Tài liệu Khảo sát độc tính và một số tác dụng dược lý có thể hỗ trợ điều trị ung thư của viên thực phẩm chức năng tổng hợp từ cao chiết capsaicin, curcumin, piperine, gly

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Kho tài liệu miễn phí của Ket-noi.com blog giáo dục, công nghệ NGUYỄN TIẾN BẰNG KHẢO SÁT ĐỘC TÍNH VÀ MỘT SỐ TÁC DỤNG DƯỢC LÝ CÓ THỂ HỖ TRỢ ĐIỀU TRỊ UNG THƯ CỦA VIÊN THỰC PHẨM CHỨC NĂNG TỔNG HỢP TỪ CAO CHIẾT CAPSAICIN, CURCUMIN, PIPERINE, GLYCYRRHIZIN Chuyên ngành: Sinh lý động vật Mã số: 60 42 30 3 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. ĐÀM SAO MAI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2011 LỜI CẢM ƠN Cuối cùng luận án tốt nghiệp cũng đến giai đoạn kết thúc, thời gian tuy ngắn ngủi nhưng đã để lại trong tôi nhiều ý nghĩa, không chỉ là kiến thức học tập, nghiên cứu khoa học và những kết quả bước đầu thu được mà còn là những tình cảm, những bài học quý báu, sự trưởng thành hơn cho hành trang bước vào đời. Bên cạnh sự nỗ lực của bản thân, khóa luận này đã hoàn thành với sự quan tâm, chia sẻ, giúp đỡ nhiệt tình của tất cả thầy cô, anh chị, bạn bè và gia đình. Lời đầu tiên, tôi muốn gửi lời tri ân đến gia đình mình. Mọi người đã luôn bên cạnh tôi, giúp đỡ, ủng hộ tôi rất nhiều trong học tập và cuộc sống, là chỗ dựa tinh thần vững chắc, giúp tôi thêm tự tin và vững bước trên đường đời. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả Thầy Cô đã tham gia giảng dạy cao học chuyên ngành Sinh lý dộng vật. Thầy Cô đã mang đến cho tôi những kiến thức chuyên môn quý giá, giúp tôi có đủ khả năng để hoàn thành chương trình học tập của mình. Và trên hết, với tất cả lòng biết ơn và kính trọng, tôi xin chân thành cảm ơn Thầy ThS. Phan Kim Ngọc. Thầy đã quan tâm, tạo mọi điều kiện tốt nhất, tận tình chỉ bảo cho tôi trong quá trình thực hiện luận án. Thầy cũng là người đầu tiên định hướng cho tôi bước vào con đường nghiên cứu khoa học, mà cụ thể là trong lĩnh vực nuôi cấy tế bào ung thư, thử nghiệm hoạt chất, nghiên cứu trên chuột. Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Cô TS. Đàm Sao Mai, Cô đã nhận lời đứng tên luận án, tận tình quan tâm, hướng dẫn tôi hoàn thành luận án, viết luận án. Xin cảm ơn những ý kiến đóng góp quan trọng và sâu sắc của Cô. Bên cạnh đó, tôi xin cảm ơn Anh Trần Hoàng Dũng, khóa luận sẽ không thể thực hiện tốt nếu không có sự giúp đỡ của Anh. Mặc dù bận rất nhiều công việc nhưng Anh cũng thu xếp thời gian để hỗ trợ tôi trong công việc nghiên cứu, góp ý xây dựng. Ngoài ra, Anh còn mang đến cho tôi nhiều kinh nghiệm quý giá trong cuộc sống. Cảm ơn các em Đức Thuận, Huyền Trang, Thanh An đã cùng tham gia làm chung đề tài với tôi, chia sẽ cũng như giúp đỡ tôi rất nhiều trong công việc. Hy vọng nhóm đề tài chúng ta sẽ tiếp tục gắn bó và đạt được những thành công mới trong tương lai. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến anh Hưng, anh Phúc, chị Trúc, chị Thư và tất cả các anh chị, các bạn, các em cán bộ Phòng Tế bào gốc Trường Đại học Khoa học Tự nhiên... Những người đã quan tâm, giúp đỡ và chỉ bảo tôi trong suốt thời gian qua. Cảm ơn tất cả mọi người. Tôi cũng xin cảm ơn tập thể các bác sĩ, dược sĩ, công nhân viên Viện dược liệu TPHCM, chị Hà – cán bộ Trung tâm Thú y vùng VI, các cán bộ bộ môn sinh hóa, bộ môn hóa vô cơ trường ĐH Khoa học Tự Nhiên đã hợp tác, hỗ trợ tôi hoàn thành luận án. Chân thành cảm ơn tất cả mọi người!!! TP. Hồ Chí Minh, 10-05-2011 Nguyễn Tiến Bằng i MỤC LỤC Lời cảm ơn Mục lục .......................................................................................................................... i Danh mục bảng ............................................................................................................. v Danh mục hình ............................................................................................................. vi ĐẶT VẤN ĐỀ .............................................................................................................. 1 Chương 1. Tổng quan tài liệu ..................................................................................... 4 1.1. Tổng quan về các hoạt chất nghiên cứu ............................................................... 4 1.1.1. Capsaicin ........................................................................................................ 4 1.1.1.1. Đặc điểm chung........................................................................................ 4 1.1.1.2. Dược tính và ứng dụng ............................................................................. 5 1.1.2. Curcumin ....................................................................................................... 9 1.1.2.1. Đặc điểm chung........................................................................................ 9 1.1.2.2. Dược tính và ứng dụng ........................................................................... 10 1.1.3. Piperine ........................................................................................................ 12 1.1.3.1. Đặc điểm chung...................................................................................... 12 1.1.3.2. Dược tính và ứng dụng ........................................................................... 12 1.1.4. Glycyrrhizin ................................................................................................. 13 1.1.4.1. Đặc điểm chung...................................................................................... 13 1.1.4.2. Dược tính và ứng dụng ........................................................................... 14 1.1.5. Sự phối hợp giữa các hoạt chất ................................................................... 16 Nguyễn Tiến Bằng ii 1.2. Thực phẩm chức năng và ung thư ..................................................................... 18 1.2.1. Giới thiệu ..................................................................................................... 18 1.2.2. Xu hướng mới trong nghiên cứu ung thư: hoạt chất tự nhiên .................. 20 1.2.3. Thực phẩm chức năng hỗ trợ phòng và điều trị ung thư........................... 23 1.3. Tổng quan về nghiên cứu tác dụng dược lý ....................................................... 26 1.3.1. Mục đích ...................................................................................................... 26 1.3.2. Những yếu tố cơ bản trong nghiên cứu tác dụng dược lý [7] .................... 27 1.3.2.1. Những yếu tố ảnh hưởng đến đáp ứng của động vật đối với hoạt chất nghiên cứu .......................................................................................................... 27 1.3.2.2. Cơ chế tác dụng dược lý của thuốc hoặc hoạt chất sinh học .................... 28 1.3.2.3. Chăm sóc, sinh sản và quản lý động vật thí nghiệm ................................ 29 1.3.3. Ứng dụng kết quả nghiên cứu tác dụng dược lý trên người [5] ................ 31 Chương 2. Vật liệu – Phương pháp .......................................................................... 33 2.1. Vật liệu, thiết bị và dụng cụ................................................................................ 33 2.1.1. Vật liệu ........................................................................................................ 33 2.1.2. Đối tượng thí nghiệm ................................................................................... 33 2.1.3. Dụng cụ - thiết bị - hóa chất ................................................................................ 33 2.1.3.1. Dụng cụ ........................................................................................................... 33 2.1.3.2. Thiết bị ................................................................................................... 35 2.1.3.3. Hóa chất .......................................................................................................... 39 2.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 42 2.2.1. Phương pháp tạo sản phẩm ...................................................................... 42 Nguyễn Tiến Bằng iii 2.2.1.1. Phương pháp thu cao chiết ..................................................................... 42 2.2.1.2. Phương pháp tạo bột cao nghệ, cao ớt, cao tiêu, cao cam thảo ............... 44 2.2.1.3. Phương pháp thu cao chiết ớt đặc ........................................................... 44 2.2.1.4. Phương pháp đóng viên .......................................................................... 45 2.2.2. Phương pháp khảo sát độc tính sản phẩm................................................ 47 2.2.2.1. Phương pháp khảo sát độc tố cấp tính ..................................................... 47 2.2.2.2. Phương pháp khảo sát độc tính bán trường diễn...................................... 49 2.2.3. Phương pháp khảo sát tác dụng dược lý thực nghiệm ............................... 50 2.2.3.1. Phương pháp khảo sát tác dụng kháng ung thư in vitro 51 a. Phương pháp giải đông, nuôi cấy, nhân dòng tế bào ung thư Hep G2 .......... 50 b. Khảo sát tác dụng kháng ung thư bằng nhuộm trypan blue .......................... 52 c. Khảo sát tác dụng kháng ung thư bằng nhuộm MTT ................................... 53 d. Phương pháp phân tích hình thái tế bào ....................................................... 54 2.2.3.2. Phương pháp khảo sát tác dụng tăng cường sức khỏe ............................. 54 2.2.3.3. Phương pháp khảo sát tác dụng kháng viêm ........................................... 55 2.2.3.4. Phương pháp khảo sát tác dụng giảm đau ............................................... 56 2.2.4. Phương pháp xử lý thống kê ....................................................................... 57 Chương 3. Kết quả - Biện luận ................................................................................ 58 3.1. Kết quả tạo sản phẩm ......................................................................................... 58 3.1.1. Kết quả thu cao chiết ................................................................................... 58 3.1.1.1. Kết quả thu cao chiết capsaicin – ớt ........................................................ 58 3.1.1.2. Kết quả thu bột curcumin – nghệ ............................................................ 58 3.1.1.3. Kết quả thu bột piperine- tiêu ................................................................. 59 Nguyễn Tiến Bằng iv 3.1.1.4. Kết quả thu bột glycyrrhizin – cam thảo ................................................. 59 3.1.2. Kết quả đóng viên ........................................................................................ 60 3.2. Kết quả khảo sát độc tính ................................................................................... 60 3.2.1. Kết quả khảo sát độc tố cấp tính ................................................................. 60 3.2.1.1. Kết quả bước 1 – thử nghiệm ở liều đơn 2000 mg/kg ............................. 60 3.2.1.2. Kết quả bước 2 – thử nghiệm ở liều đơn 5000 mg/kg ............................. 61 3.2.2. Kết quả khảo sát độc tính bán trường diễn ................................................ 61 3.3. Kết quả khảo sát tác dụng dược lý ..................................................................... 62 3.3.1. Kết quả khảo sát tác dụng kháng ung thư in vitro ..................................... 62 3.3.1.1. Kết quả khảo sát đường cong tăng trưởng của tế bào Hep G2 ................. 62 3.3.1.2. Kết quả khảo sát tác dụng kháng ung thư bằng nhuộm trypan blue ......... 66 3.3.1.3. Kết quả khảo sát tác dụng kháng ung thư bằng nhuộm MTT .................. 69 3.3.1.4. Kết quả phân tích hình thái tế bào ........................................................... 72 3.3.2. Kết quả khảo sát tác dụng tăng cường sức khỏe ........................................ 73 3.3.3. Kết quả khảo sát tác dụng kháng viêm ...................................................... 75 3.3.4. Kết quả khảo sát khả năng giảm đau ......................................................... 79 Chương 4. Kết luận ................................................................................................... 84 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ............................................................. 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 88 PHỤ LỤC Nguyễn Tiến Bằng v Kho tài liệu miễn phí của Ket-noi.com blog giáo dục, công nghệ DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Thống kê ung thư trên toàn thế giới năm 2008 (GLOBOCAN, 2008) Bảng 1.2. Các hợp chất chức năng và vai trò của chúng trong giảm nguy cơ ung thư (IFICF, 2001) Bảng 1.3. Các tiêu chuẩn về môi trường phòng động vật (Bhardwaj, 1984) Bảng 1.4. Hệ số ngoại suy liều có hiệu quả tương đương giữa người và các loài động vật thí nghiệm [5] Bảng 2.1. Dụng cụ thí nghiệm Bảng 2.2. Thiết bị thí nghiệm Bảng 2.3. Công thức pha DMEM (Sigma) Bảng 3.1. Kết quả khảo sát độc tính bán trường diễn Bảng 3.2. Mật độ tế bào Hep G2 khi khảo sát đường cong tăng trưởng Bảng 3.3. Tỷ lệ tế bào chết (%) khảo sát bằng phương pháp Trypan blue Bảng 3.4. Tỷ lệ ức chế (%) khảo sát bằng phương pháp nhuộm MTT Bảng 3.5. Bảng so sánh khả năng kháng ung thư in vitro của sản phẩm với các thành phần nguyên liệu Bảng 3.6. Thời gian bơi của chuột trước và sau thí nghiệm Bảng 3.7. Kích thước vòng đùi chuột (mm) ở các lô thí nghiệm Bảng 3.8. Tỷ lệ phù chân chuột ở các lô thí nghiệm Bảng 3.9. Thời gian bắt đầu đau và số lần đau của chuột ở các lô thí nghiệm Nguyễn Tiến Bằng vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Cấu trúc phân tử các thành phần của capcaicinoid [19] Hình 1.2. Vai trò của đầu cuối dây thần kinh ngoại vi nhạy cảm vanilloid trong chống viêm [22] Hình 1.3. Công thức cấu tạo các loại curcumin [44] Hình 1.4. Công thức cấu tạo của piperine [51] Hình 1.5. Công thức cấu tạo của glycyrrhizin [28] Hình 2.1. Máy sấy phun Hình 2.2. Tủ sấy, máy cô quay Hình 2.3. Máy dập viên Hình 2.4. Quy trình thí nghiệm tổng quát Hình 2.5. Các nguyên liệu nghệ, tiêu, ớt, cam thảo Hình 2.6. Ngâm và thu dịch chiết Hình 2.7. Bột cao tiêu, nghệ, cam thảo Hình 2.8. Cao chiết capsaicin – ớt Hình 2.9. Hỗn hợp bột sau khi đã sấy khô Hình 2.10. Quá trình dập viên Hình 2.11. Quy trình khảo sát độc tố cấp tính (trên 1 nhóm 5 con) Hình 3.1. Bột phối trộn và viên nang sau khi hoàn thành Hình 3.2: Hình ảnh tế bào Hep G2 được khảo sát đường cong tăng trưởng Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn đường cong tăng trưởng của tế bào Hep G2 Hình 3.4. Tế bào Hep G2 lô thử thuốc ở nồng độ 0.025 sau 120h – PP Trypan Blue Nguyễn Tiến Bằng vii Hình 3.5. Tế bào Hep G2 lô đối chứng ở nồng độ 0.025 sau 120h – PP Trypan Blue Hình 3.6. Đồ thị biễu diễn tỷ lệ gây chết tế bào của sản phẩm theo nồng độ và thời gian khảo sát xác định bằng PP nhuộm trypan blue Hình 3.7. Biểu đồ tác động của sản phẩm bằng phương pháp nhuộm MTT Hình 3.8. Hình thái tế bào có và không có tác động của sản phẩm Hình 3.9. Mô hình chuột bơi kiệt sức Hình 3.10. Đồ thị biểu diễn thời gian bơi của chuột trước và sau thí nghiệm Hình 3.11. Chân chuột trước và sau khi gây viêm Hình 3.12. Đồ thị biểu diễn tỷ lệ giảm phù chân chuột ở các lô thí nghiệm Hình 3.13. Mô hình chuột bị đau quặn Hình 3.14. Thời gian bắt đầu đau kể từ khi tiêm acid acetic Hình 3.15. Số lần đau trên mô hình chuột bị gây đau bằng acid acetic Nguyễn Tiến Bằng Danh mục công trình của tác giả STT 86 Tên công trình Tác giả Nơi công bố công bố (bài báo, công trình...) Phân lập và nuôi cấy tế bào ung thư Nguyễn Tiến Bằng 1 Năm Khóa luận tốt nghiệp cử cổ tử cung người nhân sinh học trường ĐH 2007 KHTN ĐHQG TPHCM Khảo sát hoạt tính kháng phân bào Nguyễn 2 Tiến Bằng, Hội nghị khoa học trường của cao chiết capsaicin trên dòng tế Nguyễn Ngọc Như Băng, ĐH KHTN ĐHQG bào ung thư gan Hep G2 nuôi cấy in Bùi Thị Ngọc Ánh, Phan TPHCM lần thứ VI vitro Kim Ngọc Nghiên cứu sử dụng hỗn hợp muối Lê Thanh Hưng, Nguyễn Hội nghị công nghệ sinh sodium lactate và sodium acetate Tiến Bằng 3 trong bảo quản chả lụa 2009 học toàn quốc – khu vực phía Nam Thử nghiệm thu nhận tế bào gốc từ Nguyễn Ngọc Như Băng, Tạp chí Công nghệ sinh 4 2008 mô nhung hươu sao (Cervus Nippon) Nguyễn Tiến Bằng, Trần học Hoàng Dũng, Lê Thanh Nguyễn Tiến Bằng 2011 Danh mục công trình của tác giả 87 Kho tài liệu miễn phí của Ket-noi.com blog giáo dục, công nghệ Hưng 5 6 7 Đánh giá độc tính và khả năng kháng Nguyễn Tiến Bằng, Đàm Tạp chí Đại học Công ung thư của viên thực phẩm chức nghiệp năng tổng hợp từ cao chiết capsaicin, Sao Mai curcumin, piperine và glycyrrhizin nhằm hỗ trợ điều trị bệnh ung thư 2011 Nguyen Tien Bang, Dam The 12th Asean Food Sao Mai Conferencr, Bangkok, Thailand 2011 Evaluate for some pharmacological effects of capsule collect from capsicum frutescens capsaicin, curcuma longa curcumin, pepper piperine, liquorice glycyrrhizin extracts on mus musculus var. albino Nghiên cứu phân lập, nuôi cấy và Nguyễn Tiến Bằng (chủ Chương trình Vườn ươm sáng tạo Khoa học và biệt hóa in vitro quần thể tế bào gốc nhiệm đề tài) Cộng nghệ Trẻ - Sở Khoa nhung hươu sao Việt Nam (Cervus học Công nghệ TPHCM nippon Pseudaxis) (kinh phí: 80.000.000) Nguyễn Tiến Bằng 2011 Đặt vấn đề 1 Nói đến ung thư là người ta nghĩ ngay đến cái chết. Tại sao như vậy, làm thế nào để phòng tránh được ung thư và làm thế nào để trị khỏi một khi đã mắc phải bệnh nan y này. Điều đó đã làm cho các nhà khoa học không ngừng nghiên cứu để tìm ra phương pháp hạn chế ung thư hiệu quả nhất. Với tình hình đô thị hóa ngày càng nhanh, môi trường ngày càng trở nên ô nhiễm, nguồn thực phẩm dư lượng chất bảo vệ thực vật, hormon tăng trưởng, cùng với chế độ ăn uống không hợp lí và thói quen hút thuốc lá… đã làm tăng tỉ lệ mắc bệnh ung thư. Qua các nghiên cứu dịch tễ học của R.Doll và Petro, trên 80% tác nhân sinh ung thư là bắt nguồn từ môi trường sống. Trong đó hai tác nhân lớn nhất là: 35% do chế độ ăn uống chứa nhiều chất gây ung thư đồng tiêu hóa và khoảng 30% ung thư do thuốc lá (gây ung thư phối, ung thư đồng hô hấp trên...) [27]. Giáo sư Nguyễn Chấn Hùng, giám đốc bệnh viện Ung bướu thành phố Hồ Chí Minh, cho biết: hằng năm trên thế giới có 10 triệu ca mới mắc và khoảng 6 triệu người chết do ung thư. Tại Việt Nam, hàng năm có khoảng 100000 - 150000 trường hợp mới mắc ung thư và khoảng 70000 người chết do ung thư [8]. Trước tình hình đó cần phải có một giải pháp phòng ngừa và trị liệu hiệu quả. Việt Nam là một nước nhiệt đới, hệ thực vật rất đa dạng với khoảng hơn 12000 loại thực vật bậc cao, thuộc hơn 2500 chi với 300 họ [4]. Nhiều loại cây đã được nhân dân ta sử dụng với những mục đích khác nhau, đặc biệt là cây làm thuốc. Với nguồn dược liệu vô cùng phong phú cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghệ sinh học nói chung và lĩnh vực nuôi cấy tế bào động vật nói riêng, cũng như các ngành công nghệ hỗ trợ khác, đã góp phần quan trọng trong việc tìm và thử nghiệm chất có hoạt tính kháng phân bào có nguồn gốc thực vật. Trong những năm gần đây, có một thay đổi đáng kể trong quan niệm về cuộc chiến chống ung thư, đó là phòng bệnh hơn chữa bệnh và nâng cao đời sống bệnh nhân ung thư. Một số các nghiên cứu đã hướng đến việc giảm các tác động bất lợi, các tác Nguyễn Tiến Bằng Đặt vấn đề 2 dụng phụ của những phương pháp điều trị hiện hành, bao gồm cả những nghiên cứu sử dụng thực phẩm chức năng trong các liệu pháp kết hợp. Xu hướng dùng các thực phẩm chức năng cũng như các bài thuốc đông y hoặc chế độ ăn có tác dụng hỗ trợ điều trị ung thư trong các liệu pháp điều trị bằng xạ trị và hóa trị ngày một gia tăng. Các thực phẩm chức năng hỗ trợ bệnh nhân ung thư chủ yếu được tổng hợp từ các hoạt chất có nguồn gốc thiên nhiên như rau, củ, quả, hạt... Những thực phẩm này thường có các tác dụng tiêu diệt các tế bào ung thư, hạn chế tác dụng phụ khi điều trị ung thư, giảm đau, kháng viêm, nâng cao sức đề kháng, tăng cường sức khỏe, bổ máu, chống oxy hóa... [35]. Capsaicin trong ớt, piperine trong tiêu, curcumin trong nghệ, glycirrhizin trong cam thảo được sử dụng từ lâu trong thực phẩm và thuốc, được sử dụng rộng rãi ở châu Á và Mĩ Latinh. Tất cả các hoạt chất này đều đã được chứng minh khả năng ức chế sự tăng sinh của nhiều dòng tế bào ung thư thông qua cảm ứng apoptosis, bao gồm ung thư vú, gan, dạ dày, ruột kết, tuyến tiền liệt... Bên cạnh đó, các chất này cũng được chứng minh có những tác dụng có lợi cho sức khỏe tương tự nhau như kháng viêm, giảm đau, kháng oxy hóa..., những tác dụng có thể hỗ trợ rất hữu ích cho bệnh nhân đang điều trị ung thư. Tuy nhiên, các chất này có khả năng hấp thụ trong cơ thể thấp, nhanh chóng bị chuyển hóa tại gan và ruột, nên khi sử dụng như những chất chức năng và cần hiệu quả trong một thời gian nhất định thường phải sử dụng liều lớn dẫn đến gây độc cho cơ thể, có thể gây tử vong [20]. Do đó, cần có những nghiên cứu phối hợp các hoạt chất để giảm liều của mỗi chất riêng lẻ nhưng vẫn giữ được những tác dụng dược lý cơ bản của chúng. Một số nghiên cứu gần đây cho thấy khi phối hợp những hoạt chất này lại với nhau sẽ giúp tăng sinh khả dụng của từng chất lên nhiều lần [19] [20] [34]. Từ đó tạo ra một sản phẩm chức năng mới có ích cho cuộc chiến phòng và hỗ trợ điều trị ung thư. Đặc biệt hoạt chất piperine đã được chứng minh làm tăng sự tích lũy các hoạt chất khác khi phối hợp, giúp đào thải chậm và làm tăng hiệu lực [29] Nguyễn Tiến Bằng Đặt vấn đề 3 [34] [48]. Với những lí do đó, chúng tôi thực hiện nghiên cứu này nhằm hi vọng tạo ra một sản phẩm chức năng mới có thể phòng ngừa và hỗ trợ điều trị ung thư hiệu quả. Nguyễn Tiến Bằng 4 Chương 1. Tổng quan tài liệu Kho tài liệu miễn phí của Ket-noi.com blog giáo dục, công nghệ 1.1. Tổng quan về các hoạt chất nghiên cứu 1.1.1. Capsaicin 1.1.1.1. Đặc điểm chung Capsaicin (trans-8-methyl-N-vanillyl-6-nonenamide) có công thức phân tử (CH3)2CHCH=CH(CH2)4CONHCH2C6H3-4-(OH)-3-(OCH3), khối lượng phân tử 305.41 g/mol, nóng chảy ở 62 - 65°C . Capsaicin là hoạt chất gây cay nóng trong các thực vật thuộc giống ớt (giống Capsicum) [19]. Capsaicin là một alkaloid tương đối ổn định, hầu như không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao hoặc thấp của môi trường xung quanh. Mặc dù không màu, không mùi nhưng capsaicin là hợp chất cay nhất được biết. Capsaicin không tan trong nước nhưng tan nhiều trong alcohol, chất béo và dầu. Capsaicin được bắt đầu nghiên cứu vào thế kỉ 19. Năm 1816, Bucholtz là người đầu tiên khám phá ra chất cay chủ yếu trong trái ớt bằng cách dằm vỏ trong một dung môi hữu cơ. Đến năm 1846, Thresh cho rằng chất cay có thể tách chiết dưới dạng tinh thể và nó được ông đặt tên là capsaicin. Năm 1878, một dược sĩ người Hungary, Edre Hogyes đã chiết được capsaicin và sau đó ông gọi tên là capsicol và khám phá ra rằng capsaicin kích thích lên màng nhầy khoang miệng và dạ dày làm tăng sự bài tiết. Tuy nhiên, đến năm 1898, Karl Micko mới là người đầu tiên phân lập được capsaicin ở dạng tinh khiết. Năm 1919, thành phần hóa học của capsaicin cũng được xác định bởi Nelson và sau đó chính nhà khoa học này đã xác định được cấu trúc hóa học cụ thể của capsaicin. Capsaicin được tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1930 bởi Spath và Darling. Năm 1961, những hợp chất tương tự capsaicin cũng được phân lập từ họ ớt bởi hai nhà hóa học người Nhật Bản, Kosuge và Inagaki, họ đặt tên nhóm này là capsaicinoids. Thành phần capsaicinoids có: capsaicin (69%), dihydrocapsaicin (22%), nordihydrocapsaicin (7%), homocapsaicin (1%) và homodihydrocapsaicin (1%) với độ cay khác nhau [19]. Nguyễn Tiến Bằng Chương 1. Tổng quan tài liệu 5 Cấu trúc phân tử capsaicin Cấu trúc phân tử dihydrocapsaicin Cấu trúc phân tử của homocapsaicin Cấu trúc phân tử của homodihydrocapsaicin Cấu trúc phân tử của nordihydrocapsaicin Hình 1.1. Cấu trúc phân tử các thành phần của capcaicinoid [19] 1.1.1.2. Dược tính và ứng dụng Capsaicin là thành phần chính của họ ớt, một trong những loại trái cây được sử dụng thường xuyên và phổ biến nhất trên toàn thế giới (Cordell và Araujo, 1993; Suzuki và Iwai, 1994). Capsaicin gây ra cảm giác nóng khi tiếp xúc với các màng nhầy nên nó được sử dụng phổ biến trong việc tăng gia vị hoặc nhiệt cho các sản phẩm thực phẩm. Nồng độ capsaicin cao cũng gây ra cảm giác nóng trên các vùng da nhạy cảm khác. Mức độ gây nóng trong thực phẩm thường được đo lường theo đơn vị Scoville, đơn vị nhiệt Scoville của capsaicin là 16000000. Hiện nay, capsaicin được sử dụng trong các dạng thuốc bôi làm giảm các chứng đau do thần kinh ngoại biên như đau nhức cơ bắp trong bệnh zona, nồng độ thường Nguyễn Tiến Bằng Chương 1. Tổng quan tài liệu 6 được sử dụng là 0.025% - 0.075% [9] [56]. Capsaicin cũng được sử dụng trong các kem làm giảm đau tạm thời những bệnh đau cơ và khớp liên quan với viêm khớp, đau lưng, mỏi cơ, bong gân... Ngoài ra, nó còn được sử dụng làm các thuốc tê, điều trị bệnh vảy nến (psoriasis) như là cách hiệu quả để giảm ngứa và viêm. Theo các nghiên cứu trên người và động vật, hấp thụ capsaicin đường miệng có thể làm tăng sản xuất nhiệt của cơ thể trong thời gian ngắn, từ đó giúp phá vỡ các carbohydrate sau bữa ăn hiệu quả hơn, nên nó có thể được sử dụng để điều hòa mức đường máu. Những nghiên cứu xa hơn cũng cho thấy capsaicin có ích trong điều trị bệnh béo phì. Năm 1997, một nhóm nghiên cứu của UCSF (đại học California ở San Francisco) do David Julius đứng đầu đã chứng minh capsaicin gắn chọn lọc với một protein là TRPV1(Transient Receptor Potential V1), trú ngụ trên màng của các tế bào thần kinh cảm giác đau và nóng [22]. Thụ thể TRPV1 đóng vai trò trung tâm trong các thụ thể thần kinh gây đau, viêm và sung huyết. Nó là một thụ thể gắn với kênh ion vận chuyển qua màng, không chọn lọc cation, nằm chủ yếu ở các sợi nhỏ của nơron thần kinh và thường được tìm thấy nhiều trong các mô viêm. Ở người và động vật gặm nhấm, TRPV1 gồm 838 amino acid được xác định bởi Caterina vào năm 1997 [5]. Nó có chứa một tiểu đơn vị nhạy với cảm giác nóng do capsaicin gây ra. Capsaicin gắn với TRPV1 kích hoạt các thụ thể gây đau trên sợi thần kinh cảm giác hướng tâm, dẫn đến sự đi vào của canxi trong nội bào gây ra tê đồng thời phóng thích các neuropeptid tiền viêm. Một số chất dẫn truyền thần kinh như bradykinin có những thụ thể riêng của nó, số khác có thể hoạt động với thụ thể vanilloid (VR - receptor vanilloid). Các VR có khả năng cạnh tranh tốt hơn so với chất gây ra viêm nhiễm trong cơ thể. Đây là cơ chế phản hồi tích cực quan trọng liên quan đến viêm thần kinh. Ví dụ, chất P được phóng thích ra từ dây thần kinh nhạy cảm với capsaicin sẽ kích hoạt các đại thực bào giải phóng histamine, tiếp tục kích thích dây thần kinh nhạy cảm với capsaicin phóng thích thêm chất P. Đó là cơ chế capsaicin làm mất chức năng của các dây thần kinh cảm giác, ngăn ngừa và cải thiện các triệu chứng viêm [13]. Nguyễn Tiến Bằng Chương 1. Tổng quan tài liệu 7 Hình 1.2. Vai trò của đầu cuối dây thần kinh ngoại vi nhạy cảm vanilloid trong chống viêm [22]. Năm 1998, Surh và cộng sự báo cáo rằng capsaicin có đặc điểm hóa bảo vệ chống lại các khối u và đột biến. Tiếp đó, các nhà khoa học khác chứng minh capsaicin ức chế sự tăng sinh của các tế bào bất tử và ác tính (Morre và cộng sự, 1996; Takahata và cộng sự, 1999), cảm ứng apoptosis các loại tế bào ung thư khác nhau (Jung và cộng sự, 2001; Kim và cộng sự, 2004; Zhang và cộng sự, 2003; Jun và cộng sự, 2007). Năm 2007, Jun cùng các cộng sự nhận thấy capsaicin có khả năng gây phân mảnh DNA và apoptosis trong tế bào ung thư biểu bì tạo hắc tố bằng cách làm giảm sự biểu hiện của protein ngăn chặn apoptosis như Bcl-2 [30]. Capsaicin còn gây apoptosis trong tế bào bất thường bằng cách ức chế NADH trên hệ thống vận chuyển điện tử trên màng. Nếu hệ thống này bị phá vỡ, các tế bào không tạo đủ năng lượng hoạt động sẽ chết. Capsaicin cũng thể hiện hiệu quả trong việc ức chế các tế bào ác tính trong in vitro Nguyễn Tiến Bằng Chương 1. Tổng quan tài liệu 8 bằng cách giảm hoạt động của NADH oxidase – một enzyme cần thiết cho việc sản xuất ATP hoặc năng lượng của tế bào [38]. Một nghiên cứu gần đây cho thấy capsaicin gây apoptosis trên các tế bào ung thư bạch cầu bằng cách ức chế NF-βκ, cơ chế dẫn đến sự biểu hiện của một số gen liên quan đến viêm nhiễm và sự phát triển của ung thư [25]. Nghiên cứu này đã chứng minh capsaicin làm chậm sự phát triển của tế bào ung thư tiền liệt tuyến bằng cách điều tiết thụ cảm androgen trên các tế bào và giảm sản xuất PSA trong các tế bào bất thường. Năm 2007, Bác sĩ Bates Timothy là thành viên của Đoàn chuyên gia thuộc Hội đồng Nghiên cứu Y Khoa và là nhà nghiên cứu nổi tiếng trên thế giới trong lĩnh vực thuốc chống ung thư, cùng các cộng sự tại trường Đại học Nottingham, Anh quốc đã thử nghiệm capsaicin chiết xuất từ trái ớt lên dòng tế bào H460 (tế bào ung thư phổi người) [12]. Theo kết quả nghiên cứu của Bates và cộng sự, thụ thể TRPV1 kìm hãm sự tiêu thụ oxy của ti thể, ligands TRPV1 làm giảm sự bền vững của màng ti thể và có thể làm tăng hoặc giảm sự sản sinh hydrogen peroxide (H2O2) của ti thể [12]…Do đó ông cho rằng, capsaicin có khả năng giết chết tế bào ung thư bằng cách trực tiếp tấn công vào ti thể (vi năng tử của tế bào) – nguồn sản sinh năng lượng để nuôi tế bào. Theo nhóm nghiên cứu đặc điểm hóa sinh của ti thể trong tế bào ung thư rất khác so với đặc điểm ti thể của tế bào bình thường [52]. Với kết quả này mở ra một hy vọng mới trong phòng chống ung thư. Theo bác sĩ Bates: “Việc nghiên cứu và phát triển thuốc chống ti thể để dùng trong liệu pháp hóa trị ung thư mà chúng tôi đang thực hiện đã thu được những kết quả có ý nghĩa rất lớn trong cuộc chiến chống ung thư ở Anh cũng như trên toàn thế giới” và “Do capsaicin – chất có vị cay – và những chất khác thuộc nhóm vanilloids vốn an toàn đối với sức khỏe con người, nên việc bào chế một loại thuốc có chứa capsaicin sẽ được thực hiện nhanh chóng hơn và ít tốn kém hơn so với việc sản xuất những loại thuốc khác”. Nguyễn Tiến Bằng