Nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn và kháng ung thư từ chất nhầy san hô Fungia sp.

Luận văn phân tích hoạt tính kháng khuẩn và kháng ung thư của chất nhầy san hô Fungia sp. Khám phá tiềm năng của hợp chất tự nhiên trong y dược.

• Tác giả: Nguyễn Thị Mai Liên
• Người hướng dẫn: TS. Trần Quang Dần
• Trường học: Đại học Đà Nẵng, Trường Đại học Sư phạm
• Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
• Đề tài: Nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn và kháng ung thư của lớp chất nhầy thu nhận từ loài san hô Fungia sp.
• Loại tài liệu: Luận văn Thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Đà Nẵng

Tóm tắt

I. San Hô Fungia và Đặc Điểm Chất Nhầy

San hô Fungia sp. là một loài san hô thuộc nhóm san hô mềm, được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu vì giá trị sinh học cao. Chất nhầy san hô là lớp bảo vệ bên ngoài, đóng vai trò quan trọng trong hệ thống phòng vệ của sinh vật. Nghiên cứu từ Đại học Đà Nẵng đã chứng minh rằng dịch chất nhầy từ loài san hô này chứa nhiều hợp chất kháng khuẩn và kháng ung thư đặc biệt. Lớp chất nhầy bề mặt (SML) là nguồn tự nhiên phong phú của các metabolit sinh học có tác dụng bảo vệ san hô khỏi tác nhân gây bệnh và áp lực môi trường.

1.1. Cấu Trúc và Chức Năng Lớp Chất Nhầy

Lớp chất nhầy của san hô Fungia sp. có cấu trúc phức tạp, bao gồm các polysaccharide, protein và các hợp chất hữu cơ khác. Chức năng chính của lớp này là bảo vệ san hô khỏi vi khuẩn, virus và các tác nhân gây bệnh. Nó cũng giúp điều tiết trao đổi chất với môi trường biển xung quanh.

1.2. Vai Trò Vi Khuẩn Liên Kết

Vi khuẩn liên kết với san hô Fungia sp. tạo mối quan hệ cộng sinh, giúp sản xuất các hợp chất có hoạt tính sinh học. Các vi khuẩn này tham gia vào hệ thống phòng vệ của san hô và sản xuất các metabolit thứ cấp có tác dụng kháng khuẩn mạnh mẽ.

II. Hoạt Tính Kháng Khuẩn của Chất Nhầy Fungia

Nghiên cứu thực nghiệm đã xác định hoạt tính kháng khuẩn của dịch chất nhầy san hô Fungia sp. đối với ba chủng vi khuẩn gây bệnh chính: Vibrio parahaemolyticus, Escherichia coli và Staphylococcus aureus. Kết quả cho thấy dịch chất nhầy có khả năng ức chế sự phát triển của các vi khuẩn một cách hiệu quả. Các hợp chất steroid, steroid glycosit và diterpenoid trong chất nhầy được xác định là những thành phần chính có tác dụng kháng khuẩn. Điều này mở ra tiềm năng ứng dụng trong ngành dược phẩm và bảo quản thực phẩm.

2.1. Khả Năng Ức Chế Vibrio parahaemolyticus

Vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus là tác nhân gây bệnh ngoài da và nhiễm trùng ở con người. Dịch chất nhầy san hô Fungia sp. khỏe mạnh và bị tẩy trắng đều cho thấy hoạt tính kháng khuẩn đáng kể. Thí nghiệm nhỏ giọt chứng minh hiệu quả ức chế các vi khuẩn này.

2.2. Tác Động Đến E. coli và S. aureus

Chất nhầy san hô cũng ức chế hiệu quả Escherichia coli và Staphylococcus aureus - những vi khuẩn gây nhiễm trùng hệ thống. Các hợp chất kháng khuẩn trong chất nhầy làm gián đoạn quá trình hoạt động của các vi khuẩn này, ngăn chặn sự phát triển.

III. Hoạt Tính Kháng Ung Thư của Chất Nhầy Fungia

Hoạt tính kháng ung thư của chất nhầy san hô Fungia sp. được nghiên cứu trên dòng tế bào ung thư vú BT474. Kết quả cho thấy chất nhầy có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư một cách liều lượng phụ thuộc. Các hợp chất có cấu trúc phức tạp như steroid, diterpenoid và các metabolit thứ cấp từ vi khuẩn liên kết đóng vai trò quan trọng. Chất nhầy ảnh hưởng đến chu kì tế bào và kích hoạt quá trình apoptosis (chết tế bào có chương trình), mở ra hướng đi mới trong nghiên cứu thuốc chữa ung thư từ thiên nhiên.

3.1. Ức Chế Sự Phát Triển Tế Bào BT474

Khi chất nhầy san hô được áp dụng trên dòng tế bào ung thư vú BT474, mật độ tế bào giảm đáng kể. Mật độ quang học (OD) của các mẫu xử lí cho thấy nồng độ chất nhầy cao hơn dẫn đến ức chế mạnh hơn. Hiệu ứng này chứng minh tính hiệu quả kháng ung thư của chất nhầy Fungia sp.

3.2. Tác Động Đến Chu Kì Tế Bào và Apoptosis

Chất nhầy san hô làm gián đoạn chu kì tế bào của tế bào ung thư ở các giai đoạn G1 và G2/M. Phân tích dòng chảy tế bào cho thấy sự tích tụ tế bào ở những giai đoạn này. Ngoài ra, phân tích Western blot xác định hoạt hoá PARP - một chỉ số của quá trình apoptosis được kích hoạt bởi chất nhầy.

IV. Ứng Dụng và Tiềm Năng Phát Triển Chất Nhầy Fungia

Chất nhầy san hô Fungia sp. có tiềm năng phát triển lớn trong ngành dược phẩm, mỹ phẩm và bảo quản thực phẩm. Những hợp chất kháng khuẩn và kháng ung thư từ chất nhầy có thể được phát triển thành những sản phẩm dược liệu mới. Việc tìm hiểu sâu hơn về các metabolit sinh học và cơ chế hoạt động của chúng sẽ góp phần phát triển thuốc chữa bệnh hiệu quả. Tuy nhiên, cần phải cân bằng giữa khai thác tài nguyên sinh vật biển và bảo vệ hệ sinh thái rạn san hô cho thế hệ tương lai.

4.1. Ứng Dụng Trong Ngành Dược Phẩm

Hoạt tính kháng khuẩn của chất nhầy Fungia sp. có thể được sử dụng để phát triển thuốc chữa nhiễm trùng. Hoạt tính kháng ung thư mở ra khả năng phát triển liệu pháp ung thư mới. Các hợp chất hoạt tính cần được tinh luyện và tổng hợp để tạo ra những sản phẩm dược liệu an toàn và hiệu quả.

4.2. Bảo Vệ Tài Nguyên và Phát Triển Bền Vững

Việc khai thác chất nhầy san hô cần thực hiện bền vững để bảo vệ rạn san hô - một hệ sinh thái quan trọng. Nghiên cứu nuôi trồng san hô và sản xuất chất nhầy nhân tạo là những hướng đi cần được phát triển để cân bằng nhu cầu khoa học và bảo vệ môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về san hô 1. Khái niệm về san hô San hô là các sinh vật biển thuộc lớp San hô (Anthozoa), thuộc ngành động vật ruột khoang (Coelenterata) trong hệ thống phân loại động vật.

San hô là những cá thể hình trụ nhỏ (gọi là polyp), có hàng xúc tu ở trên đầu để bắt mồi trong môi trường nước. Chúng tồn tại và phân bố rộng rãi ở nhiều vùng biển khác nhau [2]. Cấu tạo một polyp (a) và tế bào gai dung bắt mồi của san hô (b). Trong lớp san hô có nhiều bộ khác nhau như: san hô cứng, san hô mềm, san hô xanh, san hô đen, san hô lửa… nhưng quan trọng và ý nghĩa nhất là bộ san hô cứng (Scleractinian) hay còn gọi là san hô tạo rạn hoặc san hô đá.

San hô thường sống ở vùng biển nông ven bờ vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, trài dài từ khoảng 300 vĩ tuyến bắt đến 300 vĩ tuyến nam, nơi mà nhiệt độ nước biển hiếm khi xuống dưới 180C. Diện tích phân bố của san hô trên toàn thế giới lên đến 600 ngàn km2[2]. Polyp san hô có thể phát triển bằng hai cách: đẻ trứng (sinh sản hữu tính) và nảy chồi (sinh sản vô tính). Khi sinh sản hữu tính, polyp san hô đẻ ra trứng và tinh trùng.

Trứng thụ tinh tiếp tục phát triển và tạo nên ấu trùng san hô với kích thước nhỏ bé và phát triển thành polyp san hô. Theo cách thứ hai (mọc chồi), những polyp nhỏ đầu tiên xuất hiện ở mặt bên của polyp cũ và lớn dần thành những polyp riêng biệt với bộ xương do tự chúng sinh ra. Các cá thể san hô (polyp) sống cạnh nhau tạo thành các tập đoàn, với nền móng là đá vôi được hình thành từ các xác san hô chết, vỏ hoặc xương của các loài sinh vật khác, tạo thành rạn san hô [5]. Giá trị của san hô Hệ sinh thái rạn san hô là hệ sinh thái có sự đa dạng sinh học cao trên Trái Đất, chúng là nơi khai thác nguồn lợi sinh vật biển làm thực phẩm cung cấp cho hơn 500 triệu người [7].

Ngoài ra, san hô còn có nhiều giá trị to lớn khác như giá trị du lịch, giá trị bảo tồn… Khu vực các rạn san hô và vùng biển lân cận là nơi tạo ra lượng hàng hóa và dịch vụ chiếm khoảng 38% trong tổng số lượng hàng hóa và dịch vụ được tạo ra từ toàn bộ các hệ sinh thái trên toàn Trái Đất [10]. Giới thiệu về san hô Fungia sp. Đặc điểm phân loại - Fungia sp. là một chi san hô trong họ Fungiidae.

Nó là loài đơn lẻ, được tìm thấy và phát triển trên rạn san hô ở Ấn Độ Dương - Thái Bình Dương. Giới: Animalia Ngành : Cnidaria Lớp: Anthozoa Bộ: Scleractinia Họ: Fungiidae Chi: Fungia Loài: Fungia sp.1 Các loài san hô thuộc chi Fungia STT Tên loài STT Tên loài STT Tên loài 1 F. valida 6 - Dựa trên các nghiên cứu cho đến năm 2015, chi Fungia có khoảng 30 loài. Đặc điểm sinh học San hô Fungia sp.

chủ yếu sống đơn độc, một số có đường kính tới 30cm. Những con non bám vào đá nhưng những con lớn hơn tự tách ra và sống tự do. Chúng được tìm thấy với nhiều màu sắc tươi sáng khác nhau bao gồm trắng, hồng, đỏ, tím… Các đĩa này có hình tròn hoặc hình bầu dục và miệng trung tâm, được bao quanh bởi các xúc tu, có thể là một khe. Các polyp ngồi trong một tách đá vôi, các corallite.

Các vách là những yếu tố xương dọc bên trong tường corallite và costae nối các vách ngăn và tiếp tục bên ngoài bức tường corallite và bên dưới san hô. Các vách ngăn đều rất chắc chắn [13]. có thể bị nhầm lẫn với các mẫu vật thuộc chi Cycloseris nhưng loài sau luôn sống tự do, ngay cả khi còn nhỏ, trong khi loài trước có vết sẹo cho thấy chúng đã bám vào khi còn nhỏ. San hô Fungia sp, giống như các loài san hô đá lớn khác, đã phát triển một số chiến lược kiếm ăn.

Chúng cũng đã bắt các sinh vật phù du, các mảnh thức ăn từ cột nước và có thể hấp thụ các chất hữu cơ hòa tan. Các xúc tu kiếm ăn thường có thể nhìn thấy vào ban đêm. cũng sinh sản vô tính, các lạc khuẩn/polyp con cái có thể hình thành và chúng sẽ hình thành từ các mảnh vở, thể hiện sự tái sinh [14]. Hình ảnh chụp san hô Fungia sp.

khỏe mạnh và bị tẩy trắng. Giới thiệu về một số chủng vi khuẩn 1. Vi khuẩn Vibro parahaemolyticus Vibrio parahaemolyticus (V. parahaemolyticus) là một loài vi khuẩn gram âm, hình que, cong như dấu phẩy và ngắn, không sinh nha bào, di động nhờ một lông ở một đầu.

Chúng được tìm thấy ở biển và các cửa sông khi ăn phải có thể gây bệnh đường tiêu hóa ở người.parahaemolyticus có phản ứng dương tính với oxidase, hiếu khí tùy ý và không hình thành bào tử [36]. Việc ăn phải vi khuẩn trong hải sản sống hoặc nấu chưa chín, thường là hàu, là nguyên nhân chính gây ra bệnh viêm dạ dày ruột cấp tính do V.parahaemolyticus gây ra. Nhiễm trùng vết thương cũng xảy ra, nhưng ít phổ biến hơn bệnh do hải sản gây ra.parahaemolyticus là một loại vi khuẩn trong cùng một họ và cùng chi với vi khuẩn Vibrio cholerae - vi khuẩn gây bệnh tả, dịch và đại dịch tả với số người mắc lên đến hàng trăm ngàn hoặc hàng triệu người.parahaemolyticus đóng vai trò gây bệnh gần giống với vi khuẩn tả nhưng khác là nó có thể gây bệnh khác ngoài bệnh đường ruột. Cơ chế gây bệnh của nhiễm trùng V.

parahaemolyticus vẫn chưa được làm rõ hoàn toàn [37]. Hình ảnh vi khuẩn Vibro parahaemolyticus [36].parahaemolyticus sinh sống, phát triển tốt trong môi trường kiềm và mặn, tồn tại trong nước biển và các động vật biển như tôm, cá, ốc, sò. và bị chết ở 65 độ C sau 10 phút, chúng không phát triển được ở nhiệt độ dưới 15 độ C. Nhiệt độ thích hợp cho sự nhân lên là 37 độ C.

Có một số loại vi khuẩn khác thuộc họ Vibrio có thể gây bệnh tiêu chảy bao gồm: V. Bệnh nhiễm trùng huyết liên quan đến nhiễm trùng vết thương có liên quan đến V. Vi khuẩn Escherichia.coli) là vi khuẩn Gram âm, hình que, thuộc chi Escherichia. Vi khuẩn thường gặp ở đoạn dưới ống tiêu hóa của các sinh vật máu nóng.

coli và các vi khuẩn kỵ khí tùy nghi khác chiếm khoảng 0,1% hệ vi sinh vật đường ruột E. coli lây truyền qua đường phân - miệng. Các tế bào vi khuẩn có thể tồn tại bên ngoài cơ thể trong một khoảng thời gian giới hạn, E. coli là sinh vật chỉ thị để kiểm tra tình trạng nhiễm phân trong các mẫu vật lấy từ môi trường [39].

Tuy nhiên, có nghiên cứu đã chỉ ra rằng vi khuẩn E. coli có thể tồn tại ngoài môi trường trong nhiều ngày và phát triển bên ngoài vật chủ. Hầu hết các chủng E.coli đều vô hại, nhưng một số serotype như EPEC, ETEC có thể gây ngộ độc thực phẩm nghiêm trọng cho vật chủ và đôi khi là nguyên nhân gây ra các sự cố ô nhiễm thực phẩm khiến sản phẩm bị thu hồi [40]. Những mối quan hệ cùng có lợi giữa E.

coli và con người là một loại mối quan hệ sinh học hỗ sinh - trong đó cả con người và E. coli đều có lợi cho nhau. coli theo phân thải ra ngoài môi trường. Ở điều kiện hiếu khí, vi khuẩn phát triển ồ ạt trong phân tươi trong ba ngày, sau đó số lượng giảm dần.

Hình ảnh vi khuẩn E. coli dễ dàng và không tốn kém trong môi trường phòng thí nghiệm, và loài vi khuẩn này đã được nghiên cứu chuyên sâu trong hơn 60 năm. coli là sinh vật hóa dưỡng, tức là môi trường sống phải chứa carbon và năng lượng. coli là sinh vật mô hình đại diện cho sinh vật nhân sơ (prokaryote) được nghiên cứu rộng rãi nhất và là loài vi khuẩn rất quan trọng trong lĩnh vực công nghệ sinh học và vi sinh vật học.

coli đóng vai trò là vật chủ cho phần lớn nghiên cứu và thao tác liên quan đến DNA tái tổ hợp. Trong điều kiện thuận lợi, chỉ mất ít nhất 20 phút để E. coli sinh sản [41]. coli có thể sống trên nhiều loại chất nền và sử dụng quá trình lên men acid hỗn hợp trong điều kiện yếm khí, tạo ra lactat, succinat, ethanol, acetat và carbon dioxide.

Vì nhiều con đường trong quá trình lên men acid hỗn hợp tạo ra khí hydro, nên những con đường này yêu cầu nồng độ khí hydro ban đầu thấp, do đó E. coli thường sống cùng với các sinh vật tiêu thụ hydro, chẳng hạn như sinh vật sinh methan hoặc vi khuẩn khử sulfat. 10 Hầu hết các chủng E. coli không gây bệnh, sống tự nhiên trong ruột, chỉ có một vài chủng có độc lực gây bệnh đường tiêu hóa.

Các dấu hiệu và triệu chứng phổ biến bao gồm đau bụng dữ dội, tiêu chảy, viêm đại tràng xuất huyết, nôn mửa và có thể có sốt. Trong những trường hợp hiếm gặp hơn, các chủng có độc lực cũng là nguyên nhân gây hoại tử ruột và thủng nhưng không tiến triển thành hội chứng tán huyết-ure huyết, viêm phúc mạc, viêm tuyến vú, nhiễm trùng huyết và viêm phổi do vi khuẩn Gram âm. Trẻ nhỏ dễ mắc bệnh nặng hơn, chẳng hạn như hội chứng tán huyết urê huyết. Tuy nhiên, những người khỏe mạnh ở mọi lứa tuổi đều có nguy cơ mắc các căn bệnh nghiêm trọng gây ra bởi E.

Vi khuẩn Staphylococus aureus Staphylococus aureus là một loài tụ cầu khuẩn Gram dương hiếu khí tùy nghi, không sinh nha bào, có hình cầu, đường kính 0.8 - 1 µm, hình thức tập hợp này do vi khuẩn phân bào theo nhiều chiều trong không gian; trong bệnh phẩm vi khuẩn có thể đứng lẻ, từng đôi hoặc đám nhỏ [43]. aureu là nguyên nhân thông thường nhất gây ra nhiễm khuẩn trong các loài tụ cầu. Nó là một phần của hệ vi sinh vật sống thường trú ở da được tìm thấy ở cả mũi và da. Khoảng 20% dân số loài người là vật mang lâu dài của S.

aureu và tỉ lệ có thể lên tới 80% đối với những người làm việc ở các cơ sở y tế, những người sử dụng kim tiêm thường xuyên như bệnh nhân tiểu đường. Sắc tố carotenoid staphyloxanthin làm nên tính chất màu vàng của S. aureus, vốn có thể thấy được từ các khóm cấy trên thạch của vi khuẩn này. Sắc tố đóng vai trò là một tác nhân độc hại có tính chất chống oxy hóa giúp cho vi sinh vật không bị chết bởi các chủng oxidase gây phản ứng được sử dụng bởi hệ thống miễn dịch.