MỞ ĐẦU Đại dương với nguồn tài nguyên vô cùng lớn, chiếm tới 70% diện tích bề mặt trái đất. Đại dương cũng là nơi sinh sống của 34 trong 36 ngành sinh vật trên trái đất với hơn 500.000 loài thực - động vật và vi sinh vật (VSV) đã được biết đến. Đây chính là nguồn cung cấp vô số các sản phẩm tự nhiên quý giá từ các loài sinh vật biển như rong biển, chân rết, rêu biển (bryozoan), thân mềm và từ các loài vi khuẩn biển cũng như vi khuẩn lam. Trong đó, khu vực Ấn Độ Dương và Thái Bình Dương có một vùng đa dạng sinh vật biển nhiệt đới lớn nhất trên thế giới.
Nguồn tài nguyên phong phú này gần đây đã thu hút được nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học. Nghiên cứu, khai thác tài nguyên sinh vật biển, hiện đang là vấn đề cấp bách không chỉ ở nước ta mà trên toàn thế giới. Với sự phong phú và đa dạng sinh vật, đại dương hứa hẹn sẽ là nơi phát triển nhiều hợp chất chứa các hoạt tính quý báu, giúp ích cho những yêu cầu về phát triển và tìm kiếm các loại thuốc mới, hiệu quả, và đặc hiệu trong điều trị những căn bệnh hiểm nghèo hiện nay như ung thư, tim mạch, tiểu đường, HIV/AIDS… Hiện nay, căn bệnh ung thư và nghiện ma tuý đang là những gánh nặng cho các quốc gia. Việc tìm kiếm các hoạt chất có tác dụng hỗ trợ bệnh nhân ung thư hoặc giúp giảm cơn nghiện ma tuý là mong muốn của nhiều quốc gia, đặc biệt là ngành y tế.
Do ái lực mạnh và có tác dụng chẹn kênh natri một cách đặc hiệu, dẫn tới làm tê liệt dẫn truyền thần kinh, TTX thể hiện tác dụng giảm đau trung ương rất mạnh [157]. TTX được tìm thấy ở rất nhiều loài khác nhau, bao gồm cá nóc, cá bống bóng, sa giông, cóc (ếch độc) và bạch tuộc vòng lam. Cá nóc, đặc biệt trứng của nó, là nguồn TTX được biết tới nhiều nhất. TTX phân bố rất khác nhau ở các loài cá nóc khác nhau, và giữa các bộ phận của cùng một loài cũng rất khác nhau.
Vì vậy, cần phải có các nghiên cứu phân biệt, đánh giá độc tố nhằm hạn chế các vụ ngộ độc, cũng như định hướng nghiên cứu. Gần đây, trên thế giới cũng như ở Việt Nam, TTX và những chất tương tự TTX (TTX analogues) như: 4- epi TTX, 4-epi anhydro TTX… đang được thử nghiệm như một chất dẫn đường (lead compound) tiềm năng hướng tới điều trị một số bệnh hiểm nghèo như bệnh tim mạch, giảm đau trong ung thư, cai nghiện ma tuý,…[13], [56], [119]. Để phục vụ nghiên cứu định hướng ứng dụng trong y học, đánh giá được chất lượng và độ 1 an toàn các sản phẩm có chứa TTX từ cá nóc thì cần thiết phải có chất đối chiếu hóa học TTX đủ độ tinh khiết để làm chất chuẩn. Vì vậy, việc chiết xuất, phân lập và tinh chế TTX từ cá nóc làm chất chuẩn phục vụ kiểm nghiệm trở nên hết sức cần thiết, đặc biệt, việc mua chuẩn TTX từ nước ngoài là rất khó khăn và chi phí rất cao (khoảng 200$/1mg TTX).
Mặc dù tetrodotoxin là một hợp chất đã biết từ lâu, có nhiều con đường, phương pháp điều chế, tuy nhiên, hiện nay, chủ yếu TTX vẫn được chiết xuất từ cá nóc. Trong khi Việt Nam với tiềm năng dược liệu biển, trữ lượng cá nóc rất lớn, việc chiết xuất TTX và các dẫn chất từ cá nóc có ý nghĩa quan trọng. Vì vậy, luận án “Nghiên cứu phát hiện và xây dựng quy trình phân lập tetrodotoxin và một số độc tố thần kinh khác từ cá nóc” được thực hiện nhằm các mục tiêu: - Sàng lọc và phát hiện tetrodotoxin ở một số loài cá nóc. - Phân lập, xác định cấu trúc một số độc tố thần kinh khác (tetrodotoxin analogues) từ cá nóc.
- Xây dựng quy trình chiết xuất, phân lập và tinh chế tetrodotoxin có độ tinh khiết phù hợp để làm chất chuẩn và bước đầu bào chế bột đông khô định hướng sử dụng trong y học. Phân loại Bộ cá nóc (tên khoa học là Tetraodontiformes) có 19 họ, trong đó 10 họ còn sinh tồn với khoảng 360 loài và 9 họ đã tuyệt chủng [137]. Các họ còn lại hiện nay bao gồm: - Aracanidae - Balistidae - Diodontidae - Molidae - Monacanthidae - Ostraciidae - Tetraodontidae - Triacanthidae - Triacanthodidae - Triodontidae Phần lớn các loài là cá nước mặn và sinh sống trong hay xung quanh các bãi đá san hô ngầm vùng nhiệt đới, nhưng có vài loài là cá nước ngọt, sinh sống trong sông suối hay cửa sông. Họ cá nóc (Tetraodontidae) gồm ít nhất 120 loài thuộc 26 chi [51], bao gồm: - Amblyrhynchotes - Feroxodon - Reicheltia - Arothron - Guentheridia - Sphoeroides (gồm - Auriglobus - Javichthys cả Liosaccus) - Canthigaster - Lagocephalus - Takifugu (gồm cả - Carinotetraodon (gồm cả Fugu) - Chelonodon Gastrophysus) - Tetractenos - Chonerhinos (gồm - Marilyna - Tetraodon cả Xenopterus) - Monotrete - Torquigener - Colomesus - Omegaphora - Tylerius - Contusus - Pelagocephalus - Ephippion - Polyspina 1.
Phân bố Cá nóc phân bố rộng, chủ yếu ở các vùng nhiệt đới, không nhiều ở khu vực ôn đới và hoàn toàn không có trong các vùng nước lạnh [77]. Cá nóc có mặt ở nhiều quốc gia từ Đông Châu Phi, Biển Hồng Hải, Ấn Độ, Indonexia, Malayxia, Philippin, Việt Nam, Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản, Triều Tiên, Australia,. Ở Việt Nam, cá nóc phân bố từ Bắc đến Nam, đặc biệt tập trung chủ yếu ở vùng biển miền Trung. 3 Tại Việt Nam, theo kết quả điều tra sơ bộ của Viện nghiên cứu Hải sản [6], có 49 loài thuộc 18 giống, nằm trong 4 họ: cá nóc nhím (Diodontidae), cá nóc hòm (Ostraciidae), cá nóc (Tetraodontidae), cá nóc ba rang (Triodontidae) sống ở biển, trong đó họ Cá nóc (Tetraodontidae) là chủ yếu, chiếm khoảng 85%.
Vùng biển Đông Nam Bộ phong phú nhất về số lượng loài cá nóc, có 38 loài thuộc 15 giống, nằm trong 3 họ cá nóc. Vùng biển miền Trung cũng là nơi phân bố nhiều cá nóc, với 34 loài, thuộc 18 giống nằm cả trong 4 họ cá nóc. Khu vực Vịnh Bắc Bộ có khoảng 15 loài, trong khi vùng biển Tây Nam Bộ chỉ có khoảng 10 loài. Tổng trữ lượng cá nóc trên toàn vùng biển Việt Nam (năm 2005) khoảng 37.400 tấn, trong đó ở vùng biển Trung Bộ khoảng 16.000 tấn, Tây Nam Bộ khoảng 7.800 tấn và vịnh Bắc Bộ khoảng 5.
Cá nóc khai thác chủ yếu là các loài: cá nóc tro (L. spdiceus), cá nóc chấm da cam (T. pallimaculatus) và cá nóc vây vàng (Takifugu sp. Đặc điểm nhận dạng Bộ cá này có các hình dạng kỳ dị như: hình vuông hay tam giác (các loài cá nóc hòm), hình cầu (các loài cá nóc) cho tới dẹp bên (các loài cá đầu).
Cá nóc phòng thủ bằng cách “hy sinh” tốc độ: ở loài này lớp vảy đã biến đổi thành các tấm hay các gai cứng. Các gai này đôi khi có thể thụt vào và có thể khóa tại chỗ (như ở các loài cá nóc gai), hay với lớp da dai như da thú (các loài cá đầu và cá bò giấy). Một đặc điểm phòng ngự đáng chú ý khác được thấy ở các loài cá nóc và cá nóc nhím là khả năng phình to cơ thể, để tăng các kích thước so với hình dáng thông thường. Nhiều loài của các họ Tetraodontidae (cá nóc bốn răng), Triodontidae (cá nóc ba răng) và Diodontidae (cá nóc nhím) còn có khả năng tự bảo vệ (thêm) chống kẻ ăn thịt nhờ tetrodotoxin (TTX), một chất độc thần kinh cực mạnh hiện chưa có thuốc giải (antidote), tập trung chủ yếu trong các cơ quan nội tạng.
Về hình dạng: Nhìn chung, cá nóc có hình dạng đặc biệt, rất đặc trưng. Cơ thể thường có dạng hình trứng, dài ngắn tuỳ loài, hoặc dẹp hai bên với bắp đuôi cũng dẹt hai bên (cá nóc dẹt) hoặc là dạng hình quả đạn với bắp đuôi dài và có hình trụ tròn, có màu sắc khác nhau hoặc có các chấm màu đen trên thân, không có vẩy, một số loài vẩy thoái hóa thành các gai nhỏ. Vây nhỏ, mồm nhỏ. Kích thước trung bình khoảng 15 – 35 cm, có loài nhỏ hơn, và có loài lớn tới 150 cm [77].
2 Miệng và răng: Miệng tuy nhỏ, nhưng răng rất khỏe. Cá nóc có răng to, răng nhỏ gắn khít với nhau. Mỗi hàm có hai răng. Răng rất sắc, có màu trắng, màu đỏ hoặc màu khác.
Vây: Cá nóc có hai vây ngực, một vây lưng, một vây hậu môn và một vây đuôi (5 vây). Vây lưng và vây hậu môn thường giống nhau và ở vị trí dựng lên ở cuối thân, thường thì hai vây này ở vị trí đối xứng nhau qua thân. Cá nóc không có vây bụng, đây là đặc điểm quan trọng để nhận biết cá nóc với các loài cá khác. Cá nóc khi bơi, vây lưng và vây hậu môn đồng loạt quẫy sang trái, sang phải, thân cá không cử động mà lao về phía trước.
Chính vì vậy mà phần thịt vận động ở vây lưng và vây hậu môn rất phát triển so với các loài cá khác. Vảy: Cá nóc không có vảy. Một số có nhiều gai do vảy cá thoái hóa thành. Một số loài có các tấm vảy hình lục giác liên kết với nhau tạo thành lớp giáp cứng có 4 gờ dạng hình hộp.
Nhờ có các gai làm cho da cá dày và khỏe để bảo vệ mình cá. Xương: Xương cá nóc có đặc trưng rõ rệt. Cá nóc không có xương sườn và các xương dăm ở phần thịt như các loài cá khác. Dạ dày: Dạ dày có thể co giãn, hút được nhiều nước và không khí để phồng lên Mắt: Cá nóc có thể một mắt nhắm lại được.
Hình ảnh hai trong số các loài cá nóc độc Cá nóc được coi là loài độc thứ hai trong thế giới động vật có xương sống, chỉ đứng sau cóc độc vàng. Độc tố chủ yếu, nguy hiểm nhất đối với người trong cá nóc là TTX. Tại Việt Nam, người ta đã tiến hành phân tích độc tố của 35 loài [6], [16], [17] trong đó: - 10 loài có độc tính rất mạnh. - 7 loài có độc tính mạnh.
- 4 loài có độc tính nhẹ. - 14 loài chưa phát hiện thấy độc tố. 3 Các bộ phận của cá nóc có độc tính rất khác nhau. Độc tính của đa số các loài cá nóc có thể sắp xếp theo thứ tự giảm dần như sau: Trứng, tinh hoàn, gan, ruột, da, thịt.
Độc tính của cá nóc thường tăng cao vào các tháng 2, 3 và 7 đến 9 trong năm, đây là mùa sinh sản của cá nóc [19].