Nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn, oxy hóa và kháng ung thư của củ Nghĩa sâm

Luận văn phân tích hoạt tính kháng khuẩn, kháng oxy hóa và kháng tế bào ung thư của cao chiết củ Nghĩa sâm (Abelmoschus sagittifolius).

• Tác giả: Nguyễn Hồng Thọ
• Người hướng dẫn: TS. Bùi Thị Thơ
• Trường học: Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa, kháng khuẩn và kháng tế bào ung thư của cao củ Nghĩa sâm (Abelmoschus sagittifolius)
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Đà Nẵng

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Củ Nghĩa sâm và Ý nghĩa Nghiên cứu

Củ Nghĩa sâm (Abelmoschus sagittifolius) là một loài thực vật dân gian có giá trị y học cao, được sử dụng rộng rãi trong trị liệu tự nhiên. Theo nghiên cứu khóa luận tốt nghiệp tại Đại học Đà Nẵng, hoạt tính kháng khuẩn và kháng ung thư của loài thực vật này đã được chứng minh một cách khoa học. Cao chiết từ củ Nghĩa sâm chứa nhiều hợp chất hoạt tính có khả năng ức chế sự phát triển của các vi khuẩn gây bệnh và các tế bào ung thư. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu hoạt tính sinh học của loài cây này nằm ở khả năng phát triển các phương pháp điều trị mới, thân thiện với môi trường và an toàn cho sức khỏe con người. Đây là nền tảng cho việc phát triển các sản phẩm dược phẩm từ nguồn tự nhiên.

1.1. Nguồn gốc và đặc điểm Thực vật Abelmoschus sagittifolius

Abelmoschus sagittifolius là loài thực vật thuộc họ Malvaceae, phân bố ở các vùng nhiệt đới Đông Nam Á. Loài cây này sở hữu thành phần hóa học phong phú bao gồm các polyphenol, flavonoid và các hợp chất tự nhiên khác. Phần độc lập được sử dụng nhiều nhất là cải phần củ, nơi tập trung cao độ các chất hoạt tính.

1.2. Nhu cầu Nghiên cứu Hoạt tính Sinh học Hiện đại

Sự gia tăng kháng kháng sinh ở các vi khuẩn gây bệnh đòi hỏi các giải pháp thay thế từ tự nhiên. Nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của cao chiết từ Nghĩa sâm mở ra triển vọng mới trong phòng chống nhiễm trùng. Đồng thời, hoạt tính kháng ung thư của loài cây này cung cấp dữ liệu quý báu cho phát triển liệu pháp ung thư bổ sung.

II. Hoạt tính Kháng Khuẩn của Cao Chiết Nghĩa sâm

Kết quả nghiên cứu cho thấy cao chiết từ củ Nghĩa sâm thể hiện khả năng kháng khuẩn mạnh mẽ đối với nhiều loài vi khuẩn gây bệnh. Các vi khuẩn kiểm định được sử dụng trong nghiên cứu bao gồm Aeromonas hydrophila, Moraxella catarrhalis, Staphylococcus aureus, Escherichia coli và Escherichia fergusonii. Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) và nồng độ diệt khuẩn tối thiểu (MBC) được xác định để đánh giá hiệu quả kháng khuẩn. Hiệu quả kháng khuẩn của cao chiết biến thiên tùy theo loài vi khuẩn, với một số vi khuẩn Gram dương thể hiện độ nhạy cao hơn. Hoạt tính kháng khuẩn này được cho là do sự hiện diện của các polyphenol và flavonoid trong cao chiết.

2.1. Cơ chế Kháng Khuẩn và Vi khuẩn Kiểm định

Hoạt tính kháng khuẩn của cao chiết Nghĩa sâm hoạt động thông qua việc phá vỡ cấu trúc tế bào vi khuẩn. Các hợp chất tự nhiên trong cao chiết có khả năng xuyên thủng màng tế bào, ức chế tổng hợp protein và axit nucleic. Nghiên cứu tập trung vào vi khuẩn gram dương (S. aureus) và vi khuẩn gram âm (E. coli, A. hydrophila).

2.2. Ứng dụng Trong Điều trị Nhiễm trùng và Kháng sinh

Với vấn đề kháng kháng sinh ngày càng trầm trọng, hoạt tính kháng khuẩn tự nhiên từ Nghĩa sâm mở ra triển vọng phát triển phương pháp điều trị bổ sung. Cao chiết có thể được phát triển thành sản phẩm dược phẩm hoặc thực phẩm chức năng để phòng chống nhiễm trùng. Những phát hiện này cung cấp bằng chứng khoa học cho việc sử dụng lâm sàng của loài cây.

III. Hoạt tính Kháng Ung thư của Cao Chiết Nghĩa sâm

Ngoài hoạt tính kháng khuẩn, cao chiết từ củ Nghĩa sâm cũng thể hiện khả năng kháng tế bào ung thư đáng chú ý. Nghiên cứu đã kiểm tra gây độc tế bào trên nhiều dòng tế bào ung thư khác nhau bao gồm MCF7 (ung thư vú), HeLa (ung thư tử cung), HepG2 (ung thư gan), A549 (ung thư phổi) và HT-29 (ung thư đại tràng). Cao chiết cho thấy khả năng ức chế tăng sinh của tế bào ung thư thông qua cơ chế gây chết apoptosis. Hoạt tính kháng ung thư này được cho là do sự hiện diện của các polyphenol cao, flavonoid và các chất chống oxy hóa mạnh trong cao chiết. Kết quả này mở ra triển vọng phát triển liệu pháp ung thư bổ sung từ nguồn tự nhiên.

3.1. Cơ chế Hoạt động Kháng Ung thư và Apoptosis

Hoạt tính kháng tế bào ung thư của cao chiết Nghĩa sâm chủ yếu hoạt động thông qua kích hoạt apoptosis - quá trình tự chết lập trình của tế bào ung thư. Các hợp chất polyphenol và flavonoid trong cao chiết có khả năng gây stress oxidative lên các tế bào ung thư, dẫn đến tổn thương DNA và kích hoạt cơ chế chết tế bào.

3.2. Ứng dụng Lâm sàng và Phát triển Dược phẩm

Hoạt tính kháng ung thư được chứng minh khoa học của Nghĩa sâm cung cấp cơ sở dữ liệu quý báu cho phát triển dược phẩm mới. Cao chiết hoặc các hợp chất tinh khiết có thể phát triển thành liệu pháp bổ trợ trong điều trị ung thư hiện đại. Nghiên cứu in vitro này cần được tiếp tục bằng nghiên cứu in vivo để xác định độ an toàn và hiệu quả thực tế.

IV. Hoạt tính Kháng Oxy hóa và Tiềm năng Y học Toàn diện

Ngoài hoạt tính kháng khuẩn và kháng ung thư, cao chiết từ củ Nghĩa sâm còn sở hữu hoạt tính kháng oxy hóa (antioxidant) vượt trội. Khả năng kháng oxy hóa được đánh giá bằng phương pháp ABTS, cho thấy cao chiết có khả năng loại bỏ gốc tự do mạnh mẽ. Chất chống oxy hóa từ Nghĩa sâm có thể bảo vệ tế bào sống khỏi tổn thương gốc tự do, từ đó ngăn ngừa nhiều bệnh mãn tính bao gồm tim mạch, tiểu đường và lão hóa sớm. Sự kết hợp giữa hoạt tính kháng khuẩn, kháng ung thư và kháng oxy hóa làm cho cao chiết Nghĩa sâm trở thành ứng viên tiềm năng cho phát triển sản phẩm y học dự phòng và thực phẩm chức năng trong tương lai.

4.1. Cơ chế Kháng Oxy hóa và Hợp chất Hoạt tính

Hoạt tính kháng oxy hóa của cao chiết Nghĩa sâm phát sinh từ các polyphenol, flavonoid và các hợp chất tự nhiên khác. Những chất chống oxy hóa này có khả năng trung hòa gốc tự do (ROS), từ đó bảo vệ tế bào khỏi stress oxidative. Phương pháp ABTS được sử dụng để định lượng hiệu suất kháng oxy hóa của cao chiết.

4.2. Ứng dụng Dự phòng Bệnh tật và Phát triển Thực phẩm Chức năng

Hoạt tính kháng oxy hóa của Nghĩa sâm mở ra cơ hội phát triển thực phẩm chức năng và sản phẩm dược phẩm dự phòng. Cao chiết hoặc các hợp chất tinh khiết có thể được sử dụng để bổ sung chất dinh dưỡng và bảo vệ sức khỏe. Nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào xác định an toàn và hiệu quả lâm sàng của các sản phẩm này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Phần mở đầu - Phần nội dung + Chƣơng 1: Tổng quan tài liệu + Chƣơng 2: Đối tƣợng, nội dung, phạm vi và phƣơng pháp nghiên cứu + Chƣơng 3: Kết quả và bàn luận - Phần kết luận và kiến nghị - Danh mục tài liệu tham khảo - Phụ lục 3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.Tổng quan về loài Abelmoschus sagittifolius 1. Đặc điểm, phân loại Tên khoa học: Abelmoschus sagittifolius Tên gọi khác: Nghĩa sâm, sâm núi. Huyền sâm đƣợc phân loại: Bộ (ordo): Malvales Họ (familia): Malvaceae Chi: Abelmoschus Loài: Abelmoschus sagittifolius Cây có vị ngọt, thanh đạm, thƣờng dùng rễ củ, phần trên hơi phình to, phần dƣới thuôn nhỏ dần, có hoa đỏ. Cây sâm thân mảnh khảnh, lá to ba khía, hoa đỏ hơi tía, nhụy hoa nhƣ cái vòi màu vàng.

Sâm lớn nhanh, nên mỗi năm thu hoạch một lần 1. Phân bố Hình 1. Cây Nghĩa sâm 4 Nghĩa sâm đƣợc phân bố ở núi Hầm, xã Tịnh Hòa, thành phố Quảng Ngãi. Sâm tự nhiên mọc ở các hốc đá, bờ núi, lớn nhanh, nên mỗi năm thu hoạch một lần.

Đặc điểm sinh học, sinh thái Nghĩa sâm là cây thân thảo. Cây mọc đứng một cách yếu ớt, có khi dựa vào các cây xung quanh, cao chừng 1m hay hơn. Rễ có màu trắng nhạt hay vàng nhạt, nhiều rễ có hình ngƣời trông rất giống nhân sâm. Lá cây Sâm bố chính mọc so le, có cuống dài.

Lá ở gốc có hình bầu dục không xẻ, lá giữa và lá ngọn xẻ 5 thùy hình dải, cuống lá ngắn hơn phiến, có lông.Hoa của nó màu hồng hay nâu đỏ, có pha ít màu vàng, mọc riêng lẻ ở nách lá. Quả có hình trứng nhọn, có 5 mảnh vỏ phủ lông ở cả mặt trong lẫn mặt ngoài. Hạt màu nâu, hình thận. Công dụng Nghĩa sâm Abelmoschus sagittifolius từ lâu đã đƣợc dân gian sử dụng làm thuốc thảo dƣợc để trị nhiều bệnh nhƣ suy nhƣợc cơ thể, bệnh lao phổi, kém ăn gầy còm chậm lớn, ngăn chặn các tác nhân gây ra sốt và ho dai dẳng, viêm họng, viêm phế quản, kinh nguyệt không đều, đau lƣng, đau mình, hoa mắt, chóng mặt.

Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của chi Abelmoschus 1. Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc Theo Thúc Đình Ngọc và cs, 2022 [1] hợp chất sesquiterpenoid abelsaginol (AS) lần đầu tiên đƣợc phân lập thành công từ Abelmoschus sagittifolius.hoạt tính của AS trong nƣớc ở pH 7,40 cao hơn so với hoạt tính của Trolox hoặc butylated hydroxytoluene. Theo Đức Lý Trần và cộng sự, 2015 [2] một quinon sesquiterpenoid mới, Acyl hibiscone B ( 1 ), cùng với năm hợp chất đã biết, ( R )-lasiodiplodin ( 2 ), ( R )-de- O - methyllasiodiplodin, ( 3 ) dibutyl phthalate ( 4 ), ( R )- 9-phenylnonan-2-ol ( 5 ) và hibiscone B ( 6 ), thu đƣợc từ thân củ của Abelmoschus sagittifolius trong đó hợp chất 1cho thấy khả năng gây độc tế bào đáng kể đối với các dòng tế bào ung thƣ Hela và HepG-2 ở ngƣời. 5 Nhƣ vậy, đã có nhiều nghiên cứu trên chi Abelmoschus, tuy nhiên các nghiên cứu tập trung chủ yếu ở lĩnh vực nghiên cứu khảo sát các yếu tố sinh trƣởng của cây, các hợp chất mới có khả năng kháng oxy hoá và gây độc tế bào ở ngƣời, nhƣng vẫn có nghiên cứu nào về cây Nghĩa sâm (Abelmoschus sagittifolius).

Việc nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn, kháng oxy hóa và kháng các dòng tế bào ung ở loài Abelmoschus sagittifolius vẫn chƣa đƣợc nghiên cứu. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc Tại Việt Nam, hiện nay vẫn chƣa có những nghiên cứu về khả năng kháng khuẩn, kháng oxy hóa, kháng tế bào ung thƣ trên đối tƣợng cây Nghĩa sâm. Chủ yếu khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến sự phát triển của cây. Theo nhóm nghiên cứu cây sau khi đƣợc ngâm trong GA3 30mg/l trong 120 phút sau đó khử bằng dung dịch HgCl2 0,5% và chuyển sang môi trƣờng MS bổ sung 10 mg/l GA3 có thể tạo ra một số lƣợng lớn Hibiscus sagittifolius trong thời gian ngắn [3].

Theo Mải Hải Châu và cs, 2022 [4] nghiên cứu nhân giống in vitro cây Abelmoschus sagittifolius sinh trƣởng tốt nhất khi nuôi cấy trên môi trƣờng MS bổ sung BAP 0,5 mg/L, IBA 0,1 mg/L,nƣớc dừa 10% (v/v),sucrose 30g/L, thạch 6g/L. Nghiên cứu thành phần hóa học trên mặt đất của cây Abelmoschus sagittifolius thu hái tại Vĩnh Hƣng, Vĩnh Lộc, Thanh Hóa đã phân lập đƣợc 6 hợp chất gồm sitostenone (1), Friedelin (2), vomifoliol (3), axit vanilic (4)) , ketopinoresinol (5) và daucosterol (6). Các hợp chất 1-2 và 4-5 lần đầu tiên đƣợc phân lập từ Abelmoschus sagittifolius [5]. Tổng quan về một số loại vi khuẩn, kháng sinh và tình hình kháng kháng sinh ở vi khuẩn gây bệnh trên ngƣời 1.

Tổng quan về một số loại vi khuẩn kiểm định a. Escherichia coli Escherichia coli (E. coli) thuộc: Giới: Bacteria; Ngành: Proteobacteria; Lớp: Gammaproteobacteria; Bộ: Enterobacteriales; Họ: Enterobacteriaceae; Chi: Escherichia; Loài: E. Vi khuẩn Escherichia coli E.

coli là một loài vi khuẩn Gram âm, hay có mặt ở thực phẩm, nguồn nƣớc, thƣờng kí sinh trong ruột già của ngƣời và hầu hết các loài thú đẳng nhiệt. Trong những điều kiện không thích hợp (ví dụ trong môi trƣờng có kháng sinh) vi khuẩn có thể rất dài nhƣ sợi chỉ. coli có vỏ, nhƣng hầu hết có lông và có khả năng di động. coli phát triển dễ dàng trên các môi trƣờng nuôi cấy thông thƣờng.

Một số có thể phát triển trên môi trƣờng tổng hợp rất nghèo chất dinh dƣỡng. Sự có mặt của chúng trong nguồn nƣớc là một chỉ tiêu quan trọng để đo độ sạch của nƣớc, do E. coli bị thải ra môi trƣờng qua phân, có khả năng tiếp tục tạo nên các quần thể sống tự do, sinh trƣởng mạnh trong phân tƣơi ở điều kiện yếm khí vài ba ngày rồi mới giảm tăng trƣởng. Có thể phát triển ở nhiệt độ từ 5 - 40°C.

Nhiệt độ thích hợp xung quanh 37°C. Tác hại của vi khuẩn E. coli: Tiêu chảy hay còn gọi là nhiễm độc thức ăn: Ngƣời bệnh có biểu hiện sốt, tiêu chảy, nôn. Biến chứng nặng xảy ra thƣờng là do tiêu chảy nhiều mà không đƣợc bù dịch kịp thời dẫn đến trụy mạch, rối loạn tuần hoàn, suy thận.

Nhiễm khuẩn huyết là khi vi khuẩn này xâm nhập vào đƣờng tiêu hóa rồi tiếp tục xâm nhập vào các mạch máu trong cơ thể làm tổn thƣơng các tạng lân cận nhƣ tim, thận, não khiến ngƣời nhiễm E. Coli có thể tử vong. Nhiễm khuẩn đƣờng tiểu do vi khuẩn E. coli, đi từ bộ phận cuối cùng của đƣờng tiêu hóa là hậu môn sang lỗ tiểu ngoài, đi ngƣợc dòng vào đƣờng niệu.

Hoặc là vi khuẩn E. Coli gây nhiễm khuẩn huyết và vi khuẩn từ máu bệnh nhân đi khắp cơ thể, đến đƣờng niệu và gây nhiễm khuẩn đƣờng tiểu. Viêm màng não và các nhiễm khuẩn khác trong hệ thống tiêu hóa. Staphylococcus aureus Staphylococcus aureus (S.

aureus) hay còn gọi là vi khuẩn tụ cầu vàng thuộc giống Staphylococcus thuộc: Giới: Eubacteria; Ngành: Firmicutes; Lớp: Bacilli; Bộ: Bacillales; Họ: Staphylococcaceae; Chi: Staphylococcus; Loài: Staphylococcus aureus 1 µm Hình 1. Vi khuẩn Staphylococcus aureus Tụ cầu vàng có đƣờng kính từ 0,8-2µm, đứng thành chùm nhƣ chùm nho, bắt màu Gram dƣơng, không có lông, không nha bào, thƣờng không có vỏ. Trong bệnh phẩm tụ cầu thƣờng tụ tập thành đám nhỏ nhƣ những chùm nho. Trong môi trƣờng canh khuẩn xếp thành những đám lớn.

Staphylococcus aureus phân bố rộng rãi trong tự nhiên có nhiều trong các thực phẩm nhƣ: thịt, trứng, sữa. và trên da, tóc, lông của ngƣời và động vật. Tụ cầu vàng dễ nuôi cấy, phát triển đƣợc ở nhiệt độ 10 - 45oC và nồng độ muối cao tới 10%. Thích hợp đƣợc ở điều kiện hiếu và kỵ khí.

Trên môi trƣờng thạch thƣờng, tụ cầu vàng tạo thành khuẩn lạc S, đƣờng kính 1 - 2 mm, nhẵn. Sau 24h ở 37oC, khuẩn lạc thƣờng có màu vàng chanh. Trên môi trƣờng thạch máu, tụ cầu vàng phát triển nhanh, tạo tan máu hoàn toàn. Trên môi trƣờng canh thang, tụ cầu làm đục môi trƣờng, để lâu có thể lắng cặn.

Tụ cầu vàng có khả năng đề kháng với nhiệt độ và hóa chất cao hơn các vi khuẩn không có nha bào khác. Nó bị diệt ở 80oC trong 1 giờ, trong khi các vi khuẩn khác thƣờng bị diệt ở 60oC trong 30 phút. Tụ cầu vàng cũng có thể gây bệnh sau một thời gian dài tồn tại ở môi trƣờng. 8 Staphylococcus aureus còn là một mầm bệnh phổ biến liên quan đến một loạt các bệnh nhiễm trùng ảnh hƣởng đến đƣờng hô hấp, từ nhiễm trùng không có triệu chứng đến viêm phổi hoại tử hoàn toàn (Parker and Prince 2012).

Aeromonas hydrophila Aeromonas hydrophila (A. hydrophila) là một loài vi khuẩn Gram âm dị dưỡng, hình que chủ yếu được tìm thấy trong các khu vực có khí hậu ấm áp. Thuộc Giới Bacteria; Ngành: Proteobacteria; Lớp: Gammaproteobacteria; Bộ: Aeromonadales; Họ: Aeromonadaceae; Chi: Aeromonas; Loài: A. Vi khuẩn Aeromonas hydrophila Về hình dạng, vi khuẩn Aeromonas hydrophila có hình que và có kích thƣớc khoảng 1 - 3 micrometer chiều dài, khoảng 0,5 - 1 micrometer chiều rộng.

Về môi trƣờng sống, vi khuẩn Aeromonas hydrophila thƣờng trú ngụ tại môi trƣờng nƣớc ấm và vùng nƣớc lợ ven biển ở các khu vực có nhiệt độ nóng ẩm. Loại vi khuẩn này tiết ra ngoại độc tố tƣơng tự vi khuẩn Vibrio cholerae gây ra bệnh tả. Do vậy, khi nhiễm phải vi khuẩn Aeromonas hydrophila sẽ gây ảnh hƣởng đến đƣờng tiêu hoá và xuất hiện các triệu chứng lâm sàng của bệnh tả ở thể nhẹ. Nếu không may uống phải loại nƣớc bẩn có chứa vi khuẩn Aeromonas hydrophila hoặc chứa ngoại độc tố do chúng tiết ra, sau khi đi vào đƣờng ruột chúng có thể gây ra những nguy cơ nhƣ nhiễm trùng huyết hoặc suy đa tạng.

Tình trạng này thƣờng dễ xảy ra với nhóm đối tƣợng đang bị suy giảm hệ miễn dịch. Trong trƣờng hợp bị nhiễm qua da, vi khuẩn Aeromonas hydrophila sẽ xâm nhập vào vết thƣơng, gây ra tình trạng viêm hoại tử da, viêm cơ hoặc cân cơ, nhiễm trùng huyết và suy đa tạng với nguy cơ tử vong cao. Đồng thời có thể dẫn đến hiện tƣợng 9 nhiễm trùng đƣờng mật với nguy cơ nhiễm trùng huyết thƣờng dễ xảy ra với những đối tƣợng có tiền sử mắc bệnh xơ gan và đang bị suy giảm miễn dịch. Sau khi xâm nhập vào cơ thể qua vết thƣơng trên da, vi khuẩn Aeromonas hydrophila sẽ đi vào máu, tới các cơ quan hoặc mô mềm trong cơ thể.

Sau đó chúng sẽ nhân lên và gây bệnh thông qua nội độc tố Aerolysin. Loại độc tố này sẽ gắn với một số cơ quan cảm thụ nằm tại vách tế bào vật chủ, từ đó khiến tế bào bị tổn thƣơng và gây hoại tử mô.