Ксантины: класс пуриновых алкалоидов¶

Ксантины — группа природных пуриновых алкалоидов, производных ксантина (2,6-диоксипурина), объединяющая кофеин, теобромин и теофиллин. Эти соединения содержатся в растениях, а также образуются в организме человека и животных как промежуточные продукты распада пуриновых нуклеотидов. Основное фармакологическое действие ксантинов связано со стимуляцией центральной нервной системы, усилением сердечной деятельности, расширением бронхов и умеренным мочегонным эффектом.

¶Химическое строение

Основа молекулы — пуриновое бициклическое ядро, состоящее из пиримидинового и имидазольного колец. Ксантин отличается наличием гидроксильных групп (в лактимной форме — атомов кислорода) в положениях 2 и 6. Метилирование этих положений даёт основные природные ксантины:

Различие в положении метильных групп определяет неодинаковую силу и направленность физиологического действия. Так, кофеин сильнее влияет на психику, теофиллин — на бронхи и сердце, теобромин — на диурез и гладкую мускулатуру.

¶Механизм действия

Ксантины выступают антагонистами аденозиновых рецепторов: блокируя аденозин, они устраняют его тормозящее влияние на нейроны, что приводит к возбуждению. Дополнительно они ингибируют фермент фосфодиэстеразу, повышая внутриклеточную концентрацию циклического АМФ, и влияют на обмен кальция. Совокупность этих эффектов объясняет стимуляцию ЦНС, учащение сердечных сокращений, расслабление бронхиальной мускулатуры и усиление секреции желудочного сока.

¶История изучения

Кофеин был выделен из кофейных зёрен немецким химиком Фридлибом Фердинандом Рунге в 1819 году. Теобромин открыт в 1841 году, теофиллин — в 1888 году. Структура пуринового ядра установлена Германом Эмилем Фишером в конце XIX века, он же синтезировал кофеин. Позднее ксантины стали основой для создания синтетических производных с заданными свойствами.

¶Применение

• Медицина. Кофеин входит в состав средств от головной боли и препаратов, стимулирующих дыхание; теофиллин и его производные (аминофиллин) применяются при бронхиальной астме и хронической обструктивной болезни лёгких; кофеин-бензоат натрия используют при угнетении ЦНС.
• Пищевая промышленность. Кофеин и теобромин — компоненты чая, кофе, какао, шоколада, энергетических напитков.
• Спорт. Кофеин рассматривается как эргогенное средство, повышающее выносливость; его употребление регулируется антидопинговыми правилами.

¶Физиологическое и токсикологическое значение

В организме ксантины образуются при катаболизме пуринов: конечный продукт обмена у человека — мочевая кислота. Нарушение пуринового обмена ведёт к гиперурикемии и подагре. Избыточное потребление кофеина вызывает бессонницу, тревожность, тахикардию, повышение артериального давления; при больших дозах возможны судороги и нарушения сердечного ритма. Теофиллин обладает узкой терапевтической широтой, что требует контроля концентрации в крови. Ксантины способны вызывать умеренную физическую зависимость с синдромом отмены при резком прекращении приёма.