Tổng quan nghiên cứu

Viêm mạn tính và các rối loạn liên quan đến phản ứng viêm là nguyên nhân hàng đầu dẫn đến các bệnh lý thoái hóa khớp, tim mạch và ung thư trên toàn cầu. Xu hướng phát triển các hoạt chất kháng viêm có nguồn gốc tự nhiên đang nhận được sự quan tâm lớn từ giới khoa học nhờ hiệu quả điều trị bền vững và tính an toàn cao. Chi Tridax trên thế giới có khoảng 26 loài phân bố chủ yếu tại các vùng nhiệt đới châu Á và châu Mỹ, trong đó loài Cỏ mui (Tridax procumbens L.), thuộc họ Cúc (Asteraceae), là nguồn dược liệu mọc hoang dã rất phong phú tại Việt Nam nhưng chưa được nghiên cứu toàn diện về thành phần hóa học cũng như hoạt tính sinh học chuẩn hóa.

Luận văn thạc sĩ dược học của học viên Nhâm Minh Phúc thực hiện năm 2024 tại Trường Đại học Dược Hà Nội, thuộc khuôn khổ đề án nghiên cứu khoa học mã số 05/ĐAKHVP/2022-2024, đã giải quyết khoảng trống học thuật này. Nghiên cứu thu thập 5 kg mẫu dược liệu phần trên mặt đất tại Tam Đảo, Vĩnh Phúc từ tháng 8 năm 2023 đến tháng 9 năm 2023 nhằm thực hiện 3 mục tiêu cụ thể: mô tả đặc điểm hình thái thực vật học và định tính các nhóm hợp chất hữu cơ; sàng lọc hoạt tính ức chế sản sinh Nitric Oxid (NO) trên mô hình đại thực bào chuột RAW 264.7 để định hướng phân lập; và xác định cấu trúc hóa học cùng tác dụng kháng viêm của các hợp chất tinh khiết thu được.

Kết quả đề tài đã cung cấp bộ dữ liệu khoa học tin cậy về 8 nhóm hợp chất hữu cơ, chiết xuất thành công 343,02 g cao toàn phần, phân lập 3 hợp chất tinh khiết trong đó có 1 flavonoid lần đầu tiên được phát hiện trong loài. Đồng thời, nghiên cứu chứng minh các phân đoạn cao chiết và hợp chất đơn lẻ có khả năng ức chế giải phóng NO lên tới 82,77% mà không gây độc tế bào ở nồng độ 100 µg/mL. Đây là cơ sở thực nghiệm vững chắc để bảo tồn, tiêu chuẩn hóa và phát triển các chế phẩm kháng viêm từ nguồn dược liệu Cỏ mui tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết miễn dịch học phân tử và hóa học các hợp chất tự nhiên. Trong cơ chế bệnh sinh của viêm, đại thực bào đóng vai trò là tế bào tiền viêm chủ chốt. Khi bị kích thích bởi độc tố lipopolysaccharid (LPS) từ vi khuẩn, đại thực bào kích hoạt phức hợp nhân tố phiên mã NF-κB, dẫn đến sự biểu hiện quá mức của enzyme cảm ứng iNOS (inducible Nitric Oxide Synthase). Enzyme này xúc tác chuyển hóa L-arginin thành Nitric Oxid (NO) – một gốc tự do trung gian gây giãn mạch, tổn thương mô và duy trì phản ứng viêm mạn tính. Do đó, việc ức chế giải phóng NO là chỉ số sinh học quan trọng hàng đầu để sàng lọc các phân tử có hoạt tính kháng viêm.

Khung lý thuyết hóa học dược liệu áp dụng nguyên lý tách chiết phân đoạn theo độ phân cực tăng dần của dung môi kết hợp các phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân hiện đại (1D và 2D-NMR) để xác định cấu trúc phân tử. Nghiên cứu tập trung vào 5 khái niệm cốt lõi:

  • Nồng độ ức chế 50% đối tượng thử nghiệm (IC50) xác định qua mô hình hồi quy phi tuyến.
  • Phép thử độc tính tế bào MTT dựa trên khả năng khử muối tetrazolium của enzyme dehydrogenase trong ty thể tế bào sống.
  • Phản ứng Griess định lượng nồng độ nitrit tích lũy trong môi trường nuôi cấy.
  • Sắc ký phân đoạn pha thường và pha đảo nhằm tinh chế các nhóm polyphenol, flavonoid và terpenoid.
  • Dữ liệu phổ cộng hưởng từ hạt nhân bao gồm 1H-NMR, 13C-NMR, HSQC, HMBC, NOESY và khối phổ phân giải cao HR-ESI-MS.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng 5 kg dược liệu khô phần trên mặt đất của cây Cỏ mui (Tridax procumbens L.) thu hái ngẫu nhiên tại huyện Tam Đảo, tỉnh Vĩnh Phúc vào mùa thu (từ tháng 8 đến tháng 9 năm 2023). Tiêu bản thực vật được làm sạch, xử lý và lưu giữ chính thức tại Phòng Tiêu bản thuộc Trung tâm Tài nguyên Dược liệu – Viện Dược liệu với ký hiệu mẫu DV-050823. Phương pháp chọn mẫu thực địa tuân thủ nguyên tắc đại diện sinh thái nhằm đảm bảo độ đồng nhất về hàm lượng hoạt chất.

Về phương pháp hóa học, dược liệu khô được chiết ngâm phân đoạn 3 lần bằng ethanol 70% ở tỷ lệ dược liệu/dung môi là 1/5 (khối lượng/thể tích), mỗi lần ngâm trong 3 ngày. Dịch chiết gộp được cô thu hồi dung môi dưới áp suất giảm thu được 343,02 g cao toàn phần. Cao toàn phần tiếp tục được hòa trong 1 lít nước nóng và chiết lỏng - lỏng phân đoạn lần lượt với n-hexan, dicloromethan (DCM) và ethyl acetat (EtOAc). Quá trình phân lập hợp chất được triển khai bằng sắc ký cột silica gel cỡ hạt 0,040 - 0,063 mm kết hợp kiểm tra sắc ký lớp mỏng (TLC) dưới đèn tử ngoại ở bước sóng 254 nm và 366 nm. Cấu trúc hóa học được xác định trên máy đo phổ Brucker Avance 500 MHz và 600 MHz.

Về phương pháp sinh học, dòng tế bào đại thực bào chuột RAW 264.7 từ ATCC được nuôi cấy trong môi trường DMEM bổ sung 10% huyết thanh thai bò (FBS) và 1% kháng sinh ở điều kiện chuẩn 37°C, 5% CO2. Tế bào được kích thích viêm bằng LPS nồng độ 100 ng/mL trong 24 giờ. Hiệu quả ức chế giải phóng NO được định lượng bằng thuốc thử Griess đo độ hấp thụ quang học ở bước sóng 535 nm trên hệ thống máy đọc đĩa Variaskan LUX, sử dụng chất chuẩn đối chứng dương L-NAME. Độc tính tế bào được đánh giá đồng thời bằng phép thử MTT đo ở bước sóng 570 nm. Lý do lựa chọn mô hình in vitro này là độ nhạy cao, tính lặp lại tốt, giảm thiểu chi phí và cho phép đánh giá chính xác tác động trực tiếp của từng phân đoạn dịch chiết lên tế bào miễn dịch. Dữ liệu thực nghiệm từ 3 lần lặp lại độc lập được xử lý thống kê bằng phần mềm GraphPad Prism phiên bản 8.2.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã ghi nhận 4 cụm phát hiện khoa học mang tính đột phá về thực vật học, hóa thực vật và tác dụng dược lý của cây Cỏ mui:

Thứ nhất, về đặc điểm thực vật và vi học, Cỏ mui là cây thảo sống nhiều năm, thân dài 40 - 80 cm, đường kính thân 1 - 3 mm, lá mọc đối dài 2,5 - 5 cm và rộng 1 - 3 cm. Vi phẫu thân có 1 lớp biểu bì mang lông che chở đa bào, mô mềm vỏ gồm 5 - 8 hàng tế bào chứa các túi tiết rải rác. Bột dược liệu có màu xanh lục, đặc trưng bởi tinh thể calci oxalat hình khối, mảnh mạch xoắn và lông che chở đa bào. Phản ứng định tính hóa thực vật xác định sự hiện diện rõ nét của 8 nhóm chất hữu cơ gồm: chất béo, carotenoid, phytosterol, saponin, coumarin, flavonoid, acid amin và alcaloid.

Thứ hai, hoạt tính ức chế giải phóng NO của các phân đoạn cao chiết thể hiện sự phân hóa rõ rệt. Phân đoạn dicloromethan (TPD) thể hiện tác dụng ức chế mạnh nhất với giá trị IC50 đạt 9,522 µg/mL (95% CI: 6,337 - 13,91 µg/mL), ức chế 82,77% NO tại nồng độ 20 µg/mL. Phân đoạn ethyl acetat (TPA) có giá trị IC50 đạt 25,42 µg/mL (95% CI: 17,01 - 43,11 µg/mL), ức chế 70,41% NO ở nồng độ 100 µg/mL. Cao toàn phần ethanol (TPE) đạt IC50 là 36,72 µg/mL (ức chế 54,81% ở 100 µg/mL). Phân đoạn n-hexan (TPH) có độc tính tế bào cao ở nồng độ từ 10 µg/mL trở lên, tại ngưỡng an toàn 2 µg/mL chỉ ức chế được 28,77% NO.

Thứ ba, nghiên cứu đã phân lập thành công 3 hợp chất tinh khiết từ 2 phân đoạn có hoạt tính cao:

  • Hợp chất TP1 (12 mg thu từ 50 g cao TPD): Xác định là loliolid (C11H16O3), một norisoprenoid có khối lượng phân tử tương ứng m/z 197,1179.
  • Hợp chất TP2 (450 mg thu từ 15,34 g cao TPA): Xác định là centaurein (C24H26O13), một flavon O-glucosid với m/z 521.
  • Hợp chất TP3 (50 mg thu từ cao TPA): Xác định là luteolin-4'-O-β-D-glucopyranosid (C21H20O11) với m/z 447,8. Đây là lần đầu tiên hợp chất này được phân lập từ loài Tridax procumbens L. trên thế giới.

Thứ tư, thử nghiệm hoạt tính sinh học của các đơn chất cho thấy loliolid (TP1) có khả năng ức chế NO vượt trội với IC50 = 24,64 µg/mL, tiếp theo là luteolin-4'-O-β-D-glucopyranosid (TP3) với IC50 = 26,78 µg/mL và centaurein (TP2) với IC50 = 78,78 µg/mL (so với chất chuẩn L-NAME có IC50 = 0,3867 µM). Đáng chú ý, cả 3 hợp chất hoàn toàn không gây độc cho tế bào ở nồng độ cao 100 µg/mL với tỷ lệ sống sót của đại thực bào lần lượt đạt 103,03%, 90,03% và 97,29%.

Thảo luận kết quả

Dữ liệu ức chế sản sinh NO của các mẫu thử được biểu diễn tối ưu thông qua đồ thị đường cong liều - đáp ứng (dose-response curve) dạng chữ S (sigmoid) trên thang logarit nồng độ, kết hợp bảng ma trận đối chiếu độ dịch chuyển hóa học (chemical shift δ) trên phổ 1H-NMR và 13C-NMR. Kết quả cho thấy tỷ lệ ức chế giải phóng NO tăng tuyến tính thuận theo nồng độ khảo sát từ 0,5 đến 100 µg/mL.

Khi so sánh giữa các phân đoạn, việc cao phân đoạn dicloromethan TPD có hoạt tính kháng viêm mạnh hơn cao toàn phần TPE (IC50 9,522 µg/mL so với 36,72 µg/mL) chứng minh quá trình chiết lỏng - lỏng đã làm giàu đáng kể các nhóm hoạt chất có hoạt tính sinh học cao thuộc nhóm phân cực trung bình. Tuy nhiên, đơn chất loliolid (TP1) phân lập từ TPD có IC50 = 24,64 µg/mL, cao hơn IC50 của chính cao TPD ban đầu. Điều này giải thích rằng trong cao TPD tồn tại hiệu ứng hiệp đồng tác dụng (synergistic effect) giữa nhiều hoạt chất tự nhiên khác nhau, giúp tổng thể phân đoạn đạt hoạt tính kháng viêm mạnh mẽ hơn một phân tử tinh khiết đơn lẻ.

Đối với hai chất thuộc nhóm flavonoid phân lập từ cao ethyl acetat, centaurein (TP2) và luteolin-4'-O-β-D-glucopyranosid (TP3) đều có giá trị IC50 cao hơn cao phân đoạn TPA (25,42 µg/mL). So sánh với các công bố quốc tế trước đây của Jachak và cộng sự (2011), centaurein từng được biết đến với cơ chế ức chế cyclooxygenase COX-1 và COX-2. Luận văn này bổ sung thêm bằng chứng thực nghiệm khẳng định centaurein còn tham gia vào con đường ức chế giải phóng NO qua trung gian đại thực bào. Đặc biệt, việc lần đầu tiên phân lập và chứng minh hoạt tính kháng viêm của luteolin-4'-O-β-D-glucopyranosid từ cây Cỏ mui đã đóng góp dữ liệu cấu trúc và hoạt tính mới cho kho tàng hóa thực vật quốc tế.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả thực nghiệm thu được, luận văn đưa ra 4 khuyến nghị và đề xuất hành động cụ thể nhằm phát triển nguồn dược liệu Cỏ mui:

Thứ nhất, tiếp tục phân lập sâu và nhận dạng các hợp chất thứ cấp từ các phân đoạn cao dicloromethan và ethyl acetat. Mục tiêu là phân lập thêm từ 3 đến 5 hoạt chất tinh khiết thuộc nhóm diterpenoid và flavonoid chưa được giải mã, hoàn thành trong giai đoạn 12 tháng tới (2025). Chủ thể thực hiện: Nhóm nghiên cứu thuộc Bộ môn Dược liệu phối hợp với Khoa Hóa Thực vật – Viện Dược liệu.

Thứ hai, mở rộng đánh giá hoạt tính kháng viêm in vivo trên mô hình động vật thực nghiệm. Cần thử nghiệm tác dụng chống viêm cấp tính trên mô hình gây phù chân chuột bằng carrageenan và mô hình viêm khớp mạn tính bằng tá chất Freund, hướng tới mục tiêu giảm chỉ số phù viêm trên 50% ở liều uống 200 - 300 mg/kg trong khung thời gian 18 tháng (2025 - 2026). Chủ thể thực hiện: Bộ môn Dược lý – Dược lâm sàng, Trường Đại học Dược Hà Nội.

Thứ ba, xây dựng tiêu chuẩn cơ sở và hoàn thiện chuyên luận kiểm nghiệm dược liệu Cỏ mui tiến tới đề xuất đưa vào Dược điển Việt Nam. Cần thiết lập phương pháp định lượng đồng thời loliolid và luteolin glucoside bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC-DAD) với độ lệch chuẩn tương đối (RSD) dưới 2,0%, thực hiện trong lộ trình 24 tháng (2025 - 2027). Chủ thể thực hiện: Viện Kiểm nghiệm Thuốc Trung ương phối hợp với Hội đồng Dược điển Việt Nam.

Thứ tư, quy hoạch vùng trồng và phát triển nguồn dược liệu Cỏ mui đạt chuẩn Thực hành tốt trồng trọt và thu hái cây thuốc (GACP-WHO). Đề xuất xây dựng vùng trồng mẫu quy mô 5 - 10 hecta tại vùng đồi núi tỉnh Vĩnh Phúc, đạt năng suất từ 15 đến 20 tấn dược liệu khô mỗi năm vào năm 2027 để phục vụ sản xuất thực phẩm bảo vệ sức khỏe kháng viêm. Chủ thể thực hiện: Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Vĩnh Phúc phối hợp cùng các doanh nghiệp sản xuất dược phẩm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng:

  • Sinh viên và học viên sau đại học ngành Dược học, Dược liệu - Dược học cổ truyền, Hóa thực vật: Luận văn là tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp nghiên cứu toàn diện từ hình thái thực vật, kỹ thuật cắt nhuộm vi phẫu, quy trình chiết xuất phân đoạn lỏng - lỏng đến phương pháp biện giải phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1D và 2D-NMR phức tạp.
  • Giảng viên và nhà nghiên cứu tại các trường đại học y dược và viện nghiên cứu: Cung cấp hệ thống dữ liệu phổ chi tiết (1H-NMR, 13C-NMR, HSQC, HMBC, NOESY) và thông số hoạt tính sinh học IC50 trên mô hình tế bào RAW 264.7, phục vụ công tác đối chiếu, so sánh và phát triển các đề tài liên quan đến chi Tridax và họ Cúc (Asteraceae).
  • Chuyên viên nghiên cứu và phát triển sản phẩm (R&D) tại các công ty dược phẩm: Dễ dàng khai thác dữ liệu về cao phân đoạn dicloromethan (TPD) và ethyl acetat (TPA) để xây dựng công thức viên nang, viên nén thảo dược hỗ trợ điều trị viêm khớp, giảm sưng tấy và hạ men gan từ nguồn nguyên liệu tự nhiên có sẵn trong nước.
  • Chuyên viên kiểm nghiệm và nhà quản lý chất lượng dược liệu: Sử dụng các đặc điểm bột dược liệu, cấu tạo giải phẫu thân lá và thành phần hóa thực vật đặc trưng làm tiêu chí nhận biết, giám định tên khoa học, chống hiện tượng nhầm lẫn hoặc làm giả dược liệu trên thị trường.

Câu hỏi thường gặp

Cây Cỏ mui có đặc điểm gì và trong dân gian thường được dùng để điều trị những chứng bệnh nào?
Cỏ mui (Tridax procumbens L., họ Cúc) là loài cỏ bò lan, thân dài 40 - 80 cm, phủ lông cứng, hoa đầu màu vàng nhạt hoặc trắng. Trong y học dân gian, toàn cây được sử dụng phổ biến để sát trùng, trị ho, giải nhiệt và đặc biệt là điều trị các chứng viêm sưng tấy, đau nhức xương khớp và thấp khớp khi chuyển mùa.

Hợp chất nào lần đầu tiên được phân lập từ cây Cỏ mui trong đề tài nghiên cứu này?
Hợp chất flavonoid luteolin-4'-O-β-D-glucopyranosid (TP3, công thức phân tử C21H20O11) lần đầu tiên được phân lập thành công từ phân đoạn cao ethyl acetat của cây Cỏ mui. Hợp chất này thể hiện hoạt tính kháng viêm mạnh mẽ với giá trị IC50 ức chế NO đạt 26,78 µg/mL và hoàn toàn an toàn cho tế bào.

Phân đoạn cao chiết nào của cây Cỏ mui thể hiện tác dụng ức chế sản sinh NO mạnh nhất?
Phân đoạn cao dicloromethan (TPD) thể hiện hoạt tính kháng viêm vượt trội nhất với giá trị IC50 là 9,522 µg/mL (95% CI: 6,337 - 13,91 µg/mL). Tại nồng độ 20 µg/mL, phân đoạn này ức chế tới 82,77% lượng NO sinh ra từ đại thực bào mà không gây bất kỳ độc tính nào đối với tế bào.

Tại sao mô hình đại thực bào RAW 264.7 lại được sử dụng để sàng lọc tác dụng kháng viêm?
Đại thực bào RAW 264.7 là dòng tế bào miễn dịch tiền viêm nhạy cảm. Khi kích thích bằng LPS 100 ng/mL, tế bào biểu hiện mạnh enzyme iNOS để sinh ra NO – chất trung gian gây viêm then chốt. Đo nồng độ nitrit bằng thuốc thử Griess ở bước sóng 535 nm cho phép đánh giá chính xác mức độ kháng viêm ở cấp độ phân tử.

Các hợp chất phân lập từ cây Cỏ mui có gây độc cho tế bào ở nồng độ khảo sát không?
Cả 3 hợp chất tinh khiết gồm loliolid (TP1), centaurein (TP2) và luteolin-4'-O-β-D-glucopyranosid (TP3) đều không thể hiện độc tính tế bào ở nồng độ tối đa 100 µg/mL qua phép thử MTT, với tỷ lệ sống sót của đại thực bào RAW 264.7 duy trì ở mức rất cao, lần lượt là 103,03%, 90,03% và 97,29%.

Kết luận

  • Luận văn đã xác lập đầy đủ bộ dữ liệu hình thái học, đặc điểm giải phẫu vi học thân lá và bột dược liệu Cỏ mui (Tridax procumbens L.) thu hái tại Tam Đảo, Vĩnh Phúc, định tính thành công 8 nhóm hợp chất hữu cơ chính.
  • Quy trình chiết xuất từ 5 kg dược liệu khô đã thu được 343,02 g cao toàn phần ethanol và phân lập thành công 3 hợp chất tinh khiết có độ sạch cao gồm loliolid, centaurein và luteolin-4'-O-β-D-glucopyranosid.
  • Lần đầu tiên phát hiện và xác định cấu trúc của flavonoid luteolin-4'-O-β-D-glucopyranosid trong loài Tridax procumbens L., đóng góp giá trị mới cho cơ sở dữ liệu hóa thực vật học quốc tế.
  • Khẳng định hoạt tính kháng viêm mạnh mẽ của cao dicloromethan (IC50 = 9,522 µg/mL) cùng các đơn chất loliolid (IC50 = 24,64 µg/mL) và luteolin glucoside (IC50 = 26,78 µg/mL) trên mô hình ức chế NO từ đại thực bào RAW 264.7 với độ an toàn tế bào tuyệt đối ở mức 100 µg/mL.
  • Thiết lập lộ trình khoa học từ năm 2025 đến năm 2027 nhằm thử nghiệm tiền lâm sàng in vivo, chuẩn hóa chuyên luận kiểm nghiệm Dược điển và xây dựng vùng trồng GACP-WHO 10 hecta tại tỉnh Vĩnh Phúc.

Các nhà khoa học, chuyên gia R&D và sinh viên quan tâm có thể tiếp tục khai thác các dữ liệu thực nghiệm trong luận văn thạc sĩ này để mở rộng các hướng nghiên cứu sâu về bán tổng hợp hoạt chất và thương mại hóa các dòng sản phẩm bảo vệ sức khỏe từ thảo dược Việt Nam.