яды растений

ЯДЫ РАСТЕНИЙ

представлены большим многообразием типов соед. (от простых, напр., HCN или FCH₂COOH, до белков и пептидов), обладающих разл. механизмами токсич. действия.

Я. р. белковой природы. Выделенные в индивидуальном состоянии и достаточно хорошо изученные соед. этой группы относительно немногочисленны. К ним в первую очередь относятся гликопротеины рицин, сходный с ним по строению и механизму действия абрин (выделен из тропич. растения абрус — Abrus precatorius, семейство бобовых; мол. м. 65 тыс.) и циклопептиды бледной поганки.

Яды грибов из рода мухомор (Amanita) — фаллотоксины и аматоксины (соотв. формулы I, II) — содержатся в разл. видах: бледной поганке (A. phalloides), мухоморе вонючем (A. virosa), весеннем (A. verna) и др. Молекулы этих соед. представляют собой бициклич. полипептиды, в которых мостик содержит фрагмент молекулы триптофана или его производных. Механизм токсич. действия аматоксинов у человека и животных связан с ингибированием ДНК-зависимой РНК-полимеразы (см. РНК-полимеразы);фаллотоксины необратимо связываются с примембранным актином, вызывая его полимеризацию, что приводит к нарушению мембран гепатоцитов (клеток печени). Для мышей ЛД₅₀ (в мг/кг) при пероральном введении (через рот) наиб. активных токсинов: 1 — α-аманитин, 3 --аманитин, 7 -аманитин, 10 — фаллоин, 28 — фаллоидин. Для человека смертельная доза α-аманитина 5–7 мг, фаллоидина 20–30 мг (в одном грибе в среднем содержится до 10 мг фаллоидина, 8 мг α-аманитина и 5 мг β-аманитина). Скрытый период действия 6 — 48 ч. Первичные симптомы отравления: рвота, кишечные колики, боли в мышцах, жажда, холероподобный понос; возможно проявление желтухи и увеличение печени. Происходят снижение артериального давления, потеря сознания. Смерть наступает в результате токсич. гепатита и острой сердечной недостаточности. Первая помощь: промывание желудка, прием активир. угля, искусств. дыхание.

Токсичный гликопротеин фламмулин (мол. м. 22 тыс.) продуцируется зимним грибом (Flammulina velutipes). Его полипептидная часть содержит 192 аминокислотных остатка. Для мышей ЛД₅₀ при внутрибрюшинном введении (в/бр) 2,4 мг/кг. Этот токсин обладает кардиотоксич. действием, вызывает лизис эритроцитов. Подобным действием обладает вольвотоксин А (ЛД₅₀ 1,2 мг/кг, мыши, в/бр) — сложный полипептид, состоящий из вольвотоксинов А1 и А2 с мол. м. 45–50 тыс. и 24–25 тыс. соответственно, содержащийся в грибах вольвариелла съедобная (Volvariella volvaceae).

Некоторые микроскопич. грибы (см. микотоксины) и водоросли также продуцируют токсичные пептиды. Например, гриб из рода пеницилл (Penicillium islandicum) содержит циклопептид циклохлоратин (мол. м. 572; ЛД₅₀ 0,4 мг/кг, мыши, в/бр), обладающий гепатотоксич. действием, вызывающий респираторную недостаточность и геморрагич. поражения кишечника. Синезеленые водоросли Microcystis aemginosa продуцируют микроцистистоксин, являющийся циклодекапептидом с мол. м. ок. 1200 и обладающий выраженным нейротоксич. действием (ЛД₅₀ 0,4 мг/кг, мыши, в/бр). Летальный исход наступает в течение 30 мин в результате остановки дыхания. В больших дозах этот токсин вызывает также кровоизлияния в легких и печени, обширные тромбозы.

Большая группа токсичных веществ белковой природы выделена из разл. видов семейства омеловых (Dendrophtora clavata, Phoradendron и др.), кротона (Croton tiglium), модеки и адении из семейства страстоцветных (Modeca digitata и Adenia volkensii), момордики, или индийского огурца, из семейства тыквенных (Momordica charantia), растения из семейства бобовых Canavalia ensiformis и др. высших растений.

Большинство токсичных веществ из омелы (ценлатоксины А и В, лигатоксин А, форатоксин, вискотоксины А2 и В) представляет собой одноцепочечные полипептиды с мол. м. 4900–6000, содержащие в молекуле ок. 50 аминокислотных остатков и 3 дисульфидные связи (ЛД₅₀ 0,5–1,6 мг/кг, мыши, в/бр). Вискотоксины омелы белой (Viscum album) вызывают рефлекторную брадикардию, кар-диотоксич. эффект, гипотензию, сужение сосудов кожи и скелетных мышц.

Токсины кротин I (из кротона слабительного) и момодрин (из индийского огурца) представляют собой полипептиды с мол. м. 72 тыс. и 23 тыс. соответственно. Продуцируемый страстоцветными модецин и волкензингликопротеины с мол. м. ок. 63 тыс. Все эти 4 токсина являются ингибиторами синтеза белка. Величины ЛД₅₀ (мг/кг, мыши, в/бр): для кротина — 1–36, для момодрина — 5, для модецина — 0,002, для волкензина — 0,0014.

Я. р. небелковой природы. Среди этих веществ обычно выделяют 3 группы: 1) обладающие выраженной специфичностью действия и относительной общностью элементов структуры (напр., алкалоиды);2) обладающие менее выраженной специфичностью действия, но большей универсальностью для растит. мира (напр., гликозиды, в первую очередь — гликозиды сердечные и сапонины); иногда в эту группу включают терпеноиды, флавоноиды и орг. кислоты; 3) остальные токсичные соед. растит. происхождения, обладающие разнообразием структурных типов и механизмов действия и практически не поддающиеся классификации.

Алкалоиды вырабатываются высшими, преим. цветковыми, растениями. Полагают, что присутствие ядовитых алкалоидов во мн. цветковых и бурное развитие последних в меловом периоде послужило причиной вымирания динозавров и др. травоядных рептилий. К числу наиб. токсичных относятся в осн. алкалоиды 3-х классов: индольные (напр., стрихнин, курарин и физостигмин), дитерпеновые (напр., аконитин) и пиридиновые (напр., никотин).

Стрихнин и бруцин содержатся в разл. видах представителей рода стрихнос, в т. ч. чилибухи (Strychnos nux-vomica). Стрихнин поражает в первую очередь спинной мозг, затем центр. нервную систему; в результате ухудшаются зрение, слух и обоняние, нарастают судороги; смерть наступает в результате паралича дыхат. центра. Для мышей ЛД₅₀ 0,4 мг/кг при внутримышечном введении (в/м); летальная доза для человека при пероральном введении — 200–300 мг. Для бруцина характерна курареподобная активность (см. курареподобные средства); он примерно в 20 раз менее токсичен, чем стрихнин.

Группа кураринов включает неск. десятков токсичных алкалоидов, обладающих паралитич. активностью (продуценты — виды рода стрихнос S. toxifera и S. lasteniae). Наиб. сильный яд этой группы — С-токсиферин I (формула III), проявляющий парализующее действие для теплокровных в дозах 10 мкг/кг (в опытах на нервных клетках). Летальная доза для человека при внутривенном (в/в) введении ок. 20 мг.

Аналогичным характером действия обладает тубокурарин — осн. действующее начало яда "кураре". Он менее токсичен, чем С-токсиферин I (ЛД₅₀ 0,2 мг/кг, мыши, в/м).

Физостигмин (эзерин; из плодов бобового растения физостигма ядовитая, или калабарские бобы,- Physostigma venenosum) и галантамин (из клубней подснежников Galanthus woronowii и G. nivalis; см. амариллисовые алкалоиды, антихолинэстеразные средства) — ингибиторы холинэстераз. В больших концентрациях возбуждают и затем перевозбуждают парасимпатич. нервную систему. Смерть наступает в результате остановки дыхания (ЛД₅₀ 0,5 мг/кг, мыши, в/м).

Аконитин (IV) и близкий ему по свойствам зонгорин (формулу см. в ст. дитерпеновые алкалоиды), содержащиеся в разл. видах аконита (Aconitum soongaricum и др.), обладают судорожно-паралитич. действием, которое обусловлено повышением проницаемости Na⁺ в мембранах нервных и мышечных клеток и их деполяризации. Симптомы тяжелого отравления: учащение и затем замедление дыхания, озноб, потовыделение, боль в области сердца и аритмия, паралич скелетных мышц, понижение температуры тела. Смерть наступает в результате остановки сердца и паралича дыхания. ЛД₅₀ 0,035 мг/кг (собаки, в/в), летальная доза для человека при пероральном введении — 2–5 мг. Первая помощь: промывание желудка раствором таннина, прием активир. угля, теплое питье.

Никотин (V; т. пл. < −30 °C, т. кип. 246 °C с разл., 1,014–1,015) вырабатывается корнями табачных растений. Бесцв. маслянистая жидкость, хорошо раств. в воде и органических растворителях. Блокатор н-холинорецепторов (чувствительны к никотину) в симпатич. и парасимпатич. ганглиях скелетных мышц. При остром отравлении наблюдаются тошнота, рвота и брадикардия, затем — тахикардия, судороги и угнетение (вплоть до полной остановки) дыхания. ЛД₅₀ 0,3 мг/кг (мыши, в/м).

Козы и косули не восприимчивы к токсич. действию; летальная доза для человека при пероральном введении — 50–100 мг.

Растения семейства дымянковых Fumariaceae (хохлатка полая, хохлатка Горчакова, хохлатка Маршалла) содержат ядовитые алкалоиды группы бульбокапнина — бульбокапнин, бикукулин (соотв. формулы VI, VII) и др. Бульбокапнин оказывает влияние гл. обр. на центр. нервную систему. В небольших дозах он вызывает каталепсию (вид двигат. расстройства), снижение артериального давления; в больших (0,3–0,5 мг/кг, мыши) — судороги, заканчивающиеся смертью. Бикукулин — судорожный яд, блокирующий тормозные рецепторыаминомасляной кислоты в нервной системе. При действии экстрактов, содержащих сумму алкалоидов дымянковых, наблюдаются угнетение центр. нервной системы, восковая гибкость мускулатуры, замедление сердцебиения и дыхания (вплоть до полной остановки). Первая помощь при отравлениях: промывание желудка, прием активир. угля, искусств. дыхание.

Алкалоиды группы кониина [кониин (VIII; R = Н) конгидрин (VIII; R = OH) и др.], содержащиеся в болиголове пятнистом (Conium maculatum L.), являются частыми причинами отравления домашнего скота и людей. При пероральном введении в дозах 50–150 мг они вызывают у человека восходящий паралич, тахикардию, остановку дыхания.

В сравнительно больших дозах тяжелые и смертельные отравления человека вызывают алкалоиды и др. групп. Например, широко используемый в медицинской практике морфин вызывает летальный исход при пероральном введении 100–300 мг.

К Я. р., содержащим в молекуле остаток углевода, относятся гликозиды. В этом ряду выраженной физиол. активностью обладают сердечные гликозиды. В качестве агликона их молекулы содержат лактоны стероидной природы. Сердечные гликозиды продуцируются лютиковыми Ranunculaceae, но-ричковыми Scrophulariaceae, шелковицей Могасеае и др. В токсич. дозах (для кошек 0,1–1 мг, для человека 3–7 мг; в зависимости от способа введения) вызывают остановку сердца в фазе систолы. При тяжелых отравлениях наблюдаются тошнота, рвота, брадикардия, трепетание желудочков сердца. Многие гликозиды (напр., дигитоксин) обладают кумулятивными свойствами. Токсич. эффект обусловлен в осн. нарушением работы Na- К- насоса в миокарде, что приводит к дефициту внутриклеточного К⁺.

Другая группа активных гликозидов — сапонины, большинство из которых является гемолитич. ядами. Гемолиз у наземных позвоночных наблюдается при разведении 1:5∙10⁴ (для рыб при 1:10⁶). Сапонины продуцируются некоторыми растениями семейств бобовых (Аbасеае), сапотовых (Sapotaceae), астровых (Asteraceae), аралиевых (Arаliасеае) и др. Тритерпеноидные сапонины раздражают слизистые, вызывают рвоту, понос, кровоизлияния, нарушения сердечно-сосудистой деятельности, одышку; угнетение центр. нервной системы обусловливает судороги и параличи. При высоких дозах возможна очень быстрая гибель человека или животного в результате паралича дыхат. центра. Специфич. высокая токсичность сапонинов по отношению к рыбам связана со способностью этих веществ нарушать функционирование жабер. Сапонин дигитонин используют в биохим. исследованиях для солюбилизации и реконструкции биол. мембран.

Третья группа Я. р. небелковой природы включает соед. разл. структурных типов. Простейшее ядовитое соед. HCN присутствует в растениях в связанной форме в виде цианогенных гликозидов (напр., амигдалин; формула IX), которые высвобождают HCN в процессе ферментативного гидролиза после повреждения клетки:

Амигдалин присутствует в ядрах абрикосовых косточек. Употребление в пищу ок. 100 г ядрышек (1 г амигдалина) обычно вызывает у человека летальный исход (токсичность HCN обусловлена ее способностью образовывать комплекс с цитохромоксидазой и блокировать тем самым клеточное дыхание).

Другой простейший яд — фторуксусная кислота. В форме калиевой соли она содержится в тропич. растении дихапеталум цимозный (Dichapetalum cymosum). Токсичность этого соед. значительно различается для разных видов животных. Так, ЛД₅₀ (мг/кг) при пероральном введении для собак — 0,07, крыс — 7, лошади — 1, для человека — 2–10. В плодах произрастающего там же растения дихапеталума ядовитого (D. toxicorium) содержатся менее токсичные кислоты -фторолеиновая ифторпальмитиновая. Местное население использовало эти яды для смазывания наконечников стрел и как отраву для крыс. Механизм токсич. действия фторуксусной кислоты связан с превращением ее в трикарбоновых кислот цикле во фторцитрат — мощный ингибитор фермента аконитазы, что обусловливает нарушение обмена веществ.

Часто причиной массовых отравлений и гибели домашнего скота является употребление им в пищу астрагала смертельного (Astragalus miser) из семейства бобовых, содержащего мизеротоксин (X) -гликозид нитропропанола. Считается, что токсин в результате гидролиза продуцирует 3-нитропропанол, который поражает в головном мозге центры, ответственные за дыхание и мышечные сокращения.

Ядовитые свойства зонтичных — цикуты (Cicuta virosa) и лабазника (Oenanthe crocata) обусловлены присутствием в них токсичных ацетиленовых диолов — цикутотоксина НО(CH₂)₃C≡CC≡C(CH=CН)₃СН(ОН)(CH₂)₂CH₃ и энантотоксина HOCH₂CH=CHC≡СC≡C(CH=CН)₂(CH₂)₂СН(ОН)(CH₂)₂CH₃. Оба токсина быстро всасываются из пищеварит. тракта, оказывая судорожное действие на центр. нервную систему (в результате изменения проницаемости Na-каналов хемовозбудимых мембран). Признаки тяжелого отравления у человека: головная боль, рвота, боли в животе, озноб, слюнотечение, клонико-тонические судороги. Смерть наступает в результате остановки дыхания (у крупного рогатого скота — после поедания ок. 200 г растит. массы).

Группа токсичных дитерпенов (грайанотоксинов) содержат растения семейства рододендронов. Наиб. известные яды — грайанотоксин III (формула XI) и родоспонин III (формула ХП) — нейротоксины, вызывающие повышение проницаемости мембран нервно-мышечной ткани для ионов Na⁺. Признаки отравления: слюнотечение, нарушение координации движений, судороги (ЛД₅₀ 0,4–0,6 мг/кг, мыши, в/бр).

Пикротоксинин (ХIII) — действующее начало яда растений семейства луносемянниковых (Menispermaceae) — антагонистаминомасляной кислоты. Он обладает судорожным действием (ЛД₅₀ 0,03 мг/кг, крысы, в/в; 3 мг/кг, мыши, в/м).

Необычным действием обладают гиперицин (XIV) из зверобоя пронзеннолистного (Hypericum perforatum), а также псорален (XV; R=R'=H), ксантотоксин (XV; R=ОСНз, R'=H) и бергаптен (XV; R=H, R'=OCH₃), встречающиеся в растениях семейств рутовые (Rutaceae), зонтичные (Umbelliferae), бобовые и тутовые (Могасеае). Эти вещества накапливаются в коже и наружных тканях, делая их чувствительными к УФ и длинноволновому облучению. В результате на солнечном свету образуются дерматиты, очаги ожогового поражения и некротич. участки.

Группу ядовитых веществ относительно простого строения содержат некоторые виды высших грибов. Например, мухомор красный (Amanita muscaria) продуцирует мускарин (XVI; т. пл. 181–182 °C), являющийся имитатором ацетилхолина по отношению к парасимпатич. постганглионарным синапсам (мускариночувствительным, или м-холинорецепторам). Мускарин снижает у человека артериальное давление (в дозах ок. 10⁻⁶ мг/кг), амплитуду и частоту сердечных сокращений; в больших дозах вызывает спазмы мышц, судороги, слюнотечение и коматозное состояние (ЛД₅₀ 0,2 мг/кг, мыши, внутривенно; 0,7 мг/кг для человека при пероральном введении).

Мухоморы A. muscaria содержат также мусказон (XVII), обладающий психогенным действием (вызывает у человека потерю памяти и ориентировки, расстройство зрения), а разл. виды строчков (напр., Gyromitra esculenta) — один из простейших ядов гирометрин CH₃СН = NN(CH₃)CHO, симптомы отравления которым такие же, как и при действии ядов бледной поганки.

Из синезеленых водорослей выделены анабенатоксин (XVIII; быстродействующий смертельный фактор, или БДСФ) и анатоксин a(S) (XIX). Первый вызывает длит. постсинаптич. поляризацию синаптич. мембран и нейромышечную блокаду; смерть наступает от остановки дыхания (ЛД₅₀ ок. 0,1 мг/кг, мыши, в/бр), инкубационный период ок. 15 мин. Анатоксин a(S) обладает антихолинэ стеразным действием и высокой токсичностью (ЛД₅₀ ок. 0,02 мг/кг, мыши, в/бр).

Я. р., являясь во мн. случаях источником опасности для человека и животных, как правило, не токсичны для представителей растит. мира. Большое число Я. р. (напр., многие алкалоиды, гликозиды, флавоноиды, сапонины) широко используют в мед. практике в качестве лекарственных средств. Многие Я. р. (напр., тубокурарин, атропин, физостигмин, рицин, мускарин) применяют в биохим. исследованиях.

^{Лит.: Горюнова С. В., Демина Н. С., Водоросли — продуценты токсических веществ, М., 1974; Вассер С. П., в кн.: Актуальные вопросы современной ботаники, К., 1976; Барбье М., Введение в химическую экологию, пер. с франц., М., 1978; Харборн Д., Введение в экологическую биохимию, пер. с англ., М., 1985; Орлов Б.Н., Гелашвили Д.Б., Ибрагимов А. К., Ядовитые животные и растения СССР, М., 1990.}

_{Г. И. Дрозд}