Ядовитые амфибии

Продолжая обсуждение ядовитых веществ, найденных у амфибий, нельзя не упомянуть об алкалоидах древолазов ( семейство Dendrobatidae, род Dendrobates, Oophaga, Epipedobates и др.). Из кожи этих ярко окрашенных амфибий было выделено более 400 алкалоидов принадлежащих к почти 20 структурным классам, различающихся по строению и биологическому эффекту. Количество изведенных для этой цели лягушек ужасает - для выделения 21 мг пумилиотоксина (формула слева внизу) было проэкстрагировано 750 шкурок Epipedobates tricolor. Учитывая, что в девяностых годах прошлого века исследование алкалоидов амфибий было довольно модным занятием, можно понять, почему некоторые научные журналы (например, Journal of Natural Products) теперь отказываются принимать статьи о натуральных продуктах, если для их выделения нужно было убивать лягушек, без серьезного обоснования со стороны авторов причин, заставивших их взяться за такую тему. К счастью для лягушек, в 1987 году Международная комиссия по контролю за исчезающими видами запретила масштабный отлов древолазов.

Пумиллиотоксины представляют собой основные компоненты кожных выделений лягушек из семейства древолазов (Dendrobatidae), родов Dendrobates, Epipedobates и Minyobates, однако почти отсутствуют у листолазов (Phyllobates), у которых основными алкалоидами являются батрахотоксины, описанные в нашей прошлой статье. Пумилиотоксины А и Б были впервые обнаружены у древолаза Пумилио (Oophaga pumilio, фото вверху и справа) - отсюда и их название. Эти алкалоиды - достаточно сильные яды нервно-паралитического действия (20-50 мкг - смертельная доза для мыши),обеспечивающие древолазам безопасность от хищников (но не от исследователей) и объясняющие их яркую предостерегающую окраску. В нервных и мышечных клетках они взаимодействуют с потенциал-зависимыми натриевыми каналами, вызывая увеличение потока ионов натрия. Кроме того, они вызывают высвобождение внутриклеточных запасов кальция.

Как мы уже писали, пумилиотоксины являются мажорными алкалоидами древолазов. Кроме этого семейства, эти алкалоиды были найдены у представителей других семейств амфибий - например, у лягушек из рода Mantella семейства Mantellinae, живущих на Мадагаскаре, а также у некоторых южноамериканских жаб из рода Melanophryniscus. Пумилиотоксины также были найдены у австралийских лягушек из рода Pseudophryne. Как и в случае с батрахотоксинами листолазов, пумилиотоксины пропадали у древолазов, содержавшихся долгое время в террариуме. Этот факт наводит на мысль, что накопление алкалоидов в коже зависит от рациона лягушек и необходимые метаболиты (или предшественники) в естественных условиях доставляются вместе с поедаемыми насекомыми. Более того, если алкалоиды добавлять в пищу террариумным лягушкам, то их уровень в коже повышается, причем алкалоиды поступают туда неизмененными. Пока что неизвестно, какие именно насекомые являются носителями пумилиотоксинов, но в связи с обнаружением этих алкалоидов у лягушек из разных частей света, можно предполагать, что это распространенные насекомые.

Epipedobates tricolor (фото справа) - красивые трехцветные лягушки из рода Epipedobates имели несчастье привлечь внимание ученых тем, что в 70-е годы прошлого века у них было найдено в ничтожно малых количествах вещество, обезболивающее действие которого было в 200 раз сильнее, чем у легендарного алкалоида морфина. В попытках изолировать вещество экстрагировались сотни шкурок, но набрать необходимое для определения структуры количество алкалоида не удавалось (из 750 лягушек выделили только около 500 мкг вещества, что на начало 80-х было слишком малым количеством). А с 1987 года вступил в действие запрет на масштабный отлов древолазов, и ученые совсем приуныли. Добавило им разочарования и то, что у содержащихся в неволе лягушек алкалоида в коже не было. Пришлось подождать несколько лет, до тех пор, пока уровень чувствительности измерительной техники (в частности, ядерного магнитного резонанса) не поднялся настолько, что стало возможным провести исследования того количества вещества, которым располагали ученые. Было обнаружено, что таинственное соединение представляет собой пиридиновый алкалоид уникальной структуры, содержащий атом хлора и названный эпибатидином (формула слева). Впоследствии эпибатидин был получен синтетически и стал перспективным объектом для исследований во многих лабораториях. В природе он был найден исключительно у представителей рода Epipedobates, причем его содержание варьировало не только у разных видов, но и у разных популяций, но никогда не превышало 1 мкг на лягушку.

Помимо вышеописанных, в коже древолазов были найдены многие другие вещества (всего более 400), различающиеся по структуре и токсичности. Многие из них (например, пирролизидиновые оксимы из Oophaga pumilio и Dendrobates auratus) не были найдены нигде более в природе. Детально ознакомиться с ними можно в обзорах, указанных внизу статьи. Внимание, уделенное исследованиям биологически-активных веществ из кожи древолазов, привело к открытию более десятка новых видов этих амфибий.

В последнее время исследователи склоняются к мнению, что древолазы сами не синтезируют алкалоиды, а получают их вместе с естественной пищей - муравьями, жуками и многоножками. Возможно, что алкалоиды попадают от насекомых к лягушкам в неизменном виде, накапливаясь у последних в кожных секреторных железах и защищая нового хозяина. При этом для самих насекомых защитная функция их алкалоидов не срабатывает, делая их, наоборот, особенно притягательными обьектами гастрономического интереса амфибий. Эту гипотезу подтверждают факты, что древолазы, содержащиеся в неволе на сверчках и плодовых мушках, не имеют в коже алкалоидов, однако при добавлении в пищу могут легко их накапливать в неизмененном виде. Кроме того содержание и спектр алкалоидов меняется от популяции к популяции, а также может варьировать в разные годы внутри одной популяции. Несомненный интерес для исследования представляет вопрос, какие именно насекомые могут служить источником таких уникальных соединений, как, например, батрахотоксины, пумилиотоксины или эпибатидин. В свою очередь возможно, что насекомые получают алкалоиды из растений, которыми они питаются. В настоящее время считается, что из более чем 400 алкалоидов, около 60 имеют "муравьиное" происхождение, прикоцинеллиновые алкалоиды древолазы получают, поедая мелких жуков (самим жукам эти алкалоиды служат в качестве репеллента, отпугивающего от их яиц муравьев), а пирролизидиновые оксимы и некоторые другие соединения - многоножек. Источники более чем 300 оставшихся веществ пока не определены.