ALCALOIDI Gli alcaloidi sono basi organiche azotate ritrovate principalmente nelle piante superiori, ma in misura minore anche in microrganismi ed animali. Queste molecole sono caratterizzate dalla presenza di uno o più atomi di azoto, normalmente come ammine primarie, secondarie o terziarie e ciò conferisce loro una certa basicità che è spesso utilizzata per l’isolamento e la purificazione, poiché consente di formare sali idrosolubili in presenza di acidi. Il grado di basicità è molto variabile e dipende dalla struttura dello specifico alcaloide ed in particolare dalla presenza e dalla localizzazione di gruppi funzionali. Sono stai infatti ritrovati in natura alcuni alcaloidi essenzialmente neutri ed altri contenenti sali di ammonio quaternario. L’attività biologica di molti alcaloidi ha spesso una netta correlazione con la trasformazione della funzione amminica in sale di ammonio a pH fisiologico.

I precursori biogenetici degli alcaloidi L’atomo di azoto degli alcaloidi deriva sempre da un amminoacido e, normalmente lo scheletro carbonioso della molecola di partenza è conservato intatto nella struttura finale con l’eccezione dell’atomo di carbonio della funzione carbossilica che viene quasi sempre perso per decarbossilazione. Per questa ragione l’approccio più razionale per la classificazione degli alcaloidi è quello basato sul precursore amminoacidico. I più importanti amminoacidi precursori di di alcaloidi sono: ornitina, lisina, acido nicotinico, tirosina, triptofano, acido antranilico ed istidina. Nelle strutture alcaloidiche sono inoltre incluse subunità derivanti dalla via dell’acetato, dello shikimato o del mevalonato. Inoltre è stato dimostrato che alcuni alcaloidi ricavano i propri atomi di azoto da reazioni di transaminazione e quindi solo l’atomo di azoto deriva da un amminoacido. Questi composti sono detti pseudoalcaloidi.

Alcaloidi da Ornitina   E’ un amminoacido non proteinogenico che negli animali entra a far parte del ciclo dell’urea dove è prodotto a partire da L-arginina grazie ad una reazione catalizzata dall’enzima arginasi. Nelle piante deriva invece da L-glutammato. L’ornitina contiene due gruppi amminici, nelle posizioni a e d, ed è proprio l’azoto in d che entra nello scheletro degli alcaloidi di questa classe. L’ornitina fornisce quindi una unità C4N sotto forma di ciclo pirrolidinico o come parte del tropano. Le reazioni dell’ornitina trovano il loro corrispettivo con quelle della L-lisina che invece dà l’unità C5N.

Catione N-metil-D1-pirrolidinio

Alcaloidi pirrolidinici

Alcaloidi tropanici: iosciamina-ioscina

Atropa belladonna

Alcaloidi della Atropa belladonna: anticolinergici

Alcaloidi della coca Alcaloidi minori

Anestetici locali

Alcaloidi pirrolizidinici

Molti alcaloidi pirrolizidinici mostrano una forte tossicità epatica e sono responsabili di numerosi casi di avvelenamento di bestiame. Le strutture delle molecole tossiche possiedono una insaturazione nelle posizioni 1,2 del nucleo pirrolizidinico ed una funzione esterea in catena laterale. Le ossidasi presenti nel fegato dei mammiferi trasformano l’alcaloide nativo in strutture pirroliche estremamente reattive, potenti reagenti alchilanti che reagiscono con una serie di nucleofili presenti nella cellula come gli acidi nucleici o proteine. La presenza di alcaloidi pirrolizidinici in alcune preparazioni medicinali erboristiche ne ha evidenziato i potenziali pericoli nell’uso come rimedio per problemi infiammatori reumatici e gastrointestinali. Il loro uso prolungato può dare seri danni epatici.

Alcaloidi della lisina: alcaloidi piperidinici C5N

Alcaloidi piperidinici

Lobelina Lobelia inflata La lobelina stimola il recettore nicotinico in modo simile alla nicotina ed è stata impiegata come deterrente per fumatori. Ha anche effetto contro asma e bronchiti ma in dosi eccessive è molto tossica.

Alcaloidi del pepe nero Piper nigrum Il sapore piccante dei frutti del pepe nero è legato all’alcaloide piperina che contiene il nucleo, appunto, piperidinico.

Alcaloidi chinolizidinici La ginestra dei carbonai

Alcaloidi indolizidinici

Gli alcaloidi indolizidinici sono caratterizzati da anelli fusi a cinque e sei membri con un atomo di azoto a testa di ponte. Sebbene derivino dalla lisina, si discostano molto dal punto di vista biosintetico dagli altri alcaloidi. Infatti l’acido pipecolico, intermedio biosintetico, mantiene come atomo di azoto quello in a gruppo carbossilico.

Molecole a struttura poliidrossiindolizidinica hanno dimostrato una attività contro HIV grazie alla loro capacità di inibire gli enzimi glicosidasici impiegati nella biosintesi delle glicoproteine. Poiché l’espressione delle glicoproteine è essenziale per la proliferazione del virus dell’AIDS, ne risulta un’attività antivirale che ha stimolato diverse ricerche mirate all’elaborazione di strutture correlate ed all’indagine del loro meccanismo di azione. L’estere 6-O-butanoilcastanospermina è in fase clinica come agente anti-AIDS. Va notato che c’è una forte somiglianza strutturale tra la castanospermina e lo ione ossonio formato dalla rottura idrolitica di un glucoside. Questi alcaloidi sono tossici per gli animali provocando vari disturbi intestinali e malnutrizione dovuta alla loro interferenza con le idrolasi intestinali. Si trovano nelle leguminose.

Inibizione degli enzimi glicosidasici

Alcaloidi derivati dall’acido nicotinico

Alcaloidi da acido nicotinico

In Pianta

Alcaloidi da tirosina

Alcaloidi tetraidrossichinolinici

Scheletro benziltetraidroisochinolinico

Reticulina Aporfine Protoberbirine benzofenantridine Morfinani

Alcaloidi dell’oppio

Alcaloidi dell’oppio come precursori di farmaci e sostanze stupefacenti

Il metadone è attivo per via orale, ha attività simile alla morfina ma dà meno euforia ed ha una durata di azione maggiore. Viene usato per il trattamento e la riabilitazione di eroinomani. Può dare dipendenza in modo simile alla morfina ma i sintomi da astinenza sono molto meno gravi. Esistono anche altri derivati semisintetici della morfina, in cui il potere analgesico viene esaltato. Ad esempio l’Etorfina risulta fino a 10000 volte più potente della morfina, troppo per uso umano, e trova applicazione in veterinaria con animali di grossa taglia.

Alcaloidi purinici