ジオスコリン

ジオスコリン

名前
推奨されるIUPAC名 (1 R ,2 S ,4 R )-4′,8-ジメチル-8-アザスピロ[ビシクロ[2.2.2]オクタン-2,2′-ピラン]-6′(3′ H )-オン
識別子
CAS番号	3329-91-7 はい
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像
チェビ	チェビ:4628
ケムスパイダー	10194088
ケッグ	C10142
パブケム CID	442635
ユニ	翻訳: はい
CompTox ダッシュボード ( EPA )	ＤＴＸＳＩＤ００８７７２９９
InChI InChI=1S/C13H19NO2/c1-9-5-12(15)16-13(6-9)7-11-4-3-10(13)8-14(11)2/h5,10-11H、 3-4,6-8H2,1-2H3/t10-,11-,13+/m1/s1 キー: YBQKKTNDAXVYGX-WZRBSPASSA-N InChI=1S/C13H19NO2/c1-9-5-12(15)16-13(6-9)7-11-4-3-10(13)8-14(11)2/h5,10-11H、 3-4,6-8H2,1-2H3 キー: YBQKKTNDAXVYGX-UHFFFAOYSA-N
笑顔 CC1=CC(=O)O[C@@]2(C1)C[C@H]3CC[C@@H]2CN3C
プロパティ
化学式	Ｃ１３Ｈ１９ＮＯ２​
モル質量	221.300 グラムモル−1
密度	1.155グラム/ cm3
融点	54 °C (129 °F; 327 K)
カイラル回転([α] D )	-35°（3.4%クロロホルム中）
屈折率( n D )	1.555
危険
引火点	146.466 °C (295.639 °F; 419.616 K)
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。 インフォボックス参照

ジオスコリンは、いくつかの大陸で熱帯ヤムイモの塊茎から単離されたアルカロイド毒素である。アフリカのいくつかの国ではサルの毒として、またアジアのいくつかの地域では狩猟を助ける矢毒として使用されている。1894年にBoorsmaによってDioscorea hirsute （ Dioscorea hirsutaと同義）から初めて単離され、1897年にSchutteによって結晶形で得られ、それ以来他のDioscorea種でも発見されている。ジオスコリンは、ニコチン性アセチルコリン受容体を阻害することによって作用する神経毒である。ジオスコリンは一般にジオスシンなどの他のアルカロイドと並行して単離されるが、通常、混合物の中で最も強力な毒素である。これは痙攣薬であり、ピクロトキシンと同様の症状を引き起こし、同様の作用機序を共有する。 (ジオスコリンは、ヤムイモの貯蔵タンパク質であるジオスコリンと混同しないでください。)

ディオスコリンは、1894年にBoorsmaによってDioscorea hirsutaの塊茎から初めて単離され、 ^[1] 1937年にはLevyaとGutierrezによってDioscorea hispidaの塊茎から単離されました。 ^[2]結晶状態のものはSchutteによって得られました。^[3]熱帯地方では、これらの種のさまざまな塊茎が食用とされていますが、アルカロイドを含む種は中毒能力があるため、毒物学的に興味深いものです。^[4]ディオスコリンは、さまざまな昆虫種に殺虫および摂食阻害反応を引き起こしますが、より興味深い歴史的用途があります。^[5]これらは、特定の塊茎の地理的位置に依存しています（表1）。 ディオスコリンによる中毒は、特にアフリカの多くの地域で深刻な干ばつの時期に、ヤムイモによる偶発的な食中毒から最初に発生しました。その後、人々は食用植物と有毒植物を区別し始め、その毒素を狩猟に使用しました。中毒事件は1930年代から公式に報告されているが、それ以前にも発生していた。

ジオスコリンは6員環窒素含有複素環を持つアルカロイドです。ピンダーはジオスコリンの抽出法と化学置換について広範囲に議論しました（図1）。ピンダーは研究から、2-オキソトロパンはジオスコリンの分解産物であると結論付け、アルカロイドの化学式を記述しました。^[7]

ジオスコリンの基本的な性質と求核性は、第三級アミンとカルボニル官能基に由来します。

ジオスコリンは、多くの親水性溶媒（水、エタノール、アセトン）に完全に溶解しますが、疎水性溶媒や主に極性溶媒（クロロホルム、エーテル、ベンゼン、石油エーテル）にはわずかにしか溶解しません。

アルカロイドは一般的に淡黄色の液体で芳香がある。ジオスコリンは乳白色で、透過光では黄赤色に見え、透過光に垂直な散乱光では青色に見える。^[8]

ジオスコリンは、カタランチンや他のインドールアルカロイドとは異なり、縮合環系の一部ではない孤立したイソキヌクリド核を持つ数少ないアルカロイドの1つです。その生合成はトリゴネリン（ニコチン酸の窒素メチル化）から始まります。^[9]この経路は、トリゴネリンの既知の反応性から予測されていました。^[10]このプロセスでは、副産物としてデュメトリンが生成されます。デュメトリンは、Dioscorea dumetorumから単離できるアルカロイドです。^[9]

ジオスコリンは神経毒です。これは、開いたイオンチャネルを物理的にブロックすることでニコチン性アセチルコリン受容体(nAChR)の拮抗薬として作用し、ニューロンの過分極を引き起こします。Nagata らは、ラットのクローン性褐色細胞腫細胞 (神経芽細胞と好酸球の混合物) におけるニコチン性アセチルコリン受容体に対するジオスコリンの効果を研究しました。彼らは、0.45～450 μM の濃度のジオスコリンが、100 μM アセチルコリンによって誘発される電流の脱感作を促進し、用量依存的に電流を抑制することを発見しました。ジオスコリン自体は、0.45 ～ 450 μM の濃度で電流を誘発しなかったため、 nAChR の拮抗薬(アゴニストや逆アゴニストではなく) として作用する可能性があることを示唆しています。イオンチャネル表面にジオスコリンとアセチルコリンを併用すると、平均開時間と平均閉時間、および電流バーストの持続時間が短縮した。ジオスコリンによる単一チャネル動態のこれらの変化は、開いたチャネルを介して運ばれる総電荷を大幅に減少させ、ジオスコリンのnAChRに対する抑制効果とその毒性を説明しています。^[11]

分子レベルでは、ジオスコリンはイオンチャネルが開いているときに入り込み、物理的にイオンチャネルをブロックし、チャネルタンパク質の構造変化を引き起こします。これにより、ジオスコリンの結合部位に対する親和性が高まります。関与するイオンチャネルは通常、Ca 2+ イオンによって調節される N-メチル-D-アスパラギン酸 (NMDA) 受容体および GABA 受容体に関連するものです^。Ca 2+イオンはシナプス前膜の nAChR から入り込みます。したがって、イオンチャネルの物理的ブロックとは別に、ジオスコリンは Ca 2+ イオン^{によって媒介}される二次メッセンジャーシステムとさまざまなシナプスイベントのカスケードを介してイオンチャネルの活動を間接的に阻害している可能性もあります。 ^[11]

人間の場合、生理的反応はめまい、吐き気、嘔吐、眠気など多岐にわたります。大量に摂取するとけいれんを起こし、伸筋痙攣で死亡するケースがほとんどです。^[4]ジオスコリンとnAChRの相互作用により局所麻酔効果も生じます。0.5%溶液のジオスコリンは0.05%コカインとほぼ同じ作用があります。^[4]ジオスコリンには抗利尿作用と鎮静作用もあります。^[4]

ジオスコリンは、ヤムから分離された最も強力なアルカロイド毒素の1つであると報告されています。マウスの腹腔内投与によるLD50は60 mg/kgです。_[ ^4] サルに注射すると散瞳作用（つまり、瞳孔を拡張させる）があり、ピクロトキシンや強心配糖体の薬理作用に似ています。

ヴァン・イタリーとビルスマは1930年に、ジオスコリンの化学検査について次のように説明した。^[12]

1) このアルカロイドの硫酸溶液に少量のヨウ素酸を加えると黄色に変わります。端から黄色がゆっくりと赤紫色に変化します。そして、青紫色に変化します。

2) ニトロプルシドナトリウムの希釈溶液 1 滴と水酸化ナトリウム数滴をジオスコリンに混ぜると、しばらくすると赤紫色が現れます。

3) ジオスコリンを硫酸とともに水浴で加熱すると、ゆっくりと赤紫色が現れます。

ジオスコリンはコリン作動性受容体リガンドであるため、nAChRのより強力なアゴニストはジオスコリンの有効な解毒剤として機能します。ジオスコリンよりも高い濃度で添加すると、受容体からジオスコリンを競合的に置換することができます。開発された解毒剤のいくつかは、アザ架橋二環式アミン誘導体です。^[13]

麻酔薬であるペントバルビタールナトリウムは、ジオスコリンの毒性実験中にマウスによく投与されました。人間のけいれんは、この化合物によって容易に抑制されます。