I metaboliti secondari

Foglia - Foto di Michal ZacharzewskiIl metabolismo, complesso delle trasformazioni chimiche coordinate e integrate che si verifica incessantemente in tutte le cellule, è la base della vita cellulare.
Al metabolismo primario si affianca la sintesi di tutta una serie di sostanze prodotte nel metabolismo secondario, dette metaboliti secondari.

I carboidrati, i lipidi, le proteine, gli acidi nucleici, le vitamine, sono indispensabili per lo sviluppo e il funzionamento delle strutture biologiche e vanno a costituire il metabolismo primario che risulta abbastanza simile in tutte le forme viventi. Le sostanze che si formano rappresentano i metaboliti primari.

Parallelamente alla biosintesi di queste sostanze indispensabili, nelle piante avviene la sintesi di tutta un’altra serie di molecole. I vegetali infatti sono capaci di sintetizzare una grande varietà di altri composti, alcuni semplici, altri complessi dal punto di vista chimico. La biosintesi di queste molecole costituisce il metabolismo secondario e avviene attraverso vie metaboliche che usano prodotti intermedi del metabolismo primario. I prodotti che si formano sono i metaboliti secondari. Essi vengono prodotti in quantità significative dalle piante (sebbene tali quantità siano decisamente inferiori in rapporto ai metaboliti primari), sono di solito ubiquitari, sono sintetizzati in un organo ben preciso e si accumulano in un organo che può essere diverso da quello deputato alla loro sintesi.

Bisogna considerare che spesso i metaboliti provenienti da vie metaboliche semplici sono anche quelli più antichi e quindi presenti in molte piante anche filogeneticamente distanti tra loro.
Tanto più è complessa la via metabolica per la biosintesi della molecola tanto più è possibile trovare un composto esclusivamente in poche specie tassonomicamente imparentate.

Per molti anni il significato e il ruolo dei metaboliti secondari sono rimasti un’incognita, ritenuti prodotti di scarto e comunque senza una specifica funzione.
L’interesse per queste sostanze è aumentato tra il XIX ed il XX secolo fra i chimici oraganici, per le loro proprietà aromatiche, velenifere, medicamentose, utilizzati anche come materiali per l’industria.
Allo stato attuale si sa che gli olii essenziali facilitano la cicatrizzazione delle ferite, regolano la traspirazione e si comportano da sostanze di riserva; gli alcaloidi regolano la crescita e rappresentano una riserva di azoto per la pianta; i tannini difendono i vegetali da infezioni fungine; alcuni fenoli e naftochinoni conferiscono particolari vantaggi nella competizione tra specie vegetali.

Contenuto e qualità dei principi attivi

Il contenuto in principi attivi di una droga non è costante, ma soggetto a variazioni anche significative dovute a numerosi fattori: alcuni dipendono dalla pianta, altri dall’ambiente, dalla raccolta, dalla preparazione e conservazione della droga.
In relazione a questi fattori cambierà il contenuto in metaboliti tossici, come gli alcaloidi, e quindi la pericolosità delle specie vegetali che li sintetizzano.

Fattori endogeni:
in passato si pensava che le piante appartenenti alla stessa specie botanica contenessero gli stessi principi attivi e si credeva che i caratteri morfologici fossero l’espressione di determinati composti chimici.
I progressi della chimica hanno permesso di capire che numerose piante superiori molto simili dal punto di vista morfologico producono principi attivi completamente diversi.
Queste differenze fisiologiche e biochimiche vengono sfruttate per migliorare le piante medicinali attraverso la selezione di varietà che producono un alto tenore di principi attivi.

Le caratteristiche genetiche di ciascuna specie ed entro la specie di ciascun individuo, rappresentano il fattore principale nella determinazione del metabolismo e dei relativi prodotti. Molto importanti sono anche l’età della pianta e il periodo vegetativo in cui viene raccolta. Il patrimonio genetico, a sua volta parzialmente influenzato dall’ambiente, determina la quantità di principi attivi che la pianta è in grado di produrre.

Fattori esogeni:
le caratteristiche dell’ambiente influenzano lo sviluppo e la capacità delle piante di sintetizzare metaboliti secondari.
Ogni organismo compete con gli altri occupanti la stessa nicchia ecologica, per la sopravvivenza. Le piante competono con altre piante e animali per le risorse, ma contrariamente agli animali, esse non possono muoversi, devono quindi essere più adattabili alle variazioni climatiche e ambientali. Perciò fanno fronte ai cambiamenti ed alle avversità elaborando una grande varietà di vie metaboliche.

Le condizioni climatiche possono agire sullo sviluppo della pianta, sulla fioritura e sulla maturazione dei frutti, possono anche condizionare la disponibilità dei metaboliti indispensabili per la biosintesi dei principi attivi.
La luce promuove la produzione di principi attivi, in particolare il ritmo giornaliero dell’attività metabolica è importante nel determinare il contenuto di tali prodotti, infatti, si ha variabilità nel corso della medesima giornata come avviene ad esempio per la concentrazione di alcaloidi che risulta più bassa di notte, periodo in cui l’attività metabolica è rallentata.
Anche la temperatura agisce sul contenuto di metaboliti secondari mentre la latitudine incide sul contenuto di acidi grassi saturi per le piante tropicali e di acidi grassi insaturi per le piante di climi freddi. L’altitudine determina generalmente l’aumento di determinati principi attivi, ciò non si verifica nel caso degli alcaloidi di Aconitum napellus poiché si assiste ad una diminuzione.

Le aree umide e piovose in genere causano una perdita di principi attivi mentre l’ambiente arido limita l’accumulo degli olii essenziali. Anche la tessitura e il pH del suolo influenzano la produzione di principi attivi: la fertilità del suolo su cui crescono le piante ha una precisa influenza sul contenuto di metaboliti secondari. Ad esempio nei suoli ricchi di azoto il contenuto di alcaloidi delle piante che li sintetizzano è più elevato rispetto ai suoli poveri di questo nutriente.

Una pianta al di fuori del proprio habitat perde quasi completamente la capacità di sintetizzare metaboliti secondari, così l’aconito, come altre droghe molto tossiche nei paesi mediterranei, perde parte della propria pericolosità se cresce in paesi freddi.
Inoltre la pianta, per continuare a produrre principi attivi, deve crescere in un ambiente favorevole per clima e natura del suolo, più questi requisiti si avvicinano all’habitat naturale più la pianta conserva le sue caratteristiche iniziali.
Non bisogna certo trascurare il fatto che le piante si influenzano a vicenda, crescendo le une accanto alle altre.
La composizione specifica dell’associaione vegetale di cui la pianta fa parte può produrre un effetto positivo o negativo sul suo contenuto in principi attivi.

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