Chương 1: GIỚI THIỆU Gan là một trong những cơ quan lớn nhất trong cơ thể con người, giữ vai trò quan trọng trong sự trao đổi chất và bài tiết (Ahsan et al. Trong quá trình thực hiện chức năng giải độc cơ thể và bài tiết các chất nội sinh và ngoại sinh, gan là cơ quan bị tấn công đầu tiên và liên tục bởi các chất độc hại, kết quả gan bị tổn thương và rối loạn chức năng (Bodakhe and Ram, 2007). Tổn thương gan hoặc suy giảm chức năng của gan dẫn đến nhiều ảnh hưởng xấu đối với sức khoẻ của cơ thể (Subramaniam et al. Các nguyên nhân chủ yếu gây tổn thương gan có thể là do các hóa chất độc trong môi trường, các loại thuốc sử dụng liều cao kéo dài, uống rượu quá mức, các bệnh nhiễm trùng và rối loạn tự miễn.
Hầu hết các tác nhân này gây ra stress oxy hóa, sinh ra nhiều gốc tự do trong gan tấn công vào các đại phân tử sinh học gây tổn hại tế bào gan. Các hóa chất gây độc cho gan chủ yếu bằng cách gây ra sự peroxide hóa lipid trong tế bào gan và các tổn thương oxy hóa khác (Abou Sief, 2016). Sự tiến triển phổ biến của bệnh gan thường khởi phát từ gan nhiễm mỡ đến viêm gan và cuối cùng là sự xơ hóa và xơ gan. Nếu không được điều trị, xơ hóa có thể tiến triển thành xơ gan, cuối cùng dẫn đến suy gan và tử vong.
Các bệnh về gan là một trong những vấn đề sức khỏe nghiêm trọng nhất trên thế giới ngày nay. Mặc dù có những tiến bộ lớn trong y học hiện đại, nhưng việc phòng ngừa và điều trị vẫn còn hạn chế. Phần lớn các độc tố gây tổn hại tế bào gan do sự peroxide hóa lipid và các tổn hại oxy hóa sinh ra gây suy giảm hệ thống chống oxy hóa nội sinh và chết tế bào gan. Dùng chất kháng oxy hóa để bổ sung làm giảm sự peroxide hóa và stress oxy hóa là một trong những liệu pháp hiệu quả để phòng và điều trị các tổn thương gan.
Chất kháng oxy hóa tự nhiên như flavonoid, phenolic, tanin, terpenoid tìm thấy ở nhiều loại thực vật khác nhau (Prakash et al. Cây dược liệu có những ảnh hưởng khác nhau đến các hệ thống sống, một số là thuốc an thần, thuốc giảm đau, thuốc hạ sốt, bảo vệ tim mạch, kháng khuẩn, kháng virus và thuốc chống kí sinh trùng (Olaleye et al. Các dược phẩm có nguồn gốc thực vật được ghi nhận có hiệu quả và an toàn cho gan (Ranawat et al. Việc sử dụng các phương thuốc tự nhiên để điều trị bệnh gan có lịch sử lâu dài, cây thuốc và dẫn xuất của chúng vẫn được sử dụng ở nhiều nơi thế giới theo nhiều cách thức khác nhau.
Các nghiên cứu phát triển các dược phẩm mới từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên đóng góp mạnh mẽ vào các lĩnh vực điều trị bao gồm bảo vệ gan. Hiện nay, thuốc điều trị các bệnh rối loạn về gan chủ yếu bào chế từ thực vật nhưng không nhiều. Mục tiêu của nghiên cứu là khảo sát hiệu quả kháng oxy hóa và bảo vệ gan của một số cây thuộc họ Cà phê, nhằm sàng lọc tuyển chọn loại cây hoặc bộ phận của cây có hiệu quả kháng oxy hóa và bảo vệ gan tốt nhất, góp phần cung cấp thông tin về nguồn dược liệu mới cho phòng ngừa và điều trị bệnh gan. Nghiên cứu được thực hiện với các nội dung cụ thể sau: luan an 2 (1) Điều tra cây dược liệu được sử dụng điều trị bệnh gan; (2) Thu mẫu và chiết cao một số cây thuộc họ Cà phê; (3) Sàng lọc hoạt tính kháng oxy hóa của các cao chiết; (4) Khảo sát hiệu quả bảo vệ gan của các cao chiết; (5) Thử nghiệm tính an toàn của các cao chiết; (6) Chiết cao phân đoạn và thử hoạt tính sinh học của các cao phân đoạn; (7) Phân lập chất từ phân đoạn có hoạt tính sinh học.
Ý nghĩa của luận án Kết quả của luận án là cơ sở khoa học về khả năng kháng oxy hóa, kháng viêm và bảo vệ gan của các cao chiết methanol của 7 loại thực vật trong họ Cà phê bao gồm: Trang to (lá, hoa), Mơ lông (lá), Mơ leo (lá), Gáo trắng (lá, vỏ thân, rễ), Gáo vàng (lá, vỏ thân, rễ), Lưỡi rắn (cả cây) và Lưỡi rắn trắng (cả cây). Luận án đã xác định được rễ Gáo vàng có hiệu quả kháng oxy hóa và bảo vệ gan tốt nhất, đặc biệt là chứng minh được cao chiết phân đoạn ethyl acetate rễ Gáo vàng có hoạt tính bảo vệ gan, kháng peroxide hóa lipid và làm tăng hàm lượng chất kháng oxy hóa trong gan. Từ đó, góp phần tạo tiền đề cho việc nghiên cứu sản xuất ra loại sản phẩm mới phòng ngừa và điều trị bệnh gan. Điểm mới của luận án Nghiên cứu được thực hiện có hệ thống để khảo sát hoạt tính sinh học của các loại thực vật trong cùng họ Cà phê (Rubiaceae) bao gồm sàng lọc in vitro khả năng kháng oxy hóa, kháng viêm cho đến thí nghiệm in vivo trên động vật.
Các cao methanol được chiết từ các loại thực vật nghiên cứu được xác định khả năng bảo vệ gan dựa trên cơ sở kết hợp các xét nghiệm sinh hóa khảo sát khả năng giảm stress oxy hóa in vivo và quan sát mô bệnh học. Loại cao chiết thực vật có hoạt tính kháng oxy hóa và bảo vệ gan tốt được được tuyển chọn chiết phân đoạn, thử lại hoạt tính, chọn phân đoạn hiệu quả để phân lập chất và xác định cấu trúc hóa học chất phân lập được. Kết quả nghiên cứu đã cung cấp cơ sở khoa học cho việc sử dụng các loại thực vật trong họ Cà phê làm thuốc điều trị bệnh gan. luan an 3 Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan về các dạng oxy hoạt động và chất kháng oxy hóa 2.1 Các dạng oxy hoạt động 2.1 Sự tạo thành các dạng oxy hoạt động trong cơ thể Trong cơ thể sinh vật, hầu hết các dạng oxy hoạt động (Reactive oxygen species- ROS) có nguồn gốc nội sinh, được tạo ra từ các phản ứng oxy hóa khử trong quá trình chuyển hóa.
Oxy trong chuỗi hô hấp tế bào sẽ nhận điện tử chủ yếu ở ty thể và tạo ra gốc superoxide (O2-). Gốc này được chuyển thành H2O2 bởi sự xúc tác của superoxide dismutase (SOD). Ở điều kiện sinh lý, các gốc O2- và H2O2 chỉ tồn tại ở nồng độ thấp và vô hại với cơ thể. Khi có sự xúc tác của các enzyme hoặc kim loại như Fe2+, Cu2+ thúc đẩy sự tương tác giữa các gốc O2- và H2O2 sẽ tạo ra các gốc oxy tự do có khả năng phản ứng cao với lipid, carbohydrate, protein, DNA tạo ra sản phẩm độc cho tế bào (Hình 2.1: Các nguồn và sự phát sinh các dạng oxy hoạt động khác nhau (Ajuwon et al., 2015) Các gốc superoxide (O2-) còn được sinh ra ở lưới nội chất, từ sự thực bào của bạch cầu trong các phản ứng viêm.
Điều kiện sống ảnh hưởng rất nhiều đến sự hình thành gốc tự do như tiếp xúc với bức xạ ion hóa, tia tử ngoại, ô nhiễm môi trường, stress, uống nhiều rượu, dùng thuốc, hút thuốc có thể làm gia tăng sự hình thành ROS dẫn đến sự mất cân bằng trạng thái oxy hóa (Poljsak et al. Các gốc tự do thường rất không bền với thời gian nên nó thường nhận điện tử từ các phân tử khác để đạt được cấu trúc bền vững. Quá trình này tạo thành một dây chuyền phản ứng và dẫn đến sự hư hại các phân tử chung quanh (Devasagayam et al.2 Tác hại của các dạng oxy hoạt động Trong cơ thể sống, các superoxide (O2-) và H2O2 ở nồng độ thấp thực hiện nhiều chức năng sinh lý quan trọng. Tuy nhiên nếu nồng độ H2O2 cao sẽ dẫn đến sự tổn luan an 4 thương mô (van der Vliet and Janssen-Heininger, 2014).
Tất cả các phân tử sinh học đều có thể bị ROS tấn công. Trong các tổ chức màng, thành phần chính là acid béo chưa no và màng phospholipid, do đó có thể dễ dàng bị ROS tấn công dẫn đến quá trình peroxide hóa. Nếu không có mặt các chất kháng oxy hóa, quá trình peroxide hóa lipid sẽ làm cho các phân tử sinh học bị biến đổi dẫn đến thay đổi tính thấm và do đó phá hủy màng, làm chết tế bào và thúc đẩy quá trình lão hóa. Ngoài ra, ROS sinh ra quá mức sẽ tấn công vào DNA, protein, enzyme.
Sự tấn công vào DNA sẽ làm sai lệch trong cấu trúc hóa học DNA, sai lệch trong cấu trúc gen. ROS tấn công vào các phân tử protein làm thay đổi vị trí các acid amin, bẻ gãy các liên kết peptide dẫn đến thoái hóa không hồi phục của protein, thúc đẩy quá trình lão hóa. Theo các nhà khoa học, gốc tự do có thể là thủ phạm gây ra trên 100 bệnh, đáng kể nhất là các bệnh xơ vữa động mạch, ung thư, Alzheimer, Parkinson, đục thủy tinh thể, đái tháo đường, cao huyết áp, xơ gan (Devasagayam et al., 2004; Poljsak et al.2 Chất kháng oxy hóa 2.1 Khái niệm về chất kháng oxy hóa Chất kháng oxy hóa là các phân tử vẫn ổn định sau khi nhường một electron để trung hòa các tác nhân oxy hóa, chấm dứt chuỗi phản ứng do tác nhân oxy hóa gây ra nhưng không tạo ra tác nhân oxy hóa khác và làm giảm tác hại của chúng đối với các đại phân tử. Chất kháng oxy hóa làm chậm hoặc ngăn chặn tổn thương do tác nhân oxy hóa gây ra chủ yếu thông qua cơ chế trung hòa các tác nhân oxy hóa (Halliwell, 1995).
Hệ thống bảo vệ cơ thể bao gồm các chất kháng oxy hóa có chức năng khác nhau, một số chất kháng oxy hóa có thể là protein và enzyme, trong khi những chất kháng oxy hóa khác là những phân tử nhỏ. Dựa vào chức năng và cơ chế của chúng, các chất này có thể phân loại thành các chất ngăn chặn các chất oxy hóa, các chất đánh bắt gốc tự do, các chất sửa chữa sự sai hỏng do oxy hóa (Niki et al.2 Phân loại chất kháng oxy hóa Dựa vào nguồn gốc, chất kháng oxy hóa được chia thành chất kháng oxy hóa nội sinh và chất kháng oxy hóa ngoại sinh. Chất kháng oxy hóa nội sinh Các chất kháng oxy hóa nội sinh bao gồm các enzyme kháng oxy hóa và các chất kháng oxy hóa không enzyme. Hệ thống enzyme bao gồm superoxide dismustase (SOD), catalase (CAT), glutathion peroxidase (GSH-Px).
Đây là các enzyme điều hòa gốc tự do nhằm duy trì giới hạn an toàn của các anion superoxide, H2O2 và hydroperoxide hữu cơ tương ứng. Các enzyme này được xem là các enzyme giải độc chính trong cơ thể (Halliwell, 2012).