Luận án tiến sĩ nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của loài nàng nàng callicarpa candicans và loài tử châu lá to callicarpa macrophylla ở việt nam

Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của cây nàng nàng Callicarpa Candicans và tử châu lá to Callicarpa Macrophylla tại Việt Nam.

• Tác giả: Vũ Thị Thu Lê
• Người hướng dẫn: PGS.TS Phạm Thị Hồng Minh
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Hóa học các hợp chất thiên nhiên
• Đề tài: Nghiên cứu hóa học và hoạt tính sinh học của Callicarpa candicans và Callicarpa macrophylla tại Việt Nam
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Callicarpa candicans và Callicarpa macrophylla tại Việt Nam

Nghiên cứu tập trung vào hai loài thuộc chi Callicarpa: Callicarpa candicans (Nàng nàng) và Callicarpa macrophylla (Tử châu lá to), cả hai đều là nguồn tài nguyên thiên nhiên quan trọng của Việt Nam. Việt Nam, với khí hậu nhiệt đới, sở hữu đa dạng sinh học phong phú, bao gồm nhiều loài thực vật có giá trị dược liệu. Cây thuốc Việt Nam như Callicarpa candicans và Callicarpa macrophylla thu hút sự quan tâm nghiên cứu do tiềm năng ứng dụng trong y học cổ truyền và y học hiện đại. Y học cổ truyền Việt Nam (Đông y) đã sử dụng các loài này trong nhiều bài thuốc dân gian. Tuy nhiên, kiến thức về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của chúng còn hạn chế. Nghiên cứu này nhằm mục đích lấp đầy khoảng trống này, đóng góp vào việc phát triển nguồn thuốc từ tài nguyên thiên nhiên Việt Nam. Nghiên cứu khoa học Việt Nam cần tập trung vào việc khai thác tối đa tiềm năng của các loài thực vật này. Nghiên cứu này cũng góp phần vào việc bảo tồn và phát triển bền vững tài nguyên thiên nhiên Việt Nam.

1.1 Đặc điểm thực vật học và phân bố

Callicarpa candicans và Callicarpa macrophylla thuộc họ Lamiaceae. Cả hai loài đều có phân bố rộng rãi tại Việt Nam, tuy nhiên, sự phân bố cụ thể còn cần được nghiên cứu thêm. Mô tả chi tiết về hình thái, đặc điểm sinh học của hai loài này là cần thiết để đảm bảo thu hái đúng loài, tránh nhầm lẫn với các loài khác trong cùng chi. Dữ liệu về môi trường sống, điều kiện sinh trưởng, cũng như đặc điểm di truyền của hai loài này sẽ được bổ sung để hoàn thiện bức tranh về thực vật học của chúng. Việc nghiên cứu về sinh học phân tử có thể cung cấp thông tin về sự khác biệt di truyền giữa hai loài, và giúp phát triển các phương pháp bảo tồn, nhân giống hiệu quả. Botany và Medicinal plants of Vietnam sẽ được xem xét một cách toàn diện trong nghiên cứu này.

1.2 Sử dụng trong y học cổ truyền

Theo y học cổ truyền Việt Nam, Callicarpa candicans và Callicarpa macrophylla được sử dụng trong nhiều bài thuốc chữa bệnh. Tuy nhiên, thông tin về cách sử dụng, liều lượng, và tác dụng cụ thể còn thiếu sự thống nhất. Herbal medicine và Traditional Vietnamese medicine cần được nghiên cứu kỹ lưỡng để làm rõ các công dụng của hai loài này. Việc thu thập thông tin từ các thầy thuốc đông y và người dân có kinh nghiệm sử dụng các loại cây này là rất quan trọng. Ứng dụng trong y học của hai loài này cần được đánh giá dựa trên cơ sở khoa học hiện đại. Thuốc từ thảo dược có tiềm năng lớn, nhưng cần được kiểm chứng chặt chẽ về độ an toàn và hiệu quả.

II. Nghiên cứu hóa học của Callicarpa candicans và Callicarpa macrophylla

Phần này tập trung vào việc xác định thành phần hóa học của hai loài Callicarpa. Phytochemistry là trọng tâm của nghiên cứu. Các phương pháp hiện đại như phân tích sắc ký (Chromatographic analysis), phương pháp quang phổ (Spectroscopic methods) như 1H-NMR, 13C-NMR, ESI-MS, và HR-ESI-MS được sử dụng để phân lập và xác định cấu trúc của các hợp chất hoạt tính. Chiết xuất thực vật (Plant extract) được thực hiện bằng nhiều dung môi khác nhau để thu được các cặn chiết có chứa các nhóm hợp chất hoá học thực vật. Chemical composition của tinh dầu, cặn chiết n-hexane, ethyl acetate, methanol sẽ được nghiên cứu kỹ lưỡng. Kết quả sẽ cho thấy sự đa dạng hợp chất hoạt tính (Bioactive compounds) có trong hai loài này. Mục tiêu là xác định các hợp chất hóa học thực vật độc đáo và tiềm năng.

2.1 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng các phương pháp chiết xuất hiện đại, bao gồm chiết bằng dung môi, chiết siêu âm, và chiết bằng CO2 siêu tới hạn. Sau đó, sử dụng các kỹ thuật sắc ký hiện đại như sắc ký cột, sắc ký lớp mỏng, sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) để tách các hợp chất. Phương pháp quang phổ được dùng để xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất phân lập, bao gồm phổ NMR (1H-NMR, 13C-NMR, DEPT, COSY, HSQC, HMBC, NOESY), phổ khối (MS), phổ hồng ngoại (IR) và phổ UV-Vis. Phổ khối (Mass Spectrometry) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy) đóng vai trò quan trọng trong việc xác định cấu trúc các hợp chất hoạt tính. Phân tích sắc ký (Chromatographic analysis) cho phép tách riêng các hợp chất khác nhau trong hỗn hợp phức tạp. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp thông tin chi tiết về hóa chất thực vật (Phytochemistry) của hai loài này.

2.2 Kết quả phân tích thành phần hóa học

Kết quả phân tích sẽ trình bày chi tiết các hợp chất được phân lập từ mỗi loài, bao gồm cấu trúc hóa học, công thức phân tử, và hàm lượng. Các nhóm hợp chất chính như diterpenoid, triterpenoid, flavonoid, phenylpropanoid, phenylethanoid sẽ được xác định và định lượng. Sự hiện diện của các nhóm hợp chất này góp phần giải thích một phần về hoạt tính sinh học của hai loài Callicarpa. Việc so sánh thành phần hóa học giữa hai loài sẽ cho thấy sự khác biệt và tương đồng về mặt hóa học. Dữ liệu về hợp chất hóa học thực vật (Plant chemical composition) sẽ được trình bày một cách rõ ràng, bao gồm cả các hợp chất mới được phát hiện. Dữ liệu này có giá trị quan trọng cho nghiên cứu sâu hơn về cơ sở hoạt tính của các loài này.

III. Hoạt tính sinh học của Callicarpa candicans và Callicarpa macrophylla

Phần này đánh giá hoạt tính sinh học của các chiết xuất và hợp chất được phân lập từ hai loài Callicarpa. Các hoạt tính được nghiên cứu bao gồm hoạt tính kháng khuẩn (Antibacterial activity), hoạt tính chống viêm (Anti-inflammatory activity), hoạt tính chống oxy hóa (Antioxidant activity), và hoạt tính chống ung thư (Anticancer activity). Các thử nghiệm được thực hiện trên các mô hình in vitro. Đánh giá độc tính (Toxicity assessment) cũng được thực hiện để đảm bảo an toàn khi sử dụng. Cơ chế tác dụng (Mechanism of action) của các hợp chất hoạt tính cũng sẽ được nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp bằng chứng khoa học cho việc sử dụng hai loài này trong y học.

3.1 Phương pháp đánh giá hoạt tính

Các phương pháp đánh giá hoạt tính được sử dụng dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế. Hoạt tính kháng khuẩn được đánh giá bằng phương pháp khuếch tán đĩa và phương pháp pha loãng. Hoạt tính chống viêm được đánh giá bằng các mô hình in vitro, ví dụ như ức chế sản xuất cytokine. Hoạt tính chống oxy hóa được đánh giá bằng các phương pháp như DPPH, ABTS, FRAP. Hoạt tính chống ung thư được đánh giá bằng phương pháp MTT và SRB trên các dòng tế bào ung thư. Đánh giá độc tính (Toxicity assessment) được thực hiện để xác định nồng độ an toàn của các chiết xuất và hợp chất. Kết quả thử nghiệm được phân tích thống kê để đảm bảo độ tin cậy.

3.2 Kết quả đánh giá hoạt tính sinh học

Kết quả nghiên cứu sẽ trình bày chi tiết về hoạt tính sinh học của các chiết xuất và hợp chất phân lập được. Các chỉ số IC50, MIC, LD50, ED50 sẽ được báo cáo. Sự khác biệt về hoạt tính sinh học giữa hai loài Callicarpa sẽ được phân tích. Hoạt tính kháng khuẩn, hoạt tính chống viêm, hoạt tính chống oxy hóa, và hoạt tính chống ung thư sẽ được so sánh. Kết quả này sẽ góp phần làm sáng tỏ cơ sở khoa học cho việc sử dụng hai loài này trong y học. Hợp chất hoạt tính (Bioactive compounds) mạnh mẽ sẽ được xác định và nghiên cứu sâu hơn về cơ chế tác động.

IV. Kết luận và đề xuất

Nghiên cứu này đã cung cấp thông tin quan trọng về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của Callicarpa candicans và Callicarpa macrophylla. Kết quả nghiên cứu đóng góp vào kho tàng kiến thức về cây thuốc Việt Nam, hỗ trợ phát triển các sản phẩm y tế từ nguồn gốc tự nhiên. Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo tập trung vào cơ chế tác dụng của các hợp chất hoạt tính, nghiên cứu tiền lâm sàng và lâm sàng để đánh giá hiệu quả và an toàn trước khi đưa vào ứng dụng thực tế. Nghiên cứu hóa học và nghiên cứu sinh học cần được phối hợp chặt chẽ để khai thác tối đa tiềm năng của hai loài này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. Đặc điểm chung về thực vật học chi Callicarpa Họ Cỏ roi ngựa (Verbenaceae) tuy là họ không lớn nhưng cũng rất đa dạng trong hệ thực vật Việt Nam, tác giả Vũ Xuân Phương (2007) đã xây dựng khóa định loại và mô tả khá đầy đủ cho 26 chi với khoảng 140 loài và 21 thứ. Theo y học cổ truyền ở nước ta cũng như nhiều nước trong khu vực, nhiều loài trong họ Cỏ roi ngựa như: các chi Mò (Clerodendrum), Cách (Premna), Tử châu (Callicarpa), Bình linh (Vitex), Cỏ roi ngựa (Verbena), Lõi thọ (Gmelina) đã được coi là những cây thuốc chữa trị các bệnh về gan, mật, vàng da, đau dạ dày, kinh nguyệt không đều, bạch đới, viêm loét tử cung, viêm não B, truyền nhiễm, huyết áp cao, lao phổi, viêm đường hô hấp, phong thấp. Những nghiên cứu về hóa học tuy chưa nhiều, song các kết quả thu được có tác dụng sinh học trong nhiều loài của một số chi thuộc họ Cỏ roi ngựa (Verbenaceae), cho thấy đây là một họ có nhiều triển vọng trong tương lai.

[1] Trên Thế giới, chi Callicarpa L. Có nhiều loài cây thuộc chi Callicarpa được sử dụng trong y học dân gian nhiều dân tộc, ở các nước châu Á, Australia và Mỹ. Khoảng 20 loài thực vật chi Callicarpa được công bố về tác dụng và được sử dụng trong y học dân gian. Trong đó, một số loài biết đến hay được sử dụng trong y học cổ truyền của Trung Quốc và Nam Á trong việc điều trị bệnh viêm gan, bệnh thấp khớp, sốt, nhức đầu, khó tiêu và các bệnh khác.

Một số loài Callicarpa đã được công bố được sử dụng chống lại ung thư (ví dụ, rễ cây Callicarpa americana để điều trị bệnh ung thư da và vỏ cây Callicarpa rubella để điều trị khối u của ruột già). Các dịch chiết thu được từ 14 loài trong chi Callicarpa đã được đánh giá tác dụng sinh học gồm khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, chống côn trùng sinh trưởng, gây độc tế bào và các hoạt động phytotoxic. Ngoài các acid amin, benzenoid, carbohydrate đơn giản, lipid, diterpene, flavonoid, phenylpropanoid, phytosterol, sesquiterpene, và triterpene đã được phát hiện, phân lập từ chi Callicarpa [3]. Ở Việt Nam, Theo tác giả Võ Văn Chi, chi Callicarpa có 14 loài [4], tác giả Phạm luan an 3 Hoàng Hộ thống kê chi Callicarpa có 26 loài [5], còn theo các nhà thực vật học thuộc Viện Sinh thái và tài nguyên sinh vật đã thống kê được 21 loài [6].

Được phân bố rải rác trong khắp cả nước ở Phía Bắc như Tuyên Quang, Lạng Sơn, Sơn La, Bắc Cạn, Phú Thọ, Bắc Giang, Ba Vì, Thái Nguyên, một số vùng miền trung như Nghệ An, Huế, Đà Nẵng, Khánh Hòa, Kon Tum, Đắc Lắc, Gia Lai, Ở phía Nam có Bình Dương, Đồng Nai [ 6,7 ]. Trong y học hiện đại, những kết quả nghiên cứu và thử nghiệm hoạt tính sinh học một số loài thực vật Callicarpa đã chứng minh rằng chúng chứa nhiều hoạt chất có tác dụng sinh học quý góp phần làm sáng tỏ việc sử dụng các thực vật chi này trong dân gian và cho thấy nó cung cấp một lượng lớn các chất chuyển hóa thứ cấp có hoạt tính sinh học. Tác dụng dược lý của chi Callicarpa Các thực vật chi Callicarpa được sử dụng trong y học cổ truyền, chủ yếu ở châu Á (Bảng 1. Thành phần hóa học tinh dầu chính của loài Callicarpa americana được công bố có tác dụng chống đầy bụng khó tiêu, một số chất phân lập được từ loài Callicarpa americana và Callicarpa japonica có tác dụng chống muỗi đốt [8].

Gần đây, kết quả nghiên cứu về hoạt tính sinh học của loài C. americana cho biết một số hợp chất khung clerodane- diterpene là thành phần chính thể hiện hoạt tính. Một số loài Callicarpa được nghiên cứu sử dụng trong phòng chống ung thư như rễ loài C. americana để điều trị ung thư da và vỏ loài C.

rubella để điều trị khối u ruột già [3]. Ở Ấn Độ, vỏ loài C. chữa bệnh ngoài da [9] còn ở Nepal sử dụng vỏ cây để giảm sốt và vỏ quả chữa chứng khó tiêu [10]. lanata có tác dụng như lá trầu ở Đông Ấn Độ [11].

Trong y học dân gian Đài Loan, loài C. formosana Rolfe được sử dụng để điều trị bệnh thấp khớp và rối loạn đường tiêu hóa (nhiễm trùng răng miệng, rối loạn dạ dày và đường ruột) [12]. macrophylla Vahl được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống của y học cổ truyền Ấn Độ và Trung Quốc. macrophylla được sử dụng trong y học cổ truyền Ấn Độ, để điều trị nhiễm trùng răng miệng và đường ruột, lá được sử dụng để điều trị bệnh thấp khớp, nước ép trái cây được sử dụng để giảm sốt và dầu thơm từ rễ được sử dụng để điều trị rối loạn chức năng dạ dày [13,14,15].

Trong y học cổ truyền Trung Quốc loài C. macrophylla được sử dụng kết hợp với hai loài C. cathayana Chang để ngăn ngừa xuất huyết trong và điều trị bỏng [16]. macrophylla cũng được sử dụng kết hợp với luan an 4 một số thảo dược khác để điều trị các bệnh như tiêu chảy, kiết lỵ, sâu ruột, viêm da, lọc máu và đào thải chất độc [17].

Một số loài Callicarpa được sử dụng gây vô sinh như bộ lạc ở thung lũng Torres (nằm giữa Papua New Guinea và Australia) sử dụng nước ép lá của một loài Callicarpa (tên địa phương, "argerarger", có thể là C. thozetii AA Munir) trộn lẫn với lá của một số loài cây khác để gây ra vô sinh vĩnh viễn [18]; Bộ lạc Marma ở Bangladesh đã sử dụng rễ loài C. (hay còn gọi là C.) kết hợp với rễ loài Streblus asper Laur. Theo một số tài liệu thực vật ở Bắc Mỹ, quả loài Callicarpa americana L.

được sử dụng thường xuyên như một loại thức ăn. Trong những năm đầu thế kỷ XIX, Rafinesque cho rằng lá C. mericana đã được sử dụng để điều trị bệnh phù, và quả để ăn mặc dù có tính axit, mặt khác quả cũng được coi là một nguồn thuốc nhuộm làm cho len có màu tím [21,22]. Theo y học cổ truyền ở Bắc Mỹ, nước sắc từ rễ và cành của C.

để sử dụng trị bệnh thấp khớp, ra mồ hôi, giải nhiệt và đặc biệt chữa sốt rét. Một số vùng còn sử dụng nước sắc gồm rễ và quả loài C. americana để điều trị đau bụng [23]. Nước sắc kết hợp rễ cây C.

americana với Rubus sp. được sử dụng để điều trị bệnh hoa mắt, chóng mặt. Ngoài ra, nước sắc từ rễ cũng được sử dụng điều trị bệnh đau dạ dày [24, 25].) Hochr ở Philippine được người bản địa sử dụng làm chất độc cá [26]. Một số loài chi Callicarpa sử dụng trong y học cổ truyền dân tộc [2] Loài Bộ phận Quốc gia Tác dụng Vỏ Mỹ Sốt Lá Mỹ Chứng thủng nước Rễ Mỹ Ung thư da C.

americana Rễ Mỹ Kiết lỵ Rễ và quả Mỹ Đau bụng Rễ và cành Mỹ Sốt, sốt rét, thấp khớp Vỏ Ấn Độ Bệnh ngoài da C. arborea Vỏ Nepal Sốt Ép vỏ Nepal Đường tiêu hóa C. bodinieri Lá Trung Quốc Vết thương C. cana Không xác định Papua New Guinea Chống đông luan an 5 Lá Quần đảo Palau Ngộ độc cá C.

candicans Lá Malaysia Điều hòa kinh C. cathayana Lá Trung Quốc Vết thương C. flavida Vỏ Philippines Đau răng Trên mặt đất Đài Loan Bệnh dạ dày C. formosana Không xác định Đài Loan Nhiễm trùng, rối loạn tiêu hóa Lá Trung Quốc Vết thương C.

giraldii Lá Trung Quốc Vết thương C. giraldii Lá Trung Quốc Vết thương C. integerrima Lá Trung Quốc Vết thương Lá Trung Quốc Vết thương C. japonica Lá Nhật Bản Chất độc cá C.

kochiana Lá Trung Quốc Vết thương Lá Ấn Độ Giun sán C. lanata Rễ tươi Bangladesh Sốt, sốt rét C. lingii Lá Trung Quốc Vết thương Lá Trung Quốc Vết thương C. longifolia Không xác định Papua New Guinea Giun sán C.

longissima Lá Trung Quốc Vết thương Quả tươi Nepal Sốt Lá Trung Quốc Vết thương Lá Ấn Độ Đau đầu Trung Quốc Sốt C. macrophylla Rễ tươi Ấn Độ Sốt, loét miệng, ho Rễ Nepal Nhiễm trùng Rễ Nepal Đường tiêu hóa Hạt Nhiễm trùng, thấp khớp C. pedunculata Không xác định Papua New Guinea Giun sán C. purpurea Lá Trung Quốc Vết thương C.

reevesii Lá Trung Quốc Vết thương Vỏ Ấn Độ Khối u của ruột già C. rubella Lá Trung Quốc Vết thương Trên mặt đất Trung Quốc Bỏng Lá Papua New Guinea Đau vai gáy, giun sán Callicarpa sp. Lá và cành Papua New Guinea Giun sán luan an 6 1.3 Thành phần hóa học thực vật chi Callicarpa  Tình hình nghiên cứu trên thế giới Những nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của các loài thực vật chi Callicarpa cho thấy sự có mặt của hơn 200 hợp chất. Bao gồm các lớp chất chính: terpenoid (diterpenoid và triterpenoid) và flavonoid với nhiều hoạt tính sinh học đáng được quan tâm chú ý.

Thực vật chi Callicarpa có thành phần hóa học phong phú và đa dạng với nhiều lớp chất khác nhau như: terpenoid (monoterpenoid, sesquiterpenoid, diterpenoid, triterpenoid), flavonoid, phenylethanoid và phenypropanoid. Trong đó các hợp chất terpenoid được quan tâm nhiều, đặc biệt là diterpenoid và triterpenoid là các thành phần phong phú nhất trong chi này. Monoterpenoid Một số hợp chất iridoid phân lập được từ loài C. nudiflora như nudifloside và linearoside được chứng minh có tác dụng ức chế tế bào ung thư máu K562 [28].

Ngoài ra các hợp chất khác phân lập được từ loài C. japonica cũng đã được báo cáo [29,30]. Một số hợp chất monoterpennoid phân lập được từ chi Callicarpa KH Tên chất Loài TLTK 1 4-terpineol C. formosana [27] 8 6-O-trans-cinnamoylphlorigidoside B C.

formosana [27] 9 6-O-trans-p-coumaroylshanzhiside C. formosana methyl ester [27] 10 4-O-trans-p-coumaroylmussaenoside C. formosana [27] luan an 7 13 2-Methoxy-9-methyl-3-oxabicyclo C. formosana nonane-7,9-diol [27] 14 Nudifloside C.

Cấu trúc hóa học của một số hợp chất monoterpennoid 1. Sesquiterpenoid Sesquiterpenoid được phân lập ở hầu hết các loài thuộc chi Callicarpa như luan an 8 C. Nghiên cứu thành phần dễ bay hơi từ loài C. japonica đã phân lập và nhận dạng được một số hợp chất như: 1-octen-3-ol; 2-hexenal; 2,4-hexadienal; 2,4-heptadienal và epiglobulol ức chế đáng kể sự phát triển của vi sinh vật [31].

Thêm nữa, dendrolasin, một loại sesquiterpenoid tự nhiên có hương thơm, được phát hiện là đặc trưng của cả tinh dầu lá và quả C. Một số hợp chất sesquiterpennoid phân lập được từ chi Callicarpa KH Hợp chất Loài TLTK 16 β-caryophyllene C. japonica [33] 20 Aromadendrene II C. integerrima [34] 28 7-epi-α-selinene C.

macrophylla [36] 30 (1β,6α)-euesm-4(15)-ene-1,6-diol C. pedunculata [37] 31 (-)-clovane-2β,9α-diol C. pedunculata [37] 32 (9β)-caryolane-1,9-diol C. macrophylla [36] luan an 9 Hình 1.

Cấu trúc hóa học của một số hợp chất sesquiterpennoid 1. Diterpenoid Các hợp chất diterpenoid phân lập từ thực vật chi Callicarpa rất phong phú, thuộc các bộ khung: abietane, phyllocradane, clerodane, labdane, pimarane, isopimarane và totarane. Một số hợp chất abietane diterpenoid còn được phân lập từ loài C.