CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về Đông trùng hạ thảo 1. Tên gọi Đông trùng hạ thảo Đông trùng Hạ thảo (ĐTHT) tên khoa học là Cordyceps, chỉ hiện tượng những loài nấm thuộc lớp Ascomycetes kí sinh trên ấu trùng các loài bọ cánh phấn thuộc chi Thitarodes. Tên gọi chúng xuất phát từ quan sát thực tế: vào mùa Đông bào tử nấm xâm nhiễm, ký sinh trong cơ thể ấu trùng (Đông trùng), đến mùa hè quả thể nấm mọc chồi từ đầu con sâu nhô lên khỏi mặt đất trông giống một loại thực vật (Hạ thảo) vì vậy nó có tên là Đông trùng hạ thảo.1 Đông trùng hạ thảo trong tự nhiên.
Nguồn gốc và phân loại ĐTHT trong tự nhiên được phát hiện chủ yếu ở một số cao nguyên của Nepal, Ấn Độ, Trung Quốc và Bhutan…, trung bình các cao nguyên này có độ cao từ 3500m đến 5000m so với mặt nước biển. Dựa trên đặc điểm hình thái cũng như đặc điểm cấu trúc phân tử, Đông trùng hạ thảo được xếp vào phân giới nấm (Fungi), ngành nấm túi (Ascomycota), lớp Sordariomycetes, bộ 5 Hypocreales, họ Cordycipitaceae, chi Cordyceps, bao gồm 400 loài đã được phát hiện, tuy nhiên cho đến nay người ta mới chỉ tập trung nghiên cứu 2 loài nấm Cordyceps sinensis và Cordyceps militaris có giá trị dược liệu tốt với con người.2 Phân loại nấm Cordyceps 1.3 Cơ chế xâm nhiễm vào ký chủ của nấm Đông trùng hạ thảo Trong tự nhiên, nấm Đông trùng hạ thảo được coi là nấm gây bệnh cho côn trùng do chúng ký sinh trên cơ thể ấu trùng hoặc côn trùng đã trưởng thành. Các loài thuộc chi Cordyceps khác nhau lây nhiễm ở giai đoạn nhộng và các ký chủ khác nhau, rồi nhân lên trong cơ thể ký chủ. Vào cuối thu hoặc đầu mùa đông, bào tử nấm nhờ gió phát tán ra bên ngoài và tìm kiếm cơ thể ký chủ phù hợp.
Khi tiếp xúc với ký chủ, bào tử nấm bắt đầu hı̀nh thành các ống nảy mầm có các thể bám. Các ống này tiết ra các enzyme như lipase, chitinase, protease… làm tan vỏ ngoài của ký chủ và xâm nhập vào bên trong cơ thể. Một vài loài Cordyceps còn có khả năng tác động tới hành vi vật chủ, khiến chúng phải leo lên cây và gắn mình vào đó trước khi chết để đảm bảo sự phát tán bào tử một cách tối đa. Sau đó các bào tử bắt đầu hình thành hệ sợi, hê ̣sợi nấm hút dinh dưỡng và sinh trưởng mạnh mẽ gây chết ký chủ.
Khi thời tiết ấm áp hơn, 6 hệ sợi nấm bắt đầu phát triển một cách mạnh mẽ hình thành quả thể và chồi lên khỏi mặt đất và tiếp tục vòng sinh sản mới nhờ phát tán bào tử.3 Vòng đời sinh trưởng của nấm Đông trùng hạ thảo 1. Nấm Đông trùng hạ thảo Cordyceps militaris Trong cây phân loại loài, Đông trùng hạ thảo Cordyceps militaris được xem là loài có đặc điểm tiến hóa nhất chi Cordyceps do có phổ kí chủ rộng. Chúng có thể kí sinh trên cả sâu non, nhộng hoặc cá thể trưởng thành của một số loại côn trùng. Cordyceps militaris là một loài sinh sản vô tính, sau khi phát triển thành thục có thể hình thành các nang bào tử; bên trong các nang bào tử là tập hợp các bào tử đơn và phát tán vào trong không khí.
Các bào tử này trong điều kiện thích hợp sẽ nảy chồi tạo thành các sợi nấm sơ cấp. Các sợi nấm sơ cấp một mặt không ngừng phát triển để tạo hệ sợi thứ cấp, một mặt tiếp tục xâm nhập vào cơ thể côn trùng sử dụng nguồn dinh dưỡng trong cơ thể côn trùng. Kết thúc giai đoạn sinh trưởng, các hệ sợi thứ cấp được liên kết với nhau tạo thành một khối thồng nhất gọi là quả thể nấm. Quả thể nấm có màu vàng cam hoặc cam hồng dài khoảng từ 2 – 8 cm.
Quả thể nấm tiếp tục phát triển đến giai đoạn thành thục và phát tán bào tử bắt đầu chu kì sinh trưởng và phát triển mới. 7 So với Cordyceps sinensis, Cordyceps militaris nuôi trồng dễ hơn trong môi trường nhân tạo. Gần đây, Cordyceps militaris ngày càng được xem như là một nguồn thay thế cho Cordyceps sinensis vì các chất có hoạt tính sinh học và tính chất dược liệu tương tự nhau. Hơn nữa, nghiên cứu gần đây cũng đã chứng minh rằng Cordyceps militaris chứa nhiều loại thành phần có hoạt tính sinh học như cordycepin, ergosterol, mannitol và polysaccharides.2 Giá trị nấm Đông trùng hạ thảo Cordyceps militaris 1.1 Giá trị dược liệu Giá trị dược liệu theo y học cổ truyền Nấm Đông trùng hạ thảo được coi là một dược liệu truyền thống của Trung Quốc và chữa trị được nhiều bệnh nan y.
Theo y học cổ truyền của Trung Quốc, nấm Đông trùng hạ thảo được dùng để điều trị thành công các chứng rối loạn lipit máu, viêm phế quản mạn, hen phế quản, viêm thận mạn tính, suy thận, rối loạn nhịp tim, cao huyết áp, viêm mũi dị ứng, viêm gan B mạn tính, ung thư phổi và thiểu năng sinh dục. Những năm gần đây, các nghiên cứu hiện đại đã chứng minh được những công dụng chữa bệnh và bồi bổ cơ thể mà các nhà Y học cổ truyền đã sử dụng do các hoạt chất sinh học quý trong quả thể nấm: Cordycepin (3’- deoxyadenosine) có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, kháng u, hoạt động kháng virus (Zhou, Meyer et al. 2002); Adenosine được cho là có tác dụng điều hòa miễn dịch, bảo vệ tim mạch (Tsai, Lin et al. 2010); Mannitol cũng có chức năng hoạt tính sinh học, giúp lợi tiểu, chống các chứng ho ra máu (Li, Yang et al.
2006)… và nhiều loại vitamin khác. 8 Giá trị dược liệu theo y học hiện đại Đã có những nghiên cứu phân tích được một số thành phần có hoạt chất có trong nấm Đông trùng hạ thảo như cordycepin (3'-deoxyadenosine), ergothioneine, ergosterol, D-mannitol, γ-aminobutyric acid (GABA), và polysaccharides. Do có nhiều hoạt tính hữu ích nên đã được sử dụng cho nhiều mục đích y học (Mizuno T 1996). Đến nay, hơn 10 nucleoside và các thành phần liên quan của nó (bao gồm adenine, adenosine, cytidine, cytosine, guanine, guanosine, uracil, uridine, hypoxanthine, inosine, thymine, thymidine, 2` deoxyuridine, 2`-deoxyadenosine, cordycepin N6-methyladenosine, và 6- hydroxyethyl-adenosine) đã được xác định và tách chiết (Chang ST and Wasser SP 2012).
Một số hoạt chất quan trọng mang giá trị dược liệu Cordycepin (3'-deoxyadenosine) Cordycepin là thành phần hoạt chất chính có trong quả thể Cordyceps militaris, được phát hiện lần đầu tiên từ Cordyceps militaris và sau đó tìm thấy có mặt trong Cordyceps sinensis (Cunningham, Manson et al. 1950) và Cordyceps kyushuensis (Ling JY, Sun YJ et al. Theo Khan và cộng sự (2010), Cordycepine trong ĐTHT có khả năng ức chế sự phát triển của khối U, tăng thời gian sống cho những con chuột được cấy tế bào Sarcoma S180 và ức chế sự di căn của tế bào ung thư (Asaduzzaman Khan, Mousumi Tania et al. Dịch chiết từ nấm ĐTHT ức chế sự phát triển của tế bào máu từ cuống rốn (HUVEC), dòng tế bào mô mềm Sarcoma gây ung thư ác tính HT180.
Dịch chiết của nấm này cũng giảm metalloproteinase 2(mmp2) biểu hiện gen trong tế bào HT1080. Mới đây người ta cũng đã phát hiện ra một emzym phân giải protein từ các quả thể khô của Cordyceps militaris có khả năng chống lại tính độc của các tế bào u vú và ung thư bàng quang. 9 Cơ chế chống ung thư quan trọng nhất của nấm ĐTHT là hoạt hóa lại quá trình apoptosis (tế bào tự chết) của các tế bào ung thư. Trong một nghiên cứu Park et al.
(2009) quan sát thấy rằng dịch chiết ĐTHT ức chế sự tăng trưởng tế bào bạch cầu U937 ở người bằng cách làm biến dạng hình thái của tế bào hoặc làm cho tế bào chết theo chương trình apoptosis (chương trình tự chết của tế bào) (Park, Na et al. Một nghiên cứu khác cũng chứng minh khả năng ức chế tăng trưởng và gây ra sự chết tế bào của nước chiết nấm Cordyceps militaris trong điều trị tế bào ung thư phổi A594. Adenosine có nhiều tác dụng dược lý, nó có thể điều trị suy tim mãn tính và ức chế sự dẫn truyền thần kinh trong hệ thần kinh trung ương. Các nucleosides khác cũng có thể được sử dụng để điều trị nhiều bệnh khác nhau.
Ribeiro (1995) thấy rằng adenosine ức chế sự dẫn truyền hệ thần kinh kích thích. Dunwiddie & Masino (2001) nhận thấy rằng adenosine là một bộ điều biến có tác dụng ức chế và tổng hợp về hoạt động thần kinh, trong đó bao gồm quy định của giấc ngủ và mức độ hưng phấn, rối loạn thần kinh, quy định về giữ tính nhạy cảm, vận động, giảm đau, điều hòa những tác động của ethanol và chất gây nghiện. Tabrizchi & Bedi (2001) xem xét các đặc tính của phân nhóm của các thụ thể adenosine trong mạch máu, cũng như ảnh hưởng của các thụ thể adenosine trên hệ tuần hoàn ngoại biên. Carlezon et al.
(2005) nhận thấy rằng cytidine có tác dụng chống trầm cảm giống như trong các thử nghiệm bơi ở chuột (Baik JS, Kwon HY et al. Cordycepic acid (D-mannitol)(C6H14O6) Cordycepic acid, một chất đồng phân của axit quinic, là một trong những thành phần dược phẩm chính hoạt động. Cordycepic acid đã được xác định là D- 10 mannitol. Mannitol là một chế phẩm sinh học với hoạt động sinh học quan trọng.
Hàm lượng của mannitol trong loài Cordyceps thay đổi theo môi trường sống. Nghiên cứu cho thấy, có khoảng 25-80 mg/g ở trong quả thể nấm (Chatterjee R, Srinivasan KS et al. 1957),(Liu JM, Zhong YR et al. Polysaccharides Một số polysaccharides và đường khác đã được xác định có trong chiết xuất Cordyceps militaris và các hoạt động dược lý của chúng đã được nghiên cứu.
Những polysaccharides có hiệu quả trong việc điều chỉnh lượng đường trong máu, ngăn ngừa di căn, chống ung thư cũng như bảo vệ gan và tác dụng hạ huyết áp (Kim JR, Yeon SH et al. 2002),(Yu R, Song L et al. Lovastatin Lovastatin, một trong những chất chuyển hóa thứ cấp trước đây tìm thấy ở các loài nấm mốc thuộc chi Monascus, là một 3-hydroxy-3-methylglutaryl- coenzym A xúc tác trong quá trình sinh tổng hợp cholesterol và đã được chứng minh là có hiệu quả chống viêm, chống oxy hóa, và tính profibrinolytic và để ngăn chặn hội chứng mạch vành cấp tính và bệnh xơ vữa động mạch (Aarons CB, Cohen PA et al. GABA GABA là một trong những chất dẫn truyền thần kinh ức chế trong hệ thống thần kinh trung ương và ức chế dẫn truyền thần kinh giao cảm ngoại biên.
Một vai trò quan trọng đối với GABA ở cả điều khiển hệ thống thần kinh trung ương và ngoại vi đến huyết áp đã được chứng minh (Suzuki R, Maehara R et al. 11 GABA cũng có vai trò miễn dịch khuếch đại trong các bệnh viêm thần kinh chẳng hạn như bệnh đa xơ cứng (Carmans S, Hendriks J et al.