Дело об экдистероидах, или Тайна левзеи сафлоровидной

11. Экдистероиды (С5Н8)6

11.

Экдистероиды (С5Н8)6

Экдистероиды, экдизоны или гормоны линьки насекомых — С27 стероиды, в основе которых лежит скелет холестама.

Экдистероиды – это класс соединений (полигидроксилированных кетостероидов, с различными цепочками), которые структурно похожи на андрогены. Они хорошо изучены как факторы роста растений и насекомых, и получили свое название (экди-) от названия процесса линьки у насекомых (ecdysis).

Экдизоны разделяют на зооэкдизоны (выделены из животных) и фитоэкдизоны (выделены из растений).

Экдизоны – твердые кристаллические вещества, которые хорошо растворяются в метаноле, этаноле, ацетоне, этилацетате и плохо – в хлороформе, петролейном эфире; являются оптически активными веществами.

Для экстракции экдистероидов чаще всего используют ацетон или метанол. Очистку проводят с помощью хроматографии на оксиде алюминия или силикагеле.

Фармакологическая активность изучена недостаточно. Они обладают психостимулирующим и адаптогенным действием, усиливают процессы белкового синтеза в организме, поэтому могут быть использованы как анаболические соединения.

Впервые зооэкдистероиды в кристаллической форме были выделены в 1954 г. из куколок тутового шелкопряда. В 1965 г. с использованием рентгеноструктурного анализа была окончательно установлена структура б-экдизона. Первые фитоэкдистероиды были выделены в 1966 и 1967 гг.: понастерон А - из Podocarpus nakaii Hayata, 20-гидроксиэкдизон - из Podocarpus elatus R. Br. ex Endl., 20-гидроксиэкдизон и инокостерон - из корней Achyranthes fauriei H. Lйv. et Vaniot, 20-гидроксиэкдизон и полиподин B - из корневищ папоротника Polypodium vulgare L. В настоящее время идентифицировано более 150 видов фитоэкдистероидов. Оказалось, что фитоэкдистероиды, имея в целом структурное сходство с молекулой экдизона (основной гормон линьки беспозвоночных), характеризуются гораздо большим структурным разнообразием, чем зооэкдистероиды.

Хотя значительный прогресс был достигнут в понимании того, как экдистероиды регулируют развитие членистоногих, их роль в мире животных и растений всё ещё непонятна. Несмотря на значительное усилие по исследованию, множество вопросов по зоо- и фитоэкдистероидам остаются не раскрыты – особенно относительно механизмов проявления биологической активности и их роли в природных взаимоотношениях между растениями и травоядными, млекопитающими и паразитическими организмами.

Согласно одной из наиболее обоснованных гипотез, фитоэкдистероиды являются аллеохимическими токсинами и антифидантами для неадаптированных видов насекомых-фитофагов. Фитоэкдистероиды рассматриваются как часть многокомпонентной химической защитной стратегии, которая выработалась в процессе коэволюции растений и растительноядных беспозвоночных. Однако большинство насекомых научилось эффективно детоксицировать фитоэкдистероиды, поступающие через ротовой аппарат, и стали взамен синтезировать собственные экдистероиды (экдизоны) по другим метаболическим путям, отличным от растений.

Исследования последних десятилетий показали, что экдистероиды являются естественными лигандами в молекулярных системах переключения генов. Механизмы экдистероид-индуцированных систем экспрессии генов, подобные таковым в клетках насекомых, вероятно, существуют и у млекопитающих, включая человека. Экдистероид-индуцированные системы можно искусственно конструировать, модифицировать и клонировать, создавая рекомбинатные белки-рецепторы и активаторы транскрипции на основе стероидных, тиреоидных, ретиноидных рецепторов насекомых и млекопитающих, ретро- и альфа-вирусов, бактериофагов и шоковых белков. Механизмы взаимодействия экдистероидов с мембранными рецепторами в качестве сигнальных молекул, активизирующих вторичные мессенджеры, только еще начинают изучаться  на фоне широкого использования экдистероидов при нарушениях сердечно-сосудистой, центральной нервной и репродуктивной систем, общего гомеостаза организма. Помимо этого, экдистероиды могут взаимодействовать лишь с экдистероидным рецептором (EcR), не влияя на другие стероидные рецепторы у млекопитающих, что позволяет исключить побочные эффекты при моделировании экдизон-индуцированных систем.

Высоко востребованы такие источники экдистероидов или экдистероисодержащих композиций, которые бы характеризовались значительной активностью при минимальных дозах, отсутствием токсичности, устойчивостью к распаду, быстрой элиминацией из организма, малой стоимостью и масштабируемостью производства. Этим требованиям в большей степени соответствуют фитоэкдистероиды в сравнении с зооэкдистероидами и экдистероидами, полученными биотехнологическими путями. Несмотря на широкое распространение фитоэкдистероидов в растительном мире, различия в уровнях их концентраций достигают огромных величин. Обычно содержание фитоэкдистероидов в растениях составляет менее 0.00001 %; примерно у 4-5 % растений - сотые и тысячные доли от сухой массы и лишь у незначительного числа видов мировой флоры концентрация экдистероидов достигает 0.5-1.5 % .

Среди 172 экдистероидсодержащих препаратов, предлагаемых в настоящее время на мировом коммерческом рынке, около 36 % составляют средства на основе левзеи сафлоровидной (Leuzea carthamiodes DC. syn. Rhaponticum carthamoides (Willd.) Iljin).

Экдистероиды могут влиять на функции жизнедеятельности практически всех классов организмов, но вопрос о роли их в живой природе до сих пор остаётся открытым. Доподлинно известно лишь то, что один из главных представителей экдистероидов, физиологически активный 20-hydroxyecdysone, и некоторые другие (makisterone C, 25-deoxyecdysone) являются истинными гормонами линьки для членистоногих (насекомых и ракообразных) в концентрациях 10 -7 …10 -9 М и инициируют превращения, происходящие с развивающейся личинкой до взрослого насекомого. Периодические линьки вызваны пиками экдистероидов, синтезируемых в проторакальных железах под воздействием нейропептидов, вырабатываемых в мозге насекомых. Аналогичные физиологические действия экдистероидов предполагаются в отношении моллюсков, гельминтов и кольчатых червей.