อัลคาลอยด์กลุ่มควิโนลีน
Quinoline alkaloids contain a bicyclic ring system formed by fusing a benzene ring with a pyridine ring. They occur principally in the family Rutaceae — the genus Ruta graveolens alone yields about 30 quinoline alkaloids. Other families include Acanthaceae, Malvaceae, Saxifragaceae, and Zygophyllaceae. Key examples are camptothecin (antitumor, from Camptotheca acuminata) and quinine (antimalarial, from Cinchona officinalis bark).
อัลคาลอยด์กลุ่มควิโนลีนมีระบบวงแหวนไบไซคลิกที่เกิดจากการหลอมรวมของวงแหวนเบนซีนกับวงแหวนไพริดีน โครงสร้างนี้เป็นพื้นฐานที่นำไปสู่อัลคาลอยด์ที่มีฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาหลากหลาย อัลคาลอยด์กลุ่มนี้พบมากที่สุดในวงศ์ Rutaceae โดยเฉพาะสกุล Ruta graveolens เพียงชนิดเดียวก็พบอัลคาลอยด์ควิโนลีนถึงประมาณ 30 ชนิด นอกจากนี้ยังพบในวงศ์ Acanthaceae, Malvaceae, Saxifragaceae และ Zygophyllaceae อีกด้วย
แคมป์โทธีซิน (Camptothecin) เป็นอัลคาลอยด์ที่พบในผล ลำต้น และเปลือกของ Camptotheca acuminata ซึ่งเป็นต้นไม้ที่มีถิ่นกำเนิดในจีน สารนี้มีความเป็นพิษสูงมาก (highly toxic) แต่มีฤทธิ์ต้านเนื้องอก (antitumor) และต้านมะเร็งเม็ดเลือดขาว (antileukemic) ที่โดดเด่น ในประเทศจีน แคมป์โทธีซินถูกนำมาใช้ในการรักษามะเร็งหลายชนิด
Quinine, from cinchona bark (Cinchona officinalis), along with its stereoisomer quinidine, is the classic antimalarial drug effective against drug-resistant Plasmodium strains. It also acts as a weak cardiac depressant and antiarrhythmic, has abortifacient and spermicidal properties, and is the most bitter substance known — detectable at a concentration of 1×10⁻⁵ molar. It is widely used as a food bittering agent.
ควินีน (Quinine) เป็นอัลคาลอยด์ที่สกัดได้จากเปลือกต้น Cinchona officinalis ร่วมกับ ควินิดีน (quinidine) ซึ่งเป็นสเตอริโอไอโซเมอร์ (stereoisomer) ของมัน ควินีนเป็นหนึ่งในยาต้านมาลาเรียที่สำคัญที่สุดในประวัติศาสตร์การแพทย์ มีประสิทธิภาพในการต่อต้านเชื้อ Plasmodium ที่ดื้อยา (drug-resistant) ซึ่งเป็นปรสิตที่ทำให้เกิดไข้มาลาเรีย
นอกเหนือจากฤทธิ์ต้านมาลาเรียแล้ว ควินีนยังมีฤทธิ์เป็นยากดหัวใจอ่อนๆ (weak cardiac depressant) และต้านภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะ (antiarrhythmic) ยังมีคุณสมบัติเป็นสารทำให้แท้ง (abortifacient) และฆ่าอสุจิ (spermicidal) อีกด้วย
ควินีนเป็นสารที่มีรสขมที่สุดที่มนุษย์รู้จัก (most bitter substance known) สามารถตรวจจับรสขมได้ที่ความเข้มข้นเพียง 1×10-5 โมลาร์ ด้วยคุณสมบัตินี้ ควินีนจึงถูกนำมาใช้เป็นสารให้ความขมในอาหารและเครื่องดื่ม (bittering agent) อย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะในน้ำโทนิก
อัลคาลอยด์กลุ่มควิโนลิซิดีน
Quinolizidine alkaloids feature nitrogen at the central junction of two fused cyclohexane rings. Also called lupine alkaloids (from Lupinus), approximately 170 have been identified in Fabaceae. Key members include sparteine (from Cytisus scoparius and Chelidonium majus) and cytisine. (-)-Sparteine is the most common — tetracyclic and oxygen-free, it increases heartbeat, acts as a diuretic, treats cardiac fibrillation, and has oxytocic effects as a substitute for ergot drugs.
อัลคาลอยด์กลุ่มควิโนลิซิดีนมีลักษณะเฉพาะคือไนโตรเจนอยู่ในตำแหน่งตรงกลางของวงแหวนไซโคลเฮกเซนสองวงที่หลอมรวมกัน อัลคาลอยด์กลุ่มนี้เรียกอีกชื่อว่า "อัลคาลอยด์ลูพีน" (lupine alkaloids) เนื่องจากพบมากในสกุล Lupinus มีการค้นพบแล้วประมาณ 170 ชนิด พบเกือบทั้งหมดในวงศ์ Fabaceae (วงศ์ถั่ว) สารสำคัญในกลุ่มนี้ ได้แก่ สปาร์ทีน (sparteine) และไซทิซีน (cytisine) ซึ่งพบใน Cytisus scoparius (สก็อตช์บรูม) และ Chelidonium majus (เซลันดีนใหญ่)
(-)-สปาร์ทีน ((-)-Sparteine) เป็นอัลคาลอยด์ควิโนลิซิดีนที่พบบ่อยที่สุด โครงสร้างเป็นแบบเทตระไซคลิก (tetracyclic — สี่วง) และไม่มีอะตอมออกซิเจนในโมเลกุล (oxygen-free)
ฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาของสปาร์ทีนมีหลายด้าน ได้แก่ การเพิ่มอัตราการเต้นของหัวใจ (increases heartbeat) ซึ่งส่งผลให้เลือดไหลเวียนไปยังไตมากขึ้น ทำให้มีฤทธิ์เป็นยาขับปัสสาวะ (diuretic) สปาร์ทีนมีคุณค่าอย่างมากในการรักษาภาวะหัวใจเต้นสั่นพลิ้ว (cardiac fibrillation) นอกจากนี้ยังเป็นสารทำให้หลอดเลือดส่วนปลายหดตัว (peripheral vasoconstrictor) และมีฤทธิ์กระตุ้นการหดตัวของมดลูก (oxytocic effects) ทำให้ถูกใช้เป็นสารทดแทนเออร์กอต (ergot drugs) ในบางกรณี
ในด้านกลไกการออกฤทธิ์ระดับตัวรับ สปาร์ทีนจับกับตัวรับมัสคารินิก (muscarinic receptors) ได้แรงกว่าตัวรับนิโคตินิก (nicotinic receptors)
ไซทิซีน (Cytisine) และ อะนาไจรีน (Anagyrine) มีความเป็นพิษสูงกว่าลูพินีน (lupinine) และสปาร์ทีน (sparteine) อย่างมาก สารเหล่านี้เป็นอันตรายร้ายแรงต่อปศุสัตว์ เนื่องจากมีฤทธิ์ก่อความพิการในทารก (teratogenic effects) ทำให้ลูกสัตว์ที่เกิดมามีความผิดปกติทางร่างกาย โดยเฉพาะเมื่อแม่สัตว์กินพืชในสกุล Lupinus ในช่วงตั้งท้อง
อัลคาลอยด์กลุ่มไดเทอร์พีนอยด์
Diterpenoid alkaloids derive from diterpene precursors. They occur mainly in Ranunculaceae (Aconitum, Delphinium), with some in Inula (Asteraceae) and Spiraea (Rosaceae). Aconitum species are among the most poisonous plants known — as little as 2-5 mg of pure aconitine can be fatal. Aconitine slows heart rate and lowers blood pressure; absorption through the skin alone can cause death. Ryanodine from Ryania speciosa inhibits calcium binding to muscle protein and is used as an insecticide.
อัลคาลอยด์กลุ่มไดเทอร์พีนอยด์มีต้นกำเนิดจากสารตั้งต้นไดเทอร์ปีน (diterpenes) พบส่วนใหญ่ในวงศ์ Ranunculaceae โดยเฉพาะสกุล Aconitum (โหราเดือยไก่) และ Delphinium (เดลฟิเนียม) นอกจากนี้ยังพบบ้างในสกุล Inula (วงศ์ Asteraceae) และ Spiraea (วงศ์ Rosaceae) พืชในสกุล Aconitum จัดเป็นพืชที่มีพิษร้ายแรงที่สุดชนิดหนึ่งของโลก โดยสารสกัดบริสุทธิ์เพียง 2-5 มิลลิกรัมก็สามารถทำให้ผู้ใหญ่เสียชีวิตได้
อะโคนิทีน (Aconitine) เป็นอัลคาลอยด์หลักที่พบในรากของ Aconitum napellus (โหราเดือยไก่) จัดเป็นสารพิษที่ออกฤทธิ์เร็วและรุนแรงมาก (potent, quick-acting poison) ฤทธิ์หลักคือทำให้หัวใจเต้นช้าลง (slows heart rate) และลดความดันโลหิต (lowers blood pressure)
สิ่งที่ทำให้อะโคนิทีนเป็นอันตรายเป็นพิเศษคือความสามารถในการดูดซึมผ่านผิวหนัง (absorption through skin) เพียงแค่สัมผัสก็สามารถดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือดในปริมาณที่ถึงตายได้ ในประเทศจีน รากของ Aconitum หลายสายพันธุ์ถูกนำมาใช้ในตำรับยาแผนโบราณมาเป็นเวลาหลายพันปี แต่ต้องผ่านกระบวนการแปรรูป (processing) อย่างพิถีพิถันเพื่อลดความเป็นพิษก่อนนำมาใช้
ไรอะโนดีน (Ryanodine) เป็นอัลคาลอยด์ไดเทอร์พีนอยด์ที่พบใน Ryania speciosa กลไกการออกฤทธิ์คือการยับยั้งการจับของแคลเซียมกับโปรตีนของกล้ามเนื้อ (inhibits calcium binding to muscle protein) ซึ่งส่งผลต่อการหดตัวของกล้ามเนื้อในแมลง คุณสมบัตินี้ทำให้ไรอะโนดีนถูกนำมาใช้เป็นสารกำจัดแมลง (insecticide) จากธรรมชาติ
อัลคาลอยด์กลุ่มสเตียรอยด์
Steroid alkaloids occur in about 250 species of Solanaceae and Liliaceae, typically as glycosides resembling saponins. Some are highly toxic, causing fatal gastroenteritis. Two main types exist: Solanum-type (glycoalkaloids such as solanine and chaconine in potatoes — favored by sunlight, not destroyed by cooking, must stay below 20 mg/100g) and Veratrum-type (50+ alkaloids like veratramine, making Veratrum album highly toxic).
อัลคาลอยด์กลุ่มสเตียรอยด์พบในพืชประมาณ 250 ชนิดของวงศ์ Solanaceae (วงศ์มะเขือ) และ Liliaceae (วงศ์ลิลลี่) สารเหล่านี้มักอยู่ในรูปของไกลโคไซด์ (glycosides) ซึ่งมีโครงสร้างคล้ายซาโปนิน (saponins) อัลคาลอยด์สเตียรอยด์บางชนิดมีความเป็นพิษสูงมาก สามารถทำให้เกิดโรคกระเพาะอาหารอักเสบเฉียบพลัน (gastroenteritis) ถึงแก่ชีวิตได้ แบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก คือ ชนิด Solanum และชนิด Veratrum
Solanum-type glycoalkaloids include solanidine, which forms solanine and chaconine in potatoes. Production is favored by sunlight, with highest concentrations in potato sprouts and green skins, plus tomato vines and green fruit. They are NOT destroyed by cooking or drying. New potato varieties must contain less than 20 mg/100g. Glycoalkaloids are more poisonous than their aglycones but poorly absorbed in the GI tract. Bitter taste appears above 14 mg/100g and burning sensation above 20 mg/100g.
อัลคาลอยด์สเตียรอยด์ชนิดโซลานัม (Solanum-type) พบเป็นไกลโคอัลคาลอยด์ (glycoalkaloids) ในวงศ์ Solanaceae โดยมี โซลานิดีน (solanidine) เป็นอะไกลโคน (aglycone) ซึ่งให้ไกลโคอัลคาลอยด์สองชนิดหลักคือ โซลานีน (solanine) และ ชาโคนีน (chaconine) ในมันฝรั่ง
การผลิตไกลโคอัลคาลอยด์ถูกกระตุ้นโดยแสงแดด (sunlight) ความเข้มข้นสูงสุดพบในหน่อมันฝรั่ง (potato sprouts) และเปลือกที่เปลี่ยนเป็นสีเขียว (green skins) รวมถึงเถามะเขือเทศ (tomato vines) และผลมะเขือเทศดิบ (green fruit) สิ่งสำคัญคือสารเหล่านี้ไม่ถูกทำลายโดยการปรุงอาหารหรือการอบแห้ง (NOT destroyed by cooking or drying)
มันฝรั่งพันธุ์ใหม่ที่จะนำมาจำหน่ายต้องมีปริมาณไกลโคอัลคาลอยด์ต่ำกว่า 20 มิลลิกรัมต่อ 100 กรัม ไกลโคอัลคาลอยด์มีพิษมากกว่าอะไกลโคน (aglycones) แต่ดูดซึมได้ไม่ดีในทางเดินอาหาร (GI tract) มันฝรั่งจะเริ่มมีรสขม (bitter taste) เมื่อปริมาณเกิน 14 มิลลิกรัมต่อ 100 กรัม และจะรู้สึกแสบร้อน (burning sensation) เมื่อเกิน 20 มิลลิกรัมต่อ 100 กรัม
อัลคาลอยด์สเตียรอยด์ชนิด Veratrum ประกอบด้วยอัลคาลอยด์เวราทรัมมากกว่า 50 ชนิด เช่น เวอราทรามีน (veratramine) ที่พบในสกุล Veratrum สารเหล่านี้ทำให้พืชอย่าง Veratrum album (เฮลเลบอร์ขาว/white hellebore) มีพิษร้ายแรงอย่างยิ่ง (highly toxic)
อัลคาลอยด์กลุ่มอื่นๆ
Several important alkaloids have rare structural types — oxazoles, pyrazines, or flavonoid substituents (about 14 known, e.g. ficine from Ficus pantoniana). Some are very toxic (taxine A from yew/Taxus). Mycotoxins like verruculotoxin can enter the food chain via peanuts. Key pharmaceutical agents include colchicine for acute gout, harringtonine for leukemia, and taxol (paclitaxel) — FDA-approved for multiple cancers.
นอกจากกลุ่มอัลคาลอยด์หลักๆ ที่กล่าวมาแล้ว ยังมีอัลคาลอยด์จำนวนหนึ่งที่มีโครงสร้างหายากและไม่เข้าข่ายการจำแนกตามวงแหวนปกติ โครงสร้างเหล่านี้รวมถึงวงแหวนออกซาโซล (oxazoles) และไพราซีน (pyrazines) นอกจากนี้ยังมีอัลคาลอยด์ประมาณ 14 ชนิดที่มีหมู่แทนที่เป็นฟลาโวนอยด์ (flavonoid substituents) ตัวอย่างเช่น ฟิซีน (ficine) จาก Ficus pantoniana
อัลคาลอยด์เบ็ดเตล็ดบางชนิดมีพิษร้ายแรง เช่น แทกซีน เอ (taxine A) จากต้นยิว (yew, Taxus) ไมโคทอกซิน (mycotoxins) เช่น เวอร์รูคูโลทอกซิน (verruculotoxin) สามารถเข้าสู่ห่วงโซ่อาหาร (food chain) ผ่านทางถั่วลิสง (peanut) อัลคาลอยด์เบ็ดเตล็ดหลายชนิดมีฤทธิ์ต้านมะเร็ง (anticancer activity) ที่น่าสนใจ
โคลชิซีน (Colchicine) เป็นอัลคาลอยด์ที่ได้จาก Colchicum autumnale (อะเมซอนฤดูใบไม้ร่วง) มีความเป็นพิษสูงมาก โดยขนาดที่ทำให้เสียชีวิต (lethal dose) เพียง 10 มิลลิกรัม สารนี้มีฤทธิ์ระคายเคือง (irritant) ก่อมะเร็ง (carcinogenic) และก่อความพิการในทารก (teratogenic)
แม้จะมีความเป็นพิษสูง แต่เมื่อใช้ในขนาดเล็กมาก (minute doses) โคลชิซีนเป็นยาที่มีประสิทธิภาพในการรักษาโรคเกาต์เฉียบพลัน (acute gout)
ในด้านพันธุศาสตร์พืช โคลชิซีนเป็นเครื่องมือสำคัญที่นักวิทยาศาสตร์ใช้เหนี่ยวนำภาวะพอลิพลอยดี (polyploidy) กล่าวคือทำให้จำนวนชุดโครโมโซมเพิ่มขึ้น เป็นที่น่าสนใจว่าพืชดอก (angiosperms) ร้อยละ 30-70 ในธรรมชาติเป็นพอลิพลอยด์อยู่แล้ว
ฮาร์ริงโทนีน (Harringtonine) เป็นอัลคาลอยด์จากพืชสกุล Cephalotaxus มีฤทธิ์ต้านเนื้องอก (antitumor) โดยใช้ในการรักษา มะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดมัยอีโลไซติกเฉียบพลัน (acute myelocytic leukemia) กลไกการออกฤทธิ์คือการยับยั้งการสังเคราะห์ DNA (inhibits DNA biosynthesis) และการสังเคราะห์โปรตีน (protein biosynthesis) ของเซลล์มะเร็ง
Taxol (paclitaxel) from Taxus brevifolia bark is one of the most important anticancer drugs discovered. It is FDA-approved for ovarian carcinoma, non-small cell lung cancer, AIDS-related Kaposi's sarcoma, and node-positive breast cancer. Despite its therapeutic value, it is toxic with an oral LD50 of 9 mg/kg in dogs.
แทกซอล (Taxol) หรือ พาคลิแทกเซล (Paclitaxel) เป็นอัลคาลอยด์ที่ได้จากเปลือกของ Taxus brevifolia (ต้นยิวแปซิฟิก) ถือเป็นหนึ่งในยาต้านมะเร็งที่สำคัญที่สุดในยุคปัจจุบัน ได้รับการอนุมัติจาก FDA สำหรับการรักษาโรคดังต่อไปนี้:
- มะเร็งรังไข่ (ovarian carcinoma)
- มะเร็งปอดชนิดไม่ใช่เซลล์เล็ก (non-small cell lung cancer)
- มะเร็งซาร์โคมาของคาโปซีที่เกี่ยวข้องกับเอดส์ (AIDS-related Kaposi's sarcoma)
- มะเร็งเต้านมชนิดต่อมน้ำเหลืองมีมะเร็ง (node-positive breast cancer)
แม้จะเป็นยาที่มีประสิทธิภาพสูง แต่แทกซอลก็มีความเป็นพิษมาก โดยมีค่า LD50 ทางปาก (oral LD50) ในสุนัขเท่ากับ 9 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมน้ำหนักตัว
คำศัพท์สำคัญในบทที่ 8
This glossary covers key chemical families, structural types, and pharmacological terms across all four pages of Chapter 8 on alkaloids. Click any term to hear its English pronunciation.
- Harborne JB, Baxter H. Phytochemical Dictionary: A Handbook of Bioactive Compounds from Plants. London; Washington, DC: Taylor & Francis, 1993.
- Smith LW, Culvenor CCJ. Plant sources of hepatotoxic pyrrolizidine alkaloids. J Natural Products 1981; 44:129-52.
- Schultes RE, Hofmann A. The Botany and Chemistry of Hallucinogens. Springfield, IL: Charles C. Thomas, 1980.
- Gruenwald J, et al. PDR for Herbal Medicines. Montvale, NJ: Medical Economics Company, 1998.
- Bruneton J. Pharmacognosy, Phytochemistry, Medicinal Plants. Hampshire, UK: Intercept, 1999.
- Evans WC. Trease & Evans' Pharmacognosy, 13th edition. London: Baillere Tindall, 1989.
- Hoffmann D. Medical Herbalism: The Science and Practice of Herbal Medicine. Rochester VT: Healing Arts Press, 2003.