentyfikowano ponad 660 różnych tlenków amin PA i PA . Około połowa z tych związków na metabolizm zwierząt reaktywnych metabolitów są przeprowadzeniu modyfikacji hepatotoksyczne efektu (hepatotoksyczne), na przykład, jak to będzie glutation zakłócać metabolizm. Dlatego rośliny zawierające alkaloid pirolizydynowy mogą stanowić potencjalne zagrożenie dla zwierząt gospodarskich , dzikich zwierząt i ludzi.

Ponadto różne gatunki owadów, takie jak koniki polne czy motyle, połykają alkaloidy pirolizydynowe ( farmakofagia ), sekwestrują je i wykorzystują jako feromony lub jako ochronę przed drapieżnikami.

Podział według typów struktur

Bohemamin
Biosynteza retronecyny

Alkaloidy pirolizydynowe można podzielić na grupy nadrzędne, typu necyny i typu nienecyny. Termin necin wywodzi się z rodzaju roślin Senecio (ambrozja lub ambrozja), ponieważ zawiera szczególnie bogate występowanie alkaloidów tego chemotypu. Przedstawiciele grupy necine są zatem również określani jako senezioalkaloidy .

Do nie-necin należą np. Loline , Pyrrolame (przypisanie takich amidów do alkaloidów zależy od definicji), Australine, Hyazynthazine, Bohemamine, Bistellettazine, Epohelmine, Jenamidine, Casuarine, Janfestin, Salinosporamid C, Heronamid A, Pochonizin , 1- epi - Alexin i Retronecanol.

Pokrewne grupy alkaloidowe są oparte na zasadach indolizydynowych i chinolizydynowych , w których albo tylko jeden albo oba pierścienie są o jedną grupę metylenową większą niż pirolizydyna.

biosynteza

Biosynteza retronecyny odbywa się z putrescyny (1) za pomocą kluczowego enzymu syntetazy homospermidyny (HSS) poprzez etapy homospermidyny (2), jonu iminiowego ( 3a, 3b), trachelantamidyny (4) i ostatecznie do retronecyny ( 7).

toksykologia

Ziele pospolite ( Senecio vulgaris )

Możliwe, że alkaloidy pirolizydynowe są wprowadzane do ludzkiego cyklu pokarmowego poprzez składniki pokarmowe roślin.

Według Federalnego Instytutu Oceny Ryzyka (BfR) zanieczyszczenia w herbatach i miodzie są głównym źródłem spożycia alkaloidów pirolizydynowych. Zioła mrożone i suszone mogą być również skażone 1,2-nienasyconymi alkaloidami pirolizydynowymi. Ze względu na toksyczność alkaloidów pirolizydynowych BfR odradza spożywanie takiej skażonej żywności regularnie lub w dużych ilościach, ale wzywa jedynie do zerowej tolerancji dla dodawania toksycznych substancji roślinnych w wyizolowanej formie.

Udowodniono przenikanie alkaloidów pirolizydynowych do nektaru, a tym samym do miodu . Badania wykazały, że niemieckie miody są mniej zanieczyszczone. Jednak w 50% zbadanych przypadków narażenie wynosiło 250 µg/kg miodu. Jest to jeszcze bardziej krytyczne w przypadku miodów z zagranicy.

Odnotowano również zanieczyszczenie mieszanek rukoli i sałat liśćmi stanicy i alkaloidami pirolizydynowymi w herbatach ziołowych . Do chwili obecnej nie ma przepisów dotyczących maksymalnych ilości lub kontroli żywności. Jednakże dla produktów fitofarmaceutycznych, Zdrowia Federalny Urząd ograniczył spożycie do 1 ug / dzień, gdy stosowane przez okres do sześciu tygodni lub 0,1 ug / dzień, gdy stosowane przez sześć tygodni.

Ryzyko jest znacznie większe w krajach Bliskiego i Środkowego Wschodu oraz Afryki Wschodniej. Na przykład w latach 70. miały miejsce trzy fale epidemii chorób wątroby w Uzbekistanie , Pakistanie i Indiach, w których w sumie około 6000 osób zostało dotkniętych i kilka zgonów. Choroby spowodowane były spożywaniem mąki skażonej gatunkami przesilenia i crotalaria , które miały wysoką zawartość alkaloidów pirolizydynowych. Istnieją również doniesienia o zgonach dzieci z powodu skażonego ziarna w Etiopii i Afganistanie .

To nie same alkaloidy pirolizydynowe mają działanie toksyczne, ale produkty degradacji związków rozkładanych w szczególności w wątrobie , które są hepatotoksyczne i w wysokich dawkach prowadzą do śmiertelnych zaburzeń czynności wątroby, w tym niedrożności żył wątrobowych . Obraz kliniczny zatrucia PA jest znany w weterynarii jako senioza lub „choroba Schweinsbergera” i jest spowodowany głównie przez ambrozja na pastwiskach .

Spośród zwierząt domowych szczególnie wrażliwe są konie. Po podaniu różnych typów Crotalaria, przeważnie śmiertelne Crotalariosis equorum tworzy tutaj .

Toksydynamika

Na drodze zatrucia alkaloidy są enzymatycznie utleniane do hemiaminali , które są następnie przekształcane w dehydropirolizydyny poprzez samoistne odwodnienie . Związki te są niestabilne i łatwo reagują z nukleofilami poprzez rozszczepienie ich odpowiednich funkcji estrów kwasu karboksylowego jako nukleofugów . W ten sposób dehydropirolizydyny tworzą w organizmie szkodliwe addukty z białkami komórkowymi i DNA. W środowisku wodnym dehydropirolizydyny mają okres półtrwania od 0,3 do 5 sekund.

ekologia

Gąsienice niedźwiedzicy brzeczki Jakubowej ( Tyria jacobaeae ) żywią się ambrozjami ( Senecio spec. ), głównie krostnicą Jakubową ( Senecio jacobaea ), której zawdzięczają swoją nazwę i na której ze względu na kolor nie są łatwe do zauważenia . Trucizna składa się głównie z gorzkiego smaku alkaloidów pirolizydynowych, które są produkowane intensywniej, gdy sąsiednie rośliny są uszkadzane (wypas). Te alkaloidy są toksyczne dla kręgowców i służą do odstraszania roślinożerców. Jednak alkaloidy pirolizydynowe mogą również pomóc w zlokalizowaniu rośliny żywicielskiej, ponieważ wyczuwa je wyspecjalizowany drapieżnik, niedźwiedź zwyczajny, w celu znalezienia zioła do składania jaj. Większość alkaloidów pirolizydynowych nie jest toksyczna dla niedźwiedzia brzeczki Jacoba. Gąsienice połykają go podczas jedzenia i przechowują (sekwestracja), przez co same stają się trujące dla innych zwierząt, nie wyrządzając sobie krzywdy. Czasami jedzą też podbiałek ( Tussilago farfara ) i Lepiężnik ( Petasites spec. ).

dowód

Do wykrywania alkaloidów pirolizydynowych odpowiednie są metody chromatograficzne, takie jak chromatografia cienkowarstwowa , wysokosprawna chromatografia cieczowa lub chromatografia gazowa . Do wykrywania metodą chromatografii cienkowarstwowej czasami konieczna jest konwersja do N- tlenku i dalsza derywatyzacja . Ze względu na rozkład alkaloidów pirolizydynowych, oznaczanie metodą chromatografii gazowej wymaga możliwie umiarkowanej temperatury kolumny lub delikatnego ogrzewania. Wiarygodną identyfikację i rozdział poszczególnych alkaloidów pirolizydynowych uzyskuje się poprzez sprzężenie HPLC ze spektrometrią mas .

literatura

linki internetowe

Commons : Alkaloidy pirolizydynowe  - kolekcja obrazów, filmów i plików audio
Wikisłownik: Alkaloidy  - wyjaśnienia znaczeń, pochodzenie słów, synonimy, tłumaczenia

Indywidualne dowody

  1. ↑ Yan Xinmiao, Kang Hong, Feng Jun, Yang Yiyan, Tang Kailin, Zhu Ruixin, Yang Li, Wang Zhengtao, Cao Zhiwei: Identyfikacja toksycznych alkaloidów pirolizydynowych i ich wspólny mechanizm hepatotoksyczności. W: International Journal of Molecular Science. Tom 17, nr 3, marzec 2016, s. 318, doi: 10.3390 / ijms17030318 , PMC 4813181 (pełny tekst dowolny)
  2. ↑ PP Fu, Q. Xia, G. Lin, MW Chou: Alkaloidy pirolizydynowe – genotoksyczność, enzymy metaboliczne, aktywacja metaboliczna i mechanizmy . W: Drug Metab Rev. Band 36 , nie. 1 , 2004, s. 1-55 , doi : 10.1081/DMR-120028426 , PMID 15072438 (angielski).
  3. ↑ M. Boppré, OW Fischer: Strachy arlekina (Orthoptera: Zonocerus) - szkodliwe owady szczególnego gatunku.W : Zdrowe rośliny. 51, 1999, s. 141-149.
  4. ↑ Gadi VP Reddy, Angel Guerrero: Interakcje feromonów owadzich i semiochemicznych roślin. W: Trendy w nauce o roślinach. 9, 2004, s. 253-261, doi: 10.1016 / j.tplants.2004.03.09 .
  5. ^ J. Robertson, K. Stevens: alkaloidy pirolizydynowe . W: Nat Prod Rep . taśma 31 , nie. 12 , 2014, s. 1721-1788 , doi : 10.1039 / c4np00055b , PMID 25158215 .
  6. ^ E. Roeder: Rośliny lecznicze w Europie zawierające alkaloidy pirolizydynowe. W: Apteka. 50 (2), luty 1995, s. 83-98. PMID 7700976
  7. ↑ Monika Lahrssen-Wiederholt: Alkaloidy pirolizydynowe jako substancje niepożądane w łańcuchu pokarmowym – przykład starca. ( Pamiątka z 21 lipca 2007 w Internet Archive ) (PDF; 735 kB). Federalny Instytut Oceny Ryzyka, Forum Ochrony Konsumentów, lipiec 2007.
  8. ↑ Suzan Fiack: Zanieczyszczenia w herbatach i miodzie są głównym źródłem spożycia alkaloidów pirolizydynowych. IDW, informacja prasowa z 29 września 2016 na stronie Informationsdienst Wissenschaft (idw-online.de), dostęp 30 września 2016.
  9. ↑ Federalny Instytut Oceny Ryzyka: Zbyt wysoka zawartość alkaloidów pirolizydynowych w suszonych i mrożonych przyprawach i ziołach. 13 maja 2019, dostęp 10 lipca 2019 .
  10. ↑ Zero tolerancji w żywności i paszy. (PDF; 205 kB). Stanowisko BfR z dnia 12 marca 2007 r., s. 3.
  11. ↑ Robert Hegnauer: Chemotaksonomia roślin. Birkhäuser, Bazylea 1989, s. 281.
  12. ↑ A. Dübecke, G. Beckh, C. Lüllmann: Alkaloidy pirolizydynowe w miodzie i pyłku pszczelim. W: Dodatki do żywności i zanieczyszczenia. Część A, Chemia, analiza, kontrola, narażenie i ocena ryzyka. Tom 28, numer 3, marzec 2011, s. 348-358, doi: 10.1080 / 19440049.2010.541594 . PMID 21360377 .
  13. ↑ Zawartość alkaloidów pirolizydynowych w herbatach ziołowych i herbatach jest zbyt wysoka. Federalny Instytut Oceny Ryzyka, 15 lipca 2013, dostęp 20 lipca 2013 .
  14. ↑ Udo Pollmer: Miły, ale trujący. Radiofeuilleton „Posiłek”, Deutschlandradio Kultur.
  15. ^ Federalny Urząd Zdrowia (1992) Dziennik Federalny, 4805; Niemiecka gazeta aptekarska. 132, s. 1406-1408.
  16. ^ E. Roeder: Rośliny lecznicze w Europie zawierające alkaloidy pirolizydynowe. W: Apteka. 50.2, 1995, s. 83-98.
  17. ↑ Erhard Röder: Jak powszechne i jak niebezpieczne są alkaloidy pirolizydynowe? W: Apteka naszych czasów. 13, 1984, s. 33-38, doi: 10.1002 / pauz.19840130201 .
  18. ↑ Helmut Wiedenfelder: Niebezpieczna trująca roślina z góry. Komunikat prasowy Uniwersytetu w Bonn, 2009.
  19. ^ CJ Botha, A. Lewis, EC du Plessis, SJ Clift, MC Williams: Crotalariosis equorum ( „jaagsiekte”) u koni w południowym Mozambiku, rzadka forma zatrucia alkaloidem pirolizydynowym. W: Journal of Veterinary diagnostic research: oficjalna publikacja American Association of Veterinary Laboratory Diagnosticians, Inc. Tom 24, Numer 6, listopad 2012, s. 1099-1104, doi : 10.1177/1040638712460673 , PMID 22991388 .
  20. ↑ Q. Xia, L. Ma, X. He, L. Cai, PP Fu: addukt pirolu 7-glutationu: potencjalny metabolit reagujący z DNA alkaloidów pirolizydynowych . W: Chem.Res.Toksykol. taśma 28 , nie. 4 , 2015, s. 615-620 , doi : 10.1021/tx500417q , PMID 25768656 .
  21. ^ WH Gera Hol, Mirka Marcel, Johannes Avan Veen, Ed van der Meijden: Uszkodzenie korzeni i nadziemne roślinożerność zmieniają stężenie i skład alkaloidów pirolizydynowych Senecio jacobaea. W: Ekologia podstawowa i stosowana. 5, nr 3, 2004, str. 253-260, doi: 10.1016 / j.baae.2003.12.002 .
  22. ↑ Mirka Macel, Klaas Vrieling: Alkaloidy pirolizydynowe jako stymulatory składania jaj u ćmy cynobrowej Tyria jacobaeae. W: Journal of Chemical Ecology. 29, nr 6, 2003, s. 1435-1446 researchgate.net (PDF).
  23. ↑ Mirka Macel, Peter G. Klinkhamer, Klaas Vrieling, Ed van der Meijden: Różnorodność alkaloidów pirolizydynowych w gatunku Senecio nie wpływa na wyspecjalizowanego roślinożercę Tyria jacobaeae. W: Oekologia. 133, nr 4, 2002, s. 541-550 miekevd.home.xs4all.nl (PDF).
  24. ↑ Dellbrücker Heide, pobrane 11 czerwca 2012 r.
  25. ^ AR Mattocks: Wykrywanie alkaloidów pirolizydynowych na chromatogramach cienkowarstwowych. W: Journal of Chromatography A . 27, 1967, s. 505-508, doi: 10.1016 / S0021-9673 (01) 85914-8 .
  26. ↑ H. Wiedenfeld i wsp.: Do oznaczania metodą chromatografii gazowej alkaloidów pirolizydynowych niektórych gatunków Senecio. W: Planta Medica . 41.02, 1981, s. 124-128.
  27. ↑ L. Fang, A. Xiong, X. Yang, W. Cheng, L. Yang, Z. Wang: Analiza ukierunkowana na spektrometrię mas i oczyszczanie izomerów cis / trans alkaloidów pirolizydynowych w Gynura japonica. W: J Wrz Sci. 37 (15), sierpień 2014, s. 2032-2038. PMID 24840731