Nghiên cứu Y học<br />
<br />
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 22 * Số 1 * 2018<br />
<br />
XÂY DỰNG QUI TRÌNH Đ[NH GI[ HOẠT TÍNH<br />
ENZYM 5α-REDUCTASE TỪ MÔ TUYẾN TIỀN LIỆT NGƢỜI<br />
Trần Thủy Tiên*, Nguyễn Đức Toàn*, Trần Mạnh Hùng*<br />
<br />
TÓM TẮT<br />
Mục tiêu: Xây dựng qui trình đ{nh gi{ hoạt tính 5α-reductase in vitro từ mô tuyến tiền liệt người để sàng<br />
lọc các thuốc có t{c động điều trị PĐTTLLT.<br />
Đối tượng v| phương pháp nghiên cứu<br />
Mẫu thử nghiệm: Mẫu mô tuyến tiền liệt của bệnh nh}n PĐTTLLT được chỉ định phẩu thuật tại bệnh viện<br />
Bình Dân, Tp. HCM với đầy đủ hồ sơ bệnh án và sự đồng ý của bệnh nhân.<br />
Quy trình tạo dịch đồng thể chứa enzym 5α-reductase: Mô tuyến tiền liệt được đồng nhất hóa, ly tâm<br />
thu cắn. Hòa cắn với dịch bảo quản và tiếp tục nghiền đồng thể cho đến khi thu được dịch đồng nhất.<br />
Định lượng protein trong dịch đồng thể enzym bằng phương ph{p Bradford<br />
Định lượng testosteron bằng phương ph{p ELISA: Thực hiện theo hướng dẫn từ bộ Kit của công ty sản<br />
xuất DRG, Đức.<br />
Khảo s{t điều kiện thực hiện phản ứng khử testosteron thành dihydrotestosteron<br />
Các yếu tố như nồng độ testosteron, nồng độ NADPH, lượng protein enzym, pH và thời gian phản ứng<br />
được khảo s{t để chọn điều kiện phản ứng xảy ra với hoạt tính enzym cao.<br />
Kết quả: Qui trình tạo dịch đồng thể chứa 5α-reductase từ mô tuyến tiền liệt người xúc tác cho phản ứng<br />
chuyển testosteron thành dihydrotestosteron diễn tiến tốt ở pH = 5,5, lượng protein enzym tối thiểu 1,4 mg, nồng<br />
độ testosteron khoảng 16 ng/ml (55 nM), nồng độ NADPH: 0,15 mM, nhiệt độ ủ: 37 ºC và thời gian ủ: 60 phút.<br />
Finasterid ức chế mạnh 5α-reductase chiết từ tuyến tiền liệt người với IC50 là 10,87 nM.<br />
Kết luận: Qui trình tạo dịch đồng thể enzym 5α-reductase v| điều kiện phản ứng khử testosteron thành<br />
dihydrotestosteron có thể ứng dụng để sàng lọc thuốc có t{c động ức chế 5α-reductase.<br />
Từ khóa: Dịch đồng thể enzym, 5α-reductase, in vitro, finasterid<br />
<br />
ABSTRACT<br />
DEVELOPING AN IN VITRO PROCEDURE FOR EVALUATION OF<br />
5α-REDUCTASE ACTIVITY FROM HUMAN PROSTATE TISSUE<br />
Tran Thuy Tien, Nguyen Duc Toan, Tran Manh Hung<br />
* Y Hoc TP. Ho Chi Minh * Supplement Vol. 22 - No 1- 2018: 332 - 339<br />
Aim of study: This study aimed to develop an in vitro procedure for evaluation of 5α-reductase activity from<br />
human prostate tissue that was applicable in drug screening.<br />
Material and methods<br />
BHP tissue: tissue was collected from patients undergoing endoscopic surgery for BHP at Binh Dan hospital<br />
with complete medical records and agreement of acceptance.<br />
Procedure to prepare homogenate containing 5α-reductase: BHP tissue was sliced and homogenized. Centrifuge<br />
the homogenate and remove supernatant. Continue to homogenize to form and a homogenous suspension.<br />
* Khoa Dƣợc, Đại học Y Dƣợc Thành phố Hồ Chí Minh<br />
Tác giả liên lạc: PGS. TS. Trần Mạnh Hùng<br />
ĐT: 0937746596<br />
<br />
332<br />
<br />
Email: manhhung1969@yahoo.com<br />
<br />
Chuyên Đề Dƣợc<br />
<br />
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 22 * Số 1 * 2018<br />
<br />
Nghiên cứu Y học<br />
<br />
Protein in the homogenate was assayed by Bradford method<br />
Testosterone was assayed by ELISA: using the Kit provided by DRG, Germany.<br />
Optimizing reactive conditions to covert testosterone into dihydrotestosterone: factors such as testosterone<br />
concentration, NADPH concentration, amount of enzymatic protein, pH and reaction time were investigated to<br />
establish high enzyme activity in the reaction.<br />
Results: Procedure to prepare homogenate from BHP tissue containing 5α-reductase catalyzed the<br />
conversion of testosterone to dihydrotestosterone under following conditions: pH 5.5, amount of enzymatic<br />
protein at least 1.4 mg, testosterone concentration approximate 16 ng/ml, NADPH: 0.15 mM, reaction<br />
temperature: 37ºC and reaction time: 60 minutes.<br />
Finasteride strongly inhibited 5α-reductase in the homogenate with IC50 of 10.87 nM.<br />
Conclusion: Procedure for preparation of enzyme homogenate containing 5α-reductase and reaction<br />
conditions can be applied as a screening tool for 5α-reductase inhibitors.<br />
Key words: enzym homogenate, 5α-reductase, in vitro, finasteride<br />
<br />
ĐẶT VẤN ĐỀ<br />
Phì đại tuyến tiền liệt l|nh tính (PĐTTLLT)<br />
là một bệnh lý thƣờng gặp ở nam giới sau tuổi 40<br />
v| thƣờng gây ra các triệu chứng ở đƣờng tiểu<br />
dƣới. Với những tiến bộ trong điều trị, đặc biệt là<br />
các kỹ thuật điều trị ngoại khoa, bệnh đã đƣợc<br />
kiểm soát phần n|o v| thƣờng không dẫn đến tử<br />
vong. Tuy nhiên, các triệu chứng của bệnh nhƣ<br />
đau buốt, tiểu đêm, khó tiểu gây ra sự phiền toái,<br />
khó chịu, làm ảnh hƣởng đến chất lƣợng cuộc<br />
sống của bệnh nh}n, l|m tăng g{nh nặng bệnh<br />
tật v| chi phí điều trị ở ngƣời cao tuổi.<br />
Hiện nay việc điều trị PĐTTLLT bao gồm<br />
điều trị nội khoa v| điều trị ngoại khoa, ngoài ra<br />
còn sử dụng các loại thảo dƣợc trong liệu pháp<br />
điều trị bổ sung, hỗ trợ. Hai nhóm thuốc đƣợc sử<br />
dụng phổ biến trong điều trị PĐTTLLT là thuốc<br />
chẹn α-adrenergic receptor (terazosin, alfuzosin)<br />
và thuốc ức chế 5α-reductase (finasterid,<br />
dutasterid).<br />
5α-reductase, một enzym gắn kết với màng<br />
nhân trong tế bào tuyến tiền liệt có hoạt tính xúc<br />
tác sự khử testosteron thành dihydrotestosteron<br />
l| androgen chính thúc đẩy sự tăng sinh tế bào<br />
tuyến tiền liệt phụ thuộc androgen. Do đó, ức<br />
chế 5α-reductase là một cơ chế quan trọng trong<br />
việc nghiên cứu tìm ra các thuốc mới có tác dụng<br />
ngăn sự tiến triển của bệnh cũng nhƣ cải thiện<br />
các triệu chứng lâm sàng ở bệnh nhân.<br />
<br />
Chuyên Đề Dƣợc<br />
<br />
Trên thế giới có rất nhiều nghiên cứu về<br />
enzym 5α-reductase. Hoạt tính in vitro của 5αreductase trong màng nhân và microsom của tế<br />
bào mào tinh hoàn chuột nhắt đƣợc nghiên cứu<br />
bởi Monsalve và cộng sự(6). Sau đó Normington<br />
và cộng sự đã nghiên cứu sự khác nhau về các<br />
chỉ số động học và sự phân bố trên các mô của 2<br />
loại isozym 5α-reductase từ chuột nhắt(7). Pratis<br />
và cộng sự nghiên cứu về hoạt tính in vitro của 2<br />
loại isozym chiết từ tinh hoàn chuột(9). Nghiên<br />
cứu so sánh hoạt tính của enzyme 5α-reductase<br />
từ tuyến tiền liệt và mào tinh hoàn chuột nhắt tại<br />
pH trung tính đƣợc thực hiện bởi Span và cộng<br />
sự(11). Tại Việt Nam, Trần Thủy Tiên và cộng sự<br />
đã sơ bộ tìm đƣợc những điều kiện tối ƣu cho<br />
hoạt tính in vitro của 5α-reductase từ mào tinh<br />
hoàn chuột(15), nghiên cứu của Tạ Quang Vƣợng<br />
và cộng sự sau đó đã x}y dựng đƣợc quy trình<br />
định lƣợng và các thông số tối ƣu hóa cho hoạt<br />
tính in vitro của enzym chiết từ mào tinh hoàn<br />
chuột nhắt(12). Tuy vậy vẫn chƣa có nghiên cứu<br />
nào cho thấy hoạt tính in vitro của 5α-reductase<br />
có nguồn gốc từ ngƣời, qua đó có đƣợc những<br />
thông số v| điều kiện để nghiên cứu về khả<br />
năng ức chế enzym này từ các loại thuốc v| dƣợc<br />
liệu. Xuất phát từ những đặc điểm trên, nghiên<br />
cứu n|y đƣợc tiến hành với những mục tiêu sau:<br />
- Xây dựng quy trình tạo dịch đồng thể chứa<br />
enzym 5α-reductase từ tuyến tiền liệt ngƣời.<br />
<br />
333<br />
<br />
Nghiên cứu Y học<br />
<br />
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 22 * Số 1 * 2018<br />
<br />
- Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng tới hoạt tính<br />
in vitro của enzym 5α-reductase.<br />
<br />
Định lƣợng protein trong dịch đồng thể enzym<br />
bằng phƣơng ph{p Bradford<br />
<br />
ĐỐI TƢỢNG-PHƢƠNGPH[P NGHIÊNCỨU<br />
<br />
Dựa vào phản ứng màu của protein với xanh<br />
Coomassie, đo độ hấp thu ở 595 nm. Dựa vào<br />
đƣờng tuyến tính chuẩn từ albumin bò (BSA),<br />
xác định nồng độ protein trong mẫu.<br />
<br />
Mẫu thử nghiệm<br />
Mẫu mô tuyến tiền liệt lấy từ các bệnh nhân<br />
nam đƣợc chỉ định điều trị phì đại tuyến tiền liệt<br />
lành tính bằng phƣơng ph{p cắt đốt nội soi tại<br />
bệnh viện Bình Dân, Tp. HCM với đầy đủ hồ sơ<br />
bệnh án và sự cho phép của bệnh nhân.<br />
Hóa chất và thuốc thử nghiệm<br />
D,L-Dithiothreitol, độ tinh khiết ≥ 98% (TLC)<br />
của Sigma Aldrich (số lô SLBK4951V),<br />
testosteron độ tinh khiết ≥ 99% (HPLC) của<br />
Sigma Aldrich (số lô BCBL3419V), β-nicotinamid<br />
adenin dinucleotid phosphat tetrasodium dạng<br />
khử (NADPH), độ tinh khiết ≥ 95% của Santa<br />
Cruz (số lô C0315), finasterid của Santa Cruz (số<br />
lô SC-203954). Các hóa chất phụ trợ kh{c đạt tiêu<br />
chuẩn thí nghiệm phân tích.<br />
<br />
Định lƣợng testosteron bằng phƣơng ph{p<br />
ELISA<br />
Phƣơng ph{p định lƣợng testosteron đƣợc<br />
thực hiện theo hƣớng dẫn từ bộ Kit của công ty<br />
sản xuất DRG, Đức. Xây dựng đƣờng tuyến tính<br />
định lƣợng testosteron ở các nồng độ testosteron<br />
chuẩn: 0,25 - 0,5 - 1 - 2 - 6 -16 (ng/ml). Đo độ hấp<br />
thu sau phản ứng ở bƣớc sóng 450 nm. Xây<br />
dựng đƣờng tuyến tính theo công thức(11,12):<br />
<br />
Bộ kit định lƣợng testosteron bằng phƣơng<br />
ph{p ELISA đƣợc sản xuất bởi DRG, Đức.<br />
<br />
Với<br />
<br />
Trang thiết bị thử nghiệm<br />
<br />
B: Mật độ quang mẫu chuẩn<br />
<br />
C}n ph}n tích Satorious, m{y đo pH, máy<br />
nghiền đồng thể tế bào kiểu stato/roto ULTRA<br />
TURRAXR T25, máy ly tâm lạnh Sigma, Đức,<br />
máy quang phổ UV-Vis HITACHI U-1900, máy<br />
đo quang microplate reader BIORAD 16591 v|<br />
các dụng cụ thí nghiệm khác.<br />
<br />
C: Mật độ quang mẫu trắng<br />
<br />
Quy trình chiết enzym từ mô tuyến tiền liệt của<br />
ngƣời<br />
Mô tuyến tiền liệt đƣợc cắt nhỏ, cho vào ống<br />
falcon 15 ml có chứa dung dịch bảo quản enzym<br />
(sucrose 0,32 M, dithiothreitol (DTT) 1 mM trong<br />
đệm phosphat 20 mM, pH 6,5). Đồng nhất hóa<br />
mẫu mô với tốc độ 16.000 vòng/phút ở nhiệt độ 4<br />
ºC (nghiền 20 gi}y, ngƣng 10 gi}y, lặp lại 5 lần).<br />
Ly tâm dịch đồng thể ở nhiệt độ -4ºC, lực ly tâm<br />
13.000 g trong 10 phút, bỏ dịch thu cắn. Hòa cắn<br />
với lƣợng thể tích dịch bảo quản gấp 3 lần thể<br />
tích cắn, sau đó đem hỗn dịch tiếp tục nghiền<br />
đồng thể với thời gian, tốc độ và số lần tƣơng tự<br />
nhƣ giai đoạn nghiền thứ nhất.<br />
<br />
334<br />
<br />
C: Nồng độ testosteron chuẩn<br />
<br />
Chọn lựa điều kiện thực hiện phản ứng khử<br />
testosteron thành dihydrotestosteron<br />
Tiến hành phản ứng khử testosteron thành<br />
dihydrotestosteron nhờ vào hoạt tính xúc tác<br />
của 5α-reductase. Hoạt tính enzym đƣợc đ{nh<br />
giá bằng sự giảm đi của lƣợng cơ chất<br />
testosteron sau khi phản ứng xảy ra. Nồng độ<br />
testosteron sau phản ứng đƣợc định lƣợng<br />
bằng phƣơng ph{p ELISA. Nồng độ cơ chất<br />
testosteron trong các mẫu phải nằm trong giới<br />
hạn định lƣợng của bộ kit 0-16 ng/ml. Dung<br />
dịch bảo quản DTT đóng vai trò l| t{c nh}n<br />
chống oxy hóa, đƣợc sử dụng trong phản ứng<br />
với nồng độ khoảng 0,9-1 Mm(12).<br />
Thực hiện các phản ứng thăm dò hoạt tính<br />
enzym phụ thuộc các tác nhân:<br />
- pH: thăm dò hoạt tính enzym tại các giá trị<br />
pH 2 - 5,5 - 6 - 6,5 - 7 - 8,5 và 12.<br />
<br />
Chuyên Đề Dƣợc<br />
<br />
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 22 * Số 1 * 2018<br />
- Cofactor NADPH: thăm dò tại các nồng độ<br />
0 mM; 0,15 mM và 0,3 mM.<br />
- Dịch đồng thể enzym: tiến hành khảo sát<br />
trên lƣợng protein enzym: 0,28 - 0,56 - 0,84 - 1,12<br />
- 1,4 và 1,68 mg/ml<br />
- Nhiệt độ phản ứng: thực hiện ủ phản ứng ở<br />
nhiệt độ 37ºC.<br />
<br />
Nghiên cứu Y học<br />
<br />
- Các phản ứng đƣợc thực hiện trong<br />
eppendolf dung tích 2 ml có nắp đậy. Kết thúc<br />
phản ứng bằng cách đƣa pH > 10 bằng NaOH<br />
0,1M nhằm bất hoạt enzym, ủ ở nhiệt độ phòng<br />
trong vòng 10 phút v| sau đó trung hòa bằng<br />
HCl 0,1M.<br />
Hoạt tính enzym đƣợc tính theo công thức:<br />
<br />
- Thời gian phản ứng: khảo sát phản ứng ở<br />
các khoảng thời gian 15 - 30 - 60 - 120 phút.<br />
<br />
Khảo sát tác dụng ức chế 5α-reductase in vitro<br />
của finasterid<br />
<br />
1mM; nhiệt độ ủ 37ºC và thời gian phản ứng 60<br />
phút nhƣ trong bảng 1:<br />
<br />
Thực hiện quy trình tạo dịch đồng thể<br />
enzym nhƣ mô tả ở trên và khảo sát hoạt tính ức<br />
chế 5α-reductase trong dịch đồng thể của<br />
finasterid với các nồng độ (ng/ml) là: 0; 0,1; 1; 5;<br />
10; 15; 20; 30; 100; 1000. X{c định IC50 của<br />
finasterid.<br />
<br />
Kết quả cho thấy lƣợng testosteron giảm khi<br />
thực hiện phản ứng, do đó enzym trong dịch<br />
đồng thể có hoạt tính xúc tác cho sự chuyển hóa<br />
testosteron. Khi tăng lƣợng protein enzym thì<br />
hoạt tính enzym cũng tăng theo. Phản ứng với<br />
lƣợng protein 1,68 mg cho hoạt tính enzym<br />
không tăng hơn so với lƣợng protein 1,4 mg do<br />
đó 1,4 mg protein enzym đƣợc chọn cho các<br />
phản ứng tiếp theo.<br />
<br />
KẾT QUẢ<br />
Xây dựng đƣờng tuyến tính định lƣợng protein<br />
từ albumin huyết thanh bò (BSA) v| đƣờng<br />
tuyến tính định lƣợng testosteron<br />
Đƣờng tuyến tính của dung dịch BSA chuẩn<br />
đƣợc xây dựng ở khoảng nồng độ 1-6 mg/dL và<br />
đƣờng tuyến tính testosteron đƣợc xây dựng ở<br />
khoảng nồng độ 0,25-16 ng/ml.<br />
Khảo sát sự thay đổi hoạt tính enzym theo hàm<br />
lƣợng protein enzym<br />
Thực hiện quy trình tạo dịch đồng thể<br />
enzym từ tuyến tiền liệt ngƣời v| định lƣợng<br />
h|m lƣợng protein, thu đƣợc dịch đồng thể<br />
enzym có nồng độ protein là 2,81 mg/ml. Kết<br />
quả khảo sát sự ảnh hƣởng của lƣợng protein<br />
enzym lên hoạt tính 5α-reductase ở điều kiện:<br />
lƣợng cơ chất testosteron ban đầu: 20,17 ng; pH =<br />
6,5; nồng độ NADPH: 0,3 mM; nồng độ DTT:<br />
<br />
Chuyên Đề Dƣợc<br />
<br />
Khảo sát sự thay đổi hoạt tính enzym theo<br />
nồng độ NADPH<br />
NADPH đƣợc khảo sát ở 2 nồng độ 0,15 mM<br />
và 0,3 mM với điều kiện phản ứng nhƣ sau:<br />
lƣợng testosteron ban đầu: 15,09 ng; pH = 6,5;<br />
lƣợng protein enzym: 1,4 mg; nồng độ DTT:<br />
1mM; nhiệt độ ủ 37ºC và thời gian phản ứng 60<br />
phút. Kết quả trình bày ở bảng 2.<br />
Kết quả cho thấy phản ứng xúc tác của<br />
enzym gần nhƣ không xảy ra khi không sử dụng<br />
NADPH trong phản ứng. Điều này hoàn toàn<br />
phù hợp vì 5α-reductase là một enzym phụ<br />
thuộc NADPH. Hoạt tính của enzym giảm<br />
không đ{ng kể khi nồng độ NADPH giảm từ 0,3<br />
mM xuống 0,15 mM, do đó NADPH đƣợc sử<br />
dụng ở nồng độ 0,15 mM trong các phản ứng<br />
tiếp theo.<br />
<br />
335<br />
<br />
Y Học TP. Hồ Chí Minh * Phụ Bản Tập 22 * Số 1 * 2018<br />
<br />
Nghiên cứu Y học<br />
<br />
Biểu đồ 1: Đường tuyến tính của dung dịch BSA (A) và testosteron (B)<br />
Bảng 1: Kết quả khảo sát sự thay đổi hoạt tính 5α-reductase theo lượng protein enzym<br />
Mẫu<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
<br />
Lượng protein enzym<br />
(mg)<br />
0,28<br />
0,56<br />
0,84<br />
1,12<br />
1,4<br />
1,68<br />
<br />
Lượng testosteron ban đầu<br />
(ng)<br />
<br />
20,17<br />
<br />
Lượng testosteron sau phản ứng<br />
(ng)<br />
20,04<br />
19,79<br />
15,95<br />
15,47<br />
9,67<br />
9,48<br />
<br />
Hoạt độ enzym<br />
(pmol/phút)<br />
0,45<br />
1,32<br />
14,65<br />
16,32<br />
36,46<br />
37,12<br />
<br />
Bảng 2: Kết quả khảo sát sự thay đổi hoạt tính enzym theo nồng độ NADPH<br />
Mẫu Nồng độ NADPH (mM) Lượng testosteron ban<br />
đầu (ng)<br />
1<br />
0<br />
2<br />
0,15<br />
15,09<br />
3<br />
0,30<br />
<br />
Khảo sát sự thay đổi hoạt tính enzym theo pH<br />
Phản ứng đƣợc thực hiện trong khoảng pH =<br />
2-12, với c{c điều kiện: lƣợng testosteron ban<br />
đầu: 15,21 ng; lƣợng protein enzym: 1,4 mg;<br />
nồng độ NADPH: 0,15 mM, nồng độ DTT: 1mM;<br />
nhiệt độ ủ 37 oC và thời gian phản ứng 60 phút,<br />
nhằm x{c định pH thể hiện hoạt tính enzym cao.<br />
Kết quả đƣợc trình bày ở bảng 3.<br />
<br />
Lượng testosteron sau phản ứng<br />
(ng)<br />
15,00<br />
0,49<br />
0,38<br />
<br />
Hoạt độ enzym<br />
(pmol/phút)<br />
0,31<br />
50,69<br />
51,07<br />
<br />
v| thay đổi không nhiều khi pH thay đổi trong<br />
khoảng 5,5-8,5. Do vậy có thể dự đo{n đƣợc rằng<br />
trong mô tuyến tiền liệt của ngƣời biểu hiện<br />
cùng lúc 5α-reductase loại 1 (pH tối ƣu từ 6-8,5)<br />
và loại 2 (pH tối ƣu 5,5). Do 5α-reductase loại 2<br />
hiện diện ở c{c cơ quan sinh dục và kết quả từ<br />
thí nghiệm này, chọn thông số pH = 5,5 l|m điều<br />
kiện cho các phản ứng tiếp theo.<br />
<br />
Kết quả cho thấy ở pH = 2 và 12, enzym gần<br />
nhƣ không có hoạt tính. Enzym có hoạt tính cao<br />
Bảng 3: Kết quả khảo sát sự thay đổi hoạt tính enzym theo pH<br />
Mẫu<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
<br />
336<br />
<br />
pH<br />
2<br />
5,5<br />
6<br />
6,5<br />
7<br />
8,5<br />
12<br />
<br />
Lượng testosteron ban đầu (ng)<br />
<br />
15,71<br />
<br />
Lượng testosteron sau phản ứng (ng)<br />
15,21<br />
0,3<br />
0,59<br />
0,63<br />
0,51<br />
0,48<br />
15,42<br />
<br />
Hoạt độ enzym (pmol/phút)<br />
1,74<br />
53,51<br />
52,5<br />
52,36<br />
52,78<br />
52,88<br />
1<br />
<br />
Chuyên Đề Dƣợc<br />
<br />