Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Man thanh long nghiên cứu thành phần hóa học

Nghiên cứu thành phần hóa học của cây Bát giác liên Dysosma difformis, phân tích các hợp chất sinh học và ứng dụng trong dược học hiện đại.

• Tác giả: Man Thanh Long
• Người hướng dẫn: PGS. Bùi Hồng Cường
• Trường học: Trường Đại Học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược học cổ truyền
• Đề tài: Nghiên Cứu Thành Phần Hóa Học Của Cây Bát Giác Liên (Dysosma Difformis)
• Loại tài liệu: Khóa Luận Tốt Nghiệp Dược Sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về cây Bát giác liên Dysosma difformis

Cây Bát giác liên (Dysosma difformis) là một loài thực vật quý hiếm thuộc họ Mộc lan, phân bố chủ yếu ở các vùng núi cao của Đông Nam Á. Trong y học cổ truyền, cây này được sử dụng rộng rãi nhờ những tác dụng sinh học vượt trội. Nghiên cứu thành phần của Bát giác liên cho thấy nó chứa nhiều hợp chất hóa học có giá trị về mặt dược lý. Đặc biệt, các khóa luận nghiên cứu tại các trường đại học dược hàng đầu như Trường Đại học Dược Hà Nội đã xác định được các thành phần chính của loài cây này. Những thành phần hóa học này có khả năng chống viêm, giảm đau và tiêu diệt khối u, làm cho Bát giác liên trở thành đối tượng nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực dược học.

1.1. Vị trí phân loại học của Dysosma difformis

Bát giác liên được xếp vào chi Dysosma, thuộc họ Papaveraceae (họ Anh túc). Phân loại khoa học của cây: Vương quốc Plantae, Ngành Magnoliophyta, Lớp Dicotyledonae, Bộ Papaverales, Họ Papaveraceae, Chi Dysosma, Loài Dysosma difformis. Điểm đặc biệt là loài này có cấu trúc lá độc đáo, với hình dạng bát giác, từ đó có tên gọi Bát giác liên. Tên gọi khác là Tứ nhân tử hoặc Dạỵ hình lá.

1.2. Đặc điểm thực vật và phân bố địa lý

Cây Bát giác liên mọc ở những khu rừng nguyên sinh, vùng sâu núi cao ở độ cao từ 800-2000 mét. Đặc điểm thực vật nổi bật là có lá rất to, hình tròn, mép lá có 8 góc nhô ra. Chiều cao của cây từ 30-80 cm, có hoa màu trắng nở vào mùa xuân. Phân bố tự nhiên chủ yếu ở Trung Quốc, Nhật Bản và Đông Bắc Á. Tại Việt Nam, cây này hiếm gặp, chỉ tìm thấy ở một số vùng núi cao của các tỉnh phía Bắc.

II. Thành phần hóa học của cây Bát giác liên

Nghiên cứu thành phần hóa học của Bát giác liên đã được tiến hành chi tiết tại các viện dược liệu và trường đại học dược. Những khóa luận tốt nghiệp về chủ đề này cho thấy rằng cây chứa nhiều hợp chất quý giá, đặc biệt là các chất lignan và alkaloid. Các thành phần chính bao gồm podophyllotoxin, deoxypodophyllotoxin, và các hợp chất phenol khác. Phân tích hóa học chi tiết thực hiện bằng các phương pháp hiện đại như sắc ký lớp mỏng (SKLM), cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), và khối phổ (MS) giúp xác định chính xác các thành phần hóa học. Những nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học cho việc sử dụng Bát giác liên trong dược phẩm.

2.1. Các chất lignan có trong Dysosma difformis

Các chất lignan là thành phần chính của Bát giác liên, có tác dụng chống ung thư và tiêu diệt vi khuẩn. Podophyllotoxin là hợp chất lignan quan trọng nhất, được sử dụng trong sản xuất các loại thuốc chống ung thư. Ngoài ra, deoxypodophyllotoxin cũng được phát hiện với nồng độ đáng kể. Các lignan khác như 6-methoxypodophyllotoxin và các dẫn xuất khác cũng được xác định qua nghiên cứu thành phần.

2.2. Các alkaloid và hợp chất phenol

Ngoài lignan, Bát giác liên còn chứa nhiều alkaloid có hoạt tính sinh học. Các hợp chất phenol cũng được tìm thấy trong lượng đáng kể. Những thành phần hóa học này có khả năng chống oxy hóa mạnh, giúp bảo vệ tế bào khỏi tổn thương. Phương pháp phân tích hiện đại như cộng hưởng từ hạt nhân cho phép xác định chính xác cấu trúc của từng hợp chất.

III. Tác dụng sinh học và độc tính của Dysosma difformis

Các tác dụng sinh học của Bát giác liên đã được chứng minh qua nhiều nghiên cứu khoa học. Những khóa luận tốt nghiệp về chủ đề này cho thấy rằng các thành phần hóa học của cây có khả năng chống viêm, kháng khuẩn, chống oxy hóa và chống ung thư. Podophyllotoxin và các dẫn xuất của nó được sử dụng trong các loại thuốc điều trị bệnh ung thư. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng Bát giác liên cũng có độ độc tính cao, đặc biệt khi sử dụng liều lượng không phù hợp. Các nghiên cứu thành phần chi tiết giúp xác định liều lượng an toàn và cách sử dụng hợp lý. Những thành phần hóa học nếu sử dụng không đúng cách có thể gây độc hại cho gan và thận.

3.1. Hoạt tính chống ung thư và kháng khuẩn

Hoạt tính chống ung thư của Bát giác liên chủ yếu do các chất lignan gây ra. Podophyllotoxin và các dẫn xuất có khả năng ức chế sự phân chia tế bào ung thư bằng cách tác động lên xương trục tế bào. Hoạt tính kháng khuẩn của cây cũng được xác nhận qua nghiên cứu thành phần và thử nghiệm in vitro. Các thành phần hóa học này có tác dụng đặc biệt đối với các chủng vi khuẩn kháng kháng sinh.

3.2. Độ độc tính và lưu ý khi sử dụng

Độc tính của Bát giác liên chủ yếu do các chất lignan gây ra, đặc biệt là podophyllotoxin. Nếu sử dụng quá liều, cây này có thể gây độc tính thần kinh, rối loạn tiêu hóa, suy gan và suy thận. Nghiên cứu thành phần chi tiết giúp xác định liều lượng an toàn cho con người. Khóa luận của các nhà nghiên cứu khuyến cáo chỉ sử dụng Bát giác liên dưới hướng dẫn của bác sĩ hoặc chuyên gia dược.

IV. Công dụng trong y học cổ truyền và ứng dụng hiện đại

Trong y học cổ truyền (YHCT), Bát giác liên được sử dụng để chữa nhiều bệnh, đặc biệt là các bệnh liên quan đến u nang và viêm nhiễm. Những khóa luận nghiên cứu tại các trường đại học dược đã tìm hiểu sâu về các công dụng truyền thống của cây này. Các thành phần hóa học được phân tích giúp giải thích cơ chế tác động của cây. Hiện nay, các thành phần hóa học từ Bát giác liên được sử dụng trong sản xuất các loại thuốc chương trình chính thức. Podophyllotoxin và các dẫn xuất được phát triển thành những loại thuốc điều trị ung thư hiệu quả như Etoposide và Teniposide. Nghiên cứu thành phần liên tục được tiến hành để phát hiện những hoạt chất mới có tiềm năng cao trong điều trị bệnh tật.

4.1. Ứng dụng trong y học cổ truyền Việt Nam

Trong YHCT Việt Nam, Bát giác liên được gọi là Tứ nhân tử hoặc Dạỵ hình lá. Cây này được sử dụng trong các bài thuốc để điều trị u nang buồng trứng, u xơ tử cung, viêm nhiễm phụ khoa. Công dụng chính là hoạt huyết, hạ khí, tiêu u, giảm đau. Các bài thuốc cổ truyền kết hợp Bát giác liên với các vị thuốc khác để tăng hiệu quả. Nghiên cứu thành phần giúp xác nhận hiệu quả của những công dụng này.

4.2. Ứng dụng trong dược phẩm hiện đại

Thành phần hóa học từ Bát giác liên, đặc biệt là podophyllotoxin và các dẫn xuất, được sử dụng trong sản xuất các loại thuốc chuyên biệt. Etoposide và Teniposide là các chất dẫn xuất của podophyllotoxin, được sử dụng làm thuốc chống ung thư hiệu quả. Các nghiên cứu thành phần tiếp tục nhằm phát triển những dược phẩm mới từ những hợp chất chưa được khai thác hoàn toàn từ cây này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa, với độ ẩm cao, lượng mưa lớn, vì vậy thảm thực vật phát triển vô cùng phong phú với trên 12000 loài thực vật trong đó 4000 loài có khả năng sử dụng làm thuốc. Với hệ thực vật đa dạng như vậy, chúng không những cung cấp nguồn thực phẩm dồi dào mà còn cho chúng ta nguồn thuốc chữa bệnh quý giá. Xu hướng đi sâu nghiên cứu và tìm kiếm các hoạt chất tự nhiên có hoạt tính sinh học cao từ các loài thực vật làm dược phẩm chữa bệnh đang ngày càng thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học bởi ưu điểm của chúng là độc tính thấp, dễ hấp thu và chuyển hóa trong cơ thể. Cây bát giác liên còn gọi là cây độc cước liên, độc diệp nhất chi hoa, cước diệp, …, có tên khoa học là Dysosma difformis (tên đồng nghĩa là Podophyllum tonkinense Gagnepain), phân bố chủ yếu ở một số tỉnh của Trung Quốc (Quảng Tây, Quý Châu, Hồ Nam, …) và Việt Nam (Lai Châu, Lào Cai, Yên Bái,.

Ở Trung Quốc, cây bát giác liên được sử dụng trong Y học cổ truyền với công dụng chữa rắn cắn, sưng tấy, áp xe vú, nhọt độc, đờm ho [5], [8]. Toàn cây bát giác liên được dùng làm thuốc trừ phong, tiêu viêm, giải độc, tiêu phù, sát trùng với nhiều bài thuốc quý [34], [48]. Ở Việt Nam, cây bát giác liên được dùng chủ yếu dựa vào kinh nghiệm dân gian. Đặc biệt, người dân ở một số địa phương đã dùng bát giác liên cùng với hoàng đỗ quyên và tử bối kì trong một bài thuốc để chữa ung thư vú [8].

Nhằm tạo cơ sở khoa học cho việc khai thác, nghiên cứu và nâng cao giá trị sử dụng loài dược liệu này, đề tài: “Nghiên cứu thành phần hóa học của cây bát giác liên (Dysosma difformis)” được thực hiện với mục tiêu sau: - Chiết xuất, phân lập 1-2 chất tinh khiết từ phần dưới mặt đất của loài Bát giác liên (Dysosma difformis) thu hái ở Sa Pa, Lào Cai. - Xác định cấu trúc của các hợp chất phân lập được. Tổng quan về chi Dysosma 1. Về vị trí phân loại Theo khung phân loại ngành Ngọc lan, vị trí phân loại của chi Dysosma được thể hiện như sau [1], [3]: Giới thực vật: Plantae Ngành Ngọc lan: Magnoliophyta Lớp Ngọc lan: Magnoliosida Bộ Hoàng liên: Ranunculales Họ Hoàng liên gai: Berberidaceae Chi: Dysosma Theo Shaw, chi Dysosma được bao gồm trong chi Podophyllum [25], nên theo nhiều công bố gần đây, một số loài thuộc chi Podophyllum được sắp xếp thuộc chi Dysosma.

Về đặc điểm thực vật chung Cây thảo, sống lâu năm. Thân rễ bò, nhiều mấu, nhiều rễ con. Phần trên mặt đất thẳng, có lá bắc lớn bao quanh gốc. Lá hình khiên, xẻ sâu hoặc chia 3-9 thùy.

Hoa mọc thành cụm hoặc chùm tán. Cánh tràng 6, màu đỏ tía. Cuống hoa rủ xuống, chiều dài như nhau. Bao phấn hướng trong, tự khai.

Nhụy hoa đơn độc, bầu 1 ô, nhiều lá noãn, đầu nhụy hình cầu. Quả mọng màu đỏ hoặc tím đỏ. Hạt nhiều, phần thịt quả ít [25]. Về thành phần hóa học Các lignan được tìm thấy nhiều trong giới thực vật.

Tuy nhiên, nhóm aryltetralin chỉ được tìm thấy trong một vài họ thực vật. Chi Dysosma là một nguồn nguyên liệu phong phú của các lignan nhóm 1-aryltetralin, nhóm hoạt chất có hoạt tính chống ung thư mạnh. Ngoài ra, một số nhóm chất có hoạt tính sinh học khác cũng đã được tìm thấy và phân lập từ dịch chiết của một số loài Dysosma bao gồm: flavonoid, alkaloid, steroid, chất nhựa,… Tóm tắt các chất đã phân lập được từ một số loài Dysosma được trình bày trong bảng 1. Các chất phân lập được từ một số loài Dysosma Bộ Tên loài Các chất đã phân lập đƣợc TLTK phận dùng Dysosma Rễ, podophyllotoxin, 4´-demethylpodophyllotoxin, [45] emodi thân rễ podophyllotoxin glucosid, (Podophyllum deoxypodophyllotoxin, 4́- hexandrum) dimethylpodophyllotoxin glucosid, 4´- demethylisopicropodophyllon, podophyllotoxon, picropodophyllotoxin, isopicropodophyllon, 4´- demethyldeoxypodophyllotoxin, α-peltatin, β- peltatin, kaempferol, quercetin.

Dysosma Rễ, Dysosmarol, 4´-demethylpodophyllotoxin [34] pleiantha thân rễ glucoside, podorhizol-β-D-glucoside, (Podophyllum podophyllotoxin glucoside, 4´- pleianthum) demethylpodophyllotoxin, podophyllotoxin, 4´- demethyldeoxy podophyllotoxin, dehydropodophyllotoxin, diphyllin, podophyllotoxone, quercetin, quercetin 3-O- glucopyranoside, kaempferol, kaempferol 3-O- glucopyranoside, acacetin. Dysosma Rễ podophyllotoxin, α-peltatin, β-peltatin, [22], versipellis podophyllotoxin glucosid, 4´- [30], (Podophyllum demethylpodophyllotoxin, [53] versipelle) deoxypodophyllotoxin, 4´- demethyldeoxypodophyllotoxin, diphyllin, podophyllotoxon, picropodophyllotoxin-4-O- glucosid, cleistanthin B, 4´- demethylpodophyllotoxin-4-O-glucosid, 3 picropodophyllotoxin-4-O-β-D-glucopyranosyl (1→6)-β-D-glucopyranosid, daucosterol, quercetin, quercetin-3-O-β-D-glucopyranosid, kaempferol, kaempferol-3-O-β-D- glucopyranosid, β-sitosterol. Dysosma Thân Sikkimotoxin. [13] aurantiocaulis rễ (Podophyllum sikkimense) R2 R1 O Podophyllotoxin: R1=OH, R2=H, R3=CH3 O 4´-Demethylpodophyllotoxin R1=OH, R2=H, R3=H O Deoxypodophyllotoxin: R1=H, R2=H, R3=CH3 O 4´-Demethyldeoxypodophyllotoxin: R1=H, R2=H, R3=H H3CO OCH3 OR3 O OH O O O O O O O O H3CO OCH3 H3CO OCH3 OR OR α-peltatin: R=H Podophyllotoxon: R=CH3 β-peltatin: R=CH3 4´-Demethylpodophyllotoxon: R=H Hình 1.

Một số hợp chất lignan trong một số loài Dysosma 4 1. Về tác dụng sinh học và độc tính 1. Tác dụng sinh học Theo các nghiên cứu đã công bố gần đây thì chi Dysosma có nhiều tác dụng sinh học sau:  Tác dụng chống ung thư Nghiên cứu của Sheng Hu và cộng sự (2015) đã chứng minh tác dụng chống ung thư của deoxypodophyllotoxin (DPPT) đối với tế bào PCa người DU-145 (tế bào ung thư tuyến tiền liệt). Dữ liệu cho thấy rằng DPPT làm giảm đáng kể sự gia tăng của tế bào và kích hoạt mức biểu hiện của caspase-3 (một protease tham gia vào quá trình phân hủy ADN) do sự gia tăng chết tế bào theo chương trình (apoptosis) trong các tế bào DU-145.

Ngoài ra, điều trị với DPPT còn làm giảm đáng kể mức phosphoryl hóa Akt và kích hoạt đường dẫn tín hiệu XEN (Bax)/phosphatase và Tensin homolog (PTEN) trong các tế bào DU-145 [26]. Ngoài ra, từ chất podophyllotoxin, các nhà khoa học đã cải tiến cấu trúc, tạo ra một loạt các chất có hoạt tính tốt trên lâm sàng như etoposid, teniposid. Etoposid là một chất chống ung thư hiệu quả và được sử dụng trong lâm sàng để điều trị ung thư phổi tế bào nhỏ, ung thư tinh hoàn và ung thư biểu mô lymphô, thường sử dụng trong các liệu pháp kết hợp với các thuốc chống ung thư khác. Teniposid có đặc tính chống ung thư tương tự etoposid, có vai trò quan trọng trong điều trị bệnh thần kinh ở trẻ em [17].

 Tác dụng chống oxy hóa Nghiên cứu trên in vitro của Showkat Ahmad và cộng sự (2013) đã cho thấy cao chiết n-hexan của Dysosma emodi (Podophyllum hexandrum) có khả năng thu dọn tốt đối với các gốc tự do DPPH, O2•, OH• và H2O2. Mức độ ảnh hưởng của cao chiết n- hexan của Dysosma emodi tương đương với tác dụng chống oxy hóa của vitamin E [21]. Nghiên cứu của Mengfei Li cùng cộng sự (2012) cho thấy cao chiết từ rễ Dysosma emodi có khả năng chống oxy hoá cao hơn cao chiết từ các bộ phận khác trong các thử nghiệm DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) và FRAP (Ferric reducing/antioxidant power). Các thành phần như PADE (acid phthalic, ester 5 diisobutyl ester), BADE (1,2-benzendicarboxylic acid, ester diisooctyl), Polyneuridin, PODD (Deoxypodophyllotoxin), β-sitosterol và POD (Podophyllotoxin) có khả năng chống oxy hoá ở một mức độ nhất định.

PODD, POD và Polyneuridin có khả năng chống oxy hoá mạnh hơn với các giá trị IC50 và FRAP là 9,61 ± 0,81 và 2923,98 ± 21,89 μM; 9,98 ± 0,24 và 2847,27 ± 14,82 μM; 13,37 ± 0,35 và 2404,32 ± 36,88 μM so với chất đối chứng ASA (Ascorbic acid) với các giá trị là 60,78 ± 1,22 và 1267,5 ± 30,24 μM ( p< 0,01) [40].  Tác dụng kháng virus Việc điều tra hoạt tính kháng virus của các lignan phân lập từ các loài Dysosma bắt đầu bằng việc sử dụng một dịch chiết cồn chống lại chứng chuột bạch (một loại bệnh do papillomavirus gây ra) [37]. Bedows và Hatfield đã chỉ ra rằng podophyllotoxin, deoxypodophyllotoxin, và β-peltatin có hoạt tính chống lại virus sởi (virus ARN) và virus Herpes simplex I (HSV-I, virus ADN). Họ đề xuất rằng hoạt tính này có thể là do sự phá vỡ các tế bào vi khuẩn gây cản trở sự nhân lên của virus [12].

Ngoài ra, một số dẫn chất podophyllotoxin từ dịch chiết của một số loài Dysosma cho thấy sự ức chế sự sao chép của HIV do ức chế virus sao chép ngược [10]. Macrae và cộng sự đánh giá hoạt tính kháng virus của podophyllotoxin, α- peltatin, và diphyllin trên Cytomegalovirus murin (MCMV, virus ADN) và virus Sindbis (virus ARN). Castro cùng cộng sự đã tổng hợp một số dẫn xuất podophyllotoxin (sửa đổi ở vòng E) và đánh giá khả năng chống lại virus herpes simplex II (HSV-II). Trong các chất tạo ra, có hai dẫn chất của podophyllotoxin có hoạt tính cao ở hàm lượng 23 và 25 μg/ml [36].

 Tác dụng bảo vệ gan Bằng cách đo các thông số sinh hóa khác nhau (như alanin aminotransaminase, aspartat aminotransaminase, lactat dehydrogenase và các enzym chống oxy hóa trong huyết thanh), Showkat Ahmad Ganie và cộng sự (2013) đã chỉ ra rằng: cao chiết n- hexan của Dysosma emodi với liều 20, 30 và 50 mg/kg/ngày có tác dụng bảo vệ gan 6 trên chuột thí nghiệm, chống lại stress oxy hóa do CCl4 gây ra bằng cách làm giảm hoạt tính của các enzym marker trong huyết thanh, và làm tăng đáng kể glutathion (GSH), glutathion peroxidase (GPx), glutathion reductase (GR), superoxid dismutase (SOD) và glutathion-S-transferase (GST) ở các mức khác nhau, phụ thuộc vào liều [21]. Theo một nghiên cứu khác: nhóm chất flavonoid trong loài Dysosma versipellis (Podophyllum versipelle) đã được chứng minh có tác dụng bảo vệ gan do độc tố podophyllotoxin (POD) gây ra. Trên chuột Thụy Sĩ, nhóm sử dụng cả POD và flavonoid có tỷ lệ tử vong và tổn thương gan, thận thấp hơn đáng kể so với nhóm chỉ dùng POD. Các tác dụng biểu hiện trên lâm sàng gồm giảm nồng độ transaminase huyết tương, phosphatase kiềm, lactat dehydrogenase, ure huyết tương, creatinin và tăng nồng độ glutathion [30], [39].

 Các tác dụng khác Thân rễ và rễ của loài Dysosma emodi có chứa một hỗn hợp nhựa gọi là podophyllin. Năm 1820, nhựa này được liệt kê trong Dược điển Hoa Kỳ như một thuốc tẩy [43], nhưng việc sử dụng nó đã giảm do có độc tính cao [14]. Tuy nhiên, tình hình đã thay đổi kể từ khi Kaplan (1942) đưa ra một chế phẩm có chứa cao chiết cồn của podophyllin trong dầu khoáng để điều trị bệnh hoa liễu [33]. Từ sự kiện này, đã có một mối quan tâm mới trong nghiên cứu nhựa và tìm kiếm các ứng dụng mới từ chất này.

Trong việc tìm kiếm các hợp chất trừ sâu mới từ thực vật, Miyazawa và cộng sự đã chỉ ra hoạt tính diệt côn trùng tốt của podophyllotoxin và acetylpodophyllotoxin được phân lập từ dịch chiết dichloromethan của thân rễ Dysosma emodi (thử trên loài côn trùng Drosophila melanogaster) [44]. Trong một nghiên cứu khác với podophyllotoxin và deoxypodophyllotoxin, Inamori và cộng sự đã chỉ ra rằng hai chất này đều có hoạt tính diệt côn trùng đối với Culex pipiens molestus (95% tỷ lệ chết ở 20 ppm và 85% tỷ lệ chết ở 500 ppm) và đối với ấu trùng Epilachna sparsa orientalis (90% tỷ lệ chết ở 20 ppm) [29].