Luận án tiến sĩ về tác động ức chế acetylcholinesterase và β-amyloid của curcumin và flavonoid

Luận án tiến sĩ nghiên cứu thiết kế và đánh giá tác động ức chế acetylcholinesterase và β amyloid của dẫn chất curcumin và flavonoid.

• Tác giả: Trần Thái Sơn
• Người hướng dẫn: Thái Khắc Minh
• Trường học: Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Hóa Dược
• Đề tài: Thiết kế, tổng hợp và đánh giá tác động ức chế acetylcholinesterase và beta-amyloid của một số dẫn chất tương đồng curcumin và flavonoid
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• MỤC LỤC
• Danh mục từ viết tắt và thuật ngữ Anh–Việt
• Danh mục các hình
• Danh mục các sơ đồ
• Danh mục các bảng
• 1. CHƯƠNG 1: Tổng quan về bệnh Alzheimer
• 1.1. Tổng quan về bệnh Alzheimer
• 1.2. Tổng quan về acetylcholinesterase
• 1.3. Tổng quan về β-secretase
• 1.4. Tổng quan về curcumin và dẫn chất
• 1.5. Tổng quan về flavonoid
• 1.6. Tổng quan về nghiên cứu in silico trong hóa dược
• 1.7. Các nghiên cứu có liên quan đến đề tài
• 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3. Kết quả nghiên cứu thiết kế các dẫn chất in silico
• 2.4. Kết quả nghiên cứu tổng hợp hóa học
• 2.5. Kết quả đánh giá hoạt tính sinh học
• 2.5.1. Nghiên cứu thiết kế dẫn chất in silico
• 2.5.2. Tổng hợp hóa học
• 2.5.3. Đánh giá hoạt tính sinh học in vitro
• 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về tác động ức chế acetylcholinesterase và β amyloid

Nghiên cứu về tác động ức chế của curcumin và flavonoid đối với acetylcholinesterase và β-amyloid đang thu hút sự chú ý lớn trong lĩnh vực y học. Bệnh Alzheimer, một trong những nguyên nhân chính gây ra suy giảm trí nhớ, có liên quan mật thiết đến sự tích tụ của β-amyloid và sự giảm hoạt động của hệ cholinergic. Việc tìm kiếm các hợp chất tự nhiên có khả năng ức chế hai yếu tố này là rất cần thiết để phát triển các phương pháp điều trị hiệu quả hơn.

1.1. Tác động của acetylcholinesterase trong bệnh Alzheimer

Acetylcholinesterase (AChE) là enzym chịu trách nhiệm phân hủy acetylcholin, một chất dẫn truyền thần kinh quan trọng. Sự gia tăng hoạt động của AChE dẫn đến giảm nồng độ acetylcholin, gây ra các triệu chứng của bệnh Alzheimer. Nghiên cứu cho thấy rằng việc ức chế AChE có thể cải thiện chức năng nhận thức ở bệnh nhân.

1.2. Vai trò của β amyloid trong sự phát triển bệnh

β-amyloid là một protein có vai trò quan trọng trong sự hình thành các mảng bám trong não, gây ra tổn thương tế bào thần kinh. Sự tích tụ của β-amyloid được coi là một trong những yếu tố chính dẫn đến sự phát triển của bệnh Alzheimer. Việc tìm kiếm các hợp chất có khả năng ức chế sự hình thành β-amyloid là một hướng nghiên cứu tiềm năng.

II. Phương pháp nghiên cứu tác động của curcumin và flavonoid

Nghiên cứu này áp dụng các phương pháp hiện đại để đánh giá tác động của curcumin và flavonoid đối với AChE và β-amyloid. Các phương pháp như docking phân tử, mô hình pharmacophore, và 2D-QSAR được sử dụng để dự đoán hoạt tính sinh học của các dẫn chất. Những phương pháp này giúp xác định cấu trúc và hoạt tính của các hợp chất một cách chính xác.

2.1. Thiết kế in silico các dẫn chất curcumin và flavonoid

Thiết kế in silico cho phép tạo ra các dẫn chất mới dựa trên cấu trúc của curcumin và flavonoid. Các mô hình này giúp dự đoán khả năng ức chế AChE và β-amyloid, từ đó lựa chọn các hợp chất tiềm năng cho nghiên cứu tiếp theo.

2.2. Đánh giá hoạt tính sinh học in vitro

Sau khi tổng hợp các dẫn chất, hoạt tính sinh học của chúng được đánh giá thông qua các thử nghiệm in vitro. Các thử nghiệm này giúp xác định hiệu quả ức chế AChE và β-amyloid, từ đó đánh giá tiềm năng điều trị của các hợp chất.

III. Kết quả nghiên cứu tác động ức chế của curcumin và flavonoid

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng cả curcumin và flavonoid đều có khả năng ức chế AChE và β-amyloid một cách hiệu quả. Các dẫn chất được thiết kế cho thấy hoạt tính sinh học cao, mở ra triển vọng cho việc phát triển các liệu pháp mới trong điều trị bệnh Alzheimer.

3.1. Hoạt tính ức chế AChE của các dẫn chất

Các dẫn chất curcumin và flavonoid cho thấy khả năng ức chế AChE với giá trị IC50 thấp, cho thấy tiềm năng điều trị cao. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các hợp chất này có thể cải thiện chức năng nhận thức thông qua việc tăng cường nồng độ acetylcholin trong não.

3.2. Hoạt tính ức chế β amyloid của các dẫn chất

Kết quả cho thấy rằng các dẫn chất cũng có khả năng ức chế sự hình thành β-amyloid, giúp giảm thiểu sự tích tụ protein này trong não. Điều này có thể góp phần làm chậm tiến trình phát triển của bệnh Alzheimer.

IV. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu trong điều trị bệnh Alzheimer

Nghiên cứu này không chỉ cung cấp thông tin về tác động của curcumin và flavonoid mà còn mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các liệu pháp điều trị bệnh Alzheimer. Việc ứng dụng các hợp chất tự nhiên này có thể giúp cải thiện chất lượng cuộc sống cho bệnh nhân.

4.1. Tiềm năng ứng dụng curcumin trong điều trị

Curcumin, với khả năng ức chế AChE và β-amyloid, có thể được phát triển thành một loại thuốc điều trị mới cho bệnh Alzheimer. Nghiên cứu cho thấy rằng curcumin có thể cải thiện chức năng nhận thức và giảm thiểu triệu chứng của bệnh.

4.2. Tiềm năng ứng dụng flavonoid trong điều trị

Flavonoid cũng cho thấy tiềm năng lớn trong việc điều trị bệnh Alzheimer. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng flavonoid có thể bảo vệ tế bào thần kinh và cải thiện khả năng nhận thức, từ đó hỗ trợ điều trị bệnh hiệu quả hơn.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về tác động ức chế của curcumin và flavonoid đối với AChE và β-amyloid mở ra nhiều triển vọng trong việc phát triển các liệu pháp điều trị bệnh Alzheimer. Các hợp chất tự nhiên này có thể trở thành lựa chọn điều trị hiệu quả trong tương lai.

5.1. Kết luận về hiệu quả của curcumin và flavonoid

Kết quả nghiên cứu cho thấy curcumin và flavonoid có khả năng ức chế AChE và β-amyloid, mở ra hướng đi mới trong điều trị bệnh Alzheimer. Việc phát triển các dẫn chất này có thể mang lại lợi ích lớn cho bệnh nhân.

5.2. Triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc tối ưu hóa cấu trúc của các dẫn chất curcumin và flavonoid để nâng cao hiệu quả điều trị. Đồng thời, cần thực hiện các thử nghiệm lâm sàng để xác định tính an toàn và hiệu quả của các hợp chất này.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Bệnh Alzheimer (Alzheimer’s Disease – AD) là bệnh lý thoái hóa thần kinh không hồi phục, được Alois Alzheimer mô tả lần đầu vào năm 1906. Về dịch tễ học, ước tính năm 2018 toàn cầu có khoảng 50 triệu người mắc chứng mất trí nhớ liên quan đến AD và con số này được dự báo đạt 152 triệu người vào năm 2050. Chi phí chăm sóc y tế toàn cầu cho bệnh nhân sa sút trí tuệ ước tính đạt 950 tỷ đô la Mỹ vào năm 2015 và tăng lên 2.100 tỷ đô la Mỹ vào năm 2030. Tại Việt Nam, các thống kê ghi nhận khoảng 500.000 người trên 60 tuổi mắc hội chứng sa sút trí tuệ bao gồm AD. Các thuốc đang được cấp phép lưu hành trong điều trị hiện nay (donepezil, rivastigmin, galantamin và memantin) chỉ có tác dụng làm chậm quá trình suy giảm nhận thức mà chưa thể chữa lành hoặc đảo nghịch tiến trình bệnh lý.

Về mặt sinh bệnh học, AD có cơ chế phức tạp với nhiều yếu tố tham gia đồng thời: sự hình thành và tích tụ mảng ngoại bào amyloid-beta (Aβ), sự xuất hiện đám rối tơ sợi thần kinh chứa protein Tau bị phosphoryl hóa quá mức trong nội bào tế bào thần kinh, sự tổn thương hệ vi mạch não, các biến đổi synap và đáp ứng viêm mạn tính kéo dài. Khoảng trống nghiên cứu then chốt được tác giả xác định là nhu cầu tìm kiếm các hợp chất mới có khả năng tác động đồng thời lên nhiều đích phân tử quan trọng của bệnh. Trong đó, hai enzym đích trung tâm đã được xác thực gồm: acetylcholinesterase (AChE - enzym xúc tác thủy phân dẫn truyền thần kinh cholinergic) và beta-secretase (BACE-1 - enzym khởi đầu chuỗi phản ứng cắt protein tiền sinh chất amyloid tạo ra Aβ). Curcumin và các hợp chất flavonoid là những khung cấu trúc polyphenol tự nhiên đã được ghi nhận có nhiều hoạt tính sinh học liên quan trực tiếp đến hai enzym này.

Luận án "Thiết kế, tổng hợp và đánh giá tác động ức chế acetylcholinesterase và beta-amyloid của một số dẫn chất tương đồng curcumin và flavonoid" đặt ra các mục tiêu cụ thể được đánh số theo văn bản như sau:

1. Thiết kế in silico các dẫn chất curcumin và flavonoid được dự đoán có hoạt tính ức chế trên cả 2 đích tác động của bệnh Alzheimer là AChE và BACE-1:
   • 1.1. Xây dựng thư viện tổ hợp ảo các dẫn chất curcumin và flavonoid phục vụ cho nghiên cứu sàng lọc để tìm kiếm các dẫn chất và các khung cấu trúc có tác động đồng thời trên AChE và BACE-1.
   • 1.2. Xây dựng các mô hình pharmacophore đối với AChE và BACE-1 và sàng lọc trên thư viện tổ hợp ảo để tìm kiếm các dẫn chất và khung cấu trúc có tiềm năng ức chế mạnh đối với AChE và BACE-1.
   • 1.3. Thiết kế mới các dẫn chất từ các khung cấu trúc được dự đoán có tiềm năng ức chế trên cả 2 enzym.
   • 1.4. Xây dựng các mô hình 2D-QSAR để dự đoán hoạt tính sinh học của các dẫn chất sàng lọc và được thiết kế mới.
   • 1.5. Xây dựng các mô hình docking phân tử để đánh giá và phân tích khả năng gắn kết của các dẫn chất sàng lọc và được thiết kế mới.
   • 1.6. Đề xuất danh sách các chất tiềm năng nhất để lựa chọn cho tổng hợp hóa học và đánh giá hoạt tính sinh học in vitro.
2. Tổng hợp các dẫn chất lựa chọn từ danh sách các chất được thiết kế.
3. Đánh giá hoạt tính sinh học in vitro các dẫn chất tổng hợp được.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các khung cấu trúc tương đồng curcumin và các nhóm dẫn xuất flavonoid (tập trung vào phenothiazin chalcon và các dẫn chất flavon phát triển từ baicalein và diosmetin), cùng hai enzym đích là AChE và BACE-1. Nghiên cứu được thực hiện tại Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh, hoàn thành và bảo vệ năm 2022 trong khuôn khổ chuyên ngành Hóa dược.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tài liệu trong luận án hệ thống hóa các phát hiện bệnh học và các hướng tiếp cận phát triển thuốc điều trị Alzheimer. Về dược lý lâm sàng, các thuốc ức chế thuận nghịch AChE như donepezil, rivastigmin và galantamin giúp duy trì nồng độ acetylcholin ở khe synap não bộ, trong khi memantin (được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ phê duyệt năm 2003) đóng vai trò chất đối kháng thụ thể N-methyl-D-aspartat. Tuy nhiên, các liệu pháp này chỉ mang tính điều trị triệu chứng. Các hướng thử nghiệm nhắm vào liệu pháp kháng amyloid (chất ức chế BACE-1, chất ức chế gamma-secretase), liệu pháp miễn dịch hoặc chất ức chế phosphoryl hóa Tau trên lâm sàng nhìn chung chưa đem lại hiệu quả khả quan.

Về nguồn chất tự nhiên, curcumin chiết xuất từ thân rễ Curcuma longa L. (khung cơ bản 1,7-diaryl-1,6-heptadien-3,5-dion) tồn tại ở hai dạng hỗ biến keto và enol, có khả năng vượt qua hàng rào máu não nhờ tính thân dầu và thể hiện nhiều hoạt tính sinh học như chống oxy hóa, làm phân rã sợi Aβ40, giảm lắng đọng Aβ cũng như ức chế AChE và BACE-1. Quy trình tổng hợp curcumin kinh điển được điểm lại từ công trình của Priyadarsini và cộng sự (2014), sử dụng phản ứng giữa acetylaceton với acid boric hoặc oxyd boric tạo phức boron nhằm tránh phản ứng phụ Knoevenagel trước khi ngưng tụ với benzaldehyd.

Đối với nhóm flavonoid, Uriarte-Pueyo và Calvo (2011) đã thống kê 128 dẫn chất flavonoid tự nhiên và tổng hợp có hoạt tính ức chế AChE, xác định flavon và chalcon là hai khung cấu trúc thể hiện tác dụng nổi bật. Tác động ức chế của chalcon và flavon trên AChE và BACE-1 tiếp tục được chứng minh qua các nghiên cứu thực nghiệm của Shimmyo và cộng sự (2008), Han và cộng sự (2019), Sakata và cộng sự (2020), cùng Mphahlele và cộng sự (2020). Về mặt tổng hợp hóa học, phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt giữa dẫn chất acetophenon và benzaldehyd trong môi trường kiềm hoặc acid là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để tạo bộ khung chalcon, từ đó có thể chuyển hóa tiếp thành flavon bằng phản ứng oxy hóa với iod trong dimethyl sulfoxid (theo báo cáo kỹ thuật), thành flavanon bằng đun hồi lưu với natri acetat, hoặc thành auron bằng thủy ngân acetat trong pyridin.

Khoảng trống nghiên cứu được luận án định vị là: trong khi các nghiên cứu đơn lẻ thường chỉ khảo sát hoạt tính trên một đích tác động hoặc chỉ dừng lại ở mô phỏng máy tính mà thiếu thực nghiệm tổng hợp, đề tài lựa chọn giải quyết đồng thời chuỗi liên hoàn: sử dụng các công cụ tính toán in silico đa bước để sàng lọc và thiết kế các dẫn chất flavonoid và tương đồng curcumin có khả năng ức chế kép cả AChE và BACE-1, sau đó tiến hành tổng hợp hóa học thực tế các phân tử tiềm năng nhất và kiểm chứng hoạt tính ức chế enzym bằng các phép đo in vitro chuẩn mực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên cơ sở lý thuyết bệnh sinh của AD: giả thuyết cholinergic (sự suy giảm dẫn truyền synap do thiếu hụt acetylcholin) và giả thuyết thác amyloid (sự cắt nối bất thường của APP bởi BACE-1 và gamma-secretase tạo thành các monomer Aβ từ 1-38 đến 1-43 acid amin, dẫn tới tích tụ mảng độc tính thần kinh).

Về cấu trúc sinh học phân tử:

• Enzym AChE (mô hình tinh thể từ Tetronarce californica, mã PDB: 1EVE) gồm chuỗi polypeptid 528 acid amin với hai vùng tương tác: vùng xúc tác nằm ở đáy khoang sâu ~20 Å, hẹp ~5 Å (chứa bộ ba xúc tác Ser200-His440-Glu327; túi oxyanion gồm Gly118, Gly119, Ala201; túi acyl gồm Trp233, Phe288, Phe290, Phe331; vùng anion gồm Trp84, Glu199, Phe330) và vùng ngoại biên (PAS) tại lối vào khoang (gồm Tyr70, Asp72, Tyr121, Trp279, Tyr334).
• Enzym BACE-1 (mô hình tinh thể 1FKN) là một aspartic protease có bộ đôi xúc tác Asp32 và Asp228 hoạt động theo cơ chế acid-base qua chất trung gian gem-diol. Vị trí gắn kết được che chắn bởi vòng kẹp tóc "flap" (chuỗi acid amin 67–75) và phân chia thành các túi phụ: túi S1 và S3 có tính kỵ nước (Leu30, Phe108, Ile110, Ile118, Trp115); túi S2 và S4 thân nước tiếp xúc dung môi (Lys9, Ser10, Thr72, Gln73, Thr231, Thr232, Arg235, Arg307, Lys321); túi S3', S4' (Pro70, Thr72, Glu125, Arg128, Arg195, Trp197); túi S2' (Ser35, Val69, Tyr71, Ile126, Tyr198) và túi S1' trung tâm (Ile226, Val332, Asp32, Asp228).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và tính toán gồm các nội dung cụ thể:

Giai đoạn nghiên cứu	Phương pháp / Công cụ	Đối tượng / Nguyên liệu / Kỹ thuật chi tiết
Xây dựng thư viện ảo	Công cụ QuaSAR-CombiGen (phần mềm MOE 2008.10)	Gắn tổ hợp các nhóm thế vào các vị trí đánh dấu ("port") trên các khung cấu trúc curcumin và flavonoid.
Mô hình Pharmacophore	Công cụ Pharmacophore Elucidation (MOE 2008.10)	Xây dựng mô hình A1 (đích AChE) và B1 (đích BACE-1) dựa trên dữ liệu cấu trúc của 4 chất ức chế chuẩn cho mỗi enzym. Đánh giá qua Active coverage, ROC, hệ số làm giàu EF.
Mối quan hệ định lượng cấu trúc - hoạt tính (2D-QSAR)	Phân tích hồi quy bằng thuật toán bình phương tối thiểu từng phần (PLS) trên MOE 2008.10	Tính toán 184 thông số mô tả 2D thuộc 7 nhóm (Physical Properties, Subdivided Surface Areas, Atom/Bond Counts, Kier-Hall & Kappa Indices, Adjacency/Distance Matrices, Pharmacophore Features, Partial Charges). Dự đoán giá trị pIC50.
Docking phân tử	Phần mềm FlexX (BioSolveIT)	Kỹ thuật đặt mảnh Triangle matching, thuật toán tìm kiếm cấu dạng theo phương pháp xây dựng lớn dần (incremental construction), hàm chấm điểm thực nghiệm. Tái gắn kết (re-dock) phối tử đồng kết tinh để đánh giá sai số RMSD ≤ 1,5 Å (hoặc ≤ 2,0 Å). Mã PDB sử dụng: AChE (1ACJ, 1DX6, 1EVE, 1W6R, 4EY6, 4EY7); BACE-1 (3VEU, 4B78, 5HU0, 5HU1, 6EQM).
Tổng hợp hóa học	Phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt, phản ứng ether hóa và ester hóa	Nguyên liệu: Acepromazin maleat (chuyển hóa thành dạng base tự do), các dẫn chất benzaldehyd thay thế, baicalein, diosmetin, dimethyl sulfat, các tác nhân acyl hóa. Tinh chế bằng kết tinh và sắc ký cột.
Xác định cấu trúc	Các phương pháp phổ nghiệm	Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR), carbon-13 (13C-NMR), phổ hồng ngoại (IR) và phổ khối lượng (MS).
Đánh giá hoạt tính in vitro	Phương pháp Ellman (AChE) và phương pháp FRET (BACE-1)	Thử nghiệm AChE: dùng enzym AChE, cơ chất acetylthiocholin iodid (ATCI) và thuốc thử DTNB, đo độ hấp thụ quang tại bước sóng 405 nm, đối chiếu galantamin. Thử nghiệm BACE-1: đo cường độ huỳnh quang cắt cơ chất FRET tại bước sóng kích thích 320 nm và phát xạ 405 nm, đối chiếu quercetin và verubecestat. Xác định giá trị IC50 và pIC50.

Nguồn dữ liệu đầu vào cho tính toán in silico được trích xuất từ ngân hàng dữ liệu Protein Data Bank (PDB) đối với cấu trúc đại phân tử và các tập dữ liệu phối tử có hoạt tính thực nghiệm đã công bố trong y văn để huấn luyện mô hình.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày hệ thống lý thuyết và y văn về dịch tễ học, các cơ chế bệnh sinh của Alzheimer, tập trung vào hai con đường thoái hóa cholinergic và thoái hóa amyloid. Chương phân tích chi tiết cấu tạo hóa học và cơ chế sinh học phân tử của acetylcholinesterase, phân loại cụ thể các acid amin cấu thành vùng xúc tác đáy sâu và vùng ngoại biên PAS. Đối với BACE-1, chương làm rõ cơ chế xúc tác acid-base thông qua bộ đôi Asp32/Asp228 và cấu trúc không gian ba chiều của các túi gắn kết S1 đến S4. Về hóa dược, chương tổng quan các đặc tính hóa học, dạng đồng phân hỗ biến, các con đường tổng hợp và các tác động sinh học của nhóm curcumin và flavonoid đối với Alzheimer. Cuối cùng, chương tổng kết các lý thuyết thiết kế thuốc nhờ máy tính (CADD), gồm phương pháp xây dựng thư viện ảo bằng tổ hợp hóa học, nguyên tắc gióng hàng phân tử xây dựng pharmacophore, thuật toán thống kê hồi quy bình phương tối thiểu từng phần (PLS) trong 2D-QSAR và nguyên lý thuật toán gắn kết phân tử của phần mềm FlexX.

Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết các đối tượng nghiên cứu, thiết bị, hóa chất và quy trình thực hiện. Tác giả trình bày danh mục trang thiết bị, hóa chất sử dụng trong tổng hợp các dẫn chất phenothiazin chalcon và các dẫn chất flavon (từ nguồn baicalein và diosmetin), quy trình xử lý giải phóng acepromazin từ dạng muối maleat, cơ chế phản ứng tạo anion enolat trong môi trường kiềm và phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt. Phương pháp bán tổng hợp ether hóa qua phản ứng Williamson, phân hủy dimethyl sulfat trong môi trường nước, và phản ứng ester hóa trên các nhóm -OH của baicalein và diosmetin được quy chuẩn hóa. Đối với các phương pháp thử nghiệm sinh học, chương quy định rõ thành phần định lượng của hỗn hợp phản ứng trong một giếng đo cho thử nghiệm Ellman xác định ức chế AChE và thử nghiệm FRET xác định ức chế BACE-1, bao gồm nồng độ cơ chất, nồng độ enzym, dung dịch đệm và các chất chuẩn đối chiếu (galantamin, quercetin, verubecestat).

Chương 3: Kết quả nghiên cứu

Chương 3 trình bày các số liệu thực nghiệm thu được qua ba mảng nghiên cứu:

• Kết quả thiết kế in silico: Thư viện tổ hợp ảo được thiết lập từ các khung cấu trúc curcumin và flavonoid với các nhóm thế tại các vị trí xác định. Hai mô hình pharmacophore A1 (AChE) và B1 (BACE-1) được xây dựng và thẩm định đạt các tiêu chí về độ bao phủ hoạt tính (active coverage), diện tích dưới đường cong ROC và hệ số làm giàu EF. Các mô hình 2D-QSAR sử dụng thuật toán PLS được phát triển thành công cho cả hai đích, biểu thị tương quan tuyến tính chặt chẽ giữa giá trị thực nghiệm và dự đoán pIC50. Quá trình docking lại các phối tử đồng kết tinh vào các tinh thể AChE (1ACJ, 1DX6, 1EVE, 1W6R, 4EY6, 4EY7) và BACE-1 (3VEU, 4B78, 5HU0, 5HU1, 6EQM) cho giá trị sai số RMSD đạt chuẩn quy định. Từ kết quả sàng lọc ảo đa bước, tác giả lập bảng thống kê năng lượng gắn kết, tính toán pIC50 dự đoán và chọn ra danh sách các dẫn chất tối ưu nhất để đưa vào tổng hợp hóa học.
• Kết quả tổng hợp hóa học: Tổng hợp thành công dãy dẫn chất phenothiazin chalcon (kí hiệu AC1–AC3, AC4, AC6–AC11, AC12, AC13) từ acepromazin và các dẫn chất benzaldehyd tương ứng; tổng hợp các dẫn chất flavon từ baicalein (B1, B2, B3) và diosmetin (D5, D6). Cấu trúc của các chất được chứng minh thông qua phân tích phổ 1H-NMR và 13C-NMR.
• Kết quả đánh giá hoạt tính sinh học in vitro: Xác định giá trị IC50 và pIC50 của các dẫn chất tổng hợp trên cả hai enzym AChE và BACE-1. Kết quả thực nghiệm cho thấy sự phân hóa về hoạt tính giữa các nhóm thế, trong đó một số dẫn chất thể hiện khả năng ức chế đồng thời cả hai enzym đích. Tác giả lập đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa hoạt tính thực nghiệm và hoạt tính dự đoán từ mô hình 2D-QSAR, xác nhận mức độ phù hợp của mô hình tính toán.

Chương 4: Bàn luận

Chương 4 tập trung biện luận và so sánh các phát hiện nghiên cứu với y văn đã công bố:

• Về nghiên cứu in silico: So sánh các tham số thống kê của mô hình pharmacophore và mô hình 2D-QSAR trên AChE và BACE-1 với các công trình của các tác giả khác trong và ngoài nước, làm rõ giá trị của việc kết hợp các thông số mô tả 2D của MOE trong phân tích PLS.
• Về tổng hợp hóa học: Biện luận cơ chế hình thành sản phẩm ngưng tụ Claisen-Schmidt, so sánh mật độ điện tích dương trên nguyên tử carbon của nhóm carbonyl giữa acepromazin và các dẫn chất benzaldehyd để giải thích khả năng phản ứng. Phân tích ảnh hưởng của liên kết hydro nội phân tử trong cấu trúc baicalein và diosmetin đối với khả năng phản ứng chọn lọc vị trí của các nhóm hydroxyl trong phản ứng ether hóa và ester hóa. Giải thích chi tiết các tín hiệu phổ đặc trưng của dẫn chất AC4, baicalein và so sánh phổ diosmetin với các tài liệu đã công bố.
• Về hoạt tính sinh học và phân tích gắn kết phân tử: Khảo sát chi tiết mô hình tương tác docking của các hợp chất trên tinh thể protein. Đối với AChE (tinh thể 1DX6), chương phân tích tương tác của galantamin so với các dẫn chất AC1, AC2, AC12, B1, B2, B3 tại vùng xúc tác và vùng ngoại biên. Đối với BACE-1 (tinh thể 5HU1 và 6EQM), chương phân tích các liên kết hydro và tương tác kỵ nước của chất đối chiếu verubecestat, quercetin so sánh với các dẫn chất AC1, AC4, AC12, AC13, D5 và D6, chỉ ra vai trò của các nhóm thế trong việc ổn định phân tử tại các túi S1–S4 và túi S1'.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án ghi nhận các kết quả và đóng góp cụ thể về mặt khoa học và thực tiễn:

• Về mặt lý luận và phương pháp: Xây dựng hoàn chỉnh một quy trình sàng lọc và thiết kế in silico kết hợp liên hoàn giữa mô hình tổ hợp ảo, mô hình pharmacophore, mô hình hồi quy 2D-QSAR (thuật toán PLS) và mô hình docking phân tử (FlexX) trên đồng thời hai enzym đích AChE và BACE-1 liên quan đến bệnh Alzheimer. Cung cấp các mô hình pharmacophore và 2D-QSAR đã được thẩm định, phục vụ cho việc định hướng thiết kế các cấu trúc mới.
• Về mặt thực tiễn hóa dược:
  • Thiết kế và tổng hợp thành công dãy các dẫn chất phenothiazin chalcon mới từ nguyên liệu acepromazin và các benzaldehyd thay thế (như AC1–AC3, AC4, AC6–AC11, AC12, AC13).
  • Bán tổng hợp thành công các dẫn chất flavon ether và ester từ nguyên liệu tự nhiên baicalein (B1, B2, B3) và diosmetin (D5, D6).
  • Xác lập đầy đủ dữ liệu phổ nghiệm (1H-NMR, 13C-NMR, IR, MS) để khẳng định cấu trúc của các dẫn chất tổng hợp.
  • Cung cấp dữ liệu thực nghiệm in vitro về hoạt tính ức chế AChE (phương pháp Ellman) và BACE-1 (phương pháp FRET) của các hợp chất tổng hợp. Phát hiện các dẫn chất có tác dụng ức chế đồng thời trên cả hai enzym, tiêu biểu như dẫn chất AC4, AC12, mở ra hướng phát triển các tác nhân đa đích từ khung phenothiazin chalcon và flavon.

Về kiến nghị và giải pháp đề xuất, tác giả kiến nghị tiếp tục tối ưu hóa cấu trúc của các dẫn chất tiềm năng nhất nhằm nâng cao hoạt tính sinh học, khảo sát thêm tính thấm qua màng tế bào và hàng rào máu não bằng các mô hình thực nghiệm (như PAMPA hoặc dòng tế bào Caco-2), đánh giá độc tính tế bào và kiểm tra tác dụng cải thiện trí nhớ trên các mô hình động vật in vivo.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

• Luận án mới dừng lại ở việc đánh giá hoạt tính sinh học in vitro trên enzym tinh sạch (AChE và BACE-1), chưa thực hiện đánh giá hoạt tính trên tế bào thần kinh sống (cellular assay) hoặc thử nghiệm in vivo trên mô hình động vật mắc bệnh Alzheimer.
• Số lượng các dẫn chất được đưa vào tổng hợp hóa học thực tế còn giới hạn so với quy mô của thư viện tổ hợp ảo được thiết kế ban đầu.
• Chưa tiến hành các đánh giá thực nghiệm chuyên sâu về độ bền chuyển hóa, độc tính cấp và khả năng thấm thực tế qua hàng rào máu não của các dẫn chất mới tổng hợp.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

• Mở rộng tổng hợp các dẫn xuất khác trong danh sách các chất tiềm năng đã được mô hình in silico dự đoán.
• Tiến hành các thử nghiệm in vitro trên dòng tế bào thần kinh để đánh giá khả năng bảo vệ tế bào chống lại độc tính gây bởi Aβ và stress oxy hóa.
• Khảo sát các thông số dược động học tiền lâm sàng, tính thấm hàng rào máu não và thử nghiệm tác dụng cải thiện nhận thức trên mô hình chuột chuyển gen hoặc gây suy giảm trí nhớ thực nghiệm.

Giá trị tham khảo

Nghiên cứu có giá trị tham khảo hữu ích cho các đối tượng và lĩnh vực chuyên môn:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên ngành Hóa dược, Dược học và Hóa tin sinh học: Tài liệu cung cấp quy trình bài bản từ bước mô phỏng tính toán in silico (xây dựng thư viện ảo bằng QuaSAR-CombiGen, chiết xuất pharmacophore, hồi quy PLS trong 2D-QSAR với 184 thông số, thiết lập docking FlexX) đến quy trình tổng hợp hóa học và kỹ thuật thử nghiệm enzym in vitro.
• Các nhà nghiên cứu phát triển thuốc chống sa sút trí tuệ: Cung cấp nguồn dữ liệu cụ thể về mối quan hệ giữa cấu trúc và hoạt tính (SAR) của khung phenothiazin chalcon và dẫn chất flavon của baicalein, diosmetin đối với hai đích enzym AChE và BACE-1.
• Phần đáng tham khảo nhất: Phương pháp luận kết hợp nhiều tầng công cụ CADD để sàng lọc thuốc tác động đa đích; các phân tích cơ chế phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt trên dẫn chất phenothiazin; các dữ liệu phân tích phổ 1H-NMR và 13C-NMR phục vụ giải đoán cấu trúc hóa hữu cơ; quy trình chuẩn bị mẫu và đo quang/huỳnh quang trong phương pháp Ellman và FRET.

Câu hỏi thường gặp

1. Hai đích tác động phân tử chính được luận án tập trung nghiên cứu là gì và vì sao lại hướng tới việc ức chế đồng thời hai đích này?
Hai đích tác động là acetylcholinesterase (AChE) và beta-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1 (BACE-1). Do bệnh Alzheimer có cơ chế sinh bệnh học đa yếu tố phức tạp, việc ức chế AChE giúp ngăn ngừa sự thủy phân acetylcholin, duy trì dẫn truyền thần kinh cholinergic để cải thiện nhận thức; trong khi ức chế BACE-1 ngăn chặn giai đoạn đầu của quá trình cắt protein tiền sinh chất APP, từ đó giảm sự hình thành và tích tụ các monomer và mảng beta-amyloid gây độc thần kinh. Tác động đồng thời lên cả hai đích giúp giải quyết hai cơ chế bệnh lý song song của bệnh.

2. Quy trình thiết kế in silico trong luận án được triển khai qua các bước nào và dùng những phần mềm gì?
Quy trình in silico gồm các bước liên hoàn: (1) Xây dựng thư viện tổ hợp ảo bằng công cụ QuaSAR-CombiGen trên phần mềm MOE 2008.10; (2) Xây dựng mô hình pharmacophore A1 (AChE) và B1 (BACE-1) bằng công cụ Pharmacophore Elucidation của MOE 2008.10 để sàng lọc thư viện; (3) Tính toán 184 thông số mô tả phân tử 2D và xây dựng mô hình 2D-QSAR bằng thuật toán PLS để dự đoán giá trị pIC50; (4) Docking phân tử trên phần mềm FlexX vào các cấu trúc tinh thể PDB của AChE (như 1DX6, 1EVE) và BACE-1 (như 5HU1, 6EQM) để đánh giá tương tác và năng lượng gắn kết; (5) Lựa chọn các chất tiềm năng để tổng hợp thực nghiệm.

3. Các khung cấu trúc hóa học nào được lựa chọn để tổng hợp và nguồn nguyên liệu ban đầu gồm những gì?
Nghiên cứu tập trung vào hai nhóm cấu trúc chính: (1) Dẫn chất phenothiazin chalcon được tổng hợp bằng phản ứng ngưng tụ Claisen-Schmidt giữa acepromazin (chuyển hóa từ nguyên liệu acepromazin maleat) với các dẫn chất benzaldehyd thay thế trong môi trường kiềm; (2) Các dẫn chất flavon được bán tổng hợp bằng phản ứng ether hóa (phương pháp Williamson, dimethyl sulfat) và ester hóa các nhóm hydroxyl tự do trên hai phân tử flavon tự nhiên là baicalein và diosmetin.

4. Phương pháp thử nghiệm in vitro nào được sử dụng để xác định hoạt tính ức chế của các hợp chất trên AChE và BACE-1?
Hoạt tính ức chế AChE được đánh giá bằng phương pháp đo màu Ellman: đo mật độ quang ở bước sóng 405 nm của sản phẩm màu vàng tạo thành giữa thuốc thử DTNB và thiocholin (sinh ra khi AChE thủy phân acetylthiocholin iodid), sử dụng galantamin làm chất đối chiếu. Hoạt tính ức chế BACE-1 được xác định bằng phương pháp FRET (truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang): đo cường độ huỳnh quang giải phóng khi enzym BACE-1 cắt đứt cơ chất peptide huỳnh quang tại bước sóng kích thích 320 nm và phát xạ 405 nm, sử dụng quercetin và verubecestat làm chất đối chiếu.

5. Vùng liên kết của acetylcholinesterase gồm những vị trí và acid amin quan trọng nào theo mô tả trong luận án?
Theo mô tả từ tinh thể 1EVE, AChE gồm hai vùng gắn kết chính:

• Vùng xúc tác ở đáy khoang: chứa bộ ba xúc tác (Ser200, His440, Glu327) làm nhiệm vụ phân hủy acetylcholin; túi oxyanion (Gly118, Gly119, Ala201) giúp ổn định trạng thái chuyển tiếp tứ diện; túi acyl (Trp233, Phe288, Phe290, Phe331) cố định nhóm methyl của acetat; vùng anion (Trp84, Glu199, Phe330) ổn định điện tích dương của phối tử bằng tương tác tĩnh điện và tương tác pi.
• Vùng ngoại biên (PAS) tại cửa ngõ khoang: gồm các acid amin Tyr70, Asp72, Tyr121, Trp279, Tyr334, đóng vai trò thúc đẩy sự kết tập các mảng beta-amyloid và điều hòa hoạt động của enzym.

Kết luận

Luận án của tác giả Trần Thái Sơn đã xây dựng một nghiên cứu thực nghiệm kết hợp tính toán toàn diện trong chuyên ngành Hóa dược, nhắm vào chiến lược điều trị bệnh Alzheimer đa đích. Đề tài đã thiết lập thành công quy trình thiết kế in silico sàng lọc kép qua pharmacophore, 2D-QSAR và docking phân tử để dự đoán tác động ức chế trên AChE và BACE-1 từ khung curcumin và flavonoid. Dựa trên kết quả tính toán, tác giả đã tổng hợp thành công dãy dẫn chất phenothiazin chalcon cùng các dẫn chất flavon từ baicalein và diosmetin, đồng thời xác định đầy đủ cấu trúc hóa học bằng các phương pháp phổ nghiệm. Kết quả thử nghiệm in vitro bằng phương pháp Ellman và FRET đã chứng minh hoạt tính ức chế thực tế của các hợp chất tổng hợp trên cả hai enzym đích, cung cấp cơ sở dữ liệu quan trọng cho các nghiên cứu phát triển thuốc kháng Alzheimer tiếp theo.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Bệnh Alzheimer (Alzheimer’s Disease – AD) là căn bệnh thoái hóa thần kinh không hồi phục đƣợc Alois Alzheimer mô tả lần đầu tiên vào năm 1906 [104]. Đây là căn bệnh có tỷ lệ cao ở ngƣời lớn tuổi. Theo ƣớc tính, năm 2018 trên toàn thế giới có khoảng 50 triệu ngƣời bị mất trí nhớ có liên quan đến AD, và con số này sẽ tăng lên gần 3 lần vào năm 2050 [89]. AD đang tạo một gánh nặng rất lớn về kinh tế - xã hội lên hệ thống y tế của nhiều nƣớc phát triển có dân số ngày càng già đi.

Chi phí cho chăm sóc y tế toàn cầu đối với bệnh mất trí nhớ, bao gồm cả AD, lần lƣợt vào các năm 2015, 2030 và 2050 tƣơng ứng sẽ là 950 tỷ, 2.100 tỷ đô la Mỹ [70]. Tại Việt Nam, các nghiên cứu dịch tễ học đã ghi nhận hiện đang có khoảng 500.000 ngƣời trên 60 tuổi bị sa sút trí tuệ bao gồm cả AD, và con số này ngày một tăng lên kèm theo đó là chi phí cho điều trị bệnh ngày một lớn [4]. Các thuốc hiện đƣợc sử dụng trong điều trị AD; bao gồm rivastigmin, galantamin, donepezil, và memantin; chỉ làm chậm lại sự tiến triển của quá trình suy giảm các chức năng nhận thức mà không chữa lành đƣợc bệnh [101]. Chính vì vậy, nhu cầu tìm kiếm các liệu pháp mới có thể chặn đứng hoặc đảo nghịch tiến triển của bệnh hiện nay là cực kỳ lớn.

Về mặt bệnh học, AD đƣợc xác nhận là căn bệnh với nhiều yếu tố bệnh sinh bao gồm: sự hiện diện của các mảng β-amyloid (Aβ) ở ngoại bào và các đám rối sợi thần kinh cùng với protein Tau bị phosphoryl hóa quá mức ở nội bào tế bào thần kinh [101], [165], sự mất tính toàn vẹn của hệ vi mạch thần kinh ở não [62], và những thay đổi trong các hoạt động synap/thần kinh và trong chuyển hóa thần kinh [55]. Nhƣ vậy, do bản chất đa yếu tố phức tạp của AD nên một trong các hƣớng trị liệu mới là chú trọng đến việc tìm ra các hợp chất có tác dụng đồng thời trên nhiều yếu tố bệnh học quan trọng của bệnh. Hai cách tiếp cận nghiên cứu thuốc mới trong điều trị AD thu hút nhiều mối quan tâm của các nhà khoa học trong một thời gian dài là tái lập dẫn truyền hệ cholinergic thông qua ức chế acetylcholinesterase (AChE) và ức chế β-amyloid thông qua ức chế enzym β-secretase (beta-site LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 2 amyloid precusor protein cleaving enzyme 1, BACE-1). Đây là 2 enzym quan trọng trong sinh bệnh học của AD.

AChE chịu trách nhiệm cho những khiếm khuyết trong con đƣờng dẫn truyền tín hiệu cholinergic, còn BACE-1 là enzym có liên quan đến quá trình sinh tổng hợp thành phần chính của các mảng β-amyloid [97]. Những lợi ích trị liệu của các dẫn chất curcumin và flavonoid đối với AD thông qua nhiều con đƣờng khác nhau, trong đó có các tác động trên AChE [10], [153] và BACE-1 [169], [176]. Thiết kế thuốc với sự hỗ trợ của máy tính là phƣơng pháp đã đƣợc sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực phát minh thuốc, và đã cho ra đời nhiều tác nhân trị liệu hữu hiệu [75], [177], [180]. Bằng cách sử dụng phƣơng pháp này, các nhà khoa học có thể đƣa ra nhiều gợi ý có giá trị để định hƣớng cho các giai đoạn nghiên cứu thực nghiệm của tiến trình phát triển thuốc.

Nhiều nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng các phƣơng pháp thiết kế thuốc có sự hỗ trợ của máy tính bao gồm nghiên cứu mối liên quan định lƣợng cấu trúc–hoạt tính sinh học 2 chiều (two-dimensional quantitative structure–activity relationship, 2D-QSAR), mô hình pharmacophore và docking phân tử đã đƣợc áp dụng thành công trong tìm kiếm các cấu trúc có tiềm năng ức chế AChE và BACE-1. Điều này giúp cho viễn cảnh tìm kiếm các chất mới trong điều trị AD ngày càng rộng mở và đầy hứa hẹn [8], [66], [86], [87]. Nhƣ vậy với việc nhận thấy rõ bệnh Alzheimer là căn bệnh có nhiều yếu tố bệnh sinh, trong đó đáng chú ý nhất là sự rối loạn dẫn truyền cholinergic và sự hình thành và kết tập các mảng Aβ, đồng thời cũng nhận thấy rõ các dẫn chất flavonoid và curcumin có hoạt tính sinh học rất đa dạng, trong đó có các hoạt tính quan trọng trên sinh bệnh học Alzheimer, đặc biệt là những hoạt tính liên quan đến AChE và BACE-1, đề tài “Thiết kế, tổng hợp và đánh giá tác động ức chế acetylcholinesterase và -amyloid của một số dẫn chất tƣơng đồng curcumin và flavonoid” đƣợc thực hiện với các mục tiêu: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Thiết kế in silico các dẫn chất curcumin và flavonoid đƣợc dự đoán có hoạt tính ức chế trên cả 2 đích tác động của bệnh Alzheimer là AChE và BACE-1.

- Xây dựng thƣ viện tổ hợp ảo các dẫn chất curcumin và flavonoid phục vụ cho nghiên cứu sàng lọc để tìm kiếm các dẫn chất và các khung cấu trúc có tác động đồng thời trên AChE và BACE-1. - Xây dựng các mô hình pharmacophore đối với AChE và BACE-1 và sàng lọc trên thƣ viện tổ hợp ảo để tìm kiếm các dẫn chất và khung cấu trúc có tiềm năng ức chế mạnh đối với AChE và BACE-1. - Thiết kế mới các dẫn chất từ các khung cấu trúc đƣợc dự đoán có tiềm năng ức chế trên cả 2 enzym. - Xây dựng các mô hình 2D-QSAR để dự đoán hoạt tính sinh học của các dẫn chất sàng lọc và đƣợc thiết kế mới.

- Xây dựng các mô hình docking phân tử để đánh giá và phân tích khả năng gắn kết của các dẫn chất sàng lọc và đƣợc thiết kế mới. - Đề xuất danh sách các chất tiềm năng nhất để lựa chọn cho tổng hợp hóa học và đánh giá hoạt tính sinh học in vitro. Tổng hợp các dẫn chất lựa chọn từ danh sách các chất đƣợc thiết kế. Đánh giá hoạt tính sinh học in vitro các dẫn chất tổng hợp đƣợc.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 4 CHƢƠNG 1. Tổng quan về bệnh Alzheimer Bệnh Alzheimer (AD) là một trong những thách thức lớn nhất về mặt y tế đối với chúng ta trong kỷ nguyên hiện tại. Bệnh biểu hiện bằng sa sút năng lực trí tuệ, mất dần trí nhớ, rối loạn ngôn ngữ và khả năng sử dụng các động tác cũng nhƣ nhận thức, dẫn đến ảnh hƣởng nghiêm trọng cho lao động nghề nghiệp và giao tiếp xã hội của bệnh nhân. AD còn gây tác động nặng nề đến gia đình và những ngƣời xung quanh vì chăm sóc một bệnh nhân AD thƣờng rất khó khăn và tốn kém.

AD tiến triển trầm trọng theo thời gian và cuối cùng sẽ dẫn đến tử vong [101]. Hiện số ngƣời đang bị sa sút trí tuệ có liên quan đến AD trên toàn thế giới vào khoảng 50 triệu ngƣời (năm 2018), và con số này sẽ tăng lên đến 152 triệu vào năm 2050 [89], với chi phí cho chăm sóc y tế toàn cầu đối với bệnh là hàng ngàn tỷ đô la Mỹ [70]. AD có các yếu tố nguy cơ, bao gồm: tuổi tác, yếu tố di truyền, lối sống, chế độ ăn, bia rƣợu, thuốc lá, các bệnh lý tim mạch, đái tháo đƣờng, trầm cảm, béo phì. Ngoài ra, các yếu tố làm tăng dự trữ nhận thức bao gồm giáo dục, trí thông minh, nghề nghiệp và hoạt động xã hội trong suốt cuộc đời cũng góp phần làm tăng hoặc giảm nguy cơ đối với AD [133].

Về mặt bệnh học, AD đƣợc xác định là căn bệnh với nhiều cơ chế bệnh sinh bao gồm: (i) sự lắng đọng ở ngoại bào của các mảng Aβ; (ii) sự xuất hiện bên trong nội bào của các đám rối tơ sợi thần kinh có chứa các protein Tau bị phosphoryl hóa quá mức [101], [165]; (iii) rối loạn dẫn truyền thần kinh cholinergic [59]; (iv) hậu quả của đáp ứng viêm và miễn dịch kéo dài [80]; (v) và nhiều yếu tố khác [29]. Về thuốc điều trị, các chất ức chế acetylcholinesterase trong đó có donepezil, rivastigmin và galantamin hiện là những chất đƣợc sử dụng rộng rãi nhất. Các thuốc này đều ức chế có hồi phục AChE. Tác dụng điều trị cũng nhƣ tác dụng không mong muốn của nhóm thuốc này gần nhƣ tƣơng đƣơng nhau và việc lựa chọn sử dụng thuốc nào trong điều trị chủ yếu dựa vào giá thành, khả năng dung nạp của bệnh nhân và kinh nghiệm của bác sĩ [98].

Memantin là một chất kháng thụ thể N- metyl-D-aspartat đƣợc Cơ quan quản lý Thực và Dƣợc phẩm Hoa Kỳ cấp phép vào LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 5 năm 2003 để điều trị AD giai đoạn trung bình đến nặng. Memantin có thể dùng một mình hoặc phối hợp với các chất ức chế acetylcholinesterase [73]. Ngoài những thuốc đã đƣợc cấp phép, cho đến nay, đã và đang có rất nhiều thuốc đƣợc thử nghiệm trên lâm sàng đối với AD ở các thể và giai đoạn khác nhau nhƣ: (i) các liệu pháp kháng amyloid: bao gồm các chất ức chế BACE-1, các chất ức chế hay điều hòa -secretase; (ii) các liệu pháp chủng ngừa nhƣ vaccin hay immunoglobulin; (iii) các kháng thể đơn dòng; (iv) các liệu pháp tác động lên protein Tau nhƣ: các chất ức chế phosphoryl hóa Tau, các chất ổn định cấu trúc vi ống, và (v) nhiều liệu pháp khác. Tuy nhiên, vẫn chƣa có một thử nghiệm lâm sàng nào cho kết quả tác dụng khả quan của các chất nghiên cứu [98].

Tổng quan về acetylcholinesterase 1. Vai trò trong bệnh Alzheimer Giả thuyết cholinergic nhấn mạnh rằng các synap thần kinh hiện diện khắp nơi trên hệ thần kinh trung ƣơng của ngƣời, với mật độ dày đặc ở vùng dƣới đồi, thể vân, hệ viền và vùng tân vỏ não (neocortex). Điều này gợi ý rằng dẫn truyền thần kinh cholinergic có khả năng đóng vai trò tối quan trọng đối với trí nhớ, khả năng học hỏi, sự tập trung và các chức năng thần kinh cao cấp khác. Chính vì vậy, hệ cholinergic ở não chiếm một vai trò trung tâm trong các nghiên cứu đã và đang đƣợc thực hiện đối với tình trạng sa sút trí tuệ do tuổi gây ra, trong đó có AD [59].

Acetylcholinesterase (AChE, EC 3.7) có vai trò xúc tác cho phản ứng thủy phân acetylcholin (ACh) và của một số ester cholin dẫn truyền thần kinh khác. AChE đƣợc tìm thấy chủ yếu tại các synap thần kinh cholinergic, ở đó nó nhanh chóng phân hủy ACh để giải phóng cholin và acetat. Do đó AChE đóng vai trò thiết yếu trong dẫn truyền thần kinh cholinergic [35]. Các chất ức chế acetylcholinesterase làm tăng nồng độ acetylcholin ở khe synap não bộ và là một trong rất ít liệu pháp trị liệu đã đƣợc chứng minh trên lâm sàng có hiệu quả trong điều trị tình trạng sa sút trí tuệ do AD gây ra.