FARMACOGNOZIE -PARTEA GENERALĂ

IstoricCuvinte cheieSurse

Flora cultivatăFlora spontanăCulturi de celule şi ţesuturi

Obţinerea produselor naturale RecoltareaSortareaDecorticareaStabilizarea, fermentareaUscareaCondiţionareaAmbalarea, marcareaDepozitarea şi conservarea

Degradările produselor vegetale suferite în timpul conservăriiCultivarea, recoltarea, prelucrare plantelor toxiceBiotehnologia farmaceuticăBiosinteza principiilor active

FARMACOGNOZIA

studiul complex al produselor medicinale naturale:vegetaleanimale

folosite în:farmacie - preparate galenice:

infuzie, tincturi, extracteindustrie - medicamente:

atropină, papaverină, digoxină, colchicină

Termenul:pharmacon – remediu, medicamentgnosis – cunoaştere1815 – C. A. Seydler – “Analecta Pharmacognostica” – ştiinţa

cunoaşterii şi recunoaşterii produselor medicamentoase78 e.n. – Dioscoride – “Materia medica” – materiale

medicamentoase, sinonim cu substanţe şi produse naturale

Antichitate:• 12.000 de specii

medicinale

Mesopotamia• tăbliţe de lut din (Ninive)• cultivau macul (2700îen)• menta (1200îen)

Egipt • papirusuri - (Ebers, 1550

îen): 200 plante: ricin, coriandru

India: Vedele• piper, arborele de stricnină

China• Primul tratat de

farmacologie chinezesc: 365 de plante

• Anestezia cu plante (inhalări de măselariţă, cânepă)

ISTORICISTORIC

Grecia

Hipocrate (460-374îen): – “Corpus Hippocraticum” 236 plante– Medicina raţională: rolul naturii în vindecarea

bolilor, medicului revenindu-i sarcina de a ajuta natura

Theophrast (372-287îen)• “Historia Plantarum”• Cauzele plantelor• Cercetarea plantelor • părintele botanicii• 500 specii

Dioscoride (50-100 îen)• “Materia Medica (De Universa Medica)” – 600

plante

Roma • Plinius cel Bătrân

– Naturalis historia în 37 de volume• Galenus (131-200, a trăit la Roma)

– Părintele Galenicii– 473 medicamente vegetale

Evul Mediu– perioada de destrămare a Imperiului Roman (perioadă de

magie şi ignoranţă)– perioada supremaţiei arabe:

• Rhazes• Avicenna• Averrhoes• Mesue

– prima farmacie: 840, Bagdad

Secolul XV (Renaştere)• perioada ştiinţifică:

– se pun bazele chimioterapiei– primul microscop

• Paracelsus (1493-1541, chimia aplicată în fitoterapie)– quinta essentia (o mică parte din plantă este activă –

arcanum – în cantitate de 1 g în 20 kg plantă) =principiu activ

Secolul XVI-XVIII– izolarea unor principii active

• acizi organici (C.W.Scheele), alcaloizi, vitamine

– 1753 – Linné:• sistemul de clasificare al plantelor (6000

plante)• “Genera Plantarum”• “Species Plantarum”

Secolul XIXØmorfina (Derosne, Seturner, 1806)Øchinina (Pelletier, Caventou, 1820)Øhiosciamina (Geiger, Hessé, 1833)Ødigitalina (Nativelle, 1869)

Secolul XX:Øelucidarea biosintezei (izotopi radioactivi)Øintroducerea în cultură a unor plante medicinaleØculturi de celule şi ţesuturi pe medii sinteticeØcercetări farmacodinamice (s-au testat

substanţele izolate, extractul): fitocomplex

În prezent:• Industria farmaceutică: ½ din plante

– 45% din medicamente sunt obţinute din plante• Populaţia globului: 80-85% remedii tradiţionale (90% sunt

plante)• 200.000 de specii de plante medicinale şi aromatice (230

frecvent)• 20.000 plante cercetate de om (1100 – după alte

aprecieri)• 250 specii – pentru izolare de substanţe pure

Utilizarea plantelor medicinale în România

• Herodot (4000îen): dacii şi sciţii – Plante cu acţiune calmant-anestezică, cicatrizantă, expectorantă– Scrieri: Tucidide (460-396îen)

• Tăbliţe dacice

• Dioscoride: zeci de plante cu nume dacice

Plante medicinale (alimentare) folosite de pe vremea tracilor

• Alium cepa, Aconitum, Hypericum, Sarothamnus, Sambucus nigra, Chelidonium, Gentiana, Verbascum, Mentha, Salvia, Thymus, Achillea, Arthemisia, Taraxacum, Pimpinella anisum, Carum carvi, Eryngium planum, Conium maculatum etc.

Dovezi materiale:• Dobrogea: săpături arheologice • Prima carte: 1578 (Cluj) – Herbarium• Bărbiereii – foloseau plantele în tratatrea bolilor

– Alexandru Lăpuşneanu / boală de ochi• Matei Basarab (1640-1652): “Pravila” (Carte de legi):

– “Vraciul are voie să studieze ierburile şi să descopere leacurile împotriva otrăvurilor”

• “Psaltirea Scheiană”: scorţişoara, isop “tacta” (gumă)• “Lexiconul slavo-român” (1694): izma, muştar• 1695: Spitalul Colţea / Iaşi cu farmacie în care se vindeau

ierburi de leac• 1735: dovezi de culegere organizată a plantelor (Grigore

Ghica)

• 1791:– farmacist Singerus Peter (Sibiu): lista plantelor medicinale

din Ardeal (latină, română, germană, maghiară)• 1833: Societatea de Medici şi Naturalişti (Iaşi):

– studierea florei şi a plantelor medicinale• 1863:

– Farmacopeea Română ediţia I: 217 droguri vegetale• secolul XX:

– botanişti, biologi, agronomi, farmacişti, medici – studierea plantelor medicinale

• 1904: Cluj – prima staţiune experimentală din lume, specializată în studierea plantelor medicinale şi aromatice (prof. Bela Pater)

• 1929: întreprinderea Digitalis (Orăştie)– Adonis (Cluj), Romaniţa (Bucureşti)

• 1949: Plafar• 1975: Staţiunea de Cercetări pentru Plante Medicinale şi

Aromatice Fundulea

Cuvinte cheie

• Plantă medicinală – o specie vegetală al cărui organ (toată planta) se utilizează datorită conţinutului său în principii active.

↓• Produs vegetal medicinal (produs natural medicinal, drog

= uscat) – organul sau o anumită parte a plantei supus unor prelucrări şi uscat (rar, proaspăt) care se foloseşte în farmacie sau industrie.

• Denumire (latină, binară):Ø1. genul sau specia (genitiv)Ø2. organul folosit (nominativ): radix, rhizoma, tubera,

bulbus, cortex, herba, folium, flos, fructus, semen, gemmae (turiones)

Exemple:

• Althaeae radix, A. folium – Althaea officinalis / Malvaceae

• Althaeae radix mundata

• Ginseng radix – Panax ginseng / Araliaceae• Valerianae rhizoma cum radicibus – Valeriana

officinalis / Valerianaceae• Colchici bulbus, C. semen – Colchicum

autumnale / Liliaceae• Aconiti tuber – Aconitum Napellus /

Ranunculaceae

• Belladonnae folium – Atropa belladonna / Solanaceae

• Tagetes flos – Tagetes patula / Asteraceae

• Carvi fructus – Carum carvi / Apiaceae

• Frangulae cortex – Rhamnus frangula / Rhamnaceae

• Digitalis purpureae folium – Digitalis purpuraea / Srophulariaceae

• Digitalis lanatae folium – Digitalis lanata / Srophulariaceae

• Saponariae rubrae radix – Saponaria officinalis /Caryophyllaceae

• Saponariae albae radix – Gypsophilla paniculata /Caryophyllaceae

Alte denumiri:• Secale cornutum – scleroţii de Claviceps purpurea• Cynosbati fructus – Rosa canina / Rosaceae• Opium – Papaver somniferum / Papaveraceae

Produse de metabolism:• Rezinele: Benzoe – Styrax benzoin / Styracaceae• Uleiurile volatile: Menthae aetheroleum• Uleiurile grase: Olivae oleum• Gume: Gummi arabicum

Principii active• quinta essentia• substanţe chimice sintetizate de organul vegetal, cu

proprietăţi terapeutice↓

Acţiune terapeutică:• o substanţă: arbutozida / Vitis idaeae folium• grup de substanţe: glicozidele cardiotonice / Digitalis sp.• complexul fitochimic: ulei volatil + valepotriaţi /

Valerianae rhizoma cum radicibus

Plante aromatice• conţin pe lângă alte substanţe, ulei volatil cu miros foarte

aromat• Aromaterapia

Produs animal:• materia primă folosită pentru obţinerea de extracte totale sau

de principii active (hormoni, vitamine) provenită de la animale.

– Animale sălbatice:• Physeter macrocephalus (caşalot - cetaceul)• Gadus morrhua (cod - ulei de peşte - Jecoris oleum)

– Animale domestice:• Sus scrofa (hormoni)• Ovis aries (lanolină)

– Insecte:• Apis mellifica

Clasificare (filogenetic)

1. Thallophytae2. Bryophytae şi Pteridophytae3. Gymnospermatophyta4. Angiospermatophyta

a. Dicotyledonataeb. Monocotyledonatae

5. Specii de animale

1. Thallophytae– bacterii, alge, fungi, licheni

• Phaeophyta – Laminaria sp.

• Rhodophyta – Gelidium– Gracilaria– Chondrus crispus– Gigartina mamillosa

FungiClavicipitaceae: Claviceps purpureaAmanitaceae: muscarina

Licheni (400 de milioane de ani):

Lecanora esculenta –mana din BiblieUsnea ssp. – acidul usnic - antibioticCladonia sp. Cetraria spEvernia prunastri -parfumerie

2. Bryophyta şi Pteridophyta

• Equisetaceae– Equisetum arvense –

mineralizant (Si), antiinflamator, diuteric

• Polypodiaceae– Dryopteris filix-mas– Phyllitis scolopendriumn

(năvalnic)• Lycopodiaceae

– Lycopodium clavatum

3. Gymnospermatophytaplante lemnoase, arbori, arbuşti10.000 specii (9200 fosile)Ginkgoaceae

Ginkgo bilobaPinaceae, Cupressaceae

Pinus, Cedrus, Larix, Picea, Juniperus communis, Thuja

TaxaceaeTaxus baccata

EphedraceaeEphedra

4. Angiospermatophyta / Dicotyledonatae– 250 000 specii ieboase, arbuşti, copaci

• Subclasa Archichlamydeae– 37 ordine + 226 familii:– Juglandaceae, Salicaceae, Betulaceae, Caryophylaceae,

Papaveraceae, Theaceae, Rutaceae, Hamamelidaceae, Ranunculaceae, Rosaceae, Fabaceae, Malvaceae, Sterculiaceae, Berberidaceae, Rosaceae, etc

• Subclasa Sympetalae– 11 ordine + 63 familii:– Ericaceae, Styracaceae, Lamiaceae, Solanaceae,

Plantaginaceae, Asteraceae, Apocynaceae, Rubiaceae, Oleaceae etc.

5. Angiospermatophyta / Monocotyledonatae• embrionul are un singur cotiledon • 2800 genuri, 66000 specii (ierboase)• 8 ordine, 17 familii:• Liliaceae, Iridaceae, Poaceae, Palmae, Zingiberaceae,

Orchidaceae, Amaryllidaceae, Dioscoreaceae etc

6. Produse animale• Regnul Protozoa (Protozoare):

– Plasmodium, Entamoeba• Porifera (bureţi, spongieri)

– antimicrobian, citotoxic, antimalaric• Coelenterata (meduze, anemone, corali)

– Plexaura homomalla (corali): prostaglandina A2– Sarcophyton glaucum: sarcofitoli (diterpenoide) - antitumorale

• Platihelminti (viermi plaţi)– trăiesc în intestin, tractul biliar, plămâni, venulele intestinului,

ale tractului urogenital– Trematode– Schistosoma - fibroza hepatică– Cestoda

• Molusca: scoici, melci, sepii, caracatiţe– Sepia officinalis: antiacid, în paste de dinţi (pudra albă de coral)

• Artropode– sunt animale nevertebrate, ce au membrele articulate– insecte, milipede, centipede, arahnide, crustacee– Coccus cacti: acid carminic– Cantharis vesicatoria– Apis melifica

• Cordata:– Caşalot, cod: vitamina A, D, acid eicosapentenoic (supliment

dietetic)– Bufo (broasca)– Şerpi veninoşi (vipere, cobre): Crotalus, Bothrops

• Mammalia: grăsime, lanolina, gelatina, mosc, insulina, hormoni, sânge, ficat, catgut, vaccin, ser

SURSE DE PRODUSE NATURALE

1. Flora spontană2. Plante de cultură3. Culturi de celule şi ţesuturi

Glob: 800.000 specii: 10% medicinale• 300.000 cormofite (10% studiate chimic,

farmacologic)• 175.000 talofite (alge, licheni, muşchi)• 70.000 – se utilizează• Index computerizat 85.000 specii• 40-60% - medicamente de origine naturală (80% în ţările subdezvoltate)

România: 3500 specii vegetale superioare• 900-1000 plante medicinale (300-400 în terapie)• 150 din flora spontană• 140–160 specii utilizate în industrie

Flora spontană

§ sursă ieftină şi importantă, nu necesită efort§Tezaur naţional§ culegători§ colectoriØcartarea plantelor medicinale (1975): ANM

– 10-12% se pot recoltaØexploatare raţională pentru: Arctostaphylos

uva ursi, Pinus montana, Arnica montana, Adonis vernalis

Dezavantaje: Øproducţia greu de apreciatØdezvoltare inegalăØ inconveniente legate de transport

Flora cultivatăIstoric

• polenizarea manuală a palmierului (9000îen)• cultivarea ovăzului, orzului, ricinului (5000 îen,

2000 îen)• sec. XVI: mănăstirile (Padova, prima Grădină

Botanică)România:

• 1959: 14 specii cultivate• în prezent: 50 specii cultivate • Iniţiativa: Cluj, în cadrul staţiunii de profil

înfiinţată în 1904

S-au cultivat: • Plante din flora spontană:

– Atropa belladonna, Vinca minor, Carum carvi, Digitalis lanata, Viola tricolor, Glycyrhiza glabra

• Specii rare, ocrotite: – Angelica archangelica, Gentiana lutea

• Specii din alte zone: – Solanum laciniatum, Datura innoxia, Digitalis

purpurea, Lavandula angustifolia, Sylibum marianum

Avantajele cultivării:

§ dezvoltarea uniformă a plantelor pe toată suprafaţa, prin semănare în aceeaşi zi → momentul optim de recoltare§ zonarea culturilor: repartizarea speciilor / zone agro-

climatice

§ valorificarea unor terenuri mai puţin propice:§ nisipoase: § Glycyrrhiza glabra, Hyssopus officinalis,

Gypsophyla paniculata§ semisărături: § Chamomilla recutita

§ cu exces de umiditate: § Acorus calamus

§ combaterea eroziunii solului: § Lavandula sp., Rosa sp., Salvia officinalis

§ se evită substituirile: § Plantago / Digitalis

§ se evită epuizarea unor specii rare: § Arctostaphylos uva-ursi, Pinus montana, Arnica montana,

Gentiana lutea, Vinca minor

§ economice: mecanizarea§ aplicarea măsurilor şi experimenţelor agrotehnice:§ pregătirea seminţelor, înmulţirea potrivită, prăşirea,

îngrăşăminte, pesticide, irigare → producţie crescută

• aclimatizarea: din zone geografice diferite în condiţii pedo-climatice asemănătoare sau diferite

• Solanum laciniatum - Australia• Papaver bracteatum (tebaina → codeină) - Iran• anason, lămâi, portocal

• ameliorarea: se creşte calitatea producţiei

Ameliorarea

§ realizează populaţii vegetale, soiuri noi:§ rezistente la boli, secetă, frig § conţinut ridicat în principii active

§ se bazează pe variabilitate:§ existenţa sau crearea unor indivizi cu caractere

morfoanatomice diferite§ naturală – obţinută prin selecţie naturală sau artificială

§ provocată – din taxoni chimici infraspecifici (rase chimice, varietăţi chimice), poliploidizare, hibridare, mutaţii § Chrysanthemum balsamita var. tanacetoides /

carvon㧠Chrysanthemum balsamita var. balsamita /

camforă

Metode de ameliorare

1. Selecţia din taxoni naturali• se bazează pe taxoni – indivizi cu fenotip identic, dar genotip

diferit• se aleg indivizii viguroşi, rezistenţi la dăunători + conţinut

ridicat în principii active– pentru transmiterea ereditară a avantajului chimic dobândit

Exemple:– Belladonnae folium: 0,75% alcaloizi → 1% – Menthae folium: 2% ulei volatil → 3,6%– Papaveris fructus: 0,37% morfină → 0,60%– Lavandulae flos: 1,5% ulei volatil → 6%

Poliploidizarea§multiplicarea garniturii cromozomiale a celulelor somatice§diploide, triploide…..poliploide§se asigură o creştere a conţinutului în principii active:§uleiuri volatile§alcaloizi §urmată de selecţie

§a. naturală:§Acorus calamus (Valeriana sp., Scilla maritima): §2n=24 - America: 1,5–2% ulei volatil§3n=36 - Europa: 3–4% ulei volatil (10% azaronă)§4n=48 - India: 5–6% ulei volatil (75-80% azaronă)

§b. indusă §tratamente fizice şi chimice (centrifugare, şocuri termice, iradiere, cu toxice mitotice):§Chamomilla recutita, Atropa belladonna, Mentha piperita

§Hibridarea §anumite proprietăţi chimice se pot adiţiona la descendenţi§a. intraspecifică §în interiorul aceleaşi specii§spontană

§b. interspecifică §între specii diferite: §rar spontană§Lavandinul = Lavandula vera x L. Spica§Cinchona hibrida = C. calisaya x C. Succirubra§Mentha piperita = hibrid dublu:§M. longifolia x M. rotundifolia = M. spicata §M. spicata x M. aquatica = Mentha piperita

§frecvent utilizată§creşte producţia de masă verde§creşte conţinutul în principii active

4. Mutaţia§ modificarea materialului genetic (cromozomi, gene) care

conduce la schimbări cantitative şi calitative în biosinteza principiilor active

§ a. spontană - factori: § endogeni (metaboliţi celulari mutageni)§ exogeni (radiaţii cosmice, solare α, β)

§ b. provocat㧠radiaţii ionizante: X, electroni, protoni, neutroni, radiaţii

neionizante: UV sau chimic§ Solanum laciniatum (2% solasodină) / (60Co) - 3%

solasodină

5. Consangvinizarea

§ şterge barierele dintre specii

§ prin inginerie genetică: obţinerea de organisme modificate genetic care sintetizează molecule farmacologic active, în cantităţi suficiente

§ Insulina umană: tehnica ADN-ului recombinat şi al genomului bacteriei E. coli în care s-au “inserat” genele responsabile de biosinteză

Rezultatele ameliorării:→ soiuri noi (cultivar)– ansamblu de indivizi cultivaţi, care prezintă caracteristici

dinstinctive (morfologice, citologice, fiziologice, biochimice) transmisibile prin înmulţire sexuată şi asexuată

Tipuri de soiuri: Ø linia – descendenţi proveniţi dintr-un singur individ

reprodus sexuat (seminţe, spori)

Ø clona - populaţie provenită dintr-un singur individ înmulţit vegetativ

Ø forma – indivizi cu caracteristici fiziologice diferite

Ø taxoni chimici (rasă chimică) – indivizii unei specii identici prin caractere morfoanatomice, dar diferiţi prin constituienţii chimici.

3. Culturi de celule şi ţesuturi vegetale

• sursă de produse vegetale, principii active– proliferarea “in vitro” în condiţii aseptice, pe medii sintetice, a

unor explante (ţesuturi, celule) prin prelevarea din:• plantă• fragmente de organe

– Scop: obţinerea de noi plante identice cu planta din care s-a făcut prelevarea

– Se bazează: totipotenţă celulelor (menţinerea genomului, chiar dacă nu funcţionează anumite gene)

• Se obţin:• calusuri: celulele neoformate sunt îngroşate, de

cicatrizare, fără structură caracteristică ţesuturilor din care au provenit

• plantule: celulele nou formate se reorganizează în structuri histoanatomice distincte, cu formarea unor ţesuturi şi organe, reconstituind planta.

• Condiţii speciale: sterile pentru– Camerele de inoculare– Instrumentar – Vase de cultură– Mediu nutritiv

Mediu nutritiv (de cultură):• inocularea explantului,

– apa bidistilată– surse organice de C (glucoză, zaharoză)– surse de N (aminoacizi)– săruri minerale: K, Ca, P, S, Mg, Fe, Mn, Zn, Na – vitamine: B1, B6, acid nicotinic– factori de reglare a creşterii (citokinina, auxina, gibereline)– ingrediente cu rol plastic şi energetic (lapte de cocos, suc de

tomate, malţ)– poartă denumirea oamenilor de ştiinţă:

• mediul Murashige-Skoog (MS), Gamborg (B5)• Ex.: agar, gelatina, biogeluri

• Obţinerea culturilor – condiţii foarte sterile– temperatură 22-28ºC– iluminare (0-5000 luxi)– alternarea perioadei de lumină şi de întuneric

(ciclu diurn)– O2: prin barbotarea unui curent de aer în mediu

Culturi de calus1. Inducerea calusului

• Se taie din plantă (tulpină, rădăcină, peţiol, frunză – 5 cm)• Se imersează în alcool, în agentul sterilizant (hipoclorit de

calciu) + fasonare• Se taie în fragmente mai mici (0,5-1cm) = explanta• Se inoculează pe mediu solidificat cu agar, din vasele de

cultură, în diferite poziţii• Vasele se acoperă cu folii sterile şi se plasează în camera de

vegetaţie• După 6-8 săptămâni, la capetele explantelor se observă

calusul = masă de celule care se divid şi cresc neorganizat)

• 2.Obţinerea culturilor de calus• Calusul se desprinde de pe ţesuturile explantului• Se inoculează pe mediu• După 1 lună, se dezvoltă o biomasă calusală de 3-4 cm

diametru• Biomasa se secţionează în 4-5 porţiuni, care se

inoculează din nou

• Inducerea suspensiilor celulare (culturilor celulare)

– 500 mg din calus se inoculează în mediu lichid, fără agar– Se agită– După 1lună – se desprind porţiuni mici din calus şi celule

libere → cultură celulară primară– Din 2 în 2 săptămâni se inoculează din acele culturi →

suspensia veritabilă: multe celule libere + agregate celulare– Subcultivări şi cultivări pe scară largă– Se recoltează biomasa celulară: analiză de principii active

Importanţă• Descifrarea unor mecanisme moleculare (formarea

embrionului)• Identificarea enzimelor din calea de biosinteză a unor

metaboliţi secundari (alcaloizii berberinici)• Obţinerea:

– plante devirozate (rezistente la factori de mediu)– plante transgenice

• Înmulţirea plantelor care nu germinează, a celor sterile• Obţinerea unor cantităţi mai mari de principii active• Teoretic: dintr-o singură plantă cultivată in vitro se poate

obţine un număr indefinit de indivizi asemănători cu planta din care a fost indusă cultura

Avantaje:• substituirea metodelor clasice de cultură (înlocuirea

suprafeţelor agricole cu hale industriale)• independenţa de anotimp, zone pedo-climatice• creşterea mai rapidă• valorificarea unor deşeuri (melasa)• influenţarea calitativă şi cantitativă a biosintezei:

– folosirea de precursori bosintetici:• farnesol, acid mevalonic: stimularea producţiei de

ginsenozide în culturi de Panax ginseng– inhibitori (sitosterol, hidroxilamina) – inhibă sinteza de

fitosteroli din Panax• stimularea activităţii enzimelor care controlează sinteza

metaboliţilor doriţi• imobilizarea celulelor în alginat de Ca:

– culturile de celule de Morinda citrifolia produc de 10 ori mai multe antrachinone

Aplicaţii industriale

• Obţinerea shikoninei (colorant naftochinonic roşu) din calusuri de Lithospermum erytrorhyzon:– 533 mg/l mediu /zi la 4000 dolari/kg– din plantă costă 4500 dolari/kg

• Calusuri de Digitalis lanata: – transformarea Lanatozidei A în Lanatozidă C (prin

grefarea unei grupări hidroxilice)• În culturi de Cataranthus roseus:

– apariţia unor noi (6) alcaloizi străini de planta producătoare: epiajmalicina, desacetilkuamilina

– Vinblastina: culturi de celule + sinteză chimică

• Berberina:– culturi de Coptis japonica (70g/l mediu)– Deliu et al.: culturi de Berberis parvifolia

• Valepotriaţi: Fedia cornucopiae şi Valeriana locusta

• Podofilotoxina: culturi de Podophyllum peltatum x 6

• Acidul rozmarinic: culturi de Coleus blumei, Lithospermum erytrorhyzon

• Diosgenina: culturi de Dioscorea sp.

Obţinerea produselor naturale vegetale

Etape:1. recoltare (din flora cultivată) 2. colectare (din flora spontană)3. sortare4. (decorticare)5. (stabilizare)6. (fermentare)7. uscare8. a doua sortare şi condiţionare9. ambalare şi marcare10. depozitare şi conservare

1. Recoltarea

§ prima operaţie de obţinere a unui produs natural§ Ce trebuie să cunoaştem?§ cunoaşterea corectă a plantelor medicinale§ cunoaşterea părţii de plantă ce prezintă produsul natural§ perioada, momentul recoltării = conţinut maxim în

principii active - studii de dinamică de acumulare a principiilor active:§ Datura innoxia: alcaloizi / începutul înfloririi, înflorire,

începutul fructificării (scopolamină / hiosciamină↑)§ Digitalis lanata: modificări în compoziţia amestecului

de glicozide

Conţinutul în principii active depinde de:§ vârstă (Chinae cortex, Eucalypti folium)

§ perioada de vegetaţie: Chamomilla recutita – florile ligulate sunt dispuse orizontal

§ zona geografică (altitudine, longitudine, latitudine)

§ ora zilei: Digitalis lanata: 11-14oo

Când recoltăm?

§ rhizoma, radix, bulbus, tubera, gemmae, cortex, lignum, folium, flos, herba, fructus, semen

§ Regul㧠organele subterane: § toamna (primăvara)

§ părţile aerine: § în timpul înfloririi

§ fructele şi seminţele: § maturare

Recoltarea organelor subterane: • rhizoma, radix, bulbus, tuberaØmecanizată (în culturi)Ønemecanizată (sapă, cazma)Ø toamna, la sfârşitul perioadei de vegetaţie Ø(primăvara, înainte de frunze)

Øplantele bienale: sfârşitul 1 an de vegetaţie sau în primăvara anului 2Øplantele erbacee vivace: după 2-3 ani (rădăcini

nelignificate): Althaea officinalis, Atropa belladonna, Valeriana officinalisØAlte specii: 4-5 ani: Rheum palmatum, Panax ginseng

Recoltarea mugurilor foliari (gemmae, turiones)

Øprimăvara, înainte de deschidere Ømanual (Populi gemmae) Øtăierea ramurilor de pe care se scutură, după

uscare (Betulae gemmae)

• Recoltarea lemnului (lignum)• fragmentul după decojire• primăvara, de pe ramurile tulpinilor sau rădăcini

Recoltarea scoarţelor (cortex)

§ cortex - totalitatea ţesuturilor externecuprinse între suber şi cambiu, de pe ramurile tulpinilor de 3-4 ani sau de pe rădăcini

§ martie-mai: începe circulaţia sevei

§ se fac incizii circulare (până la cambiu) la 20-30 cm depărtare una de aIta, se unesc printr-o incizie verticală şi se desprind cu lama

§ scoarţa de pe rădăcini - se sacrificăplanta (Berberis vulgaris)

Recoltarea frunzelor (folium)

Øpe timp frumos, înainte de înflorire, la maturitate

Øplante bienale (Digitalis purpurea, Cynara scolymus) frunzele rozetei bazale dezvoltată în primul an de vegetaţie

ØAtropa belladonna - în timpul înfloririi

ØConvallaria majalis - cu două săptămâni înainte de înflorire

Øsănătoase, cu sau fără peţiol

ØMentha piperita - partea aeriană, după uscare se separă frunzele

Recoltarea florilor (flos)q Flori:Øboboci: Sophora japonica, Eugenia caryophyllus, Citrus

aurantiumØ la maturitate: Chamomilla recutitaØdupă ofilire: Althaea roseaØcorole: Verbascum sp., Papaver rhoeas

q InfIorescenţe:Ø florile fără receptacul: Tagetes patula, Calendula

officinalis Ø întreaga inflorescenţă - 50% din flori s-au deschis: Tilia

sp., Sambucus nigra

qmanual: Verbascum, Papaverq cu pieptene special (Chamomilla recutita)q se adună în coşuri de nuiele, simple sau captuşite cu hârtie

Recoltarea părţilor aerine (herba) Ø la începutul înfloririi Ø la deplina maturitate a floriiØprin tăiere (secerare, cosire)Ø fără părţi lignificate

Recoltarea fructelor (fructus)§ imature: § Citrus medica, Papaver somniferum

§ înainte de coacere, pentru prevenirea pierderilor prin scuturare: § Carum carvi, Coriandrum sativum, Foeniculum

vulgare§ completa maturitate:§ Vaccinium myrtillus§ manual sau mecanizat

Recoltarea seminţelor (semen) § maturitate

Recoltarea din flora spontană (colectare)

q Numai de către specialiştiq Substituiri posibile:ØChamomilla recutita cu Matricaria inodora, Anthemis

arvensis (produse inactive)

q !!! Accidente posibile: ØPlantago lanceolata cu Digitalis lanata (frunzele)ØAlthaea officinalis cu Atropa belladonna (rădăcinile)ØPimpinella anisum cu Conium maculatum (fructele)

2. SORTAREA (Selectare)

• îndepărtarea impurităţilor mecanice (pământ, nisip, pietriş)• îndepărtarea impurităţilor din plantă (alte organe decât cele

care reprezintă produsul, părţi ale produsului brunificate, lignificate, contaminate de agenţi dăunători)

• îndepărtarea impurităţilor străine de planta producătoare

• Exemple:– imediat după recoltare: se îndepărtează vârfurile

vegetative, radicelele, părţile alterate• Menthae herba: se păstrează frunzele• Hyperici herba: se păstrează vârfurile înflorite• Myrtilli fructus: metoda plan înclinat

TRANSPORTUL

• Proaspăt recoltate – reguli• Nu se vor aşeza direct pe pământ (impurificare, poluare)• Nu se vor aşeza în grămezi (supraîncălzire – degradări

termochimice)• Se aşează în straturi subţiri• Se recomandă folosirea sacilor de cânepă, coşuri, lăzi

căptuşite cu hârtie• Nu, în saci din folie de polietilenă• Fructele zemoase

– în lăzi scunde, – în straturi de 10-15 cm

3. DECORTICAREA

• sin. mundare• îndepărtarea ţesuturilor externe: suber + parte din

parenchinul cortical (cuţite)Ømundat (1x)Øbismundat (2x)

! A nu se confunda:– cu operaţia de obţinere a scoarţelor (suber +

parenchim cortical + liberian) • Althaeae radix mundata• Liquiritiae radix mundata

• Condiţionare (fasonare): – asigurarea unei forme, mărimi şi aspect (pe produs uscat)

– Excepţie– organele subterane – Cu L=25-30 cm şi diametrul 2 cm, pentru a putea fi uscate

mai uşor, se taie în segmente mai mici (L=15-25 cm). Se condiţionează mai uşor crude decât uscate

Operaţii speciale:– Stabilizarea – Fermentarea

• Scop: – produse naturale de calitate

corespunzătoare + cu o conservabilitate bună

4. STABILIZAREA

• oprirea (distrugerea) activităţii enzimelor din produse vegetale proaspete

• Prin:– coagularea – precipitarea părţii proteice

• după recoltare, odată cu decompensarea echilibrului vital, încep procesele de degradare biologică a principiilor active sau a substanţelor de rezervă

– Au loc reacţii (catalizate de enzime) de:Øhidroliză (heterozide, eteri, esteri)ØoxidareØpolimerizare

• Se obţin:Ø compuşi mai puţin activi (glicozide cardiotonice

primare sunt mai active decât cele secundare rezultate prin hidroliză enzimatică)

Ø compuşi inactivi: alcaloizii esteri prin hidroliză trec în alcamine

Procedee de stabilizare:

§ inactivarea enzimatică cu vapori de alcool 1,25 atm,10-15 min, 80-100oC (metoda Perrot-Goris)§ denaturare enzimatică: Cynarae folium – cu alcool, la

rece

§ inactivarea cu vapori de apă sub presiune (procedeul Arnould)

§ 60oC, 1h (metoda Boshart)

§ precipitarea enzimelor cu sulfat de amoniu (Digitalis purpurea, D. lanata - Stoll şi Kreiss )

§ congelarea (lăptişor de matcă)

§ menţinerea produsului proaspăt în alcool fierbinte şi CaCO3 (pentru preparare de extracte – Bourquelot)

§ liofilizarea (antibiotice, seruri, vaccinuri, vitamine, sucuri vegetale, preparate din sânge)

§ inhibitori enzimatici: sulfamide, antiseptice, antibiotice (tetracicline), modificatori de pH (acid citric, tartric, lactic), antioxidanţi (acid ascorbic, flavone, tocoferoli, carotenoide)

§ adăugarea de alcool în proporţie de 15%, în extractele proaspete

5. FERMENTAREA

• principiul activ este eliberat după ce a suferit o fermentaţie• Se schimbăØCuloarea: Theae folium (ceai verde → ceai negru),

Vanillae fructus, Liquiritiae radix, Chinae cortex, Colae semen, Cacao semenØGustul / mirosului (Vanillae fructus: coniferozida -

inodoră, prin oxidare şi hidroliză se eliberează vanilalul (plăcut mirositor)

• Chimic:Ø taninuri catechice – condensare în flobafene (roşii), mai

puţin astringenteØderivaţii fenolici se brunifică

CConiferozidaoniferozida -- pprin oxidare rin oxidare şşi i hidrolizhidrolizăă se se elibereazelibereazăăvanilalul vanilalul (pl(plăăcut mirositor)cut mirositor)

Stabilizarea şi fermentarea:operaţii care se aplică numai anumitor produseimediat după recoltareînaintea uscăriipot provoca o serie de reacţii prin care să rezulte un produs de mai bună calitate

6. USCAREA

• procesul de îndepartare a apei din produsul proaspăt recoltat (45-95% apă)

• imediat după sortare (stabilizare, fermentaţie)• un mijloc de oprire a proceselor fermentative• produs vegetal uscat = siccum• Procedee de uscare:Ø naturalăØ artificialăØ în vidØ Liofilizarea

• Prin uscare:– se blochează:

• acţiunea enzimelor• acţiunea mucegaiurilor

– se păstrează culoarea– se reduce volumul– se reduce greutatea– o bună conservare

q Uscarea naturalăØ aer liber: soare, umbrăØpe prelate, rame stivuite (60-80 cm de sol):Ø în şoproane, hambare, poduri sau încăperi

amenajate special (curate, bine podite, ventilate,acoperite cu tablă sau ţiglă)

Ø plantele puternic mirositoare sau toxice - în compartimente separateØ soare: organele subterane, scoarţele, fructele,

seminţele, florile albeØumbră (nu la soare !): frunzele, părţile aeriene, florile

colorate Ø este dependentă de condiţiile atmosferice, de anotimpØ durata:v3-8 zile vara / 8-15 zile primavara şi toamna (flori,

frunze)v4-35 zile vara / 21-60 zile primavara şi toamna

(rădăcini)

q Uscarea artificială• în spaţii închise (uscătorii) cu dispozitive fixe sau mobile

(pentru depozitarea materialului) • tipuri: tunel, evantai, rotative, cu rame, cu benzi rulante• durata: 2-6 ore• temperaturi de uscare:

v 30-35°C (plante cu uleiuri volatile)v 40-50°Cv 60-70°C (rar)

• Avantaje:

• Durata<

• Reglarea temperaturii

qUscarea în vid• în etuve de fontă cu pereţii rezistenţi + pompe

de vid• pentru produse cu ulei volatil• încălzirea se realizează electric sau cu raze

infraroşii– Cinnamomi cortex, Cacao semen, Theae folium

• Avantaj:– Proprietăţi neschimbate

qLiofilizarea qîndepărtarea apei prin congelare (-20°C)

urmată de sublimarea cristalelor de gheaţă formate prin încalzire treptată (+10, +20°C), sub presiune scăzutăqprocedeu laborios, costisitorqobţinerea de produse opoterapice (laptişor

de matcă, plasmă, hormoni) qconservarea unor suşe de bacterii sau

ciuperci

Expresii în legătură cu uscarea:

• Randamentul de uscare =– cantitatea de produs proaspăt necesar pentru a

rezulta 1 kg de produs uscatvSambuci flos 6:1vTiliae flos 4:1

• Apa de constituţie (umiditate admisă sin. reziduală):– cantitatea de apă rămasă în produse după uscareşi contribuie la menţinerea elasticităţii

– depinde de tipul de produs– este prevazută în normele de calitate, farmacopei:

ØExemple:o 10 - 15% pentru organe subteraneo 10 - 12% pentru scoarţeo 5 - 14% pentru frunze o 10 - 13% pentru florio 12 - 13% pentru partea aerianăo 12 - 20% pentru fructeo 7 - 8% pentru seminţe

Ø Exces de umiditate:Øpoate crea condiţii prielnice activitaţii

enzimaticeØdezvoltării unor microorganisme –Øcompuşi mai puţin activi sau toxici

• Produse utilizate în stare proaspătă “recens”:– Hippophaë fructus– Cynarae folium– Menthae folium recens– Cynosbati fructus

7. CONDIŢIONAREA

• aducerea produsului la condiţiile cerute de normele de calitate(FR X, norme interne)De ce ?

• după uscare unele produse vegetale (frunze, flori) devin friabile:– → suprafeţe mari de contact cu agenţii externi (expuse

degradării)• se aduc în încăperi cu umiditate constantă (24-26%) pentru

recăpătarea elasticităţii, prin absorbţia apei din atmosferă• Urmează:Øselectare (manuală, mecanizată) cu selectoare,

vânturătoare, site mecaniceØpărţile degradate (arse, decolorate, mucegăite) Øimpurităţile, corpurile străineØpuritatea

• aducerea la anumite dimensiuni:q prin concasare (tăiere)q pulverizare (concasoare, mori)q prin presare (comprimare pentru reducerea

volumului): Digitalis folium - contusum↓

q Forme de prezentare:v in toto (întregi)v concissum (tăiate)v pulveratum (pulverizate)

• cernute• omogenizate în malaxoare (aparate rotative

prevăzute cu palete)

8. AMBALAREA ŞI MARCAREA• depozitarea sau livrarea către consumator (farmacie sau

industrie)• Condiţii de ambalare:

– frunzele, florile, părţi aeriene - dimineaţa, pe timp noros• Ambalaje:Øsaci de iută: rădăcini, muguri, flori, frunze, fructe, seminţe,

scoarţe - produse întregi sau conciseØsaci sau pungi de hârtie: muguri, flori, frunze, fructe,

seminţe - produse concise, pulverizateØsaci de polietilenă, cutii de tablă captuşite cu hârtie:

produsele sensibile la umiditate (Digitalis purpureae folium, Secale cornutum, gume)Ø lăzi de lemn căptuşite cu hârtie: produse cu uleiuri volatile,

balsamuri• Capacitatea (destinaţia produselor):Ø50 - 100 kg pentru uz industrial şi depoziteØ10 - 100 g pentru consumul în farmacie

• Se marchează (etichetează):Ø denumirea şi adresa întreprinderii furnizoareØ denumirea produsului (latină şi română)Ø numărul lotuluiØ greutatea brută şi netăØ documentul de reglementare a calităţii

(farmacopee, norme interne)Ø ştampila producătoruluiØ semn avertizor (cap de mort)

9. DEPOZITAREA ŞI CONSERVAREA

• în camere sau depozite special amenajate: curate,aerisite, uscate, cu umiditate constantă, răcoroase, iluminate indirect, ferite de agenţi dăunători (rozătoare, insecte)

• ambalajele etichetate sunt aşezate pe grătare sau stelaje de lemn

• nu se depozitează în acelaşi loc:q produsele lipsite de miros cu cele puternic mirositoare q produsele anodine cu cele toxice (puternic active)

• nu se folosesc solvenţi sau substanţe care emană vapori cu miros dezagreabil (benzină, petrol, naftalină)

DEGRADĂRI ALE PRODUSELOR VEGETALE SUFERITE ÎN TIMPUL CONSERVĂRII

• Factori:q umiditateaq temperaturaq lumina

q Umiditatea > 14-15% • mediu de reacţie pentru enzime: hidrolaze, oxidaze, peroxidaze

– hidroliza heterozidelor, esterilor, oxidarea compuşilor fenolici → compuşi inactivi sau puţin activi

• Sunt sensibile la umiditate:– poliglucidele - medii de cultură pentru diferite microorganisme– heterozide cardiotonice primare trec în secundare - mai puţin

active (după 8 luni, Digitalis folium cu 10% umiditate, pierde 35-37% din activitate )

– alcaloizii esteri (atropina, rezerpina, cocaina) - inactivi– grăsimile - râncezesc

• Peroxidazele:– oxidarea morfinei → 50% în morfinonă – compuşi fenolici (catecholi, flavone) → în flobafene (brune,

roşii)– fenomen pozitiv: oxidarea antronelor, antronolilor (au reacţii

adverse) → antrachinone (prin conservare 1 an)

• Produsele cu mucilagii: medii de cultură pentru microorganisme: – Aspergillus– Penicilium– Fusarium

– degradarea principiilor active– + biosinteza de substanţe toxice: micotoxine

Micotoxine (> 80)– sunt derivaţi cumarinici

• aflatoxine• aspertoxina

– xantonici– antrachinonici

• skirina, rugulozina– sesquiterpenici

• toxina T2

• vomitoxine

Aflatoxinele• 1959 - Anglia (intoxicaţia letală a curcanilor hrăniţi cu şroturi

de arahide contaminate cu Aspergillus importate din America S

• micotoxine produse de Aspergillus flavus, A. parasiticus• structură cumarinică• induc steatoză hepatică, renală, edem cerebral,

degenerescenţă neuronală• OMS: limite legale de admisibilitate în alimente:

• 10 μg aflatoxina B1/kg pentru alimente de uz uman• 20 μg aflatoxina B1/kg pentru produse de uz veterinar

• Nu se admit în produsele vegetale şi în preparatele farmaceutice

• Farmacopei: pentru guma arabică - 104 microorganisme/g (FRX - fără tulpini de E. coli, Salmonella)

Degradarea principiilor active de către microorganisme

• bacterii, ciuperci pot provoca reacţii de:– oxidare, hidroliză, condensare, decarboxilare

• → produşi toxici• → CO2 + H2O

Ø Acidul melilotinic:Ø → dicumarol - anticoagulant (prin fermentare)Ø → CO2 + H2O

Ø Cumarina: Ø → acid melilotic → CO2 + H2O (Pseudomonas)Ø → umbeliferonă (Aspergillus)

Ø Rutozida: Ø → cvercetol + rutinoză → CO2 + H2O (Aspergillus)

Temperatura (30-40°C)accelerarea proceselor enzimatice– pierderea apei– pierderea compuşilor volatili → inactive:

• uleiuri volatile• eugenol (din geozidă)• alilsenevol (din sinigrozidă)

– Făina de muştar:• după 1 an de conservare - pierde 16-

35% din principiile active• după 3 ani - 42-43% din principiile

active

• Lumina, aerul şi umiditatea prin acţiune îndelungată– râncezirea acizilor graşi nesaturaţi →

radicali liberi, peroxizi, care eliminăperoxidul de hidrogen (oxigen activ), factori de accelerare ai altor procese degradative

• !!! Produsele cu grăsimi: Lini semen, Sinapis semen

• se reînnoiesc anual • se conservă numai întregi• la rece• ferite de lumină

• !!! Pentru evitarea alterării• camerele de depozitare:Øbine ventilateØtemperatura scăzutăØumiditate constantăØferite de luminăØferite de dăunători (şoareci, acarieni,

coleoptere, lepidoptere)

• Igienizarea:– fumigaţii cu anhidridă sulfuroasă, sulfură de

carbon – insectelor– substanţe toxice (warfarină, scilirozidă)

înglobate în hrană – rozătoare

BIOTEHNOLOGIA FARMACEUTICĂ

• sursă de substanţe medicamentoase • cultivarea microorganismelor heterotrofe, a celulelor şi ţesuturilor vegetale şi animale, precum şi utilizarea enzimelor

• Utilizarea unor microorganisme heterotrofe (bacterii, drojdii, mucegaiuri):– antibiotice / Penicillium, Bacillus, Streptomyces,

Cephalosporium– citostatice / Streptomyces, Fusarium,

Trichoderma– vitamine (provitamina A, B12, C) / mucegaiuri

• bioconversii - transformarea substanţelor naturale în prezenţa unor microorganisme

• Solasodina, Diosgenina → Hidrocortizona / Cunninghamella

• Zaharoza → Dextrani / Leuconostoc mezenteroides

• Zaharoza → Zahăr invertit / Saccharomyces cerevisiae

• D-Sorbitol → L-Sorbitol / Acetobacter suboxydans

• β-Pinen → camforă, borneol, iso-borneol, α-terpineol / Pseudomonas pseudomallai

• Culturi din suspensii de celule: – Biosinteza de alcaloizi: Catharantus roseus (0,3%)

→ 1% ajmalicină– Steroli: Dioscorea deltoidea (Dioscoriaceae) → 2%

diosgenină (ca şi planta)

• Culturi de calus:– Cassia tora (0,6% în frunze) → 6% antrachinone– Coffea arabica → 1,7% cafeină şi teobromină (ca şi

planta) – Panax ginseng (4,5%) → 27% ginsenozide– Ammi visnaga (0,1%) → 0,31% visnagină – Nicotiana tabacum (2%) → 3,4% nicotină

CULTIVAREA, RECOLTAREA, PRELUCRAREPLANTELOR TOXICE

q În România, cadrul legal:v Decretul 466/1979 privind regimul produselor şi substanţelor toxicev Ordinul 43/1980 – Ministerul Sănătăţiiv Legea 143/2000 privind combaterea traficului şi consumului ilicit de

droguri

q !!! măsuri speciale de protecţie a muncii şi a mediului pentru prevenirea intoxicaţiilor oamenilor şi a animalelor:o Autorizaţie de cultivare – Ministerul Sănătăţiio Marcarea terenurilor (“cap de mort, otravă” – plante toxice)o Protecţia muncitorilor (echipament special, igienă)o Se interzice munca cu copiio Transportul plantelor toxice: cu ordin de transport special, însoţitor

calificato Operaţiile de prelucrare: muncitori instruiţi, echipament de protecţie,

condiţii igieno-sanitare, necontaminarea cursurilor de apă; uscarea în camere separate, izolate, ventilate

o Conservarea:o Farmacii: etichete negre, cu litere albe, cap de mort,

în dulapuri cu uşi duble (Venena)o Depozite: boxe cu uşă şi etichetare corespunzătoare

o Evidenţa: o registrul de intrări / ieşiri + domeniul: medical, sanitar,

veterinar, silvic, agricol, învăţământ

Familia Denumirea ştiinţifică Denumirea popularăApiaceae Cicuta virosa L. cucută de apăApiaceae Conium maculatum L. cucutăApiaceae Oenanthe aquatica L. mărăraşApocynaceae Vinca minor L. saschiuAraceae Arum maculatum L. rodul pământuluiAristolochiaceae Aristolochia clematitis L. mărul lupului Asclepiadaceae Cynanchum vincetoxicum Pers. iarba fiarelorAsteraceae Lactuca virosa L. lăptucă veninoasăBuxaceae Buxus sempervirens L. cimişirCucurbitaceae Brionia alba L. împărăteasăCucurbitaceae Brionia dioica Jacq. MutătoarCupressaceae Juniperus sabina L. cetină de negiEquisetaceae Equisetum palustre L. coada caluluiEuphorbiaceae Euphorbia cyparissias L. aliorEuphorbiaceae Ricinus communis L. ricinFabaceae Lupinus albus L. cafeluţăFabaceae Sarothamnus scoparius (L.) măturiceHypocreaceae Claviceps purpurea (Fr.) Tul. cornul secăriiLiliaceae Colchicum autumnale L. brânduşa de toamnăLiliaceae Convallaria majalis L. lăcrămioarăLiliaceae Paris quadrifolia L. dalac

PLANTE TOXICE

Familia Denumirea ştiinţifică Denumirea popularăLiliaceae Veratrum album L. strigoaieLycopodiaceae Lycopodium clavatum L. pedicuţăPoaceae Glyceria aquatica (L.) Whlbg. mană de apăPoaceae Lolium temulentum L. zâzaniePolypodiaceae Dryopteris filix mas ferigăRanunculaceae Aconitum tauricum omagRanunculaceae Aconitum toxicum omag Ranunculaceae Adonis vernalis L. ruşcuţa de primăvarăRanunculaceae Delphinium consolida L. nemţisori de câmpRanunculaceae Helleborus purpurascens spânzRanunculaceae Ranunculus sceleratus L. boglariRutaceae Ruta graveolens L. vârnaţScrophulariaceae Digitalis lanata L. degeţel lânosScrophulariaceae Digitalis purpurea L. degeţel roşuScrophulariaceae Gratiola officinalis L. veninariţăSolanaceae Atropa belladonna L. mătrăgunăSolanaceae Datura innoxia Mill. laur părosSolanaceae Datura stramonium L. laur Solanaceae Datura tatula L. laur violetSolanaceae Hyoscyamus niger L. măselariţăSolanaceae Scopolia carniolica Jacq. mutulicăSolanaceae Solanum dulcamara L. lesnicior, zârnăSolanaceae Solanum laciniatum Ait. zârnă lacineatăSolanaceae Solanum nigrum L. zârnăThymeleaceae Daphne mezereum L. tulichină

Producţia, controlul şi cercetarea produselor naturale de uz medicinal

v Plantele medicinale:• Ministerul Agriculturii, Ministerul Sănătăţii

v Producţia de plante cu acţiune stupefiantă şi psihotropă• Comitetul pentru stupefiante din cadrul O.N.U (Geneva)

v Convenţii: Ø 1961 - Convenţia unică a O.N.U. – culturi de: § Papaver somniferum (opiu) § Cannabis sativa (cânepa pentru haşiş, heroină)§ Erythroxylon coca (cocaină)

Ø1970: producţia de opiu: Birmania, Bulgaria, Grecia, India, Iran, Japonia, Laos, Pakistan, Turcia, Iugoslavia - legalăØ 1972: producţia de opiu (-Turcia, Pakistan)Ø 1988: Convenţia de la Viena: 22 substanţe

precursoare – stupefiante de sinteză

vZone de cultivare ilicită:§ Opiu: Thailanda, Birmania, Laos, Libia,

Pakistan§ Cannabis sativa: Liban§ Erythroxylon coca: America de S

vAlte organisme internaţionale:§ Organizaţia Mondială a Sănătăţii (OMS)§ Organizaţia pentru Agricultură şi Alimentaţie§ Organizaţia Naţiunilor Unite pentru Educaţie, Ştiinţă şi Cultură (UNESCO)

v În România:Ø Furnizarea produselor vegetale este asigurată:§ S.C. Fitoterapia (Plafar): 10 centre : Oradea, Cluj, Botoşani, Roman, Braşov, Orăştie,Timişoara, Craiova, Bucureşti, Brăila§ S.C Romsilva: plantele medicinale şi fructele de pădure§ Întreprinzători particulari

Ø Controlul produselor vegetale:q norme de calitate avizate de Ministerul Sănătăţiiq FR X (produsele oficinale)q Norme interne de calitateq Standarde de statq Fişe tehniceqSTAS-uri

q Controlul calităţii:se realizează în: laboratoare de control:

Ø foste oficii farmaceuticeØ A.N.M.Ø S.C. Fitoterapia

Ø Cercetarea ştiinţifică a produselor vegetale§ I.C.C.P.T (Institutul de Cercetări pt. Cereale şi Plante Tehnice)§ I.C.P.M.A (Institutul de Cercetări pt. Plante Medicinale şi Aromatice)§ I.C.C.F (Institutul de Cercetări Chimico-farmaceutice)§ fabrici de medicamente: Bucureşti, Iaşi, Cluj, Mureş§ A.N.M§ Facultăţi de Farmacie

BIOSINTEZA PRINCIPIILOR ACTIVE

q Biosinteza (biogeneza) – formarea substanţelor organice în procesele fiziologice ale diverselor vieţuitoare, ţesuturi, celule1. Metabolism – fotosinteză2. Căile principale ale biosintezei în plantele autotrofe3. Substanţe fundamentale, substanţe secundare, principii

active, medicamente4. Elucidarea biogenezei substanţelor secundare

1. Metabolism – fotosinteză = procese biochimice ce se desfăşoară concomitent în plantă, în funcţie de necesităţiMetabolism - ansamblul transformărilor chimice din fiinţele vii de-a lungul existenţei şi în relaţia lor cu mediu

§ 2 laturi:§ anabolism (asimilaţia)§ catabolism (dezasimilaţia)

§ Se manifestă: § încorporarea continuă şi activă a substanţelor

din mediu§ transformări chimice§ eliminarea produselor de catabolism

§ Asigură:ü procurarea energiei necesare proceselor vitaleü regenerarea materiei viiü formarea de ţesuturi noi din organisme în curs

de creştereü substanţe secundare: alcaloizi, ulei volatil,

glicozide etc.ü ergone (agenţi metabolici, enzime, vitamine)

– Fotosinteza

– fenomen iniţial şi de primă importanţă în latura asimilatorie– sursă de materii prime pentru sinteză şi transformări biochimice

• 2 aspecte:– Calitativ: compuşi minerali → glucide simple / hγ– Cantitativ: producerea de miliarde tone de substanţe organice + oxigen

/ an

• Ecuaţia:– CO2 + H2O → H-C-OH + O2 / lumină, clorofilă

Alcool glucidic

• Sediul: – cloroplastele din plantele verzi– pigmenţi implicaţi:

• clorofila • ficobiline• carotenoide• xantofile

• Etapele fotosintezei:

• a. Fotoliza apei: ↑O2 în aer – desfacerea H2O → O2 + H+ / lumină– acceptor de H+ = NADP+ (nicotinamid adenin dinucleotid

fosfat)

• b. Fotofosforilarea: transformarea energiei luminoase în energie chimică / în clorofile şi lumină– → ATP = acid adenozin trifosforic

• c. Fixarea CO2 în compuşi organici → formarea unei molecule de hexoză– 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6O2 / hγ, clorofila– + regenerarea ribulozo-1,5-difosfat - precursor capabil

să fixeze din nou CO2

• acidul 2-carboxi-3-cetopentozo-1,5-difosforic = primulcompus organic

2. Căile principale de biosinteză în plante autotrofe

• plante autrotofe – folosesc substanţe anorganice (CO2, H2O), pe care le transformă în substanţe organice (capabile de fotosinteză)

• acidul 2-carboxi-3-cetopentozo-1,5-difosforic (instabil) → acid 3-fosfogliceric / după hidratare, carboxidismutaza

• acid 3-fosfogliceric (prima substanţă organică stabilă) →aldehida 3-fosfoglicerică (defosforilare) → aldehida glicerică: punct de plecare în sinteza:

– glucide, gliceride, protide (substanţe fundamentale)– compuşi aromatici, izoprenoide, amine, alcaloizi etc

(substanţe secundare)

Deci:• acidul 2-carboxi-3-cetopentozo-1,5-difosforic → acid 3-

fosfogliceric → aldehida 3-fosfoglicerică → ALDEHIDA GLICERICĂ

• aldehida 3-fosfoglicerică → GLUCIDE şi derivaţi

• din nou, prin scindarea glucozei → acid 3-fosfogliceric şi aldehida 3-fosfoglicerică

• aldehida 3-fosfoglicerică / reducere →glicerol → GLICERIDE

• acid 3-fosfogliceric / piruvat →acetilcoenzima A, acetat → Acizi graşi →GLICERIDE

• acid 3-fosfogliceric / piruvat-acetat →Izoprenoide (terpenoide, steroide, carotenoide)

• Ionii piruvat-acetat / Ciclul Krebss (oxaloacetat, fumarat, cetoglutarat)→Aminoacizii (alanină, acid glutamic, acid asparagic) → PROTIDE, Amine, Alcaloizi

• Piruvat / acetat → Compuşi aromatici (fenilpropani, floroglucinol, etc)

Căile de biosinteză la plantele autotrofe - schemă

Roşu – substanţe fundamentaleVerde – substanţe secundare

3. Substanţe fundamentale, substanţe secundare, principii active, medicamente

• fotosinteza → glucide simple• alte căi biochimice → toate substanţele

• Substanţe fundamentale: sunt substanţele primordiale pentru procesele vitale– cu rol energetic:

• glucide• lipide (gliceride)• protide

– substanţe plastice: pectine, celuloze, lignine – materiale de construcţie pentru celule

– ergone (agenţi metabolici): enzime, vitamine, hormoni, acizi nucleici, pigmenţi

– produşi intermediari de metabolism – instabili

• Substanţe secundare– se obţin pe căi biosintetice derivate din căile de

producere a substanţelor fundamentale– ex: alcaloizi, glicozide, amine, compuşi

aromatici etc.

– Rol: • plante: fiziologice, de apărare• om, animale: efecte farmacologice / toxice

(principii active)

• Principii active– substanţe chimice, naturale, capabile de acţiuni

farmacologice– pot fi extrase, izolate, purificate condiţionate ca

medicamente• Modele pentru:

– semisinteză: vitamina A, troxerutin, hormoni steroidici, DH-ergotamina

– sinteză

rutozidatroxerutin

cafeina

atropina

Medicamentul - formă farmaceutică• substanţă sau compoziţie dotată cu proprietăţi curative şi

preventive asupra maladiilor umane sau ale animalelor• condiţionată astfel încăt să poată fi administrată• în vederea stabilirii: unui diagnostic medical, pentru a

restaura, corecta sau modifica funcţiunile organice

4. Elucidarea biogenezei substanţelor secundare

• implică 2 aspecte: – aspectul fiziologic– aspectul biochimic

• Aspectul fiziologic– stabilirea locului (organul) în care are loc biogeneza

principiilor active– metoda: altoirea organului pe o specie înrudită care nu

sintetizează principiul activ• Partea aeriană de Atropa belladona altoită pe rădăcina de

Solanum lycopersicum nu produce alcaloizi tropanici →rădăcina - organul de sinteză a alcaloizilor

•

• Aspectul biochimic– metoda: administrarea în plantă a unui precursor în care s-a

introdus un izotop radioactiv 14C (15N) şi urmărirea izotopului în timpul procesului biogenetic

• Metode de administrare:• in vivo:

– se introduce planta cu rădăcina în soluţia cu precursor radioactiv– se aplică soluţia prin tamponare pe frunze, muguri etc.

• in vitro:– în culturi de ţesuturi, se încorporează precursorul, în mediul nutritiv– se dezvoltă un organ de plantă sau ţesut special– după extracţia principiului activ se determină radioactivitatea– gradul de radioactivitate dovedeşte dacă precursorul a fost bine

ales– pe această cale s-au elucidat numeroase căi de biogeneză a

principiilor active

Farmacognozia specială

• 1. Criteriul alfabetic - în ordine alfabetică, latină (oficialăde stat)– prezintă uşurinţă în orientarea în literatură– nu se pot face corelări cu compoziţia chimică, acţiune,

utilizări– Farmacopei: Internaţională, Română, USA, British

• 2. Criteriul morfologic – după tipul de organ (radix, folium, flos etc.)– dezavantaje:

• criteriu insuficient: latexurile, extractele, gumele, rezinele, uleiurile volatile, grăsimile

• grupează produse foarte diferite ca acţiune farmacologică şi compoziţie chimică

• 3. Criteriul taxonomic – după relaţiile naturale filogenetice– dezavantaje:

• neglijează criteriul farmacoterapeutic şi chimic

• 4. Criteriul farmacologic – după acţiune asupra organismului (simpatomimetice, simpatolitice etc.) sau după utilizarea în terapeutică– dezavantaje:

• produse cu acţiuni multiple sunt clasificate în mai multe grupe

• 5. Criteriul biosintetic - de precursorii biosietetici ai principiilor active– din ce în ce mai mult abordat– dă posibilitatea explicării diversiţii de constituenţi chimici– se îmbină cu criteriul chimic

• 6. Criteriul chimic – după natura chimică a principiilor active care imprimă acţiunea terapeutică– modernă– frecventă– corelarea structurii chimice a principiilor active cu acţiunea

farmacodinamică şi utilizările terapeutice ale produselor vegetale

– dezavantaje: • neîncadrarea produselor cu compoziţie necunoscută