Nghiên cứu hiệu quả phòng chống lão hóa da của Astaxanthin chiết xuất từ tảo Haematococcus Pluvialis trên mô hình chuột

• Tác giả: Tô Minh Quân
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Công Toại
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học
• Đề tài: Đánh Giá Hiệu Quả Chống Lão Hóa Da Của Astaxanthin Từ Tảo Haematococcus Pluvialis Trên Chuột
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1.1. Tổng quan về vi tảo Haematococcus pluvialis
• 1.1.2. Đặc điểm hình thái
• 1.1.3. Giới thiệu về astaxanthin
• 1.1.4. Nguồn thu nhận AST
• 1.1.5. Quá trình hình thành astaxanthin ở Haematococcus pluvialis
• 1.1.6. Điều kiện nuôi cấy và cảm ứng AST ở Haematococcus pluvialis
• 1.2. Cơ chế chống lão hóa của AST
• 1.2.1. Hoạt tính chống oxy hóa
• 1.2.2. Hoạt tính kháng viêm
• 1.2.3. Hoạt tính tăng cường miễn dịch
• 1.2.4. Hoạt tính điều hòa sửa chữa tổn thương tế bào và DNA
• 1.2.5. Cấu trúc da
• 1.2.6. Chức năng của ROS. ROS trong lão hóa và các bệnh liên quan đến tuổi tác
• 1.3. VẬT LIỆU – PHƯƠNG PHÁP
• 1.3.1. Phương pháp nghiên cứu
• 1.3.1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.3.1.2. Môi trường nuôi tảo
• 1.3.1.3. Hóa chất nuôi tế bào. Sơ đồ thí nghiệm tổng quát
• 1.3.1.4. Phương pháp nghiên cứu. Thiết kế hệ thống nuôi tảo
• 1.3.1.5. Phương pháp nuôi tảo trong chai nuôi 1000 ml
• 1.3.1.6. Phương pháp cảm ứng tảo HP-C tổng hợp AST bằng cường độ ánh sáng mạnh
• 1.3.1.7. Phương pháp thu nhận dịch chiết AST
• 1.3.1.8. Phương pháp định lượng AST
• 1.3.1.9. Phương pháp thu nhận dịch chiết tảo Haematococcus pluvialis giàu AST (AST-EX)
• 1.3.1.10. Phương pháp FRAP
• 1.3.1.11. Phương pháp ABTS
• 1.3.1.12. Phương pháp đánh giá độc tính của AST-EX trên nguyên bào sợi
• 1.3.2. Phương pháp đánh giá sự tăng sinh của nguyên bào sợi trong môi trường AST-EX
• 1.3.3. Phương pháp đánh giá sự di cư tế bào theo phương pháp Scratch-wound assay
• 1.3.4. Phương pháp MTT để đánh giá sức sống tế bào
• 1.3.5. Phương pháp tạo mô hình lão hóa bằng hydrogen peroxide (H2O2)
• 1.3.6. Phương pháp nhuộm senescence-associated β-galactosidase
• 1.3.7. Phương pháp đánh giá khả năng của AST-EX trong việc bảo vệ tế bào trước yếu tố gây lão hóa H2O2
• 1.3.8. Phương pháp nhuộm Hoestch và phalloidin để đánh giá hình dạng tế bào
• 1.3.9. Phương pháp đánh giá sự biểu hiện mRNA tế bào bằng phương pháp realtime PCR
• 1.3.10. Phương pháp WESTERN BLOT đánh giá sự biểu hiện CDK4, CDK6 và cyclin D1
• 1.3.11. Phương pháp tạo mô hình chuột lão hóa da
• 1.3.12. Phương pháp đánh giá khả năng bảo vệ da chuột khỏi tia UVB
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ - BIỆN LUẬN
• 3.1. Nuôi cấy tăng sinh HP-C và cảm ứng AST
• 3.2. Tách chiết AST
• 3.3. Chống oxi hóa FRAP
• 3.4. Chống oxi hóa ABTS
• 3.5. Độc tính in vitro
• 3.6. Khảo sát quy trình gây lão hóa tế bào bằng H2O2
• 3.6.1. Kết quả khảo sát sự tăng trưởng tế bào
• 3.6.2. Kết quả khảo sát sự biểu hiện SA-gal
• 3.6.3. Khảo sát khả năng bảo vệ tế bào nguyên bào sợi của AST-EX khỏi tác động của H2O2
• 3.6.4. Kết quả đánh giá diện tích tế bào
• 3.6.5. Kết quả đánh giá sự tăng sinh tế bào
• 3.6.6. Kết quả đánh giá sự biểu hiện SA-gal
• 3.6.7. Kết quả đánh giá sự biểu hiện marker lão hóa p53, p21, p16 bằng phương pháp realtime PCR
• 3.6.8. Kết quả đánh giá sự biểu hiện MMP3, MMP1, collagen, elastin
• 3.7. Kết quả đánh giá sự biểu hiện CDK4, CDK6, cyclin D1
• 3.8. Kết quả đánh giá khả năng bảo vệ da chuột lão hóa do tia UV
• 3.8.1. Mô hình lão hóa da do tia UV
• 3.8.2. Kết quả khả năng bảo vệ da của AST-EX khỏi tác hại tia UV
• KẾT LUẬN- KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về Astaxanthin và tảo Haematococcus Pluvialis

Astaxanthin (AST) là một carotenoid có công thức hóa học 3,3'-dihydroxy-β-carotene-4,4'-dione, được biết đến với hoạt tính chống oxy hóa mạnh mẽ. Nguồn AST tự nhiên tốt nhất hiện nay là từ tảo Haematococcus Pluvialis, với hàm lượng AST có thể đạt tới 5% khối lượng khô. AST từ tảo Haematococcus Pluvialis tồn tại ở dạng đồng phân 3S,3’S, có hoạt tính cao và tốt cho sức khỏe. AST được ứng dụng rộng rãi trong y học và thẩm mỹ, đặc biệt trong việc chống lão hóa da.

1.1. Cơ chế chống lão hóa của Astaxanthin

AST hoạt động như một chất chống oxy hóa mạnh, giúp trung hòa các gốc oxy hóa (ROS) gây hại cho tế bào. ROS được sinh ra từ quá trình sinh lý bình thường hoặc do tác động của các yếu tố bên ngoài như tia UV, khói bụi. AST bảo vệ tế bào da bằng cách giảm thiểu tổn thương DNA, protein và lipid, đồng thời kích thích sản xuất collagen và elastin, giúp da duy trì độ đàn hồi và ngăn ngừa các dấu hiệu lão hóa.

1.2. Nguồn thu nhận Astaxanthin

Ngoài tảo Haematococcus Pluvialis, AST còn được thu nhận từ các nguồn khác như thịt cá hồi, vỏ tôm, cua và vi nấm Phaffia rhodozyma. Tuy nhiên, tảo Haematococcus Pluvialis vẫn được coi là nguồn AST tốt nhất do hàm lượng cao và dạng đồng phân có hoạt tính sinh học cao.

II. Nghiên cứu trên chuột về hiệu quả chống lão hóa da của Astaxanthin

Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá hiệu quả của dịch chiết giàu AST (AST-EX) từ tảo Haematococcus Pluvialis trong việc bảo vệ tế bào nguyên bào sợi (hF) khỏi tác hại của hydrogen peroxide (H2O2) và bảo vệ da chuột khỏi tia UVB. Kết quả cho thấy AST-EX ở nồng độ 1 µg/ml giúp duy trì sự tăng sinh tế bào, giảm biểu hiện các marker lão hóa như p21, p16 và phục hồi sản xuất collagen, elastin.

2.1. Hiệu quả chống lão hóa trên tế bào nguyên bào sợi

Khi tế bào hF được xử lý với AST-EX trước khi tiếp xúc với H2O2, AST-EX giúp giảm đáng kể tổn thương tế bào, duy trì sự tăng sinh và giảm biểu hiện của β-galactosidase lão hóa. Điều này chứng tỏ AST-EX có khả năng bảo vệ tế bào khỏi tác hại của ROS và ngăn ngừa quá trình lão hóa tế bào.

2.2. Hiệu quả bảo vệ da chuột khỏi tia UVB

Da chuột được thoa AST-EX trước khi chiếu tia UVB cho thấy sự giảm đáng kể các dấu hiệu lão hóa như nhăn da, nhão da và độ dày biểu bì. AST-EX cũng giúp giảm sự biểu hiện của collagen bất thường, chứng tỏ khả năng bảo vệ da khỏi tác hại của tia UV.

III. Cơ chế chống lão hóa của Astaxanthin

AST hoạt động thông qua nhiều cơ chế khác nhau để ngăn ngừa lão hóa da. Ngoài việc trung hòa ROS, AST còn kích thích sản xuất collagen và elastin, giảm biểu hiện của các enzyme phân hủy protein như MMP1 và MMP3, đồng thời điều hòa chu kỳ tế bào thông qua các protein như CDK4, CDK6 và cyclin D1.

3.1. Hoạt tính chống oxy hóa

AST có khả năng hấp thụ và trung hòa các ROS, ngăn chặn tổn thương tế bào và DNA. Điều này giúp giảm thiểu quá trình lão hóa tế bào và duy trì chức năng da.

3.2. Tác dụng kháng viêm

AST còn có khả năng kháng viêm, giúp giảm các phản ứng viêm do tác hại của ROS và tia UV, từ đó bảo vệ da khỏi các tổn thương do lão hóa.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả chống lão hóa da của AST-EX từ tảo Haematococcus Pluvialis trên cả mô hình tế bào và chuột. AST-EX không chỉ bảo vệ tế bào khỏi tác hại của ROS mà còn giúp phục hồi và duy trì cấu trúc da. Kết quả này mở ra tiềm năng ứng dụng AST trong các sản phẩm dưỡng da và thẩm mỹ, giúp ngăn ngừa và làm chậm quá trình lão hóa da.

4.1. Ứng dụng trong thẩm mỹ

AST có thể được sử dụng trong các sản phẩm dưỡng da dạng thoa, giúp tăng hiệu quả chống lão hóa và giảm giá thành sử dụng, mang lại lợi ích cho người tiêu dùng.

4.2. Hướng nghiên cứu tương lai

Cần thêm các nghiên cứu lâm sàng để đánh giá hiệu quả của AST trên người, đồng thời tối ưu hóa quy trình sản xuất AST từ tảo Haematococcus Pluvialis để giảm chi phí và tăng khả năng ứng dụng thương mại.