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アルカロイド


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アルカロイド   alkaloid
アルカロイドとは、 窒素 が入っている有機化合物のうち、アミノ酸やペプチド、タンパク質、核酸などの大部分を除いた化合物の総称。
  • 窒素 を含む一群の有機化合物(organic compound)で、主に植物体から単離される塩基性物質

1818年、ドイツのK・F・W・マイスネル(1792〜1853)がalkaloidという言葉を創り出した
  • アルカロイドとは、アルカリ様(塩基性様)のものという造語。
    • 分子中に窒素が結合していて、そのためにアルカリ性を示すので、「アルカリもどき」を意味するのでアルカロイドの名がある。
      alkali=アラビア語のal kaly(アルカリ)
      -oid=ギリシャ語のeidés(〜のような)

分子中に窒素を含む有機化合物のうちで
  • [ペプチド]や[タンパク質]、
  • これらを構成する通常の[アミノ酸]
  • そして、DNAやRNAの成分である[核酸]
  • などを除いた化合物をアルカロイドと総称。





植物アルカロイド
  • 植物の体内に含まれる窒素を含むアルカリ性の有機化合物の総称。
  • 多くが毒性や特殊な生理・薬理効果を持つ。

多くは薬理学的活性を示す。
  1. モルフィン(モルヒネ)
  2. コカイン
  3. アトロピン
  4. ストリキニーネ
    • ストリキニーネの毒性について、
    • 致死量に至らない量をマウスに投与すると強直性ケイレンを引き起こし、その体がピーンと驚くほど長く伸びて硬直する。そして、一定の時間が経過すると何事もなかったように元に戻る。そのとき、マウスにちょっとした刺激を与えてやると、またケイレンを引き起こす。
  5. キニーネ
  6. カフェイン
  7. コルヒチン


その他のアルカロイド
  • テトロドトキシン(TTX)・・・フグ毒
  • アコニチン・・・・トリカブト毒





発見されたアルカロイド
1805年 モルヒネ(morphine)
1816年 エメチン(emetine)
1818年 ストリキニーネ(strychnine)
1820年 キニーネ(quinine)
コルヒチン(colchicine)
1821年 カフェイン
1828年 ニコチン
1833年 アトロピン
1848年 パパベリン
1860年 コカイン
1864年 フィゾスチグミン
1873年 ピロカルピン
1885年 エフェドリン







植物毒の大半は、アルカロイドである。
アルカロイドは、窒素を含むアルカリ性の分子で、神経ホルモンそっくりであるため、神経線維の末端部に入り込んで神経の作用を狂わせて、毒性を発揮する。


体内細胞間の情報を伝達するホルモンとしてはペプチド(小型タンパク質)がもっとも多く使われるが、神経線維の末端部という特定の場所から分泌される神経ホルモンとしては、タンパク質を構成する化学的に安定した分子であるアミノ酸と、その分解産物であるアミンが使われる。


ただ、神経ホルモンとしてのアミノ酸は、
タンパク質の材料として体内にふんだんにあるアミノ酸とは異なり、脳内という特別な環境でしか使うことが出来ない。


末梢の一般の神経ホルモンとしては、アミンとアミンによく似たアセチルコリンが使われている
  • a アミンの神経ホルモンにはドーパミン・ノルアドレナリン・セロトニンなど数種あるが、いずれも化学的に安定している。それだけに神経ホルモンとしては全身に(アナログ的に)作用し、、おだやかなムードや感情を作り出す、従ってアミンに似たアルカロイドは作用が穏和で、毒性があっても比較低安全である。脳に効いて心を静め、体内の血液循環系を整える薬として使われるものが多い
    b 一方、アセチルコリンはアミンに似ているが、極めて分解性が良く、神経線維の末端部で情報を伝えると、標的細胞の表面にある酵素(アセチルコリン分解酵素)で、すぐ加水分解されてしまう。
    このため、神経ホルモンとしては効率が良く優秀である。進化した有髄神経でも、原始的な無髄神経でも使われるが、
    効率が良い有髄神経では、アセチルコリンしか使えない。このように神経ホルモンのなかでもアセチルコリンは、速やかに作用するので、その作用を阻害するアルカロイドとなると、動物毒に匹敵するほどの猛毒となる


    例えば、
  • 1 アセチルコリンのみを使う運動神経を麻痺させる矢毒 「クラーレ」
    2 アセチルコリンに競合するナス科の植物毒 「アトロピン」
    「スコポラミン」
    3 アセチルコリン分解酵素を阻害するカラバル豆の毒 「フィゾスチグミン」


動物毒は神経電流の電気発生を直接阻害するが、植物毒の一部は神経線維の末端の接合部で神経電流の情報を伝えるアセチルコリンの働きを阻害する

なお、ストリキニーネは、アミノ酸グリシンの作用を遮断する。
  • (大木幸介著「毒物雑学事典」より)





アルカロイドの種類
トロパン骨格 ナス科植物のヒヨス属、ベラドンナ属、ハシリドコロ属が生産する。
「アトロピン」
「スコポラミン」
インドール骨格 ○ニチニチソウが生産する
「ビンブラスチン」
「ビンクリスチン」。

○インド蛇木のレセルピン。
イソキノリン骨格 キンポウゲ科オウレンが生産する
「ベルベリン」
キノリン骨格
ピリジン骨格
イミダゾール骨格
アクリジン骨格




生合成
・・・ルートから分類
  • @フェニルアラニン、チロシン由来
    Aトリプトファン由来
    Bオルニチンおよびアルギニン由来
    Cリジン由来
    Dプロリン由来
    Eグルタミン酸由来
    Fヒスチジン由来
    G2,3-ジアミノプロピオン酸由来
    Hアントラニル酸由来
    Iニコチン酸由来
    J核酸関連
    Kポルフィリン骨格由来
    Lm-C7Nユニット由来
    Mテルペノイド骨格由来
    Nポリケチド骨格由来
    OC6 -C1ユニット由来

(船山信次著「アルカロイド-毒と薬の宝庫」共立出版)




アルカロイド合成
2013年、北海道大学の大栗博毅准教授らのグループは「アルカロイド群」を簡単に合成する手法を開発した。
  • 目的の物質をつくる化学反応の工程を半分に出来る。
  • 成果はネイチャーケミストリー(電子版)に掲載。

ニチニチソウという植物は化合物の元となる「中間体」から複数の分子を作り分ける。
  • 植物から着想を得て、中間体をフラスコの中で様々な化合物に変える手法を考案した。
  • 中間体の酸化を改善しフラスコの中でも安定して使えるようにした。
  • 中間体の加工方法を調節すると、5種類の化合物が合成できた。
  • 従来は合成に20段階が必要だった「イボガ型骨格」という種類のアルカロイドを、10段階で作れた。
  • 抗がん剤の元となる物質も合成できた。




レチクリン
微生物発酵法で量産


レチクリン・・・ケシの実の中に少し含まれる。
  • 石川県立大学の南博道准教授と京都大学の佐藤文彦教授らは、大腸菌を使い、窒素を含んだ有機化合物で医薬品原料になる植物アルカロイドに焦点を絞り、糖から大量合成に成功した。
  • アルカロイドの一種で鎮痛剤や抗菌剤の原料となるレチクリンの場合、約90時間で1gあたり498_c合成できた。
  • 今までは、構造が複雑なため、化学合成が難しかった。




チェック
コリン」「」「モルヒネ







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