Соланин как гликоалкалоидный яд семейства пасленовых

Соланин представляет собой токсичное химическое соединение природного происхождения, которое содержится в растениях семейства пасленовых(томаты и картофель). По химическому составу соланин представляет собой сапонин стероидного алкалоида соланидина с трисахаридом солатриозой, который состоит из глюкозы, галактозы и рамнозы. 

Описание и происхождение

Соланин с научной точки зрения представляет собой гликоалкалоидный яд, который вырабатывается различными растениями рода Solanum. Самыми известными представителями данного вида являются томаты и картофель. Когда стебель, клубни или листья растения подвергаются длительному воздействию солнечного света, это стимулирует биосинтез соланина и других гликоалкалоидов в качестве защитного механизма.

Хотя структуры промежуточных продуктов пути биосинтеза соланина известны, многие специфические ферменты, которые участвуют в химических процессах образования токсина на данный момент неизвестны. Сегодня известно, что при биосинтезе соланина холестерин сначала превращается в стероидный алкалоид соланидин. Это достигается посредством серии реакций гидроксилирования, трансаминирования, окисления, циклизации, дегидратации и восстановления. Соланидин впоследствие превращается в соланин посредством серии реакций гликозилирования, катализируемых специфическими гликозилтрансферазами.

Такие растения, как картофель и томат, постоянно синтезируют небольшое количество гликоалкалоидов, таких как соланин. В условиях стресса, присутствия вредителей или травоядных животных, они увеличивают синтез соланина в качестве естественной химической защиты. Такое быстрое увеличение концентрации гликоалкалоидов придает картофелю горький вкус, а стрессовые раздражители стимулируют фотосинтез и накопление хлорофилла . В результате картофель зеленеет и становится непривлекательным для вредителей. Стрессорами, которые могут стимулировать повышенный биосинтез соланина, включают солнечный свет, механические повреждения, неправильные условия хранения, неправильную обработку пищевых продуктов и прорастание. Самая большая концентрация соланина в ответ на стресс находится на поверхности кожуры, что делает его еще лучшим защитным механизмом против вредителей, которые пытаются его съесть.

Механизм действия

На сегодняшний день существует несколько теориймеханизма отравления соланином, но истинный мехнизм отравления пока еще не выявлен. Были представлены качественные доказательства того, что гликоалкалоиды паслена ингибируют холинэстеразу, разрушают клеточные мембраны и вызывают врожденные дефекты.

Самой вероятной версией является предположение, что токсический механизм соланина вызван его взаимодействием с митохондриальными мембранами. Эксперименты в данной области показывают, что при воздействии соланина открываются калиевые каналы митохондрий, повышая их мембранный потенциал. Это, в свою очередь, приводит к транспортировке Са²⁺ из митохондрий в цитоплазму, а повышенная концентрация Са ²⁺ в цитоплазме запускает повреждение клеток и апоптоз. Исследование так же показало, что гликоалкалоиды растений влияют на активный транспорт натрия через клеточные мембраны. Это разрушение клеточной мембраны, вероятно, является причиной многих симптомов отравления соланином, включая ощущение жжения во рту, тошноту, рвоту, спазмы в животе, диарею, внутренние кровотечения и поражение желудка.

Безопасность и последствия

Отравление соланином в большинстве случаев возникает в результате употребления в пищу овощей с высоким уровнем данного отравляющего вещества. В частности около 80% случаев приходится на отравление некачественным картофелем. Уровень гликоалкалоидов в различного рода овощах различается, но картофель обладает самым большим количеством и при выращивании запрещается превышать дозировку 0,2 мг/г. Расследование известных случаев отравлений позволило выяснить, что смертельная доза данного вещества находится в пределах от 3 до 6 милиграмм на 1 килограмм веса. Первые симптомы отравления появляются при воздействии на организм человека дозы в 1 мг/кг.

По оценкам ученых большая часть соланина (около 80%) в картофеле содержится в верхнем слое. Проведенные исследования показывают, что очистка картофеля от кожуры снижает поступление гликоалкалоидов в организм человека. Жареные картофельные кожуры содержат 1,4 – 1,5 мг соланина/грамм, что в семь раз превышает рекомендуемый верхний предел безопасности (0,2 мг/г). Кроме того исследования показали, что большинство методов домашней обработки, таких как запекание, варка и жарка картофеля, оказывают минимальное влияние на уровень содержания соланина. Варка картофеля снижает уровень α-чаконина и α-соланина всего на 3,5% и 1,2% соответственно, но приготовление картофеля в микроволновой печи снижает содержание алкалоидов на 15%. Обжарка во фритюре при температуре 150 °C так же не приводит к каким-либо измеримым изменениям. Было показано, что алкалоиды , такие как соланин, начинают разлагаться и разлагаться примерно при 170 ° C, а жарка картофеля во фритюре при 210 °C (410 ° F) в течение 10 минут приводит к потере 40% соланина. Сублимационная сушка и обезвоживание картофеля оказывают минимальное влияние на содержание соланина.

Существует народный метод определения количества соланина в картофеле, который заключается в пробе (жевании) небольшого кусочка сырой картофельной кожуры перед приготовлением. Если в кожуре содержится высокое содержание соланина, то она будет горчить. В то же время, если при жевании кожуры ощущается жжение во рту, то это означает что содержание соланина в кожуре превышает 0,2 мг/г.

Известные отравления

Типичными симптомами при отравлении соланином являются сонливость, гиперестезия, одышка, тошнота и рвота. Другие симптомы включают жжение, першение в горле, проблемы с желудком, воспаление кишечника, воспаление почек с кровавой мочой, боли в теле, лихорадку, раздражение почек, диарею, а в тяжелых случаях растворение эритроцитов, сердечные аритмии, нарушения кровообращения, дыхания, расстройства и поражения ЦНС (которые включают судороги и параличи).

На сегодняшний день смертельные случаи при воздействии соланина являются чрезвычайно редким явлением. Некоторые из зафиксированных случаев отравлений соланином в Европе:

• 1899 год — 56 немецких солдат отравились после употребления в пищу вареного картофеля содержащего 0,24 мг/г. Смертей нет, несколько человек остались парализованными и заболели желтухой;
• 1918 год — 61 отравление картофелем в Шотландии, которое содержало 0,41 мг/г. Смерть пятилетнего ребенка;
• 1979 год — 78 отравлений мальчиков в школе-интернате Великобритании, после употребления в пищу картофеля который неправильно хранился летом. Смертельных исходов нет, но 17 человек попали в больницу;
• 1984 год — 61 отравление школьников в Канаде, после употребления картофеля с концентрацией 0,5 мг/г.

Так как токсикация соланином схожа с другими типами пищевых отравлений и отличить ее достаточно затруднительно, то неисключено что большое количество случаев так и не остается незарегистрированными.