Progetto Artemisia per combattere la Malaria

Ricerca di principi attivi vegetali su colture sperimentali e controllate applicate al caso dell’artemisia annua.

La malaria rappresenta una delle malattie parassitarie più importanti del mondo. Ogni anno circa 500 milioni di persone sono colpite dal parassita; e di queste, il 90% vivono nell’Africa sub-sahariana, dove la malaria rappresenta la prima causa di morte.
L’incremento di mortalità degli ultimi anni è legato alla diffusione del Plasmodium falciparum trasmesso dalla zanzara anofele, resistente ai diffusi e poco costosi farmaci antimalarici come la clorochina e la sulfadossina-pirimetamina.
La necessità che i paesi in via di sviluppo hanno, prima di tutto, di far conto sui propri strumenti di sviluppo connaturati con il territorio, sprona alla valorizzazione di specie vegetali che sono comprese nella farmacopea naturale o siano compatibili con questa per condizioni climatiche e geoculturali.
La scelta di incoraggiare la coltivazione di Artemisia annua in Burundi, come progetto pilota, è stata effettuata principalmente tenendo conto della semplicità di coltivazione e riproduzione, e delle caratteristiche di cultura agricola del paese.

STORIA DEL PROGETTO
Il progetto nasce nel 2005; ha avuto come finalità specifica, per il primo anno della sua realizzazione, la sperimentazione della coltivazione in diverse aree del Burundi, della pianta erbacea Artemisia annua. Questa pianta, di origine orientale (Cina, Cambogia, Vietnam) contiene l’artemisinina, principio attivo efficace nei confronti dei ceppi chinino-resistenti di Plasmodium falciparum, agente eziologico della malaria.
Nel 2006 è proseguito con l’identificazione di ulteriori aree idonee alla coltivazione di Artemisia annua.
Nel 2007 la F.I.M.A.C. ha stilato un protocollo d’intesa con il Ministero della Sanità del Burundi, mirato alla studio di piante medicali, e una collaborazione tra alcuni ricercatori del Dip. Biologia di Base, Dip. Scienze Ambientali Applicata e Dip. Chimica e Ingegneria dell’Università dell’Aquila mirata all’analisi dei principi attivi, messa a punto di metodologie adatte al Paese, ottimizzazione ed incremento del contenuto in artemisinina in piante in vitro ed in vivo.
Nel 2009 entra come partner del progetto l’associazione Italo/Burundese A.Da.Spes (Association pour le developpement Spes – Bujumbura – Burundi). come coordinatore, in loco, delle attività di coltura e divulgazione sanitaria.

INFORMAZIONI TECNICHE
L’artemisinina è un lattone sesquiterpenico con un anello triossanico comprendente un legame perossidico, al quale è essenzialmente legata l’attività antimalarica.
Il pathway biosintetico dell’artemisinina nella pianta segue la via dell’acido mevalonico e del farnesilpirofosfato, che successivamente ciclizza ad opera di una terpene ciclasi.

A scopo farmaceutico il gruppo chetonico in 10 dell’ artemisinina può essere idrogenato formando l’emiacetale diidroartemisinina, che ulteriormente derivatizzato da origine a composti idrosolubili come l’artesunato, sale sodico dell’estere succinico, o l’artemether estere lipofilo.
Poiché l’artemisinina ed i suoi derivati agiscono molto rapidamente sul plasmodio, ma altrettanto rapidamente sono eliminati dall’organismo, sono somministrate delle combinazioni a base di derivati semisintetici dell’ artemisinina (ACTs – Artemisinin-based Combination Therapies) quali artemether, artesunato e artemisone, e di un altro farmaco antimalarico, quali sulfametossipirazina, pirimetamina o piperachina, che permane molto più a lungo nell’organismo, garantendo la completa eliminazione dell’eventuale residuo d’infezione.

La preparazione dell’infuso prevede alcuni accorgimenti quali l’impiego di acqua molto calda (circa 90 °C) ma non bollente, poiché far bollire le foglie in acqua causa la degradazione dell’artemisinina ; mentre in solventi neutri l’artemisinina è stabile sino a 150 °C.
Bisogna inoltre ricordare che l’acqua deve essere nella giusta proporzione, in modo tale da garantire la completa estrazione del principio attivo (da 5 a 10 gr.foglie secche per 1 L di acqua, per piante che contengano fino all’1,5 % di artemisinina).

Il meccanismo d’azione dell’artemisinina si esplica interferendo nel trasporto di membrana e nel blocco delle funzioni mitocondriali del parassita, inoltre modula il sistema immunitario dell’ospite e inibisce l’angiogenesi. Il meccanismo cruciale è dovuto all’inibizione di un enzima del plasmodio deputato al trasporto di membrana (sarcoplasmic-endoplasmic reticulum ATPase -SERCA) del calcio [20], ed è proprio l’interruzione dell’omeostasi del calcio la causa della morte del parassita; perciò lo sviluppo di una futura resistenza al parassita potrebbe essere associato alla sovrapproduzione o alla mutazione di questo trasportatore.

Capo Progetto: Dr. Paolo Monti
Responsabile Scientifico: Dr. Giordana Marcozzi

Partecipanti italiani: Ente di afferenza:
Dr. Paolo Monti FIMAC Roma
Dr. Giordana Marcozzi Dip. Biologia di Base Applicata – Università di L’Aquila
Dr. Loretta Pace Dip. Scienze Ambientali – Università di L’Aquila
Dr. Samantha Reale Dip. Chimica e Ingegneria dei Materiali – Università di L’Aquila
Dr. Antonella Angelosante Dip. Scienze Ambientali – Università di L’Aquila
Prof. Laura Spanò Dip. Biologia di Base Applicata – Università di L’Aquila
Prof. Francesco De Angelis Dip. Chimica e Ingegneria dei Materiali – Università di L’Aquila
Dr. Alessandra Macri Consulente internazionale in cooperazione e sviluppo
   
Partecipanti del Burundi: Ente di afferenza:
Dr. Albert Mbonerane ALUMA (Association de Lutte Contre la Malaria) – Bujumbura
Sig. Ottavio Framarin A.DE.SPES – Bujumbura

 

Bibliografia
Chang HM., But PPH. Pharmacology and applications of Chinese Materia Medica; Vol.1, Singapore: World Scientific Publishing (1986).
www.msf.it/editoriale/220405.shtml
Greewood B., Mutabingwa T., Nature 415 (2002) 670.
www.anamed.net/
Chunzhao Liu, Yan Zhao, Yuchun Wang Artemisinin: current state and perspectives for biotechnological production of an antimalarial drug. Appl Microbiol Biotechnol 72:11 (2006).
Paniego B. et al. Medicinal and Aromatic Plants in Biotechnology in agriculture and Forestry, Vol.24, p.64 (1994).
Ferreira J.F.S. Distribution of artemisnin in Artemisia annua. In Progress in new crops. ASHS Press, Arlington, VA, 1996.
Van Nieuwerburg et al. J Chromat.A 2006.
Hsu E. The history of qing hao in the Chinese materia medica. Ts Roy Soc Trop Med Hyg 100:285 (2006).
Alfonso A. et al. Malaria parasites can develop esistance to Artemisinin.. Antimicr. Agents Chemotheraphy 50:480 (2006).
Rath et al., Am J. Trop. Med. Hyg. 2004.
Willcox ML. Et al.. Artemisia annua as a traditional herbal antimalarial. In Willcox ML, Bodeker G and Rasoanaivo P. (2004). Traditional Medicinal Plants and malaria. Boca Raton: CRC Press.
World Health Organization. The use of antimalarian Drugs. Geneva. WHO/CDS/RBM/33 (2001).
Liang P.H. et al ism and function of prenyltransferases. Eur J Biochem 279: 3339 (2002).
Julsinf M.K. et al Combinatorial biosynthesis of medicinal plant secondary metabolites. Biomecular Engineering 23:265 (2006).
Ramharter M. Et al In vitro activity of artemisone compared with artesunate against Plasmodium falciparum. Am J Trop Med Hyg. 75: 637 (2006).
Sagara I et al. A randomized trial of artesunate-pyrimethamine versus artemether-lumefantrine for the treatment of uncomplicate Plasmodium falciparum malaria in Mali. Am J Trop Med Hyg. 75: 630 (2006).
Edlund et al. Acta Pharm Suec., 1984.
Christen and Veuthey Curr. Med. Chem. 2001.
Becke K and Kirk K. Of malaria, metabolism and membrane transport. Trends in Parasitol. 20, 509 (2004).
Golenser J. et al. Current perspectives on the mechanism of action of artemisinina. Intern. J. Parasitol. 36, 1427-41, 2006.
Naik H. et al J Chromat. B 2005.
Zhao and Zeng, Planta Med. 1985.
Zhao, Analist, 1987.
Xing et al. Rapid Comm. Mass Spectrom. 2007.
Klayman et al. 1984.
Chenfei M. et al. Analysis for Artemisia annua L. volatile oil by comprehensive two dimensional gas chromatography time-of-flight mass spectrometry. J Chrom. A, 1150: 50 (2007).
Monti P. Relazione FIMA, marzo 2006.

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Samantha Reale 1, Loretta Pace 2, Paolo Monti 3, Francesco De Angelis 1 and Giordana Marcozzi 4*

1 Dept. Chemistry and Chemical Engine and Material, University of L’Aquila
2 Dept. Environmental Sciences, University of L’Aquila
3 F.I.M.A.C. Onlus (Italian Doctor Foundation for Central Africa), Piazza Montevecchio, 22 – 00186 Rome, Italy
4 Dept Basic and Applied Biology, University of L’Aquila, Via Vetoio, 67010 AQ – Italy
Samantha Reale 1, Loretta Pace 2, Paolo Monti 3 and Giordana Marcozzi 4*

* Dept. Basic and Applied Biology, University of L’Aquila, Via Vetoio, 67010 AQ – Italy
Telephone +39.0862.43.3244, fax +39.0862.43.3273

e-mail: giordanamarcozzi@hotmail.com
info@fimaconlus.it

Abstract
We describe a simple, rapid combined method for extracting the antimalarial compound artemisinin from the leaves of Artemisia annua, L. cultivated for the first time in Burundi, and quantitating the active principle by high-performance liquid chromatography-electrospray mass spectrometry (HPLC-ESIMS).

Francese