Khóa luận: Nghiên cứu cây Ban tròn ức chế acetylcholinesterase - Đàm Thế Thịnh

Khóa luận tốt nghiệp Dược sĩ về cây Ban tròn (Hypericum uralum), phân tích thành phần hóa học và hoạt tính ức chế enzym acetylcholinesterase (AChE).

• Tác giả: Đàm Thế Thịnh
• Người hướng dẫn: ThS. Mai Xuân Bách
• Trường học: Trường Đại học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược học
• Đề tài: Nghiên cứu thành phần hóa học và đánh giá hoạt tính ức chế enzym Acetylcholinesterase của một số hợp chất thứ cấp từ cây Ban tròn (Hypericum uralum)
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Cây Ban tròn Hypericum uralum Giới thiệu và Đặc điểm

Cây Ban tròn (Hypericum uralum) là một loài thực vật thuộc chi Hypericum, có giá trị y học truyền thống lâu đời. Loài cây này được biết đến với thành phần hóa học đa dạng và những hoạt tính sinh học quý giá. Cây Ban tròn phân bố rộng rãi ở các khu vực núi cao Việt Nam và được sử dụng trong y học dân gian để điều trị nhiều bệnh lý. Nghiên cứu khoa học gần đây đã xác nhận rằng cây Ban tròn chứa nhiều hợp chất thứ cấp có tiềm năng ức chế enzym Acetylcholinesterase (AChE). Những khám phá này mở ra hướng nghiên cứu mới trong phát triển các loại thuốc hỗ trợ điều trị các bệnh lý liên quan đến thần kinh.

1.1. Vị trí phân loại và Đặc điểm thực vật

Hypericum uralum thuộc chi Hypericum, họ Clusiaceae. Loài cây này có thân gỗ, lá mọng nước với nhiều điểm mủ nhạy sáng. Cây Ban tròn có chiều cao từ 1-2 mét, hoa vàng nhỏ nở thành từng chùm. Đặc điểm nổi bật là lá tròn hoặc hơi bầu dục, sắp xếp đối xứng. Cây phân bố chủ yếu ở các vùng núi, khí hậu mát mẻ của Việt Nam, Trung Quốc và các nước châu Á khác.

1.2. Ứng dụng trong Y học cổ truyền

Trong y học cổ truyền, cây Ban tròn được sử dụng để điều trị viêm, sát khuẩn và hỗ trợ chức năng thần kinh. Người dân thường dùng toàn bộ cây hoặc lá để sắc hoặc ngâm rượu. Những công dụng truyền thống này đã được khoa học hiện đại xác nhận qua các nghiên cứu về hoạt tính sinh học của các hợp chất từ cây.

II. Thành phần Hóa học của Cây Ban tròn

Thành phần hóa học của cây Ban tròn rất phong phú và đa dạng. Nghiên cứu đã xác định được sự hiện diện của các hợp chất thứ cấp quan trọng như hyperforin, hypericin, flavonoid, và các acid phenolic. Các hợp chất này đóng vai trò chính trong những hoạt tính sinh học của cây. Đặc biệt, hyperforin và hypericin được coi là những thành phần chính có khả năng ức chế enzym AChE. Công dụng ức chế này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các liệu pháp hỗ trợ bệnh Alzheimer và các rối loạn thần kinh khác.

2.1. Các Hợp chất Chính

Hyperforin là một dalam các hợp chất phytochemical chính, có cấu trúc acyclic polyprenylated. Hypericin là một anthraquinone được coi là hợp chất đặc trưng của chi Hypericum. Ngoài ra, cây còn chứa flavonoid, anthocyanin và proanthocyanidin - những chất có hoạt tính chống oxy hóa mạnh. Những hợp chất này được phân lập bằng các kỹ thuật sắc ký hiện đại.

2.2. Phương pháp Phân lập và Xác định Cấu trúc

Để xác định cấu trúc các hợp chất, các nhà khoa học sử dụng phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) và phổ carbon-13 (13C-NMR). Sắc ký cột được dùng để phân lập các hợp chất riêng lẻ từ các cao chiết toàn phần. Sắc ký lớp mỏng (TLC) giúp kiểm tra độ tinh khiết và theo dõi quá trình phân lập. Các phương pháp hiện đại này đảm bảo chính xác trong việc xác định thành phần hóa học.

III. Hoạt tính Ức chế Enzym Acetylcholinesterase AChE

Hoạt tính ức chế enzym AChE là một trong những khám phá quan trọng nhất liên quan đến cây Ban tròn. Acetylcholinesterase là enzym xúc tác phân hủy acetylcholine, một chất dẫn truyền thần kinh quan trọng. Khi ức chế hoạt tính của AChE, lượng acetylcholine tăng lên, cải thiện truyền dẫn thần kinh. Các hợp chất từ cây Ban tròn đã thể hiện khả năng ức chế AChE với IC50 (nồng độ ức chế 50%) ở mức đáng kể. Điều này có ý nghĩa lâm sàng quan trọng trong phát triển thuốc hỗ trợ điều trị bệnh Alzheimer và các rối loạn thần kinh thoái hóa.

3.1. Cơ chế Ức chế và Kết quả Thực nghiệm

Các hợp chất thứ cấp từ cây Ban tròn, đặc biệt là hyperforin và hypericin, thể hiện hoạt tính ức chế AChE mạnh. Kết quả thử hoạt tính cho thấy IC50 của một số hợp chất nằm trong khoảng nM đến µM. Các cao phân đoạn có hoạt tính ức chế cao hơn so với cao toàn phần. Thực nghiệm in vitro xác nhận rằng những hợp chất này cạnh tranh với acetylthiocholine (ACTI) tại vị trí hoạt động của enzym.

3.2. Ý Nghĩa Lâm sàng và Ứng dụng Tiềm năng

Hoạt tính ức chế AChE của cây Ban tròn mở ra tiềm năng phát triển thuốc mới cho bệnh Alzheimer và các rối loạn thần kinh. Các inhibitor AChE hiện đang được sử dụng trong lâm sàng bao gồm donepezil và rivastigmine. Cây Ban tròn có thể trở thành nguyên liệu tự nhiên phát triển thuốc ức chế AChE sinh học, với độc tính thấp hơn so với các hợp chất tổng hợp.

IV. Tác dụng Bảo vệ Tế bào Thần kinh và Triển vọng Phát triển

Bên cạnh hoạt tính ức chế AChE, cây Ban tròn còn thể hiện khả năng bảo vệ tế bào thần kinh khỏi tổn thương. Các hợp chất chống oxy hóa từ cây có thể bảo vệ các tế bào vi thần kinh (BV2) khỏi viêm nhiễm gây bởi 6-OHDA (chất độc thần kinh). Những tính chất neuroprotective này cộng với hoạt tính ức chế AChE làm cho cây Ban tròn trở thành ứng cử viên hứa hẹn cho phát triển liệu pháp sinh học. Độc tính tế bào thấp trên các dòng tế bào ung thư (A-549) cho thấy an toàn tương đối cao khi sử dụng.

4.1. Hoạt tính Bảo vệ Tế bào Thần kinh

Các hợp chất từ cây Ban tròn thể hiện khả năng bảo vệ tế bào thần kinh chống lại các tổn thương do stress oxy hóa và viêm nhiễm. Các flavonoid và acid phenolic giúp trung hòa các gốc tự do và giảm sản sinh cytokine viêm. Thử hoạt tính trên tế bào BV2 cho thấy các cao chiết có thể ức chế sản sinh IL-6, TNF-α, các chỉ báo viêm chính. Điều này chứng tỏ tiềm năng neuroprotective của loài cây.

4.2. Triển vọng và Hướng Phát triển Trong Tương lai

Cây Ban tròn có tiềm năng phát triển cao thành sản phẩm dược phẩm hoặc thực phẩm chức năng hỗ trợ sức khỏe thần kinh. Các công bố khoa học từ Đại học Dược Hà Nội và Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam tạo nền tảng cho phát triển tiếp theo. Cần tiến hành thử hoạt tính in vivo trên mô hình động vật để xác nhận hiệu quả lâm sàng. Chuẩn hóa các hợp chất hoạt tính sẽ giúp phát triển sản phẩm ổn định với chất lượng đảm bảo.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Alzheimer là một bệnh lý thoái hóa thần kinh mạn tính, đặc trưng bởi các triệu chứng như suy giảm trí nhớ, mất định hướng không gian – thời gian, thay đổi cảm xúc, rối loạn ngôn ngữ và hành vi. Alzheimer là nguyên nhân chiếm khoảng 60-70% các trường hợp sa sút trí tuệ, gây ra một áp lực không hề nhỏ đối với cả người bệnh lẫn gia đình và xã hội. Trong các nỗ lực nhằm phòng ngừa và kiểm soát sự tiến triển của bệnh Alzheimer, việc ức chế enzym acetylcholinesterase (AChE) được xem là một trong những cơ chế chính giúp làm chậm tiến triển của bệnh và cải thiện triệu chứng. Nhiều thuốc thuộc nhóm này đã được đưa và sử dụng trong lâm sàng như donepezil, rivastigmine, galantamine,… Tuy nhiên, các loại thuốc hiện hành vẫn còn tồn tại nhiều hạn chế về hiệu quả lâu dài và tác dụng phụ.

Do đó, việc tìm kiếm các hợp chất thay thế có nguồn gốc tự nhiên, an toàn và có hiệu quả sinh học cao tiếp tục là hướng đi được nhiều nhà khoa học quan tâm. Tại Việt Nam, với ưu thế về điều kiện tự nhiên và nguồn tri thức dân tộc, các nhà nghiên cứu Y Dược đang tập trung khai thác các loài thảo dược có tiềm năng ức chế AChE. Việc tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các hợp chất phân lập được từ các thảo dược này không chỉ mở ra triển vọng trong việc điều trị các bệnh thoái hóa thần kinh mà còn góp phần sử dụng bền vững nguồn tài nguyên dược liệu của Việt Nam. Nhiều nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng, dịch chiết và một số hợp chất phân lập từ các loài thuộc chi Hypericum có khả năng ức chế AchE [1] [2] [3] [4] [5].

Chính vì vậy, Hypericum uralum – một loài thuộc chi Hypericum – được xem là ứng viên tiềm năng trong việc nghiên cứu và phát triển các chất ức chế enzym này. Tại Việt Nam, H. uralum thường được biết đến với tên gọi là cây ban tròn hay cỏ vỏ lúa. Một số nghiên cứu thực hiện trên cây ban tròn cho thấy các hợp chất phân lập được có nhiều hoạt tính triển vọng như chống viêm, chống oxy hóa, chống ung thư, chống trầm cảm,… Trong y học cổ truyền, loài cây này còn được sử dụng như như một vị thuốc có tác dụng thanh nhiệt, giải độc, hoạt huyết.

Mặc dù có nhiều tiềm năng và ứng dụng, song các nghiên cứu chuyên sâu về thành phần hóa học cũng như hoạt tính sinh học của cây ban tròn tại Việt Nam vẫn còn hạn chế. Xuất phát từ những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu thành phần hóa học và đánh giá hoạt tính ức chế enzym acetylcholinesterase của một số hợp chất thứ cấp từ cây Ban tròn Hypericum uralum ” được thực hiện nhằm khảo sát khả năng ức chế AChE của loài thực vật này, đồng thời góp phần bổ sung cơ sở khoa học cho việc bảo tồn và phát triền nguồn dược liệu quý của Việt Nam. Mục tiêu nghiên cứu: 1 1. Chiết xuất, phân lập một số hợp chất thứ cấp từ cây Hypericum uralum.

Xác định cấu trúc của các hợp chất phân lập được. Đánh giá hoạt tính ức chế enzym acetylcholinesterase của các chất đã phân lập. Vài nét về chi hypericum 1. Vị trí phân loại Dựa vào hệ thống phân loại thực vật của Armen Takhtajan (2009) [6], chi Hypericum thuộc: Thực vật bậc cao: Cormobionta Ngành: Ngọc Lan (Magnoliospida) Lớp: Ngọc Lan (Magnoliopsida) Phân lớp: Sổ (Dilleniidae) Liên bộ: Đỗ Quyên (Enricanae) Bộ: Ban (Hypericales) Họ: Ban (Hypericaceae) Chi: Ban (Hypericum) Lưu ý: Trong nhiều tài liệu đã được xuất bản trước đây, họ Ban được sắp xếp trong họ Măng Cụt (họ Clusiaceae) theo hệ thống phân loại Takhtajan (1987) do có nhiều đặc điểm giống nhau.

Tuy nhiên, cây không có mủ vàng nên sau này đã được tách ra khỏi họ Clusiaceaea. Đặc điểm thực vật và phân bố của chi Hypericum Hypericum (thuộc họ Hypericaceae) là các loài thực vật có hoa, được coi là loài cỏ dại xâm lấn và có hại, phân bố gần như khắp nơi trên thế giới, ngoại trừ các vùng cực, sa mạc và vùng đất thấp nhiệt đới. Các loài Hypericum có cấu trúc hình thái rất đa dạng, bao gồm cây gỗ, cây bụi, cây một năm và cây lâu năm. Nhiều loài thực vật thân gỗ có nhiều thân mọc lên từ một gốc chung.

Dạng cây bụi có thân mọc thẳng đứng hoặc lan rộng. Phần lớn các loài Hypericum sinh sản theo kiểu trinh sản (apomixis). Một số loài có lông đơn xếp thành một hàng, trong khi các loài khác có lông dài và mảnh. Hầu hết các thành viên của chi Hypericum có lá mọc đối xứng hoặc so le.

Ngoại trừ một vài loài, phần lớn không có lá kèm và có lá không cuống hoặc chỉ có cuống ngắn. Hình dạng lá thường là oval thuôn dài, thon lại về phía đầu và có mép thẳng. Thông thường, hoa có bốn hoặc năm lá đài. Phần lớn các loài Hypericum có hoa màu vàng.

Ngoài ra, cũng có sự biến đổi màu sắc từ vàng nhạt như màu chanh đến vàng cam đậm. Hạt của Hypericum có kích thước nhỏ, màu sắc từ nâu vàng đến nâu tím sẫm. Hạt có hình trụ hoặc hình bầu dục. 3 Các loài thuộc chi Hypericum phân bố rộng khắp trên thế giới ngoại trừ các vùng cực, hoang mạc và vùng đất thấp nhiệt đới.

Ở Việt Nam, các loài thuộc chi Hypericum phân bố chủ yếu tại các tỉnh vùng núi phía Bắc như Hà Giang, Cao Bằng, Lào Cai. Các loài thuộc chi Hypericum Chi Hypericum gồm hơn 50 phân nhóm với số lượng hơn 460 loài. Theo báo cáo của Viện dược liệu [7], tại Việt Nam có tổng cộng 17 loài thuộc chi Hypericum, bao gồm: H. hookerianum Wight&Arn.

patulum Thunb ex Murray, H. japonicum Thunb ex. Fischer ex Choisy, H. & Thomson ex Dyer, H.

ex Wight & Arn, H. Một số hình ảnh về các loài thuộc chi Hypericum tại Việt Nam 1. Thành phần hóa học chi Hypericum Thành phần hóa học của các loài thuộc chi Hypericum được chia thành 5 nhóm chính, bao gồm naphthodianhron, bianthraquinon, phlorogluciol, xanthon, flavonoid. Các chất naphthodianhron và bianthraquinon 4 Có khoảng 12 dẫn chất thuộc nhóm naphthodianthron và bianthraquinon được phân lập từ chi Hypericum.

Đây là nhóm chất phổ biến và có hoạt tính sinh học cao, điển hình là hợp chất hypericin (1) được phân lập từ cây H. Hoạt chất (1) có tác dụng chống trầm cảm, chống ung thư. Các dẫn xuất của phloroglucinol Các hợp chất thuộc nhóm phloroglucinol được tìm thấy ở chi Hypericum rất đa dạng, với 170 dẫn chất, được chia thành 5 nhóm: dẫn xuất của hyperforin, các sampsonion, các dẫn xuất acylphloroglucinol spirocyclic, các dẫn xuất rottlerin và các dẫn chất đơn giản của phloroglucinol [8]. Trong đó được nghiên cứu và ứng dụng trong y học nhiều nhất là nhóm dẫn xuất của hyperforin.

Hiện tại có khoảng 46 dẫn chất của hyperforin được phân lập từ 4 loài H. Trong đó đáng chú ý nhất là 2 hợp chất hyperforin (2) và adhyperforin (3) được phân lập từ loài H. perforatum có tác dụng chống trầm cảm do khả năng ức chế mạnh mẽ sự hấp thu dopamin, serotonin, và noradrenalin [9]. Các hợp chất xanthon Các dẫn chất xanthon rất phong phú, có khoảng 126 chất đã được phân lập từ các loài thuộc chi Hypericum như: H.

chinense là nguồn cung cấp xanthon nhiều nhất với khoảng 48 dẫn chất xanthon đã được phân lập từ loài này [8]. Hai dẫn chất xanthon đã được phân lập là: 1,3-dihydroxy-5-methoxyxanthon-4- sulfonat (4) và 1,3-dihydroxy-5-O-β-D-glycopyranosylxanthon-4-sulfonat (5), từ H. Cả 2 hợp chất này đều có biểu hiện độc tính trên dòng tế bào ung thư P388 [8]. O OH O OH OR SO3K (4): R= CH3 (5): R= beta-D-pyranoglucosyl 1.

Các hợp chất flavonoid Có khoảng 18 dẫn chất thuộc nhóm flavonoid được phân lập từ chi Hypericum. japonicum đóng góp nhiều nhất với 9 dẫn xuất flavonoid đã được phân lập. Một số flavonoid phổ biến là: quercetin (6), hyperin (7), rutin (8), quercitrin (9), kaempferol (10). Hàm lượng flavonoid trong cây thường chiếm từ 2-4% [8].

Đây là những hoạt chất có hoạt tính chống oxy hóa mạnh trong tự nhiên. OH OH O HO O HO O OR OH OH O OH O (6): R= H (10): Kaempferol (7): R= beta-D-galactosyl (8): R= rutinosyl (9): R= alpha-L-rhammosyl 1. Các hợp chất khác Ngoài 4 nhóm dẫn xuất chính nêu trên, chi Hypericum còn có một số nhóm chất khác như terpenoid, cumarin, chromon [8]. 6 Hơn 20 hợp chất từ vỏ thân loài H.

riparium đã được phân lập trong đó có 5 dẫn xuất của biscoumarinyl, 2 dẫn xuất của flavon, 2 dẫn xuất của steroid còn lại là các dẫn xuất của este, acid, ether : 7,7’-Dihydroxy-6,6’-biscoumarin (11), 7,7’-Dihydroxy-8,8’- biscoumarin (12), 7-Methoxy-6,7’-dicoumarinyl ether (13), 2’-Hydroxy-5’-(7- methoxycoumarin-6’’-yl)-4’-methoxyphenylpropanoic acid (14), 7,7’-Dimethoxy-6,6’- biscoumarin (15), 2’-Methoxyflavon (16), 3’-Methoxyflavon (17), Stigmast-4-en-3-on (18), Ergosta-4,6,8,22-tetraen-3-on (19). Trong đó các hợp chất 11, 13, 14, 15 có tác dụng ức chế đáng kể trên dòng tế bào ung thư tuyến tiền liệt của con người PC-3 và dòng tế bào ung thư đại tràng HT-29 (thử nghiệm in vitro). Chưa tìm thấy tác dụng gây độc đối với tế bào bình thường. Một số tác dụng sinh học của chi Hypericum 1.

Tác dụng chống trầm cảm Hypericin phân lập từ H. perforatum là hoạt chất điển hình được sử dụng rộng rãi để điều trị chứng rối loạn trầm cảm. Cơ chế tác dụng của hợp chất này là ức chế enzym monoaminooxidase (MAO), tức chế thu hồi serotonin, norepinephrin, dopamin, điều hòa recepter serotonin. Dẫn xuất của nhóm phloroglucinol là hyperforin cũng có tác dụng ức chế thu hồi serotonin (5-HT), dopamin (DA), noradrenalin (NA), gamma aminobutyric acid (GABA) và L-Glutamat do đó hoạt chất này cũng có tác dụng chống trầm cảm và một gợi ý cho việc tìm kiếm nguyên liệu sản xuất thuốc tác dụng trên hệ thần kinh [10].

Ngoài ra các dẫn xuất thuộc nhóm flavonoid, bao gồm rutin được phân lập từ H. perforatum có tác dụng trên mô hình thử nghiệm chống trầm cảm FST (forced swimming test). Quercetin phân lập từ H. hircinum có tác dụng ức chế chọn lọc monoaminooxidase (MAOₐ có ở não bộ) trong thí nghiệm in vitro với giá trị IC₅₀ là 0,010 μM [11].

Các tác dụng sinh học khác Dựa trên cơ sở rằng các công dụng dân gian của loài cây này đều có liên quan mật thiết đến khả năng chống oxy hóa và điều trị khối u, nhiều thí nghiệm đã được thực hiện để đánh giá các hoạt tính này của các hợp chất PPAP phân lập được từ loài [12]. Trong mô hình tế bào HUVEC bị gây tổn thương do nồng độ glucose quá cao (44 mM), các PPAPs ở nồng độ 50 μg/mL được thêm vào môi trường sau đó như một chất giúp phục hồi và chống lại quá trình oxy hóa. Kết quả cho thấy tỷ lệ sống sót của nhóm được phục hồi so với nhóm tế bào không được phục hồi bằng PPAP được cải thiện rõ 7 rệt.