氰苷（具有α-羟基腈的苷）

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更新时间：2023-05-18
氰苷
具有α-羟基腈的苷
氰苷主要指具有α-羟基腈的苷。这种苷在不同条件下易被稀酸和酶催化水解，生成的苷元α-羟基腈很不稳定，立即分解为醛（酮）和氢氰酸；而在浓酸作用下苷元中的-CN基易氧化成-COOH基；若在碱性条件下，苷元容易发生异构化而生成α-羟基羧酸盐。氰苷的代表化合物是苦杏仁中的苦杏仁苷。属于氰苷的实例还有亚麻氰苷、百脉根苷、垂盆草苷。
基本信息
中文名
氰苷
外文名
Cyanophoric glycoside
水溶性
易溶于水
应用
用于平喘镇咳等药物
定义
具有α-羟基腈的苷
特性
易被稀酸和酶催化水解
味道
微苦
收起
化学特性
氰苷一般味苦，易溶于水、醇；极易被酸或同存于同种植物中的酶所水解。这是通过加工处理去除与降低氰苷毒性的化学基础。氰苷分解的最后产物是糖类、醛酮和氢氰酸（HCN），HCN沸点26℃，极易挥发散失。少量HCN具镇静作用，能麻痹咳嗽中枢，显镇咳功效。这是杏仁等中药平喘镇咳作用的依据。但大量的HCN进人体内则发生中毒危险。
产毒机制
氰苷本身并没有毒性，但氰苷可以在β-葡萄糖苷酶的作用下水解生成糖和对应的羟基腈，羟基腈化合物可以自发或经α-羟基腈裂解酶的作用下生成氢氰酸和醛酮化合物，所以氰苷的毒性主要通过HCN和醛酮化合物产生。例如亚麻苦苷生成氰化物是一个两步的过程，首先是亚麻苦苷去糖基化生成丙酮氰醇，再分解成丙酮和氢氰酸，这些反应是是β-葡萄糖苷酶和α-羟基腈裂解酶催化的。
由于氰醇可以通过酶或自发水解，故常认为β-葡萄糖苷酶的酶解速率是限速步骤。少量氢氰酸可以麻痹咳嗽中枢，体现平喘镇咳等效果；大量的氢氰酸如果被吸收后，氰根离子能够迅速与氧化型细胞色素氧化酶中的三价铁离子结合，使其无法还原成二价铁离子，使细胞不能再利用血液中的氧而迅速窒息，最终导致呼吸麻痹死亡。氰化物系剧毒物质，人体口服氰化物的急性中毒剂量为0.5～3.5mg/kg。
氰苷类植物在正常情况下，氰苷和酶存在于的不同细胞中，无法生成氢氰酸，故不存在毒性。但当植物被动物采食咀嚼后，植物组织遭到破坏，氰苷与酶接触而产生HCN，导致动物中毒，这便是食用氰苷类植物中毒的原因，属于植物自身的防御机制。人的肠道细菌中也存在糖苷酶活性，所以即使氰苷类植物经过灭酶处理，大量的摄入也可能引起氰化物中毒。
中毒症状
氰苷中毒的临床表现与氰化物中毒相似，中毒的严重程度和氰化物的剂量有关，轻度中毒者出现恶心、呕吐、腹痛等症状。中毒重者，呼吸加快加深、心律不齐、脉搏加快、抽搐昏迷，最后意识丧失，呼吸衰竭而死亡。在一些以木薯为主食的非洲和南美地区，慢性中毒现象也比较常见，如热带性弱视，热带神经性共济失调症等。
轻度中毒者出现恶心、呕吐，腹痛头痛，心悸头晕，倦睡无力。中毒较重者，呼吸先频促后缓慢而深长，面色苍白，出汗抽搐。重症者，中枢神经先兴奋后抑制，呼吸困难，躁动不安，瞳孔散大，对光反应迟钝或消失，昏迷或抽搐，出现休克或呼吸循环衰竭而死亡。
解毒方法
亚硝酸戊酯和亚硝酸钠可令部分血红蛋白（20%～30%）变为高铁血红蛋白，后者与游离态氰基或结合态氰基（已与细胞色素氧化酶中Fe结合的氰基）的亲和力很大，并与之结合生成氰化高铁血红蛋白，恢复细胞色素氧化酶的功能。但氰化高铁血红蛋白不稳定，容易再度游离出氰基而产生毒害。亚硝酸钠在转硫酶作用下生成的硫可与游离氰基结合生成无毒的硫氰酸盐经尿排出。其它如硫代硫酸钠、硫酸亚铁等都有类似的解毒功能。
处理急性氰化物中毒时，首先让病人立刻口服亚硝酸酯（亚硝酸戊酯）或亚硝酸盐，可使人体中20%～30%的血红蛋白变为高铁血红蛋白，后者与氰基的亲和力更大，可以与细胞色素氧化酶中结合的氰基结合，生成氰化高铁血红蛋白，使细胞色素氧化酶免受抑制，恢复酶的活性。但氰化高铁血红蛋白不稳定，容易在数分钟内再游离出氰基，故需迅速给予硫代硫酸盐等解毒剂，使氰离子转变为低毒的硫氰化物从尿中排出。
氰苷类化合物
氰苷类化合物是指由氰醇衍生物的羟基和糖缩合形成的糖苷，属于植物的次生代谢产物，已经在菊科、豆科、亚麻科和蔷薇科等2500多种种属中发现。目前常见的氰苷大多具有相同的骨架结构，根据氰醇衍生物上的取代基不同可分为脂肪族和芳香族两类。
氰苷有很多都被人们所熟知，如苦杏仁苷、亚麻苦苷、蜀黍苷等。一种种属植物一般只含有1或2种氰苷，比如禾本科（蜀黍苷），菊科（亚麻苦苷），水龙骨科（野樱苷和蚕豆氰苷），蔷薇科（苦杏仁甙和野樱苷）。
定义
氰苷类化合物是指由氰醇衍生物的羟基和糖缩合形成的糖苷，属于植物的次生代谢产物。氰苷有很多都被人们所熟知，如苦杏仁苷、亚麻苦苷、蜀黍苷等。其中，亚麻苦苷和百脉根苷在菊科、大戟科、亚麻科、罂粟科和豆科植物中都已经被证实存在，野樱苷在水龙骨科、桃金娘科、蔷薇科、虎耳草科、玄参科和苦槛蓝科六个家族中被发现，接骨木苷在忍冬科、含羞草科、木犀科存在，蚕豆氰苷发现于水龙骨科和豆科，而苦杏仁苷仅在蔷薇科中被发现。总结发现，这些植物中既有双子叶植物纲，也有单子叶植物纲，但大部分是属于双子叶植物纲，目前还没有证据显示氰苷化合物与植物的分类的有关。
氰苷通过C标记技术发现，高粱属中的蜀黍苷是由酪氨酸水解而来的，其它氰苷也得到了相同的结果，证实氰苷的生物前体为各种α-氨基酸，亚麻苦苷、百脉根苷分别对应着缬氨酸和异亮氨酸，而野樱苷、苦杏仁苷和接骨木苷则是由苯丙氨酸的转变而来。氰苷生物合成过程中涉及3大类酶，分别属于CYP79和CYP71家族的两种细胞色素CYP450及葡萄糖转移酶。在生成氰苷步骤中首先通过细胞色素P450，将α-氨基酸羟基化形成N-羟基氨基酸，然后形成醛肟，进一步形成腈，最后一步是由糖基转移酶催化的半氰醇的糖基化反应生成氰苷。
分布
很多重要的经济作物中都含有氰苷，比如木薯（亚麻苦苷）、高粱属（蜀黍苷）、蔷薇科（苦杏仁苷）、百脉根（百脉根苷）等，这些植物在服用之前如果处理不当，很有可能发生中毒事件。
木薯原生长于美洲中南部，于17世纪传入非洲。木薯由于其根茎部的高淀粉含量，且能在贫瘠的土地上生长及抗病虫能力较强，所以在许多地区作为主要粮食作物，在亚热带和热带被广泛的种植。木薯中氰苷主要是百脉根苷和亚麻苦苷，氰苷本身不含有毒性，但木薯加工过程中，当根部组织被破坏时，会释放内源性酶，在潮湿和常温的环境中，亚麻苦苷会被酶分解生成氰醇，该化合物会在一定条件下生成HCN。尽管日晒，浸泡，水煮等加工过程可以去除80%～95%的氰苷化合物，但仍有一部分会留存在食物中。如果长期食用，会对人的健康造成危害。
蔷薇科的许多植物，如苹果、杏和桃等，其内核中氰苷为苦杏仁苷，含量甚至可以达到6%，而果肉中氰苷的含量较低，仅0.001%～0.01%。苦杏仁苷由龙胆二糖和扁桃腈组成，属于二糖氰苷。同样，在果核中也存在分解苦杏仁苷的酶，潮湿的果核被碾碎后，苦杏仁苷就会在内源性酶的作用下，裂解掉末端的糖基，生成单糖氰苷野樱苷，进而酶解生成扁桃腈，而扁桃腈会自发或经羟基腈裂解酶产生氢氰酸，而在人类的胃肠道细胞中同样也具有酶的活性，所以当误服该类内核时也会在体内酶解生成氢氰酸，有可能导致中毒。