Chương 1: TỔNG QUAN 1.Đặc điểm sinh học và phân bố của sao biển Anthenea aspera Sao biển Anthenea aspera thuộc chi Anthenea, họ Oreasteridae, lớp Asteroidea, ngành Echinodermata (động vật da gai). Hiện nay, chi Anthenea có khoảng 31 loài. Chúng phân bố ở tất cả đại dương trên thế giới, đặc biệt phải kể đến các vùng biển Australia, Đông Thái Bình Dương, Bắc Mỹ và vùng biển nhiệt đới Ấn Độ - Thái Bình Dương [2]. Danh sách một số loài Sao biển chi Anthenea STT Tên loài STT Tên loài 1 Anthenea acanthodes 16 Anthenea mertoni 2 Anthenea acuta 17 Anthenea mexicana 3 Anthenea aspera 18 Anthenea obesa 4 Anthenea australiae 19 Anthenea obtusangula 5 Anthenea conjugens 20 Anthenea pentagonula 6 Anthenea crassa 21 Anthenea polygnatha 7 Anthenea crudelis 22 Anthenea regalis 8 Anthenea diazi 23 Anthenea rudis 9 Anthenea edmondi 24 Anthenea sibogae 10 Anthenea elegans 25 Anthenea spinulosa 11 Anthenea flavescens 26 Anthene tuberculosa 12 Anthenea globigera 27 Anthenea viguieri 13 Anthenea godeffroyi 28 Anthenea nuda 14 Anthenea granulifera 29 Anthenea obtusangula 15 Anthenea grayi 30 Anthenea pentagonula 31 Anthenea spinulosa Vũ Thị Thu Hiền 3 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Loài sao biển Anthenea aspera chỉ thấy xuất hiện ở vùng biển Indo-Pacific bao gồm Nam Nhật Bản, Trung Quốc, Việt Nam, Indonesia, Singapour và Bắc Australia, vùng nước nông.
Cơ thể sao biển Anthenea aspera dẹp theo chiều lưng bụng, có cấu trúc cơ thể đối xứng, thường có hình sao hoặc đối xứng 5 cánh tỏa ra từ vùng trung tâm. Đường kính của một con sao biển Anthenea aspera trường thành khoảng 15-20 cm. Mặt lưng của chúng hơi lồi lên, màu sắc của chúng thay đổi từ cam đến đỏ, bụng phẳng, có miệng. Lỗ miệng có màu sặc sỡ.
Bên trong quanh miệng là vòng ống nước, từ đó phát ra năm ống nước nhánh hình nan quạt tỏa ra năm cánh, mỗi ống nước nhánh có hai dãy chân ống. Sao biển Anthenea aspera, giống như tất cả các loài sao biển khác chúng di chuyển nhịp nhàng bởi hệ thống các chân ống được điều khiển bởi thân chính, chân ống cũng là nơi trao đổi khí. Sao biển di chuyển với tốc độ rất chậm từ 5 đến 10cm trong 1 phút.Thức ăn chủ yếu của sao biển Anthenea aspera là các loài có vỏ như trai, sò, ốc, vẹm biển hoặc san hô, các loài cá nhỏ, mực, tôm và các loài thân mềm khác. Khi thiếu thức ăn chúng ăn thịt cả đồng loại.
Một số loài phát triển rất nhanh là nguyên nhân gây mất cân bằng sinh thái [3]. Thành phần hóa học các loài thuộc lớp sao biển Asteroidea Cho đến nay đã có nhiều loài sao biển được nghiên cứu hoá học, đã phân lập và nhận dạng được nhiều chất, thuộc các nhóm chất khác nhau. Thành phần hóa học chính của các loài thuộc lớp sao biển này chủ yếu là các steroid và hợp chất của nitơ (ceramide, cerebroside, alkaloid, nucleoside. Ngoài ra, còn chứa các thành phần khác như: carboxylic acid, triterpenoid,… 1.
Các hợp chất steroid Steroid là lớp chất phổ biến nhất ở sao biển, đặc biệt là nhóm steroid phân cực. Các steroid phân cực thường được chia làm 4 loại: polyhydroxysteroid, steroidsulfate, glycoside polyhydroxysteroid và các asterosaponin. Vũ Thị Thu Hiền 4 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Năm 2003, từ loài sao biển Certonardoa semiregularis thu thập được ở gần đảo Komun, Hàn Quốc họ đã phân lập được 13 hợp chất polyhydroxysteroid mới đặt tên là certonardosterol A-M [18]. Mạch nhánh của các hợp chất (9), (10) lần đầu tiên được tìm thấy trong các hợp chất sterol bị oxi hoá trong tự nhiên.
Năm 2004, tiếp tục nghiên cứu về loài sao biển Certonardoa semiregularis nhóm nghiên cứu này đã tách được thêm được 11 hợp chất polyhydroxysteroid mới (14-24). Trong đó, năm hợp chất (14), (15), (19-24) thuộc nhóm tetrol, một nhóm chất rất hiếm khi phân lập được từ các loài sao biển đã được nghiên cứu trước đây [15-16]. Năm 2005 từ loài sao biển Certonardoa semiregularis đã phân lập được 10 hợp chất glycoside mới, kí hiệu là certonardosides A-J (25-29) [17]. Vũ Thị Thu Hiền 5 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Năm 2005, từ loài sao biển Culcita novaeguineae nhóm nghiên cứu Tang HF và cộng sự đã phân lập được một loạt các hợp chất asterosaponin mới, kí hiệu là novaeguinoside A (30), novaeguinoside I (31), novaeguinoside II (32) [15].
Ở hợp chất 32, phần mạch cacbonhydrat lại có mặt của L-arabinosyl. Đây là trường hợp rất hiếm xảy ra ở các hợp chất asterosaponin. Từ dịch chiết BuOH của loài sao biển này cũng đã phân lập được thêm 3 hợp chất asterosaponin mới khác kí hiệu là 33, 34, 35[16]. Vũ Thị Thu Hiền 6 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Năm 2005, nhóm nghiên cứu Phạm Quốc Long và cộng sự đã bước đầu nghiên cứu về thành phần hóa học loài sao biển Anthenea pentagonula, thuộc họ Oreasteridae trong bộ Valvatida, phân lập được hai hợp chất steroid là 5α-cholestan- 3α-ol (36); 5α-cholest-7-en-3β-ol(37) và một cụm phân tử cerebroside [1].
Năm 2011, nhóm nghiên cứu của Guang Donga và các cộng sự đã nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của sao biển chỉ ra thành phần steroid là những chất chuyển hóa chủ yếu, bao gồm steroid polyhydroxy tự do và sulfonyl hóa. Ngoại trừ các miếng bọt biển, sao biển được coi là nguồn phong phú nhất của polyhydroxy steroid. Thông qua sự phân bố các steroid polyhydroxy có tầm quan trọng cao trong số các loài sinh vật biển. Nói chung, các steroid polyhydroxy có cấu trúc tương tự được tìm thấy ở hầu hết các loài sao biển.
Hỗn hợp phức tạp. Phần lớn các steroid có chứa 3b, 6a (hoặc b), 8,15a (hoặc b), 16b pentahydroxy cholestane. Hạt nhân, đôi khi có thêm các nhóm OH ở các vị trí 4b,5a, 7a (hoặc b), và thỉnh thoảng ở 14a. Trong một vài chuỗi bên, chức năng axit 26-carboxylic được tìm thấy là amit dẫn xuất của taurine.
Polyhydroxy sterol thường xảy ra ở dạng sulfonyl hóa, và trong một vài trường hợp nó có dạng phosphoryl hóa. Vũ Thị Thu Hiền 7 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Năm 2015, nhóm nghiên cứu của Viện Hóa học các sản phẩm tự nhiên, viện khoa học và công nghệ Việt Nam đã nghiên cứu về Steroid và Glicoside của sao biển chỉ ra: có 5 glycosid steroid mới, luzonicosides BE (2-5), thuộc nhóm cấu trúc hiếm có của glycosid biển, có chứa các phân tử carbohydrate kết hợp với macrocycle, và một chuỗi carbohydrate chuỗi carbohydrate steroid glycosid, luzonicoside F (6) liên quan đã được phân lập từ con sao biển Echinaster luzonicus cùng với các cyclic steroid glycoside luzonicoside A (1) đã biết trước đó. Các cấu trúc của các hợp chất 2-6 được thiết lập bằng các kỹ thuật NMR và ESIMS rộng lớn cũng như các biến đổi hóa học. Luzonicoside A (1) ở nồng độ 0,01-0,1 μM đã được chứng minh là có hiệu lực.
trong kích thích hoạt động lysosomal, tăng mức độ ROS nội bào và tổng hợp NO trong các đại thực bào chuột RAW 264. Luzonicoside D (4) ít hoạt động hơn trong các biotests này. Nhóm hợp chất ceramide và cerebroside Có hơn 90 dẫn xuất ceramide đã được phân lập và xác định từ 16 loài sao biển. Ceramide là dạng đơn giản nhất của các sphingolipid.
Các ceramide là một họ lipid có cấu tạo bởi một axit béo mạch dài gắn với các aminoancol kiểu sphingosine qua các liên kết amit, một trong những thành phần cơ bản cấu thành sphingomyelin ở lớp lipid kép ở màng tế bào. Cerebroside là glycosphingolipid – thành phần quan trọng trong cơ động vật và màng tế bào thần kinh. Chúng được cấu tạo bởi một ceramide gắn với một hoặc hai đường tại C-1. Hợp phần đường có thể là glucose hoặc galactose, và vì thế hai loại cerebrosie chính được gọi là glucocerebroside và galactocerebroside.Glucocerebroside là cerebroside chính được tìm thấy ở sao biển còn galactocerebroside thì rất hiếm khi có mặt.
Một số lượng lớn các glucocerebroside được phân lập và nghiên cứu hoạt tính từ sao biển trong số đó có các chất có hoạt tính gây độc tế bào. Vũ Thị Thu Hiền 8 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Ceramide Phytosphingosine Cerebroiside Năm 1988, từ loài sao biển Acanthaster planci, Kawano cùng các cộng sự đã phân lập được các hợp chất đều là các glucocerebroside, đặt tên là acanthacerebroside A (tên gọi khác là 1-glucopyranosyl-2-(2-hydroxy tetraco- sanoylamino)-1,3,4-hexadecanetriol) (38); acanthacerebroside C (1-glucopyranosyl -2-(2-hydroxy hexadecanoyl amino)-13-docosene-1,3,4-triol) (39); acantha- cerebroside D (40); acanthacerebroside E (41); acanthacerebroside F (42) [9] và hai hợp chất acathalactoside A, acathalactoside B (43-44), các hợp chất này được phân lập và chứng minh bởi sự nghiên cứu của nhóm tác giả Sugiyama và các cộng sự. Năm 1990, Kawano nghiên cứu về loài sao biển Acanthaster planci đã phân lập được một ceramide khác là acanthaganglioside A (46) [10]. 38 39 Vũ Thị Thu Hiền 9 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp 40 41 42 43 45 44 Năm 2002, từ loài sao biển Luidia maculata thu được ở vùng biển Hakata, Fukuoka, Nhật Bản, Satoshi và các cộng sự đã phân lập được hai hợp chất glucocerebroside mới là luidiacerebroside A (46), luidiacerebroside B (47) và các hợp chất cerebroside đã biết là: (1-O-(β-D-glucopyranosyl)-(2S,3R,4E)-2-[(2R)-2- hydroxydocosanoylamino]-14-methyl-4-hexadecene-1,3-diol) (48), astrocere- broside B (49), acathacerebroside B (50) [13].
Vũ Thị Thu Hiền 10 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Gần đây năm 2006, từ loài Sao biển Luidia maculata, Masanori và cộng sự đã phân lập được các hợp chất ceramide, ký hiệu là: LM Cer-1-1 (51); LM Cer-2-1 (52) và LM Cer-2-6 (53). Trong đó, hợp chất (51) lần đầu tiên được phân lập từ loài sao biển này. Các hợp chất trên đều thể hiện khả năng chống sự tăng lượng đường trong máu [12]. 46 47 48 49 Vũ Thị Thu Hiền 11 K39B – Sư phạm Hóa học Đại học Sư phạm hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp 1.
Lipid, axit béo và axit amin 1. Lipid Lipid là thành phần quan trọng trong cơ thể sống, nó có chức năng là chất dự trữ năng lượng, khi oxy hóa. Một gam lipid có thể thu được 9,3Kcal, trong khi đó 1 gam gluxit hoặc protein chuyển hóa chỉ cho 4Kcal. Lipid cung cấp năng lượng rất cao cho cơ thể gấp 2,5 lần so với protein.
Trong màng sinh học, lipid ở trạng thái liên kết với protein tạo thành hợp chất lipoproteid cấu tạo nên màng tế bào. Chính nhờ các tính chất của hợp chất này đã tạo cho màng sinh vật có được tính thẩm thấu chọn lọc, tính cách điện. Đó là những hợp tính hết sức quan trọng của tế bào sinh vật. Ngoài ra, lipid còn có thể liên kết với nhiều chất đơn giản khác thành những hợp chất có tính chất sinh học khác nhau.