Diario di viaggio in Nepal: 3

Eccoci di ritorno agli appunti di viaggio.
Eravamo rimasti al viaggio in Dolakha, lasciando in sospeso la visita alla unità di distillazione, ragione principale della visita alla regione, per ragioni strettamente professionali (controllo della situazione dal punto di vista della produzione e dal punto di vista organizzativo) e di interesse personale.
Come si diceva, eccoci arrivati all’unità di distillazione, a ca. 3500 mslm. L’ospitalità è sempre grande, il tè caldo e dolce…

Ma vediamo qualche dato su questo impianto, sul suo funzionamento e gestione.

L’unità di distillazione, Balem damgi, assieme ad altre due dislocate sempre in questa zona, anche se ad altitudini minori, è stata acquistata dalla Cooperativa Deudunga che le gestisce grazie ad un finanziamento della UNDP.
Il mio amico Khilendra ha scritto il proposal per Hymalayan BioTrade (HBT) allo scopo di ottenere il finanziamento, dato che già la Cooperativa Deudungaera stakeholder di HBT e insieme stavano cercando modi di sviluppare l’industria degli olii essenziali nella zona, che pur essendo relativamente ricca rispetto ad altre regioni, rimane pur sempre povera.

UNDP non è mai arrivata a controllare a che fine fossero stati spesi i propri soldi, ed anche se posso dire che HBT e Khilendra sono certamente tra i maggiori esperti nel campo dello sviluppo delle industrie rurali e dello sfruttamento sostenibile di NTFPs, ed anche se comprendo la necessità di organismi delle dimensioni di UNDP di decentrare e demandare ad altri parti anche importanti del proprio intervento, si rafforza sempre di più l’impressione di avere a che fare con consulenti e burocrati calati dall’alto, con pochissima esperienza sul campo, poca comprensione della situazione e delle forze in gioco, e pagati troppo…

Comunque, diamo un’occhiata all’apparato.

Per chi non avesse mai visto un distillatore di olii essenziali, diciamo che si tratta di un distillatore in corrente di vapore, in particolare di un distillatore ad acqua e vapore, ovvero un distillatore dove il flusso di vapore è saturo, o bagnato (ovvero con acqua sia in fase vapore che in fase liquida ma dispersa in goccioline molto piccole).

In questo caso particolare la fonte di vapore è direttamente sottostante al materiale vegetale, nella stessa caldaia di distillazione. Il materiale vegetale viene caricato all’interno della caldaia, su un piano perforato o di maglia metallica, al di sopra del livello dell’acqua.

Qui sotto un diagrammino…

La caldaia di distillazione è sigillata da un coperchio dotato di un tubo di raccordo, che vedremo subito. Il coperchio è di solito mantenuto solidale alla caldaia da una serie di morsetti o imbullonaggi, ma in questo caso viene utilizzato il metodo del sigillo ad acqua, ovvero il coperchio si inserisce in una canaletta sul bordo della caldaia, canaletta opportunamente riempita di acqua che impedisce la comunicazione con l’esterno.

Questo metodo, poco utilizzato al giorno d’oggi, permette una facile apertura della caldaia e velocizza i procedimenti di carico e scarico, ma non è in grado di assicurare una tenuta stagna in caso di pressioni particolarmente elevate (qui sotto il dettaglio della canaletta nella quale si inserisce il bordo del coperchio).

Quando l’acqua raggiunge il punto di ebollizione (ca. 89 gradi centigradi a questa altitudine) il flusso di vapore saturo (quindi che non supera gli 89 gradi) passa attraverso il materiale vegetale, interagisce con esso e con l’essenza in esso contenuta, in parte la estrae e la trasporta nello spazio saturo di vapore al di sopra del carico di materiale vegetale.

A questo punto i vapori misti di acqua e essenza passano dalla caldaia al condensatore, passando per un tubo di raccordo (eccolo qui sotto).

Il condensatore in questo caso è un condensatore a tubi multipli raffreddati ad acqua in controcorrente; i vapori passano dal tubo di raccordo ad una serie di tubicini che corrono paralleli immersi in un contenitore stagno dove scorre, in direzione contraria al flusso del vapore (quindi entra in basso ed esce in alto), acqua fredda.

Diagramma:

…e foto

Una volta condensato il liquido viene raccolto in un recipiente (detto a volte bottiglia fiorentina) che serve sia a raccogliere sia a favorire la separazione tra olio essenziale liposolubile ed acqua arricchita da composti volatili idrosolubili (detta acqua aromatica).

Qui sotto vedete un diagramma esplicativo (spero)..

e qui sotto il manager che versa acqua dentro il tubo ad imbuto che porta all’interno della bottiglia fiorentina

Qui sotto il dettaglio del liquido condensato (olio essenziale + acqua) che viene raccolto dall’imbuto della bottiglia fiorentina

La bottiglia fiorentina è costruita con un troppo-pieno che permette il drenaggio automatico dell’acqua in eccesso, e la conservazione dell’olio essenziale.

Una volta terminata la distillazione l’olio essenziale più leggero dell’acqua viene raccolto aggiungendo acqua alla bottiglia fiorentina impedendo il deflusso del troppo pieno, in questo modo il pelo dell’acqua sale e spinge l’olio essenziale ad uscire dal foro superiore e raccogliersi nel catino di raccolta…

… da dove viene poi estratto tramite rubinetto…

… e filtrato alla bell’e meglio per il trasporto.

L’olio essenziale viene trasportato dall’unità di distillazione alla casa del manager a Marbu, e da Marbu a Kathmandu, prima a piedi (fino a Singhpati) e poi in autobus. In tutto 2 o 3 giorni di viaggio.

In questo caso il materiale vegetale distillato erano le fronde di Juniperus recurva, uno dei due ginepri della zona, insieme al Juniperus indica.

Ecco qui sotto il prossimo carico pronto per la distillazione.

Dopo la raccolta dell’olio, è tempo di preparare l’unità per il prossimo carico. Si deve quindi eliminare il carico ormai esausto…

… e drenare l’acqua rimasta sul fondo della caldaia.

Sostenibilità
E veniamo alle criticità di sostenibilità, che sono di due tipi: problemi legati all’unità di distillazione e al suo utilizzo, e problemi legati ai materiali utilizzati.
Partiamo da alcune osservazioni sull’impianto.

E’ un impianto industriale da 2500 litri, che non utilizza un generatore di vapore separato.

Questo dettaglio purtroppo significa che non è stato possibile mettere in piedi un apparato per usare come combustibile il materiale vegetale esausto dopo la distillazione (come avviene per gli impianti che distillano Gaultheria), cosa che avrebbe permesso di sganciarsi dallo sfruttamento del legname della zona per il riscaldamento diretto.

La ragione per cui, a differenza delle unità di distillazione di Gaultheria spp. situate più in basso, l’apparato non comprende un generatore separato, è semplice: era troppo difficile trasportare anche il generatore fino a 3500 m. Già il trasporto della caldaia da sola è stato molto complesso, ed ha costretto a smontare in parte i ponti sospesi perché la caldaia era troppo larga e non passava attraverso i cavi tesi dei ponti stessi.

Tempo di distillazione

Una volta che il materiale vegetale arriva all’unità, i cinque componenti del team caricano la caldaia di acqua e poi di materiale vegetale, e quindi si inizia il processo.
Il tempo di operazione (dall’accensione del fuoco al termine della distillazione) è di circa 29 ore. Se togliamo da questo monte ore il tempo necessario a portare l’acqua alla temperatura desiderata prima di iniziare la distillazione, che è di circa 4-6 ore, ricaviamo un tempo di distillazione di circa 24 ore.

Ora, anche senza ulteriori calcoli mi sento di dire che il tempo di distillazione è eccessivamente lungo, e mantenendomi molto cauto direi che si può tagliare subito del 50% senza dover fare dei calcoli.

Vediamo perché: i processi interni alla carica vegetale che viene estratta non sono semplicissimi da descrivere, e dipendono molto dal materiale vegetale e dalle su condizioni, ma quello che empiricamente si può vedere è che la quantità di olio essenziale distillato per unità di tempo cambia nel tempo, e dopo un periodo nel quale la quantità si mantiene pressochè costante, si ha un cambiamento di pendenza della curva fin a raggiungere un quasi-plateau, ovvero una situazione dove all’aumentare del tempo di distillazione corrisponde un aumento minimo e sempre più ridotto di olio distillato.

Ora, se il mio scopo è l’estrazione totale di tutto l’estraibile dalla pianta aromatica, questa curva non mi interessa molto. Ma se il mio scopo è quello di far funzionare in maniera commercialmente (ed ambientalmente) sostenibile un impianto di distillazione la curva è di fondamentale importanza.
Se dopo un tempo t di distillazione, ed un corrispondente utilizzo di una quantità Qt di risorse (mettiamoci inseme sia il combustibile sia le ore-uomo), ho raggiunto il punto di quasi-plateau, ottenendo per esempio il 90% dell’olio teoricamente estraibile, ha senso che io operi per un periodo di tempo magari doppio o o triplo (2 o 3t), usando 2 o 3Qt, per ottenere magari un ulteriore 5% di olio essenziale?

Se il mio olio essenziale è di elevato valore commerciale, e se una parte significativa del suo valore commerciale risiede nella sua completezza, o addirittura proprio nella coda di distillazione, allora forse ne vale la pena.
Ma se il valore commerciale è medio e non dipende molto da quel 5% finale, allora è necessario terminare l’operazione di distillazione al calare della resa. La scelta del momento esatto dipenderà certo dalle caratteristiche dell’olio e del mercato, ma non è più possibile non tenere conto di questo dato.

Nel caso concreto, non è solo un problema di semplice cattivo utilizzo delle risorse, ma anche un problema di biosostenibilità.

Dato che non è possibile utilizzare gli scarti della distillazione come fonte di energia, per scaldare l’acqua della caldaia viene utilizzato un fuoco alimentato dalle risorse forestali della zona, che non sono infinite e anzi sono in un delicato equilibrio (e questo sarà nel futuro forse il fattore più limitante).

Razionalizzare il processo
E’ quindi di fondamentale importanza razionalizzare il tempo di distillazione, calcolando in maniera precisa una curva di distillazione (scarica qui un esempio) e riducendo di conseguenza il numero di ore.  Naturalmente una modificazione di questo genere avrebbe delle conseguenze di altro tipo, sociale ed economico.
Al momento i cinque operatori della distilleria lavorano da 3 a 5 mesi all’anno, a seconda della disponibilità di materiale.

Per le operazioni di carico e scarico dell’unità lavorano tutti e 5 insieme. Per il resto fanno turni di 2-4 ore per persona per ciclo di distillazione. Nei periodi di manutenzione e riposo 2 o 3 persone, in caso di necessità, possono tornare casa per 2-4 giorni (eccezionalmente per 1 settimana). Una volta alla settimana uno degli operai scende a prendere il cibo.

La razionalizzazione ridurrebbe, e di molto, le ore lavoro per ciclo per il personale.

Una parte di questa diminuzione delle ore-ciclo potrebbe essere accomodata da un aumento dei cicli.  Ma dato che il numero di cicli di estrazione dipende dalla disponibilità di materiale vegetale fresco, esso non può aumentare senza limiti, sia per l’oggettiva difficoltà dei raccoglitori di fare fronte a richieste così elevate, sia per la limitatezza intrinseca del bacino di raccolta che non potrebbe sostenere elevati livelli di raccolta (e qui si passa al problema legato ai materiale vegetali, ma vedi sotto).

Ciò si tradurrebbe in una riduzione di lavoro per il personale, che in una zona povera e disagiata come questa si traduce in problemi sociali, di sostentamento delle famiglie della FUG locale (per semplificare, una versione nepalese delle nostre comunità montane), consistente in ca. 100 unità abitative e ca. 700 individui.

Coobazione
Un secondo intervento utile a migliorare la produttività e la qualità dell’olio, oltre che a rendere più sostenibile l’apparato, sarebbe quello di dotare l’unità di un sistema di coobazione.
La coobazione è un procedimento  di ricircolo dell’acqua distillata (che al momento viene gettata o usata come acqua calda per lavare i piatti).

L’acqua distillata dovrebbe poter essere riversata automaticamente all’interno della caldaia per alimentare l’acqua di distillazione. Il ricircolo permetterebbe il recupero delle molecole parzialmente idrosolubili (composti ossigenati come i fenoli), diciamo uno 0,2-0,7% (fino ad un massimo dell’1% per olii ricchi in fenoli).  Questo comporterebbe un piccolo miglioramento quantitativo e forse qualitativo.

Il miglioramento qualitativo dipende dal tipo di pianta, dal tipo di impianto e soprattutto dalla temperatura dell’acqua: se essa non supera i 100 gradi centigradi i processi di idrolisi e degradazione dei composti ossigenati (che aumentano con la coobazione) vengono ridotti.

Acqua di scarto
C’è poi la questione dell’utilizzo dell’acqua eliminata dalla caldaia alla fine della distillazione, acqua carica di molti composti idrosolubili derivati dal materiale e che al momento viene gettata (con a mio parere un certo impatto sull’area) e che potrebbe essere reimpiegata in qualche modo, ad esempio come fonte di composti utili per nelle coltivazioni (allelopatia, oppure repellenza per gli artropodi, ecc.).

Raccolta sostenibile?
Oltre ai due ginepri, come si diceva, in questa unità si distilla il Rhododenron anthopogon.

Tutte queste piante hanno problemi intrinseci di sostenibilità: Rhododenron anthopogon è classificato in questa regione come vulnerabile dallo IUCN, e in una situazione ancora più delicata sono il Juniperus indica, e il Juniperus recurva.

Di per se, la raccolta non è distruttiva, essendo limitata a foglie, ramoscelli e fiori (la raccolta di questi ultimi comporta problemi maggiori delle altre modalità), ma il problema risiede nel volume della richiesta e nei tempi di rigenerazione delle popolazioni locali.

Lo stesso problema, traslato al caso della Gaultheria spp. raccolta ad altitudini minori, è stato affrontato mediante accordi con le FUG circostanti. Quando in una area di raccolta si raggiunge il limite di sfruttamento, i raccoglitori possono andare a raccogliere la pianta nelle altre FUG in modo da lasciare un periodo di 2-3 anni perché le popolazioni di Gaultheria si riprendano.

A differenza della Gaultheria però, i tempi di recupero del germoplasma di Juniperus e Rhododedron sono molto lunghi (7-20 anni per il ginepro, 5-10 per il rododendro), troppi per poterli “ammortizzare” sfruttando altre zone di raccolta, il che significa che o si accettano vari anni di sospensione nella raccolta di tali specie o si rischia il loro depauperamento. L’individuazione di altre specie interessanti per la distillazione potrebbe contribuire a ridurre il peso della raccolta.

Le zone di raccolta

Per renderci meglio conto della situazione ci incamminiamo verso le zone di raccolta…

e arriviamo a ca. 4000 mslm, alla zona di raccolta di Rhododendron anthopogon

E mentre il tempo si porta al bigio, arriviamo in cima…

Il suino in casa – 2

Ho terminato il primo post della serie suina in maniera forse criptica, e mi si domanda: “perché consideri gli olii essenziali il metodo che meno ti attira? E alla fine della giostra, come li posso usare?”

Allora, gli olii essenziali sono la strategie che meno mi attira, nonostante io sia molto interessato a questi materiali, perché sono e rimango un fitoterapeuta di formazione tradizionale, e tendo a preferire quelle strategie fitoterapiche che mi pare offrano delle alternative vere agli approcci già esistenti nella farmacopea classica.

Ovvero mi interessa ciò che le piante e il loro utilizzo (che non sono le piante a curare, ne il terapeuta, ma il triangolo pianta-paziente-terapeuta)  possono offrirci di innovativo, di non già presente, addirittura di non ottenibile con gli strumenti “ricevuti”.

E da questo punto di vista gli olii essenziali, IMHO, sono molto simili ad un farmaco classico (mutatis mutandis):

  • sono molto selettivi (nel produrli/estrarli riduciamo la diversità molecolare della pianta di origine più di quanto non facciamo con altri metodi estrattivi)
  • sono molto concentrati, quindi a parità di unità di utilizzo tenderanno ad avere un ventaglio di attività più ridotto ma con intensità di azione maggiore, ed il loro profilo tossicologico ed i livelli di rischio saranno maggiori che rispetto ad altri preparati tipicamente erboristici
  • sono inoltre un rimedio relativamente nuovo sul palcoscenico fitoterapico rispetto ad altre preparazioni, e quindi abbiamo meno dati storici ed etnobotanici che possano accompagnare i dati sperimentali, epidemiologici e clinici.

D’altro canto l’attività antinfettiva è certamente quella elettiva per questi prodotti, e la minireview offerta sulla loro attività antivirale offre spunti interessanti.

Credo che i dati più interessante siano:

  1. il fatto che non si osserva uno sviluppo di resistenza agli olii essenziali, circostanza che in alcuni casi potrebbe renderli un presidio estremamente importante
  2. il fatto che agiscano come virucidi/virustatici con modalità differenti da quelle degli antivirali di sintesi, quindi potenzialmente abbinabili a questi per ampliare il raggio di intervento e ridurre eventuali effetti collaterali
  3. il fatto che, per quanto selettivi, sono ancora dei rimedi con uno spettro di attività ampio, per cui una scelta oculata permetterebbe di utilizzare un OE contemporameamente antinfettivo, antinfiammatorio ed espettorante, una combinazione particolarmente utile nei disturbi del tratto respiratorio

D’altro canto prima che i dati sull’azione antivirale ed in particolare sull’azione antinfluenzale possano tradursi in prassi, credo debba passare ancora del tempo.

L’azione antivirale è quasi sempre limitata al virione prima della penetrazione o dopo il rilascio dalla cellula, e questo limita il campo di applicazione.

I test effettuati sono limitati all’utilizzo topico, per cui è prematuro parlare di utilizzo antivirale per os, tenuti presenti anche i possibili effetti indesiderati derivanti dall’ingestione di quantità significative di olii essenziali, riducibili solo da formulazioni particolari per eccipienti e strumenti di delivery (ad esempio capsule gastroresistenti, ecc.).

Credo quindi che per il momento l’utilizzo più razionale in caso di influenza e virosi respiratorie in genere sia quello di vaporizzazioni ambientali tramite areosol a scopo preventivo, applicazioni topiche che permettano il rilascio lento di olii essenziali respirati dalla soggetto, e suffumigi/fumigazioni nel momento della piena infezione a scopo sia antivirale sia antibatterico (in caso di superinfezioni) sia espettorante/antinfiammatorio.

E allora? Se gli olii essenziali non sono la mia prima scelta, quale lo è?

Non è questo il luogo per parlare di terapia, ma se la fitoterapia può contribuire in maniera interessante sarà, come dicevo più sopra, solo se potrà offrire prospettive terapeutiche nuove o strategie diverse, non incompatibili (anzi) con altre prospettive, ma sperabilmente concorrenti nel contribuire alla salute del paziente.

E allora ci saranno le piante che agiscono migliorando le condizioni dell’organismo in modo che meglio possano affrontare le infezioni. Quindi piante stimolanti la circolazione e diaforetiche,  immunomodulanti, piante adattogene (ma non nel momento di infezione acuta), piante espettoranti e piante per gestire la febbre e la tosse senza sopprimerle. Poi ci saranno certamente le piante ad azione antivirale ed antibatterica in caso di superinfezione. Ma altrettanto importanti saranno i rimedi da convalescenza, tra i quali tradizionalmente troviamo gli amari e gli epatici.

Ma questo argomento merita un post intero, ed adesso non ne ho il tempo.

Il suino in casa – 1

Dato che ho passato una settimana a fare tisane per il bimbo, ho pensato utile ripassare i basic facts sull’influenza e sulle possibili armi non convenzionali da usare (oppure da non usare). Ed ora ve lo riverso :-).

Intanto iniziamo proprio dall’inizio…

Virus
Oggettini quasi-vivi composti da acido nucleico (DNA o RNA) inserito in un involucro proteico (capside) e in certi casi (virus rivestiti) in una membrana lipoproteica. Le dimensioni vanno da 20 nm a 250-300 nm.

Classificazione virale
I virus possono essere classificati secondo la presenza di DNA o RNA, a singola o doppia elica. Se ne conoscono più di 70 famiglie, 20 negli uomini. A differenza degli organismi superiori, non è possibile costruire un albero genealogico dei virus al di fuori della famiglia, unico raggruppamento naturale che mostri somiglianze di strutture genomiche e geni omologhi.

Influenza
I virus dell’influenza appartengono  (secondo la classificazione di Baltimora) al V gruppo virale, alla famiglia delle Orthomyxoviridae, con RNA a elica singola, senso negativo, con rivestimento lipoproteico.

I virus influenzali che colpiscono l’uomo appartengono a tre serotipi: A, B e C. I virus del tipo C sono relativamente innocui, quelli del tipo B sono abbastanza rischiosi da giustificare la comprensione nella vaccinazione, ma sono quelli di tipo A ad essere responsabili della maggior parte delle infezioni.

Il serotipo del virus è determinato da due proteine di superficie – emaglutinina (H) e neuramminidasi (N) – che permettono al virus di entrare nelle cellule e di passare da cellula a cellula. In particolare la  emmaglutinina è necessaria sia per l’aggancio alla parete cellulare sia per la fusione. La emmaglutinina ha bisogno di essere “spezzata” da un enzima per funzionare nella fusione, e nell’uomo normalmente l’unico luogo dove questo enzima è presente è il tessuto polmonare.
Ci sono 16 sottotipi H e 9 N, che possono dare 144 serotipi HN, dei quali solo tre (H1N1, H2N2 e H3N2) sono stati osservati essere perfettamente adattati all’uomo, mentre combinazioni quali quella responsabile per la “aviaria” (ovvero la H5N1), possono infettare l’uomo occasionalmente ma sono virus aviari (naturalmente H5N1 potrebbe evolversi in una nuova pandemia se divenisse trasmissibile perfettamente tra uomo e uomo).

Ogni anno i virus del tipo A modificano leggermente le proprie proprietà antigeniche, in quello che si chiama il drift antigenico. Ma per tre volte nel XX secolo è stato osservato il cosiddetto shift antigenico, ovvero una modificazione radicale delle proprietà antigeniche con cambiamento del serotipi e quindi insorgenza di nuove pandemie.

1918
Dalla preesistente riserva genetica naturale del virus, gli uccelli acquatici, nel 1918 emerse (si adattò al nuovo ospite) il ceppo H1N1 che causò all’inizio (in primavera) una crisi di problemi respiratori di lieve entità, chiamata la “febbre dei tre giorni”, nella milizia di Fort Funston, in Kansas (ed una concomitante epidemia nei maiali nordamericani), da dove raggiunse altre basi militari negli Stati Uniti e quindi l’Europa. Questa prima ondata causò pochi decessi e la maggior parte degli infetti recuperò in pochi giorni. Essa fu seguita da una seconda “ondata” nell’agosto dello stesso anno, sempre di lieve entità anche se maggiore delle normali influenze stagionali (mortalità del 2.5% rispetto al normale 0.1%), che raggiunse il picco in settembre e novembre.

Nella primavera del 1919 si ebbe la terza (seconda secondo alcuni) ondata, e la situazione mutò gravemente dal punto di vista epidemiologico. La famigerata “spagnola” sembrava avere caratteristiche molto diverse: alcune vittime morirono nel giro di poche ore, ed erano suscettibili tutti i gruppi di età, dai più giovani agli adulti agli anziani. Colpì sia aree rurali sia cittadine, interessando, secondo alcune stime, 1/5 della popolazione mondiale ed uccidendo 50 milioni di persone.  Il virus era mutato, diventando più virulento?   In assenza di dati da comparare per accertare variazioni geno- o fenotipiche (l’unico ceppo di virus della H1N1 del 1918, ottenuto da tessuto polmonare appartenente ad un cadavere riesumato che era rimasto congelato nell’artico, era dell’ondata autunnale) è difficile dirlo con  certezza; i dati sulla mortalità (5% nella ondata primaverile, 60% in quella di novembre) sembrano supportare l’idea dell’aumentata virulenza, ma ci sono altri possibili fattori, o cofattori: le condizioni ambientali invernali (aria fredda, maggior presenza di pneumococchi e staffilococchi), la situazione di guerra (maggioro promiscuità), la copresenza di altri agenti virali patogeni, e differenza delle popolazioni colpite.

Certo è che il virus H1N1 riesumato del 1918 è diverso da quello delle H1N1 stagionali odierne: ha l’abilità di replicarsi in assenza di tripsina (ovvero la sua emmaglutinina può essere spezzata da proteasi ubiquitarie e non solo da quelle presenti nel tessuto polmonare) e mostra un fenotipo molto aggressivo nella crescita nelle cellule dell’epitelio polmonare umano, ed è in grado di uccidere i ratti infettati.

1957
Nel 1957 avvenne il primo shift genetico conosciuto (teniamo presente che la prima caratterizzazione dei serotipi era avvenuta solo negli anni 30) che portò alla comparsa del serotipo H2N2 (derivante da una ricombinazione: 3 segmenti da virus aviario e 5 da H1N1) che causò la cosiddetta pandemia “Asiatica” che apparentemente eliminò H1N1.

1968
Nell’estate del 1968 avvenne il secondo shift genetico conosciuto che portò alla comparsa in Asia del sud di H3N2 (2 segmenti da virus aviari) e alla influenza di Hong Kong, che eliminò H2N2 e che fu responsabile di sporadici casi da settembre a dicembre negli Stati Uniti, in Inghilterra ed in Giappone. L’epidemia nell’emisfero settentrionale finì in aprile del 1969, mentre in Australia iniziò a gennaio dello stesso anno, scomparve in ottobre e ritornò nel giugno del 1970.

1976
Nel febbraio del 1976 si ha la riemergenza di un ceppo di H1N1 (che teoricamente doveva essere stato eliminato dalla comparsa di H2N2) simile a quello del 1918, nella milizia di Fort Dix, dove causò il decesso di un soldato.  Molto velocemente (forse troppo velocemente?) il governo americano organizzò una vaccinazione di massa che raggiunse 48 milioni di americani, nonostante che il virus rimanesse limitato all’area di Fort Dix e sparisse molto velocemente (solo un ceppo collegato e poco virulento rimase presente fino a marzo). La vaccinazione venne sospesa dopo 532 casi di paralisi da sindrome di Guillain-Barré e 25 decessi apparentemente legati alle vaccinazioni. La vaccinazione causò cioè quindi più morti del virus (ma il virus non era veramene presente nella popolazione, che ricevette una cura inutile).

Il virus era così simile al virus H1N1 pre-1950 da far pensare ad un vero e proprio “congelamento” del ceppo. La riemergenza di H1N1 non eliminò H3N2 perché non era una novità per i soggetti di età maggiore di 20 anni, che avevano avuto la possibilità di incontrarlo prima del 1957, e quindi dal 1977 (ma alcuni autori ritengono fino dal 1918) ci sono due serotipi di influenza A circolanti, H1N1 e H3N2.

L’influenza H1N1 2009
La comparsa della nuova H1N1 rinforza l’opinione di alcuni autori che dal 1918 in poi siamo vissuti in un era pandemica dominata da H1N1, che continua a ritornare come una dinastia virale. Infatti, nonostante le iniziali affermazioni che si trattasse di un virus suino passato all’uomo, sappiamo che la nuova pandemia deriva da un virus H1N1 che include geni aviari, umani e suini. In effetti, il dato osservato che la virulenza del virus sia decresciuta con l’espandersi dell’area infetta si spiegherebbe bene con il fatto che esistono nella popolazione (in particolare in un terzo dei soggetti over 60) anticorpi preesistenti contro il virus, derivanti dall’immunizzazione o l’incontro con l’influenza stagionale.
E’ interessante, notano vari autori, il fatto che gli anticorpi prodotti da precedenti virus H1N1 non hanno dato protezione crociata dal H1N1 2009, forse perché gli epitopi del H1N1 2009 invece di stimolare la prodizione di anticorpi producono una risposta immunitaria cellulo-mediata, tramite cellule T citotossiche e sostanze chimiche tossiche.

From schemi

Attività antivirale

La strategia è quella di interferire con l’abilità del virus di penetrare la cellula bersaglio. Il virus passa attraverso vari passaggi per penetrare: legame a recettori di superficie cellulare grazie all’antirecettore emagglutinina, che si lega alla glicoproteina con l’acido neuramminico; fusione dell’involucro lipoproteico; adsorbimento; penetrazione; denudamento; rilascio dei contenuti all’interno della cellula. La neuraminidasi (N) serve a sciogliere il legame tra H e glicoproteine della membrana cellulare, sia nel caso che la penetrazione non abbia successo, sia quando il virus replicato debba lasciare la cellula bersaglio.

Interferire con l’attacco alla cellula
Gli agenti usati al momento per interferire con queste fasi possono mimare la proteina associata al virus (VAP) e legarsi ai recettori virali; possono mimare il recettore cellulare e legarsi al VAP. Sono però strategie molto costose da sviluppare.
Altri agenti possono inibire la penetrazione e/o il denudamento (Amantadina e Rimantadina per l’influenza, Pleconaril per i rinovirus del raffreddore e vari enterovirus)

Intervento durante la sintesi virale.
Un secondo approccio è quello di mirare ai processi che sintetizzano le componenti virali dopo l’invasione del virus stesso. Un modo tipico per farlo è inibire la trascrittasi inversa, l’enzima che sintetizza la trascrizione da RNA a DNA (acyclovir per HSV, AZT per HIV, Lamivudina per HBV). Un altro modo è quello di bloccare la fase di trascrizione di mRNA (necessario per la sintesi proteica), oppure la fase di traduzione.

Approccio diverso è quello di inibire la proteasi, un enzima che taglia le catene proteiche virali perché possano poi assemblarsi nella configurazione finale, oppure di inibire del tutto l’assemblaggio (come la Rifampicina).

Rilascio
L’ultima fase del ciclo virale è il rilascio del virus completo dalla cellula. Alcuni farmaci antiinfluenzali (Zanamavir, Oseltamivir) impediscono il rilascio virale bloccando la neuraminidasi.

Virus e resistenza
Sia i farmaci antivirali (acyclovir) sia i vaccini possono causare insorgenza di resistenza nei virus. Questa seconda resistenza è la meno conosciuta. Vediamo qualche sempio di resistenza ai vaccini:

  • Virus dell’epatite B: la vaccinazione è iniziata nei primi anni 80. Il vaccino contiene un antigene ricombinante di superficie, ed il determinante a è il target primario degli anticorpi. Nel 1990 è emerso il primo caso di sostituzione nel gene S codificante per a, e negli anni si è evidenziato il fatto che la frequenza della resistenza aumenta la individui vaccinati.
  • Influenza aviaria (H5N2) nei polli. Continuano ad emergere nuove linee virali resistenti.
  • Malattia di Marek, causata dal virus dell’Herpes nei polli. Le prime vaccinazioni sono iniziate negli anni 60, e la prima campagna è stata di successo; già la seconda campagna (negli anni 70) non è risultata più sufficiente ad assicurare una copertura paragonabile alla prima. La seconda generazione di vaccini, negli anni 80, è risultata insufficiente dopo pochi anni. La terza generazione è uscita negli anni 90.
  • Infectuous Bursal Disease (IBD) nei polli, causato da un birnavirus. La vaccinazione è fallita.

Perchè falliscono?
Le “nuove” malattie virali sono molto differenti dalle prime (ad esempio le esantematiche), classici esempi del successo delle vaccinazioni. Nelle nuove malattie i ceppi virali sono capaci di operare anche in soggetti vaccinati, e la vaccinazione non è sterilizzante, non dura per tutta la vita e non è indipendente dai ceppi virali.
L’adattamento dei virus dipende certamente da meccanismi classici quali l’evoluzione degli epitopi e della virulenza, e in secondo grado da aumento della capacità immunosoppressiva, dall’aumento nella produzione di molecole smokescreen, dalla modificazione delle variazioni antigeniche, dalla modificazione del tropismo tessutale e dall’attivazione di vie di penetrazione alternative.
Il futuro è incerto e la scelta di usare target sempre più specifici nei virus può portare a conseguenze inaspettate e non prevedibili.

E ora passiamo alle strategie dello stregone. Iniziando dall’approccio a mio parere meno interessante da un punto di vista strettamente fitoterapico, ovvero l’azione direttamente virucida o virustatica degli olii essenziai.  Più avanti esamineremo altre opzioni


Attività antimicrobica

E’ indubbio che l’attività antimicrobica degli olii essenziali (OE) sia quella con più supporto sperimentale. Il fatto che gli OE possiedano proprietà antinfettive, in particolare antimicotiche, concorda inoltre con le nostre conoscenze riguardo le funzioni di queste sostanze nelle piante, come difesa da infezioni secondarie a lesioni dovute all’azione degli erbivori..
Se quest’attività è data ormai per scontata, bisogna sottolineare come la maggior parte degli studi sia stata effettuata in vitro, e di come esistano ancora pochi studi clinici di buona qualità.
Il volume di dati sull’attività antimicrobica resta, comunque, significativo; sono stati testati molti e diversi patogeni: virus animali e vegetali, funghi micotossigeni, lieviti patogeni, differenti ceppi batterici, amebe.

Olii essenziali antivirali
Se tra gli olii specificamente virucidi troviamo spesso olii genericamente antinfettivi, come per esempio quelli con alto tenore in fenoli o eteri fenoliche (Cinnamomum zeylanicum cortex, Origanum hirtum, Thymus vulgaris, Lippia origanoides, Syzygium aromaticum), o ad alcoli (Zingiber officinale, Melaleuca alternifolia, Mentha x piperita, Santalum album, Cymbopogon martinii), emergono anche olii diversi dal solito, come Salvia officinalis, Hyssopus spp., Artemisia vulgaris, Laurus nobilis. In particolare sembra che la presenza di citrali sia importante per la attività antivirale (come Cymbopogon spp., Melissa officinalis). Vi sono poi olii essenziali interessanti ma molto poco studiati, come Santolina insularis, Heracleum spp., Artemisia arborescens, Cynanchum stauntonii, Salvia fruticosa, Minthostachys verticillata.

Qualche dettaglio: OE attivi sui virus influenzali

L’olio essenziale di varie specie di Heracleum hanno mostrato attività virucida in vitro sul virus dell’influenza.
L’olio essenziale di Houttuynia cordata e le molecole metil n-nonil chetone, lauril aldeide, e capril aldeide sono risultati virucidi, in vitro, sui virus dell’herpes simplex 1, dell’influenza e dell’HIV-1, in maniera tempo dipendente.
L’olio essenziale di radice di Cynanchum stauntonii (Ascelpiadaceae), i cui composti principali sono (E,E)-2,4-decadienal, 3-etil-4-metilpentanolo, 5-pentll-3H-furan-2-one, (E,Z)-2,4-decadienale e 2(3H)-furanone, diidro-5-pentile, è attivo in vitro sul virus dell’influenza con IC50s = 64 μg/ml. In un esperimento in vivo su modelli animali ha ridotto i decessi da influenza in maniera dose dipendente.

La trans-cinnamaldeide, uno dei principali composti dell’olio essenziale da corteccia di Cinnamomum zeylanicum e C. cassia,  ha mostrato attività in vivo ed in vitro sul virus dell’influenza A/PR/8. Incubato a 40 μM con cellule di rene di cane preinfettate, ha ottenuto il massimo  del controllo dell’infezione (29.7%) se somministrato 3 ore dopo l’infezione, e  ha inibito la crescita del virus in maniera dose dipendente da 20 a 200 μM, quando il virus non è stato più individuabile.
Nei topi infettati con il virus PR-8 virus l’inalazione di 50 mg/gabbia/giorno ha aumentato la sopravvivenza in 8 giorni del 100% (rispetto al 20% dei controlli), ed ha grandemente ridotto la presenza virale nel fluido di lavaggio broncoalveolare dopo 6 giorni.
L’olio essenziale di Melaleuca alternifolia ed alcuni dei composti in esso contenuti (soprattutto terpinen-4-olo, ma anche α-terpinene, γ-terpinene, p-cimene, terpinolene e α-terpineolo) hanno mostrato attività inibitoria sulla replicazione del virus dell’influenza A/PR/8 virus H1N1 a dosi minori di quella citotossica (ID50 = 0·0006% e CD50 = 0·025%, indice di specificità 41,6). L’effetto su HSV-1 ed HSV-2 è stato molto minore (CD50 = 0·125%).
La propoli (non un olio essenziale ma rilevate comunque, potendo funzionare da resina veicolo) è risultata attiva sul virus dell’influenza aviaria.

Attività su altri virus
L’olio essenziale di Artemisia arborescens è risultato efficace su HSV-1 (del 50% a dosi di 2.4 microg/ml, dell’80% a dosid di 5.6 microg/ml) e -2 (del 50% a dosi di 4.1 microg/ml, dell’80% a dosi di 7.3 microg/ml) con azione direttamente virucida e inibente il passaggio da cellula a cellula e a dosi molto più basse di altri olii essenziali.

In uno studio recente gli olii essenziali di zenzero, sandalo, timo e issopo si sono dimostrati efficaci su herpes virus 1.
L’olio di Santolina insularis e di Melissa officinalis sono attivi su HSV-1 e -2. In particolare l’OE di melissa ha mostrato IC50 = 0.0004% ed inibizione del 98.8% per HSV-1, e IC50 = 0.00008% ed inibizione del 97.2% per HSV-2. L’OE di melissa agisce sul virus prima della penetrazione della cellula, ma non dopo.
L’olio essenziale di Salvia fruticosa ha mostrato una elevata attività virucida su HSV-1, e i diterpeni di Salvia officinalis mostrato attività antivirali.
L’olio essenziale di Myntostachys verticillata ha inibito sia HSV-1 sia il virus della pesudorabbia.
L’olio essenziale di eucalipto (non meglio specificato) ha ridotto del 57.9-75.4% i livelli di HSV.
L’olio essenziale di Laurus nobilis e i suoi composti beta-ocimene, 1,8-cineolo, alfa- e beta-pinene hanno mostrato attività antierpetica con IC50 = 120microg/ml e un indice di selettività pari a 4.16.
Altri olii attivi sono genericamente la Mentha xpiperita e l’Origanum vulgare.
Gli OE di Artemisia douglasiana e Eupatorium patens sono risultati attivi su HVS-1 e Dengue 2.
L’OE di Cymbopogon citratus è risultato attivo su HSV-1, con il 100% di inibizione a conc. di 0.1%, dell’80% a 0.05% e del 50% a 0.005%. Anche gli OE di Rosmarinus officinalis ed Eucalyptus globulus sono risultati interessanti, seppure non così attivi, causando inattivazione delle particelle virali.
Gli OE di Lippia alba, Lippia origanoides, Origanum vulgare e Artemisia vulgaris sono attivi sul virus della febbre gialla, con MIC di 3.7 microg/ml per i primi tre e di 11.1 microg/ml per l’ultimo.

Composti attivi e meccanismi d’azione.
Vari studi hanno identificato gli OE con molecole che portano un gruppo idrossilico, ovvero alcoli, fenoli ed eteri fenoliche, come quelli più attivi.  In ricerche effettuate sugli effetti antimicotici delle molecole degli OE, le più attive si sono dimostrate quelle con un gruppo idrossilico legato ad un sostituente alchilico (fenoli come carvacrolo, timolo, iso-eugenolo ed eugenolo e aldeidi aromatiche come cinnamaldeide).

Attualmente l’ipotesi principale sui meccanismi d’azione è che l’attività antimicrobica vada di pari passo con l’attività citotossica e che quindi condivida lo stesso meccanismo, in altre parole una reazione associata alla membrana. Anche il legame tra attività antisettica e gruppi idrossi fenolici supporta quest’ipotesi, vista la riconosciuta attività dei fenoli a livello cellulare, con denaturazione di proteine batteriche o alterazione della membrana citoplasmatica.

I fenoli e le eteri fenoliche agirebbero sulla struttura e funzionalità della membrana cellulare, strato polisaccaridico (in G-), e parete cellulare, causando lesione drammatica e morte. Altri composti (forse gli alcoli) indebolirebbero solo la membrana senza causare lisi, stimolano il rilascio di enzimi autolitici, con lesione subletale e perdita delle capacità regolatoria e forse una azione mitocondriale.

Nei virus gli OE sembrano nella quasi totalità agire nella fase subito precedente alla penetrazione, molto poco  nelle fasi di replicazione, e poco nella fase di replicazione e passaggio da cellula a cellula. Per queste ragioni si ipotizza che il meccanismo di azione sia quello della interferenza con l’involucro virale, con disturbo delle strutture del virione necessarie per la penetrazione della cellula, o forse la dissoluzione della capsula del virus (l’OE di origano ad esempio la distrugge). Il fatto che il meccanismo si adifferente da quello tipico degli antivirali di sintesi spiegherebbe il fatto che spesso questi OE sian attivi anche su ceppi resistenti ad acyclovir.

Ci sono però delle interessanti eccezioni, ad esempi il già citato OE di Santolina insularis agisce su HSV inibendo la trasmissione da cellula a cellula; gli OE di Melaleuca alternifolia e di Eucalyptus globulus sembrano agire sul virus dell’herpes sia prima sia durante la penetrazione; la cinnamaldeide sembra fare eccezione poiché inibisce la sintesi proteica virale a livello post trascrizionale.

From schemi

Molto interessante l’osservazione fatta da molti ricercatori che l’azione degli OE sui patogeni non varia molto tra ceppi da laboratorio e ceppi selvaggi.  Questo sembrerebbe supportare l’idea che i patogeni non abbiano sviluppato una resistenza agli OE come hanno invece fatto per quanto riguarda molti antibiotici.  E questo nonostante gli OE siano parte della biosfera da moltissimo tempo, e siano stati sicuramente coinvolti in processi d’adattamento di tipo evolutivo. E’ ipotizzabile che la ragione del mancato sviluppo della resistenza sia la complessità degli OE e del loro meccanismo d’azione con punti d’attacco a diversi livelli della membrana cellulare; questo renderebbe più difficile l’attivarsi di meccanismi di resistenza, o quantomeno di quelli di tipo one-step.

(continua)

Cypripedium

Un’altra bella immagine, da Botany Photo of the Day, della Pianella della madonna nordamericana, una orchidea rara e protetta che è stata utilizzata come pianta medicinale sia dai nativi americani sia da eclettici e fisiomedici.

Dalle note di etnobotanica del sito, che si rifà al bel testo di Moerman: “esiste solo un riferimento all’utilizzo da parte dei nativi nordamericani di questa specie. I nativi della Nazione Okanagan-Colville sembra usassero un infuso delle fglie e dei fusti come aiuto alla riproduzione (Turner et al 1980 “Ethnobotany of the Okanagan-Colville Indians of British Columbia and Washington”).

Possiamo aggiungere che altre specie di Cypripedium (sempre rare e protette e da non usare!) sono state utilizzate; ad esempio il rizoma e le radici di Cypripedium hirsutum Miller, di Cypripedium pubescens Wildenow e di Cypripedium parviflorum Salisbury sono state utilizzate come diaforetici (sudorifici), stimolanti nervini ed antiuspasmodici, in maniera simile ma più blanda della Valeriana.
Veniva utilizzata dai medici eclettici come sostituto dell’oppio nel trattamento dei bambini (da 0,5 a 2,0 gr). La droga è ricca in olii essenziali, resine e principi amari.

Henriette ci presta due belle immagini delle sezioni della radice…

…e del rizoma