Логотип журнала "Провизор"








Спорынья (маточные рожки)
Claviceps purpurea (Fries) Tulasne

(Аналитический обзор)

Р. В. Куцик, Б. М. Зузук
Ивано-Франковская государственная медицинская академия

 
   
 
Укр.   ріжки житні пурпурові.
Англ.:   Ergot, Rye ergot.
Нем.:   Mutterkorns.
Франц.:   Ergot de Seigle.
 

Латинское родовое название гриба подчеркивает булавовидную форму склероция, а видовое указывает на его пурпурный цвет.

Для получения ценных для медицины алкалоидов используют также рожки ржаные паспалюма — Claviceps paspali Stevens et Hall.

  1. колос ржи со склероциями;
  2. проросший склероций;
  3. головка и разрез головки;
  4. образование спор конидий;
  5. продольный разрез через перитеций;
  6. сумка с аскоспорами.
 

Ботаническое описание

Маточные рожки — гриб класса аскомицетов, семейства спорыньевые (Claviciptaceae), паразитирует на 170 видах культурных и дикорастущих злаков — чаще на ржи (Secale ceresle L.), а также на тимофеевке, пырее, ячмене, пшенице, райграсе и др. Относится к классу сумчатых грибов (Ascomycetes).

Гриб имеет сложный цикл развития, состоящий из трех последовательных стадий, которые ранее считались самостоятельными видами грибов: конидиальная стадия сфацелия, склероции и головчатые стромы с перитециями.

На пораженных рожками растениях в соцветиях (колосьях) хорошо заметны склероции — искривленные трехгранные рожки черно-фиолетового цвета длиной 1–3 см, шириной 3–5 мм. Это покоящаяся стадия гриба. Склероции состоят из сердцевины, покрытой корой меланизированных толстостенных клеток. Склероции зимуют в почве, куда они попадают при сборе урожая культурных злаков или из дикорастущих злаков. Прорастание склероциев активируется действием низкой температуры (от –3 до +5°С) на протяжении длительного времени. Прорастают весной при температуре +10–20°С.

Стромы образуются из клеток сердцевины. На поверхности прорастающих склероциев появляются маленькие бугорки, а потом небольшие трещинки коркового слоя. Зачатки стром прорывают кору склероциев и вырастают в виде бугорков, которые быстро удлиняются, и образуются шаровидные головки диаметром 1–1,5 мм. По периферии головок стром развиваются перитеции — полузамкнутые плодовые тела с узким отверстием на конце, где и созревают половые споры — аскоспоры. Из склероция обычно развивается несколько стром красноватого цвета, их количество и размеры зависят от размеров склероция. Это генеративная фаза развития гриба, которую еще называют асцигерозной стадией.

Аскоспоры спорыньи заражают злаки в периоде цветения. Они распространяются ветром, попадают на рыльца пестиков или в нектар и прорастают, при этом их ростковые трубки проникают в завязь. Это конидиальная стадия гриба — сфацелия. В завязи образуется плотная масса многоклеточного разветвленного мицелия, покрытая слоем конидиеносцев, которые в свою очередь образовывают огромное количество мелких конидий (неполовых спор), погруженных в капли липкой жидкости — «медовой росы». Она выделяется мицелием, имеет неприятный запах и содержит большое количество сахаров. «Медовая роса» играет значительную роль в распространении конидий гриба. Она приманивает насекомых, которые переносят конидии на здоровые растения. Конидии могут распространяться с каплями дождя, при прикосновени колосьев, а после высыхания «медовой росы» — переносятся ветром. Распространение спорыньи происходит в основном за счет вторичной инфекции конидиями. Это неполовая фаза развития растения.

Время образования склероциев зависит от погоды: во влажную — через неделю, а в сухую — через две недели после появления «медовой росы». Развиваются они медленно. Сначала склероции изжелта-коричневые, затем окрашиваются в серо-фиолетовый или черно-фиолетовый цвет. Полное их созревание совпадает с созреванием зерна. Пораженная ткань завязи полностью разрушается, и зерновки замещаются мицелием гриба. Сейчас спорынья встречается в основном по краям полей, где источником инфекции служат дикорастущие злаки. Обычно гриб поражает не более 1% растений, что приводит к снижению урожая в пределах 0,3–5%.

Географическое распространение

Маточные рожки распространены там, где произрастают злаковые — в Европе, Азии, Северной Америке (за исключением крайнего Севера). Они выявлены в Северной Африке, некоторых районах Австралии и Южной Америки (Аргентина).

Лекарственное сырье

В медицине используют высушенные склероции маточных рожков (Secale cornutum), общее содержание алкалоидов в которых составляет не менее 0,15% в перерасчете на эрготоксин, а количество водорастворимых алкалоидов — не менее 0,01% в эквиваленте эргометрина.

Спрос на маточные рожки достаточно велик. В промышленном производстве используют три основных метода получения алкалоидов рожков: из склероциев, выращенных на растениях, биосинтез алкалоидов в сапрофитной (лабораторной) культуре рожков и их частичный или полный химический синтез.

Наиболее экономически выгодным методом является культивирование гриба на ржи. Ранее склероции собирали на пораженных в естественных условиях полях. В 30–40-е г.г. XX в. были разработаны методы искусственного разведения рожков на ржи. С этой целью озимая рожь высеивается ленточным способом на высоком агрофоне. При этом на одном квадратном метре должно быть не менее 500 колосоносных стеблей. Для заражения используют селекционные штаммы, которые отличаются более высоким и стабильным содержанием алкалоидов (эрготамина) в склероциях — 0,4–0,6% (в дикорастущих склероциях их содержание колеблется в пределах 0,027–0,24%). Культуру гриба выращивают на искусственных питательных средах (сусло-агар, солод-агар, стерилизованные зерна ржи) в колбах в стерильных условиях. Через неделю после внесения в питательную среду чистой культуры маточных рожков появляется белый мицелий гриба. Для заражения посева мицелий вынимают из колбы, помещают на шелковое или капроновое сито и растирают с чистой водой. Потом инфицированную жидкость переносят на планшет-доску с иглами и войлоком, пропитывая его суспензией спор.

Заражают рожь в начале колошения, когда на посевах в 50% растений из влагалищного листа появляется ость. В настоящее время делают инъекцию жидкости в верхнюю колосистую часть ржи. При этом инфицированная жидкость вместе со спорами из игл попадает на колоски ржи, где затем развивается плодовое тело маточных рожков. На тычинках злаков споры прорастают, образовывая грибницу — нитевидный мицелий. На зараженных грибом растениях через 1–2 недели начинают выделяться капли «медовой росы», где содержится большое количество конидиеспор. Конидиеспоры переносятся насекомыми на другие растения. В результате завязь атрофируется и образуется склероций. Для полного образования склероция необходимо 30–40 дней.

Маточные рожки собирают в период созревания, когда они приобретают буро-фиолетовую окраску. Рожки собирают ручным способом или путем прямого комбайнирования переоборудованными зерновыми комбайнами. При сборе ручным способом следует помнить об отравляющих свойствах алкалоидов и защищать лицо и руки. Урожай рожков составляет 50–100 кг/га, а в годы с благоприятными погодными условиями — до 150–200 кг/га. Рожки должны быть твердыми на ощупь и легко выниматься из колоса. Собранные рожки сушат в затемненном, хорошо проветриваемом помещении. Искусственную сушку проводят при 50°С. Высушенные рожки при изгибании должны ломаться. Маточные рожки культивируются в Германии, Чехии, Словакии, Венгрии, Швейцарии. Мировыми экспортерами маточных рожков является Испания (экспортируются через Португалию), Россия и Балканские страны.

Недостатками вышеописанного метода является получение только одного урожая склероциев в год и значительная зависимость от погодных условий. Поэтому уже давно предпринимались попытки освоения сапрофитной (лабораторной) культуры рожков для получения алкалоидов. Основные трудности заключаются в том, что на искусственной питательной среде (в сапрофитной культуре) образуется мицелий, который продуцирует только конидиеспоры, последующие стадии развития гриба отсутствуют. А алкалоиды обычно синтезируются на стадии формирования паразитирующих склероциев. Первый патент на такой метод получен еще в 1910 г., но только в последние десятилетия в глубинной и поверхностной культуре рожков удалось получить достаточно высокий и стабильный выход алкалоидов клавиновой группы и простых производных лизергиновой кислоты. В 1960 г. итальянские ученые A. Tonolo, E. B. Chain и соавт. добились высокого уровня продукции простых производных лизергиновой кислоты, в частности метилкарбиноламида (+)-лизергиновой кислоты, в сапрофитной культуре селекционным штаммом Claviceps paspali Stevens et Hall. Выход продукта при этом составлял от 600 мг до 1–2 г на 1 л культуры после 7–10 дней культивирования, тогда как у начальных диких штаммов — только 10–100 мг/л. Из сапрофитной культуры этого гриба получают также паспаловую кислоту — изомер (+)-лизергиновой кислоты. Эти соединения предложено преобразовывать в лизергиновую кислоту, из которой путем полусинтеза можно получить эрготамин и эргометрин. Такой способ получения пептидных алкалоидов маточных рожков введен в фармацевтическую промышленность во многих странах — России, США, Германии, Канаде, Швеции, Японии и других. Сейчас интенсивно изучаются факторы, которые влияют на биосинтез алкалоидов в сапрофитных культурах рожков.

Недавно (C. Arntz и P. Tudzynski, 1997) с помощью новейших технологий анализа ДНК сделаны попытки идентифицировать гены, отвечающие за синтез алкалоидов культурами маточных рожков. На основе сравнения ДНК культур-продуцентов и культур, не синтезирующих алкалоиды, подтверждены значения гена пускового фермента диметилалилтриптофан-синтетазы, а также генов, отвечающих за дифференциацию гифов склероция.

Учитывая фармакологическую ценность алкалоидов маточных рожков, трудность культивирования данного сырья и получения из него алкалоидов, в некоторых странах разработаны синтетические методы получения алкалоидов маточных рожков. В частности, швейцарской фармацевтической фирмой «Sandoz» запатентован метод получения пептидных алкалоидов рожков на основе L-моногидрата лизергиновой кислоты, а также способ получения пара-R-оксиэрготаминов и их солей (которые обладают адренолитической активностью и являются антагонистами серотонина) на основе лактама L-пролил-L-(о-метил)-тирозина и N-метил-морфолина.

Биологически активные вещества

Склероции маточных рожков содержат более 30 индоловых алкалоидов, которые разделяют на две основные группы: производные (+)-лизергиновой и (+)-изолизергиновой кислот и клавиновые алкалоиды.

К классическим алкалоидам рожков относятся 7 пар стереоизомерных алкалоидов — производных (+)-лизергиновой и (+)-изолизергиновой кислот. Левовращающие алкалоиды (производные лизергиновой кислоты) проявляют более сильную фармакологическую активность, чем правовращающие изомеры (производные изолизергиновой кислоты).

7 пар классических алкалоидов маточных рожков относятся к четырем группам:

  • группа эрготамина: левовращающие алкалоиды эрготамин и эргозин, правовращающие — эрготаминин и эргозинин;
  • группа эргостина: левовращающий алкалоид эргостин и правовращающий эргостинин;
  • группа эрготоксина: левовращающие алкалоиды эргокристин, эргокриптин и эргокорнин, правовращающие — эргокристинин, эргокриптинин и эргокорнинин;
  • группа эргометрина — левовращающий алкалоид эргометрин и правовращающий эргометринин.

Алкалоиды групп эрготамина, эргостина и эрготоксина — соединения лизергиновой кислоты с разными пептидами. Термином «эрготоксин» на протяжении многих лет обозначали смесь эргокристина, эргокриптина и эргокорнина. Пептидные алкалоиды являются наиболее ценными для медицины. К непептидным (водорастворимым) алкалоидам относится эргометрин — соединение лизергиновой кислоты с аминопропанолом. Этот алкалоид открыли в 1935 г. 5 независимых групп исследователей (H. W. Dudley и C. Moir и др.), в связи с чем ему было присвоено несколько названий. Наиболее распространенное из них — эргометрин. В США официально употребляется название эргоновин, в Швейцарии — эргобазин.

Некоторые производные лизергиновой кислоты (амид, диэтиламид) обладают галлюциногенными свойствами. Первый химически чистый алкалоид этой группы получил в 1918 г. швейцарский ученый A. Stoll. В 1938 г. в лаборатории фирмы «Sandoz» (Шейцария) докторами A. Stoll и A. Hoffman был произведен химический синтез диэтиламида лизергиновой кислоты — препарата ЛСД-25. Сначала предполагалось его применение в акушерстве и гинекологии, а также для лечения мигрени, но после серии лабораторных исследований была признана бесперспективность данного препарата, а дальнейшее изучение прекращено. Через 5 лет в апреле 1943 г. Альберт Хоффман обнаружил психотропные свойства спорыньи и установил наркотическое галлюциногенное действие ЛСД.

Позднее этот стимулятор центральной нервной системы был запрещен не только для использования с лечебной целью, но и для исследований в лабораторных условиях.

Кроме маточных рожков, эргоалкалоиды выявлены в некоторых цветочных растениях семейства березовых, произрастающих в Центральной Америке (ипомея, Rivea corymbosa (L.) Hallieri, Argyreia sp.). В их семени содержится до 0,05% эргоалкалоидов (эргозин, эргометрин, эргинин, метилкарбиноламид лизергиновой кислоты, некоторые клавиновые алкалоиды). Эти растения входили в состав ритуальных средства «ololiuqui» с галлюциногенными свойствами, которые применялись древними ацтеками и индейцами Мексики. Установлено, что специфическим психотропным компонентом этого средства является эргин — амид (+)-лизергиновой кислоты.

Вторая группа алкалоидов рожков — клавиновые алкалоиды (агроклавин, элимоклавин, ханоклавин I, костаклавин, эргоклавин, лизергин, пенинклавин, сетоклавин) — известна относительно недавно. Они не являются производными лизергиновой кислоты, в основе их структуры лежит скелет эрголена. Эти алкалоиды содержатся в больших количествах в склероциях рожков на дикорастущих злаках в Африке и на Дальнем Востоке. Впервые клавиновые алкалоиды были выделены швейцарскими учеными A. Stoll и соавт. из сапрофитных культур рожков, технология которых была разработана японским ученым M. Abe в 1948 г. Открытие этих алкалоидов стало движущей силой в научных исследованиях продукции алкалоидов рожков в сапрофитных культурах.

Продолжительное время с фармакологической точки зрения клавиновые алкалоиды рожков не представляли интереса. Но в последние годы на их основе получен ценный полусинтетический препарат ницерголин — 1,6-диметил-8β-(5-бром-никотиноил-окисметил)-10α-метоксиэрголин, который, кроме эрголинового ядра, содержит бромзамещенный остаток никотиновой кислоты.

Наряду с индоловыми алкалоидами склероции рожков содержат алкалоид эргомонамин и алкалоиды — производные имидазола, в частности эрготионеин.

Алкалоиды содержатся только в склероциях гриба в количестве 0,0001–0,75%. В некоторых разновидностях рожков, которые походят из Испании и Португалии, содержание алкалоидов достигает 1% и более. Обычно в склероциях присутствует смесь алкалоидов всех групп в разных соотношениях. На количественный и качественный состав алкалоидов в сырье влияют многие факторы: в первую очередь хемовар гриба-продуцента, вид растения-хозяина, на котором гриб развивается, и внешние экологические факторы. В частности, исследования, проведенные в Канаде, показали, что общее содержание алкалоидов в рожках из стойкого гибрида ржи с пшеницей (Triticale) колеблется в пределах 0,042–0,752%, из ячменя — 0,082–1,04%. В среднем в рожках, собранных в Канаде из пшеницы, ржи, тритикале и ячменя, содержание алкалоидов составляло 0,236%. Содержание эргокристина в сумме алкалоидов — 31%, эрготамина — 17%, эргокристинина — 13%, эрготаминина — 8%, эргокриптина и эргометрина — по 5%, эргокорнина и эргозина — по 4%, эргокриптинина — 3%, эргостинина, эргометринина и эргокорнинина — по 2%; 3% — неидентифицированные алкалоиды.

Большое медицинское значение имеют полусинтетические алкалоиды — дигидроэрготамин, метилэргометрин, метисергид, бромокриптин (2-бром-a-эргокриптин).

Кроме алкалоидов, в склероциях ржаных рожков найдены амины (тирамин, гистамин, агматин), алкиламины (эрготиоксин, эрготионеин, герцинин, триметиламин, метиламин, гексиламин) и другие азотсодержащие соединения (холин, ацетилхолин, бетаин, урацил, гуанозин), аминокислоты (аспарагин, аланин, валин, лейцин, фенилаланин), хризогеновая и хризергоновая кислоты, секалоновые кислоты А и В, антрахиноновые пигменты (эндокрицин, клаворубин), эргохромы — производные ксантона (эргохризин, эргофлавин), 3–4% сахаров (трегалоза, глюкоза и др.), до 1% многоатомных спиртов, стероиды (около 0,1% эргостерола — эргоста-5,7,22-триен-3β-ола, или провитамина D2), хитин. Cклероции маточных рожков богаты жирными маслами (до 35%), около 60% липидов представлены триацилглицеролами. В их состав входят остатки рициноолеиновой и негидроксилированных жирных кислот (16:0 — пальмитиновой, 16:1 w-7, 18:0 — стеариновой, 18:1 w-9 — олеиновой и 18:2 w-6,9 — линолевой). Рициноолеиновую кислоту предложено использовать в качестве маркера при установлении факта загрязнения пищевых продуктов рожками.

В сапрофитной культуре клавицепса паспалюма Claviceps paspali Stevens et Hall. выявлена паспаловая кислота, которая в результате изомеризации преобразуется в (+)-лизергиновую кислоту.

История применения в медицине

В давние времена маточные рожки были известны в Китае как женское средство. Их употребляли для облегчения родов и как абортивное средство.

Первое упоминание о применении маточных рожков с лечебной целью в Европе (при послеродовых болях) встречается в 1557 г. в травнике известного врача эпохи Возрождения из Франкфурта Адама Лоницеруса (1527–1587) «Adami Loniceri Naturalis historiae opus novum». О лечебных свойствах рожков вспоминает в 1588 г. в своем медицинском трактате Joachim Camerarius (1534–1591). К тому времени было известно о кровоостанавливающих свойствах рожков в гинекологической практике, на что указывает австрийский врач и ботаник Thal Johann Thalius (умер в 1587 г.) в книге «Sylva hercynica seu catalogus plantarum sponte nascentium» (1588). Но в официальную медицину маточные рожки были введены только в начале XIX в. Сократительное влияние рожков на мускулатуру матки описал в 1808 г. американский врач John Stearns, а кровоостанавливающее действие при послеродовых кровотечениях — в 1824 г. D. Hosack. В 1836 году маточные рожки были включены в Лондонскую Фармакопею, а в середине XIX в. — в фармакопеи всех стран.

Тогда же было начато изучение алкалоидов, содержащихся в склероциях гриба. Тем не менее задолго до изучения действующих компонентов склероциев их широко применяли в акушерстве. Об использовании маточных рожков в медицине упоминается в работах А. Лоницери (1582) и Р. Я. Камерариуса (1688).

Продолжительное время в народной медицине разных стран маточные рожки применяли для лечения рака матки.

Детальную ботаническую характеристику рожков сделали в 1861–1865 гг. французские ботаники Luis Rene и Charles Tulasne.

Синтезированный в 1938 г. диэтиламид лизергиновой кислоты (препарат ЛСД-25) — наркотик-легенда. В 70-е годы в США мода на ЛСД-25 была подобна эпидемии — количество людей, употребляющих этот наркотик, достигала десятков тысяч. Из них 90% составляли студенты, и столицей этой новой «религии» был Калифорнийский университет в Беркли. Практически все его студенты принимали ЛСД, причем не поодиночке, как героин или морфий, а группами. Идейным вождем этой «религии» был психолог Гарвардского университета доктор Лире, который проповедовал, что ЛСД — не просто наркотик, а средство «освобождения» и «самопознания», «создания собственного рая и ада», что «открывает дверь в мир, где проблемы жизни и смерти возникают в своих истинных измерениях». Но действительность была значительно прозаичнее: пресса ежедневно сообщала об убийствах и самоубийствах, произошедших под влиянием этого препарата, психиатрические клиники были переполнены потребителями ЛСД, которые не смогли избавиться от выпущенного на свободу монстра после того, как действие наркотика прекратилось. Сенатор Роберт Кеннеди начал расследование, в результате которого в США было принято решение о наказании за производство, транспортировку и сбыт ЛСД. По официальным данным, сегодня в Украине и России ЛСД-25 не употребляют.

Продолжение следует





© Провизор 1998–2017



Грипп у беременных и кормящих женщин
Актуально о профилактике, тактике и лечении

Грипп. Прививка от гриппа
Нужна ли вакцинация?
















Крем от морщин
Возможен ли эффект?
Лечение миомы матки
Как отличить ангину от фарингита






Журнал СТОМАТОЛОГ



џндекс.Њетрика