CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về rutin 1. Công thức hóa học và tính chất vật lý Hình 1.1 Công thức cấu tạo của rutin Rutin là một flavonol glycoside thuộc nhóm flavonoid, được tạo thành khi thay thế nhóm thể hydroxyl của quercetin ở vị trí nhóm thế C-3 bằng các nhóm đường glucose và rhamnose, có tên khoa học là 2-(3,4-dihydroxyphenyl)-5,7-dihydroxy-3- [(2S,3R,4S,5S,6R)-3,4,5-trihydroxy-6-[[(2R,3R,4R,5R,6S)-3,4,5-trihydroxy-6- methyloxan-2-yl]oxymethyl]oxan-2-yl]oxychromen-4-one và công thức phân tử là C27H30O16. Phân tử lượng của rutin là 610,6 g/mol. Rutin tinh thể tan kém trong nước, tan tốt trong methanol, ethanol, n-propanol, và acetone.
Độ tan của rutin trong nước là 125 mg/l. Nhiệt độ nóng chảy của rutin là 125°C, giá trị logP là 0. Rutin được phân loại vào nhóm IV trong bảng phân loại sinh dược học (BCS), có tính tan kém và tính thấm kém [2]. Để có thể được hấp thu, rutin cần phải trải qua hydroxyl hóa thành quercetin.
Cơ chế tác dụng dược lý a) Tác dụng làm bền thành mạch Các nghiên cứu chỉ ra rằng rutin ức chế sự kết tập tiểu cầu, cũng như giảm tính thấm mao mạch, giúp cải thiện tuần hoàn máu [5]. Rutin, một hợp chất thuộc flavonoid có hoạt tính, được biết đến như vitamin P được sử dụng cùng với vitamin C giúp hỗ trợ điều trị các hội chứng chảy máu do kém vững bền thành mạch, xơ cứng mạch máu, tăng huyết áp, ban xuất huyết, chứng giãn tĩnh mạch như phù, đau, nặng chân, bệnh trĩ, … 2 Luan van b) Tác dụng kháng khuẩn Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng rutin có khả năng kháng được cả vi khuẩn gram âm và vi khuẩn gram dương. Theo các nghiên cứu này, khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của rutin đã được chứng minh chống lại các mầm bệnh như Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacterbaumannii, Candida krusei và Staphylococcus aureus khi so sánh với các thuốc đối chứng [43]. Cơ chế hoạt động của rutin trong tác dụng kháng khuẩn là có khả năng ức chế DNA gyrase, cản trở chức năng của màng tế bào (cytoplasmic membrane), ức chế chuyển hóa năng lượng do đó tác dụng kiềm khuẩn hoặc diệt khuẩn [14].
c) Tác dụng chống oxy hóa Khi mức độ gốc tự do tăng lên trong cơ thể có thể gây ra những thay đổi bệnh lý trong và ngoài tế bào, do đó cần những hợp chất có tác dụng chống lại các gốc tự do để ngăn chặn một số bệnh lý như Alzheimer, đái tháo đường,vv. Cho đến nay, các nghiên cứu chỉ ra rằng các hợp chất phenolic là những chất chống oxy hóa, có tác dụng trung hòa các gốc tự do, cũng như tạo chelat hóa với các ion kim loại. Yang và các cộng sự đã sử dụng các phương pháp khác nhau đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của rutin bao gồm thử nghiệm loại bỏ gốc tự do superoxide, hydroxyl radical- scavenging, 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH). Kết quả đã chỉ ra rằng khả năng chống oxy hóa của rutin phụ thuộc vào nồng độ của nó, hiệu quả ức chế của rutin đối với sự peroxy hóa lipid tăng khi tăng nồng độ của rutin [66].
Ngoài ra, rutin có hiệu quả điều chỉnh cao hơn trong trường hợp thiếu máu cụ bộ tại tim so với các flavonoids khác nhờ hoạt tính chống oxy hóa [8]. d) Tác dụng chống viêm khớp Rutin có tác dụng ức chế sự nhân lên của Candida albicans hay còn gọi là Candidal arthtitis - nguyên nhân chủ yếu gây ra nhiễm trùng khớp. Bên cạnh đó Yongmoon Han và các cộng sự cũng chỉ ra rằng hoạt tính chống viêm khớp của rutin còn do khả năng ức chế sự sản xuất nitric oxide từ sự sinh sôi (proliferation) của đại thực bào và tế bào T [27]. Rutin và rutin liên hợp với phân tử nano vàng (rutin conjugated gold nanoparticles (R-AuNPs)) có vai trò trong điều chỉnh những yếu cố cần thiết cho phản ứng viêm như yếu tố hạt nhân NF-κB (nuclear factor-κB) và tổng hợp oxit nitric (iNOS)) trên mô hình động vật và người viêm khớp.
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các yếu tố NF-κB và iNOS giảm biểu hiện một cách đáng kể khi điều trị bằng rutin [24]. 3 Luan van e) Tác dụng chống đái tháo đường Các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng rutin có ảnh hưởng đáng kể trong sự chuyển hóa lipid và carbohydrate. Rutin có một số hoạt tính chống đái tháo đường như làm giảm biểu hiện của kháng insulin, tăng khả năng liên kết của insulin với thụ thể của nó, kích thích sự biểu hiện của PPARγ (γ peroxisome proliferator-activated receptor) ở tế bào mô mỡ, và protein có nguồn gốc từ mô mỡ [53]. Trong một nghiên cứu trên mô hình động vật, Ahmed và cộng sự đã chứng minh rằng công thức bào chế có chứa rutin cải thiện đáng kể nồng độ của insulin và C-peptide trong huyết thanh, hexokinase, lượng glycogen ở gan, hoạt tính của glucose-6-phosphatase và glycogen phosphorylase trong đái tháo đường typ 2.
Bên cạnh đó, rutin đóng vai trò trong việc giảm hấp thu của glucose và cholesterol trong đường tiêu hóa [31, 53] f) Tác dụng trong các bệnh lý tim mạch Trong các bệnh lý tim mạch, rutin có hiệu quả trong bệnh lý giãn mạch và hạ huyết áp, cơ chế cho tác dụng này cơ chế có thể do: (1) rutin liên quan đến con đường của NO/guanylate cyclase, (2) nó có thể ức chế enzym acetylcholinesterase (AChE) [63]. Hơn nữa, trong một nghiên cứu invtro Guerrero và cộng sự chứng minh rằng tác dụng chống tăng huyết áp của rutin do khả năng ức chế enzym chuyển đổi angiotensin (ACE) với giá trị IC50 = 64 μM [22]. Dược động học và hướng cải thiện sinh khả dụng Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi dùng đường uống, rutin thủy phân thành quercetin trong đường tiêu hóa, sau đó quercerin sẽ đươc hấp thu, sau khi được hấp thu quercetin tồn tại dưới dạng liên hợp dưới dạng quercerin glucuronide và quercerin sulfate. Ngoài ra, dạng rutin gốc không ghi nhận được trong máu sau khi sử dụng đường uống, điều đó chứng tỏ rằng sinh khả dụng tuyệt đối của rutin gần như bằng 0 [65].
Trong nghiên cứu dược động học của rutin ở người tình nguyện khỏe mạnh đã chỉ ra rằng AUC (0-24) của quercetin toàn phần trong huyết tương hấp thu từ rutin 381 μg h/l với liều 16 mg đến 1017 μg h/l với liều 100 mg. Giá trị Cmax = 23.9 μg/l (100 mg), thời gian đạt Cmax, tmax từ 6.5h tăng dần theo liều từ 8 mg đến 100 mg [20]. Xiaofang Zhang và cộng sự thực hiện nghiên cứu đánh giá khả năng hấp thu, vận chuyển và chuyển hóa của rutin trong đường tiêu hóa trên dòng tế bào Caco-2 ở người chỉ ra rằng: khoảng 33% rutin bị chuyển hóa thành rutin glucuronide (glucuronidated rutin), P-glycoprotein và protein kháng đa thuốc 2 và 3 (mutidrug- 4 Luan van resistant proteins 2 và 3) có liên quan đến sự vận chuyển qua màng tế bào của rutin trên tế bào Caco-2. Trong đường tiêu hóa, rutin bị bơm ra khỏi tế bào bởi P-gp hoặc bị chuyển hóa bởi enzyme chuyển hóa pha II glucuronyl transferase trong tế bào Caco-2.
Do đó enzym glucuronyl transferase có thể đóng vai trò trong sự tích lũy, vận chuyển, chuyển hóa thuốc trong đường ruột ở người [67]. Rutin sau khi được hấp thu thông qua chuyển thành quercetin được thải trừ nhanh chóng qua phân và nước tiểu, dưới dạng 3-OPAC (3-hydroxylphenyl-acetic acid), acid benzoic và acid hippuric. Tuy nhiên rutin chưa liên hợp thì không có mặt trong nước tiểu [38]. Có nhiều biện pháp đã được sử dụng để tăng sinh khả dụng của rutin, có thể kể đến như hệ phân tử nano, làm nhỏ phân tử hợp chất đến kích thước nano giúp tăng độ tan bão hòa, tăng diện tích tiếp xúc bề mặt và tăng tốc độ hòa tan; dạng phân tử nano bao vỏ polyme (nanocapsule); hệ mang dầu cấu trúc nano (nanostructured lipid carriers) bao gồm lipid lỏng và rắn có khả ngăn chứa nhiều hơn và dễ dàng sản xuất cũng như kiểm soát giải phòng; tạo phức với β-cyclodextrin làm tăng khả năng hòa tan và tốc độ hòa tan; chuyển dạng cấu trúc hóa học.
Một phương pháp khác được sử dụng phổ biến gần đây và mang lại kết quả tốt là hệ tự vi nhũ hóa (SNEDDS) – dạng dung dịch dầu, có khả năng tự nhũ hóa để tạo thành vi nhũ tương ngay trong đường tiêu hóa khi tiếp xúc với nước và dịch cơ thể, làm tăng độ tan và cải thiện đáng kể sinh khả dụng đường uống của thuốc [25]. Hệ tự vi nhũ hóa 1. Khái niệm Hệ tự vi nhũ hóa (Self-nanoemulsifying drug delivery system - SNEDDS) là dạng tiền vi nhũ tương hoặc dạng khan của vi nhũ tương. SNEDDS là hỗn hợp đồng nhất của dầu, chất diện hoạt, chất đồng diện hoạt và dược chất, khi đưa vào cơ thể bằng đường uống, tiếp xúc với dịch trong đường tiêu hóa, dưới tác động co bóp của dạ dày và nhu động ruột sẽ tự hình thành nhũ tương có kích thước giọt dầu cỡ nanomet.
Hệ tự vi nhũ hóa (SNEDDS) sẽ tự hình thành vi nhũ tương dầu trong nước với kích thước giọt nhỏ hơn hoặc bằng 200 nm. Hệ tự vi nhũ hóa được hình thành khi sự thay đổi entropy thuận lợi cho sự phân tán lớn hơn năng lượng cần thiết để tăng diện tích bề mặt của sự phân tán. Hệ tự vi nhũ hóa có nhiều tiềm năng để cải thiện những hạn chế liên quan đến sử dụng đường uống của một số hợp chất có khả năng hòa tan kém trong đường tiêu hóa, không bền, bị biến đổi bởi enzyme trong đường tiêu hóa. 5 Luan van Thành phần chất diện hoạt và dầu sử dụng trong hệ SNEDDS cũng cải thiện sự hấp thu thuốc đường tiêu hóa [9].2 Hình ảnh cấu trúc đặc trưng của hệ SNEDDS sau khi phân tán vào nước [9] 1.
Ưu, nhược điểm 1. Ưu điểm Hệ tự vi nhũ hóa giúp tăng Cmax, cải thiện sinh khả dụng đường uống và hiệu quả điều trị của thuốc chứa dược chất khó tan trong nước. Khi được đưa vào cơ thể, SNEDDS nhanh chóng tạo thành các hạt nhũ tương có kích thước cỡ nano, làm tăng diện tích tiếp xúc của dược chất với đường tiêu hóa, tăng vận chuyển thuốc hạ huyết áp và thuốc tiểu đường [15]. SNEDDS giúp cho thuốc hấp thu nhanh và khởi phát tác dụng nhanh hơn sau khi uống.
Phân tích dược động học so sánh giữa SNEDDS và dạng bào chế quy ước cho thấy SNEDDS giúp giảm đáng kể Tmax – thông số gián tiếp thể hiện thời gian khởi phát tác dụng của thuốc [49, 62]. Bên cạnh đó SNEDDS cũng làm giảm ảnh hưởng của thức ăn đến hấp thu thuốc, đặc biệt với những bữa ăn có chứa chất béo hỗ trợ trong sự hấp thu thuốc từ SNEDDS. Một nghiên cứu chứng minh thức ăn làm ảnh hưởng đến quá trình hấp thu của thuốc itraconazol dạng viên nang (viên nang Sporanox), trong khi đó dạng bào chế hệ tự vi nhũ hóa của itraconazol (viên nang ITRA-GSMP) ít bị ảnh hưởng bởi thức ăn hơn [62].