Колхицин — алкалоид и антимитотическое средство¶

Колхицин — токсический алкалоид тропанового ряда, получаемый из растений рода Безвременник (Colchicum), прежде всего из безвременника великолепного (Colchicum autumnale). В биологии и медицине используется как антимитотическое средство, блокирующее деление клеток, и как индуктор полиплоидии в селекции растений. Химическая формула — C₂₂H₂₅NO₆, молярная масса 399,44 г/моль. В чистом виде представляет собой белый или желтоватый кристаллический порошок, плохо растворимый в воде.

¶Химические свойства

Колхицин относится к алкалоидам, содержащим семь ацетилированных метоксигрупп. Впервые выделен французскими химиками Пеллетье и Каванту в 1820 году. Молекула содержит три кольца: трополоновое кольцо, семичленное кольцо с азотом и бензольное кольцо, соединённые амидной связью с ацетильной группой. Трополоновое кольцо придаёт молекуле способность хелатировать ионы металлов, что важно для её биологического действия.

¶Механизм действия

Основной биологический эффект колхицина связан с его способностью связываться с тубулином — белком, из которого строятся микротрубочки. Колхицин образует прочный комплекс с тубулином на так называемом колхициновом сайте, что предотвращает полимеризацию тубулина в микротрубочки. Микротрубочки составляют основу митотического веретена — структуры, которая разделяет хромосомы при делении клетки.

В результате воздействия колхицина:

• веретено деления не формируется;
• хромосомы расходятся к полюсам, но не разделяются;
• клетка застревает в стадии метафазы (метафазная блокада);
• часто формируется диплоидная или полиплоидная клетка с удвоенным набором хромосом.

Этот механизм лежит в основе применения колхицина в генетике и селекции для получения полиплоидных линий.

¶Применение в биологии

¶Индукция полиплоидии

В ботанике и селекции колхицин применяется для искусственного удвоения набора хромосом. Обработка растительных тканей раствором колхицина (обычно 0,05–0,5 %) приводит к появлению полиплоидных клеток, из которых затем развиваются полиплоидные растения. Полиплоидия сопровождается увеличением размеров клеток и органов, повышением содержания биологически активных веществ и часто устойчивостью к неблагоприятным условиям. Метод применялся при выведении сортов пшеницы, картофеля, яблони, а также декоративных культур.

¶Цитологические исследования

Колхицин используется в лабораторной практике для остановки клеток в метафазе, что позволяет наблюдать и подсчитывать хромосомы. Обработка тканей колхицином перед фиксацией — стандартный этап приготовления хромосомных препаратов для кариологического анализа.

¶Митотическая активность

Колхицин также применяется для изучения роли микротрубочек в клеточных процессах: транспорте органелл, делении ядра, формировании полярности клетки. В экспериментальной биологии он служит инструментом для исследования цитоскелета.

¶Медицинское применение

В медицине колхицин известен как противоподагрическое средство. Он снижает миграцию нейтрофилов в очаг воспаления и уменьшает образование кристаллов мочевой кислоты. Также применяется при лечении семейной средиземноморской лихорадки (болезни Бехчета), перикардита и некоторых других воспалительных заболеваний. Терапевтический индекс колхицина узок: терапевтическая доза близка к токсической, передозировка вызывает тяжёлое поражение желудочно-кишечного тока, угнетение костного мозга и полиорганную недостаточность.

¶Токсикология

Все части безвременника содержат колхицин и ядовиты для человека и животных. Отравление проявляется через несколько часов после приёма: тошнота, рвота, диарея, боли в животе, затем — нарушение сердечного ритма, дыхания, почечная недостаточность. Специфического антидота не существует, лечение симптомическое. В ветеринарии колхицин использовался для борьбы с грызунами, хотя из-за отсутствия антидота и риска вторичного отравения хищников его применение ограничено.

¶Применение в научных исследованиях

Колхицин остаётся важным инструментом в клеточной биологии. Его используют для изучения кинетохоров, веретена деления, полярности клеток и миграции лейкоцитов. Синтезированы производные колхицина с повышенной селективностью к тубулину, которые исследуются как потенциальные противоопухолевые агенты.

¶История

Безвременник использовался в народной медицине Древней Греции и Египта. Научное выделение колхицина в 1820 году стало одним из первых случаев получения активного вещества из лекарственного растения. В 1889 году французский врач А. Гаррод впервые применил колхицин для лечения подагры. В XX веке метод индукции полиплоидии колхицином, предложенный немецким ботаником А. Блаксом в 1937 году, получил широкое распространение в селекции.

¶Источники

• Растительные яды: справочник / под ред. И. А. Бутаева. — М.: Колос.
• Глазунова О. Ф., Соколова Т. А. Методы получения полиплоидных растений.
• Лекции по цитологии и генетике растений.
• Hartung W. Colchicine — a versatile alkaloid. — Planta Medica.
• Биохимия растений: учебник для вузов.