Nghiên cứu lá sâm vũ diệp: Thành phần hóa học và hoạt tính chống ung thư

Nghiên cứu chi tiết thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của lá sâm vũ diệp Việt Nam, đặc biệt là khả năng gây độc tế bào ung thư HL-60.

• Tác giả: Chu Văn Tân
• Người hướng dẫn: PTS. Nguyễn Hữu Tùng
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học
• Đề tài: Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của lá cây sâm vũ diệp (Panax bipinnatifidus Seem.) Việt Nam
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Lá Sâm Vũ Diệp và Nguồn Gốc

Lá sâm vũ diệp (Panax bipinnatifidus Seem.) là một loài thực vật quý hiếm thuộc chi Sâm (Panax L.), phân bố chủ yếu ở Việt Nam. Cây sâm vũ diệp được biết đến với giá trị dược liệu cao và được sử dụng trong y học cổ truyền Việt Nam từ lâu đời. Theo nghiên cứu của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, thành phần hóa học của lá sâm vũ diệp chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học đáng kể. Chi Panax L. là một trong những chi thực vật quan trọng nhất trong việc nghiên cứu các hợp chất dược liệu tự nhiên. Sâm vũ diệp không chỉ có vai trò trong điều trị bệnh tật mà còn có tiềm năng trong các ứng dụng dược phẩm hiện đại.

1.1. Phân loại và Đặc điểm Hình thái

Sâm vũ diệp được phân loại trong chi Panax, một chi thực vật đa dạng với nhiều loài phân bố khác nhau. Panax bipinnatifidus Seem. có các đặc điểm hình thái riêng biệt với lá chia rẽ hai lần (bipinnatifidus). Cây sâm vũ diệp mọc tự nhiên ở các khu vực có khí hậu ôn đới, vùng rừng núi Việt Nam. Các loài thuộc chi Panax có giá trị kinh tế cao và được khai thác rộng rãi cho mục đích y tế.

1.2. Giá trị Sử dụng Truyền Thống

Trong y học cổ truyền Việt Nam, lá sâm vũ diệp được sử dụng để tăng cường sức khỏe, nâng cao miễn dịch và điều trị các bệnh mãn tính. Người dân sử dụng các loài sâm trong các công thức lâm sàng với nhiều tác dụng khác nhau. Nghiên cứu hiện đại đã chứng minh rằng các hoạt tính sinh học của sâm vũ diệp có cơ sở khoa học vững chắc.

II. Thành Phần Hóa Học Chính của Lá Sâm Vũ Diệp

Thành phần hóa học của lá sâm vũ diệp cực kỳ phong phú và đa dạng. Các nghiên cứu từ Viện Kỹ thuật Hóa học Bách Khoa Hà Nội đã xác định được nhiều hợp chất hoạt động. Saponin là hợp chất chính đóng vai trò quan trọng trong các hoạt tính sinh học của sâm vũ diệp. Ngoài ra, cây còn chứa polysaccharide, polyacetylene, flavonoid, sterol và nhiều chất khoáng cần thiết cho cơ thể. Protein và amino acid có mặt trong lá sâm vũ diệp với hàm lượng đáng kể. Các lipit và acid béo cũng được tìm thấy trong chiết xuất từ cao chiết n-butanol của cây.

2.1. Saponin Hợp Chất Chính

Saponin là nhóm hợp chất sterol thực vật đóng vai trò chính trong các hoạt tính sinh học của sâm vũ diệp. Các nghiên cứu đã phân lập được các saponin như Araloside A (SVDB1) và Stipuleanoside R2 (SVDB2) từ cao chiết n-butanol của lá cây. Những hợp chất này có khung xương protopanaxadiol hoặc protopanaxatriol, những cấu trúc đặc trưng của chi Panax.

2.2. Các Hợp Chất Hỗ Trợ Khác

Ngoài saponin, polysaccharide (glycan) trong lá sâm vũ diệp có tác dụng hỗ trợ miễn dịch. Polyacetylene và phenol thực vật cung cấp tính chất chống oxy hóa. Flavonoid là nhóm hợp chất polyphenol với hoạt tính chống viêm mạnh mẽ. Sterol, protein, amino acid và chất khoáng giúp tăng cường giá trị dinh dưỡng và dược liệu của cây.

III. Hoạt Tính Sinh Học của Lá Sâm Vũ Diệp

Các nghiên cứu khoa học đã chứng minh hoạt tính sinh học đa dạng của lá sâm vũ diệp. Hoạt tính gây độc tế bào ung thư là một trong những tính chất quan trọng nhất được khám phá. Theo luận văn thạc sĩ của Chu Văn Tân từ Bách Khoa Hà Nội, các hợp chất phân lập từ cao chiết n-butanol của cây cho thấy tác dụng chống ung thư HL-60 đáng kể. Saponin từ sâm vũ diệp có hoạt tính sinh học liên quan đến việc ức chế sự phát triển của tế bào ung thư. Polyacetylene cũng thể hiện các hoạt tính sinh học quan trọng trong việc ngăn chặn sự tăng sinh tế bào bất thường.

3.1. Hoạt Tính Chống Ung Thư

Hoạt tính gây độc tế bào ung thư HL-60 được đánh giá thông qua các phương pháp thử nghiệm hiện đại. Các hợp chất phân lập từ sâm vũ diệp cho thấy khả năng ức chế sự tăng sinh của tế bào ung thư máu. Saponin SVDB1 và SVDB2 là những hợp chất chính có hoạt tính này. Cơ chế tác dụng liên quan đến việc khích hoạt apoptosis (chết tế bào lập trình) và ngăn chặn vòng tròn tế bào.

3.2. Các Hoạt Tính Sinh Học Khác

Ngoài hoạt tính chống ung thư, polyacetylene trong sâm vũ diệp có hoạt tính sinh học chống oxy hóa mạnh mẽ. Flavonoid cung cấp tác dụng chống viêm và tăng cường hệ thống miễn dịch. Polysaccharide từ cây giúp điều hòa hệ miễn dịch và nâng cao sức đề kháng. Các chất khoáng và amino acid hỗ trợ các chức năng sinh lý quan trọng của cơ thể.

IV. Phương Pháp Nghiên Cứu và Ứng Dụng Hiện Đại

Phương pháp nghiên cứu thành phần hóa học của lá sâm vũ diệp sử dụng các kỹ thuật hiện đại như sắc ký cột (Column Chromatography) và sắc ký lớp mỏng (TLC). Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) bao gồm ¹H-NMR và ¹³C-NMR được dùng để xác định cấu trúc hóa học chính xác. Phổ khối lượng (MS) hỗ trợ xác định khối lượng phân tử. Phốicharacterization như HSQC và HMBC cung cấp thông tin chi tiết về các liên kết trong phân tử. Quy trình chiết xuất n-butanol được tối ưu hóa để thu nhận cao chiết có nồng độ hợp chất cao.

4.1. Quy Trình Chiết và Phân Lập

Quy trình chiết bắt đầu từ phần lá cây sâm vũ diệp được thu hái và xử lý. Sử dụng n-butanol làm dung môi chiết để thu nhận cao chiết n-butanol chứa các hợp chất hoạt động. Sắc ký cột được sử dụng để phân lập các hợp chất từ cao chiết. Sắc ký lớp mỏng (TLC) hỗ trợ kiểm tra độ tinh khiết. Các hợp chất được phân lập lưu giữ trong điều kiện tối ưu trước khi xác định cấu trúc.

4.2. Ứng Dụng và Tiềm Năng Phát Triển

Lá sâm vũ diệp có tiềm năng phát triển thành các sản phẩm dược phẩm hiện đại. Hoạt tính sinh học của các hợp chất phân lập có thể được ứng dụng trong điều trị ung thư và các bệnh liên quan miễn dịch. Nghiên cứu tiếp tục có thể khám phá thêm các hợp chất mới và hoạt tính sinh học khác. Sâm vũ diệp có thể trở thành nguyên liệu quý báu cho công nghiệp dược phẩm sinh học.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Hóa học nói chung và hóa học các hợp chất thiên nhiên nói riêng là một trong những ngành khoa học được hình thành và phát triển có thể coi là sớm nhất trong lịch sử loài người. Theo thống kê ở các nước có nền công nghiệp phát triển, khoảng 25% số thuốc trong các đơn đều chứa các hoạt chất có nguồn gốc thảo mộc tự nhiên. Ngày nay, xu hướng nghiên cứu và tìm kiếm các hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học từ các loài thực vật làm dược phẩm hay thuốc bảo vệ thực vật đang ngày càng thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới bởi sự phù hợp, an toàn với cơ thể thể sống, độc tính thấp và thân thiện với môi trường. Trong khi đó, như chúng ta đã biết Việt Nam là một quốc gia Đông Nam Á nằm trong vùng khí hậu nhiệt đời gió mùa, đây là một khu vực được đánh giá cao về mức độ đa dạng sinh học, có thảm thực vật vô cùng phong phú, trong đó có rất nhiều loại thực vật có thể dùng làm dược liệu.

Theo IUCN (International Union for Conservation of Nature - Liên minh Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế), nước ta có trên 12.000 loài thực vật bậc cao trong đó có khoảng 3.200 loài được sử dụng phổ biến trong y học cổ truyền. Tuy nhiên, phần lớn các cây thuốc dân gian chưa được nghiên cứu một cách hệ thống, bài bản mà việc sử dụng chỉ dựa trên kinh nghiệm xa xưa truyền lại. Việc nghiên cứu thành phần hóa học và khảo sát hoạt tính sinh học không chỉ giúp việc sử dụng các cây dược liệu một cách hiệu quả hơn mà còn để từ đó tiến hành tổng hợp hoặc bán tổng hợp tạo ra các hoạt chất mới có hoạt tính sinh học tốt hơn và ít tác dụng phụ hơn trong sử dụng, đóng góp rất lớn trong nền công nghiệp hóa học và dược phẩm hay thuốc bảo vệ thực vật. Chi Sâm (Panax L.) là một chi quý gồm khoảng 13 loài theo thống kê của “Catalogue of life” [74], chủ yếu phân bố trong khu vực Đông Á (phần lớn ở Triều Tiên - Cao Ly), Trung Quốc, Đông Siberi và Bắc Mỹ, đặc trưng là xứ lạnh.

Các kết quả nghiên cứu cho đến nay về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học cho thấy tất cả các loài thuộc chi Panax chứa các hợp chất có cấu trúc và hoạt tính sinh học lý thú (đặc biệt các hoạt chất saponin và polyacetylene) trong đó có hoạt tính chống ung thư, kháng viêm, kháng khuẩn, chống oxy hóa, v. Theo thống kê năm 2010, gần 80.000 tấn nhân sâm thương mại được sản xuất từ 4 quốc gia gồm: Hàn Quốc, Trung Quốc, Canada và Hoa Kỳ và được bán ra ở hơn 35 quốc gia trên thế giới. Doanh số bán vượt 2,1 tỉ USD, trong đó phân nửa là từ Hàn Quốc. Từ những 1 số liệu trên ta có thể thấy được tiềm năng khổng lồ không chỉ về khoa học nghiên cứu, công nghệ mà còn về mặt kinh tế mà chi Sâm có thể đem lại.

Sâm vũ diệp (Panax bipinnatifidus Seem.) là một trong ba loài thuộc chi Sâm (Panax L.) mọc tự nhiên tại Việt Nam. Đây là một loài cây thuốc quý đang được sử dụng trong nhiều bài thuốc truyền thống dân gian có tác dụng bổ, chữa thiếu máu, xanh xao, gầy yếu, nhất là đối với phụ nữ sau khi đẻ. Sâm vũ diệp còn được dùng cầm máu, tán ứ, tiêu sưng. Ở Trung Quốc, cây còn được sử dụng làm thuốc chữa hư lao, thổ huyết, chảy máu cam và đòn ngã tổn thương.

Từ đó, ta có thể thấy được tiềm năng để phát triển thành sản phẩm chăm sóc sức khỏe của sâm vũ diệp không hề thua kém so với các loài khác cùng chi. Trong tự nhiên, ngoài phân bố chủ yếu ở Vân Nam, Trung Quốc, sâm vũ diệp được tìm thấy khá phổ biến ở dãy núi Hoàng Liên Sơn, Tây Bắc nước ta. Gần đây sâm vũ diệp đã được thuần hóa và bước đầu được trồng thử nghiệm ở một số địa phương như Hà Giang, Lào Cai [2,19]. Ngày nay, các nghiên cứu về sâm chủ yếu tập trung về hai loài khác thuộc cùng chi Panax L.

như sâm Việt Nam (Panax vietnamensis Ha et Grush) và Tam thất hoang (Panax stipuleanatus H. Các nghiên cứu đã có cho thấy chứa thành phần chính của các loài này là saponin [35,62]. Các saponin này là thành phần chủ yếu có tác dụng sinh học như chống trầm cảm [10] , bảo vệ tế bào gan [35], gây độc tế bào ung thư [25,27] và chống oxy hóa, chống đái tháo đường, giảm đau chống viêm [4]. Trong khi đó trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, các công trình nghiên cứu về thành phần hóa học và tác dụng sinh học, tác dụng dược lý sâm vũ diệp còn khá khiêm tốn và mới bắt đầu trong khoảng vài năm trở lại đây.

Vì vậy, việc nghiên cứu một cách có hệ thống về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của loại dược liệu quý này hứa hẹn nhiều kết quả có giá trị khoa học và thực tiễn. Theo đó, chúng tôi lựa chọn thực hiện đề tài “Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của lá cây sâm vũ diệp (Panax bipinnatifidus Seem.) Việt Nam” với mục tiêu nghiên cứu bước đầu về thành phần hóa học của lá cây sâm vũ diệp thu hái ở Sapa, Lào Cai. Kết quả của đề tài sẽ góp phần xây dựng cơ sở dữ liệu thành phần hóa học, làm cơ sở cho các nghiên cứu hoạt tính sinh học, tác dụng dược lý của đối tượng tiềm năng thuộc chi Panax này. 2 Đề tài này là một phần trong đề tài khoa học và thông nghệ cấp bộ: “Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của cây sâm vũ diệp (Panax bipinnatifidus Seem.) ở Việt Nam”, Mã số B2019 BKA02 (2019-2020) Nội dung của luận văn gồm có: 1.

Nghiên cứu quy trình chiết và phân lập một số hợp chất từ dịch chiết n- butanol phần lá của cây sâm vũ diệp (Panax bipinnatifidus Seem. Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất sạch phân lập được. Thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào ung thư HL-60 của các chất đã phân lập được. Giới thiệu về chi Sâm (Panax L.) Phân loại thực vật chi Panax L.

được Carl von Linné xác định từ năm 1753 với loài chuẩn là Panax quinquefolium L. Trong hệ thống phân loại thực vật của Takhtajan (1987), vị trí của chi Nhân sâm (Panax L), họ Ngũ gia bì (Araliaceae) [62]. Ngành Ngọc lan (Magnoliophyta) Lớp Ngọc lan (Magnoliopsida) Phân lớp Hoa hồng (Rosidae) Bộ Hoa tán (Apiales) Họ Ngũ gia bì (Araliaceae) Chi Nhân sâm (Panax L.) Cho đến thời điểm hiện tại, có khoảng 18 loài thuộc chi Panax (Araliaceace) đã được công bố theo nghiên cứu năm 2004 của nhóm tác giả Lee Chunghee và Wen Jun [28]. Theo hệ thống phân loại thực vật của “The Plant list” cập nhật vào năm 2012 [73] có 13 loài thuộc chi Panax được chấp nhận.

Trong khi đó, theo dữ liệu số của hệ thống phân loại thực vật “Catalogue of life” cập nhật năm 2017 [74] thì chi Panax có khoảng 13 loài với 2 thứ.1 Các loài thực vật thuộc chi Panax trên thế giới STT C. vietnamensis Ha et P. Wen Angustifolius angustifolius 13. Sharma et Pandit 16.

Wen Đặc biệt, tất cả những loài thuộc chi Panax L. đều có giá trị làm thuốc. Ở Việt Nam, hiện có 5 loài thuộc chi Panax L. Trong đó có 3 loài mọc tự nhiên là sâm vũ diệp (Panax bipinnatifidus), tam thất hoang (Panax stipuleanatus) và sâm Ngọc linh (Panax vietnamensis).

Hai loài nhập trồng là tam thất (Panax pseudoginseng Wall) và nhân sâm (Panax ginseng Meyer). Phân bố các loài thuộc chi Panax L. Hầu hết các loài thuộc chi Panax hoang dã được tìm thấy ở Himalaya và Trung Quốc. Trước đây, phía Nam tỉnh Vân Nam (Trung Quốc) và các tỉnh phía Bắc Việt Nam ở gần biên giới Trung Quốc - Việt Nam thuộc vào vĩ độ 23o Bắc vốn được xem là giới hạn phân bố của các loài thuộc chi Panax Châu Á.2 Phân bố một số loài Panax trên thế giới [22,41] STT Loài Tên thông dụng Phân bố 1.

ginseng Nhân sâm Mọc hoang (hiếm) và trồng (Korean ginseng) trọt rộng rãi tại Đông Bắc Á (Hàn Quốc, Triều Tiên, Trung Quốc) 2. japonicus Sâm Nhật Mọc hoang và trồng tại Nhật (Japanese Bản và phía Nam Trung Quốc ginseng) 3. notoginseng Tam thất Vân Nam, Trung Quốc (Sanchi ginseng) 4. pseudoginseng San-qi Nepal và phía đông dãy núi Himalayas.

quinquefolius Sâm Mỹ Mọc hoang và trồng tại Bắc (American Mỹ từ Mine đến Minnesota, ginseng) Nam Florida, Tây Oklahoma và Nam Canada. bipinnatifidus Sâm vũ diệp Mọc hoang dã ở phía Nam Trung Quốc và phía Bắc Việt Nam. stipuleanatus Tam thất hoang Mọc hoang ở phía Bắc Việt Nam. zingiberensis Sâm gừng Mọc hoang dã ở phía Nam (Ginger ginseng) Trung Quốc 9.

trifolius Sâm lùn Nova Scotia đến Wincosin và (Dwarf ginseng) phía Nam Mỹ 6 STT Loài Tên thông dụng Phân bố 11. vietnamensis Sâm Việt Nam Mọc hoang và trồng tại vùng (Vietnamese núi Ngọc Linh, tỉnh Kon tum ginseng) và Quảng Nam. sokpayensis Phía Đông dãy Himalaya Cho đến nay ở Việt Nam có 4 loài thuộc chi Panax L. đã được công bố: P.

notoginseng (Tam thất): loài di thực trồng ở phía Bắc Việt Nam; P. Hai thứ của sâm Việt Nam còn được phát hiện ở Vân Nam (Trung Quốc) và Lai Châu (Việt Nam) [11] (P. fuscidiscus) và ở vùng núi Langbiang, cao nguyên Lâm Viên, Lâm Đồng (P. Ngoài ra, Panax pseudoginseng (Burk).

được ghi vào dược điển Việt Nam. Tuy nhiên, tam thất từ trước đến nay ở Việt Nam chủ yếu thu hái là loài Panax pseudoginseng (Burk). và Panax stipuleanatus H. bipinnatifidus Seem chủ yếu được xuất khẩu sang Trung Quốc làm dược liệu và Việt Nam nhập tam thất Trung Quốc (loài: Panax notoginseng F.

Feng) để sử dụng trong nước. Nghiên cứu thành phần hóa học chi Panax L. Thành phần hóa học của các loài thuộc chi Panax có thể phân thành 4 nhóm chính: Saponin, polyacetylene, polysaccharide và flavonoid [26]. Bên cạnh đó là 6 nhóm phụ khác bao gồm: phenol thực vật, sterol, carbohydrate, protein và amino acid, chất khoáng, lipit và acid béo.

Hợp chất saponin Saponin là thành phần chính được phân lập từ thân rễ hay củ của các loài thuộc chi Panax L. Cho đến nay, các nhà khoa học đã chiết tách và xác định cấu trúc của hơn 500 loại saponin khác nhau có phần aglycon (sapogenin) với khung cơ bản từ các loài thuộc chi này như kung dammaran và khung oleanan. Những nghiên cứu về thành phần hóa học cũng như tác dụng sinh học, tác dụng dược lý của các loài thuộc chi Panax cho thấy rằng thành phần saponin triterpenoid (đặc 7 biệt là ginsenoside) đóng vai trò quan trọng đối với các tác dụng liên quan được công bố [22,66] 1.