ĐẶT VẤN ĐỀ Nấm là một nhóm sinh vật sống đa dạng trên trái đất, được nhân rộng và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống, mang lại những giá trị thiết thực cho con người. Trong đó, phải kể đến Cordyceps-chi nấm ký sinh ở côn trùng, chúng được khai thác rất nhiều ứng dụng trong lĩnh vực y dược, vì chứa chất điều hòa đáp ứng miễn dịch, ức chế tế bào ung thư[32],[25]; cải thiện chức năng phổi, thận[41]. Mỗi loài nấm có những đặc tính riêng biệt cũng như giá trị dinh dưỡng khác nhau, càng xác định được tên loài và những đặc điểm nổi bật của từng loài để ứng dụng nó trong y học là yếu tố cần thiết trong giai đoạn sức khỏe con người ngày càng được quan tâm như hiện nay. Vì vậy, việc xác định, định danh chính xác các loài trong chi nấm này thật sự cần thiết và có tính ứng dụng cao trong thực tiễn.
Hiện nay việc định danh các loại nấm thuộc chi Cordyceps này đều dựa trên kỹ thuật phân tích hình thái theo Kobayasi (1982)[28]. Tuy nhiên, các loài trong chi nấm này sinh sản theo cả hai hình thức: hữu tính và vô tính; ngoài ra còn bị tác động bởi môi trường gây ra những biến dị hình thái gây nên khó khăn cho các nhà khoa học trong định danh chi nấm Cordyceps này. Cùng với sự phát triển của xã hội, sự phát triển không ngừng của mạng Internet, công cụ tin sinh học cũng được kết hợp với sinh học phân tử được các nhà nghiên cứu áp dụng để góp phần định danh các loài thuộc chi Cordyceps với tốc độ nhanh chóng và chính xác hơn phương pháp truyền thống định danh hình thái. Sự kết hợp giữa tin sinh học và sinh học phân tử cho phép xác định loài và hệ thống phát sinh loài dựa trên nền tảng xây dựng cây phả hệ phân tử, thể hiện mối quan hệ giữa các loài thuộc và không thuộc chi Cordyceps.
Theo nghiên cứu của Sung và cộng sự, đã tập trung nghiên cứu theo hướng các gen thuộc nhóm gen giữ nhà (house- keeping-genes) xây dựng hệ thống phát sinh loài[36] hay các gen được sử dụng để phân tích phả hệ phân tử trong dự án AFTOL (Assembling the Fungal Tree of Life)[47]. Bên cạnh đó, Tang., (2007) đã xây dựng cây phát sinh loài đơn gen và đa gen dựa trên các trình tự gen của protein (RPB2, β-tubulin) và trình tự gen của ribosome (LSU, SSU) để tiến hành phân loại các chi trong họ Sordariomycetes ( một lớp nấm thuộc 1 ngành nấm túi Ascomycota) cho thấy vài đặc điểm cần chú ý như sau: cây phát sinh loài dựa trên vùng gen nrSSU thể hiện mức độ tin cậy cao hơn; khi kết hợp các gen thì làm tăng số lượng nucleotide trong bộ dữ liệu, có ích trong việc phân tích phả hệ, tạo ra hướng giải quyết cho cây phát sinh loài. Dựa trên nền tảng sự phân tích đa gen, đề tài “ Sử dụng dữ liệu vùng gen nrLSU- nrSSU-RPB1 ứng dụng hỗ trợ định danh một số loài thuộc chi nấm kí sinh côn trùng Cordyceps S.L” được tiến hành thực hiện. Trong đó phải kể đến gen nrLSU (nuclear ribosomal large subunit- tiểu đơn vị lớn ribosome); nrSSU (nuclear ribosomal small subunit- tiểu đơn vị nhỏ ribosome); RPB1 (largest subunit of RNA polymerase- tiểu đơn vị lớn nhất của RNA polymerase II), chứa một số vùng biến đổi có ý nghĩa để phân biệt các loài trong chi, cũng như các chi với nhau.1 Đặc điểm Hình 1 1.
Nấm Cordyceps sinensis ( đông trùng hạ thảo trong tự nhiên) Chi nấm này có sự phân bố rộng khắp thế giới và phần lớn trong số khoảng 400 loài[37] sinh sống chủ yếu tại châu Á (đáng chú ý là Trung Quốc, Nhật Bản, Triều Tiên, Việt Nam và Thái Lan). Theo Kobayasi 1941, 1982 đã chia Cordyceps S.L thành 3 chi phụ (subgenera) và 7 nhóm nhỏ (subsection) dựa vào đặc điểm hình thái giải phẫu[27],[28]. Cordyceps là một chi nấm ký sinh côn trùng[28],[34]. Những giá trị về mặt y dược của chi nấm này ngày càng được các nhà khoa học nghiên cứu và khẳng định.
Đại diện chi Cordyceps phải kể đến Cordyceps sinensis, hay còn gọi là đông trùng hạ thảo. Là một loại dược liệu được tìm thấy vào mùa hè ở vùng núi cao trên 4.000m ở cao nguyên Tây Tạng, Tứ Xuyên, Thanh Hải, Cam Túc, Vân Nam[1]. Những lợi ích bất ngờ của đông trùng hạ thảo ở Trung Quốc đã được biết đến ít nhất 1000 năm, đây là nơi nấm được công nhận là một loại thuốc quý hiếm, một kho báu của quốc gia[18]. 4 Đông trùng hạ thảo là một loại đông dược quý là dạng ký sinh của nấm Cordyceps sinensis, là kết quả của sự kết hợp giữa động vật và thực vật.
Chu trình sống của đông trùng hạ thảo gồm 2 giai đoạn: mùa đông, nấm ký sinh vào côn trùng, phát triển thành hệ sợi nấm ( giai đoạn vô tính), sử dụng nguồn dinh dưỡng từ côn trùng và giết chết côn trùng; mùa hạ, sợi nấm vô tính chuyển sang giai đoạn hữu tính, hình thành cây nấm là cơ quan chứa bào tử vô tính và nhú lên khỏi mặt đất nhưng gốc vẫn dính liền vào thân sâu. Đó cũng là ý nghĩa của cái tên “ đông trùng hạ thảo”.2 Phân loại khoa học Giới (regnum): Fungi Phân giới (subregnum): Dikarya Ngành (phylum): Ascomycota Phân ngành (subphylum): Pezizomycotina Lớp ( class): Sordariomycetes Phân lớp ( subclass): Hypocreomycetidae Bộ (ordo): Hypocreales Họ (familia): Clavicipitaceae Chi (genus): Cordyceps 1.3 Các hoạt chất trong Cordyceps và ứng dụng Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu chăm sóc sức khỏe của con người ngày càng cao thì giá trị của những cây thuốc tự nhiên ngày càng được quan tâm, để tìm ra những vị thuốc giúp chăm sóc sức khỏe, giá thành phải chăng nhưng vẫn đảm bảo chất lượng cho người sử dụng, áp lực để tìm ra một loại thuốc mới có lẽ khó khăn hơn nhiều so với việc khai thác, kế thừa tối đa những giá trị của những loài thuốc đã được lưu truyền thời xa xưa. Có thể nói ở thời đại hiện tại, chi Cordyceps cũng trở thành đối tượng cho những nghiên cứu và ứng dụng vì những hoạt chất cực kỳ có lợi của nó. Đa số những loài trong chi Cordyceps luôn có những dược tính có lợi cho sức khỏe con người.
Một vài loài trong chi Cordyceps là các nguồn hóa chất sinh học với các tính chất sinh học 5 và dược học thú vị[21], như cordycepin; dạng sinh sản vô tính của Cordyceps subsessilis (Tolypocladium inflatum) là nguồn của cyclosporin — một loại dược chất hữu ích trong cấy ghép các bộ phận của cơ thể người, do nó kìm hãm hệ miễn dịch (thuốc ngăn chặn miễn dịch)[20]. Cụ thể, Cordyceps sinensis- một loài nấm có giá trị dinh dưỡng cao ở Trung Quốc được sử dụng như một loại thực phẩm bổ dưỡng, một loại cây dược liệu[46]. Cordyceps sinensis đã được thị trường hóa dưới dạng chất bổ sung dinh dưỡng dưới sự kiểm soát của FDA, do vậy nhu cầu thị trường đối với đông trùng hạ thảo ngày càng tăng cao ở nhiều quốc gia[14].sinenis có thể chống ung thư, chống lão hóa, có khả năng bồi bổ và tăng cường sức khỏe, cải thiện đời sống tình dục, tăng cường khả năng miễn dịch, cũng có tác dụng tốt đối với trẻ em chậm lớn.militaris có nhiều lợi ích y trong y học như: hỗ trợ tình dục, kháng viêm, chống oxy hóa, chống lão hóa, kháng khối u, chống ung thư, điều hòa hệ miễn dịch, chống vi khuẩn, vi-rút, chống xơ hóa, hạ đường huyết, chống tiểu đường, chống sốt rét, trị mệt mỏi, bảo vệ thần kinh, bảo vệ gan, …[13] Tại Việt Nam, các chủng được nuôi cấy nhiều nhất thuộc loài Cordyceps militaris, cấy trên cơ chất hoặc vào nhộng tằm. Quả thể khô của loài này cho hàm lượng cordycepin và adenosine cao (thậm chí hơn loài C.
Các nhóm hợp chất quan trọng cô lập bao gồm; nucleoside, sterol flavonoid, peptit mạch vòng, phenolic, bioxanthracenes, polyketide và alkaloid. Các peptit mạch vòng chiếm một tỷ lệ lớn trong các hợp chất được phân lập từ chi Cordyceps [33].1 Nucleoside và bazo của nó Nucleoside là một trong hai nhóm thành phần hiện diện chính trong chi Cordyceps[10]. Sự hiện diện của các nucleoside đã đem đến cho các loài chi Cordyceps những hoạt tính sinh học có giá trị cao. Nucleoside quan trọng và phong phú được tìm thấy trong chi Cordyceps chính là Cordycepin, nó cũng thể hiện phạm vi hoạt tính sinh học rộng[12].
Ngoài ra, một số nucleoside khác cũng được thu nhận từ Cordyceps như: adenine, adenosin, uracil, uridine, guanidine, guanosine, hypoxanthine, inosine, thymine, thymidine and deoxyuridine[30]. Chúng thể hiện khả năng chống ung thư, chống 6 vi-rút, bảo vệ thần kinh, kháng viêm, kháng u và chống oxi-hóa[31]. Thường thì nucleoside được báo cáo là phân lập từ các loài thuộc chi Cordyceps như: C. Nucleosise là một thành phần quan trọng, nhưng không phải là duy nhất để quyết dịnh hoạt tính sinh học của chi nấm này,, mà còn bị ảnh hưởng bới rất nhiều thành phần khác trong Cordyceps.2 Peptide vòng Cùng với nucleoside, peptide vòng cũng là thành phần chính hiện diện trong chi Cordyceps.
Lượng polypeptide từ một số loài chi Cordyceps như C. Phần lớn các polypeptit được phân lập này thể hiện khả năng gây độc tế bào và kháng tế bào ung thư.3 Sterols Các loài chi Cordyceps là một nguồn giàu các dạng sterol có hoạt tính sinh học, đặc biệt là hoạt tính kháng khối u. Có nhiều dạng sterols hiện diện trong chi Cordyceps này như: 3-sitosterol, campeasterol, daucosterol and 5α,8αepidioxy-24(R)-methyl- cholesta-6,22-dien-3β-D-glucopyranoside[7],[45]. Nhưng ergosterol và ergosterol peroxide là hai sterol quan trọng nhất.
Những loại sterol này thể hiện nhiều đặc tính có ý nghĩa trong y học như: gây độc tế bào, kháng vi-rút, điều hòa tim, ức chế các tế bào trung bì người đã được hoạt hóa[30], [43].4 Alkaloids Cordyformamide, tiền chất sinh học di truyền của xanthocillin Y2, được phân lập từ môi trường nuôi cấy của nấm kí sinh côn trùng Cordyceps brunnearubra BCC 1395[22]. Theo Yang đã tách được alkaloid β-carboline trong C. sinensis cũng góp phần tạo nên tính kháng viêm của loài nấm này[44].5 Polysaccharide Polysaccharides cũng là một nhóm hợp chất cũng ảnh hưởng nhiều đến hoạt tính sinh học của nấm. Nhiều loại polysaccharid tổng hợp từ nấm có tác dụng điều hòa hệ miễn dịch, kháng tế bào ung thư, kháng oxy-hóa, hạ đường huyết, chống xơ hóa, chống mệt mỏi, bảo vệ thận và các hoạt động bảo vệ bức xạ[38], [42].6 Những thành phần khác Ngoài những hợp chất đã nêu ở trên ( nucleoside và bazo của nó; peptide vòng; sterol; alkaloid; polysaccharide) thì một số hợp chất khác cũng được tổng hợp từ các loài nấm của chi này.
Các hợp chất này là các hợp chất là dẫn xuất naphthoquinone[26], chất chuyển hóa depsidone[39], chất tương tự cytochalasin[12], dihydrobenzofurans[5], bioxanthracenes[23] và isocyanides[22]. Chúng có những dược tính nổi trội như: chống lại kí sinh trùng sốt rét (Plasmodium falciparum), vi khuẩn lao (Mycobacterium tuberculosis), gây độc tế bào cũng như kháng tế bào ung thư.