Materia medica e prodotti naturali nella Chimica Farmaceutica

Viene considerato che la valutazione dei farmaci e delle diete descritte in testi antichi, così come quelle utilizzate da popoli indigeni con metodi moderni biomedici e target biochimici potrebbe essere un approccio promettente per la scoperta di nuovi farmaci e agenti biochimici. Partendo da questa ipotesi di lavoro in questi anni di dottorato si è investigato sulla De Materia Medica di Dioscoride e sulla etnofarmacopea dei Popoluca, discendenti degli Olmechi, ubicati nello stato messicano di Veracruz. In uno screening preliminare, base di questo progetto, l’estratto della Seseli praecox ha mostrato interazione con il recettore cannabinoide (CB) in vitro. Il genere Seseli è stato citato varie volte nella traduzione della De Materia Medica di Matthioli (1568), indicandola per il trattamento della disuria, nel respiro affannoso e contro la tosse cronica. L’isolamento dei metaboliti secondari è stato effettuato mediante tecniche cromatografiche quali VLC, CC, HPLC, SPE mentre la delucidazione dei composti isolati è stata determinata attraverso lo studio degli spettri NMR mono (1H, 13C) e bidimensionali (ROESY, COSY, HMBC, HSQC), di massa esatta Q-TOF HRMS e attraverso la spettroscopia UV. Lo studio fitochimico della S. praecox (appartenente alla famiglia delle Apiaceae) una specie endemica sarda, ha portato all’ottenimento di un nuovo cromone e di un nuovo poliacetilene. Il 5-hydroxy-6-(2-Z-butenyl-3-hydroxymethyl)-7-methoxy-2- methylchromone, ha dimostrato possedere interessanti proprietà citotossiche verso le linee tumorali Jurkat T e HL60. Il nuovo poliacetilene è stato delucidato come l’heptadeca-1-ene-4,6-diyne-3,10-diol (dihydroseselidio). Inoltre abbiamo isolato composti già noti come furocumarine lineari (psoralene, phellopterina, imperatorina, bergaptene, marmesina) e i poliacetileni falcarinolo e falcarindiolo. Abbiamo trovato che il falcarinolo, conosciuto per le sue proprietà allergeniche, citotossiche, antifunginee e antibatteriche, mostra attività di binding recettoriale verso i recettori CB1 in vitro (come antagonista), mentre in vivo aggrava la formazione di edema nella pelle indotta dall’istamina. Per meglio capire il ruolo proallergenico del falcarinolo abbiamo studiato anche i prodotti di degradazione (4,5-dihydrofalcarinolo (ginsenoyne J), falcarinone e l’Eheptadeca- 1,8-diene-4,6-diyne-3,10-diolo). Concludiamo che il falcarinolo agisce come proallergenico nella pelle attraverso una sua azione antagonistica verso i recettori CB1 impedendo che l’anandamide eserciti la sua costitutiva proprietà antinfiammatoria. In un secondo lavoro, che riguarda la farmacopea dei Popoluca, la nostra attenzione si è rivolta ad una specie che, in uno studio preliminare, aveva mostrato attività antivirale in vitro: la Securidaca diversifolia (appartenente alla famiglia delle Polygalaceae). Infatti i Popoluca utilizzano il macerato della corteccia radicale per curare le malattie febbrili, incluso il morbillo e in misura minore, la diarrea. Da questa specie abbiamo isolato tre nuovi benzofenoni (2,4-dihydroxy-3-methoxybenzophenone, 2,4-dihydroxy-3,3’-dimethoxy-benzophenone, benzophenone 3’,4’- methylendioxy-2,4-dihydroxy-3-methoxy-benzophenone). I primi 2 hanno mostrato di possedere una moderata attività di inibizione verso l’ Herpes simplex virus di tipo 1, in vitro. Sono stati inoltre isolati i composti noti benzyl 2-hydroxy-6- methoxybenzoate, benzyl 2,6-dimethoxybenzoate e l’isovanillina. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- It has been suggested, that the evaluation of drugs and diets described in ancient texts as well as those used by indigenous populations with modern biomedical methods and targets could be a promising approach for the discovery of new drugs and biochemical tools. Following this working hypothesis in this PhD thesis we focused on Dioscorides’ De Materia Medica as well as on the ethnopharmacopoeia of the Popoluca, who are descendents of the Olmecs and live in the state of Veracrruz (Mexico). In a preliminary screening at the beginning of this project the extract of Seseli praecox has shown interactions with the cannabinoid (CB) receptor in vitro. The genus Seseli is cited various times in Matthioli’s translation of the De Materia Medica (1568) where the indication against dysuria, respiration problems and chronic cough are mentioned. The isolation of the secondary metabolites was conducted with the help of chromatographic techniques such as VLC, CC, HPLC, SPE, while the structure delucidation of the pure compounds was achieved by the studying of mono- (1H, 13C) and bidimensional (ROESY, COSY, HMBC, HSQC) NMR spectra as well as with the help of Q-TOF HRMS and UV spectroscopy. The phytochemical study of S. praecox (Apiaceae), an endemic species from Sardinia, led to the isolation and characterization of one new chromone and one new polyacteylene. 5-hydroxy-6-(2-Z-butenyl-3-hydroxymethyl)-7-methoxy-2- methylchromone showed interesting cytotoxic properties against Jukat T and HL60 cancer cell lines. The new polyacetylene was identified as heptadeca-1-ene-4,6- diyne-3,10-diol (dihydroseselidio). Moreover, previously isolated compounds like linear furocoumarins (psoralene, phellopterina, imperatorina, bergaptene, marmesina) and polyacetylenes such as falcarinol and falcarindiol were obtained. We found that falcarinol, well-known for its allergenic, cytotoxic, antifungal as well as antibacterial properties showed antagonistic CB1 receptor binding affinity in vitro, while it aggravates histamine induced oedema formation in skin. In order to better understand the proallergenic role of falcarinol we also studied its degradation products (4,5-dihydrofalcarinolo (ginsenoyne J), falcarinone e l’E-heptadeca-1,8- diene-4,6-diyne-3,10-diolo). We conclude that falcarinol acts as a proallergenic agent in skin via its antagonitsic affinity towards CB1 receptors thereby preventing the constitutive antiinflammatory action of anandamide. In a second study focussing on the farmacopoeia of the Popoluca our attention fell upon a species showing antiviral activity in vitro: Securidaca diversifolia (Polygalaceae). The Popoluca use in fact a maceration of the root bark for the treatment of fevers, including measles and to a minor extent also against diarrhoea. From this species we obtained three new benzophenones (2,4-dihydroxy-3-methoxybenzophenone, 2,4-dihydroxy-3,3’-dimethoxy-benzophenone, benzophenone 3’,4’- methylendioxy-2,4-dihydroxy-3-methoxy-benzophenone). The first two showed moderate inhibitiory activity against Herpes simplex virus type 1 in vitro. Moreover, previously isolated compounds such as benzyl 2-hydroxy-6-methoxybenzoate, benzyl 2,6-dimethoxybenzoate and isovanilline were obtained.