Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nâng cao khả năng sinh tổng hợp và tinh sạch hoạt chất acarbose từ chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:92

Thêm vào BST

Báo xấu

71
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn nhằm các mục tiêu: (1) Tối ưu được môi trường lên men thu nhận hoạt chất acarbose từ Actinoplanes sp. KCTC 9161 đạt năng suất cao; (2) Nâng cao khả năng sản xuất hoạt chất acarbose bằng phương pháp gây đột biến; (3) Xây dựng được quy trình tách chiết, tinh sạch acarbose.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nâng cao khả năng sinh tổng hợp và tinh sạch hoạt chất acarbose từ chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN HÀ THỊ TÂM TIẾN NÂNG CAO KHẢ NĂNG SINH TỔNG HỢP VÀ TINH SẠCH HOẠT CHẤT ACARBOSE TỪ CHỦNG ACTINOPLANES SP. KCTC 9161 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC i
Hà Nội 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Hà Thị Tâm Tiến NÂNG CAO KHẢ NĂNG SINH TỔNG HỢP VÀ TINH SẠCH HOẠT CHẤT ACARBOSE TỪ CHỦNG ACTINOPLANES SP. KCTC 9161 Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 60420114 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. ĐỖ THỊ TUYÊN PGS.TS. NGUY ỄN QUANG HUY ii
Hà Nội 2013 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới TS Đỗ Thị Tuyên, Phó trưởng phòng Công nghệ sinh học enzyme, Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã định hướng nghiên cứu, hướng dẫn, sửa luận văn và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS TS Nguyễn Quang Huy, Phó trưởng khoa, Phụ trách Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên đã hướng dẫn, quan tâm giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tâp. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn PGS TS Quyền Đình Thi, Trưởng phòng Công nghệ sinh học enzyme, Phó Viện trưởng Viện Công nghệ sinh học đã tạo mọi điều kiện về hóa chất, thiết bị, thời gian cho tôi thực hiện đề tài. Tôi xin cảm ơn tập thể Phòng Công nghệ sinh học enzyme, Viện Công nghệ sinh học, tập thể Bộ môn Sinh lý thực vật và hóa sinh, trường Đại học Khoa học tự nhiên, đã chỉ bảo, giúp đỡ tận tình cho tôi trong quá trình thực nghiệm cũng như chia sẻ những kinh nghiệm chuyên môn. Tôi xin cảm ơn Ban lãnh đạo trường Đại học Hùng Vương, Phòng tổ chức cán bộ, Khoa Nông Lâm Ngư, trường Đại học Hùng Vương đã luôn quan tâm, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi đi học và hoàn thiện đề tài luận văn tốt nghiệp. iii
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn giúp đỡ, tạo điều kiện, động viên tôi trong suốt thời gian học tập. Hà Nội, tháng 11 năm 2013 Học viên Hà Thị Tâm Tiến MỤC LỤC MỤC LỤC ................................................................................................... iv DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................... viii DANH MỤC HÌNH VẼ .............................................................................. ix BẢNG KÝ HIỆU CHỮ CÁI VIẾT TẮT .................................................. xiii MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 1 CHƯƠNG . 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................... 3 .1.1. Khái quát về acarbose ................................................................. 3 .1.2. Cơ chế hoạt động của acarbose ................................................. 3 .1.3. Vai trò của acarbose .................................................................... 5 .1.3.1. Vai trò của acarbose đối với bệnh đái tháo đường ............. 5 .1.3.2. Nghiên cứu về các tác dụng khác của acarbose ................. 8 .1.4. Vai trò Actinoplanes trong sinh tổng hợp acarbose .................... 9 .1.4.1. Đại cương về Actinoplanes ................................................ 9 iv
.1.4.2. Chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161 ................................ 10 .1.4.3. Ứng dụng Actinoplanes trong sản xuất acarbose ............. 12 .1.5. Nghiên cứu hoạt chất acarbose trên thế giới ........................... 13 .1.5.1. Nghiên cứu về sản xuất acarbose ..................................... 13 .1.5.2. Nghiên cứu về ứng dụng đột biến trên vi sinh vật .......... 17 .1.5.3. Các phương pháp tinh sạch và thu nhận acarbose ............ 18 .1.5.4. Nghiên cứu sản xuất acarbose trong nước ....................... 21 CHƯƠNG . 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ......................................... 24 .2.1. Vật liệu và hóa chất ................................................................. 24 .2.1.1. Chủng giống ...................................................................... 24 .2.1.2. Hóa chất ............................................................................. 24 .2.1.3. Môi trường ......................................................................... 24 .2.1.4. Thiết bị thí nghiệm ............................................................ 25 .2.2. Phương pháp nghiên cứu .......................................................... 26 .2.2.1. Lên men chìm nuôi cấy vi sinh vật ................................... 26 .2.2.2. Lựa chọn môi trường lên men sinh tổng hợp acarbose của chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161 .................................................. 26 .2.2.3. Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy ................................... 27 .2.2.4. Ảnh hưởng của nguồn carbon và nitrogen khi nuôi cấy . 27 . .2.2.5. Ảnh hưởng của tốc độ lắc, nhiệt độ và pH khi nuôi cấy 27 .2.3. Gây đột biến bằng NTG ........................................................... 28 v
.2.4. Sắc ký lớp mỏng TLC .............................................................. 28 .2.5. Hoạt tính ức chế αglucosidase của hoạt chất acarbose ........ 29 .2.6. Tách chiết và tinh sạch acarbose .............................................. 30 .2.6.1. Tách chiết và tinh sạch sơ bộ ........................................... 30 .2.6.2. Tinh sạch acarbose bằng sắc ký cột ................................. 30 .2.7. Sắc ký lỏng cao áp (HPLC) ...................................................... 32 .2.8. Sắc ký lỏng ghép khối phổ ...................................................... 32 .2.9. Xác định cấu trúc phân tử acarbose bằng cộng hưởng từ hạt nhân ......................................................................................................... 33 .2.10. Phương pháp xử lý số liệu ..................................................... 33 CHƯƠNG . 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................ 34 .3.1. Lựa chọn môi trường nuôi cấy ................................................ 34 .3.2. Tối ưu các thành phần môi trường và các điều kiện nuôi cấy 37 ................................................................................................................. .3.2.1. Ảnh hưởng của thời gian ................................................... 37 .3.2.2. Ảnh hưởng của nguồn maltose ......................................... 38 .3.2.3. Ảnh hưởng của nguồn glucose .......................................... 40 .3.2.4. Ảnh hưởng của nguồn bột ngô ......................................... 42 .3.2.5. Ảnh hưởng của pH môi trường ......................................... 43 .3.2.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi cấy .................................... 44 .3.2.7. Ảnh hưởng của tốc độ lắc ................................................ 45 .3.2.8. Môi trường và điều kiện nuôi cấy tối ưu ......................... 46 vi
.3.2.9. Xác định hàm lượng acarbose bằng HPLC ....................... 47 .3.3. Gây đột biến chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161 .................. 49 .3.4. Tinh sạch acarbose có hoạt tính ức chế αglucosidase ........... 51 .3.4.1. Chọn lựa các phương pháp tinh sạch acarbose từ dịch lên men chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161 .......................................... 51 .3.4.1.1. Tinh sạch bằng sắc ký hấp thụ silica gel .................. 51 .3.4.1.2. Tinh sạch bằng sắc ký lọc gel sephadex G100 .......... 52 .3.4.1.3. Tinh sạch bằng cột than hoạt tính 1 .......................... 53 .3.4.2. Chọn lựa các phương pháp tinh sạch acarbose từ dịch qua cột than 1 ............................................................................................. 54 .3.4.2.1. Tinh sạch bằng sắc ký trao đổi anion amberlite IRA400 ............................................................................................ 54 .3.4.2.2. Tinh sạch bằng sắc ký trao đổi anion DEAE sepharose ......................................................................................... 55 .3.4.3. Tinh sạch và thu nhận acarbose ......................................... 55 Như vậy chúng tôi đã tinh sạch được hoạt chất acarbose từ dịch lên men chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161 với kết quả được trình bày ở bảng 3.1. Từ 500 ml dịch lên men với hàm lượng 10,48 mg/ml acarbose, qua các bước tinh sạch thu được 20 ml dịch acarbose tinh sạch cô đặc có hàm lượng 191,5 mg/ml acarbose. Như vậy, hiệu suất thu hồi sau quá trình tinh sạch đạt 73,1% acarbose. .................. 59 .3.4.4. Hoạt tính ức chế αglucosidase ........................................ 59 .3.5. Xác định cấu trúc hóa học acarbose ......................................... 60 vii
.3.6. Quy trình tách chiết tinh sạch acarbose .................................... 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 65 Kết luận ..................................................................................................... 65 Kiến nghị ........................................................................................... 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 66 PHỤ LỤC ................................................................................................... 73 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Thành phần môi trường nuôi cấy vi sinh vật .........................24 Bảng 2.2. Danh sách các thiết bị thí nghiệm được sử dụng....................25 Bảng 2.3. Các môi trường khảo sát nghiên cứu.......................................26 Bảng 3.4. Khối lượng chế phẩm qua các bước tinh sạch acarbose........59 viii
DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Cấu trúc hóa học của acarbose....................................................3 Hình 1.2. Cơ chế hoạt động của acarbose trong ruột non.........................4 Hình 1.3. Khuẩn lạc chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161.......................12 ix
Hình 3.4. Sắc ký đồ TLC các mẫu acarbose sinh tổng hợp từ chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161 trong các môi trường lên men.........................35 Hình 3.5. Hoạt tính ức chế αglucosidase trong các môi trường lên men .........................................................................................................................36 Hình 3.6. Sắc ký đồ TLC các mẫu acarbose sinh tổng hợp từ chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161 theo thời gian..................................................37 Hình 3.7. Hoạt tính ức chế αglucosidase của hoạt chất acarbose từ dịch lên men chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161 theo thời gian.........................38 Hình 3.8. Sắc ký đồ TLC (a) và hoạt tính ức chế αglucosidase (b) về ảnh hưởng của nồng độ maltose đến khả năng sinh tổng hợp acarbose chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161..............................................................39 Hình 3.9. Sắc ký đồ TLC (a) và hoạt tính ức chế αglucosidase (b) về ảnh hưởng của nồng độ glucose đến khả năng sinh tổng hợp acarbose từ chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161..............................................................41 Hình 3.10. Sắc ký đồ TLC (a) và hoạt tính ức chế αglucosidase (b) về ảnh hưởng của nồng độ bột ngô đến khả năng sinh tổng hợp acarbose từ chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161..............................................................42 Hình 3.11. Sắc ký đồ TLC (a) và hoạt tính ức chế αglucosidase (b) về ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng sinh tổng hợp acarbose từ chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161..............................................................44 Hình 3.12. Sắc ký đồ TLC (a) và hoạt tính ức chế αglucosidase (b) về ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi cấy đến khả năng sinh tổng hợp acarbose từ chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161..............................................................45 x
Hình 3.13. Sắc ký đồ TLC (a) và hoạt tính ức chế αglucosidase (b) về ảnh hưởng của tốc độ lắc đến khả năng sinh tổng hợp acarbose từ chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161..........................................................................46 Hình 3.14. Sắc ký đồ TLC (a) và hoạt tính ức chế αglucosidase (b) hoạt chất acarbose từ dịch lên men chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161 trong môi trường trước và sau tối ưu.............................................................................47 Hình 3.15. Sắc ký đồ HPLC hoạt chất acarbose từ dịch lên men chủng Actinoplanes sp. KCTC 916 trong môi trường tối ưu...................................48 Hình 3.16. Sắc ký đồ TLC hoạt chất acarbose sinh tổng hợp từ các dòng đột biến của chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161........................................50 Hình 3.17. Hoạt tính ức chế αglucosidase của hoạt chất acarbose sinh tổng hợp từ các dòng đột biến chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161...........50 Hình 3.18. Sắc ký đồ HPLC hoạt chất acarbose từ dịch lên men biến thể N217 gây đột biến từ chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161..........................51 Hình 3.19. Sắc ký đồ TLC các phân đoạn tinh sạch acarbose từ dịch lên men chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161 khi qua cột silica gel....................52 Hình 3.20. Sắc ký đồ TLC các phân đoạn tinh sạch acarbose từ dịch lên men chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161 khi qua cột sephadex G100..........52 Hình 3.21. Sắc ký đồ TLC các phân đoạn tinh sạch acarbose từ dịch lên men chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161 khi qua cột than hoạt tính 1 ........53 Hình 3.22. Sắc ký đồ TLC các phân đoạn tinh sạch acarbose khi qua cột sắc ký trao đổi anion amberlite IRA400. .......................................................55 xi
Hình 3.23. Sắc ký đồ TLC các phân đoạn tinh sạch acarbose khi qua cột sắc ký trao đổi anion DEAEsepharose .........................................................55 Hình 3.24. Sắc ký đồ TLC các phân đoạn tinh sạch acarbose khi qua cột than hoạt tính 2...............................................................................................56 Hình 3.25. Sắc ký đồ HPLC ghép khối phổ của chuẩn acarbose............57 Hình 3.26. Sắc ký đồ HPLC ghép khối phổ của hoạt chất acarbose từ dịch lên men chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161.........................................58 Hình 3.27. Sắc ký đồ HPLC ghép khối phổ của hoạt chất acarbose tinh sạch từ dịch lên men chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161...........................58 Hình 3.28. Hoạt tính ức chế αglucosidase của hoạt chất acarbose từ chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161 sau khi qua các cột tinh sạch..............59 Hình 3.29. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13CNMR của hoạt chất acarbose tinh sạch từ dịch lên men chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161.....61 Hình 3.30. Phổ proton 1HNMR của hoạt chất acarbose tinh sạch từ d ịch lên men chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161.................................................62 Hình 3.31. Cấu trúc phân tử acarbose tinh sạch từ dịch lên men chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161..........................................................................63 Hình 3.32. Qui trình tinh sạch hoạt chất acarbose từ dịch lên men chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161..........................................................................65 xii
BẢNG KÝ HIỆU CHỮ CÁI VIẾT TẮT 13 CNMR Carbon13, Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon 13) 1 HNMR Proton Magnetic Resonance Spectroscopy (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton) cs Cộng sự ĐTĐ Đái tháo đường NMR Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân) NTG NmethylN’nitroNnitrosoguanidine pNPG pnitrophenylαDglucopyranoside Rf Độ di động TLC Thin layer chromatography (Sắc ký lớp mỏng) xiii
xiv
Hà Thị Tâm Tiến Đại học Khoa học tự nhiên MỞ ĐẦU Đái tháo đường (ĐTĐ) hiện nay là một vấn đề sức khỏe mang tính chất toàn cầu, ảnh hưởng đến nhiều người, nhất là trong độ tuổi lao động trên toàn thế giới. Theo thông báo của tổ chức y tế thế giới (WHO) ước tính mỗi năm trên thế giới có 3,4 triệu người chết do đái tháo đường, trong đó 80% các ca tử vong xảy ra ở những nước đang phát triển. Hiện nay trên thế giới có 347 triệu người mắc bệnh đái tháo đường, có 90% số ca mắc đái tháo đường type 2. Chi phí về y tế dành cho căn bệnh này đã tăng lên 465 tỷ USD . Ở Việt Nam, theo tổng hội Y học Việt Nam, năm 2012 có 5,7% dân số mắc ĐTĐ và 12,8% số người mắc rối loạn dung nạp đường. Với tỷ lệ bệnh nhân tăng 810% mỗi năm, Việt Nam trở thành nước có tỷ lệ gia tăng bệnh ĐTĐ nhanh nhất thế giới. Chi phí điều trị ĐTĐ chiếm 6% ngân sách của ngành Y tế và hầu hết đều tập trung cho biến chứng của ĐTĐ như: bệnh tim mạch, tai biến mạch máu não, mù lòa, hoại tử chi, suy thận gây ra . Các thuốc điều trị ĐTĐ type 2 chủ yếu tập trung vào nhóm chất có hoạt tính ức chế αglucosidase như: acarbose, miglitol, voglibose, 1deoxynojimycine. Acarbose là hợp chất hữu cơ giả đường pseudooligosaccharide có tác dụng kìm hãm hoạt động của αglucosidase, là enzyme chuyển hóa các oligosaccharide thành glucose và monosaccharide trong ruột non, với ưu điểm làm giảm đường huyết sau ăn, không làm tăng insulin huyết, không gây đề kháng insulin, bảo tồn tế bào beta, giảm nồng độ HbA1c, triglyceride và giảm các biến chứng do tiểu đường. Do đó, acarbose được sử dụng rộng rãi trong điều trị bệnh đái tháo đường type 2, tạo cho bệnh nhân khả năng kiểm soát hàm lượng đường trong máu tốt hơn sau khi ăn thức ăn chứa tinh bột. Acarbose được sinh tổng hợp từ các chủng vi sinh vật khác nhau như Streptomyces, đặc biệt là chủng Actinoplanes. Luận văn thạc sĩ khoa học 2013 1
Hà Thị Tâm Tiến Đại học Khoa học tự nhiên Hiện nay, ở Việt Nam nhu cầu sử dụng dược phẩm để sản xuất thuốc chữa bệnh ĐTĐ chủ yếu được nhập từ nước ngoài với giá thành cao, hoặc sử dụng thuốc có nguồn gốc từ thảo dược như quả mướp đắng xanh có chứa hoạt chất charantin, glycosid steroid có tác dụng hạ đường máu, làm tăng khả năng dung nạp glucose của người bệnh; dây thìa canh chứa gymnemic acid làm tăng tiết insulin của tuyến tụy; bạch truật có hoạt chất achactan A, B và C có tác dụng hạ đường máu; cam thảo đất có hoạt chất amellin có thể làm giảm đường máu và các triệu chứng của bệnh ĐTĐ type 2... Tuy nhiên sử dụng nguồn nguyên liệu từ thảo dược phụ thuộc nhiều vào thời vụ, với hàm lượng hoạt chất thấp, số nguyên liệu sử dụng phải rất nhiều, một số thảo dược quý hiếm ngày càng khan hiếm. Do đó, việc sản xuất các hoạt chất bằng sử dụng nguồn vi sinh vật đang là một hướng nghiên cứu mới và cấp thiết. Việc sản xuất acarbose từ xạ khuẩn Actinoplanes sẽ mang lại hiệu quả kinh tế, sản xuất nhanh, chủ động, giá thành thấp do sử dụng nguồn nguyên liệu dễ kiếm. Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nâng cao khả năng sinh tổng hợp và tinh sạch hoạt chất acarbose từ chủng Actinoplanes sp. KCTC 9161” trong khuân khổ đề tài “Nghiên cứu quy trình công nghệ điều chế acarbose làm nguyên liệu thuốc chữa bệnh đái tháo đường” do TS. Đỗ Thị Tuyên làm chủ nhiệm với các mục tiêu: (1) Tối ưu được môi trường lên men thu nhận hoạt chất acarbose từ Actinoplanes sp. KCTC 9161 đạt năng xuất cao; (2) Nâng cao khả năng sản xuất hoạt chất acarbose bằng phương pháp gây đột biến; (3) Xây dựng được quy trình tách chiết, tinh sạch acarbose. Luận văn thạc sĩ khoa học 2013 2
Hà Thị Tâm Tiến Đại học Khoa học tự nhiên CHƯƠNG . 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU .1.1. Khái quát về acarbose Acarbose là một pseudooligosacharide có tên hóa học O{4,6dideoxy4[1S (1,4,6/5)4,5,6trihydroxy3hydroxymethyl2cyclohexen1yl]aminoαDgluco pyranosyl}(1→4)OαDglucopyranosyl(1→4)Dglucopyranose. Acarbose có cấu trúc lõi acarviosyl gồm một nửa valienamine liên kết với 4amino4,6 dideoxyglucose qua liên kết Nglycosidic (Hình 1.1). Acarviosyl liên kết với phân tử maltose qua liên kết α1,4 tạo nên phân tử acarbose hoàn chỉnh . Acarbose thành phẩm có dạng bột màu trắng, trọng lượng phân tử 645,6, có thể hòa tan trong nước, trong ethanol, methanol, có pKa 5,1 và công thức phân tử C25H43NO18. Hình 1.1. Cấu trúc hóa học của acarbose .1.2. Cơ chế hoạt động của acarbose Acarbose là một chất ức chế cạnh tranh. Khả năng ức chế cạnh tranh của acarbose có được là nhờ vào cấu tạo phân tử của nó. Acarbose có cấu trúc và kích Luận văn thạc sĩ khoa học 2013 3
Hà Thị Tâm Tiến Đại học Khoa học tự nhiên thước gần giống với một tetrasachacride: gồm có bốn tiểu phần nhỏ cấu tạo nên. Bốn tiểu phần này nối với nhau bằng liên kết α1,4 giống như trong phân tử đường. Do đó, acarbose có thể liên kết dễ dàng với αglucosidase, cạnh tranh vị trí liên kết với các oligosaccharide (Hình 1.2). Hình 1.2. Cơ chế hoạt động của acarbose trong ruột non Khi ăn, tinh bột bị αamylase thủy phân thành các oligosaccharide; ở màng ruột non, αglucosidase tiếp tục thủy phân oligosaccharide, trisaccharide và disaccharide thành glucose và các monosaccharide khác. Acarbose liên kết trực tiếp với αglucosidase ở bề mặt niêm mạc ruột non, những liên kết trên có thể kéo dài từ 46 giờ, khi đó αglucosidase không thể liên kết để thủy phân oligosaccharide thành glucose. Do đó bệnh nhân tiểu đường tránh được hiện tượng tăng đường huyết sau khi ăn. Acarbose không có hoạt tính ức chế lactase và do đó không gây ra hiện tượng không dung nạp lactose trong cơ thể . Hấp thu acarbose: sau khi uống phần lớn acarbose lưu lại trong ống tiêu hóa để được các enzyme tiêu hóa và chủ yếu là vi khuẩn đường ruột chuyển hóa để acarbose phát huy tác dụng dược lý. Dưới 2% liều uống được hấp thụ dưới dạng thuốc có hoạt tính, trong khi đó khoảng 35% liều uống được hấp thu chậm dưới dạng chất chuyển hóa được tạo thành trong đường tiêu hóa. Nồng độ đỉnh Luận văn thạc sĩ khoa học 2013 4
Hà Thị Tâm Tiến Đại học Khoa học tự nhiên acarbose trong huyết tương khoảng 1 giờ sau khi uống. Nồng độ đỉnh các chất chuyển hóa trong huyết tương từ 1424 giờ sau khi uống. Chuyển hóa acarbose: acarbose được chuyển hóa hoàn toàn ở đường tiêu hóa, chủ yếu do vi khuẩn chí đường ruột và một lượng ít hơn do enzyme tiêu hóa. Đào thải: acarbose hoạt tính được sử dụng trong huyết tương khoảng 2 giờ, không có hiện tượng tích lũy khi uống 3 lần mỗi ngày. 51% liều uống được đào thải qua phân dưới dạng acarbose không hấp thu trong vòng 96 giờ. Khoảng 34% liều uống đào thải qua thận dưới dạng chất chuyển hóa hấp thu. Dưới 2% liều uống đào thải qua nước tiểu dưới dạng acarbose và chất chuyển hóa hoạt động . .1.3. Vai trò của acarbose .1.3.1. Vai trò của acarbose đối với bệnh đái tháo đường Bệnh đái tháo đường (ĐTĐ) là một nhóm các bệnh chuyển hóa được đặc trưng bởi tăng đường máu mãn tính do hậu quả của sự thiếu hụt hoặc giảm hoạt động của insulin hoặc cả hai trong cơ thể người bệnh. Trên thế giới, hàng năm căn bệnh ĐTĐ tiêu tốn hơn 132 tỷ USD. Ước tính năm 2010, có trên 221 triệu người mắc bệnh ĐTĐ, năm 2025 sẽ lên tới trên 400 triệu người bệnh. Trong đái tháo đường, ĐTĐ type 2 là dạng ĐTĐ thường gặp nhất. Thông thường, với bệnh ĐTĐ type 2, trong cơ thể vẫn còn sản xuất insulin, nhưng các tế bào không thể sử dụng nó. Điều này được gọi là đề kháng insulin. Theo thời gian, đường huyết sẽ tăng cao trong máu. Béo phì và ít vận động sẽ làm tăng nguy cơ phát triển bệnh ĐTĐ type 2 . Các loại thuốc dùng trong điều trị bệnh ĐTĐ type 2: Các dẫn xuất của sulfonylurea (glibenclamid, glipizid, gliclazid), có tác dụng hạ đường huyết do ngăn cản tế bào tuyến tụy tạo ra glucagon, kích thích tế bào beta ở tụy tiết ra insulin. Các loại thuốc hạ đường máu đang được sử dụng trong điều trị bệnh ĐTĐ gồm: Nhóm thuốc cải thiện sự nhạy cảm của insulin (glitazon, benfluorex) Luận văn thạc sĩ khoa học 2013 5
Hà Thị Tâm Tiến Đại học Khoa học tự nhiên làm hạ đường huyết, nhờ làm giảm đề kháng insulin, có tác dụng điều hòa chuyển hóa lipid. Thuốc chữa bệnh ĐTĐ có nguồn từ thực vật chuyển gene, insulin “thực vật”. Gene tổng hợp insulin được cấy vào cây hoa rum để tổng hợp insulin; thuốc chữa bệnh ĐTĐ có nguồn gốc từ thảo mộc, chế phẩm dikamo được phối chế từ cao quả mướp đắng và cao quả nhàu dùng trong điều trị bệnh ĐTĐ type 2. Quả mướp đắng (Monordica charantia) chứa charantin có hoạt tính ức chế αglucosidase, hợp chất monordicosid làm giảm đường huyết, có hoạt tính như insulin . Quả nhàu (Morinda citrifolia) làm tăng cường miễn dịch, hỗ trợ việc trị bệnh ĐTĐ type 2 . Cây dây thìa canh (Gymnema sylvestre) có hoạt chất chính là gymnemic acid làm tăng tiết, tăng cường hoạt lực của insulin tuyến tụy, ức chế hấp thu glucose ở ruột, giảm cholesterol và lipid máu, làm dược liệu quý cho người bệnh ĐTĐ ở Ấn Độ, Trung Quốc, Mỹ, Nhật, Singapore từ lâu . Ngoài ra cây é tía (Ocimum tenuiflorum), dừa cạn (Catharanthus roseus), hoài sơn (Dioscorea persimilis) dùng để điều chế hoạt chất metformin chữa bệnh ĐTĐ ; nhóm thuốc ức chế men αglucosidase dùng điều trị ĐTĐ type 2: acarbose, miglitol, voglibose, có thể dùng một mình hoặc kết hợp với insulin hoặc các thuốc điều trị bệnh ĐTĐ khác. Acarbose là một oligosaccharide phức tạp có tác dụng ức chế việc tiêu hóa carbohydrate, kìm hãm sự gia tăng nồng độ đường trong máu sau bữa ăn. Acarbose làm giảm mức độ glycosyl hóa hemoglobin ở bệnh nhân ĐTĐ type 2. Hệ thống phi enzyme proteinđường như được phản ánh theo mức độ đường huyết, làm chức năng duy trì nồng độ đường huyết trung bình trong cơ thể. Vì vậy, acarbose có thể kiểm soát hàm lượng đường trong máu của bệnh nhân sau khi ăn. Acarbose là chất ức chế enzyme αglucosidase trong ru ột, làm chậm tiêu hóa và hấp thu carbohydrate. Kết quả là glucose máu tăng chậm hơn sau ăn, giảm nguy cơ tăng glucose máu và nồng độ glucose máu ban ngày ít dao động hơn . Do Luận văn thạc sĩ khoa học 2013 6