Представени статии

Алкалоиди - от убиване до изцеление

Алкалоиди - от убиване до изцеление

Алкалоиди - молекули не само на живота, но и на смъртта. Това са лекарствени вещества, спасяващи от болести, и престъпни, замесени в много трагедии: войни, убийства, наркомания.
Алкалоидите не се намират във всеки организъм. Но производителите на тези отрови живеят на всички обитавани континенти. Алкалоиди има в мухоморка и ергот, в хвощ и лира, в голосеменни и покритосеменни. Доскоро учените приписваха на алкалоидите само веществата на растенията и гъбите, но подобни съединения бяха открити и при животните (вижте статията „Лекарство от отрова на крастава жаба“). Повечето от тях се намират в покрити със семена растения и те са по-често срещани при двудолните, отколкото при еднодолните. В някои семейства има много растения с алкалоиди, в други са малко, в някои изобщо не се срещат. Но ако растението съдържа алкалоиди, то най-често няколко наведнъж, понякога до 50.
Алкалоидите се класифицират по растителния род, в който се намират, или по химическата им структура. Известни са алкалоидите на аконит, аспидосперм, цинхона, ергот, ефедра, ипекакуана, лупина, опиум мак, рауволфия, дива роза, картофи, стрихнос (повръщане), йохимбе и други.
Химическата им класификация се основава на структурата на азотно-въглеродния скелет. Основните структурни класове включват пиридин, пиперидин, тропан, хинолин, изохинолин, индол, имидазол, стероид, дитерпеноид, пуринови алкалоиди. Те се образуват от аминокиселини, както и от ацетатни и терпенови остатъци.

Защо растенията се нуждаят от алкалоиди не е ясно. Може би те неутрализират нежеланите вещества, тъй като често се срещат в „отпадъците“: листа, кора, плодове. Може би отровите предпазват растенията от животни или регулират физиологичните процеси. Въпреки това, 85-90% от растенията се справят добре без алкалоиди.

Алкалоидите се произвеждат главно в гъби и растения и въздействат върху животните и обикновено засягат нервната и мускулната системи. Химическата основа за тяхното действие обикновено е ясна. Много хормони и медиатори в тялото на животните са амини или пептиди, също производни на аминокиселини. Това са ацетилхолин, адреналин, норепинефрин, серотонин, допамин, ендорфини и други. Алкалоидите са химически подобни на тях. Попадайки в тялото на животно или човек, те се свързват с рецептори, предназначени за регулаторни молекули на самото тяло, и блокират или задействат различни процеси, например предаването на сигнал (ацетилхолин) от нервните окончания към мускулите.
Ацетилхолинът предава нервни импулси в някои области на централната нервна система, във вегетативните възли, в окончанията на двигателните и парасимпатиковите нерви. Холинергичните рецептори на нервите на сърцето, гладката мускулатура и жлезите, разположени зад ганглиите, се активират от мускарин - отрова от мухоморка и се блокират от атропин. Холинергичните рецептори, разположени в областта на ганглиозните синапси и в соматичните невромускулни синапси, се активират от никотин и се блокират от тубокурарин.
Физиолозите описват последиците от отравянето с алкалоиди още през 19 век и те започват да разбират молекулярната кухня едва през 20 век.
между другото, наблюдателни хора забелязаха ефектите на алкалоидите, без да чакат научни открития. И след като забелязаха, започнаха да кандидатстват. До 19 век алкалоидите се използват в растенията или сок, извлечен от тях. Няколко приложения съществуват от незапомнени времена.
Индианците предположиха, че ще намажат върховете на стрелите с кураре отрова - сокът от филцовия хондодендрон. След това стрелите визуално убедиха участниците в лова или военните действия колко е важно да се научат и използват природните сили.
Умишленото отравяне не се ограничаваше само до война. Сокът от бучиниш в демократична Гърция е използван като екзекутивно оръжие. В диалога на Платон Федон е описано как отровата е повлияла на Сократ. И все пак най-известните алкалоиди станаха благодарение на известните отравяния и криминалистика.
През 1836 г. англичанинът Джеймс Марш излезе с точен за онези времена метод за определяне на арсен в тялото на отровен човек. Методът му е усъвършенстван от французина Матие Жозеф Орфила, основателят на токсикологията и съдебната медицина. Оттогава престъпниците стават все по-склонни да използват билкови отрови, включително алкалоиди. По време на минерализацията на тъканите, убити от киселина (както беше направено при откриване на арсен), растителните отрови бяха унищожени и не беше възможно да бъдат намерени.
По това време химиците се бяха научили да изолират чисти алкалоиди.
През 1805 г. Фридрих Цертурнер извлича морфин от опиум. През 1809 г. Луис Вокелин изолира никотин от тютюна. През 1818 г. Пиер Пелтие и Джозеф Каванто откриват стрихнин в еметика. През 1819 г. Фридлиб Рунге открива хинин в кората на дървото цинхона, а през 1821 г. кофеин в кафето. Пиер Робике открива наркотик през 1817 г. и кодеин през 1832 г.

Всички тези отрови даваха алкална реакция, реагираха с киселини и получиха името алкалоиди - "подобно на алкали". Знанията за тях се разпространяват и престъпниците започват все повече да използват чисти алкалоиди, като морфин, никотин, стрихнин.

Още през 1823 г. във Франция обвиняемият е обвинен в убийство с помощта на морфин. Един от убитите почина след внезапно започване на повръщане и обща слабост; лекарят забеляза, че има слаб пулс и странно свити зеници. Извикани лекари и физиолози, тъй като експертите не бяха в състояние да помогнат на разследването, дори не можеха да кажат със сигурност дали морфинът стеснява зениците или ги разширява. Присъдата се основава на друга информация.
За криминалистите стана по-лесно да търсят престъпници, след като белгиецът Жан Сервей Стас през 1850-1851 г. разработи метод за откриване на алкалоиди в тялото на жертвата. Той извлича тъканите с етер и след това установява, че екстрактът съдържа горчиво, маслено кафяво вещество с миризма на тютюн. Именно никотинът е отровен от убития.
Методът на Стас остава основният метод за определяне на алкалоиди в криминалистиката до средата на 20 век. В допълнение към екстракцията, химиците развиват химични реакции към отделни алкалоиди, които произвеждат специфични нюанси на цвета с всяко вещество. Например, смес от реагента на Mecke с екстракт, съдържащ морфин, става първо маслинено, след това синкаво-виолетово и по-късно отново става маслинено с червен колан.
Криминалистите прибягнаха и до физиологични тестове. През 1864 г. Амброаз Тардийо получава екстракт от тъканите на труп и го инжектира в кръвта на куче или жаба. Ако се наблюдава известен физиологичен ефект, това е доказателство за наличието на отрова. През XX век са разработени методи за идентифициране на алкалоиди под формата на кристали на техните соли, по точка на топене на кристалите, с помощта на ултравиолетова и инфрачервена спектроскопия, рентгенов структурен анализ, хроматография.

Второто, хуманно, използване на алкалоиди също има хилядолетия. Те са познати като лекарства още от времето на медицината. В продължение на повече от 5000 години китайците използват надземните части на растенията от рода под името „ма-хуан“ Ефедра (до средата на 80-те години на миналия век нашата фармакопея включваше разтвор на ефедрин, изолиран от това растение).
Сред алкалоидите са болкоуспокояващи (морфин, кодеин); стимуланти на централната нервна система (стрихнин, бруцин), мидриатици, разширяващи зеницата (атропин, хиосциамин), миотици, свиващи зеницата (физостигмин, пилокарпин) и други. Някои алкалоиди действат като адреналин: те стимулират симпатиковата нервна система, стимулират сърцето и повишават кръвното налягане (ефедрин, епинефрин). Други понижават кръвното налягане (резерпин, протовератрин А). Понякога алкалоидите служат като противоотрова, например атропин - за отравяне с морфин и органофосфатни инсектициди. Изключителна роля изиграха алкалоидните препарати, които убиват паразитни протозои, например, хининът се превърна в оръжие срещу маларийния плазмодий.
Не е изненадващо, че алкалоидите се интересуват не само от химици и криминалисти, но и от физиолози, фармакологи, лекари, а след това и от биохимици. През XX век растенията - източници на тези вещества вече се отглеждат в специални ферми, а животновъдите отглеждат нови сортове мак, кокошка, нощник, беладона и други отровни билки.

Третото използване на алкалоиди е за стимулиране на нервната система.. Африка даде на света кафе, Азия - чай, Америка - шоколад, мате и тютюн, а по-късно - кока-кола. Пристрастяването на човечеството към кофеина, теофилина и теобромина, които са част от ободряващите напитки, доведе до важни последици. Черните роби бяха доведени на плантации за кафе в Америка и това доведе до смесване на черни, жълти и бели раси. (И друг алкалоид, открит от индианците, споменатият вече хинин, помогна на европейците да завладеят и заселят горещите райони на планетата.)
Понякога меката стимулация се превръща в твърда. Инките дъвчели кокаинови листа с кокаин, за да облекчат умората при дълги пътувания; конквистадорите, принуждавайки индианците да работят в мините, им дават тези листа вместо заплата. В резултат на това се повиши работоспособността, а след това и смъртността.
Този ред на приложение продължи при допинга, използван от спортисти и разузнавачи. Сега спортистите вече не използват алкалоиди за стимулация, но напоследък шампион, който капе ефедрин в носа си, можеше да бъде допиран.

Четвъртото използване на алкалоиди е в ритуали. Шаманите ядат мухомори, за да общуват с духове, варяжки воини - за да възбудят бойния си дух, индийците от Южна Америка ядат кактуси, в Азия пушат хашиш и опиум. В древните цивилизации церемониите се провеждали под надзора на свещеници и вероятно били строго регулирани. През Средновековието вещиците и магьосниците несъмнено са познавали халюцинаторни растения и са използвали дрога, кокошка и беладона за приготвяне на отвари.
Тогава се появи наркомания. Китай беше първата му жертва. Английски търговци са внасяли опиум от Бенгалия в замяна на чай. През първата половина на XIX век наркоманията в Китай достига размерите на епидемия и започва сериозно да заплашва съществуването на държавата. Опитите на длъжностни лица да се предпазят от опасност доведоха до войни, в които армиите на Англия и нейните съюзници, въоръжени с артилерия и пушки, победиха. Само комунистическият режим успя да се противопостави на наркоманията в Китай.
Европейското общество се запозна с наркотиците (хашиш, опиум), донесени от Изтока в началото на 19 век. Те станаха популярни като болкоуспокояващи и като средство за пътуване до фантастичния свят, обещавайки на създателите стимулиране на въображението и нови работни постижения в областта на творчеството. Читателите вероятно могат да си представят как е трябвало да платят за „химичното“ вдъхновение. През XX век наркоманията се разпространи в много страни по света.
Нов кръг на наркомания започва през 60-те години, когато развитите страни преодоляват последиците от войната и някои от младите хора вече не разбират какъв е смисълът на живота. Някой беше увлечен от възможността за нови сензации, някой - протест срещу буржоазното благополучие. Оттогава наркобизнесът се превърна в най-доходоносната незаконна дейност.
Започвайки спорове по медицински и етични теми, няма да е излишно да си спомним, че човечеството е познато от много хиляди години на вещества, които могат да служат както на гений, така и на злодейство, с помощта на които човек може да убива и спасява. Очевидно конфронтацията между отровителя и криминалиста, наркодилъра и лекаря ще продължи и през новия век.