CHƯƠNG 1: TỒNG QUAN 1. Cây dành dành (Gardenia jasminoides Ellis) 1. Giới thiệu chung Cây dành dành còn được gọi với tên khác như là Chi tử, Thủy hoàng chi hay là mác làng cương (tiếng Tày). Tên khoa học của cây dành dành là Gardenia jasminoides Ellis, thuộc họ Thiên thảo (Rubiaceae) [7].
Phân bố rộng rãi ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới châu Phi và châu Á, được trồng nhiều ở Trung Quốc với tên tiếng Trung là Zhi Zi. Ở Việt Nam cây mọc khắp các tỉnh đồng bằng và trung du. Cây dành dành là dạng cây bụi, cao khoảng 1 – 2m, cây có thân thẳng và phân thành nhiều nhánh, dạng lá đơn mọc đối nhau. Hoa dành dành màu trắng hoặc trắng ngà, to, mọc đơn độc phía đầu cành.
Quả dành dành có hình bầu dục, dài khoảng 5 - 7cm, đỉnh quả có đài, cạnh quả lồi có cánh, chuyển sang màu vàng khi chín. Hạt dành dành dẹt và hơi tròn, bên ngoài có bám chất cơm màu vàng hoặc đỏ. Bộ phận được sử dụng làm thuốc là quả, rễ và lá của cây dành dành. Lá và rễ cây dành dành được thu hái quanh năm.
Quả cây dành dành được thu hái vào khoảng tháng 8 – 10 [8]. Cây dành dành là một loại thảo mộc truyền thống quan trọng và tiềm năng, ngày càng có nhiều nghiên cứu khoa học chủ yếu tập trung vào các thành phần hóa học, tác dụng dược lý, cơ chế hoạt động liên quan và tính an toàn trong những thập kỷ gần đây. Nhiều nhà nghiên cứu đã khẳng định rằng cây dành dành sở hữu nhiều hoạt động dược lý, chẳng hạn như tác động tích cực đến hệ thống tim mạch và tiêu hóa, hoạt động chống trầm cảm, hoạt động chống viêm và tác dụng bảo vệ hệ thần kinh, cũng như khả năng cải thiện chất lượng giấc ngủ. Có 162 hợp chất đã được phân lập và xác định từ cây thuốc này.
Iridoid glycoside và crocin thường được coi là thành phần đặc trưng và có hoạt tính sinh học chính, và geniposide được sử dụng làm chất chỉ thị trong việc xác định định lượng cây dành dành trong Dược điển của Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa. Hơn nữa, geniposide và genipin là những hợp chất iridoid quan trọng nhất được phân lập từ cây dành dành, và genipin là aglycone của geniposide [7].1: Hoa dành dành (A), Quả dành dành (B), Quá dành dành chín (C), Quả dành dành khô (D) (Sưu tầm) Sự khác biệt giữa cây dành dành và các loại thảo mộc truyền thống khác là phạm vi ứng dụng công nghiệp rộng rãi của nó. Cây dành dành đã được sử dụng như một chất tạo màu tự nhiên tuyệt vời ở nhiều quốc gia, bao gồm Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Ấn Độ và Bắc Mỹ. Dựa trên nghiên cứu chuyên sâu, genipin, một tác nhân tạo liên kết ngang mới, hiệu quả và tự nhiên đã được chứng minh là có nhiều ưu điểm so với các tác nhân tạo liên kết ngang khác [6].
Genipin thường được điều chế từ geniposide hợp chất gốc của nó, được tách ra và tinh chế từ cây dành dành. Theo đó, cây dành dành được sử dụng không chỉ như một loại thuốc truyền thống quan trọng mà còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác như thực phẩm, dệt may và công nghiệp hóa chất [7]. Thành phần hóa học Một số thành phần hóa học của cây dành dành đã được phân lập và đặc trưng, bao gồm: iridoid; iridoid glucoside, triterpenoid, acid hữu cơ và các hợp chất dễ bay hơi. Geniposide, genipin, gardenoside và crocin là những hợp chất có hoạt tính sinh học chính được tìm thấy trong cây dành dành.
Các thành phần dễ bay hơi trong dành dành Các hợp chất dễ bay hơi chính trong cây dành dành là aliphatic acid, ketone, aldehyde, ester, rượu và các dẫn xuất thơm [10]. Do nhiệt độ và thời gian chế biến khác nhau, tinh dầu từ dành dành chứa các hàm lượng và tỷ lệ khác nhau của các hợp chất dễ bay hơi. Ngoài ra, các thành phần không ổn định như iridoids có thể được chuyển đổi một phần thành các thành phần dễ bay hơi trong quá trình xử lý ở nhiệt độ cao [11] 1. Iridoid và iridoid glycoside Iridoid và iridoid glycoside là thành phần hoạt động chính trong cây dành dành.
Hơn 40 iridoid và iridiod glycoside bao gồm bao gồm genipin, geniposide, 10- acetylgeniposide, genipin-1-O-gentiobioside, acid geniposidic, gardoside, gardenoside và shanzhiside,… đã được phân lập từ dịch chiết cây dành dành [12]. Chúng có nhiều đặc tính dược lý và tác dụng tăng cường sức khỏe. Tuy nhiên, con đường sinh tổng hợp của chúng chưa được làm rõ. Trên thực tế, có sự khác biệt về thành phần và hàm lượng iridoid trong cây dành dành qua các nghiên cứu.
Sự khác biệt không chỉ phụ thuộc vào giống cây trồng được sử dụng mà còn phụ thuộc vào các bộ phận của cây được chọn, phương pháp chiết xuất và phân tích cũng như điều kiện trồng trọt, chẳng hạn như ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm và độ pH của đất. Hàm lượng iridoid glycoside có thể thay đổi từ các vùng khác nhau vào khoảng 5-6% [13]. Một nghiên cứu khác lần lượt định lượng hàm lượng geniposide, gardenoside và acid geniposidic là 56,37 μg/mg, 49,57 μg/mg và 3,15 μg/mg trong 68 mẫu từ các vùng khác nhau ở Trung Quốc và Hàn Quốc [14]. Các dẫn xuất glycosyl hóa của iridoids trong cây dành dành, bao gồm geniposide, gardenoside, gardoside và scandoside methyl ester, có thể dễ dàng chuyển đổi thành chất tạo màu xanh lam trong điều kiện hiếu khí bởi enzyme hoặc một số vi sinh vật.
Crocin và các dẫn xuất của chúng Crocin, thuộc nhóm carotenoid ưa nước, là este diglycosyl hoặc monoglycosyl của 7 acid crocetin. Crocin và crocetin ban đầu được tìm thấy trong nhị hoa nghệ tây. Crocin và các dẫn xuất của nó có nguồn gốc từ cây dành dành đã được chứng minh là ít độc hơn, ít gây dị ứng và thân thiện với môi trường hơn nghệ tây [15]. Các dẫn xuất crocin và crocetin là thành phần chính tạo nên màu cam hoặc đỏ của hạt dành dành và đồng thời cũng là hai thành phần đem lại hoạt tính sinh học cho loại thảo dược này.
Hiện nay, crocin đang được rất nhiều nhà khoa học nghiên cứu do chúng có nhiều hoạt tính sinh học đáng chú ý. Trong vài nghiên cứu trên người và động vật, người ta thấy rằng crocin và crocetin có tác dụng chống oxy hóa, hạ huyết áp, giảm xơ vữa động mạch, kháng viêm, tác dụng bảo vệ thần kinh, tác động tích cực đến giấc ngủ, giảm căng thẳng mệt mỏi về thể chất và ngăn ngừa thoái hóa võng mạc [16] 1. Acid hữu cơ Dịch chiết từ hạt dành dành chứa thành phần acid hữu cơ, chẳng hạn như acid ursolic đã cho thấy khả năng trung hòa acid, hoạt tính chống oxy hóa, và tác dụng ức chế sự tăng trưởng của Helicobacter pylori. Ngoài ra, acid ursolic còn có hoạt tính gây độc tế bào kháng lại các tế bào ung thư dạ dày AGS và SUN638 [17] 1.
Hoạt tính sinh học 1. Hoạt tính chống oxy hóa Quả dành dành đã được phát hiện là đều có khả năng chống oxy hóa. Dịch chiết từ hạt dành dành có hoạt tính gốc tự do đối với DPPH (1,1-diphenyl-2- picrylhydrazyl), ABTS [acid 2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic), hydroxyl và superoxide với các giá trị IC50 lần lượt là 0,14 mg/mL, 0,21 mg/mL, 1,08 mg/mL, và 1,43 mg/mL; trong khi đó dịch chiết từ ethanol có các giá trị IC50 lần lượt là 0,36 mg/mL, 0,39 mg/mL, 1,56 mg/mL, và 1,99 mg/mL. Do đó, cây dành dành có hoạt tính chống oxy hóa cao hơn so với dịch chiết ethanol.
Ở nồng độ 20 ppm, hoạt tính chống oxy hóa của crocin tinh khiết có thể so sánh được với chất chống oxy hóa BHA (hydroxyanisole butylated) [18] 1. Hoạt tính chống viêm Dịch chiết từ hạt dành dành thể hiện các đặc tính chống viêm thông qua việc giảm đáng kể sự phosphoryl hóa JNK2/1 (c-Jun N-terminal protein kinase) và p38 MAPK (mitogen-acivated protein kinase), và giảm sự biểu hiện của COX-2 (cyclooxygenase-2) trong các tế bào BV-2 gây ra do LPS. Dịch chiết nước của cây dành dành được sử dụng 8 trên gan của chuột bị tổn thương do LPS gây ra, bệnh lý gan đã đáng kể giảm [9]. Geniposide được chứng minh là làm giảm viêm bằng cách ức chế MeCP2 (methyl cytosine binding protein-2) trong chuột bị tổn thương gan cấp tính do CCl4 gây ra và các tế bào THP-1 được xử lý với LPS [19].
Geniposide có thể là một thuốc chống viêm tiềm năng để điều trị tổn thương gan cấp tính, tổn thương phổi cấp tính và viêm vú [20]. Crocin có thể ức chế cyclooxygenase-1 và các hoạt tính của cyclooxygenase2, quá trình sản sinh prostaglandin E2, ức chế phù nề tai do xylen gây ra và phù nề chi do carrageenan gây ra ở chuột [21]. Hỗ trợ trị bệnh đái tháo đường Dịch chiết từ hạt dành dành cải thiện độ nhạy với insulin trong chuột kháng insulin gây ra do steroid (steroid-induced insulin-resistant) với liều tối ưu là 200 mg/kg [22]. Geniposide làm giảm bớt sự dung nạp glucose bất thường và chứng tăng insulin máu, đây là những dấu hiệu nhận biết ở bệnh nhân đái tháo đường typ 2 do di truyền [21].
Hoạt tính chống trầm cảm Tinh dầu và geniposide chiết xuất từ cây dành dành được chứng minh là có hoạt tính chống trầm cảm [11]. Genipin đóng vai trò như tác nhân chống trầm cảm thông qua việc điều chỉnh quá trình đường phân (glycolysis), sinh tổng hợp đường (gluconeogenesis) và chuyển hóa lipid của gan [24] 1. Tác động đến hệ tuần hoàn máu Dịch chiết của hạt dành dành mặc dù không kích thích tăng sinh tế bào cơ trơn mạch máu trong quá trình nuôi cấy, nhưng lại kích thích có chọn lọc tăng sinh tế bào nội mô, do đó có thể ngăn ngừa xơ cứng động mạch và huyết khối [25]. Dịch chiết ethanol 70% của hạt dành dành cho thấy hoạt tính chống tạo quá trình tạo mạch máu hiệu quả thông qua sàng lọc CAM (chick chorioallantoic membrane) [26] 1.
Geniposide Geniposide là một iridoid glycoside có hoạt tính sinh học được tìm thấy trong nhiều loại dược thảo, chẳng hạn như trong quả chín của cây dành dành [27]. Cấu trúc hóa học 9 và một số thông số cơ bản của geniposide được đề cập trong Hình 1.2: Cấu trúc hóa học của geniposide Bảng 1.1: Một số thông số cơ bản của geniposide STT Tên hóa học Geniposide 1 Công thức phân thử C17H24O10 2 Khối lượng phân tử 388,366 g/mol 3 Nhiệt độ sôi 641,40 ±55,0 °C tại 760 mmHg 4 Nhiệt độ nóng chảy 161,0 - 162,0 °C 5 Dung trọng 1,54 ± 0,1 g/cm3 Phân cực nên dễ hòa tan trong 6 Khả năng hòa tan DMSO, nước, MeOH và EtOH Geniposide đã được chứng minh là có hoạt tính chống viêm, chống oxy hóa, chống ung thư và chống tạo mạch [28] [29] .