Dipartimento Agronomia Ambientale e Territoriale
Istituto Sperimentale Colture Industriali - Sez. Rovigo
Ottimizzazione dell’agrotecnica della canapa
(Cannabis sativa L.) per applicazioni di tipo
farmaceutico.
Relatore:
Prof. Dario Giambalvo
Tesi di laurea di:
Salvatore Casano
Correlatori:
Dott. Giampaolo Grassi
Dott. Piero Trapani
La canapa è stata ampiamente coltivata
sin dall’antichità
L’Italia, agli inizi del XX secolo, era il
maggior produttore (circa 100.000 ha)
di fibra e seme di canapa in Europa
L’attuale superficie nel mondo investita a
canapa (da fibra e da seme) ammonta a
circa 75.000 ettari (in Italia poco più di
1.000 ettari)
Attuale rivalutazione della canapa in virtù delle sue molteplici utilizzazioni
Utilizzazioni
Fibra
Cellulosa
Solventi, vernici, saponi, lubrificanti, materie plastiche
Biodiesel
Cibo (per consumo umano e per l’alimentazione zootecnica)
Integratori alimentari
Biomassa da energia
Oli essenziali
Applicazioni farmaceutiche
POTENZIALI CAMPI DI IMPIEGO TERAPEUTICO DEI DERIVATI DELLA CANAPA
A: Patologie per le quali esistono evidenze incontrovertibili:
Trattamento della nausea in chemioterapia
Stimolazione dell’appetito in pazienti con sindrome da deperimento Aids–correlata
B: Patologie per le quali esistono promettenti evidenze preliminari:
Terapia del dolore
Effetti neuroprotettivi e antiossidanti (ictus e traumi cranici)
Sindrome di Gilles de la Tourette
Glioblastomi
Artrite reumatoide
Glaucoma
Epilessia
Sclerosi multipla (sollievo da dolore neuropatico)
il SATIVEX® è il primo farmaco contenente cannabinoidi ottenuti da estratti
vegetali ad essere accettato dalla farmacopea ufficiale di un Paese occidentale
Spray sub-linguale
a % standardizzata
di Δ9-THC e CBD
Δ9-THC/CBD
1:1
E’ ottenuto dopo estrazione chimica, purificazione e titolazione di due
varietà “monochemiotipiche”: una ricca in Δ9-THC e l’altra in CBD; entrambe
sono caratterizzate da un elevato grado di purezza (circa 95 %) del
cannabinoide principale rispetto ai secondari
POTENZIALI CAMPI DI IMPIEGO TERAPEUTICO DEI DERIVATI DELLA CANAPA
C: Patologie in cui esistono evidenze meritevoli di ulteriori approfondimenti:
Terapia dei tumori
Lesioni midollari (tetraplegia, paraplegia)
Malattie neurodegenerative (distonie, Parkinson, Huntington, Alzheimer)
Asma bronchiale
Malattie autoimmuni e patologie infiammatorie croniche (lupus
eritematoso, morbo di Crohn, colite ulcerosa, etc.)
Sindromi ansioso–depressive e altre sindromi psichiatriche
Patologie cardiovascolari
Sindromi da astinenza nelle dipendenze da sostanze
Prurito intrattabile
Gli effetti terapeutici della canapa sono dovuti alla presenza di p.a.
appartenenti alla famiglia dei cannabinoidi (gruppo di composti a 21 atomi di C
unicamente prodotti dal genere Cannabis);
ad oggi ne sono stati identificati oltre 60, comprendendo anche i loro acidi
carbossilici, analoghi e prodotti di trasformazione
I cannabinoidi più abbondanti nei tessuti vegetali sono:
Δ9-THC (delta9-tetraidrocannabinolo)
CBD (cannabidiolo)
CBC (cannabicromene)
CBG (cannabigerolo)
Δ9-THCV, CBDV e CBGV (omologhi propilici)
Il CBG è il precursore di tutti i cannabinoidi e, per via enzimatica, viene
convertito negli altri cannabinoidi principali
Il Δ9-THC è il cannabinoide più studiato per gli effetti terapeutici, ma è
dotato di attività psicotropa
Il CBD modula l’attività del Δ9-THC attenuandone gli effetti collaterali e
prolungandone l’effetto terapeutico
Classificazione dei fenotipi in base al contenuto in cannabinoidi
2,0
% Δ9-THC
1,0
psicotropo
1,5
semi-psicotropo
0,5
non psicotropo
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
% CBD
2,5
3,0
3,5
L’Istituto Sperimentale Colture Industriali
Sezione Operativa Periferica di Rovigo
si occupa di selezionare varietà di
canapa monoiche e linee monochemiotipiche
da alcuni anni
Obiettivi della ricerca
acquisire informazioni sulle principali caratteristiche di
genotipi di canapa valutandone il comportamento in termini di
parametri biometrici e, soprattutto, di concentrazioni % in
cannabinoidi al variare di alcuni aspetti dell’agrotecnica
CBD e CBG
Δ9-THC esenti
acquisire informazioni sulle variazioni del contenuto % in
cannabinoidi nelle foglie durante il ciclo biologico della coltura
MATERIALI e METODI
L’attività di ricerca è stata articolata in due distinte prove:
previamente e regolarmente autorizzate dal Ministero ai sensi dell’ art. 26 D.P.R. n° 309/90 (coltivazione di
canapa a scopi sperimentali)
PROVA 1:
20 linee inbred
4 pacchetti di coltivazione
(substrato + concimazione)
PROVA 2:
2 progenie clonali
Pacchetti di coltivazione in valutazione
T1
T2
T3
T4
Substrato:
Concimazione:
mix di vari tipi di torba (in prevalenza torba nera)
minerale (in prevalenza azotata in fase vegetativa e
fosfo-potassica in fase di fioritura)
Substrato:
Concimazione:
fibra di cocco
formulati minerali specifici forniti dalla ditta produttrice
(Coco A e Coco B)
Substrato:
Concimazione:
torba bianca e compost di cortecce
formulati minerali specifici forniti dalla ditta produttrice
(Terra Vega – f. vegetativa e Terra Flores – f. fioritura)
Substrato:
Concimazione:
torba bianca e compost di cortecce
formulati organici specifici forniti dalla ditta produttrice
(Bio Vega – f. vegetativa e Bio Flores – f. fioritura)
Prova 1 – Linee inbred
Sito:
Monselice (PD) - presso una serra dell’Istituto Tecnico Agrario
“Kennedy”
Periodo:
dal 2 agosto al 18 ottobre 2004
Semina:
il 2 agosto in cubetti di torba pressata
N° piante:
200 totali - 50 per trattamento
Trapianto:
dopo una settimana circa in vasi da 5 litri precedentemente
invasati con i rispettivi substrati
Illuminazione: dal trapianto fino al 14/9 (fase vegetativa): 18 ore di luce
dal 14/9 alla raccolta (fase riproduttiva): 11 ore di luce
Irrigazione:
interventi giornalieri per mantenere il substrato sempre in
condizioni prossime alla CIC
Raccolta:
il 18 ottobre (15-20 giorni d’anticipo rispetto al presunto ottimale)
Prova 2 – Progenie clonali
Sito:
Rovigo - presso una serra dell’Istituto Sperimentale per le
Colture Industriali
Periodo:
dal 4 ottobre 2004 al 14 gennaio 2005
N° piante:
68 (24 clone E1 e 44 clone E7) - 17 per trattamento
Trapianto:
il 4/10 in vasi da 2 litri precedentemente invasati con i rispettivi
substrati
Illuminazione: dal trapianto fino al 2/11 (fase vegetativa): 18 ore di luce
dal 2/11 alla raccolta (fase riproduttiva): 11 ore di luce
Irrigazione:
interventi giornalieri per mantenere il substrato sempre in
condizioni prossime alla CIC
Raccolta:
il 14 gennaio 2005
Rilievi (a maturazione)
Altezza delle piante
Diametro del fusto
Biomassa epigeica complessiva e ripartita nelle sue componenti
(fusto, foglie, infiorescenze)
Determinazione del contenuto in cannabinoidi nelle infiorescenze
mediante analisi gas-cromatografica [L’estrazione è stata effettuata seguendo i
metodi ufficiali UE (Reg. 796/2004); solvente (n-esano) e standard interno (squalene)]
Prova 1 – Linee inbred
Effetti dei differenti trattamenti su alcuni parametri biometrici
T1
T2
T3
T4
DMS
117,3
101,1
137,3
127,6
18,2
Diametro fusto (mm)
4,9
3,6
5,6
5,2
0,6
Biomassa epigeica (g/pianta)
26,3
15,5
33,1
28,1
4,3
Incidenza del fusto sulla biomassa
epigeica (%)
37,7
28,5
39,3
38,8
Incidenza foglie e infiorescenze sulla
biomassa epigeica (%)
62,3
71,5
60,7
61,2
Altezza (cm)
Differenze minime significative per P≤0,05
Prova 1 – Linee inbred
2,50
a
ab
CBD (%)
2,00
b
b
T1
T2
1,50
1,00
0,50
0,00
T3
T4
Contenuto medio in CBD nelle infiorescenze (%)
Prova 1 – Linee inbred
3,50
DMS (P≤0,05)
3,00
CBD (%)
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
379
453
454
463
633
634
635
666
763
764
778
903 1064 1086 1090 1095 1098 1100 1101 1102
Contenuto medio in CBD nelle infiorescenze (%)
Prova 1 – Linee inbred
a
0,08
0,07
Δ9-THC (%)
0,06
ab
ab
b
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0,00
T1
T2
T3
T4
Contenuto medio in Δ9-THC nelle infiorescenze (%)
Prova 1 – Linee inbred
0,16
0,14
DMS (P≤0,05)
Δ9-THC (%)
0,12
0,1
0,08
0,06
0,04
0,02
0
379
453
454
463
633
634
635
666
763
764
778
903
1064 1086 1090 1095 1098 1100 1101 1102
Contenuto medio in Δ9-THC nelle infiorescenze (%)
Prova 1 – Linee inbred
0,40
0,35
CBG (%)
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
T1
T2
T3
T4
Contenuto medio in CBG nelle infiorescenze (%)
Prova 1 – Linee inbred
2,6
2,4
2,2
2,0
1,8
DMS (P≤0,05)
CBG (%)
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
379
453
454
463
633
634
635
666
763
764
778
903
1064 1086 1090 1095 1098 1100 1101 1102
Contenuto medio in CBG nelle infiorescenze (%)
Prova 2 – Progenie clonali
Peso infiorescenze (g/pianta)
4,0
a
a
3,5
3,0
ab
2,5
b
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
T1
T2
T3
T4
E1
Trattamento
Peso delle infiorescenze (g/pianta)
E7
Clone
Prova 2 – Progenie clonali
5,5
5,0
a
a
b
CBD (%)
4,5
c
4,0
b
d
3,5
3,0
2,5
2,0
T1
T2
T3
Trattamento
T4
E1
E7
Clone
Contenuto in CBD nelle infiorescenze (%)
Prova 2 – Progenie clonali
5,0
0,20
y = -0,299x2 + 0,9361x + 4,2101
R2 = 0,9998
4,6
4,2
0,10
3,8
y = -0,0162x2 + 0,113x - 0,0635
R2 = 0,9987
0,05
3,4
3,0
0,00
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
Peso infiorescenze (g/pianta)
Relazione tra peso delle infiorescenze (g/pianta) e
contenuto in CBD (% e g/pianta)
CBD (g/pianta)
CBD (% s.s.)
0,15
Prova 2 – Progenie clonali
0,20
Δ9-THC (%)
0,15
a
a
0,10
b
b
b
b
0,05
0,00
T1
T2
T3
Trattamento
T4
E1
E7
Clone
Contenuto in Δ9-THC nelle infiorescenze (%)
Prova 2 – Progenie clonali
T1
T2
E7
E1
T4
T3
3
2,8
2,6
CBD(%)
2,4
2,2
2
1,8
1,6
1,4
1,2
1
0
15
30
45
60
75
90
Giorni dal 1° novembre
Andamento del contenuto in CBD (%) nelle foglie per
effetto delle variabili agronomiche studiate.
Conclusioni
E’ stata riscontrata una ampia variabilità tra le linee in esame, che peraltro
hanno mostrato una notevole stabilità di risposta al variare dei trattamenti
applicati
Sono state individuate linee stabili nel profilo chemiotipico e con elevato
contenuto in CBD e CBG
Le % in cannabinoidi più elevate sono state realizzate con i “trattamenti”
caratterizzati da un limitato apporto di elementi fertilizzanti
Il contenuto in percentuale in cannabinoidi si riduce progressivamente
all’aumento della produzione di infiorescenze per pianta
Conclusioni
Dal confronto tra le tesi T3 e T4, caratterizzate da uguale substrato ma da
differenti tipologie di concime utilizzato, rispettivamente minerale ed
organico, emerge come la produzione in CBD per pianta non è variata in
modo significativo tra i due trattamenti
La ricerca ha inoltre messo in evidenza un graduale decremento delle
concentrazioni percentuali in cannabinoidi nelle foglie con il progredire
della fase riproduttiva; ciò è presumibilmente collegato ai processi di
senescenza delle foglie ma potrebbe anche essere legato a processi di
traslocazione dei metaboliti verso le infiorescenze. Tale aspetto
meriterebbe ulteriori approfondimenti sperimentali