Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của cây Quần Đầu khỉ (Polyalthia simiarum benth. & Hook. F.)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:78

Thêm vào BST

Báo xấu

14
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu thành phần hóa học cây Quần đầu khỉ (Polyalthia simiarum) nhằm phát hiện các hợp chất có hoạt tính sinh học; khảo sát hoạt tính gây độc tế bào và hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định của một số chất đã phân lập được tạo cơ sở khoa học định hướng cho nghiên cứu tiếp theo về loài cây và các hợp chất này.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của cây Quần Đầu khỉ (Polyalthia simiarum benth. & Hook. F.)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN …………………… ĐOÀN THỊ HƢƠNG NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÂY QUẦN ĐẦU KHỈ (POLYALTHIA SIMIARUM Benth. & Hook. f.) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN …………………… ĐOÀN THỊ HƢƠNG NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÂY QUẦN ĐẦU KHỈ (POLYALTHIA SIMIARUM Benth. & Hook. f.) Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Mã số: 60440114 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN THỊ MINH HẰNG Hà Nội – Năm 2014
LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Thị Minh Hằng đã giao đề tài, trực tiếp hướng dẫn và tận tình chỉ bảo cũng như giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô khoa Hóa học và các thầy cô trong bộ môn Hóa hữu cơ của trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN đã giúp đỡ em trong quá trình học tập và thực hiện luận văn. Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các bác, các chú, các anh chị, các bạn, các em sinh viên ở Trung tâm nghiên cứu và Phát triển thuốc - Viện Hóa Sinh biển - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã động viên, thảo luận và tạo điều kiện giúp đỡ em trong thời gian em thực hiện luận văn. Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình đã luôn là nguồn động viên lớn lao đối với em trong cuộc sống, trong học tập và nghiên cứu. Hà Nội, ngày 15 tháng 01 năm 2015 Học viên Đoàn Thị Hương
MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN 3 1.1. Giới thiệu sơ lược về họ Na (Annonaceae)………………………………. 3 1.1.1. Thực vật học của họ Na………………………………………………… 3 1.1.2. Một số nghiên cứu về họ Na…………………………………………. 3 1.2. Giới thiệu về chi Quần đầu (Polyalthia)…………………………………. 10 1.2.1. Thực vật hoc……………………………………………………………. 10 1.2.2. Các nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học………….. 10 1.3. Cây Quần đầu khỉ (Polyalthia simiarum Benth. & Hook. f.)……..……… 22 1.3.1. Thực vật học……………………………………………………………. 22 1.3.2. Các nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học………….. 22 CHƢƠNG 2 - ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1. Mẫu thực vật………………………………………………………………. 23 2.2. Phương pháp xử lý và chiết mẫu………………………………………….. 23 2.3. Phương pháp phân tích, phân tách các hỗn hợp và phân lập các hợp chất 23 từ mẫu thực vật………………………………………………………………… 2.4. Các phương pháp xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất phân lập 23 được từ các mẫu thực vật nghiên cứu………………………………………….. 2.5. Phương pháp thử hoạt tính sinh học………………………………………. 24 2.5.1. Phương pháp thử hoạt tính gây độc tế bào……………………………… 24 2.5.2. Phương pháp thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định………………... 24 CHƢƠNG 3 - THỰC NGHIỆM 25 3.1. Tách chiết, phân lập các chất từ lá cây Quần đầu khỉ (Polyalthia 25 simiarum)……………………………………………………………………… 3.1.1. Xử lý mẫu thực vật và chiết xuất………………………………………. 25 3.1.2. Phân lập chất từ các cặn chiết của lá cây Quần đầu khỉ………………... 26 3.1.3. Dữ kiện phổ và hằng số vật lý của các hợp chất đã phân lập…………... 29 3.2. Tách chiết, phân lập các chất từ vỏ cây Quần đầu khỉ (Polyalthia 30 simiarum)……………………………………………………………………… 3.2.1. Xử lý mẫu thực vật và chiết tách………………………………………. 30 3.2.2. Dữ kiện phổ và hằng số vật lý của các hợp chất đã phân lập………….. 31 3.3. Hoạt tính gây độc tế bào và hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định của các 31 chất được phân lập……………………………………………………………. 3.3.1. Đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định……………………….. 31 3.3.2. Thử hoạt tính gây độc tế bào…………………………………………… 32 CHƢƠNG 4 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34
4.1. Các hợp chất được phân lập từ lá cây Quần đầu khỉ (Polyalthia simiarum) 34 4.1.1. Rutin (POS2)…………………………………………………………… 34 4.1.2. Kaempferol-3-O-rutisoside (POS1)……………………………………. 37 4.1.3. Indole-3-aldehyde (QDK1)…………………………………………….. 40 4.1.4. 1,2,3,4-tetrahydro-9-hydroxy-2-methyl-β-carboline (POS3)................... 40 4.2. Các hợp chất được phân lập từ vỏ cây Quần đầu khỉ (Polyalthia 43 simiarum)……………………………………………………………………… 4.2.1. Ent-halima-1(10),13E-dien-15-oic acid (SP1)......................................... 43 4.2.2. β-Sitosterol (POS5).................................................................................. 44 4.2.3. β-Sitosterol glucoside (POS6)……………………………………..…… 46 4.3. Hoạt tính sinh học của các hợp chất được phân lập……………………… 46 4.3.1. Hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất được phân lập……………… 47 4.3.2. Hoạt tính sinh học của các hợp chất được phân lập…………………….. 48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 PHỤ LỤC 55
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT NMR: Nucleur Magnetic Resonance (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân) 1 H-NMR: Proton Nuclear Magnetic Resonance (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton) 13 C-NMR: Carbon (13) Nuclear Magnetic Resonance (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13 C) COSY: Correlated Spectroscopy (Phổ COSY) DEPT: Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer (Phổ DEPT) HMBC: Heteronuclear Multiple Bond Correlation (Phổ HMBC) HMQC: Heteronuclear Multiple Quantum Coherence (Phổ HMQC) HSQC: Heteronuclear Single Quantum Coherence (Phổ HSQC) s: singlet b: broad d: doublet dd: double doublet t: triplet dt: double triplet q: quartet dq: double quartet H, C: Độ chuyển dịch hóa học của proton và cacbon ppm: parts per million (phần triệu) MS: Mass Spectrometry (Phương pháp khối phổ) ESI-MS: Electron Spray Ionizatio (Phổ khối phun bụi điện tử) APCI: Atmospheric Pressure Chemical Ionization (Ion hóa hóa học tại áp suất khí quyển) Đnc: Điểm nóng chảy Kt: Kết tinh TLC: Thin Layer Chromatography (Sắc kí bản mỏng) CC: Column Chromatography (Sắc kí cột thường) DMSO: Dimethylsulfoxide MeOH: Metanol EtOAc: Etylacetat IC50: Inhibition concentration at 50% (Giá trị dùng để đánh giá khả năng ức chế mạnh hoặc yếu của mẫu khảo sát) Tên riêng của các hợp chất tự nhiên phân lập được được viết theo nguyên bản tiếng Anh cho tiện tra cứu.
DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ Sơ đồ 3.1. Quá trình chiết xuất lá cây Quần đầu khỉ (Polyalthia simiarum) 26 Sơ đồ 3.2. Quá trình phân lập các chất từ cặn alkaloit 27 Sơ đồ 3.3. Quá trình phân lập các chất từ cặn etyl axetat 28 Sơ đồ 3.4. Quá trình phân lập các chất từ cặn metanol 29 Sơ đồ 3.5. Quá trình chiết xuất vỏ cây Quần đầu khỉ (Polyalthia simiarum) 30 Sơ đồ 3.6. Quá trình phân lập các chất từ cặn n-hexan 31 Bảng 4.1. Số liệu phổ NMR của POS2 37 Bảng 4.2. Số liệu phổ NMR của POS1 38 Bảng 4.3. Dữ kiện phổ của hợp chất QDK1 40 Bảng 4.4. Dữ kiện phổ của hợp chất POS3 43 Bảng 4.5. Số liệu phổ NMR của SP1 44 Bảng 4.6. Số liệu phổ NMR của POS5 45 Bảng 4.7. Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào của SP1 47 Bảng 4.8. Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào của POS3 và QDK1 48 Bảng 4.9. Kết quả thử hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định 48 Hình 4.1. Phổ 1H-NMR của POS2 35 Hình 4.2. Phổ 13C-NMR và phổ DEPT của POS2 36 Hình 4.3. Phổ 1H-NMR của POS1 39 Hình 4.4. Phổ 1H-NMR của POS3 41 Hình 4.5. Phổ 13C-NMR của POS3 41 Hình 4.6. Phổ HMBC của POS3 42
MỞ ĐẦU Từ thời xa xưa, cây thuốc giữ vai trò trọng yếu trong việc duy trì sức khỏe của loài người. Ví dụ như cây lanh (Linum usitatissimum) cung cấp cho những người thu hoạch chúng một loại dầu thực phẩm giàu dinh dưỡng, chất đốt, mỹ phẩm chăm sóc da và sợi để dệt vải. Vào thời điểm đó, người ta sử dụng cây này để trị các chứng như viêm phế quản, viêm đường hô hấp, ung nhọt và một số vấn đề về tiêu hóa [1,2]. Nhờ có những lợi ích đối với cuộc sống mà cây này và nhiều loài cây khác được quan tâm. Ngày nay, con người vẫn tiếp tục dựa vào dược tính của các loại thảo mộc để bào chế khoảng 75% các loại thuốc. Tính chất đa dạng và phong phú của các loài cây cỏ đã được sử dụng vào mục đích y học, đặc biệt là kết hợp với các liệu pháp chữa trị đã mang lại những kết quả đáng ngạc nhiên, đạt hiệu quả tương đương với các loại thuốc chính thống nhưng lại ít có tác dụng phụ hơn. Hàng ngàn loại cây sinh trưởng trên khắp thế giới có nhiều công dụng y học, chúng chứa những thành phần hoạt chất có tác động trực tiếp lên cơ thể, được dùng trong việc bào chế cả dược thảo lẫn các loại thuốc thông thường. Chúng có các lợi ích mà dược phẩm Tây y thường không có, giúp con người chống lại bệnh tật và hỗ trợ cho cơ thể phục hồi sức khỏe. Các loài thực vật chứa hàng trăm, hoặc hàng nghìn những chất hóa học tương tác theo những cách phức tạp. Chúng ta thường không biết chi tiết cách tác động của một loại thảo mộc nào đó, ngay khi tác dụng chữa bệnh của nó đã được chứng minh rõ ràng. Việc đi sâu nghiên cứu thành phần hóa học để hiểu rõ nguồn gốc hoạt tính của các loại cây thuốc chữa bệnh có vai trò rất quan trọng, vì điều này đã dẫn đến việc bào chế ra các loại thuốc hiệu quả nhất. Sự hiểu biết về những thành phần hóa học chứa trong thực vật sẽ giúp chúng ta hiểu được chúng hoạt động như thế nào bên trong cơ thể con người. Ở Việt Nam việc sử dụng các loại cây cỏ, hoa lá trong tự nhiên để chữa trị bệnh tật đã tạo nên ngành y học cổ truyền dân tộc gọi là Đông y. Tuy nhiên, sự kết hợp hài hòa giữa các vị thuốc cây cỏ trong Đông y chủ yếu dựa trên các kinh nghiệm dân gian về công dụng của các loài thảo dược. Việt Nam có một hệ thực vật phong phú và đa dạng. Đây là nguồn tài nguyên thiên nhiên rất quý báu của đất nước có tác dụng lớn đối với sức khỏe của con người đồng thời mở ra tiềm năng nghiên cứu về các hợp chất tự nhiên từ các loài thực vật của Việt Nam. Còn rất nhiều loài thực vật của Việt Nam còn chưa được nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học. Các loài thực vật họ Na đã thu hút được sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học về thành phần hóa học. Các nghiên cứu cho thấy sự đa dạng về 1
thành phần hóa học ở các loài thuộc họ Na bao gồm steroit, flavonoit, alkaloit và các acetogenin đều thể hiện những hoạt tính sinh học phong phú như hoạt tính gây độc tế bào, chống khối u, trừ sâu, chống nấm, kháng trùng sốt rét, kháng lao và hoạt tính chống oxi hóa [3]. Rất nhiều loài thuộc họ Na còn chưa được nghiên cứu. Với mục tiêu tìm kiếm các chất có hoạt tính sinh học từ các loài thực vật họ Na, chúng tôi lựa chọn loài Quần đầu khỉ (Polyalthia simiarum) làm đối tượng nghiên cứu của luận văn với mục tiêu: (1) Nghiên cứu thành phần hóa học cây Quần đầu khỉ (Polyalthia simiarum) nhằm phát hiện các hợp chất có hoạt tính sinh học. (2) Khảo sát hoạt tính gây độc tế bào và hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định của một số chất đã phân lập được tạo cơ sở khoa học định hướng cho nghiên cứu tiếp theo về loài cây và các hợp chất này. 2
CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu sơ lƣợc về họ Na (Annonaceae) 1.1.1. Thực vật học của họ Na Họ Na (danh pháp khoa học Annonaceae) còn được gọi là họ Mãng cầu, là họ lớn nhất của bộ Mộc lan (Magnoliales) với 120-130 chi và 2.300-2500 loài, được phân bổ chủ yếu ở vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới, chỉ ít loài sinh sống ở vùng ôn đới. Khoảng 900 loài ở Trung và Nam Mỹ, 450 loài ở châu Phi, và các loài khác ở châu Á [5,25]. Đây là một họ thực vật có hoa bao gồm các loại cây thân gỗ, cây bụi hay dây leo thường được sử dụng như bài thuốc cổ truyền ở Đông Nam Á. Một số loài được trồng làm cây cảnh, đặc biệt là Polythia longifolia var. pendula (lá bó sát thân). Các loài cây thân gỗ còn dùng làm củi. Một số loài có quả lớn, nhiều thịt, ăn được bao gồm các loài của chi Annona (na, na Nam Mỹ, mãng cầu xiêm) hay chi Asimina (đu đủ Mỹ) hoặc chi Rollinia. Bên cạnh đó, một số loài như Hoàng lan (Cananga odorata) còn chứa tinh dầu thơm và được sử dụng trong sản xuất nước hoa hay đồ gia vị. Vỏ cây, lá và rễ của một số loài được sử dụng trong y học dân gian chữa bệnh nhiễm trùng, bệnh ho, bệnh gan, bệnh vàng da do gan, bệnh tiêu chảy, …. Các nghiên cứu dược lý đã tìm thấy khả năng kháng nấm, kháng khuẩn và đặc biệt là khả năng sử dụng trong hóa học trị liệu của một số thành phần hóa học của lá và vỏ cây [63]. Hầu hết các dạng sống chủ yếu được thấy ở các loài trong họ Na, chỉ trừ các cây thân cỏ và các dạng sống phụ sinh hay ký sinh. Đối với các loài cây mọc đứng thường gặp ở dạng cây bụi hoặc cây gỗ nhỏ. Trong khi đó nhiều loài khác thuộc chi Polyathia và hàng loạt các chi khác lại gặp những cây gỗ to lớn [1,5]. Hình thái chung của cây họ Na có những đặc điểm sau: Lá của tất cả các loài họ Na đều không có lá kèm, mọc cách, đơn, nguyên, mép lá nguyên với gân lông chim. Hoa của các loài họ Na thường là hoa lưỡng tính. Hoa mọc đơn độc hoặc hợp thành các dạng cụm hoa khác nhau, ở nách lá hoặc ngoài nách lá, ở đỉnh cành hoặc hoa mọc trên thân già không lá. Đặc điểm này thường được dùng để phân biệt các chi trong họ Na. Nhị trong họ Na có hai kiểu chính: “kiểu Uvarioid” với trung đới khá dầy và dài vượt qua bao phấn để tạo thành mào trung đới, “kiểu Miliusoid” có trung đới mỏng và hẹp, làm cho bao phấn lồi lên so với trung đới. Phần lớn các loài họ Na có bộ nhụy gồm các lá noãn rời. Mỗi lá noãn được chia thành bầu, vòi nhụy và núm nhụy [2,4]. 1.1.2. Một số nghiên cứu về họ Na Các loài thực vật họ Na đã thu hút được sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học về thành phần hóa học. Số lượng công trình nghiên cứu là rất lớn, 3
đang ngày càng nhiều lên theo các hướng tìm kiếm các chất có khả năng chống ung thư, chống ôxi hóa, chống HIV. Nguyên nhân chính là do sự đa dạng về thành phần hóa học ở các loài thuộc họ Na bao gồm các hợp chất alkaloit, non-alkaloit và các acetogenin có nhiều tác dụng dược lý đang trong giai đoạn đánh giá lâm sàng để điều trị các bệnh parkinson, bệnh tim mạch và nhiễm vi rút [11,42,63]. Sự xuất hiện của acetogenins trong Annonaceae đã gây nên sự chú ý để phát hiện chất chống ung thư mới. Từ đó có thể thấy Annonaceae chứa nhiều tiềm năng để nghiên cứu các loại thuốc trong tương lai. Các kết quả nghiên cứu về họ Na trước đây rất có giá trị đã mở ra nhiều hướng nghiên cứu cần được tiếp tục theo chiều sâu. Một trong các hướng đó là nghiên cứu về các hợp chất alkaloit dạng isoquinoline có hoạt tính kháng khuẩn và tác dụng kháng viêm. Có 150 chất isoquinoline alkaloit đã được phân lập và nghiên cứu tác dụng sinh học từ các chi khác nhau của họ Na tiêu biểu như: salsolinol, benzyltetrahydroisoquinoline, bisbenzylisoquinoline, protoberberine và aporphine. Salsolinol (1) được phân lập từ lá và thân cây Annona recticulata [12] và corydaldine (2) từ vỏ thân cây Enantia polycarpa [6] là 2 trong số các hợp chất isoquinoline có nhiều triển vọng nhất cho đến nay. Sasolinol (1) có ảnh hưởng đáng kể đến sự cân bằng giữa dopamine và acetylcholine bằng cách làm suy yếu hệ thống cholinergic cũng như hệ thống dopaminergic. Nhiều khả năng sự phá vỡ cân bằng giữa dopamine và acetylcholine là một trong các nguyên nhân quan trọng gây ra bệnh parkinson. Các nghiên cứu trước đây cho thấy, rõ ràng là salsolinol không chỉ ảnh hưởng đến hệ dopaminergic bằng cách ức chế các enzym có liên quan trong quá trình tổng hợp hay trao đổi chất của dopamine mà còn làm suy yếu hệ thống cholinergic bằng cách khử hoạt tính acetylcholinesterase. Cả hai hiện tượng này sẽ dẫn đến sự phá vỡ cân bằng giữa dopamine và acetylcholine là nguyên nhân gây ra bệnh parkinson. HO O NH NH O HO O Salsolinol (1) Corydaldine (2) Hầu hết các benzyltetrahydroisoquinoline (3) được phân lập từ một số loài của chi Annona và Xylopia. Một trong những hợp chất đó là reticuline (4), làm giảm nhịp tim và huyết áp ở chuột, ức chế phenylephrine và KCl gây ra các cơn co thắt của vòng động mạch chủ ở chuột, và đối kháng Ca2+ do co thắt gây ra. Các reticuline ức chế cơ trơn loại L qua con đường Ca2+ [45]. Dựa trên các thí nghiệm 4
ở chuột và các nghiên cứu ban đầu khác, có thể kết luận rằng reticuline là hợp chất hóa học có những ứng dụng tích cực cho việc nghiên cứu phát triển các loại thuốc mới có tính năng bảo vệ tim mạch sau này. OH CH3 O HO N HN O Benzyltetrahydroisoquinoline (3) Reticuline (4) Nhiều nghiên cứu dược lý đã chỉ ra rằng bisbenzylisoquinoline có nguồn gốc từ isoquiloline đơn giản với thành phần hoạt tính sinh học quan trọng đã được tìm thấy trong các chi khác nhau của họ Na [10,59]. Các hợp chất bisbenzylisoquinoline chủ yếu được phân lập từ các chi Crematosperma, Guatteria, Isolona, Phaeanthus, Popowia, và Uvaria. Bisbenzylisoquinoline chủ yếu có tác dụng đối kháng với một số tác dụng của Ca2+ trên cơ trơn mạch máu, các tế bào nội mô mạch máu và tuyến thượng thận. Chúng cũng được chứng minh là có khả năng tự hủy, chống oxy hóa và chống viêm [18]. Các đặc tính có giá trị nhất của các hợp chất này là khả năng chống plasmodial. Ngoài ra, các tetrahydrobenzylisoquiloline có cấu trúc bão hòa hoàn toàn tương đương với cấu trúc của bisbenzylisoquinoline, thực hiện một chức năng quan trọng trong sản xuất bán tổng hợp sinh hóa. OMe OMe MeO HO N N N OMe OMe MeO N H H O O OMe OMe O HO Bisbenzylisoquinoline (5) Protoberberine và aporphine được biết đến như là các dẫn xuất đơn giản nhất của bisbenzylisoquinoline và tetrahydrobenzylisoquinoline tương ứng. Hầu hết các protoberberine có bộ khung cơ bản như trong hình (6). Những alkaloit này đã cho thấy một mảng đáng chú ý của tính chất dược lý và được biết đến với khả năng chống vi khuẩn, chống virus, và các hoạt động gây độc tế bào của chúng. Palmatine và berberine ức chế hoạt động enzym sao chép ngược trong ống nghiệm. 5
Hơn nữa, palmatine, berberine, jatrorrhizine, và dihydroberberine, ức chế sự tăng trưởng của bệnh Babesia gisboni với liều lượng khác nhau, từ 1 đến 100 mg/ml trong ống nghiệm. Protoberberine ức chế sự tăng trưởng của 38 dòng tế bào ung thư ở người [35]. + N Protoberberine (6) Aporphine (7) có cấu trúc tương tự protoberberine được phân lập từ các chi khác nhau của họ Na. Đặc điểm thú vị của aporphine là cấu trúc hóa học lập thể hai chiều của chúng. Một trong những hợp chất như thế là anonaine (8) - là aporphine được phân lập nhiều nhất ở họ Na. 7-Hydroxydehydrothalicsimidine, thalisimidine, norpurpureine, lirinidine, và N-methylasimilobine được phân lập từ lá của Annona purpurea thể hiện khả năng ức chế đáng kể axit arachidonic, collagen, và tiểu cầu kích hoạt yếu tố gây ra kết tập tiểu cầu [24]. Điều đáng nói là aporphine, đặc biệt là những hợp chất có chứa một nhóm 1,2-methylenedioxy, là có hiệu lực hơn để chống lại các dòng tế bào ung thư. O N HN O H Aporphine (7) Anonaine (8) Các flavonoit ở họ Na có hoạt tính chống oxi hóa rất đáng quan tâm. Hơn 70 chất flavonoit đã được phân lập từ họ Na, trong đó taxifolin (9) hay dihydroquercetin là một trong các chất thường gặp nhất, ngoài ra còn có apigenin- 7-O-apiosyl (1→2) glucoside, quercetin … Taxifolin (9) có phổ biến ở loài Angiosperms và được biết đến là một chất chống oxy hóa mạnh, chống đái tháo đường, chống khối u, và là tác nhân chống viêm [30,44]. Taxifolin là chất bảo vệ đáng tin cậy chống lại yếu tố môi trường gây ra xơ cứng động mạch, tim, gan, và bệnh phổi. Taxifolin cũng đã được chứng minh là có lợi cho sức khỏe tim mạch, da, chức năng nhận thức, viêm, cũng như sức khỏe của bệnh nhân tiểu đường [34]. 6
OH HO O OH OH OH O Taxifolin (9) Apigenin-7-O-apiosyl (1→2) glucoside (10) là một flavonol được tìm thấy trong cây Artabotrys hexapetalus. Flavonoit này dọn sạch các dạng oxy hoạt động và kết quả thu được từ trong cơ thể và trong các thử nghiệm in vitro cho thấy nó có tác dụng bảo vệ gan [53]. OH O O O HO HO O OH O OH O HO HO OH Apigenin-7-O-apiosyl (1 → 2) glucoside (10) Quercetin (11) là một flavonol phổ biến trong các loại trái cây, rau, lá, và ngũ cốc. Nó được sử dụng như một thành phần trong chất bổ sung, đồ uống, hoặc các loại thực phẩm. Trong họ Na, quercetin xuất hiện trong lá của Annona senegalensis. Quercetin đã thể hiện hoạt tính kháng viêm đáng kể bằng cách ức chế trực tiếp một số quá trình ban đầu của viêm. Ví dụ, nó dễ dàng ức chế cả sự sản xuất và giải phóng histamin cũng như quá trình trung gian gây viêm hoặc dị ứng khác. Thêm vào đó, nó có tác dụng chống oxy hóa mạnh và đặc tính chống khối u. Quercetin có tác dụng tích cực trong việc chống lại hoặc giúp đỡ để ngăn ngừa ung thư, viêm tuyến tiền liệt, bệnh tim, đục thủy tinh thể, dị ứng/viêm, và bệnh đường hô hấp như viêm phế quản và hen suyễn. Nó cũng đã thể hiện đặc tính chống trầm cảm [22]. Hơn nữa, quercetin 3-rhamnoside (12) hủy bỏ sự sao chép của virus cúm A bằng cách giảm sự tổng hợp mRNA [31]. Flavonoit của họ Na (Annonaceae) có phản ứng rất mạnh đối với các gốc tự do và việc thăm dò các hoạt tính của chúng vẫn đang được tiếp tục. HO HO OH OH HO O HO O OH O-Rhamnoside OH O OH O Quercetin (11) Quercetin 3-rhamnoside (12) 7
Các acetogenin họ Na thể hiện hoạt tính chống ung thư, chống oxi hóa, và chống HIV ở nồng độ rất thấp nên có thể sẽ ít gây ra tác dụng phụ. Chính các chất acetogenin này là nét đặc trưng tiêu biểu của các loài thực vật họ Na. Đã có hơn 400 chất acetogenin được phân lập từ các loài họ Na. Đây là một lớp chất chuyển hóa thứ cấp đặc biệt có nhiều hoạt tính như chống ung thư, gây độc tế bào, diệt ký sinh trùng, diệt côn trùng và tác dụng ức chế miễn dịch và được xem là một nguồn tiềm năng để phát triển thuốc, điển hình như các chất: Montalicin G (13) được phân lập từ cây Annona montana ức chế sự phát triển của các dòng tế bào ung thư: MCF-7 (ung thư vú), HCT-8 (ung thư máu), SKMEL-2 (ung thư da), KB (ung thư biểu mô miệng ở người), KB-VIN (KB kháng vincristine), U-87-MG (u nguyên bào đệm), CAKI (ung thư thận), PC-3 (ung thư tiền liệt tuyến) cũng như là 1A9 (ung thư buồng trứng) và PTX10 (dòng tế bào ung thư buồng trứng với -tubulin đột biến) với giá trị ED50 lần lượt là 4,8; 11,5; 5,8; 12,7; 12,8; 9,2; 2,0; 3,5; 1,3 và 4,6 µg/ml [17]. HO OH O HO OH 20R 15R 9 7 4 35 32 HO O O Motalicin G (13) Asimicin (14) được chiết xuất từ các cây Annona cornifolia, Annona bullata và Annona triloba [13]. Acetogenin này có khả năng chống oxi hóa có thể so sánh với vitamin C. Asimicin (14) Annonacin (15) được tìm thấy trong các loại trái cây của Anona muricata (mãng cầu xiêm). Những nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng khi cho chuột sử dụng annonacin hằng ngày sẽ gây ra tổn thương não dẫn đến bệnh parkinson [8]. Cùng với acetogenin khác, annonacin được khuyến cáo để ngăn chặn NADH dehydrogenase, có vai trò cho việc chuyển đổi NADH thành ADN và sự tích tụ của một gradient proton qua màng bên trong ti thể. Điều này có tác dụng vô hiệu hóa khả năng của các tế bào để tạo ra ATP thông qua con đường oxy hóa, cuối cùng buộc tế bào tự tiêu hủy hoặc gây hoại tử. 8
OH H O O H OH O OH OH Annonacin (15) Uvaricin (16) là một axit béo bis(tetrahydrofuranoid) lactone được phân lập từ cây Uvaria accuminata. Đây là chất acetogenin có khả năng gây độc tế bào đầu tiên được tìm thấy từ họ Na. Chất này tiêu diệt tế bào bằng cách ức chế enzym dehydrogenase NADH trong ty thể [46]. Uvaricin (16) Ngoài ra, còn một loại acetogenin cũng có hoạt tính sinh học đáng lưu ý đó là purpuacenin (cis) và annoglaucin (trans) hình (17) đã được phân lập từ A.purpurea. Purpuracenin và annoglaucin có hoạt tính gây độc tế bào mạnh trong ống nghiệm đối với các dòng tế bào MCF-7 (ung thư vú) và A-549 (ung thư phổi) với giá trị ED50 tương ứng là 10; 1,56, và 4,8x10-2; 1,08 mg/ml [21]. 37 OR 1 35 Trans (2) Trans (2) Cis (1) 4 O Cis (1) 1 R 2=A= Threo R1 R2 Erythro Threo O 1, 2: H A OR 1 (CH2) 9 23 20 19 16 24 15 10 34 O O R2 OR 1 OR 1 Purpuracenin và annoglaucin (17) Chính các hợp chất acetogenin đã tạo nên nét đặc trưng tiêu biểu của các cây họ Na và đã cuốn hút các nhà khoa học nghiên cứu tìm kiếm các tác nhân chống ung thư mới từ các loài trong họ này. Các tài liệu về Annonaceae đã phát triển đáng kể trong thập kỷ qua. Đây chính là tài liệu có giá trị để mở rộng và phát triển nghiên cứu trong tương lai. 9
1.2. Giới thiệu về chi Quần đầu (Polyalthia) 1.2.1. Thực vật học Chi Polyalthia được gọi là chi Quần đầu hay chi Nhọc thuộc họ Na (Annonaceae). Vị trí của chi này trong hệ thống phân loại thực vật được tóm tắt như sau [2,1]: Ngành: Magnoliophyta (Ngọc lan) Lớp: Magnoliopsida (Ngọc lan) Bộ: Magnoliales (Mộc lan) Họ: Annonaceae (Na) Chi Quần đầu là một chi lớn trong họ Na (Annonaceae), có khoảng 150 loài, phân bố ở vùng nhiệt đới Châu Phi, Châu Á và miền Bắc Úc, số lớn các loài tập trung ở Đông Nam Á. Ở Việt Nam có 27 loài và phân loài, phân bố khắp các vùng trong cả nước [3]. Cây gỗ thẳng đứng thường xanh, có chiều cao từ 6 đến 25m, tán tròn hoặc hẹp, đường kính tán cây lớn khoảng 3m. Vỏ cây màu xám đậm, bong ra thành từng mảng lớn, dưới lớp vỏ bị bong ra là màu trắng hồng. Nhánh non màu xanh lục có nhiều đốm nhỏ màu trắng, già có màu nâu đỏ. Lá nhẵn hoặc hơi có lông, đối xứng, không có lá kèm. Lá của các cây trong chi Polyalthia đều đơn, bìa nguyên, mọc cách, mép lá có gân nổi rõ. Lá có hình bầu dục thuôn dài 10-15cm, rộng 3- 5cm, mềm, nhọn hai đầu, cuống lá dài 1-2cm. Hoa thường là hoa lưỡng tính hợp thành các dạng cụm hoa ở nách lá hoặc ngoài nách lá, có 6 cánh với 2 lớp. Cánh hoa bên ngoài hơi nhỏ hơn hoặc lớn hơn cánh hoa bên trong và có hình dạng khác nhau (bằng phẳng hoặc trải rộng). Nhị hoa nhiều, bao phấn hình thoi hoặc hình cầu, lá noãn rời. Mỗi lá noãn được chia thành bầu, vòi nhụy và núm nhụy không có hình dạng xác định (hình chữ nhật, góc cạnh hoặc hình trụ). Quả dạng bầu dục. Hạt thường là hạt đơn có rãnh [3,1]. Các cây thuộc chi Polyalthia đều có tốc độ sinh trưởng khá nhanh. Cây ưa khí hậu ẩm ướt, đất tơi xốp, thoát nước tốt và cần che bóng râm khi còn nhỏ. Cây mọc khỏe, dễ trồng, xanh quanh năm [1]. 1.2.2. Các nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học a) Tình hình nghiên cứu trên thế giới Cho đến nay, trên thế giới có khoảng gần 20 loài Polyalthia đã được nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học. Polyalthia longifolia là cây được nghiên cứu nhiều nhất trong chi này. Kết quả nghiên cứu cho thấy thành phần hóa học của chi này rất đa dạng bao gồm các hợp chất alkaloit, tecpenoit, flavonoit, acetogenin và một số lớp chất khác. 10
Một số nghiên cứu về thành phần hóa học của các loài Polyalthia như sau: Cây Polyalthia longifolia ở Nigieria đã được Ogunbinu A. O. và cộng sự nghiên cứu về tinh dầu. Thành phần chính bao gồm (Z)--aromadendren (19,7%), caryophyllen oxit (14,4%) và -caryophyllen (13,0%) trong lá; trong vỏ là - copaen (8,7%), -muurolol cùng (8,7%), -selinen (8,6%), viridifloren (8,1%), - guaien (7,8%), aromadendren (7,4%) và -cadinen (7,0%) [3]. Noriyuki Hara và các cộng sự đã tiến hành nghiên cứu dịch chiết n-hexan của vỏ thân cây Polyalthia longifolia, thu được 14 hợp chất clerodane và ent- halimane ditecpen là 16-hydroxycleroda-3,13-dien-16,15-olide (18), 16- hydroxycleroda-3(18),13-dien-16,15-olide (19), 16-hydroxy-ent-halima-5(10),13- dien-16,15-olide (20), cleroda-3,13E-dien-15-oic acid (21), cleroda-4(18),13E- dien-15-oic acid (22), ent-halima-5(10),13E-dien-15-oic acid (23), ent-halima- 1(10),13E-dien-15-oic acid (24), 16-oxocleroda-3,13E-dien-15-oic acid (25), 16- oxocleroda-4(18),13E-dien-15-oic acid (26), 16-oxo-ent-halima-5(10),13E-dien- 15-oic acid (27), cleroda-3,13-dien-16,15-olide (28), cleroda-4(18),13-dien-16,15- olide (29), ent-halima-5(10),13-dien-16,15-olide (30), ent-halima-1(10),13-dien- 16,15-olide (31) [47]. Trong năm 2014, nhóm nghiên cứu của Tung-Ho Wu tiếp tục phân lập được 3 chất clerodane ditecpen mới là (4→2)-abeo-cleroda-2,13E-dien-2,14-dioic acid (32), (4→2)-abeo-2,13-diformyl-cleroda-2,13E-dien-14-oic acid (33), và 16(R&S)-methoxycleroda-4(18),13-dien-15,16-olide (34) cùng với 5 chất đã biết là solidagonal acid (35), 16-hydroxycleroda-4(18),13-dien-15,16-olide (36), 16- hydroxycleroda-3,13-dien-15,16-olide (37), 16-oxocleroda-3,13-dien-15-oic acid (38) và (3β,5β)-16-trihydroxyhalima-13-en-15,16-olide (39) từ quả cây Polyalthia longifolia var. pendula. 11
Năm 2007, Xiu-Feng He và cộng sự đã phân lập được các chất (3β,22α)- 3,22-dihydroxytaraxast-20-en-30-al (40), 2-hydroxyonychine (41) và nemoralisin (42) từ cành nhỏ và lá cây Polyalthia nemoralis [61]. Năm 2008, Zi-Ming Lu và cộng sự đã phân lập được các hợp chất ankaloit polynemoralines A (43), B (44), C (45) và D (46) từ cành và lá cây Polyalthia nemoralis [64]. 12
Năm 1994, Ma X. và cộng sự đã phân lập được 2 clerodane ditecpen mới là (3β,16α)-dihydroxycleroda-4(18),13(14)Z-dien-15,16-olide (47) và (4β,16α)- dihydroxyclerod-13(14)Z-en-15,16-olide (48) cùng với 16α-hydroxycleroda- 3,13(14)Z-dien-15,16-olide từ dịch chiết etyl axetat của vỏ thân cây Polyalthia barnesii. [60] Năm 1996, Connolly và cộng sự đã phân lập được hai chất alkaloit 7,7’- bisdehydroaporphine mới là 7,7’-bisdehydro-O-methylisopiline (49) và 7- dehydronornuciferine-7’-dehydro-O-methylisopiline (50), cùng với chất alkaloit bisdehydroaporphine là urabaine (51) từ vỏ thân cây Polyalthia abullata [19]. Năm 2010, Pumsalid Kanchana và cộng sự đã phân lập được chất 6,8- dihydroxy-7-methoxy-1-methyl-azafluorenone (52) từ cặn chiết etyl axetat của rễ cây Polyalthia cerasoides [52]. Năm 2007, một hợp chất alkaloit dạng dime aporphine là bidebiline E (53) và chất octadeca-9,11,13-triynoic acid (54) cùng với 3 sesquitecpen là α-humulene (55), caryophyllene oxide (56), and (-)-α-cadinol (57) và 4 isoquinoline alkaloit laudanosine (58), codamine (59), laudanidine (60), and reticuline (61) đã được Kanokmedhakul Somdej và cộng sự phân lập từ rễ cây Polyalthia cerasoides [37]. 13