Luận văn Thạc sĩ Khoa học vật chất: Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính bảo vệ tế bào thần kinh của loài Cyathea podophylla

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:68

Thêm vào BST

Báo xấu

8
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn Thạc sĩ Khoa học vật chất "Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính bảo vệ tế bào thần kinh của loài Cyathea podophylla" trình bày các nội dung chính sau: Phân lập, xác định cấu trúc hóa học một số hợp chất tìm thấy trong loài C. podophylla; Khảo sát hoạt tính bảo vệ tế bào thần kinh của các hợp chất phân lập được, từ đó lựa chọn ra hợp chất có hoạt tính mạnh nhất.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học vật chất: Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính bảo vệ tế bào thần kinh của loài Cyathea podophylla

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Bùi Long Vũ NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH BẢO VỆ TẾ BÀO THẦN KINH CỦA LOÀI Cyathea podophylla LUẬN VĂN THẠC SĨ: KHOA HỌC VẬT CHẤT Hà Nội - 2024
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Bùi Long Vũ NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH BẢO VỆ TẾ BÀO THẦN KINH CỦA LOÀI Cyathea podophylla LUẬN VĂN THẠC SĨ: KHOA HỌC VẬT CHẤT Ngành: hóa hữu cơ Mã số: 8440114 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC HỒ NGỌC ANH Hà Nội - 2024
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam kết đề tài được trình bày trong luận văn nghiên cứu này là công trình nghiên cứu có sự trung thực của tôi, số liệu và kết quả do chính bản thân tự tìm tòi và nghiên cứu. Do đó, các kết quả nghiên cứu đảm bảo tính trung thực và khách quan ở mức độ tin cậy cao. Bên cạnh đó, có những phần số liệu trong các thử nghiệm cũng chưa từng được công bố nhưng chắc chắn các số liệu và kết quả đã được xử lý một cách trung thực. Tôi xin cam kết chịu hoàn toàn trách nhiệm trước pháp luật với kết quả và số liệu của tôi. Hà Nội, ngày 12 tháng 9 năm 2024 Tác giả Bùi Long Vũ
LỜI CẢM ƠN Luận văn này được thực hiện tại Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, với sự hỗ trợ kinh phí của dự án Điều tra cơ bản: “Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính bảo vệ tế bào thần kinh, tăng sinh sợi lên kết thần kinh của một số loài dương xỉ bản địa làm nguồn nguyên liệu có khả năng chữa bệnh sa sút trí tuệ và Alzheimer”, mã số: ĐL0000.09/22-24, thuộc nhiệm vụ Đề tài độc lập cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Với sự biết ơn chân thành, tôi xin gửi lời cảm ơn tới TS. Hồ Ngọc Anh, Viện Công nghệ Sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp tôi định hướng, và tìm được phương pháp phát triển thí nghiệm để đạt được kết quả trình bày trong luận văn này. Đồng thời, TS. Hồ Ngọc Anh đã luôn động viên trong lúc vượt qua khó khăn trong suốt quá trình làm luận văn. Cùng với đó, tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo, phòng Đào tạo và các thầy cô giáo của Học viện Khoa học và Công nghệ đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn tôi trong quá trình học tập và tốt nghiệp. Tôi xin gửi lời cảm ơn phòng Công nghệ sinh học tái tạo Môi Trường - Viện Công nghệ sinh học đã tạo điều kiện cho tôi được sử dụng các thiết bị và hóa chất của Viện để nghiên cứu, học tập và hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp của mình. Xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên, khích lệ giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Vì kiến thức bản thân còn hạn chế nên trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn này tôi không tránh khỏi những sai sót, kính mong nhận được những ý kiến đóng góp từ các quý thầy cô. Tôi xin chân thành cảm ơn ! Học viên Bùi Long Vũ
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................3 LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................4 DANH MỤC VIẾT TẮT, KÍ HIỆU ........................................................................... i DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. iii DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................ iv MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ..................................................................3 1.1 Đặc điểm hình thái của loài C. podophylla ...........................................................3 1.2 Ứng dụng của C. podophylla trong y học và thành phần hóa học của chúng .......6 1.2.1 Vai trò của C. podophylla trong y học cổ truyền ...............................................6 1.2.2 Hợp chất nhóm phenolic từ chi Cyathea và hoạt tính sinh học của chúng ........8 1.3 Hoạt tính sinh học của các loài thuộc chi Cyathea .............................................13 Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................15 2.1 Đối tượng nghiên cứu và hóa chất, thiết bị .........................................................15 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu.......................................................................................15 2.1.2 Hóa chất và thiết bị ..........................................................................................15 2.2 Phương pháp nghiên cứu.....................................................................................16 2.2.1 Phương pháp thu mẫu dương xỉ .......................................................................16 2.2.2 Phương pháp chiết tách và phân lập các hợp chất từ mẫu dương xỉ ................16 2.2.3 Phương pháp xác định cấu trúc hợp chất hóa học............................................17 2.2.4 Phương pháp đánh giá hoạt tính bảo vệ tế bào thần kinh ................................17 2.2.5 Phương pháp phân tích thống kê ......................................................................18 Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................19 3.1 Phân lập các hợp chất ..........................................................................................19 3.2 Xác định cấu trúc các hợp chất ...........................................................................21 3.2.1 Xác định cấu trúc hợp chất DXH1 ...................................................................21 3.3.2 Xác định cấu trúc hợp chất DXH3 ...................................................................23
3.3.3 Xác định cấu trúc hợp chất DXH4 ...................................................................26 3.3.4 Xác định cấu trúc hợp chất DXH5 ...................................................................29 3.3.5 Xác định cấu trúc hợp chất DXH6 ...................................................................31 3.3.6 Xác định cấu trúc hợp chất DXH7 ...................................................................34 3.3.7 Xác định cấu trúc hợp chất DXH8 ...................................................................39 3.4 Xác định hoạt tính bảo vệ tế bào thần kinh .........................................................41 3.4.1 Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào lên dòng tế bào F11 của các chất ..............41 3.4.2 Đánh giá hoạt tính bảo vệ tế bào thần kinh của các chất phân lập được từ C. podophylla .................................................................................................................42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................46 1. Kết luận .................................................................................................................46 2. Kiến nghị ...............................................................................................................46 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................48
i DANH MỤC VIẾT TẮT, KÍ HIỆU Kí hiệu/ Tiếng Anh Tiếng Việt Viết tắt ROS Reactive Oxygen Species Các loại oxi phản ứng Diphenyl-1-picryl- DPPH diphenyl-1-picryl-hydrazylhydrat hydrazylhydrat 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)− 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)− 2,5- MTT 2,5-diphenyltetrazolium diphenyltetrazolium bromide bromide 6-OHDA 6-hydroxydopamine 6-hydroxydopamine Minimum Inhibitory MIC Nồng độ ức chế tối thiểu Concentration Mã số của một chủng vi khuẩn ATCC S. aureus Staphylococcus aureus (S. aureus) được 25923 sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu HT29 Tế bào khối u đại tràng A549 Tế bào ung thư phổi MDA- Tế bào ung thư vú MB− 231 MCF-7 Tế bào ung thư vú Dulbecco’s Modified Eagle’s DMEM Môi trường nuôi cấy tế bào DMEM Medium FBS Fetal Bovine Serum Huyết thanh thai bò mNGF Mouse Nerve Growth Factor Yếu tố tăng trưởng thần kinh chuột NGF Nerve Growth Factor Yếu tố tăng trưởng thần kinh Total reactive antioxidant TRAP Tổng tiềm năng chống oxi hóa phản ứng potential Monoamine oxidase inhibition MAO Thử nghiệm ức chế monoamine oxidase assay TLC Thin Layer Chromatography Sắc ký lớp mỏng EtOH Ethanol Ethanol EtOAc Ethyl acetate Ethyl acetate
ii BuOH Butanol Butanol DCM Diclomethan Diclomethan DMSO Dimethylsulfoxyde Dimethylsulfoxyde H2O Nước CTPT Công thức phân tử TLTK Tài liệu tham khảo KLPT Khối lượng phân tử MS Mass Spectroscopy Phổ khối lượng HR – ESI High-Resolution Electrospray Phổ khối lượng ion hóa phun điện độ phân – MS Ionization Mass Spectrometry giải cao NMR Nuclear Magnetic Resonance Phổ cộng hưởng từ hạt nhân Electrospray Ionization Mass ESI-MS phổ khối lượng ion hóa phun điện Spectrometry DAD Diode Array Detector Đầu dò mảng diode
iii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Các hợp chất nhóm phenolic được phân lập từ các loài khác nhau của chi Cyathea........................................................................................................................9 Bảng 1.2. Hoạt tính sinh học đã được báo cáo từ chi Cyathea .................................14 Bảng 3.1. Dữ liệu phổ của hợp chất DXH1 và tài liệu tham khảo ...........................21 Bảng 3.2. Dữ liệu phổ của hợp chất DXH3 và tài liệu tham khảo ...........................23 Bảng 3.3. Dữ liệu phổ của hợp chất DXH4 và tài liệu tham khảo ...........................26 Bảng 3.4. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất DXH5 và tài liệu tham khảo .................29 Bảng 3.5. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất DXH6 và 5-hydroxymethyl-2-furfural .32 Bảng 3.6. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất DXH7 và hợp chất butyl-β-D- fructofuranoside. .......................................................................................................36 Bảng 3.7. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất DXH8 và tài liệu tham khảo .................39 Bảng 3.8. Phần trăm gây ức chế tế bào của các chất tại các nồng độ khác nhau ......41 Bảng 3.9. Tỉ lệ phần trăm tế bào sống sót ở các nồng độ do tác động của các chất .42
iv DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Một số kiểu lá gân phụ lá chét con và túi bào tử của chi Cyathea..............4 Hình 1.2. Hình dạng lá của chi Cyathea (loài C. podophylla) ....................................4 Hình 1.3. C. podophylla tại vườn quốc gia Tam Đảo, tỉnh Vĩnh Phúc .......................5 Hình 2.1. Mẫu dương xỉ loài Cyathea podophylla được thu thập tại vườn quốc gia Tam Đảo, tỉnh Vĩnh Phúc, Việt Nam ........................................................................15 Hình 3.1. Sơ đồ phân lập các chất thu được từ C. podophylla .................................19 Hình 3.2. Công thức cấu tạo của chất DXH1 ...........................................................21 Hình 3.3. Phổ 1H - NMR của DXH1 ........................................................................22 Hình 3.4. Phổ HR-ESI-MS của DXH1 .....................................................................22 Hình 3.5. Công thức cấu tạo của DXH3 ...................................................................23 Hình 3.6. Phổ HR-ESI-MS của DXH3 .....................................................................24 Hình 3.7. Phổ 1H-NMR của DXH3 ..........................................................................25 Hình 3.8. Phổ 13C-NMR của DXH3 .........................................................................25 Hình 3.9. Công thức phân tử của DXH4 ..................................................................26 Hình 3.10. Phổ HR-ESI-MS của DXH4 ...................................................................27 Hình 3.11. Phổ 1H-NMR của DXH4.........................................................................28 Hình 3.12. Phổ 13C-NMR của DXH4 .......................................................................28 Hình 3.13. Công thức phân tử của DXH5 ................................................................29 Hình 3.14. Phổ HR-ESI-MS của DXH5 ...................................................................30 Hình 3.15. Phổ 1H-NMR của DXH5 ........................................................................30 Hình 3.16. Phổ 13C-NMR của DXH5 .......................................................................31 Hình 3.17. Công thức phân tử của DXH6 ................................................................31 Hình 3.18. Phổ 1H của chất DXH6 ...........................................................................32 Hình 3.19. Phổ 13C của chất DXH6 ..........................................................................33 Hình 3.20. Phổ HMBC của DXH6 (a) và phổ HSQC của DXH6 (b) ......................33 Hình 3.21. Công thức phân tử của hợp chất DXH7 ..................................................34 Hình 3.22. Phổ HMBC của DXH7 ...........................................................................34
v Hình 3.23. Phổ COSY của DXH7.............................................................................35 Hình 3.24. Phổ HR-ESI-MS của DXH7 ...................................................................36 Hình 3.25. Phổ 1H -NMR của DXH7 .......................................................................37 Hình 3.26. Phổ 13C của hợp chất DXH7 ...................................................................37 Hình 3.27. Phổ HSQC của chất DXH7 .....................................................................38 Hình 3.28. Phổ ROESY của chất DXH7 ..................................................................38 Hình 3.29. Công thức phân tử của DXH8 ................................................................39 Hình 3.30. Phổ 1H của hợp chất DXH8 ....................................................................40 Hình 3.31. Phổ 13C của hợp chất DXH8 ...................................................................41 Hình 3.32. Hiệu quả bảo vệ tế bào F11 của chất DXH3 ...........................................44 Hình 3.33. Hiệu quả bảo vệ tế bào F11 của chất DXH7 ...........................................45
1 MỞ ĐẦU Dương xỉ được biến đến là loại thực vật phổ biến nhất trên hành tinh, với số lượng 10.000–12.000 loài dương xỉ đã được xác định. Trên thế giới, phân bố của chúng nằm rải rác ở các vùng rừng núi ẩm ướt ở Nam Âu, Đông Nam Á, Bồ Đào Nha, New Zealand, Ấn Độ, Nam Phi, Úc và các nhóm đảo lân cận. Một lượng lớn các loài dương xỉ cây tập trung ở châu Mỹ: Bắc Andes, vùng thấp Trung Mỹ, thượng Trung Mỹ-Mexico, đông nam Brazil, vùng cao nguyên Guyana và Antilles. Tỷ lệ đa dạng cao nhất của dương xỉ cây nằm ở vùng hạ Trung Mỹ (Costa Rica và Panama) và ở Bắc Andes (Bắc Peru, Colombia và Ecuador). Phần thượng lưu của Trung Mỹ- Mexico, vùng cao nguyên Guyana và phần còn lại của dãy Andes cũng là những khu vực được xác định có chỉ số đa dạng loài [1]. Tại Việt Nam, dương xỉ là một trong những ngành thực vật được nghiên cứu khá kĩ về đa dạng sinh học. Theo nghiên cứu và khảo sát của Tardieu và cộng sự vào năm 1939 [2] cho rằng, có 587 loài trong 116 chi và 14 họ trong báo cáo điều tra khảo sát của nhóm nghiên cứu. Mặt khác, năm 1999, Phạm Hoàng Hộ đã thống kê và minh họa 633 loài thuộc 137 chi và 27 họ [3]. Tựu chung lại, qua khảo sát của các tác giả các họ có số lượng chi lớn 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) [4]. Điều này chứng tỏ, dương xỉ ở Việt Nam thực sự rất dồi dào và chứa nhiều tiềm năng trong việc khám phá các hợp chất thiên nhiên có khả năng cải thiện sức khỏe. Tại Việt Nam, việc sử dụng dương xỉ làm các bài thuốc chữa trị chưa được xuất hiện nhiều trong y học cổ truyền. Tuy nhiên, trên thế giới, như tại Trung Quốc, Ấn Độ, Hàn Quốc và thổ dân Mỹ, dương xỉ đã được ghi chép và có mặt trong danh sách thảo dược, thực phẩm tại các quốc gia này. Với sự phát triển của khoa học và kĩ thuật ngày nay, việc tìm kiếm và phân lập được các hợp chất có hoạt tính sinh học từ thành phần của các loại dược liệu, đặc biệt là từ dương xỉ sẽ củng cố thêm về công dụng của các bài thuốc cổ truyền và nâng cao nhận thức về nguồn cung cấp các hợp chất có hoạt tính quý. Hiện nay theo các công bố nghiên cứu về các loài dương xỉ và cận dương xỉ, chúng chứa nhiều lớp chất như các alkaloid, các flavonoid, các lignan, các steroid và một số chất thuộc nhóm tinh dầu. Thạch tùng răng cưa (Huperzia sertata), lớp chất tiêu biểu được phân lập được là Lycopodium alkaloids, đặc biệt trong lớp chất này, HuperzinA được đánh giá là có khả năng ức chế enzyme acetylcholinesterase (AChE), có tiềm năng trong việc điều trị bệnh Alzheimer. Dương xỉ diều hâu (Pteridium aquilinum), có tới 15 dẫn xuất pterosin được phân lập, kèm theo hoạt tính ức chế sự phân cắt protein tiền thân
2 amyloid ở vị trí β enzyme 1 (BACE1), butyrylcholinesterase (BchE) và AChE [5]. Pteris vittata là một loài thực vật có mạch trong họ Pteridaceae, các thành phần hóa học được chiết xuất từ chi này bao gồm: apigenin, apigenin-7-O-β-D-glucoside, luteolin, luteolin-7-O-β-D-glucose, kaemperfol-3-O-β-D-glucoside và β-sitosterol [6]. Đi kèm với chúng là tiềm năng chứa hoạt tính ức chế AChE, từ đó làm tiền đề cho việc nghiên cứu và phát triển các loại thuốc phòng ngừa Alzheimer và hỗ trợ tăng cường trí nhớ. Với tiềm năng chứa các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính ức chế AChE, BchE,… và các hoạt tính liên quan đến bảo vệ hệ thần kinh khác từ các loài dương xỉ, kết hợp với mức độ phổ biến của dương xỉ, đặc biệt tại Việt Nam, dương xỉ được cho là xuất hiện khá khiêm tốn trong kho tàng dược liệu và mang tính mới trong việc tìm kiếm nguồn chứa hợp chất có hoạt tính quý, đề tài “Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính bảo vệ tế bào thần kinh của loài Cyathea podophylla” đã được lựa chọn để đánh giá, khảo sát mức độ đáp ứng tình hình thực tế về nguồn nguyên liệu và tiềm năng trong phát triển phương pháp nghiên cứu thuốc. Nghiên cứu này sẽ góp phần làm sáng tỏ thêm về thành phần hóa học có trong loài Cyathea podophylla, một loài dương xỉ khá phổ biến ở Việt Nam, thuộc chi Cyathea, bên cạnh đó, khảo sát hoạt tính bảo vệ tế bào thần kinh của các chất phân lập được, từ đó làm tiền đề cho việc phát triển các phương pháp chữa trị Alzheimer hoặc cải thiện, tăng cường trí nhớ. Mục tiêu của đề tài: - Phân lập, xác định cấu trúc hóa học của một số hợp chất từ loài C. podophylla. - Khảo sát hoạt tính bảo vệ tế bào thần kinh của các hợp chất phân lập được, từ đó tìm ra hợp chất có hoạt tính bảo vệ tế bào thần kinh tốt nhất. Nội dung của đề tài: - Phân lập, xác định cấu trúc hóa học một số hợp chất tìm thấy trong loài C. podophylla. - Khảo sát hoạt tính bảo vệ tế bào thần kinh của các hợp chất phân lập được, từ đó lựa chọn ra hợp chất có hoạt tính mạnh nhất.
3 Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Đặc điểm hình thái của loài C. podophylla C. podophylla là loài dương xỉ được chúng tôi thu thập tại vườn quốc gia Tam Đảo, thuộc tỉnh Vĩnh Phúc. Loài dương xỉ này được xác định danh pháp bởi bởi TS. Đỗ Thị Xuyến tại trường đại học Khoa học Tự Nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội và bảo tàng thiên nhiên Việt Nam – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Việc xác định tên loài được dựa trên phương pháp hình thái so sánh, mặc dù đây là phương pháp cổ điển nhưng nó vẫn là phương pháp hiệu quả và phổ biến trên thế giới lại phù hợp với điều kiện thực tế ở Việt Nam. Đây là loài có nguồn gốc từ ngành dương xỉ (Polypodiophyta), lớp Ráng Đa Túc (Polypodiopsida), bộ Dương Xỉ Mộc (Cyatheales), họ Dương Xỉ Mộc (Cyatheaceae), chi Cyathea. Về đặc điểm phân loại chi Cyathea: - Dạng sống: Cây thân dạng cột, có thể cao tới 20 m hay hơn nhưng chủ yếu gặp độ cao khoảng 3-7 m; thân thẳng, không phân nhánh, thường mang nhiều cuống lá tồn tại sau khi lá rụng nên nhìn từ xa như tạo thành các "vảy" lớn, trên thân còn có các vảy mỏng màu nâu hay đen. - Lá: Lá đơn, mọc cách, tập trung ở đỉnh của thân, chúng mọc xít lại với nhau nên tạo thành dạng lá mọc vòng. Kích thước lá rất lớn, xẻ thùy lông chim 2 hoặc 3 lần. Thùy lá chét con nguyên hoặc xẻ thùy; gân bên thùy lá chét con có thể chia đôi hay nguyên; trên có gân chính của lá chét con có thể có lông hay có vảy dạng thịt hay không. Cuống lá và sống lá biến đổi từ màu vàng như rơm, màu xanh lá cây, nâu đến đỏ hoặc đen, nhẵn đến có nốt sần hoặc gai, nhiều loài có bao phủ chất dạng sáp như ong. - Ổ túi bào tử: Túi bào tử thường tập trung thành ổ ở mặt dưới lá, gần với gân chính của lá chét con; ổ túi bào tử có vỏ bao bọc được gọi là áo túi. Áo túi có thể có hay không có áo túi, áo túi có thể bào bọc hoàn toàn cả ổ túi hay chỉ bao lấy một phần (A. spinulosa); hình dạng như hình cầu, mở lỗ ở đỉnh khi già tạo thành hình chén lõm; mỗi ổ túi có nhiều túi bào tử.
4 Hình 1.1. Một số kiểu lá gân phụ lá chét con và túi bào tử của chi Cyathea - Túi bào tử và bào tử: Túi bào tử hình cầu, có cuống dài; vách túi bào tử mỏng, chỉ còn 1 lớp tế bào, có vòng cơ chuyên hóa để mở túi, vòng cơ thuộc loại vòng cơ hoàn toàn, thường xiên. Bào tử giống nhau (chỉ gồm một loại bào tử), hình dạng thay đổi tùy loài từ hình cầu hoặc có ba cạnh, nàu nâu sáng, có ba rãnh. Nguyên tản lưỡng tính. Trên thế giới có khoảng 230 loài, phân bố khắp miền nhiệt đới, đôi khi có thể mở rộng vào vùng ôn đới, trong các khu rừng ẩm ướt trên sườn núi hoặc trong khe núi. Khoảng 20 loài có ở Châu Á, ở Việt Nam có 7 loài, mọc rải rác trong rừng nguyên sinh và thứ sinh. [7]. Hình 1.2. Hình dạng lá của chi Cyathea (loài C. podophylla) Phương pháp hình thái so sánh này dựa trên đặc điểm cấu tạo bên ngoài của các cơ quan thực vật và dựa trên nguyên tắc chỉ so sánh các cơ quan tương ứng với nhau trong cùng một giai đoạn phát triển (cây trưởng thành so sánh với cây trưởng thành, ổ túi bào tử so sánh với ổ túi bào tử, bào tử so sánh với bào tử,...). Điểm quan
5 trọng ở phương pháp hình thái này, đó là sự quan sát các cơ quan bên ngoài sẽ tập trung nhiều vào cơ quan sinh sản do chúng liên quan mật thiết tới bộ mã di truyền và ít biến đổi bởi tác động của môi trường. Bên cạnh đó, các túi bao tử nằm trên mặt sau của lá cũng được chú trọng và bảo quản trong lúc tiến hành sử dụng phương pháp. Dựa trên nguyên tắc của phương pháp và kết quả định danh loài của bảo tàng thiên nhiên Việt Nam, đặc điểm hình thái của loài C. podophylla sẽ mang những đặc điểm đặc trưng của chi Cyathea: Cây có dạng thân cột, cao 1,5 - 3m hiếm khi hơn, đường kính 20-25 cm, thân xốp do có nhiều rễ bao phủ. Lá đơn, mọc cách, tập trung ở đỉnh thân, xòe rộng đều đặn nên tạo thành dạng gần như lá mọc vòng; dài khoảng 1,5 - 3m; kép lông chim dài 2-3 lần; cuống dài khoảng 50-60 cm hoặc đôi khi hơn, màu đỏ tía-sẫm, bóng, gốc cuống có chất sáp như sáp ong, không có gai, có vảy; vảy kích thước 25-50 x 2,5 mm, màu nâu, cứng, bóng; lá chét con kích thước lớn 12-15 x 1-2 cm; có lông ở mặt dưới; khi non gần như nguyên, khi già có thùy nhưng rất nông, mép có răng cưa ở phần chóp; gân bên thùy lá chét con ở phía dưới hợp nhau thành các mạng kín, ở phía trên thường chia đôi, gân có lông. Ổ túi bào tử ở gần gân giữa, trên các gân phụ của thùy lá chét con; không có áo túi bao bọc. Bào tử dạng hình cầu có 3 cạnh, màu vàng sẫm. Hình 1.3. C. podophylla tại vườn quốc gia Tam Đảo, tỉnh Vĩnh Phúc Về sinh học và sinh thái: Cây trung sinh và ưa bóng, mọc phổ biến rải rác dưới tán rừng rậm thường xanh, nguyên sinh và thứ sinh cây lá rộng, rừng hỗn giao tre, nứa hay trong các tầng cây bụi rậm thường xanh thứ sinh. Đất nhiều khi còn tầng dày khá ẩm do nhiều loại đá mẹ khác nhau phong hóa ra, ở độ cao tới 1000m. Mùa ra bào tử tháng 4-10.
6 Về phân bố: Rộng, ở nhiều vùng đồi núi thấp của khắp cả nước. Từ Lào Cai (gần thị trấn Sa Pa) đến Sơn La (Chiềng Ve), Yên Bái (Bảo Hà, núi Con Voi) Cao Bằng, Thái Nguyên (Đại Từ), Lạng Sơn, Quảng Ninh (Cẩm Phả, Uông Bí), Vĩnh Phúc (núi Tam Đảo), Hà Nội (núi Ba Vì), Hòa Bình (Mai Châu, Lương Sơn, Trường Sơn), Ninh Bình (Cúc Phương) qua Quảng Bình, Đà Nẵng (núi Bà Nà) đến Lâm Đồng (Lạc Dương, Cổng Trời, Đà Lạt) còn gặp ở Trung và Nam Trung Quốc, Lào, Campuchia về Bắc đến Nhật và Đài Loan, về Tây đến Thái Lan. Về giá trị sử dụng: Ngọn non làm rau muối dưa. Thân cây dùng làm giá thể trồng Phong lan. [8] 1.2 Ứng dụng của C. podophylla trong y học và thành phần hóa học của chúng 1.2.1 Vai trò của C. podophylla trong y học cổ truyền Trong y học cổ truyền, cây dương xỉ được sử dụng trong điều trị nhiễm trùng da do vi khuẩn, bệnh thận, bệnh trĩ, giãn tĩnh mạch, thậm chí cả bệnh tiểu đường và ung thư; chúng cũng đã được sử dụng trong các loại trà và thuốc đắp. Mặc dù được sử dụng rộng rãi từ thời cổ đại nhưng vẫn còn rất ít thông tin về các đặc tính, dược lý của chúng sử dụng trong y học cổ truyền. Do đó, các lớp chất có tác dụng đặc hiệu về đặc tính sinh học của chúng trong hầu hết các chiết xuất từ dương xỉ Cyathea đều đã được nghiên cứu. Từ thời Hy Lạp cổ đại, dương xỉ là một trong nhiều loại cây được sử dụng làm thuốc. Vào thời Trung Cổ, các nhà sư được biết đến là những người thông thạo cây thuốc, họ đã trồng nhiều loại cây khác nhau và thử nghiệm chúng để tạo ra các phương thuốc chữa bệnh và lưu giữ tất cả kiến thức này trong những cuốn sách đầu tiên về thuốc thảo dược [9,10]. Nhiều nghiên cứu trên thế giới về công dụng chữa bệnh của chi Cyathea đã cho thấy các tác động dược lý của chúng với một số triệu chứng hoặc một số bệnh liên quan tới nhiễm trùng. Tại các vùng của Bolivia và Ecuador, các nhóm người bản địa Tacana và Huaorani từ các dân tộc Amazon đã tận dụng 11 loài có lợi cho Bolivia và 14 loài có lợi cho Ecuador trong tổng số 24 loài dương xỉ tại đây. Cyathea pungens là loài duy nhất được sử dụng ở cả hai nơi. Alsophila cuspidata và Cyathea delgadii được họ tận dụng để điều trị mụn nhọt hoặc các viêm nhiễm gây sưng tấy bằng cách bôi hoặc đắp trực tiếp phần chất nhầy lên vết thương. Cyathea spinulosa là một trong những loài dương xỉ được người dân bản địa, khách du lịch và người dân bộ lạc ở vùng đồi Satpura ở Madhya Pradesh sử dụng phổ biến để điều trị nhiều bệnh [11]. Dương xỉ có vai trò quan trọng trong các hệ thống y
7 học cổ truyền khác nhau như Unani, Ayurvedic và Siddha. Trong đó: Unani và Ayurveda là hai hệ thống y học cổ truyền nổi tiếng của Ấn Độ, Unani có nguồn gốc y học từ Greco-Ả Rập Tripura (một bang thuộc Ấn Độ) đã báo cáo thông tin từ khoảng 29 ngôi làng khác nhau [12]. Cyathea contaminas luôn là lựa chọn hàng đầu bởi các chuyên gia y học cổ truyền về đặc tính điều trị các loại bệnh liên quan tới nhiễm trùng. Ngoài ra, một số bộ phận của chúng cũng được tận dùng làm chất đông máu khi gặp các vết thương từ những vết cắn hoặc cắt. Người dân ở bộ lạc tại Madhya Pradesh đã sử dụng rất nhiều loài pteridophytes làm thuốc, chúng đã được Balendra và Ravi nghiên cứu [13]. Cyathea balakrishnanii và Cyathea spinulosa dùng trị bài tiết mồ hôi và tăng cường ham muốn, Cyathea gigantea làm giảm khí hư màu trắng và tăng chứng khó tiêu. Charisse và Melanie đã nghiên cứu các cây thuốc truyền thống được sử dụng tại các bộ lạc Matigsalug sống ở quận Marilog, thành phố Davao, Philippines [14]. Tại đây, họ thấy rằng phần thân của Cyathea contaminans được người dân tận dụng làm thuốc để chữa các triệu chứng của viêm nhiếm dưới dạng bôi, đắp. Tại Ấn Độ, Shweta và Sahu [15] đã quan sát thấy 2 loài loài C. gigantea và C. spinulosa được trồng tự nhiên ở Khu dự trữ sinh quyển Pachmarhi (MP). Tại đây, hai loài này được sử dụng làm dược liệu truyền thống và thực phẩm. Bột khô của lá và thân C. spinulosa được dùng bằng đường uống để điều trị bệnh viêm khớp dạng thấp. Vỏ và rễ mềm có thể ăn được và còn được dùng để chữa vết thương. Thân rễ C. gigantea được dùng để chữa bệnh bạch huyết ở phụ nữ. Chiết xuất thân rễ cũng điều trị vết rắn cắn, nó được sử dụng tại chỗ trên vết cắt và mụn nhọt. Thân rễ có tác dụng chống ung thư, kháng virus và bảo vệ gan một cách tự nhiên. Bên cạnh đó, giá trị y học cổ truyền của 50 loài ở vùng đồi Palani tại Nam Ấn Độ đã được Sathiyaraj và cộng sự [16] nghiên cứu đến. Các loài Pteridophyte được tận dụng để sử dụng làm dược liệu truyền thống tại đây giống như những nơi khác tại Ấn Độ. Thân rễ của Cyathea gigantea được dùng để chữa bệnh kiết lỵ và trị đái tháo đường. Cây dương xỉ đặc hữu Cyathea nilgirensis đã được người dân bộ lạc sử dụng làm thuốc trị đái tháo đường trong một thời gian dài. Tại các quận khác nhau của Manipur (một bang nằm ở đông bắc Ấn Độ) gồm 35 cộng đồng dân tộc khác nhau, Cyathea gigantea là một trong số 241 loại cây được sử dụng làm dược liệu trong kho tàng y học cổ truyền tại đây [17]. Công dụng của loài này đem lại đó là kích thích mọc tóc cao và chữa chứng nổi mề đay.
8 Trong Dược điển Việt Nam, dương xỉ được công nhận trong y học cổ truyền, nhưng chỉ có loài Rhizoma Drynariae được liệt kê với tên gọi là Cốt Toái Bổ. Phần thân rễ của loài này, khi được phơi hoặc sấy khô, còn được gọi là Tắc Kè Đá (tên khoa học là Drynaria fortunei hoặc Drynaria bonii). Dược điển mô tả rằng với Drynaria fortunei, thân rễ có đặc điểm dẹt, cong queo và nhiều phân nhánh, với chiều dài từ 5 cm đến 15 cm, rộng từ 1 cm đến 2 cm, và dày khoảng 3 mm. Thân rễ này được phủ lông vảy màu nâu đến nâu tối. Sau khi đốt hết lông, dược liệu có màu nâu tối, bề mặt trên và hai bên thân có các vết sẹo tròn của gốc lá. Chất cứng và mặt cắt ngang có màu nâu với các đốm vàng xếp thành vòng tròn, vị nhạt và hơi se. Trong khi đó, với Drynaria bonii, thân rễ tương đối thẳng, ít phân nhánh, dài từ 5 cm đến 17 cm, rộng từ 0,6 cm đến 1 cm. Lông vảy màu vàng nâu dễ rụng, để lộ thân rễ màu vàng nâu hoặc nâu nhạt. Chất dai, mặt cắt có màu vàng. Cả hai loài này đều có tác dụng bổ thận, làm liền xương và giảm đau. Đặc biệt, công dụng của chúng rất hiệu quả trong việc chữa thận hư, đau lưng, tai ù, điếc, răng lung lay, chấn thương, bong gân và gãy xương. Ngoài ra, chúng còn có công dụng điều trị hói và lang ben. Tuy nhiên, trong dược điển của Việt Nam chưa ghi nhận có sự xuất hiện của loài nào thuộc chi Cyathea. Do đó, trong khuôn khổ của luận văn này, việc tìm ra các hợp chất thiên nhiên mới có công dụng chữa bệnh đến từ các loài thuộc chi Cyathea, cụ thể là loài Cyathea Podophylla là một đóng góp quan trọng trong việc xây dựng tính đa dạng của dương xỉ trong việc chữa bệnh hay mức độ hiểu biết về dược lý của dương xỉ trong nước. 1.2.2 Nhóm phenolic từ chi Cyathea và hoạt tính sinh học của chúng Qua nhiều nghiên cứu và kết hợp với việc dựa vào kho tàng về y học cổ truyền ở các quốc gia trên thế giới, các loài dương xỉ nói chung và chi Cyathea nói riêng đã cho thấy chúng có tiềm năng cực kỳ to lớn trong y học và chế biến dược liệu. Sự xuất hiện của dương xỉ song song với sự phát triển của nhân loại, ngay từ những quãng thời gian đầu, tuy các kĩ thuật chiết tách, phân lập các hợp chất có dược tính trong các loài thực vật nói chung hay trong dương xỉ nói riêng chưa phát triển nhưng đã mang lại một lượng lớn những kinh nghiệm và công dụng quý báu cho nền y học thời điểm bấy giờ. Với sự phát triển của khoa học và công nghệ ở thời điểm này, chúng ta đã có thể có nhiều cơ hội để khám phá thêm tiềm năng của thực vật trong việc tìm kiếm các hợp chất mang nhiều dược tính có tác dụng cho việc chữa nhiều loại bệnh hiện nay. Dương xỉ nói chung và chi Cyathea nói riêng đã đóng góp một phần không nhỏ trong việc cung cấp một tiềm năng lớn cho y học và chế biến dược liệu. Do đó, trong khuôn khổ luận văn này sẽ chỉ tập trung phân tích và tìm kiếm các hợp chất đã được phân lập từ chi Cyathea và hoạt tính sinh học được khảo sát từ loài này.
9 Qua tổng hợp từ nhiều tài liệu, các hợp chất nhóm phenolic được phân lập từ chi Cyathea được tổng hợp dưới bảng sau: Bảng 1.1. Các hợp chất nhóm phenolic được phân lập từ các loài khác nhau của chi Cyathea Chi Cyathea Hợp chất hóa học được xác định Bộ phận chứa TLTK hợp chất được xác định Cyathea fauriei Stigmast-4-ene-3,6-dione, stigmast- Lá [19-22] Cyathea 3,6-dione, ergosterol, protocatechuic hancockii acid, 1-O-β-D-glucopyranosyl-(2S,3 R,4E,8Z)- 2-[(2- hydroxyoctadecanol)-amido]- 4,8-octadecadiene-1,3-diol, (2S,3S, 4R)- 2-[(2′R)-2′- hydroxytetracosanoylamino]-1,3,4- octadecanetriol, betasitosterol, daucosterol, Kaempferol-3-glucoside. Kaempferol-3-galactoside (trifolin), Kaempferol-3-rhamnoglucoside (nicotiflorin) Cyathea Acylated flavonol glycoside: Lá [23] contaminans kaempferol-7-(6 "-succinyl)- glucoside Cyathea australis Gibbellerines: Lá [24] GA1, GA4, GA9, GA15, GA24, GA35, GA58, 12β-hydroxy GA9 (GA69), 12α-hydroxy GA9 (GA70) và 12β-hydroxy GA4 (GA71) Cyathea gigantea Triterpen, sterol, saponin, flavonoid, Lá, [25,26] hentriacontane, β-sitostenone, β- Toàn bộ cây sitostanone, diploterol, sitosterol, hopan-29-ol và toàn bộ cây chứa axit oleanoic. D-odecanoic acid, ethyl ester; tetradecanoic acid, ethyl ester; 3,7,11,15-tetramethyl-2-hexadecen-1- ol; n-hexadecanoic acid; ethyl ester hexadecanoic acid;