Quattro chiacchiere sui farmaci

INTRODUZIONE
A tutti noi è capitato di dover assumere dei farmaci. Vi siete mai chiesti, cos’è un farmaco? Cosa contiene? O come nasce? Scopriamolo insieme! Un farmaco è un composto chimico che viene somministrato per il trattamento di una particolare patologia in grado di provocare un miglioramento delle condizioni di salute.

GLI INGREDIENTI DI UN FARMACO Ciascun farmaco contiene diverse sostanze. Quelle che esercitano un’azione terapeutica sono dette principi attivi; le altre, sono, invece, chiamate eccipienti: dal latino "excipere" che vuol dire amalgamare.

Ogni farmaco può contenere uno o più principi attivi, ciascuno con un suo dosaggio specifico; eccone degli esempi.
L'acido acetilsalicilico è utilizzato principalmente come antinfiammatorio. Il suo utilizzo è noto fin dall'antichità: Ippocrate descrive, infatti, la salicina, come una polvere amara, estratta dalla corteccia del salice bianco. Dalla salicina deriva l'acido acetilsalicilico.

Acido acetilsalicilico (C₉H₈O₄)
Immagine da Wikipedia.

In alcuni casi, l'acido acetilsalicilico è abbinato ad un altro principio attivo: l'acido ascorbico, ovvero la vitamina C.
La storia della vitamina C è legata allo scorbuto: una patologia dovuta alla carenza di questa vitamina nell'alimentazione. Già nel XVI i marinai sapevano che, per prevenire lo scorbuto, era importante mangiare frutta e verdura fresche, ricche appunto di questa vitamina. 

Acido ascorbico (C₆H₈O₆) 
Immagine da Wikipedia

Un altro esempio è il paracetamolo: probabilmente, è il più famoso farmaco utilizzato per abbassare la febbre; fu sintetizzato per la prima volta nel 1878 da Harmon Morse, ma utilizzato con scopi curativi soltanto nel 1949. Se volete approfondire, vi consiglio: La storia del paracetamolo

Paracetamolo ( C₈H₉NO₂)Immagine da Wikipedia

Oltre al principio attivo, come quelli che ho appena descritto, un farmaco contiene anche diversi eccipienti; vengono aggiunti per favorirne l’assorbimento, per renderne più gradevole il sapore e/o per facilitarne l’assunzione. Anche in questo caso, ne esistono diverse tipologie, come: aromatizzanti, coloranti, disaggreganti e leganti.
Gli aromatizzanti, come l'aroma di arancia, di menta o di fragola, mascherano l'eventuale sapore sgradevole del farmaco.
I coloranti, invece, conferiscono un aspetto più invitante al farmaco. Ad esempio: il giallo di chinolina (E104) o blu patent V(E131).

Formula di struttura del giallo di chinolina. Da Minerva.unito.it

Disaggreganti e leganti hanno tra loro effetti opposti.
Infatti, i disaggreganti consentono al medicinale di disfarsi e di liberare il principio attivo. Ad esempio: miscele effervescenti o amido; l'amido, a contatto con l'acqua, si rigonfia e disaggrega le compressa.
I leganti, invece,  tengono insieme i componenti del medicinale, lo rendono compatto; ad esempio, la mucillagine di gelatina.

A CIASCUN PRINCIPIO ATTIVO IL SUO DOSAGGIO... A OGNI PAZIENTE LA SUA POSOLOGIA Il titoletto vuole suggerire che dosaggio e posologia, benché nel linguaggio comune possano essere utilizzati come termini equivalenti, non lo sono affatto.

Il dosaggio definisce la quantità di principio attivo che è presente in ciascuna compressa, capsula o bustina. 
La posologia, invece, indica la quantità del farmaco che il paziente deve assumere, in base  all’età o al peso corporeo. Naturalmente bisogna considerare anche la concomitante presenza di altre patologie, l’eventuale stato di gravidanza o allattameto o l'assunzione di altri farmaci.
UNA STORIA AFFASCINANTE: L'ORIGINE DEI FARMACI
Le sostanze presenti nei farmaci possono essere naturali, oppure modificate o create in laboratorio. Proprio in base alla loro origine, si distinguono farmaci naturali, semi-sintetici o sintetici.


FARMACI NATURALI
I farmaci di origine naturale sono stati progressivamente abbandonati dalla farmacologia moderna. In passato, invece, erano ampiamente utilizzati decotti, polveri o estratti di origine animale, vegetale o minerale. 
Nell'antica Roma, ad esempio, si utilizzava la camomilla come calmante, mentre l’aglio e la cipolla erano utilizzati come depurativi. Alcuni minerali, come la limatura e l'ossido di ferro venivano impiegati per le anemie, mentre il rame si utilizzava in caso di infiammazioni.
Addirittura, nel Medioevo, come rimedio per l'anemia, si mangiavano mele nelle quali erano stati precedentemente inseriti dei chiodi.
Altro elemento importante è lo zolfo, noto anche nel passato. Ancora oggi è un ingrediente importante nei saponi o nelle creme utilizzate per la cura delle malattie della pelle. A livello termale, le acque ricche di zolfo sono indicate per la terapia delle artrosi, delle infiammazioni croniche delle vie respiratorie e delle malattie della pelle.
Non bisogna dimenticare, però, che molti minerali sono tossici e non mancano esempi del loro utilizzo come veleni.
L'acqua tofana, ad esempio, era un liquido velenoso, incolore ed inodore. Deve il suo nome ad una cortigiana del XVII secolo che ne elaborò la ricetta; vendeva il veleno a  quanti volevano "diventare vedovi". Questa miscela conteneva sicuramente arsenico e piombo, probabilmente anche belladonna, della quale ho parlato nel post Molecole chimiche... Naturali
In tempi più recenti, sono molti i principi farmacologicamente attivi che sono stati ricavati dal regno vegetale.
La digitale è un classico esempio di farmaco derivato da una pianta, le cui proprietà erano note già alla fine del Settecento. L'uso di estratti della Digitalis purpurea nella terapia delle cardiopatie si deve al medico naturalista William Withering. Egli testò diverse preparazioni di varie parti della pianta, raccolte in diverse stagioni, per trovare la formulazione più sicura.
Le foglie di questa pianta contengono, infatti, alcuni glicosidi che aumentano la forza di contrazione del cuore  ed hanno proprietà anti-aritmiche. Le stesse sostanze, se assunte in dosi eccessive, possono essere letali.

I derivati attivi estratti dalla Digitalis purpurea sono principalmente due: la digossina e la digitossina. L'immagine di Wikipedia mostra la struttura chimica della digossina.

La morfina è  il primo alcaloide estratto dalla pianta del papavero da oppio nel dicembre 1804 dal farmacista tedesco Friedrich Serturner. Il farmaco è stato commercializzato a partire dal 1817 come analgesico.

Struttura chimica della morfina. Immagine da wikipedia.

Un famoso esempio di farmaco di origine animale è, invece, l'insulina: venne scoperta nel 1921 da un gruppo di ricercatori: Frederick Grant Banting J.R. MacLeod, Charles Herbert Best e J.B. Collip. [1] 
Prima degli anni Ottanta tutti i preparati di insulina venivano prodotti grazie al pancreas dei bovini e dei suini: il procedimento era lungo e laborioso ed il paziente poteva andare incontro a reazioni allergiche. Dal 1980 è stato sviluppato un metodo per la produzione di insulina umana grazie alla trasformazione dell’insulina ricavata dal pancreas del maiale. 
Successivamente è stato anche possibile produrre insulina inserendo il gene umano per l'insulina nel genoma del batterio Escherichia Coli per produrre insulina in grandi quantità.

Struttura chimica dell'insulina. L'insulina (C₂₅₄H₃₇₇N₆₅O₇₆S₆) viene normalmente prodotta dalle cellule beta del pancreas e regola i livelli di glucosio del sangue. In diabete di tipi 1 insorge quando il pancreas non produce più insulina. Immagine da Wikipedia.

Altro esempio interessante è l'antibiotico penicillina, prodotto dalla muffa del genere  Penicillum; ma ne avevo già parlato nel post: Gli antibiotici


FARMACI SEMI-SINTETICI
I farmaci semisintetici derivano dalla manipolazone delle molecole di origine naturale per migliorarne le proprietà o diminuirne gli effetti collaterali. Questo metodo è ampiamente utilizzato per gli antibiotici. Normalmente l'antibiotico "grezzo" viene prodotto dai microrganismi e successivamente viene manipolato in laboratorio per togliere, aggiungere o modificare alcuni gruppi chimici, in base all'effetto che si vuole ottenere.
Proprio a partite dalla penicillina sono stati ricavati numerosi antibiotici semi-sintetici come l'amoxicillina.

L'amoxicillina è una penicillina semi-sintetica. Viene usata per combattere infezioni che colpiscono l'orecchio, la gola, le vie respiratorie inferiori o la cute; ma anche infiammazioni dentali e dell'apparato urinario.
Immagine da Wikipedia.

FARMACI SINTETICI
Infine, i farmaci sintetici sono sostanze ottenute in laboratorio facendo reagire sostanze chimiche diverse. Per questi farmaci non esiste un corrispettivo naturale. Un esempio di farmaci sintetici molto usati in passato sono i sulfamidici. Furono scoperti dal chimico tedesco Gerhard Domagk; egli studiò in vivo gli effetti del prontosil rosso, un colorante sintetizzato nel 1932. Ai suoi studi in vivo, seguirono studi in vitro per valutare l'azione antibatterica del composto; gli studi però non portarono a risultati positivi. Successivamente si comprese che il prontosil rosso è, in realtà, un precursore del farmaco vero e proprio: il prontosil si trasforma nella molecola farmacologicamente attiva solo dopo essere stato metabolizzato nel tratto gastro-intestinale. La trasformazione avviene per rottura del legame N=N della molecola di prontosil.

Molecola di prontosil. Immagine da Wikipedia.

Formula di struttura della solfanilammide. Immagine da Wikipedia.

COME ALCUNI FARMACI COMUNICANO CON LE NOSTRE CELLULE
Ciascun farmaco ha una sua modalità di funzionamento, un suo meccanismo d'azione. Alcuni di farmaci, ad esempio, hanno una struttura chimica simile a quella di composti naturali e possono sostituirsi essi. Si legano a recettori presenti sulla membrana cellulare e questo legame scatena una reazione che può potenziare o inibire le attività della cellula stessa.

Questo post partecipa al Carnevale della Chimica ospitato il 23 marzo da Paolo Pascucci su Questione della decisione.

Tania Tanfoglio
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Note
[1] Nel 1923 Banting ricevette il premio Nobel in Fisiologia e Medicina insieme a Macleod. Divise la sua parte con Best, che a suo dire lo meritava di più rispetto a Macleod. Quest'ultimo, a sua volta, divise la sua parte con Collip. Da wikipedia.