Appunti Botanica farmaceutica

Anno accademico 2020-2021 botanica farmaceutica lezione 1

Le piante non essendo capaci di muoversi, da un punto di vista evolutivo, per difendersi dal mondo esterno devono usare delle difese passive messe in atto da dentro la pianta stessa.

Le piante producono sostanze passive per difendersi dal mondo esterno, organismi virali, fungini, batterici, insetti, mammiferi. Hanno messo a punto delle difese: generalmente si tratta di sostanze tossiche, per evitare di essere mangiate, sono tossiche con un bersaglio molto ristretto, tipo di organismo ben preciso, mentre nei riguardi di altri organismi possono esplicare un tipo attività differente. Si dimostrano utili per il fatto che questa loro difesa dagli organismi, molto spesso è utile anche all’uomo per difendersi dai medesimi, usati come antibiotici, la maggior parte prodotti antibiotici/antibatterici sono stati prodotti dai funghi. Quindi in base a ciò si possono trovare piante antifungine, antibatteriche oppure piante che hanno metaboliti secondari che influenzano i mammiferi.

Farmaco: sostanza che esplica un’attività tossica; tale attività, a seconda del dosaggio, può essere terapeutica oppure tossica.

Fitoterapia: patologie da curare con le piante, quali piante/droghe, molte sono etiopiche. Basata sul luogo di studio, cioè su un certo numero di piante e tali piante non sono uguali nei vari luoghi, es. fitoterapia indiana diversa da quella italiana.

Farmacognosia: principi attivi contenuti nelle piante/droghe e loro funzionamento. Es. “Binka” usata per antilucemia.

Botanica farmaceutica vera e propria: conoscenza delle piante e gli usi che se ne fanno.

Collegamento tra medicina e botanica farmaceutica

• Ippocrate di Coo, 460 a.C. ca.: risale il “Giuramento di Ippocrate”. Gli sono attribuiti elenchi di piante medicinali e gli viene riconosciuto il merito di aver stabilito l’importanza fondamentale dell’osservazione, ripudiando le precedenti concezioni magiche. Introdusse un concetto innovativo per il suo tempo: la salute e la malattia dipendono da specifiche circostanze umane e non da volontà superiori come ad esempio interventi divini. Il possesso di un libro era un valore inestimabile, a quel tempo.
• Aristotele, 384-322 a.C. Fu il primo a tentare una classificazione del mondo naturale distinguendo tra animato e inanimato; capace di locomozione ecc.... trattò anche di piante medicinali.
• Teofasto. Fu il primo ad elaborare in forma logica una classificazione delle piante. Nella sua Historia plantarum egli classificò circa 500 piante dividendole in gruppi in base al diverso portamento: alberi, frutici, suffrutici ed erbe, distinguendo quelle spontanee da quelle coltivate. Classifica per la prima volta nell’antichità droghe e medicinali con il loro valore terapeutico.

1 anno accademico 2020-2021

La coltivazione delle piante farmaceutiche veniva fatta all’interno di orti botanici, e quindi ogni convento, ad esempio, possedeva il suo orto botanico.

• Dioscoride, anni 60-78 a.C., epoca romana, scrisse un trattato noto con il titolo "De Materia Medica" o "Materia Medica“ nel quale venivano prese in considerazione le sostanze che si pensava avessero effetti benefici sulla salute dell'uomo ed erano descritte e raffigurate circa 600 piante suddivise in piante alimentari, aromatiche e medicinali. L’opera originale di Dioscoride non ci è pervenuta; particolarmente noto è il codice chiamato Costantinopolitanus, risalente al 512 d.C., opera manoscritta con preziose illustrazioni oggi conservata alla biblioteca nazionale di Vienna. Il trattato di Dioscoride ha rappresentato il più diffuso testo di botanica per tutto il Medio Evo. L’opera, scritta in arabo, si distingueva dalle precedenti per una maggiore sistematicità e per questo motivo venne ripetutamente copiata e tradotta in molte lingue.

Nomenclatura binomia: immagini delle piante con apposita descrizione.

• Galenio, epoca romana: dal suo nome deriva la Galenica, ovvero la scienza che si occupa di produrre farmaci partendo da prodotti di base.

→ Scuola medica Salernitana: scuola che trasmetteva le conoscenze dei medici greci a quelli occidentali. L’uso delle piante medicinali era una delle parti più importanti degli studi presso la scuola di Salerno, prima scuola di medicina al mondo, XI secolo. A Salerno, tutt’oggi è presente sempre il “Giardino di Minerva”, orto in cui coltivavano le piante. Inoltre chi usciva da quella scuola un tempo era considerato importante, di un certo livello.

Parole chiave

• Pianta medicinale: pianta usata nella medicina. Sono un sott’insieme delle piante officinali.
• Pianta officinale: pianta per usi di interesse umano.
• Semplici: parola che si riferisce a singole piante che potevano entrare a far parte di farmaci.
• Droga: prodotto di origine botanica che ha uso terapeutico in botanica farmaceutica, è una parte di pianta → da questo discorso deriva che da una sola pianta possono derivare più droghe. L’inglese “drug” invece si può tradurre con farmaco. Es. nella camomilla, sono droga i capolini di questa pianta.
• Principio attivo: è una molecola con un’attività medicinale che esplica un certa azione farmaceutica. Es. “Digitale" presenza un alcaloide la digitossina che è un principio attivo.
• Fitocomplesso: insieme di principi attivi e altri composti coadiuvanti, spesso noti solo in parte, presenti in una parte di una pianta. Es. alcaloidi, terpeni, fenoli, ecc.
• Sostanze tossiche: la differenza in generale è sottile e basata sul dosaggio. Sostanze tossiche per un organismo possono essere medicinali per un altro no. Alcuni principi attivi tossici possono essere medicinali per certi tipi di patologie, per esempio sostanze citotossiche come antitumorali, test con Allium test: nella specie allium fanno parte sia le cipolle che gli agli, l’Allium test si fa con le cipolle, si fanno germinare le proprie radici e in seguito farli assorbire la sostanza tossica, per vederne la quantità ma anche per capire se tale sostanza può rallentare il processo meiosico.
• Prodotto naturale: prodotto che deriva dal mondo vegetale. Es. arsenico.
• Nutraceutica: una pianta farmaceutica esplica la sua funzione dando un effetto terapeutico, tutte le piante hanno metaboliti secondari e quindi esplicano un certo effetto. Si occupa dunque dell’effetto che ha una certa nutrizione su un certo individuo. È dedicata più alla prevenzione che alla cura. Si occupa di aumentare la dieta di alcuni metaboliti secondari che poi andranno ad agire sulla patologia da prevenire/curare. Es. aglio è una pianta che è molto importante per andare a combattere l’ipercolesterolemia.
• Spezie: piante che vengono usate, non per le proprietà farmaceutica, ma per cambiare sapore. Presenza di metaboliti secondari che hanno un certo gusto. Es. salvia, rosmarino. Molto spesso questi metaboliti servono per diminuire l’attacco di agenti esterni. Sostanze aromatiche per insaporire i cibi, anche per conservarli. Spesso, sempre, con azione medicinale o anche blandamente tossica. Fino all’800 molte spezie derivavano dall’Asia, isole Molucche, queste navi erano tra le principali obiettivi d’attacco dei pirati. Si trovano talvolta in miscele, es. Curry = curcuma, peperoncino.
• Profumi e cosmetici: interesse per l’estetica del corpo, non hanno a che vedere da un punto di vista concettuale con la botanica farmaceutica. Anche se l’uso non è farmaceutico, ma parte comunque da principi attivi e droghe. Molto spesso piante medicinali e spezie potrebbero far parte di questa categoria, ed inoltre molto spesso piante che sono di importanza della cute, sono importanti anche in questa classe di piante.

Biodiversità: importante perché variazioni enormi a livello di popolazioni della stessa specie, tra una specie e l’altra molto spesso, per l’ora del giorno, per i periodo dell’anno e per il luogo di crescita, ci sono delle diverse variazioni quantitative e qualitative a livello di principi attivi, grosso problema! Per la pianta produrre metaboliti secondari è uno spreco energetico, quindi quando possono riducono tale produzione: presenza di ibridazione, poliploidi e mutanti sia naturali che artificiali.

Metaboliti secondari

I metaboliti primari sono le macromolecole, che si trovano in tutte le cellule. Tolte queste macromolecole si trovano i metaboliti secondari, che sono variabili da pianta a pianta, quindi sono adattati a singolo organismo.

All’interno di un organismo vivente troviamo molte sostanze chimiche. Suddivisione dei vari metaboliti secondari all’interno delle piante che hanno varia natura chimica ed effetti diversi:

• Alcaloidi: sono composti azotati eterogenei e sono tra i metaboliti secondari più conosciuti, es. morfina, nicotina, caffeina che esplicano una forte attività biologica nell’uomo: si chiamano così perché hanno una certa basicità; sono circa 5500 e sono molto comuni nelle Angiosperme, nelle radici, nei frutti, nelle foglie e la loro funzione è quella di disincentivare l’attacco di particolari insetti.
• Glucosidi cianogenetici: molecola di complessità variabile costituita da una parte glicidica e l’altra no, è una meta-molecola, sono metaboliti tossici perché producono HCN, es. nelle mandorle, in particolare nelle mandorle amare.
• Oli di senape, es. famiglia delle Crucifere nelle senape, rucola, cavoli ma anche nei capperi, sono un’altra categoria di glicosidi che hanno una funzione di interesse nutraceutico, hanno un’attività protettive su molte patologie. Hanno sapore amaro.
• Terpenoidi, derivano dall’Acetil-CoA, ma è una delle categorie più ampie a livello biologico; l’effetto di questi composti è variabile, generalmente hanno funzione antivirale, nell’uomo possono essere usati come profumi, es. monoterpeni, in altri per le proprie capacità terapeutiche. Dipterpeni sono terpeni più grossi rispetto a Terpeni e si addensano, perdono la volatilità.
• Saponine, glucosidi sostanze tossiche, producono la rottura della membrana dei globuli rossi funzionando come detergente.
• Glucosidi cardioattivi: sono glucosidi che hanno effetti sul cuore, sono tutti tossici ma, alcuni di questi, a concentrazioni bassi possono avere effetti terapeutico.
• Carotenoidi, funzione nutraceutica, danno le tipiche colorazioni rosso/arancio/giallo.
• Composti fenolici: nelle parti alte della pianta.
• Fenoli: antisettici, come antibiotici.
• Flavonoidi:

Lezione 2

Gli orti botanici hanno acquisito la loro funzione, didattica o di svago, solo in tempi recenti. Un tempo gli orti botanici erano delle vere e proprie farmacie, es. nei monasteri/conventi. Quindi il farmacista era colui che gestiva l’orto botanico. La composizione totale dei metaboliti secondari all’interno della pianta, in particolare in una droga vegetale, non si sanno mai, perché gli strumenti utilizzati sono poco sensibili.

In occidente, nei paesi in via di sviluppo, la raccolta diretta di piante spontanee è fondamentale per le terapie, in quanto non hanno risorse economiche per comprare farmaci.

Alcaloidi

• Alcaloidi: es. morfina, cocaina, caffeina, nicotina, stricnina, colchicina → tutte queste sostanze le piante le producono le piante in difesa agli agenti esterni, come animali.

Gruppo eterogeneo di metaboliti secondari con gruppi amminici, in genere natura basica. Spesso attivi su sistema nervoso centrale. Di solito sali solubili in acqua.

Di solito abbastanza specie-specifici, concentrati in alcune famiglie, es. Solanaceae: Atropa, contiene l’atropina che ha degli effetti particolari sui recettori neuro-muscolari ed inoltre Atropa era il nome della parca che tagliava il filo della morte, Datura, Hyoscyamus, Mandragora, le funzioni farmaceutiche sono meno rilevanti. Anche in alcuni funghi, Claviceps.

Glucosidi, glicosidi, eterosidi

• Glucosidi, glicosidi, eterosidi: composti che formano un legame glicosidico fra un carboidrato e un’altra molecola chimica con gruppo -OH.

La parte zuccherina è il glicone, che rappresenta una parte estremamente variabile;

La parte non zuccherina è l’aglicone;

Molte categorie, in particolare note quelli ad attività sul sistema circolatorio, Glicosidi cardiotonici, come la Digitossina. Molti sono tossici. I glucosidi cardioattivi sono importanti nell’ambito farmaceutico.

Glicosidi cianogenetici

• Glicosidi cianogenetici: sono importanti in tossicologia. Sono costituiti da una parte zuccherina+aglicone: la parte non zuccherina libera HCN, es. amigdalina, che si trova in molti semi delle piante appartenenti alla famiglia delle Rosaceae, es. mandorla amara, ciliegia, rosa.

Glicosidi: antiipertensivi

• Glicosidi: antiipertensivi.
• Es. quelli attivi sul cuore come quelli della Rauwolfia, farmaco ipertensivo usato quando questa patologia era a livelli molto alti, adesso ha perso importanza anche se ci sono alcune terapie in Germania, e della Digitalis.
• Es. derivati del salice: acido acetil salicilico.
• Abbondanti in molte leguminose come Senna e liquirizia, Glycirrhiza, usata prevalentemente per un addolcente negli amari, fa aumentare la pressione in tempi molto brevi.
• Glucosinolati: sono la componente degli oli di senape spesso considerati categoria separata. Miglioramento del gusto ed effetti di prevenzioni delle patologie.

Glucosinolati/oli di senape

• Glucosinolati/oli di senape: sono glicosidi contenente zolfo, derivati da aminoacidi, molto probabilmente dalla cisteina.

Tipici di Brassicaceae, molto tossiche, Capparaceae, Euphorbiaceae.

Contenuti in vacuoli di cellule specifiche dove possono essere attivati da enzima mirosinasi e produrre isotiocianati, olio di mostarda, sostanze che sono alla base del tipico sapore di senape e rafano.

5 anno accademico 2020-2021

Terpeni e terpenoidi

• Terpeni e terpenoidi: molecole derivate da unità di isoprene; precursori anche di steroidi e carotenoidi. Sintesi da acetil coenzima A, con enzima HMG CoA riduttasi. Il Terpene più comune è il Caucciù, con il quale si facevano le gomme delle automobili. Hanno potere antiossidante.

Sono un gruppo di metaboliti secondari molto vasto ed in base al numero di unità isopreniche introdotte si possono distinguere in: 1 unità isoprenica, 5C, -> emiterpene; 2 unità isopreniche, 10C, -> monoterpene; 3 unità isopreniche, 15C, -> sesquiterpene; 4 unità isopreniche, 20C, -> diterpene; 5 unità isopreniche, 25C, -> sesterpene; 6 unità isopreniche, 30C, -> triterpene; >6 unità isopreniche, >30C, -> politerpene. Si differenziano in base al peso: generalmente i terpeni costituiti da poche unità sono volatili e quindi vengono principalmente utilizzati per produrre profumi.

Alcuni terpeni sono molto famosi: geraniolo, attivo per allontanare gli insetti; mentolo, attivo per i recettori del freddo, ha spesso funzioni analgesiche, canfora, effetto insetticida, limonene, si trova anche nel limone, ma non solo.

Cosa ci fanno le piante con i terpeni? Le possono produrre per produrre profumi, oppure per ne possono produrre in molteplici quantità dando vita alle resine, effetti simili alle piastrine, che hanno una funzione di ostruzione da taglio perché si condensano sotto forma di una struttura vetrosa, oppure servono per la difesa. Ad esempio il cipresso dopo l’attacco di un particolare fungo, il Seiridium, le cellule del floema, quelle albuminose, funzione di cellule compagne, questa cellule, nel momento in cui arriva alla pianta il segnale dell’attacco fungino, parte una risposta genetica: aumentano le loro dimensioni con la formazioni di grandi spazi e cambiano la loro funzione con la produzione di resina, la risposta immunitaria per combattere il fungo. La produzione di resine e terpeni sarebbe una forma di resistenza immunitaria.

Oli essenziali

• Oli essenziali: miscela di “essenze” lipidiche o miscibili in lipidi, aromatici, volatili. All’interno di queste sostanze si trovano una grande quantità di terpeni. Si trovano, ad esempio, all’interno di piante appartenenti alla famiglia delle Labiatae, es. timo, rosmarino, lavanda. Tali piante contengono molti oli essenziali perché presentano sulla superficie dell’epidermide dei peli o trinomi, che sono caratterizzati da un rigonfiamento sferico nella parte terminale, all’interno del quale sono presenti lipidi e terpeni, che emanano i particolari sapori odori. Si trovano anche nelle piante che appartengono alla famiglia delle Ubellifere, es. carota, finocchio, sedano, prezzemolo, la loro fama è legata all’utilizzo nell’alimentazione. In questo caso la presenza di oli essenziali è legata alla presenza di canali che contengono oli all’interno della struttura della pianta, ad es. semi di finocchio.

Saponine, saponosidi

• Saponine, saponosidi: sono glucosidi terpenici. Potenzialmente questa categoria è vastissima. Sono sostanze abbastanza tossiche: perché presentano una parte terpenica, lipofila e una parte glucosidica, idrofila, quindi dalla loro unione si ottengono dei veri e propri detersivi.

Pianta più nota Saponaria officinalis. Sono emulsionanti e quindi fanno danni alle membrane cellulari, emolisi. Anticamente uso come veleni per la caccia. Per le piante servono per la difesa contro i funghi e contro molti erbivori; e altre funzioni non chiarite del tutto, es. glicirrizina della liquirizia, attività antinfiammatoria, cicatrizzante, come nella liquirizia, ed antiedemigena, come nell’ippocastano.