Questo studio ha cercato di stabilire se sostanze fitochimiche di nota funzione nella salute umana si trovano nell’albero del chinino (Rauvolfia caffra), una pianta usata come medicina tra le comunità tradizionali di molti paesi per gestire i tumori e altre malattie associate allo stress ossidativo. La presenza di tali sostanze fitochimiche convaliderebbe la conoscenza indigena detenuta dalle comunità tradizionali per quanto riguarda il suo valore medicinale, e posizionerebbe l’albero del chinino come candidato per lo sfruttamento con la biotecnologia moderna. Abbiamo scoperto che R. caffra è ricca di antiossidanti e contiene diverse sostanze fitochimiche conosciute, due delle quali hanno mostrato un effetto antagonista.
Ecologia e descrizione della pianta: È stato confermato che gli alberi di chinino crescono nelle località descritte in precedenza dai praticanti tradizionali a Kuria, nel Kenya occidentale. Abbiamo trovato tre alberi isolati che crescono vicino a una valle con un ruscello che scorre a circa 500 metri dall’albero. Le foglie erano verde brillante sulla superficie superiore, suggerendo la presenza di cera sullo strato epidermico. I fiori avevano caratteristiche riproduttive sia maschili che femminili, con le antere che apparivano sopra gli stigmi.
L’albero della china come ricco antiossidante
Tutti i test hanno mostrato che il metanolo usato come controllo negativo aveva lo 0,00% di inibizione dei radicali liberi, mentre la quercetina disponibile in commercio usata come controllo positivo inibiva entro i livelli previsti (82,63% ± 2,00), dando credito al metodo come test affidabile per l’attività antiossidante. Gli estratti da campioni di corteccia di R. caffra hanno avuto un’inibizione dei radicali liberi del 79,65% ± 1,86, mentre le foglie hanno mostrato il 70,55% ± 1,26 (Tabella 1). Non c’era alcuna differenza statisticamente significativa tra l’attività di scavenging dei radicali liberi degli estratti di corteccia di R. caffra e la quercetina standard (p > 0,05), suggerendo che R. caffra è un antiossidante competitivo forte. Infatti, è probabile che l’attività antiossidante di R. caffra sia più forte della quercetina, dato che i campioni analizzati in questo studio erano estratti grezzi, mentre il prodotto commerciale è solitamente un composto purificato.
L’osservazione di una maggiore attività antiossidante negli estratti della corteccia del fusto rispetto alle foglie è coerente con i risultati precedenti che hanno testato la pianta per l’attività antimicrobica. Il motivo per cui gli estratti di corteccia del fusto siano un migliore antiossidante non è chiaro, ma può essere collegato al sistema di stoccaggio della pianta o alla presenza di polifenoli antagonisti nelle foglie.
Composizione fitochimica dell’estratto grezzo di R. caffra estratto grezzo
La ricerca di sostanze fitochimiche negli estratti grezzi di foglie e corteccia di R. caffra ha rivelato le seguenti classi di composti: alcaloidi, terpenoidi, saponina, glicosidi cardiaci e steroidi (Tabella 2). Questi risultati sono stati coerenti per ogni classe di composti anche quando sono stati utilizzati diversi test/approcci, anche se con sottili differenze di abbondanza. Il rilevamento di alcaloidi, terpenoidi, saponina, glicosidi cardiaci e steroidi ha confermato che i campioni di R. caffra contengono effettivamente molecole note per l’attività antiossidante. Questi risultati riaffermano il valore della conoscenza indigena nell’identificazione delle piante per uso farmaceutico. L’uso dell’albero del chinino nella medicina tradizionale è convalidato dalla presenza di sostanze fitochimiche di noti benefici per la salute. La presenza di glicosidi cardiaci in R. caffra può spiegare perché l’erba è usata tradizionalmente per gestire le malattie cardiache.
In base alla fisiologia della pianta, R. caffra e alberi simili dovrebbero contenere fenoli e tannini. Sorprendentemente, questi non sono stati rilevati anche utilizzando test multipli. È possibile che la maggior parte dei polifenoli siano stati persi nel sistema di solventi (esano e DCM), prima che gli estratti fossero sottoposti alla successiva analisi su metanolo. R. caffra aveva foglie che erano lucide sulla superficie superiore. La cera, che è responsabile dell’aspetto lucido delle foglie, di solito contiene sostanze fitochimiche tra cui flavonoidi, fenoli e steroli.
Bioattività antagonista di alcaloidi e saponine
Anche se gli estratti grezzi da campioni di corteccia e foglie di R. caffra hanno mostrato un’attività antiossidante (inibizione dei radicali liberi) del 79% e 70% rispettivamente (Tabella 1), l’analisi delle frazioni ha mostrato che l’attività varia con la composizione fitochimica. La più forte attività antiossidante è stata osservata per le frazioni contenenti alcaloidi, steroidi, terpenoidi, glicosidi cardiaci, ma senza saponine (82,39%; Tabella 3). Le frazioni che includevano saponine, cioè alcaloidi, steroidi, terpenoidi, glicosidi cardiaci, saponine avevano un’attività ridotta del 58,99%. Gli alcaloidi avevano solo il 63% di attività, ma le frazioni contenenti una combinazione di alcaloidi e saponine mostravano la più povera attività antiossidante del 15% (Tabella 3). Gli alcaloidi e le saponine sembrano avere un’interazione antagonista, almeno per quanto riguarda l’attività antiossidante. Questo riduce potenzialmente la loro attività come antiossidanti, e possibilmente la potenza degli estratti contenenti entrambi i composti. Le saponine osservate in questo studio sono probabilmente steroidi, il tipo comune nelle piante selvatiche usate come erbe, mentre quelle che si verificano nelle colture coltivate sono prevalentemente le saponine triterpenoidi.
La biotecnologia moderna e l’ottimizzazione del valore medicinale di R. caffra
I medici tradizionali somministrano tessuti dell’albero del chinino come estratti grezzi ai loro pazienti. In questo studio, mostriamo una relazione antagonista tra due sostanze fitochimiche (alcaloidi e saponine), un’osservazione che può essere ovvia solo quando i composti sono frazionati e testati separatamente. Tale antagonismo, forse coinvolgendo più composti di quelli osservati in questo studio, influenzerebbe l’efficacia degli estratti grezzi utilizzati nella medicina tradizionale. I dati hanno suggerito che per scopi farmaceutici, gli alcaloidi e le saponine dovrebbero essere esclusivi l’uno dell’altro nelle formulazioni dei farmaci. Inoltre, la somministrazione di estratti grezzi non tiene conto della possibilità che alcuni composti possano esistere a livelli tossici. Per esempio, le saponine sono note per avere un’azione litica sulle membrane degli eritrociti, un’azione emolitica che si ritiene sia il risultato dell’affinità della parte aglicone per gli steroli di membrana, in particolare il colesterolo, con cui formano complessi insolubili. Inoltre, le saponine alimentari sono state segnalate per ostacolare l’assorbimento di micronutrienti e per ridurre la digeribilità delle proteine, probabilmente attraverso la formazione di complessi saponina-proteina poco digeribili. Tuttavia, sul lato positivo, è stato dimostrato che le saponine influenzano l’assorbimento dei nutrienti attraverso la membrana intestinale, aumentando la permeabilità delle cellule della mucosa intestinale in vitro, inibendo il trasporto attivo della mucosa e facilitando l’assorbimento di sostanze che normalmente non vengono assorbite.
Ingegneria genetica delle vie metaboliche: Diversamente da quanto avviene in erboristeria, l’uso della moderna biotecnologia nell’estrazione, purificazione e progettazione di combinazioni ottimali garantirà formulazioni di farmaci efficienti con una bioattività ottimale. Anche se la manipolazione genetica è un argomento controverso in tutto il mondo, l’obiezione più forte riguarda le colture alimentari, dove le attività GM colpirebbero popolazioni umane non volute. La manipolazione di specie arboree selvatiche sarebbe contrastata solo sulla base del possibile flusso genico verso specie arboree non bersaglio strettamente correlate. R. caffra è una specie arborea residua scarsamente popolata che è puramente selfing, quindi le minacce di flusso genico sono limitate.
Variazione nella composizione fitochimica: R. caffra è una pianta autofertilizzata e ci si aspetterebbe normalmente di avere bassi livelli di diversità genetica. Tuttavia, sospettiamo che R. caffra abbia alti livelli di differenziazione genetica, seguendo R. serpentina, una specie arborea altrettanto autofecondante nello stesso genere e che sono stati segnalati per mostrare alti livelli di diversità. La variazione genetica tra le specie di piante può corrispondere alla variazione nella composizione fitochimica, influenzando così i livelli di abbondanza dei composti bioattivi. La difficoltà di prevedere la composizione fitochimica, che può variare significativamente, e che a causa della variazione può essere assunta a livelli tossici, rende la R. caffra inadatta come estratto grezzo come attualmente praticato. Questa erba potrebbe essere sfruttata al meglio utilizzando la moderna biotecnologia, dove la composizione fitochimica può essere quantificata e controllata. Con i nuovi sviluppi dell’ingegneria genetica, le sostanze fitochimiche note per avere importanti attività biologiche legate alla salute umana, come l’azione antiossidante, gli effetti antinfiammatori e antimicrobici, possono ora essere influenzate per la fornitura continua di metaboliti secondari rari e costosi. L’ingegneria metabolica mira a modificare la composizione dei metaboliti cellulari, in modo da produrre nuovi composti, aumentare quelli esistenti e/o eliminare quelli indesiderati. Questo può essere ottenuto introducendo nuovi geni o percorsi, e/o migliorando o eliminando l’espressione dei percorsi endogeni.