Muskarin

Muskarin
Strukturní vzorec
Obecné
Systematický název	[(2S,4R,5S)-4-hydroxy-5-methyloxolan-2-yl]-N,N,N-trimethylmethanaminium
Ostatní názvy	(2S,4R,5S)-(4-hydroxy-5-methyltetrahydrofuran-2-ylmethyl)-trimethylamonium
Sumární vzorec	C9H20NO2^+
Identifikace
Registrační číslo CAS	300-54-9
Vlastnosti
Molární hmotnost	174,26 g/mol
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa). Některá data mohou pocházet z datové položky.

Amanita muscaria, Muchomůrka červená. Kromě malého množství muskarinu obsahuje i jiný alkaloid, mykoatropin.

Muskarin je alkaloid obsažený v plodnicích druhů hub rodu vláknice, některých bělavě zbarvených druzích rodu strmělka a v malé míře v muchomůrce červené. Vykazuje silné toxické účinky.

Muskarin je parasympatikomimetická látka účinkující již 15–30 minut po požití. Otrava se může projevit ztrátou vědomí a zvracením, rozostřením zraku a problémy s dechem. Tento stav může trvat kolem 2 hodin. Případy smrtelné otravy jsou vzácné, smrt nastává zástavou dechu nebo selháním srdeční činnosti.

Váže se na jeden typ acetylcholinových receptorů, konkrétně na tzv. muskarinové cholinergní receptory.^[1]

Historie objevu

V roce 1869 němečtí vědci Oswald Schmiedeberg a Richard Koppe poprvé izolovali dosud neznámou látku z muchomůrky červené, která jako první známá měla účinek na autonomní nervovou soustavu, a pojmenovali ji muskarin podle latinského názvu houby – Amanita muscaria.^[2] Od této doby začal výzkum muskarinu. Jeho strukturu přesně popsal v roce 1957, a později i vytvořil trojrozměrný model, vědec Franz Jellinek.^[3]

Muskarinový cholinergní receptor

Muskarinový cholinergní receptor patří mezi receptory spojené s G-proteinem. Rozlišujeme 5 typů muskarinových receptoru: M1, M3 a M5 stimulují enzym fosfolipázu C, když M2 a M4 inhibují adenylylcyklázu.^[4] Muskarinové receptory se taky liší svým zastoupením v tkáních:

Receptor	Lokalizace	Účinek
M1	CNS a parietální buňky žaludku	zvýšení sekrece a motility GIT, podílejí se na funkce pamětí a učení
M2	srdce a presynaptická zakončení neuronů	inhibice srdeční činnosti a vylučování acetylcholinu zpětnou vazbou
M3	hladké svaly orgánů, žlaz, endotel cev	svalová kontrakce, žlázová sekrece, vasodilatace
M4	CNS, čichový bulbus, plíce
M5	CNS

Struktura

Muskarin ve své struktuře obsahuje 3 chirální centra u uhlíku v pozici 2, 3 a 5, tím pádem muskarin má 8 stereoizomerů. Výraznou biologickou aktivitu má L-(+)-muskarin, který je v největším množství obsazen v jedovatých houbách.^[5]

Zdroje

Ačkoli muskarin byl poprvé nalezen v muchomůrce červené, jeho obsah v daném druhu hub je zanedbatelný. Je nejvíce obsažen v plodnicích hub rodu Inocybe, Clitocybe, Mycena a Omphalotus.^[5]

Způsoby získávání

Muskarin se získává oxidací cholinu nebo chloroplatinátu cholinu (který má výhodnějších vlastností) silnou kyselinou dusičnou. Z muchomůrky červené se muskarin extrahuje alkoholem, následně výtěžek se čistí olovem okysličeném octovou kyselinou a amoniakem a potom se alkaloidy vysráží dvojitou jodidovou solí draslíku a rtuti nebo draslíku a bismutu. Sraženina se zpracovává vodným alkalickým roztokem, uvolněné alkaloidy se regenerují pomocí určitého organického rozpouštědla a získají se jejich hydrochloridové soli, které se na chvíli umístí na filtrační papír. Sůl muskarinu je dobře rozpustná ve vodě a absorbuje se do papíru a je tedy oddělena od solí jiných alkaloidů.^[6]

Fyzikální vlastnosti

Muskarin je průhledná tekutina bez zápachu a bez chuti. Má konzistenci sirupu a po vysušení – nepravidelných, snadno se rozkládajících krystalů s výrazně zásaditou reakci. Snadno rozpustný ve vodě a alkoholu, velmi málo v chloroformu, nerozpustný v éteru. S kyselinou uhličitou tvoří alkalicky reagující sůl a se silnými kyselinami dává snadno rozpustné soli.^[6] Muskarin se nerozkládá působením vysokých teplot (např. při vaření jídel z hub obsahujících daný alkaloid), nepodléhá rozkladu trávicími šťávami GIT a snadno prochází střevní stěnou do krevního oběhu.^[5]

Toxické účinky

Muskarin patří k velmi silným jedům. Je 143krát toxičtější než acetylcholin, jeho působení je pomalejší a delší. Na rozdíl od acetylcholinu není odbouráván cholinesterázou, protože neobsahuje esterové vazby.^[7] U člověka již 0,005 g muskarinu způsobuje závažné účinky. Je parasympatomimetikum, tím pádem jeho efekt se bude projevovat v aktivaci parasympatického oddílu vegetativního (autonomního) nervového systému. Muskarin způsobuje křeče hladkého svalstva střev, dělohy, močového měchýře a bronchů jak in vivo, tak i in vitro. Muskarin dráždí ganglii zabudovanou ve stěnách střev a způsobuje silné tetanické kontrakce v celém střevním kanálu. Dýchání po malých dávkách muskarinu se zvyšuje, z velkých dávek se zpomaluje a nakonec se zastaví v důsledku následné paralýzy dýchacího centra. Muskarin zvyšuje aktivitu sekrečních žláz (slzních, slinných, potních atd.) drážděním periferních zakončení sekrečních nervů. Kvůli obrovské aktivitě žláz Bresinsky a Bestl a zatím i Rumack a Salzmann pojmenovali otravu muskarinem jako „PSL syndrome“ – Perspiration, Salivation, Lacrimation (pocení, slinění, slzení).^[5] U všech teplokrevných živočichů lze pozorovat zpomalení tepové frekvenci. Při lokálním užívání dochází k mióze – zúžení zornice lidského oka. Muskarin neprochází přes hematoencefalickou bariéru do centrální nervové soustavy díky čtyřvaznému dusíku ve své struktuře.^[6]

Antidotum

Muskarinem indukované změny aktivity srdce, žláz, střevního kanálu, oka atd. mohou být eliminovány specifickým antidotem – atropinem. Atropin je kompetitivním antagonistou muskarinových receptorů, blokuje neurotransmise na cholinergních synapsích a tím pádem zastavuje progrese účinků muskarinu. Dávka a působení atropinu musejí být přesně sledované, protože předávkování atropinem může vest k vzniku nežádoucích účinků.

Terapie

V terapii se samotný muskarin nepoužívá vzhledem k jeho závažným toxickým účinkům. Místo něj se v medicíně lokálně používají tzv. agonisté muskarinových receptorů. Látky prostřednictvím M₃ receptorů v organismu člověka způsobují kontrakce svěrače duhovky a zvýšení odtoku komorové vody, což se využívá v léčbě glaukomu.^[8] Terapie Sjögrenova syndromu, který je charakterizován suchosti v ústech (xerostomii) a suchosti v očích, taky zahrnuje použití agonistů muskarinových receptorů. Nejčastěji používanými léčivými látkami této skupiny jsou pilocarpin a cevimelin.^[9] Agonista muskarinových receptorů, derivát N-asetylhydrazonu LASSBio-897 vykazal silnou vazodilatační aktivitu v experimentech na myších, což může být použito v léčbě hypertenze.^[10]

Reference

1. Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology; revised edition. Příprava vydání R. Cammack et al. New York: Oxford university press, 2006. ISBN 0-19-852917-1. 
2. Das Muscarin Das giftige Alkaloid des Fliegenpilzes (Agaricus muscarius L.) seine Darstellung, chemischen Eigenschaften, physiologischen Wirkungen, toxicologische Bedeutung und sein Verhältniss zur Pilzvergiftung im allgemeinen von Oswald Schmiedeberg und Richard Koppe. [s.l.]: F.C.W. Vogel 120 s. Dostupné online. (německy) Google-Books-ID: _FZVYpYGrUkC. 
3. F., Jellinek,. The structure of muscarine. Acta Crystallographica. 1957-04-10, roč. 10, čís. 4. Dostupné online [cit. 2017-09-24]. ISSN 0365-110X. DOI 10.1107/S0365110X57000845. (anglicky) 
4. CAULFIELD, M. P. Muscarinic Receptors—Characterization, coupling and function. Pharmacology & Therapeutics. 1993-01-01, roč. 58, čís. 3, s. 319–379. Dostupné online [cit. 2017-10-01]. DOI 10.1016/0163-7258(93)90027-B. 
5. RUMACK, Barry H.; SPOERKE, David G. Handbook of Mushroom Poisoning: Diagnosis and Treatment. [s.l.]: CRC Press 476 s. Dostupné online. ISBN 9780849301940. (anglicky) Google-Books-ID: WPWsZNvOqVAC. 
6. ЭСБЕ/Мускарин — Викитека. ru.wikisource.org [online]. [cit. 2017-09-24]. Dostupné online. (rusky) 
7. FRASER, P. J. Pharmacological Actions of Pure Muscarine Chloride. British Journal of Pharmacology and Chemotherapy. 1957-03-01, roč. 12, čís. 1, s. 47–52. Dostupné online [cit. 2017-09-24]. ISSN 1476-5381. DOI 10.1111/j.1476-5381.1957.tb01361.x. (anglicky) 
8. MITCHELSON, Frederick. Muscarinic receptor agonists and antagonists: effects on ocular function. Handbook of Experimental Pharmacology. 2012, čís. 208, s. 263–298. PMID: 22222703. Dostupné online [cit. 2017-09-24]. ISSN 0171-2004. DOI 10.1007/978-3-642-23274-9_12. PMID 22222703. 
9. RAMOS-CASALS, Manuel; TZIOUFAS, Athanasios G.; STONE, John H. Treatment of primary Sjögren syndrome: a systematic review. JAMA. 2010-07-28, roč. 304, čís. 4, s. 452–460. PMID: 20664046. Dostupné online [cit. 2017-09-24]. ISSN 1538-3598. DOI 10.1001/jama.2010.1014. PMID 20664046. 
10. Shibboleth Authentication Request. academic-oup-com.ezproxy.muni.cz [online]. [cit. 2017-10-04]. Dostupné online. 

Externí odkazy

Portály: Chemie | Houby