Alkaloidy

[zde odkaz na originální vydání této stránky i s hypertextovými propojeními v textu ]

Jako alkaloidy označujeme všeobecně organické dusíkaté base, vyznačující se zpravidla silnými farmakologickými účinky.

V rostlinách jsou obyčejně vázány jako soli organických kyselin (kyseliny šťavelové, octové, mléčné, jablečné, vinné, citronové, mekonové a pod.); jen málo alkaloidů je přítomno v rostlinách jako volné base.

Většina alkaloidů jsou látky pevné, bezbarvé, bez zápachu, při vyšších teplotách a za obyčejného tlaku se obyčejně rozkládající. Jen málo alkaloidů jsou látky tekuté (koniin, nikotin, spartein); vyznačují se charakteristickým zápachem a lze je destilovat. Přirozené alkaloidy jsou často opticky aktivní. Pouze některé alkaloidy se rozpouštějí snadno ve vodě; jsou však zpravidla dobře rozpustné v alkoholu, chloroformu, etheru a ve směsi chloroformu s etherem. Také některá organická rozpouštědla basického charakteru jsou vhodnými rozpouštědly alkaloidů (anilin, pyridin, piperidin). Soli alkaloidů se rozpouštějí ve vodě velmi snadno, podobně v alkoholu, naproti tomu jsou obtížně rozpustné v organických rozpouštědlech, jež se s vodou nemísí.

Alkaloidy jsou nejčastěji slabé base, s výjimkou kvarterních basí amonných, jež jsou silněji zásadité. Roztoky alkaloidů barví zpravidla červený lakmusový papír na modro, jen atropin např. barví fenolftalein na červeno. Některé alkaloidy mají tak slabě vyvinutý zásaditý charakter, že jejich soli jsou velmi nestálé a jsou ve vodním roztoku silně hydrolysovány (kolchicin). Hydroxidy alkalií a alkalických zemin uvolňují alkaloidy z roztoků svých solí.

Alkaloidy se nalézají v různých orgánech rostlin (kořeny, plody, semena a pod.). Velké množství alkaloidů mají zástupci čeledí Apocynaceae, Asclepiadaceae, Berberidaceae, Loganiaceae, Menispermaceae, Papaveraceae, Ranunculaceae, Rubiaceae, Solanaceae. Alkaloidy nemají prakticky vůbec Lamiaceae a Rosaceae. U rostlin výtrusných a u hub se alkaloidy vyskytují zřídka. Nepřihlížíme-li k námeli (Secale cornutum), jsou u nich pouze jednoduše stavěné acyklické a karbocyklické base. Také u rostlin nahosemenných alkaloidy zpravidla chybějí; u nich je znám pouze taxin (Taxus baccata) a efedrin (Ephedra sinica aj.). Poněkud hojněji jsou alkaloidy zastoupeny u rostlin jednoděložných, především u zástupců čeledi Liliaceae. Často se vyskytuje v jedné rostlině více alkaloidů, jež jsou mezi sebou vždy chemicky příbuzné. Kolísání obsahu alkaloidů u jednotlivých alkaloidních rostlin je překvapivě veliké.

Poněvadž se alkaloidy chemicky navzájem velmi liší, je i jejich farmakologický a toxický účinek velmi různý. Toxikologicky nejvýznamnější skupiny alkaloidů jsou:

• Chinolizidinové - Chemicky jsou to deriváty norlupinanu. V rostlinné říši se vyskytují značně rozptýleny. Toxikologicky jsou velmi významné alkaloidy cytisin, spartein a jim podobné, nacházející se v čeledi bobovitých (Fabaceae).
   
• Piperidin-pyridinové - Příkladem piperidinového alkaloidu je vysoce toxický koniin z bolehlavu plamatého (Conium maculatum), který vzniká pro alkaloidy atypicky, cestou acetátové syntézy a nikoli z aminokyseliny. Další zajímavé látky této skupiny jsou pyridinové alkaloidy tabáku (Nicotina) - nikotin a anabasin. Nikotin vzniká z aminokyseliny ornithinu a nikotinové kyseliny (jejími prekursory jsou glycerol a asparagová kyselina). Anabasin je syntezován z lysinu a nikotinové kyseliny. K této skupině alkaloidů patří také terapeuticky významný lobelin z lobelky (Lobelia), arekolin z arekové palmy (Areca catechu). Někdy se pod tuto skupinu zahrnují i tropanové alkaloidy (zde uvedeny níže). Biogeneze těchto látek začíná u ornithinu, který dává vznik cyklickému pyrolidinovému derivátu.
   
• Tropanové alkaloidy  - Jsou typickými alkaloidy rostlin čeledi lilkovitých (Solanaceae). Biogeneze těchto látek vychází právě z výše uvedeného cyklického pyrolidinového derivátu (až po sem je syntéza shodná s výše uvedenou skupinou), kondezací s třemi acetátovými jednotkami vzniká alkohol tropanol. Estery tohoto alkoholu s kyselinami (tropová, mandlová, benzoová) - hyoscyamin, jeho racemát atropin a epoxidovaný derivát skopolamin. Do této skupiny patří i známá návyková látka - alkaloid kokain získaný z jihoamerické rostliny rudodřevu koka (Erythroxylon coca). 
   
• Pyrolizidinové - Vyskytují se kosmopolitně, zejména však v čeledích Asteraceae, Boraginaceae a Fabaceae. Nejtoxičtější jsou esterifikované alkaloidy mající 1,2 - dvojnou vazbu, nicméně samotné poškození tkání způsobují až metabolity alkaloidů produkované jaterními mikrozomálními enzymy. Jde pravděpodobně o dehydro- nebo pyrolové formy popř. vznikající dehydroaminoalkoholy. Jsou silnými alkylačními činidli. Toxicita chronická se projevuje po dlouhodobém zkrmování nízkých dávek (domácí zvířata) jako fibrotické jaterní poškození a akutní toxicita je charakterizována jaterní nekrózou.
  Těmto alkaloidům je připisována také sekundárně fotosenzibilizující aktivita. Některé poškozují chromozómy a jsou karcinogenní. Nejznámější jsou alkaloidy starčku (Senecio) (senecionin, senecyfilin, retrorsin), kostivalu (Symphytum), podbělu (Tussilago), devětsilu (Petasites), brutnáku (Borago), užanky (Cynoglossum) a kamejky (Lithospermum).
   
• Izochinolinové - Jsou to především toxické látky makovitých rostlin (Papaveraceae) -  morfin, papaverin, chelerythrin, bulbokapnin apod., alkaloidy hlavěnky dávivé (Uragoga ipecacuanha) a dalších terapeuticky a toxikologicky významných rostlin. Biosyntéza, přes značné strukturní rozdílnosti konečných metabolitů, společně vychází z fenylalaninu nebo tyrosinu a směřuje přes důležité meziprodukty norlaudanosolin a retikulin k benzylisochinolinovým a aporfinovým strukturám isochinolinových alkaloidů.
   
• Alkaloidy s exocyklickým dusíkovým atomem - Do této skupiny patří především skupina alkaloidů ocúnu (Colchicum) - kolchicin, demekolcin ap.. Alkaloidy této skupiny mají biogenezi podobnou jako izochinolinové alkaloidy.  Kolchicin leč s velmi specifickou strukturou, má také biosyntetický základ ve fenylalaninu a tyrosinu, meziproduktem při jeho syntéze je  isochinolinový alkaloid autumnalin.
   
• Indolové - Asi čtvrtina alkaloidů má za základ chemické struktury indol. Tento je zabudován buď v jednoduchých molekulách, jakou má gramin, psilocin, psilocybin anebo v složitějších strukturách "komplexních alkaloidů" typu aspidosperminu, korynanteinu či ibogainu, kdy do biogeneze látek je kromě aminokyselin a z nich vznikajícího indolového cyklu zapojena i monoterpenická jednotka loganin nebo sekologanin. Ještě složitější strukturu vykazují deriváty lysergové kyseliny - námelové alkaloidy (ergometrin, ergotamin, ergokristin apod.). S většinou vyšších rostlin, které je obsahují se však v naší flóře nesetkáme, z našich přírodních zdrojů je obsahuje hlavně houba paličkovice nachová (Claviceps purpurea). Indolové alkaloidy představují velmi rozsáhlou a terapeuticky dobře využitelnou skupinu sekundárních metabolitů a tak intoxikace u nás hrozí spíše po nesprávném dávkování léčiv s jejich obsahem. Výjimkou je náš domácí barvínek z čeledi Apocynaceae a dále řada trav, které jsou hostiteli hub produkujících indolové alkaloidy (chrastíce, jílek, lesknice).
   
• Steroidní - Řadíme k nim cholestanové glykoalkaloidy lilku (Solanum) solanin, tomatin, solasodin či alkaloid solanidin (tento již molekulu sacharidu neobsahuje), toxické metabolity kýchavice (Veratrum) a komonky (Petilium) - jervin, cyklopamin, cykloposin, protoveratryny atd., pregnanové alkaloidy zimostrázu (Buxus) - cyklobuxin, cyklobuxoviridin, buxtauin. Některé z těchto látek jsou teratogeny, inhibitory acetylcholinesterasy a podobně jako saponiny - destruktory buněčné membrány. Biogeneze těchto látek jde cestou tvorby skvalenu a jeho cyklizací. Jako důležitý intermediát zde vystupuje deriváty cholesterolu (např. 5-alfa-cholestan). Tyto alkaloidy se často vyskytují ve formě glykoalkaloidů.
   
• Terpenické - Do této skupiny jsou řazeny polyesterifikované norditerpeny, mající ve své molekule methylovaný nebo ethylovaný dusík (tzv. alkaminy). Patří k nim vysoce toxické metabolity oměje (Aconitum) a stračky (Delphinium) - akonitin, mezakonitin, ajacin.
   
• Deriváty kyseliny antranilové - alkaloidy routy (Ruta) graveolin a skiamianin, způsobující kožní alergie.
   
• Fenylalkylaminy - do této skupiny patří například jednoduchý amin efedrin z chvojníku (Ephedra)a nebo další (psychoaktivní) alkaloidmezkalin produkovaný několika rody kaktusů (např. Trichocereus, Lophophora). Synteza těchto látek vychází z fenylalaninu.

Z našich jedovatých rostlin patří mezi alkaloidní rostliny např. tyto: Aconitum anthora, A. lycoctonum, A. napellus, A. variegatum, Aethusa cynapium, Atropa bella-donna, Berberis vulgaris, Buxus sempervirens, Chaerophyllum temulum, Chelidonium majus, Colchicum autumnale, Colutea arborescens, Conium maculatum, Consolida ajacis, Corydalis cava, C. solida, Cynoglossum officinale, Datura stramonium, Delphinium elatum, D. oxysepalum, D. staphisagria, Ephedra distachya, Equisetum palustre, Fritillaria imperialis, F. meleagris, Fumaria officinalis, Helleborus faetidus, H. niger; H. viridis, Hydrastis canadensis, Hyoscyamus niger, Laburnum anagyroides, Lobelia dortmanna, L. inflata, Lolium remotum, L. temulentum, Lupinus albus, L. angustifolius, L. luteus, L. perennis, L. polyphyllus, Lycium halimifolium, Narcissus poéticus, N. pseudonarcissus, Nicandra physaloides, Nicotiana rustica, N. tabacum, Papaver rhoeas, P. somnifeyum, Sarothamnus scoparius, Scopolia carniolica, Senecio jacobaea, Solanum dulcamara, S. nigrum, S. tuberosum, Taxus baccata, Yeratrum album a Y. nigrum.