Khóa luận tốt nghiệp đại học ngành Dược học: Sàng lọc hoạt tính ức chế acetylcholinesterase của cao chiết Dương Xỉ bản địa làm nguồn nguyên liệu có khả năng chữa bệnh sa sút trí tuệ và Alzheimer

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:50

Thêm vào BST

Báo xấu

8
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài "Sàng lọc hoạt tính ức chế acetylcholinesterase của cao chiết Dương Xỉ bản địa làm nguồn nguyên liệu có khả năng chữa bệnh sa sút trí tuệ và Alzheimer" là nghiên cứu tạo cao chiết phân đoạn các dung môi khác nhau với các mẫu Dương xỉ, sàng lọc hoạt tính ức chế enzyme Acetylcholinesterase của các cao chiết Dương xỉ.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khóa luận tốt nghiệp đại học ngành Dược học: Sàng lọc hoạt tính ức chế acetylcholinesterase của cao chiết Dương Xỉ bản địa làm nguồn nguyên liệu có khả năng chữa bệnh sa sút trí tuệ và Alzheimer

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC Y DƢỢC  BÙI TRUNG ĐỨC SÀNG LỌC HOẠT TÍNH ỨC CHẾ ACETYLCHOLINESTERASE CỦA CAO CHIẾT DƢƠNG XỈ BẢN ĐỊA LÀM NGUỒN NGUYÊN LIỆU CÓ KHẢ NĂNG CHỮA BỆNH SA SÚT TRÍ TUỆ VÀ ALZHEIMER KHÓA LUẬN T T NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƢỢC HỌC HÀ NỘI – 2023
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC Y DƢỢC  Ngƣời thực hiện: BÙI TRUNG ĐỨC SÀNG LỌC HOẠT TÍNH ỨC CHẾ ACETYLCHOLINESTERASE CỦA CAO CHIẾT DƢƠNG XỈ BẢN ĐỊA LÀM NGUỒN NGUYÊN LIỆU CÓ KHẢ NĂNG CHỮA BỆNH SA SÚT TRÍ TUỆ VÀ ALZHEIMER KHÓA LUẬN T T NGHIỆP ĐẠI HỌC (NGÀNH DƢỢC HỌC) KHOÁ: QH.2018.Y NGƢỜI HƢỚNG DẪN: TS. HỒ NGỌC ANH ThS. NGUYỄN THỊ MAI HÀ NỘI – 2023
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô và các bạn. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin trân trọng cảm ơn TS. Hồ Ngọc Anh – Viện Công nghệ Sinh học - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam và ThS. Nguyễn Thị Mai - Trường Đại học Y Dược đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành nghiên cứu. Trong quá trình thực hiện khóa luận, tôi nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ các thầy cô phụ trách trong các phòng thí nghiệm của Viện Công nghệ Sinh học. Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Công nghệ Sinh học đã tạo mọi điều kiện tốt nhất về cơ sở vật chất, các dụng cụ phòng thí nghiệm cho tôi có thể thực hiện tốt đề tài nghiên cứu. Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới toàn bộ thầy cô trong bộ môn Dược liệu – Dược học cổ truyền cùng toàn thể các thầy cô Trường Đại học Y Dược đã giúp đỡ, trang bị cho tôi nhiều điều bổ ích và thực sự đó là những hành trang quý báu giúp tôi thêm vững bước trên con đường đi sắp tới của mình. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt và ý nghĩa nhất tới ông bà, bố mẹ, người thân và bạn bè đã luôn chỉ bảo, động viên, chia sẻ, sát cánh bên tôi để tôi vượt qua những khó khăn trong quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn! Bùi Trung Đức
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ACh Acetylcholine AChE Acetylcholinesterase ACTI Acetylthiocholine AD Bệnh Alzheimer BACE1 Tiền thân amyloid ở vị trí β enzyme 1 BuChE Butyrylcholinesterase BuOH Butanol DPPH 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl DTNB Acid 5-5‟-dithiobis-2-nitrobenzoic EtOAc Etylacetat EtOH Etanol HIV Bệnh suy giảm miễn dịch ở người HupA Huperzine A IC50 Liều ức chế 50% MeOH Metanol MRSA Tụ cầu vàng kháng methicilin nHX n-hexan ROS Các dạng oxi hoạt động SSTT Sa sút trí tuệ TNF-α Yếu tố hoạt tử khối u VaD Sa sút trí tuệ mạch máu
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Vòng đời của Dương xỉ........................................................................6 Hình 1.2. Đồng phân lập thể của huperzine A .....................................................8 Hình 1.3. Các hợp chất đại diện của bốn loại alkaloid Lycopodium chính từ H. serrata: fawcettimine (A), lycodine (B), lycopodine (C), và phlegmarine (D) ...8 Hình 1.4. Các dẫn xuất của Pterosin phân lập được từ cây Dương xỉ diều hâu ..9 Hình 1.5. Các hợp chất chính được phân lập từ cây Pteris vittata ....................10 Hình 1.6. Các vị trí hoạt động của enzyme AChE .............................................14 Hình 2.1. Các mẫu dương xỉ nghiên cứu ...........................................................18 Hình 2.2. Sơ đồ chiết xuất phân đoạn Dương xỉ................................................20 Hình 2.3. Quá trình phản ứng diễn ra trong phương pháp đo quang trong phản ứng Ellman..........................................................................................................21 Hình 3.1. Sắc ký đồ của các cao chiết phân đoạn DX04 với hệ dung môi Hexan: etylacetat 1:1 ..........................................................................................25 Hình 3.2. Sắc ký đồ của các cao chiết phân đoạn DX04 với hệ dung môi diclometan: MeOH 8:2 .......................................................................................26 Hình 3.3. Sắc ký đồ của các cao chiết phân đoạn DX04 với hệ dung môi diclometan: MeOH:H2O 65:30:5………………………………………………22 Hình 3.4. Sắc ký đồ của các cao chiết phân đoạn DX04 với hệ dung môi diclometan: MeOH 6:4……………………………………………………… 22 Hình 3.5. Phân đoạn chất trên cột khảo sát bằng TLC…………………….. 26
DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Các mẫu dược liệu dương xỉ nghiên cứu ................................. 16 Bảng 3.1. Khối lượng cao chiết phân đoạn với các dung môi khác nhau của các mẫu Dương xỉ thử nghiệm ........................................................... 23 Bảng 3.2. Các hệ dung môi chạy sắc ký lớp mỏng .................................. 24 Bảng 3.3. Hoạt tính ức chế enzyme acetylcholinesterase của các mẫu thử ................................................................................................................... 28 Bảng 3.4. Kết quả ức chế gốc tự do DPPH của phân đoạn dịch chiết trên cột..27
MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG MỤC LỤC MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1- TỔNG QUAN .......................................................................... 3 1.1. Tổng quan về Dương xỉ và ứng dụng ........................................................ 3 1.1.1. Đặc điểm phân bố và thực vật [11] ........................................................ 4 1.1.2. Thành phần hoá học ................................................................................ 7 1.1.3. Hoạt tính sinh học ................................................................................. 10 1.2. Acetylcholine, enzym Acetylcholinesterase và giả thuyết về vai trò của hệ cholinergic đối với bệnh Alzheimer .................................................... 13 1.2.1. Acetylcholine ........................................................................................ 13 1.2.2. Enzym Acetylcholinesterase ................................................................. 15 1.2.3. Giả thuyết về vai trò hệ cholinergic đối với bệnh Alzheimer ............... 15 CHƢƠNG 2- Đ I TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........ 16 2.1. Đối tượng nghiên cứu .............................................................................. 16 2.2. Hóa chất, thiết bị ...................................................................................... 18 2.2.1. Hóa chất ................................................................................................ 18 2.2.2. Thiết bị .................................................................................................. 18 2.3. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 19 2.3.1. Phương pháp xử lí và chiết xuất dược liệu ........................................... 19 2.3.2. Phương pháp sàng lọc hoạt tính ức chế Acetylcholinesterase của các cao chiết .......................................................................................................... 21 CHƢƠNG 3- KẾT QUẢ ............................................................................... 23 3.1. Quy trình chiết xuất dương xỉ của các mẫu dược liệu ............................. 23 3.2. Kết quả đánh giá hoạt tính ức chế enzyme Acetylcholinesterase ............ 27 CHƢƠNG 4- BÀN LUẬN ............................................................................ 33 4.1. Về kết quả tạo cao chiết phân đoạn dương xỉ .......................................... 33 4.2. Về kết quả sàng lọc hoạt tính ức chế enzyme acetylcholinesterase của các mẫu cao chiết dương xỉ ............................................................................. 33
KẾT LUẬN, ĐỀ XUẤT ................................................................................ 37 Kết luận ........................................................................................................... 37 Đề xuất ............................................................................................................ 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 38
MỞ ĐẦU Sa sút trí tuệ (SSTT, dementia) là một thuật ngữ chung cho sự suy giảm khả năng nhận thức đủ nghiêm trọng để cản trở cuộc sống hàng ngày. Bệnh Alzheimer (AD) chiếm gần 3/4 các trường hợp SSTT, với phần còn lại do SSTT mạch máu (VaD), hỗn hợp Alzheimer và VaD, SSTT với thể Lewy, và SSTT vùng trán. SSTT là nguyên nhân chính gây ra tình trạng khuyết tật và phụ thuộc ở những người lớn tuổi trên toàn thế giới, đặt ra gánh nặng to lớn cho cá nhân, gia đình, cộng đồng và xã hội [1]. Nó chiếm 11,9% số năm sống với tình trạng tàn tật do bệnh không lây nhiễm. Các đánh giá gần đây ước tính rằng trên toàn cầu có gần 8 triệu người phát triển chứng SSTT mỗi năm, dịch chuyển sang một trường hợp mới sau mỗi bốn giây. Việt Nam, khi chính thức bước vào giai đoạn già hóa dân số từ năm 2011 khi có 11% số dân là những người trên 60 tuổi và là một trong 10 nước có tốc độ già hóa nhanh nhất. Tốc độ già hóa nhanh trong bối cảnh vẫn là một nước có mức thu nhập trung bình thấp đã đặt ra rất nhiều vấn đề cần giải quyết, nhất là trong công tác chăm sóc sức khỏe, khi trung bình mỗi người cao tuổi thường mắc các bệnh sau: Tim mạch, đái tháo đường, viêm phổi tắc nghẽn... điển hình nhất là SSTT [2]. Năm 2001 Viện Sức khỏe Tâm thần Quốc gia nghiên cứu ở Thái Nguyên cho biết tỷ lệ hiện mắc sa sút trí tuệ là 7,9%. Năm 2005, Phạm Thắng và cộng sự thấy ở Ba Vì thuộc Hà Tây (cũ), tỷ lệ hiện mắc suy giảm nhận thức nhẹ là 1,4% và sa sút trí tuệ là 4,63% [3]. Theo điều tra dân số năm 2017, nước ta đã có 95,57 triệu người, tuổi thọ trung bình của Việt Nam đã tăng từ 68,6 tuổi năm 1999 lên tới 73,2 tuổi năm 2014, và dự báo sẽ lên 78 tuổi vào năm 2030. Năm 2014, tại Bệnh viện Tâm thần Trung ương 1, tỷ lệ mắc 10 chứng rối loạn tâm thần phổ biến là 14,2%, trong đó riêng rối loạn trầm cảm chiếm 2,45%. Tỷ lệ tự sát trong năm 2015 là 5,87 trên 100.000 dân. Tính đến hết năm 2017, cả nước có 11 triệu người trên 60 tuổi chiếm khoảng 11,95% dân số, trong đó có khoảng gần 2 triệu người từ 80 tuổi trở lên [4]. Gần đây nhiều nghiên cứu đã cho thấy SSTT xuất hiện rất sớm trước 65 tuổi và thực tế triệu chứng bệnh đã xuất hiện trước 20 năm cho đến khi mất trí nhớ: lặp lại bản thân, lạc lối và thể hiện kỹ năng suy nghĩ mờ nhạt đều xuất hiện sau khi quá trình bệnh Alzheimer đã bắt đầu trong não. Căn bệnh này có thể bắt đầu gây ra những thay đổi về thể 1
chất trong nhiều năm hoặc nhiều thập kỷ trước khi các triệu chứng xuất hiện: việc quên một cuộc họp là một dấu hiệu cảnh báo nếu sự mất trí nhớ tạm thời lặp lại nhiều lần hoặc quên các sự kiện lớn hoặc cảm giác về không thời gian, địa điểm [5-7]. Cho đến nay đã có một số loài Dương xỉ được nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học trên thế giới. Nhưng tại Việt Nam, với một nguồn lực tự nhiên phong phú về ngành thực vật này lại chưa hề được chú trọng. Trong khi đó, có tối thiểu 4 loài Dương xỉ là đặc hữu của Việt Nam vẫn chưa hề được nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học. Ngành Dương xỉ có chất lượng và số lượng đáng kể của polysaccharid, steroid, terpenoid, flavonoid, alkaloid đặc thù của các chi thuộc ngành này nhưng chưa hề được công bố và phát hiện ở Việt Nam. Các nhóm chất này, thường có những hoạt tính sinh học có giá trị. Dương xỉ ở Việt Nam còn rất ít được nghiên cứu, đặc biệt ít về nghiên cứu tác dụng ức chế enzyme Acetylcholinesterase nhằm tạo cơ sở cho các sản phẩm hỗ trợ điều trị SSTT và Alzheimer. Chính vì vậy, tôi thực hiện đề tài: “Sàng lọc hoạt tính ức chế acetylcholinesterase của cao chiết Dƣơng Xỉ bản địa làm nguồn nguyên liệu có khả năng chữa bệnh sa sút trí tuệ và Alzheimer” với các mục tiêu sau: - Nghiên cứu tạo cao chiết phân đoạn các dung môi khác nhau với các mẫu Dương xỉ. - Sàng lọc hoạt tính ức chế enzyme Acetylcholinesterase của các cao chiết Dương xỉ. 2
CHƢƠNG 1- TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về Dƣơng xỉ và ứng dụng Dương xỉ là một trong những ngành thực vật được nghiên cứu khá kỹ của Việt Nam về đa dạng sinh học, chiếm khoảng 6% của tổng số các loài thực vật. Đã có ba nghiên cứu chính trong việc lập danh mục và phân loại hệ thực vật rừng dương xỉ ở Việt Nam. M.L. Tardicu-Blot & C. Christensen (1939-1951) đã báo cáo 587 loài trong 116 chi và 14 họ trong đợt nghiên cứu đầu tiên [8]. Năm 1999, Phạm Hoàng Hộ đã thống kê và minh họa 633 loài thuộc 137 chi và 27 họ [9]. Năm 2001, Phan Kế Lộc đã mô tả 700 loài bản địa trong 138 chi và 30 họ. Trong các công trình này, các tác giả đã sử dụng các hệ thống phân loại khác nhau. Gần đây nhất, năm 2010, Phan Kế Lộc đã thực hiện nghiên cứu tổng quát về danh mục các loài dương xỉ tại Việt Nam theo sơ đồ phân loại của A. Smith cho các lớp, các bộ, các họ và các chi. Tổng cộng có 717 các loài bản địa, 135 chi và 28 họ đã được trình bày. Các họ có số lượng chi lơn nhất là Polypodiaecae, Pteridaceae và Dryopteridaceae và với số lượng loài phong phú nhất là Polypodiaeeae, Dryoptcridaceae, Pteridaceae, Woodsiaceae, Thelypteridaceae, Aspleniaceae và Tectariaceae. Chi có số lượng loài nhiều nhất là Asplenium, Diplazium, Tectaria, Cyclosorus và Pteris [10]. Sử dụng có chọn lọc các chất chiết xuất từ thực vật thô đã là nghi thức lâu đời nhất trong hệ thống Dược liệu Ấn Độ cổ đại „Ayurveda‟, cũng như trong hệ thống Y học Cổ truyền Trung Quốc trong hàng nghìn năm. Các loài thực vật thuộc ngành dương xỉ đã được được ghi chép rõ ràng từ các loại thuốc thảo dược của người Trung Quốc, Ấn Độ, Hàn Quốc và thổ dân Mỹ. Kể từ thời cổ đại, hầu hết các loài dương xỉ đã mang lại nhiều lợi ích sức khỏe cho các nền văn minh cổ đại, những người đã sử dụng chúng làm thực phẩm, trà và thuốc [1]. Cho đến nay đã có một số loài Dương xỉ được nghiên cứu về thành phần hóa học và được sử dụng trong hỗ trợ điều trị SSTT và Alzheimer trên thế giới. Nhưng những nghiên cứu này hoặc đang dừng ở bước khảo sát dịch chiết hoặc lại chỉ công bố về thành phần hóa học mà thiếu đi những minh chứng cơ bản về hiệu quả hay khả năng trị bệnh của chúng. Trên thế giới sự ứng dụng của ít nhất 3 loài Dương xỉ đã được thống kê là Huperzia sertata, Pteridium aquivilum, Pteris vittata đã trở nên phổ biến, một số trở thành thực phẩm chức năng và sản 3
phẩm thuốc dưới dạng cao chiết trong phòng và điều trị bệnh SSTT và Alzheimer. Trong khi đó, 2 loài Dương xỉ mới được phát hiện tại Việt Nam là Leptochilus oblongus (Polypodiaceae), Pteris langsonensis (Pteridaceae) và 2 loài Dương xỉ thân gỗ bản địa của Việt Nam là Alsophila sallettii và Sphaeropteris glauca (Cyatheaceae) lại chưa hề được nghiên cứu về thành phần hóa học cũng như hoạt tính sinh học của chúng. Mặc dù trên thế giới các loài trong cùng chi của những loài này đã rất nổi tiếng như một nguồn các cây được liệu quý hiếm. 1.1.1. Đặc điểm phân bố và thực vật [11] 1.1.1.1. Phạm vi kích thƣớc và môi trƣờng sống Dương xỉ vô cùng đa dạng về môi trường sống, hình thức và phương thức sinh sản. Riêng về kích thước, chúng bao gồm từ những cây có màng nhỏ chỉ cao 1–1,2 cm (0,39–0,47 inch) đến những cây dương xỉ khổng lồ cao từ 10 đến 25 mét (30 đến 80 feet). Một số xoắn lại và giống như dây leo; số khác nổi trên mặt ao. Phần lớn dương xỉ sống ở những vùng ấm áp và ẩm ướt trên Trái đất. Phát triển mạnh mẽ ở các vùng nhiệt đới, dương xỉ giảm dần về số lượng khi vĩ độ ngày càng cao hơn và nguồn cung cấp độ ẩm ngày càng giảm. Rất ít được tìm thấy ở những nơi khô, lạnh. Một số loài dương xỉ đóng vai trò trong quá trình diễn thế sinh thái, phát triển từ các khe hở của đá trơ trụi và trong các đầm lầy và đầm lầy lộ thiên trước khi thảm thực vật rừng xuất hiện. Chi dương xỉ nổi tiếng nhất trên thế giới, Pteridium được tìm thấy đặc trưng ở những cánh đồng cũ hoặc những khu rừng đã bị chặt phá, nơi mà ở hầu hết các nơi, nó thường được thành công bởi thảm thực vật thân gỗ. 1.1.1.2. Phân phối và phong phú Về mặt địa lý, dương xỉ có nhiều nhất ở vùng nhiệt đới. Vùng Bắc Cực và Nam Cực có ít loài. Mặt khác, một quốc gia nhiệt đới nhỏ như Costa Rica có thể có hơn 900 loài dương xỉ-hiều gấp đôi số lượng được tìm thấy ở tất cả Bắc Mỹ phía bắc Mexico. Sự đa dạng của dương xỉ thể hiện rõ nhất ở các khu rừng mưa nhiệt đới, nơi mà chỉ trong vài hecta có thể bắt gặp hơn 100 loài, một số loài 4
trong số đó có thể tạo thành yếu tố chi phối của thảm thực vật. Ngoài ra, nhiều loài phát triển như thực vật biểu sinh trên thân và cành cây. Một số họ hầu như chỉ có ở vùng nhiệt đới (ví dụ: Marattiaceae, Gleicheniaceae, Schizaeaceae, Cyatheaceae, Blechnaceae và Davalliaceae). Hầu hết các họ khác xuất hiện ở cả vùng nhiệt đới và ôn đới. Chỉ một số chi chủ yếu là ôn đới và Bắc cực (ví dụ: Athyrium, Cystopteris, Dryopteris và Polystichum) và thậm chí những chi này có xu hướng mở rộng sang vùng nhiệt đới, được tìm thấy ở độ cao lớn trên các dãy núi và núi lửa. Một số loài dương xỉ đã được du nhập vào các khu vực nhiệt đới hoặc cận nhiệt đới (ví dụ: miền nam Florida và Hawaii) và trong một số trường hợp đã được nhập tịch và lan rộng vào rừng nguyên sinh. Do khả năng phân tán bằng bào tử và khả năng tạo ra cả hai cơ quan sinh dục trên cùng một giao tử và do đó có khả năng tự thụ tinh, nên có vẻ hợp lý khi cho rằng dương xỉ có khả năng phát tán và hình thành ở khoảng cách xa hơn so với hạt giống thực vật. Mặc dù các xét nghiệm di truyền đã chỉ ra rằng nhiều loài, nếu không muốn nói là hầu hết, các loài dương xỉ có xu hướng có một hệ thống sinh sản lai xa, một số loài khác có liên quan đến trường hợp dương xỉ có sự phân chia xa, các vùng sinh trưởng tách biệt. Một số mô hình khác nhau, chẳng hạn như các loại cây tương tự mọc ở châu Á và ở miền đông Bắc Mỹ, không phải là kết quả của quá trình phân tán tầm xa mà là tàn dư của một hệ thực vật liên tục cổ đại, các khu vực xen kẽ đã bị thay đổi theo thời gian. 5
1.1.1.3. Vòng đời [12] Vòng đời của dương xỉ cần hai thế hệ thực vật để tự hoàn thành. Điều này được gọi là luân phiên của các thế hệ. Một thế hệ là lưỡng bội, nghĩa là nó mang hai bộ nhiễm sắc thể giống hệt nhau trong mỗi tế bào hoặc bộ gen bổ sung đầy đủ (như tế bào người). Dương xỉ lá có bào tử là một phần của thế hệ lưỡng bội, được gọi là bào tử. Bào tử dương xỉ không phát triển thành bào tử lá. Chúng không giống như hạt của cây có hoa. Thay vào đó, chúng tạo ra một thế hệ đơn bội. Ở thực vật đơn bội, mỗi tế bào chứa một bộ nhiễm sắc thể hoặc một nửa phần bổ sung di truyền (giống như tế bào trứng hoặc tinh trùng của con người). Phiên bản này của cây trông giống như một cây con nhỏ hình trái tim. Nó được gọi là prothallus hoặc gametophyte. Hình 1.1. Vòng đời của Dương xỉ Vòng đời của Dương xỉ tuân theo các bước như sau: Thể bào tử lưỡng bội tạo ra các bào tử đơn bội bằng quá trình giảm phân, quá trình tương tự như quá trình tạo ra trứng và tinh trùng ở động vật và thực vật có hoa. Mỗi bào tử phát triển thành một prothallus quang hợp (gametophyte) thông qua quá trình nguyên phân. Do quá trình nguyên phân duy trì số lượng 6
nhiễm sắc thể nên mỗi tế bào trong nguyên sinh chất là đơn bội. Cây con này nhỏ hơn nhiều so với cây dương xỉ bào tử. Mỗi prothallus tạo giao tử thông qua quá trình nguyên phân. Giảm phân là không cần thiết vì các tế bào đã đơn bội. Thông thường, một sinh vật nguyên sinh sản xuất cả tinh trùng và trứng trên cùng một cây con. Trong khi thể bào tử bao gồm các lá và thân rễ thì thể giao tử có các lá chét và thân rễ. Trong giao tử, tinh trùng được tạo ra trong một cấu trúc gọi là bao phấn. Trứng được tạo ra trong một cấu trúc tương tự được gọi là archegonium. Khi có nước, tinh trùng sử dụng Flagella của chúng để bơi đến trứng và thụ tinh cho nó. Trứng được thụ tinh vẫn được gắn vào prothallus. Trứng là một hợp tử lưỡng bội được hình thành do sự kết hợp của DNA từ trứng và tinh trùng. Hợp tử phát triển thông qua quá trình nguyên phân thành thể bào tử lưỡng bội, hoàn thành vòng đời. 1.1.2. Thành phần hoá học Các công bố nghiên cứu về các loài Dương xỉ đang được ứng dụng hỗ trợ điều trị bệnh SSTT và Alzheimer cho thấy thành phần hoạt chất có tác dụng rất đa dạng bao gồm nhiều lớp chất như các alkaloid, các flavonoid, các lignan, các steroid và một số chất thuộc nhóm tinh dầu. 1.1.2.1. Thạch tùng răng cƣa (Huperzia sertata) Việc sử dụng và phổ biến các loại thuốc thảo dược ngày càng tăng trên toàn thế giới. Trên thực tế, ngày nay, y học cổ truyền Trung Quốc cung cấp một kho tài liệu khổng lồ cho nghiên cứu dược phẩm, như trường hợp của Huperzia serrata, một thành viên của họ Huperziaceae. Điều này xem xét các báo cáo về Lycopodium alkaloid có được phân lập từ cây này. Tuy nhiên, nó chủ yếu là tập trung vào huperzine A (HupA, một lựa chọn điều trị trong một số rối loạn cấp tính và mãn tính. Mặt khác, nhóm nghiên cứu của Haudrechy và cộng sự năm 2000 và Ding và cộng sự năm 2012 đã tổng hợp toàn phần được HupA phân biệt của hai đồng phân lập thể của HupA là (-) - HupA và (+)-HupA [13] (Hình 1.2). 7
Hình 1.2. Đồng phân lập thể của huperzine A Năm 2012, nhóm nghiên cứu của Yuan và cộng sự đã có những tiến bộ trong nghiên cứu về các thành phần hóa học của H. serrata và tác dụng dược lý của chúng [14]. Nghiên cứu này đã tinh sạch được 4 hợp chất đại diện chính của 4 loại alkaloid Lycopodium chính từ cây này phân biệt là fawcettimine (A), lycodine (B), lycopodine (C), và phlegmarine (D) Hình 1.3. Các hợp chất đại diện của bốn loại alkaloid Lycopodium chính từ H. serrata: fawcettimine (A), lycodine (B), lycopodine (C), và phlegmarine (D) 1.1.2.2. Dƣơng xỉ diều hâu (Pteridium aquilinum) Dương xỉ diều hâu (Pteridium aquilinum) được mô tả là một loài của những loài thực vật phổ biến nhất trên hành tinh. Năm 2019, Jannat và cộng sự đã chiết xuất 15 dẫn xuất pterosin (Hình 1. từ Pteridium aquilinum ức chế sự phân cắt protein tiền thân amyloid ở vị trí β 8
enzyme 1 (BACE1) và cholinesterase liên quan đến cơ chế bệnh sinh của bệnh Alzheimer. (2R) -Pterosin B ức chế BACE1, acetylcholinesterase (AChE) và butyrylcholinesterase (BChE) với IC50 là 29,6, 16,2 và 48,1 μM, tương ứng. Kết luận của nghiên cứu này gợi ý rằng một số pterosin là giá đỡ tiềm năng cho các phối tử hướng đa mục tiêu để điều trị các bênh SSTT và Alzheimer [15]. Hình 1.4. Các dẫn xuất của Pterosin phân lập được từ cây Dương xỉ diều hâu 1.1.2.3. Loài Pteris vittata Pteris vittata là một loài thực vật có mạch trong họ Pteridaceae. Loài này được Lineus miêu tả khoa học đầu tiên năm 1753. Các công bố trước đây cho thấy loài thực vật P. vittata, thường được gọi là loài dương xỉ bản địa ở Trung Quốc, có khả năng tích lũy và chịu đựng được lượng asen (thạch tín) cao có thể giết chết các loài thực vật và động vật khác. Nhưng năm 2018, Yin và cộng sự đã đăng ký bản quyền “Ứng dụng chiết xuất P. vittata trong bào chế thuốc điều trị bệnh Alzheimer”. Đây trở thành một loại thuốc điều trị bệnh Alzheimer đóng vai trò như một chất ức chế acetylcholinesterase. Các thành phần hóa học của chiết xuất pteris vittata bao gồm apigenin, apigenin-7-O-beta-D-glucoside, luteolin, luteolin-7-O-beta-D-glucose, kaemperfol-3-O-beta-D-glucoside và beta- sitosterol (Hình 1.5). Chất ức chế acetylcholinesterase được điều chế bằng cách phối hợp các chất sau (theo trọng lượng): 10-20 phần dịch chiết P. vittata, 10-20 phần dịch chiết cây Leonurus cardiaca và 100-300 phần phụ liệu. So với kỹ thuật trước đó, sáng chế có những tác dụng có lợi sau: tỷ lệ ức chế của các thành phần hóa học khác nhau trong dịch chiết P. vittata trong việc ức chế acetylcholinesterase có thể đạt 28,9-85,1%, và tỷ lệ này hoạt động cao nhất như 9
là giá trị nhất định được cung cấp cho nghiên cứu các loại thuốc phòng ngừa và điều trị bệnh Alzheimer [16]. Hình 1.5. Các hợp chất chính được phân lập từ cây Pteris vittata 1.1.3. Hoạt tính sinh học Tồn tại từ thời Đại Cổ sinh, từ xa xưa, các loài dương xỉ đã được sử dụng làm thuốc trong y học cổ truyền để điều trị các bệnh cảm lạnh, tiêu chảy, bỏng, chấn thương xuất huyết, bệnh giun đũa,… [17, 18]. Một vài ví dụ có thể kể đến như Drynaria bonii dùng trong điều trị các bệnh về xương khớp, Drynaria fortunei chữa thận hư, rối loạn tiêu hóa, Huperzia serrata dùng thanh nhiệt, điều trị các rối loạn về máu, nhiễm trùng, nhước cơ, tâm thần phân liệt, Ophioglossum vulgatum trị vàng da và viêm gan, Pteridium aquilinium được sử dụng để điều trị các bệnh về giun đường ruột, Phyllitis scolopendrium giúp lợi tiểu, long đờm, làm lành vết thương… [17, 19, 20]. Các nghiên cứu y học hiện đại đã chỉ ra các hoạt tính sinh học được ứng dụng phổ biến bao gồm chống oxi hóa, kháng khuẩn, kháng virus, giảm đau và chống viêm, chống ung thư và chống HIV [17, 21, 22]. 1.1.3.1. Hoạt tính chống oxi hóa Chất chống oxi hóa được định nghĩa là các chất có khả năng làm chậm hoặc hạn chế tổn thương gây ra bởi các dạng oxi hoạt động (reactive oxygen species – ROS) [23]. Dương xỉ tiếp xúc với một số áp lực được cho là tác nhân chống oxy hóa hiệu quả để chống lão hóa và các bệnh mãn tính. Hoạt tính chống oxi hóa được thể hiện bằng việc loại bỏ các gốc tự do DPPH được phát hiện ở 10
dịch chiết từ lá và thân rễ của một số chi thuộc nhiều họ khác nhau, trong đó Dryopteridaceae, Osmundaceae, Woodsiaceae thể hiện hoạt tính mạnh hơn cả [24]. Nghiên cứu năm 2015 của Carine và cộng sự đã các định được sự xuất hiện của các chất chống oxi hóa (acid chlorogenic, kaempferol, axit p-coumaric,…) trong rễ của Osmunda japonica và Pteridium aquilinum [25], Ding và cộng sự năm 2008 cũng chứng minh dương xỉ có hàm lượng phenolic cao, thể hiện hoạt tính oxi hóa mạnh tiêu biểu ở các dịch chiết Polystichum semifertile, Nothoperanema hendersonii và Braomea insignis [21]. 1.1.3.2. Hoạt tính chống ung thƣ Trong những năm gần đây, đã có rất nhiều nghiên cứu chứng minh tác dụng gây độc tế bào, tiền chết theo chương trình hoặc ngăn chặn chu kỳ tế bào của các chiết xuất thực vật không đặc trưng, bao gồm một số bài báo đề cập đến các loài dương xỉ châu Á. Ví dụ, một số hoạt tính gây độc tế bào đã được chứng minh bằng xét nghiệm MTT trên các dòng tế bào ung thư khác nhau trong phần chiết xuất từ Blechnum directionale Linn (Blechnaceae), một loài bản địa ở Đông Nam Á, bắc Australia và quần đảo Thái Bình Dương [26], và Dicranopteris linearis L. (Gleicheniaceae), phổ biến ở rừng thứ sinh và các khu vực bị phá rừng ở Đông Nam Á, Úc, Quần đảo Thái Bình Dương và Châu Phi [27]. Dịch chiết hexan từ Lygodium fleuoxum (L.) Sw. (Lygodiaceae), một loài phân bố từ Đông Nam Á đến bắc Australasia, cũng ức chế khả năng tồn tại của các tế bào ung thư gan, nơi nó tiếp tục gây ra quá trình chết theo chương trình, ức chế TNF-α và kích hoạt NF-κB [28]. Devmurari và cộng sự. (2010) đã chứng minh tác dụng ức chế của chiết xuất dung dịch ethanol từ Adiantum venustum Don (Pteridaceae) trên khối u cổ trướng Ehrlich ở chuột trong cơ thể [29]. Chiết xuất metanol từ một loài dương xỉ maidenhair khác, Adiantum caudatum L., gây độc tế bào vừa phải đối với cả ung thư và các dòng tế bào nguyên bào sợi khỏe mạnh, trong khi chiết xuất nước không hiệu quả [30]. Những nghiên cứu này có thể phục vụ như một sàng lọc đầu tiên của các nguồn thực vật đầy hứa hẹn. Tuy nhiên, để đánh giá tiềm năng thực sự của thực vật, cần phải nghiên cứu thêm bao gồm cả việc điều chế các hợp chất tinh khiết cũng như đánh giá độc tính của chúng. 11
Chiết xuất nước từ loài Cheilanthes farinosa có tác dụng ức chế đáng kể phụ thuộc vào thời gian và liều lượng đối với khả năng tồn tại của tế bào ung thư Hep3B, trong khi tác dụng gây độc trên dòng tế bào thực khuẩn vĩ mô ở chuột là không đáng kể. Chiết xuất này gây ra tổn thương DNA và kích hoạt quá trình chết theo chương trình trong các tế bào Hep3B [31]. 1.1.3.3. Hoạt tính chống đái tháo đƣờng Pterosin A là một sản phẩm tự nhiên có trọng lượng phân tử thấp được phân lập từ một số loại dương xỉ khác nhau [32]. Tác dụng điều trị đái tháo đường của nó đã được nghiên cứu trên một số mô hình chuột mắc bệnh tiểu đường, trong đó nó làm giảm hiệu quả tình trạng tăng đường huyết, không dung nạp glucose, kháng insulin, rối loạn lipid máu và phì đại tiểu đảo. Hơn nữa, nó đảo ngược sự giảm liên quan đến bệnh tiểu đường trong chuyển vị GLUT-4 từ tế bào chất sang màng trong cơ xương của chuột mắc bệnh tiểu đường. Một đường truyền tín hiệu do AMPK điều chỉnh có liên quan. Việc kích hoạt GLUT-4 cơ và ức chế biểu hiện PEPCK ở gan bởi pterosin A. Pterosin A cũng làm tăng quá trình phosphoryl hóa GSK3, tăng cường hơn nữa quá trình tổng hợp glycogen nội bào trong tế bào gan. Tác dụng chống đái tháo đường của nó có liên quan đến việc ức chế quá trình tân tạo glucose ở gan và tăng cường tiêu thụ glucose ở các mô ngoại biên. Những phát hiện này chỉ ra rằng pterosin A có thể là một lựa chọn điều trị khả thi cho bệnh tiểu đường [33]. Chai et al. (2015a) báo cáo rằng chiết xuất nước của lá P. vittata thể hiện hoạt tính kháng glucosidase vừa phải, phụ thuộc vào liều (EC 50 ± 87 µg/mL) khi so sánh với myricetin (EC 50 ± 53 µg/mL). 1.1.3.4. Hoạt tính của dƣơng xỉ trong việc điều trị các bệnh sa sút trí tuệ và Alzheimer Các công bố nghiên cứu về các loài Dương xỉ đang được ứng dụng hỗ trợ điều trị bệnh SSTT và Alzheimer cho thấy thành phần hoạt chất có tác dụng rất đa dạng bao gồm nhiều lớp chất như các alkaloid, các flavonoid, các lignan, các steroid và một số chất thuộc nhóm tinh dầu. Huperzine A từ Thạch tùng răng cưa (Huperzia serrata) là một alkaloid có khả năng ức chế mạnh enzyme AChE nên sự có mặt của Huperzine A làm giảm lượng enzyme AChE có trong não. Nhờ đó, hàm lượng Acetylcholine tăng 12