Glykosidy

Glykosidy rozumíme organické sloučeniny, zpravidla rostlinného původu, které se při hydrolyse štěpí na cukr a složku necukernou, zvanou aglykon. Jsou to látky nejčastěji bezbarvé, řidčeji zbarvené, převážně neutrální reakce, obyčejně rozpustné v alkoholu a ve vodě. V etheru, petroletheru a chloroformu bývají prakticky nerozpustné a jen nepatrně se rozpouštějí v octanu ethylnatém. Všechny glykosidy obsahují uhlík, vodík a kyslík, jen v některých je obsažen ještě dusík; malý počet glykosidů obsahuje také síru nebo draslík anebo obojí.

Schopnost hydrolytického štěpení není u všech glykosidů stejná. Některé z nich jsou částečně hydrolysovány již v neutrálním roztoku za pokojové teploty, jiné lze štěpit teprve povařením roztoků za přítomnosti zředěných kyselin. Charakteristické je štěpení glykosidů specifickými enzymy. Tak např. levotočivé glykosidy se štěpí emulsinem na glukosu a příslušný aglykon. Této vlastnosti je možno také použít k identifikaci a stanovení glykosidů.

Je-li cukrem při hydrolyse vzniklým dextrosa (glukosa), je možno příslušný glykosid nazvat glukosidem. Tak např. salicin, štěpící se na salicylalkohol a dextrosu, je glukosidem. Glykosidy, štěpící se na rhamnosu, se mohou nazývat rhamnosidy, glykosidy dávající při hydrolyse galaktosu jsou galaktosidy atd. Jsou však i glykosidy složené také z jiných cukrů; tak v glykosidu digitoxinu je digitoxosa a pod. Názvu glukosid se tedy používá jako obecného označení všech glykosidů, které při hydrolyse dávají dextrosu.

Aglykonem glykosidů mohou být sloučeniny různého typu. Tak aglykon salicínu je alkohol, aglykon krušiny je derivát anthrachinonu, aglykon jiných glykosidů může být fenol, aldehyd, kyselina, ester nebo jiná sloučenina. Zvláštní-kategorii mezi glykosidy zaujímají saponiny (které se někdy uvádějí jako samostatná skupina).

Glykosidy jsou nejrozsáhlejší skupina sekundárních metabolitů, terapeuticky využitelných, ale i toxinů. Na glykosidy jsou zvláště bohatí někteří zástupci čeledí Apocynaceae, Caesalpiniaceae, Convolvulaceae, Fabaceae, Mimosaceae a Ranunculaceae. Jsou přítomny v různých orgánech rostlin (cibule, natě, listy, semena a pod.).

Jedovaté rostlinné glykozidy jsou především mezi glukozinoláty, kyanogenními glykozidy, glykoalkaloidy, saponiny, alifatickými nitrotoxiny a kardenolidy. Výskytem méně hojné jsou toxické glykozidy s diterpenickými, seskviterpenickými, azoxy-, fenolickými a sterolovými aglykony. Hydrolýza glykozidní vazby je základní krok pro bioaktivaci kyanogenů, nitrotoxinů a glukozinolátů. Někdy však hydrolýza (glykozidy s polycyklickými aglykony) snižuje biologickou aktivitu. Proto v zažívacím traktu sehrávají významnou roli v biotransformaci a absorpci glykozidů a jejich aglykonů ß-glukozidasy mikrobiálního původu.

Druh aglykonu, resp. vlastnosti jím podmíněné, umožňují rozdělení glykosidů (a tedy i glykosidních rostlin) do těchto nižších kategorií :

1. kardioaktivní glykosidy
2. kyanogenní glykosidy
3. antrachinonové glykosidy
4. thioglykosidy
5. furanokumariny
6. lignanové glykosidy
7. saponiny
8. izoflavony a fytoestrogeny

a) Kardioaktivní glykosidy

Aglykon je derivátem cyklopentanoperhydrofenantrenu s laktonovým kruhem. Jsou využívané jako léčiva při nedostatečnosti srdce a k intoxikacím může docházet při nesprávné terapii. Některé však pro svoji toxicitu nenachází v terapii uplatnění a lze je chápat jen jako toxické agens, zvláště některé deriváty přítomné v konvalince, brslenu, hlaváčku, čičorce, oleandru, druzích rodu náprstník atd.

Tyto glykosidy obsahují zástupci těchto rostlinných čeledí: Apocynaceae, Asclepiadaceae, Brassicaceae, Cannabaceae, Celastraceae, Fabaceae, Liliaceae, Magnoliaceae, Opuntiaceae, Ranunculaceae a Scrophulariaceae. Charakteristické příklady tvoří z našich jedovatých rostlin například Adonis aestivalis, A. vernalis, Convallaria majalis, Coronilla varia, Digitalis grandiflora, D. lanata, D. lutea, D. purpurea, Euonymus europaea, Gratiola officinalis, Polygonaium multiflorum, P. odoratum, P. verticillatum, Scrophularia nodosa a Urginea maritima.

b) Kyanogenní glykosidy

Jde o glykozidně vázaný kyanhydrinový (2-hydroxynitril) aglykon s cukernou složkou. Hydrolysou (vlivem enzymu emulsinu nebo mu podobného) se z těchto glykosidů odštěpí glukosa a kyanovodík.

Toxicitu způsobuje právě uvolňovaný kyanovodík zabraňující utilizaci kyslíku a inhibující cytochromoxydasu terminálního respiračního enzymu, ani však další uvolněné látky nejsou biologicky indiferentní, jedná se o aceton, 2-butanon, benzaldehyd, p-hydroxybenzaldehyd apod. Přes vysokou toxicitu kyanovodíku, bývají kyanogenní glykosidy obvykle přeceňovány. Nachází se totiž v rostlinách ve velmi nízkých koncentracích, navíc uvolňování kyanovodíku z nich je velmi pomalý proces závisející na přítomnosti specifických enzymů, takže obvykle nedochází ke kumulaci potřebného množství.

Vyskytují se v řadě čeledí krytosemenných rostlin např. Amygdalus communis, Aquilegia vulgaris, Laurocerasus officinalis, Linum usitatissimum, Mercurialis annua, M. perennis, Padus racemosa a další zástupci čeledi Rosaceae (podčeledi Prunoideae a Maloideae), Sambucus ebulus, S. nigra, některé pěstované užitkové trávy, např. čiroky (Sorgum) nebo proso seté (Panicum miliaceum), výjimečně i v kapraďorostech. Pokud máte zájem je zde připraven přehled našich rostlin produkujících kyanogenní glykosidy.

c) Antrachinonové glykosidy

Antrachinonové glykozidy se štěpí na glukosu (nebo rhamnosu) a anthrachinonový derivát. Aglykony anthrachinoriových a anthranolových glykosidů jsou deriváty anthrachinonu, resp. redukovaných anthrachinonů. Obě formy se vyskytují v živých rostlinách vždy v proměnlivém poměru, který závisí i na vnějších faktorech (světlo, teplo).

Jsou přítomny především v druzích čeledí Rhamnaceae, Polygonaceae, Liliaceae a Fabaceae. Do této kategorie patří např. Frangula alnus a Rhamnus cathartica.

Rostliny s jejich obsahem se běžně používají jako laxativa. K intoxikacím by mohlo dojít předávkováním nebo větší citlivostí organismu. Intoxikace těmito rostlinami nebývají těžké, projevují se silným průjmem a zvracením a bývají celkem vzácné.

Naftodiantrony jsou výrazné primární fotosenzibilizátory (viz část fotosenzibilizace) - jsou obsaženy např. v třezalce (Hypericum) - hypericin ( tato látka u citlivějších osob může působit i jako kontaktní alergen), pohance (Fagopyrum) - fagopyrin ap.

Přírodní antranoidy představují několik stovek sloučenin. Vzhledem k širokému a lékaři nekontrolovatelnému používání drog s jejich obsahem při obstipaci, byla prováděna řada toxikologických studií z nichž vyplynulo několik jednoznačných závěrů:

• tato léčiva jsou nevhodná pro děti mladší 12 let,

• kontraindikací jsou zánětlivá onemocnění GITu, ileus či subileus,

• jakýkoliv bolestivý syndrom GITu neznámého původu.

Při sledování genotoxicity, mutagenicity a kancerogenicity existují studie potvrzující tuto aktivitu u některých antrachinonových derivátů v dlouhodobých pokusech na mikroorganismech i savčích buňkách. V tomto smyslu aktivní jsou především antranoidy přítomné v rodech čeledi Rubiaceae (Rubia, Morinda ap.).

d) Thioglykosidy

Thioglykosidy (neboli glukozinoláty) se enzymaticky hydrolyzují na glukózu a aglykon typu izotiokyanátu nebo epitionitrilu. Cyklizací izotiokyanátu vznikají nejtoxičtější látky této skupiny oxazolidintiony. 5-vinyloxazolidin-2-tion (goitrin) je nejaktivnější strumigen čeledi Brassicaceae. Strumigeny jsou látky zasahující do činnosti štítné žlázy, dochází k histomorfologickým změnám a ke zvýšení její hmotnosti. Snižuje se organická vazba jodu a tím i tvorba aktivních hormonů. Některé produkty přeměny glukozinolátů jsou vysoce lokálně dráždivé látky. Hořčičná silice způsobuje při potřísnění na pokožce záněty, požita vyvolává podráždění žaludku a střev s následným průjmem a po větších dávkách i poškození ledvin.

Tyto glykosidy se běžně nacházejí v rostlinách čeledi Brassicaceae (v řadě význačných hořčičných rostlin).

e) Furanokumariny

Jedná se o glykozidně vázané deriváty laktonu o-hydroxyskořicové kyseliny s připojeným furanovým kruhem. Jsou to především fotosenzibilizující látky. V dlouhodobých pokusech byl prokázán příspěvek k tvorbě melanomů (v principu chromozomální poškození). Struktura tohoto aglykonu je také základem molekuly aflatoxinu.

 Vyskytují se v rostlinách rostlinách z čeledi Rutaceae (routa, třemdava, citrus) a Apiaceae (bolševníky, morač, kebrlík, miřík, všedobr, andělika)

f) Lignanové glykosidy

Lignanové glykosidy po hydrolýze poskytují vysoce bioaktivní cytotoxické aglykony - lignany (typ podophylotoxinu, peltatinu a jejich deriváty). Jsou přítomné v Podophyllum peltatum, Juniperus Sabina aj.

g) Saponiny

Glykosidy terpenoidních (terpenických a steroidních) aglykonů jsou látky většinou amorfní, zpravidla rozpustné ve vodě (pouze koloidně) a v horkém zředěném alkoholu. Některé z nich jsou též opticky aktivní. Pouze v několika málo případech se podařilo připravit je v krystalickém stavu (např. digitonin, cyklamin, a-hederin a kyselinu primulovou).

Vyznačují se většinou silným místním dráždivým účinkem, některé z nich jsou však i prudce jedovaté, např. paridin (Paris quadrifolia), cyklamin (Cyclamen europaeum) nebo githagin (Agrostemma githago). Posledně uvedený je snad ze všech nejjedovatější a býval kdysi i příčinou otrav moukou, obsahující ve větším množství rozemletá semena koukolu.

Saponiny také způsobují  hemolýzu (tím že snižují povrchové napětí poškozují buněčné membrány). Tento účinek se ovšem objeví jen při intravenosní aplikaci, neboť saponiny se zpravidla nevstřebávají z trávícího traktu a do krve se tedy nedostanou. I když je základní účinek všech saponinů týž, mohou být obrazy účinnosti různých saponinů různé, a to podle jejich zvláštních fyzikálních a chemických vlastností.

V jednotlivých rostlinách se nalézají buď ve všech nebo jsou lokalizovány pouze v některých orgánech. Jsou přítomny zejména v zástupcích čeledí Araceae, Liliaceae, Rosaceae, Silenaceae a v dalších. Z jedovatých našich rostlin, obsahujících saponiny, je nutno uvést např. Agrostemma githago, Cyclamen europaeum, Galeopsis dubu, Hedera helii, Paris quadrifolia; Primula elatior, P. malacoides, P. obconica, P. sinensis, P. veris aj. a Solidago uirgaurea.

h) Izoflavony a fytoestrogeny

Mohou ovlivňovat fertilitu zvířat.