Metaboliti da piante mediterranee - Università di Palermo

Università degli studi di Palermo
Facoltà di Scienze MM. FF. NN.
Dottorato di ricerca in scienze chimiche XXVI-Ciclo
Progetto di ricerca della Dott.ssa Riccobono Luana
Metaboliti da piante mediterranee:
caratterizzazione e trasformazioni. Valutazioni
chemotassonomiche ed attività biologica
Abstrat
This research project aims to broaden the knowledge on Mediterranean plants and in
particular of the genus Anthemis. These plants are widely used in folk medicine. It will be
analyzed the extracts for the isolation of metabolites. Appropriate biological target will be
selected by computational methods. The biological activity of these molecules and
chemically modified derivatives will be evaluated in order to obtain structure-activity
relationships.
Stato dell'arte
Tra le piante mediterranee il genere Anthemis (Asteraceae), comprendente circa 130 specie
variamente distribuite, risulta essere chimicamente interessante perchè poco indagato per
la composizione di metaboliti secondari, nonostante in Europa siano state individuate 62
specie , delle quali 26 presenti in Sicilia. Il genere Anthemis è suddiviso, dal punto di vista
botanico, in tre subgeneri: Anthemis, Cota e Ammanthus. Il subgenere Anthemis include
quattro sezioni Hiorthia, Anthemis, Maruta e Chia.
Dal punto di vista fitochimico le tre più interessanti classi di metaboliti secondari isolati
fino ad oggi, sono i poliacetileni 1 , i flavonoidi 2 e i sesquiterpeni lattonici 3 . Questi ultimi
sono sesquiterpeni lattonici α,β insaturi, metaboliti particolarmente interessanti per le loro
attività biologiche e il loro significato tassonomico. Dal punto di vista strutturale, in
funzione dello scheletro carbonioso, si possono distinguere: sesquiterpeni guaianici,
germacranici, eudesmanici e lineari (figura 1).

scheletro guaianico
scheletro eudesmanico
scheletro germacranico
scheletro lineare
Figura 1
Pur essendo essi markers chemotassonomici, da un'analisi dettagliata della bibliografia
non è emersa alcuna correlazione tra la classificazione botanica e il tipo di sesquiterpeni
presenti.
L'analisi dei cluster 4 realizzata nel 2008 da Staneva et al. limitatamente alle 23 specie
studiate, la maggior parte appartenti alla sezione Hiorthia, ha permesso agli autori di fare
delle interessanti considerazioni: la presenza di hydruntinolidi (figura 2) in molte delle
specie di questa sezione ha fatto ipotizzare che questo guaianolide potesse essere un
marker per la sezione stessa. Tuttavia, l'isolamento in queste specie di altri guaianolidi e
sesquiterpeni lattonici con altri scheletri, richiede una riconsiderazione di quanto
suggerito.
R 1
OH
R 2
R 3
R 4
O
O
Hydruntinolide A: R1= OAc, R2 = H, R3 = OAc, R4 = H
Hydruntinolide B: R1= OAc, R2 = H, R3 = OAc, R4 = OiBu
Hydruntinolide C: R1= OAc, R2 = H, R3 = OAc, R4 = OAng
Figura 2: Hydruntinolidi
In funzione degli scheletri di tipo lattonico dei sesquiterpeni isolati, le specie di Anthemis

si possono distinguere in due gruppi: il primo gruppo comprende specie contenenti
guaianolidi (A. alpestris, A. hydruntina, A. aetnensis) mentre il secondo comprende specie
che producono germacronolidi (A. stribrnyi subsp. tracica, A. punctata subsp.
cupaniana).
Inoltre da un'analisi dettagliata si è riscontrata la presenze anche di specie che contengono
sia guaianolidi che germacranolidi (A. wiedemanniana, A. altissima).
Indipendentemente dal tipo di scheletro, i sesquiterpeni isolati possiedono tutti un anello
lattonico chiuso o fra i carboni 6 e 12 oppure fra i carboni 8 e 12, caratteristica questa che
potrebbe essere considerata un segno distintivo della sezione Cota.
Risulta evidente che, ulteriori indagini fitochimiche sono indispensabili per ampliare i dati
disponibili, necessari a chiarire le affinità delle specie per una classificazione
chemotassonomica.
In Sicilia, secondo quanto riportato nella Flora italiana 5 sono presenti 26 specie di
Anthemis (tabella 1), delle quali 9 sono endemismi (A. aetnensis, A. asperula, A.
cupaniana, A. ismelia, A. lopadusana, A. muricata, A. rigida, A. secundiramea, A.
urvilleana) e solo 2 sono state ad oggi studiate (A. aetnensis 6 e A. cupaniana 7 ).
Nome scientifico
Nome scientifico
1 A. aetnensis Schouw 14 A. mixta L.
2 A. arvensis L. 15 A. montana L.
3 A. arvensis L. subsp. arvensis 16 A. montana L. subsp. montana
4 A. arvensis L. subsp. incrassata
(Loisel.) Nyman
5 A. arvensis L. subsp. sphacelata (Presl)
Fernandes
17 A. muricata (DC.) Guss.
18 A. praecox Link
6 A. asperula Bertol. 19 A. rigida Heldr.
7 A. chia L. 20 A. secundiramea Biv.
8 A. cotula L. 21 A. secundiramea Biv.
subsp. intermedia (Guss.) Fernandes
9 A. cretica L.
sinonimi: A. montana L.
22 A. secundiramea Biv.
subsp. secundiramea
10 A. cupaniana Tod. 23 A. tinctoria L.
11 A. ismelia Lojac. 24 A. tomentosa L.
12 A. lopadusana Lojac. 25 A. triumfetti All.
13 A. maritima L. 26 A. urvilleana (DC.) Somm. et Car.-G.
Tabella 1

Nella specie Anthemis aetnensis sono stati isolati sesquiterpeni lattonici con scheletro
guaianico e germacranico mentre nella specie Anthemis cupaniana sono stati isolati
epossigermacranolidi.
Il contenuto di questi metaboliti nelle specie di Anthemis è probabilmente la causa
principale delle varie attività biologiche che rendono queste piante molto utilizzate nella
medicina tradizionale.
I fiori di Anthemis sono ampiamente usate come erbe antisettiche e curative e hanno
mostrato possedere importanti proprietà anti-infiammatorie 8 , anti-Helicobacter pylori 9 ,
antiprotozoica 10 , antimicrobiche 11 e citotossiche 12 . Queste attività risultano correlate ai
componenti principali presenti: sesquiterpeni lattonici, flavonoidi e monoterpeni
ossigenati costituenti principali degli oli essenziali.
Obiettivi
Il mio progetto per il dottorato prevede in un primo momento la collezione,
l'identificazione e lo studio fitochimico delle specie di Anthemis siciliane non ancora
studiate.
Si procederà sia all'analisi GC-MS degli oli, che all'isolamento, purificazione e
identificazione dei metaboliti secondari con i metodi cromatografici tradizionali. Acquisiti
questi dati si procederà ad un'analisi dei cluster per evidenziare se esista, per le specie
siciliane, una separazione in sezioni confrontabile con la classificazione botanica. In un
secondo momento, attraverso metodi computazionali 13 (in collaborazione con il prof. G.
Bifulco – Università di Salerno) si cercherà di determinare la potenziale attività dei
sesquiterpeni lattonici isolati e/o di un panel di molecole chimicamente modificati su un
pannello di targets, per evidenziare eventuali relazioni struttura-attività. Successivamente,
tutti i metaboliti isolati saranno sottoposti ai saggi biologici per i quali sono risultati più
promettenti. Questo lavoro ha come obiettivo l'ampliamento delle conoscenze sul genere
Anthemis ancora piuttosto limitate, che consente la possibilità di mettere in atto delle
strategie per il mantenimento della biodiversità. Inoltre si potranno chiarire alcune delle
ragioni dell'uso di queste piante nella medicina tradizionale ed eventualmente evidenziare
limiti a questo uso. Infine potranno essere individuate molecole biologicamente attive di
interesse farmacologico.
Programmazione ricerche
Nel corso del primo anno si svolgerà l'attività di isolamento e caratterizzazione dei
metaboliti secondari dalle specie di Anthemis. Per ogni molecola isolata in quantità

agionevole si procederà allo screening computazionale del target o dei target molecolari
verso i quali la molecola potrebbe risultare attiva.
Nel corso del secondo anno saranno messe a punto anche delle piccole modifiche
strutturali in funzione dei risultati computazionali ottenuti. Tutte le molecole saranno
sottoposte ai saggi biologici.
Nel corso del terzo anno saranno valutate le eventuali relazioni struttura-attività e si
valuteranno statisticamente i risultati dell'analisi dei metaboliti per individuare affinità fra
specie.
Materiali e metodologie previste nel progetto
Delle specie di Anthemis verranno preparati secondo le metodiche convenzionali gli
estratti eterei, diclorometanico e metanolico. I composti isolati, attraverso colonna
cromatografica, saranno caratterizzati mediante spettrometria di massa e spettroscopia
principalmente NMR mono e bidimensionale. Gli oli essenziali, ottenuti mediante
idrodistillazione, verranno caratterizzati attraverso analisi GC-MS. Si effettuerà un'analisi
statistica dei dati per ottenere informazioni chemotassonomiche.
Si applicherà la metodologia computazionale di tipo Inverse Virtual Screening per
determinare l'affinità di una molecola con targets biologici completamente caratterizzati.
Bibliografia
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