Farmacognosia - Appunti

Farmacognosia del secondo anno - Crema Floriana

Definizione di pianta medicinale

Si definisce pianta medicinale un vegetale che contiene sostanze con attività biologica. Ha attività terapeutica sperimentalmente documentata. L'attività terapeutica è diversa dall'attività farmaceutica. Infatti, l'attività farmaceutica può provocare alterazioni di un sistema (per esempio in vitro) ma non avere alcuna attività terapeutica nell'organismo.

Principio attivo

Il principio attivo normalmente è contenuto in una porzione di pianta che viene essiccata. Il principio attivo è una miscela di sostanze e perciò di molecole diverse che possono essere tra loro simili, oppure diverse da un punto di vista strutturale, ma che possono portare allo sviluppo di effetti comuni. La parte di pianta che viene fatta essiccare può essere botanicamente definita e si parla di droga organizzata. Oppure il prodotto può non avere un'organizzazione definita ma essere un prodotto di essudazione della pianta. Per esempio, l'oppio altro non è che il lattice contenuto in canali latticiferi; le gomme sono il prodotto di secrezione di una pianta che cresce nel Nord Africa. Si parla in questo caso di droghe non organizzate.

Fitocomplessi

I fitocomplessi sono l'insieme di molecole strutturalmente diverse che assieme vanno a costituire la miscela del principio attivo preso in considerazione. Si deve notare che il modo d'azione dei principi vegetali è diverso rispetto a quello delle molecole di sintesi. Le molecole di sintesi spesso sono molto più selettive nei loro target.

Antidepressivi

Gli antidepressivi sono un insieme di molecole che inibiscono la ricaptazione della serotonina a livello presinaptico, aumentandone così la concentrazione a livello degli spazi intrasinaptici e a livello cerebrale.

Prodotti vegetali

I prodotti vegetali sono molto più complessi rispetto a quelli di sintesi, e perciò difficilmente riproducibili, anche perché gli apparati vegetali che li producono sono caratterizzati da un'elevata capacità stereoselettiva, che invece non è possibile a livello di laboratorio. A livello dei vegetali, poi, si hanno dei prodotti definiti metaboliti primari; questi sono di fondamentale importanza e sono, per esempio, zuccheri, lipidi e proteine, e da una specie all'altra non si hanno grosse differenze in tali componenti.

Metaboliti secondari

I metaboliti secondari invece non sono comuni a tutte le specie vegetali e sono molto complessi nelle loro strutture. Sono, per esempio, glicosidi (zucchero+parte non zuccherina), fenoli (aromatici con almeno una funzione ossidrilica), terpeni (derivano dall'isopentenilpirofosfato, che è il precursore di molecole steroidee), alcaloidi (sono sostanze azotate che non sono proteine e sono caratteristici del mondo vegetale). I metaboliti secondari vanno a costituire il principio attivo. I principi attivi possono essere divisi in primari e secondari (vanno a modificare l'azione di quelli primari). Si possono avere poi dei composti non attivi ma che possono modificare sia dei principi attivi primari che secondari.

Interazioni di target nei fitocomplessi

Nei fitocomplessi si possono avere delle molecole che hanno lo stesso target, e si parla di interazione di target. Tale interazione può essere:

• Interazione funzionale: le molecole agiscono su target diversi per permettere in questo modo la regolazione di funzioni biologiche complesse. Si hanno delle interazioni polivalenti.
• Interazione farmacocinetica: modifica l'emivita di un farmaco; posso aumentare l'assorbimento di un PA o modificare il metabolismo di tale PA. In questo caso, l'interazione non è con l'apparato biologico ma con il PA.

Biodisponibilità

La biodisponibilità è la possibilità di un PA di raggiungere il proprio target biologico. Dipende sia da quanto il PA viene assorbito, sia da quanto questo può essere distribuito alle varie zone del nostro organismo.

Interazioni farmacodinamiche

Teoria di Berenbaum: è importante per aver classificato le interazioni che si possono venire a sviluppare quando si ha la presenza di più di una molecola:

• Somma: l'azione biologica di due o più molecole è uguale alla somma algebrica delle azioni delle singole molecole: E(dA+dB) = E(dA) + E(dB) [dove con E si indica l'effetto e con d si indica la dose]
• Antagonismo: l'azione biologica è inferiore alla somma degli effetti delle due componenti la miscela. E(dA+dB) < E(dA) + E(dB)
• Sinergia: si ha una cooperazione sinergica in cui l'effetto delle due molecole presenti in miscela è maggiore rispetto a quando queste sono prese singolarmente e messe poi assieme. E(dA+dB) > E(dA) + E(dB).

Interazione farmacocinetica

Modifica dell'assorbimento, distribuzione, metabolismo, eliminazione. Si possono avere diverse biodisponibilità a seconda delle interazioni tra molecole che si vengono ad instaurare. Per esempio, l'ipericina ha meno biodisponibilità da sola, rispetto a quando viene invece assunta con la presenza di procianidina B2.

Prodotti vegetali in terapia

• Infusi e tisane: sono delle preparazioni istantanee partendo da delle parti di pianta. Per esempio, il tè deriva dalle foglie della camelia sinensis seccata; si avranno delle concentrazioni molto basse e, per questo motivo, anche degli effetti biologici molto ridotti. Bastano in questo caso pochissime manipolazioni della pianta. Le varie fasi che vengono eseguite sulla sorgente servono per aumentarne il contenuto in principio attivo, per esempio aumentando la superficie di contatto e perciò di estrazione. Per fare ciò si va, per esempio, a triturare la radice e poi la si mette in acqua per migliorare in questo modo l'estrazione del PA.
• Fitoterapici: sono delle preparazioni farmaceutiche specifiche e si hanno diverse componenti chimiche della pianta.
• Farmaci: derivano dalla purificazione di determinate molecole.
• I prodotti vegetali possono essere usati anche per la semisintesi di prodotti che potranno poi essere utilizzati. Infatti, la semisintesi è di fondamentale importanza per ottenere dei prodotti che abbiano una minore tossicità, oppure maggiore biodisponibilità, maggiore selettività del target, rispetto a quanto faccia il prodotto derivante direttamente dalla pianta.
• Nutraceutici: sono integratori alimentari.

Metodi di preparazione

Si ha una fase di estrazione e una di purificazione del PA. Si hanno delle carte di flusso, ovvero una sequenza di operazioni successive ben definite che servono per portare all'ottenimento di un prodotto con caratteristiche che siano più omogenee e più uniformi rispetto al prodotto non manipolato. Per prima cosa si procede alla raccolta del materiale fresco, oppure essiccato per aumentarne in questo modo la conservabilità. Per migliorare l'estrazione di un PA è necessario aumentare la superficie di contatto tra fluido e radice o parte della pianta da cui si vuole fare l'estrazione, ecco perché è di fondamentale importanza la triturazione meccanica. In questa fase il materiale crudo viene sottoposto ad una forza meccanica. È una fase delicata perché parte della forza meccanica viene trasformata in calore e ciò può comportare, per esempio, una denaturazione del PA, perciò è di fondamentale importanza controllare la T e non superare mai la T di sensibilità del PA.

Cryo-frantumazione

Si parla di criofrantumazione quando si lavora a temperature basse. Oltre alla triturazione si può avere frantumazione, polverizzazione oppure spremitura, compressione o centrifugazione. Nella fase di estrazione possono essere utilizzati dei solventi che devono diffondere attraverso le varie membrane e solubilizzare il PA e permetterne il dilavamento, portandolo fuori dalla struttura cellulare. I PA si trovano in concentrazioni diverse da una droga all'altra. Ecco perché bisogna controllare sempre le concentrazioni di un PA. Qualora una droga contenga poco PA, l'estrazione sarà molto più complessa, per essere in questo modo ottimale.

Metodologie di estrazione

• Macerazione: consiste nel lasciare la droga spezzettata in modo ben definito in un solvente che poi sarà scolato e si recupera il materiale estratto. Non è un metodo molto efficace perché il solvente può saturarsi di soluti e perciò non si avrà un'estrazione completa dei componenti ricercati. Viene effettuata a temperatura ambiente.
• Percolazione: si fa andare il solvente sulla droga più e più volte utilizzando ogni volta del solvente nuovo. In questo modo si evita che si abbia la saturazione e si può lavorare anche a temperature diverse. Se si lavora tra 40-50°C si parla di digestione, a T>60°C si parla di infusione, T>90°C decozione. Quella a temperatura ambiente è la macerazione.

Efficienza dell'estrazione

L'estrazione prosegue fino al raggiungimento dell'equilibrio. K = concentrazione PA nella sostanza da cui sto estraendo / concentrazione PA residuo nella droga. Se la K è alta significa che l'estrazione è efficace, se K bassa invece vuol dire che è poco efficiente. Devo selezionare un solvente adatto che deve avere un'affinità per il mio PA. La solubilità del PA dipende anche dalla T alla quale sto lavorando. Se aumento la T e il processo preso in considerazione è un processo in cui delta H>0, allora in quel caso favorisco la solubilità. È molto importante andare a considerare se il principio attivo è termolabile, perché se così fosse, è necessario andare a controllare la temperatura. È molto importante considerare anche la diffusibilità della miscela che, per essere estratta, deve superare molte membrane.

Selezione del solvente

Altri parametri che devono essere considerati per andare a selezionare il solvente:

• Deve essere non potenzialmente tossico, una volta si usava il metanolo, che però è tossico poiché dissolve le membrane cellulari.
• Deve essere facilmente eliminato dall'estratto: il glicerolo, per esempio, ha una bassa penetrazione.
• Deve essere ecocompatibile.

Fluidi supercritici

I fluidi supercritici sono molto funzionali per l'estrazione. Al di là del punto critico si parla di sostanze supercritiche. Le sostanze supercritiche sono delle sostanze che hanno delle caratteristiche intermedie tra quelle di liquido e quelle di vapore. Hanno una densità molto minore di quella dei liquidi, ma viscosità molto maggiore rispetto a quella dei fluidi. Possono avere molta penetrazione e diffusibilità poiché caratterizzati da una bassa densità. Poiché hanno un'alta viscosità, possono andare a solubilizzare meglio una miscela da dilavare.

Condizioni supercritiche

Per l'acqua è molto difficile raggiungere le condizioni supercritiche (T=374.2°C), la CO2 invece raggiunge delle condizioni supercritiche in condizioni più blande, ovvero a una T=31°C e a una pressione di 73.8 atm. La CO2 è un ottimo solvente per l'estrazione di PA di piante medicinali. In fase critica è tendenzialmente apolare, perciò viene utilizzata per molecole idrofobiche; se volessi utilizzarla per molecole polari, utilizzo CO2 in presenza di una bassa concentrazione di alcoli così che aumento l'idrofilicità del mio solvente usato per l'estrazione. La CO2 supercritica a T e P ambiente è un gas perciò facilmente eliminabile dall'estratto. Ha un buon potere di penetrazione ed è innoqua perché vaporizza completamente dall'estratto ed è idrocompatibile anche se è apolare.

Alcaloidi

Gli alcaloidi vengono estratti con CO2 supercritica. Usata per estrarre caffeina che è un alcaloide. Una volta si usavano dei solventi clorurati (cloroformio). Questi lasciavano però dei residui nel caffè. La CO2 è usata anche per l'estrazione della vindolina da Catharanthus roseus.

Tipi di estratti

• Secchi: il solvente viene rimosso.
• Molli: se c'è del solvente in una % dal 15-25% (di solito è H2O).
• Fluidi: l'estratto ha una concentrazione dal 33% al 50%.
• Tinture: estratto ottenuto con 5 o 10 parti di droga in una soluzione idroalcolica.

Controlli di qualità di una droga

Se si ha un farmaco di sintesi, il controllo di qualità è molto più semplice poiché i vari processi di sintesi sono controllati. Per i prodotti vegetali, capire come è avvenuta la loro sintesi a livello della pianta è molto più difficile. Lo schema di flusso rappresenta il percorso seguito dal prodotto partendo dalle industrie che operano il controllo fino alla lavorazione della droga. Il primo controllo deve essere effettuato a livello del materiale grezzo. Si ha la droga che è parte di una pianta, o la pianta in toto, che viene essiccata. Si deve fare un controllo chimico per essere sicuri che non si abbia la presenza di contaminanti della pianta nella droga. Il controllo di qualità può essere diviso in due fasi:

• Fase 1: analisi chimica, botanica e microbiologica.
• Fase 2: controllo chimico.

Campionatura

Devo sapere quanti campioni e come devono essere prelevati dalla pianta presa in considerazione. Si valutano in questo modo le qualità in termini statistici. Dipende dalla qualità del materiale e da come questo ci arriva. Se, per esempio, noi abbiamo una droga in foglie secche, a noi arriveranno degli scatoloni, dovrò scegliere delle foglie che siano rappresentative di tutto il materiale ricevuto. Ci sono dei programmi statistici che dicono quanti campioni è necessario raccogliere. Devo ripetere i controlli di qualità per ogni singolo campione che vado a raccogliere.

Parti di pianta nelle droghe

La droga è fatta da diverse parti di pianta:

• Erbe: sono la parte aerea di una pianta medicinale non arborea, ovvero non lignificata.
• Soemità: rametti, foglie e fiori di piante arboree.
• Rizomi, bulbi, stoloni: i rizomi sono dei fusti metamorfosati sotterranei, bisogna stare attenti a non confonderli con le radici, infatti i rizomi hanno le gemme, le radici no. I bulbi sono delle foglie metamorfosate. Gli stoloni si ottengono per la propagazione vegetale come accade in liquirizia e menta.

Analisi botanica

L'analisi botanica è il primo passaggio per il controllo di qualità di una droga. Devo valutare i caratteri grossolani:

• Colore della pianta: la corteccia di ginkgo ha una colorazione molto intensa e viene usata per la estrazione della chinina che è un antimalarico e anche per la estrazione della chinidina che è un antiaritmico.
• Odore: per esempio la valeriana fresca ha un odore intenso ma non fastidioso, se invece è vecchia ha un odore molto fastidioso.
• Tatto: riconoscimento di foglie di coca.

Analisi dei caratteri macro e microscopici per avere una indicazione univoca della droga. Si va poi ad identificare la pianta e la droga con il nome e genere della pianta da cui deriva la droga, in alcuni casi si indica anche il nome della varietà di pianta. Le diverse varietà si ottengono perché le piante sono costituite da cellule procariote che vanno incontro molto più facilmente a modificazioni geniche rispetto agli eucarioti. Ogni varietà può contenere diversi principi attivi. La farmacopea dà tutte le informazioni necessarie riguardo al prodotto farmaceutico commercializzato. Le piante che possono servire per ottenere dei fitofarmaci non sempre si trovano sulla farmacopea, a volte si possono trovare su delle farmacopee estere. Si deve notare che le caratteristiche botaniche possono anche modificarsi in base al luogo in cui una determinata specie si trova a crescere. Le caratteristiche microscopiche fanno riferimento al riconoscimento di strutture del tessuto vegetale che va a costituire la droga, e si usa la microscopia ottica. Al microscopio è necessario andare a valutare una serie di diversi parametri:

• Caratteristiche dell'epidermide superiore ed inferiore.
• Tessuto a palizzata: che la costituiscono e capire il numero di palizzate al di sotto di uno strato epidermico.
• Mesofillo: cellule rotondeggianti o poliedriche; si hanno inclusi di cellule diversi.
• Nervature: sono dei prolungamenti del ramo e sono simili ai fusti. Così si può riconoscere il genere e forse anche la varietà.
• Stomi: sono delle fenestrature per il passaggio dell'aria verso l'epidermide. E possono essere organizzati in modi diversi a seconda della pianta considerata.
• Inclusi cellulari: in base a quelli che sono contenuti e anche alle forme con cui si organizzano.

Valutazione della qualità della droga

Dopo che una droga è stata identificata dal punto di vista botanico, devo andare a valutare la qualità di tale droga. Devo valutare se si ha la presenza o meno di materiale esterno, inorganico o, per esempio, del terreno. Devo controllare se, per sbaglio, assieme alla parte botanica da me richiesta, sono state raccolte anche parti che non servono. Per esempio, la radice della genziana, che viene usata per favorire la digestione, è molto simile alla radice dell'aconito, che è invece molto velenosa. Perciò bisogna fare attenti controlli per essere sicuri che non si abbiano delle contaminazioni da aconito. Le contaminazioni possono avvenire sia a causa di elementi macro che micro.

Contaminazioni

Per macro si intendono, per esempio, parassiti (in una droga si ha un indice del numero di parassiti, che per poter avere la droga utilizzabile devono essere sotto il numero massimo stabilito). Per contaminanti micro si intende la presenza di batteri o muffe che vengono riconosciuti in vitro. La contaminazione da parte di batteri è molto pericolosa e perciò deve anche essere molto controllata; si va infatti a fare una conta delle Ufc (unità formanti colonia) così da fare poi una stima di tutti i micro presenti. La contaminazione in alcuni casi può essere dovuta alla presenza di metalli pesanti. Le muffe possono produrre delle sostanze tossiche: micotossine sono tossiche anche a basse concentrazioni e portano allo sviluppo di tossicità da accumulo, poiché si accumulano mano a mano nel nostro organismo.