Appunti completi di Farmacologia e Farmacognosia

Introduzione alla farmacognosia

La farmacognosia è una branca della farmacologia che si occupa dello studio di prodotti naturali di origine animale o vegetale, approfondendo l'aspetto della composizione chimica, del commercio e delle sofisticazioni degli stessi. I prodotti naturali trattati in farmacognosia sono di due tipi:

• Composti puri
• Droghe

Farmacocinetica e farmacodinamica

Farmacocinetica: studia come si modifica nel tempo la concentrazione di sostanze che viene a contatto con l’organismo, e come l’organismo può modificare una sostanza di origine.

Farmacodinamica: studia come una sostanza esplica un effetto sull’organismo (interazione con un bersaglio/recettore).

Definizione di farmaco

Secondo l’OMS: “qualsiasi sostanza o prodotto usato o che si intende usare per modificare od esplorare sistemi fisiologici o patologici con beneficio di chi lo riceve”

Per la nostra Farmacopea Ufficiale e per l’Unione Europea il farmaco è “ogni sostanza o composizione presentata come avente proprietà curative o profilattiche delle malattie umane ed animali allo scopo di stabilire una diagnosi o di ripristinare, correggere o modificare funzioni organiche dell’uomo o dell’animale”.

Il farmaco può correggere qualsiasi alterazione funzionale/fisiologica dell’organismo. Si usa anche per fare una diagnosi; per via dell’equazione lineare se il paziente risponde bene al farmaco la diagnosi sospettata è corretta). Esistono anche farmaci sintomatici che tamponano per un breve periodo la degenerazione di una malattia, come per esempio quelle neurodegenerative.

Storia dei prodotti naturali in medicina

• Le prime informazioni sull’utilizzo di piante risalgono ai Sumeri e agli Accadi, popoli dell’antica Mesopotamia.
• Dioscoride (60-80 d.C.): “De Materia Medica”
• 16°-17° secolo: introduzione di nuove droghe con l’esplorazione oltreoceano
• 18° secolo:
  • Johann Adam Schmidt conia il termine “farmacognosia”
  • Linneo introduce un nuovo sistema di classificazione delle piante
  • Seturner separa l’oppio dalla morfina
• 19° secolo: determinate le strutture chimiche di molti composti isolati
• 20° secolo: scoperti farmaci derivanti dal regno animale e da microorganismi

Il Ricettario Fiorentino

Fino al 1500 fu l’opera di Dioscoride e i testi ad essa ispirati l’unico punto di riferimento per lo studio, l’uso e il riconoscimento delle droghe. I numerosi “ricettari” circolanti resero incerta e caotica la preparazione dei vari medicamenti. Nacque l’esigenza di uniformare e raccogliere le varie conoscenze in un’unica grande opera: Ricettario Fiorentino.

Il Ricettario Fiorentino, pubblicato dal Collegio dei Medici nel 1498, non eliminò parte delle erbe fino ad allora scoperte, ma raggruppò le varie sottospecie in un’unica specie in modo da rendere più agevole la consultazione; inoltre venne sancito il procedimento giusto da seguire nella preparazione del medicamento. È l’importante perché rappresenta l’archetipo delle Farmacopee.

Farmacopee in Europa

• Francia
  • XVI secolo: “Antidotarium” di Nicolò Alessandrino
  • Nel 1636: Codex medicamentorius o Pharmacopoea Parisiensis (Obbligatoria nel 1748)
• Inghilterra
  • Nel 1618: Pharmacopoea Londinensis
• Italia
  • In Italia l’assetto territoriale è in continua evoluzione. Esistono svariate Farmacopee perché esistono svariati stati. Occorrerà aspettare l’Unità d’Italia per avere la prima Farmacopea Italiana.
  • Antidotario Mantovano (1558)
  • Antidotario Milanese (1668)
  • Farmacopea Torinese (1736)
  • Farmacopea del Regno di Sardegna (1846)
  • Farmacopea austriaca provinciale (1794)

1888-Legge per la “Tutela dell’igiene e della sanità pubblica” (Crispi – Pagliani): Obbligo della Farmacopea per i farmacisti e sanzioni per chi infrange la legge

1892- I^ Farmacopea italiana

3 Dicembre 2008: Approvazione testo della XII Edizione della Farmacopea Ufficiale della Repubblica Italiana con entrata in vigore il 31 Marzo 2009. Obbligo di detenzione della Farmacopea in Farmacia (art.123 RD1265/1934 e art.34 RD 1706/19389)

Per quanto riguarda le droghe vegetali merita di essere ricordata la XI edizione, in cui le erbe sono approfondite e trattate in un fascicolo a parte. La Farmacopea è un codice farmaceutico, cioè un testo di riferimento in materia di farmaci.

• È una delle principali farmacopee mondiali ed è vigilata dal Ministero della Salute e fa parte del Sistema Sanitario Nazionale.
• È il testo contenente i requisiti e le caratteristiche delle sostanze farmaceutiche definite secondo standard specifici dall'organismo di controllo ufficiale (ISS) della Repubblica Italiana, volto a permettere il controllo di qualità dei medicamenti, sostanze e preparati finali, mediante l'indicazione di metodiche di verifica analitica e tecnologica, delle specifiche di qualità, dei metodi di preparazione o della formulazione.

Prodotti naturali come farmaci moderni

• 40% origine naturale: la molecola isolata viene ad essere direttamente il principio attivo all'interno del farmaco. Es.: glicosidi cardiaci, morfina, antibiotici
• Strutture chimiche modificate: sono comunque considerate naturali perché partono dallo scheletro della molecola e in maniera più o meno importante, vanno a modificare o aggiungere gruppi funzionali per potenziare o meno la sua attività. Es.: steroidi, ormoni sessuali, contraccettivi
• Farmaci di origine sintetica ma considerati naturali. Es.: tubocurarina

Stato della farmacognosia oggi

“La farmacognosia è una scienza molecolare che esplora la relazione attività-struttura presente in natura con un potenziale farmaco” (Bruhn JG and Bohlin L, Drug Discovery Today, 1997). Molecolare qui significa che pongo l'attenzione sulla molecola, sulla struttura chimica che è responsabile di uno specifico effetto farmacologico. La struttura chimica che vado isolare, che è responsabile di un determinato effetto farmacologico, può essere essa stessa direttamente il farmaco, oppure può essere il precursore per la creazione di nuovi farmaci.

Il punto di partenza è rappresentato dall’organismo che mostra una determinata attività biologica. Quest’ultima è strettamente correlata alla struttura chimica della componente attiva che potrà, in seguito, essere utilizzata per lo sviluppo di un farmaco o come sua molecola precursore. La differenza rispetto alle radici storiche consiste, appunto, nella capacità di individuare i principi attivi. La descrizione degli effetti è, spesso, assai accurata anche in epoche remote.

Il farmaco naturale (droga)

La droga è il materiale di partenza dal quale possono essere estratti composti chimicamente puri. Le droghe in generale possono essere suddivise in:

• Droghe vegetali organizzate: contiene elementi cellulari (foglie, fiori, radici)
• Droghe vegetali non organizzate: non contiene elementi cellulari (estratti, resine, olii, essenze)

Droga = Medicamento semplice (Sostanza minerale, vegetale o animale, che, accanto a molecole biologicamente inerti, contiene una o più molecole dotate di attività farmacologica)

Farmaco = Prodotto chimico puro dotato di proprietà farmacologiche. Es: Foglia di Digitale Purpurea contiene digitalina

Sistema binomiale

• NOME PROPRIO = GENERE (es. digitali)
• AGGETTIVO = SPECIE (scritto in minuscolo); generalmente la specie indica uno o alcuni caratteri qualificanti della pianta.

È fondamentale per una pianta indicare il genere e la specie per evitare pericolosi errori. In genere queste due vengono indicate utilizzando il gergo latino (ci sono eccezioni ad esempio in Inghilterra o negli USA con l’uso dell’anglosassone, sebbene la nomenclatura ufficiale utilizzi il latino)

• Famiglia: (es. Labiatae) è la categoria tassonomica che raggruppa più generi con caratteristiche comuni (tipo di fiore, di frutto, disposiz. foglie)
• Genere: (es. Mentha) raggruppa una o più specie affini tra loro; serve a discernere e classificare all’interno della famiglia tipi di piante con caratteristiche diverse
• Specie: (es. piperita) è la categoria tassonomica fondamentale, raggruppa piante che hanno caratteristiche morfologiche comuni
• Varietà: serve a distinguere le variazioni genetiche minime che intervengono in una stessa specie per effetto dell’adattamento naturale (es. officinalis). Spesso queste piccole variazioni genetiche possono inficiare la produzione di principio farmacologicamente attivo. Non tutte le piante all'interno dello stesso genere produrranno, a seconda della variazione genetica, il principio farmacologico attivo, o comunque la stessa quantità.

Utilizzando soltanto il nome volgare ci si può imbattere in pericolosi errori! L’anice, in forma di essenza, viene utilizzata come digestivo (eupeptica). Tuttavia non tutte le specie di anice vanno bene; ad esempio l’anice stellato giapponese contiene tossine che sono stupefacenti e neurotossiche. È quindi necessario certificare l’origine, attraverso lo studio di caratteristiche morfologiche e microscopiche (il cinese ha dimensioni maggiori).

Droghe vegetali organizzate

Nomenclatura: La maggior parte delle droghe proviene dal regno vegetale. I nomi delle piante che forniscono la droga sono spesso riportati in latino. Tuttavia, nei paesi dove si parla inglese, i nomi sono in genere riportati in inglese. Il nome di una droga consiste spesso di due termini: Esempio: Digitalis folium, foglia di digitale

Radice

La radice deriva dallo sviluppo del polo radicale dell'embrione e cresce normalmente in direzione inversa a quella del caule, introducendosi e radicandosi profondamente nel substrato. È ipogea, è un organo sotterraneo. La forma, la struttura e le dimensioni sono in stretto rapporto con le sue funzioni e variano in relazione all'ambiente in cui la radice si sviluppa. La radice si differenzia da un rizoma in quanto non presenta nodi e internodi, per cui differiscono per caratteristiche morfologiche. Questa assenza mi permette di classificare la droga come radice.

Tipi di radici

• Radici a fittone: costituite da una radice diritta più importante e radici secondarie laterali ramificate in radichette.
• Radici fascicolate: costituite da un insieme di radici suddivise in fasci, che si dirama dal colletto. La maggior parte delle Graminacee ha radici fascicolate.
• Radici avventizie: non si formano in strutture della radice primaria (es. fusto, foglie), dette radici fascicolate, ma da meristemi secondari.

Rhizoma

Il rizoma (da rizo-, radice, con il suffisso -oma, rigonfiamento) è una modifica del fusto con principale funzione di riserva. È ingrossato, sotterraneo (ipogeo) con decorso generalmente orizzontale. Morfologicamente si presenta allungato e ramificato, decorrente sotto la superficie del terreno, oppure breve e cilindrico, disposto in posizione più o meno verticale. Presenta nodi ed internodi ed è notoriamente gonfio se paragonato ad una radice fascicolata o avventizia, perché accumula sostanze di riserva utili per una pianta.

Esempi di piante rizomatose: Iris o giaggiolo, Zenzero (Zingiber officinale), Asparago, Mughetto.

Tuber/Tubero

Anche questo è ipogeo. Per tubero s'intende una porzione di fusto modificata che assume un aspetto globoso più o meno allungato e la funzione di organo in cui vengono accumulate sostanze di riserva. È un tessuto parenchimatoso che presenta anche una parete di elementi lignificati. Il principale scopo dei tuberi è quello di organo in cui vengono accumulate sostanze di riserva glucidiche (amido, inulina, ecc.) che servono ad assicurare la sopravvivenza della pianta durante l'inverno.

Es. tuberi di patata (Solanum tuberosum)

Bulbus/Bulbo

È epigeo, quindi si sviluppa verso il polo apicale dell’embrione. È un caule. Dal punto di vista strutturale il bulbo è paragonabile ad una pianta avente un fusto brevissimo (disco o girello) che da una parte è munito di tante radici fascicolate e dall'altra di una gemma. Quest'ultima è circondata e protetta da foglie, alcune interne (catafilli), succose e ricche di sostanze di riserva, altre più esterne, secche e con funzione protettiva.

Cortex/Corteccia

Per corteccia si intende un rivestimento. Le cortecce si ottengono da piante con ispessimenti secondari e, contrariamente alla definizione botanica del termine, rappresentano tutti i tessuti esterni al cambio. È formata da cellule parenchimatose che iniziano il loro sviluppo durante il periodo primaverile. Essa è quella droga che viene sempre raccolta manualmente, a differenza di altre parti della pianta che possono essere raccolte con l'ausilio di macchinari. Venendo raccolta manualmente il taglio della corteccia viene sempre eseguito nel periodo primaverile che è il periodo in cui le cellule parenchimatose sono in via di sviluppo, e quindi sono più delicate.

Folium/Foglia

Le foglie sono appendici dei fusti e, nella maggior parte delle piante, sono importanti per la respirazione, la traspirazione e la guttazione (fuoriuscita d'acqua che permette la traspirazione quando le condizioni atmosferiche sono sfavorevoli). Le foglie sono costituite da un gambo o picciolo e da un lembo o lamina. Il punto in cui il picciolo è attaccato al fusto è denominato ascella della foglia. In alcune specie il picciolo è assente (foglie sessili, ad esempio nel mais), in altre piante la lamina può essere molto ridotta. Nel sedano, il cosiddetto gambo è in realtà una grossa guaina carnosa.

Flos/Fiore

La droga può consistere di singoli fiori e/o di intere infiorescenze. I fiori sono organi deputati alla riproduzione (gineceo, androceo). Il fiore deriva dalla differenziazione dell'apice di un rametto le cui foglie hanno perduto quasi sempre la capacità fotosintetica. Sostenuti da un peduncolo (se sono privi si dicono sessili), i fiori sono formati da un ricettacolo o talamo su cui si inseriscono il perianzio, il gineceo e/o l’androceo.

Fructus

Il frutto in termini botanici è il prodotto della modificazione dell'ovario a seguito della fecondazione. Il significato biologico del frutto è fornire protezione, nutrimento e mezzo di diffusione al seme che contiene. La maturazione dell'ovario provoca l'avvizzimento degli organi riproduttivi del fiore (stigmi e antere) e l'accrescimento della parete dell’ovario, che nel frutto maturo prende il nome di pericarpo. In un frutto maturo, il pericarpo è suddiviso in tre strati distinti: l’epicarpo, esterno, il mesocarpo, centrale, e l’endocarpo, interno. Nei frutti carnosi come le pesche e l'uva, la polpa del frutto è in genere costituita dal mesocarpo. In alcuni casi, invece, i semi contenuti all'interno del pericarpo rappresentano l'intera parte commestibile del frutto. Nella noce di cocco, ad esempio, lo strato esterno coriaceo è formato dal pericarpo, mentre la parte commestibile interna, compreso il "latte", rappresenta il seme.

Semen/Seme

Il seme deriva dalla trasformazione di un ovulo dopo la fecondazione. In genere si sviluppa sulla pianta madre e se ne distacca dopo la maturazione. I semi sono di solito parti vegetali che contengono pochissima acqua, caratteristica che ne garantisce la lunga conservabilità; non ha infatti bisogno di essere sottoposto a conservazione, o comunque se sottoposto è blando. Ogni seme consta di un guscio e di una mandorla. La mandorla è formata da un albume (proveniente dal sacco embrionale) e da un embrione.

Droghe vegetali non organizzate

Nomenclatura: Elaborati vegetali, fisiologici o patologici, liquidi, che hanno le caratteristiche di non avere prevalente struttura cellulare a differenza delle droghe vegetali organizzate. Le droghe vegetali non organizzate ci possono essere fornite tal quali dal regno vegetale oppure da questo sono ricavate con procedimenti differenti e variamente lavorate prima di essere messe in commercio.

• Aetheroleum: è l’olio essenziale o volatile, che si ottiene dalla pianta, in genere per distillazione in corrente di vapore (99% delle droghe come olio essenziale)
• Oleum: l’olio, un olio fisso preparato da una parte della pianta per spremitura o torchiatura
• Resina: sostanza odorosa e appiccicosa prodotta da alcune piante (come abeti e pini)

L’olio essenziale e l’olio si riescono a distinguere perché se si versa dell’olio essenziale su una superficie non lascia una macchia, al contrario dell’olio. Oppure risalendo al modo con cui sono stati preparati. Sono entrambi non solubili in acqua.

Aetheroleum

L’olio essenziale, o essenza, è una miscela molto complessa di costituenti volatili, di odore aromatico, contenente parecchi composti, tra loro molto differenti. Ha una bassa solubilità in acqua ma è facilmente solubile in solventi organici. Gli olii essenziali si trovano nelle piante in organi particolarmente sviluppati di vario genere, ad esempio peli ghiandolari, foglie, gambi e fiori.

Le essenze sono generalmente estratte dal materiale vegetale mediante distillazione in corrente di vapore. Il processo di distillazione in corrente di vapore fu scoperto nell’11° secolo dal chimico persiano Avicenna, che sfruttò il processo per l'estrazione di oli essenziali. La distillazione in corrente di vapore è un particolare processo di distillazione utilizzato nel caso di sostanze ter...