Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, tạo điều kiện thuận lợi cho sự đa dạng sinh học thực vật, trong đó có nhiều loài được sử dụng làm dược liệu. Chi Alpinia, thuộc họ Gừng (Zingiberaceae), gồm khoảng 250 loài phân bố chủ yếu ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới châu Á, trong đó Việt Nam ghi nhận 37 loài. Các loài Alpinia được sử dụng rộng rãi trong y học cổ truyền để điều trị các bệnh về tiêu hóa, viêm nhiễm và các bệnh lý khác. Tuy nhiên, nhiều loài trong chi này, đặc biệt là Riềng Việt Nam (Alpinia vietnamica), vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học.

Luận văn tập trung nghiên cứu phân lập, xác định cấu trúc và đánh giá hoạt tính sinh học các hợp chất flavonoid từ cây Riềng Việt Nam, thu hái tại Thừa Thiên Huế năm 2021. Mục tiêu cụ thể gồm: chiết xuất và phân lập các hợp chất flavonoid, xác định cấu trúc bằng các phương pháp phổ hiện đại, đánh giá hoạt tính gây độc tế bào trên các dòng ung thư KB, A549, Hep-G2, MCF-7, hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase và hoạt tính chống oxy hóa. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc khai thác nguồn dược liệu bản địa, góp phần phát triển các sản phẩm thuốc từ thiên nhiên và mở rộng hiểu biết về tiềm năng dược lý của loài Alpinia vietnamica.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết flavonoid và hoạt tính sinh học: Flavonoid là nhóm hợp chất polyphenol có nhiều hoạt tính sinh học như chống oxy hóa, chống viêm, gây độc tế bào ung thư và ức chế enzyme. Các flavonoid được phân loại thành flavone, flavanone, chalcone,... với cấu trúc đặc trưng và tác dụng sinh học khác nhau.

  • Mô hình phân lập và xác định cấu trúc hợp chất: Sử dụng các phương pháp sắc ký (sắc ký lớp mỏng, sắc ký cột) để phân tách các hợp chất từ cao chiết thực vật, kết hợp với các kỹ thuật phổ hiện đại như phổ khối lượng phân giải cao (HR-ESIMS), phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1 chiều và 2 chiều (1H-NMR, 13C-NMR, HSQC, HMBC) để xác định cấu trúc hóa học chính xác.

  • Khái niệm hoạt tính sinh học: Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào dựa trên phương pháp MTT, hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase và hoạt tính chống oxy hóa bằng phương pháp bắt gốc tự do DPPH.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Mẫu cây Riềng Việt Nam được thu hái tại Thượng Quảng, Nam Đông, Thừa Thiên Huế vào tháng 8 năm 2021. Mẫu được xác định và lưu trữ tại Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

  • Phương pháp chiết xuất: Sử dụng phương pháp ngâm chiết với ethanol 80% ba lần, thu được cao chiết ethanol (19,4 g). Cao chiết này được phân đoạn bằng dung môi n-hexane, ethyl acetate (EtOAc) và nước, thu được các phân đoạn tương ứng.

  • Phương pháp phân lập: Cao chiết EtOAc (8,6 g) được phân tách trên sắc ký cột silica gel với hệ dung môi CH2Cl2-MeOH, thu được 9 phân đoạn chính. Các phân đoạn được tinh chế tiếp bằng sắc ký cột silica gel, Sephadex LH-20 và sắc ký lớp mỏng để thu nhận 7 hợp chất flavonoid tinh khiết.

  • Phương pháp xác định cấu trúc: Các hợp chất được xác định cấu trúc bằng phổ HR-ESIMS, phổ 1H-NMR, 13C-NMR, HSQC và HMBC trên máy quang phổ Bruker 600 MHz.

  • Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học:

    • Hoạt tính gây độc tế bào được đánh giá bằng phương pháp MTT trên 4 dòng tế bào ung thư: KB, A549, Hep-G2 và MCF-7. Cỡ mẫu thử nghiệm gồm 5 nồng độ từ 0,5 đến 128 µg/mL, thí nghiệm lặp lại 3 lần.
    • Hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase được đo trên đĩa 96 giếng với các nồng độ từ 1 đến 1024 µg/mL, sử dụng Acarbose làm đối chứng dương.
    • Hoạt tính chống oxy hóa được đánh giá bằng phương pháp bắt gốc tự do DPPH với nồng độ từ 1 đến 256 µg/mL, đo hấp thụ quang học ở bước sóng 517 nm.
  • Timeline nghiên cứu: Thu thập mẫu và chiết xuất trong tháng 8-9/2021; phân lập và xác định cấu trúc từ tháng 10/2021 đến 3/2022; đánh giá hoạt tính sinh học từ tháng 4 đến 6/2022; tổng hợp và hoàn thiện luận văn trong 6 tháng cuối năm 2023.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Phân lập và xác định cấu trúc 7 hợp chất flavonoid: Bao gồm 2 flavone (quercetin-3-O-α-L-rhamnosyl (1→2)-α-L-rhamnoside (A1), diosmetin (A2)), 3 flavanone (pinocembrin (A3), alpinetin (A4), 5-O-methylnaringenin (A5)) và 2 chalcone (cardamonin (A6), helichrysetin (A7)). Các hợp chất được phân lập từ cao chiết EtOAc của cây Riềng Việt Nam với khối lượng thu nhận từ 3,5 mg đến 15,3 mg.

  2. Hoạt tính gây độc tế bào: Hai hợp chất chalcone A6 và A7 thể hiện hoạt tính gây độc tế bào trên 4 dòng ung thư KB, MCF-7, A549 và Hep-G2. Đặc biệt, A7 có khả năng ức chế mạnh tế bào ung thư phổi A549 với giá trị IC50 thấp hơn đáng kể so với các hợp chất khác.

  3. Hoạt tính chống oxy hóa: Hợp chất A1 (quercetin glycoside) có khả năng bắt gốc DPPH mạnh, thể hiện hoạt tính chống oxy hóa vượt trội. Hợp chất A2 (diosmetin) có hoạt tính chống oxy hóa ở mức trung bình, phù hợp với cấu trúc flavone có nhóm methoxy.

  4. Hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase: Hai hợp chất A2 (diosmetin) và A4 (alpinetin) cho thấy khả năng ức chế enzyme α-glucosidase, góp phần làm chậm quá trình hấp thu glucose, có tiềm năng ứng dụng trong điều trị tiểu đường.

Thảo luận kết quả

Kết quả phân lập 7 hợp chất flavonoid từ cây Riềng Việt Nam phù hợp với các nghiên cứu trước đây về thành phần flavonoid trong chi Alpinia, tuy nhiên đây là lần đầu tiên các hợp chất này được xác định từ loài Alpinia vietnamica. Hoạt tính gây độc tế bào của hai chalcone A6 và A7 tương đồng với các nghiên cứu về chalcone trong chi Alpinia có tác dụng chống ung thư, cho thấy tiềm năng phát triển thuốc chống ung thư từ nguồn dược liệu bản địa.

Hoạt tính chống oxy hóa mạnh của quercetin glycoside (A1) phù hợp với đặc tính của flavonoid có nhóm hydroxyl tự do, giúp trung hòa gốc tự do DPPH hiệu quả. Hoạt tính ức chế α-glucosidase của diosmetin và alpinetin cũng tương tự các flavonoid đã được báo cáo, góp phần làm chậm hấp thu glucose, hỗ trợ kiểm soát đường huyết.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh giá trị IC50 của các hợp chất trên từng dòng tế bào ung thư, biểu đồ phần trăm ức chế enzyme α-glucosidase và biểu đồ hoạt tính bắt gốc DPPH theo nồng độ. So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế cho thấy kết quả nghiên cứu có tính nhất quán và bổ sung thêm kiến thức về dược liệu Việt Nam.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Phát triển quy trình chiết xuất và phân lập flavonoid từ cây Riềng Việt Nam: Tối ưu hóa quy trình chiết xuất ethanol 80% và phân đoạn dung môi để tăng hiệu suất thu nhận các hợp chất hoạt tính, áp dụng trong vòng 12 tháng, do các viện nghiên cứu dược liệu thực hiện.

  2. Nghiên cứu sâu về cơ chế tác động sinh học của các hợp chất chalcone A6 và A7: Thực hiện các thử nghiệm in vitro và in vivo để làm rõ cơ chế gây độc tế bào ung thư, đánh giá độc tính và hiệu quả điều trị, trong 18 tháng, do các phòng thí nghiệm ung thư và dược lý đảm nhiệm.

  3. Ứng dụng các hợp chất flavonoid trong phát triển sản phẩm hỗ trợ điều trị tiểu đường và chống oxy hóa: Nghiên cứu phối hợp với doanh nghiệp dược phẩm để phát triển sản phẩm thực phẩm chức năng hoặc thuốc, kiểm nghiệm lâm sàng sơ bộ trong 24 tháng.

  4. Bảo tồn và phát triển nguồn gen cây Riềng Việt Nam: Khuyến khích các cơ quan quản lý nông lâm nghiệp xây dựng kế hoạch bảo tồn tại các vùng phân bố tự nhiên, đồng thời phát triển mô hình trồng nhân giống để cung cấp nguyên liệu ổn định cho nghiên cứu và sản xuất.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà nghiên cứu dược liệu và hóa học tự nhiên: Có thể sử dụng kết quả phân lập và xác định cấu trúc các flavonoid làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về hoạt tính sinh học và phát triển thuốc từ thiên nhiên.

  2. Chuyên gia phát triển sản phẩm dược phẩm và thực phẩm chức năng: Tham khảo các hợp chất có hoạt tính sinh học để thiết kế sản phẩm hỗ trợ điều trị ung thư, tiểu đường và chống oxy hóa.

  3. Cơ quan quản lý và bảo tồn nguồn gen thực vật: Sử dụng thông tin về phân bố và đặc điểm sinh thái của Alpinia vietnamica để xây dựng chính sách bảo tồn và phát triển bền vững nguồn dược liệu quý hiếm.

  4. Sinh viên và học viên cao học ngành Hóa học, Dược học, Sinh học: Tài liệu tham khảo hữu ích cho việc học tập, nghiên cứu về phân lập hợp chất tự nhiên, kỹ thuật sắc ký và phổ học, cũng như đánh giá hoạt tính sinh học.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao chọn cây Riềng Việt Nam làm đối tượng nghiên cứu?
    Cây Riềng Việt Nam là loài mới được phát hiện tại miền Trung, chưa có nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học. Nghiên cứu giúp khai thác tiềm năng dược liệu bản địa và phát triển các hợp chất có giá trị y học.

  2. Phương pháp chiết xuất nào được sử dụng trong nghiên cứu?
    Phương pháp ngâm chiết với ethanol 80% được sử dụng để thu nhận cao chiết toàn phần, sau đó phân đoạn bằng dung môi n-hexane, ethyl acetate và nước để tách các nhóm hợp chất theo độ phân cực.

  3. Các hợp chất flavonoid được phân lập có hoạt tính sinh học gì nổi bật?
    Hai hợp chất chalcone thể hiện hoạt tính gây độc tế bào mạnh trên các dòng ung thư, hợp chất quercetin glycoside có hoạt tính chống oxy hóa mạnh, và một số flavonoid có khả năng ức chế enzyme α-glucosidase, hỗ trợ kiểm soát đường huyết.

  4. Phương pháp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào được thực hiện như thế nào?
    Sử dụng phương pháp MTT trên 4 dòng tế bào ung thư phổ biến, đo giá trị IC50 thể hiện nồng độ ức chế 50% sự phát triển tế bào, thí nghiệm được lặp lại 3 lần để đảm bảo độ tin cậy.

  5. Ý nghĩa ứng dụng của nghiên cứu này trong y học hiện đại?
    Nghiên cứu cung cấp các hợp chất flavonoid có hoạt tính sinh học tiềm năng, làm cơ sở phát triển thuốc chống ung thư, thuốc hỗ trợ điều trị tiểu đường và sản phẩm chống oxy hóa từ nguồn dược liệu tự nhiên Việt Nam.

Kết luận

  • Phân lập thành công 7 hợp chất flavonoid từ cây Riềng Việt Nam, bao gồm flavone, flavanone và chalcone với cấu trúc được xác định chính xác bằng phổ hiện đại.
  • Hai hợp chất chalcone thể hiện hoạt tính gây độc tế bào mạnh trên các dòng ung thư KB, MCF-7, A549 và Hep-G2, đặc biệt A7 ức chế mạnh tế bào ung thư phổi A549.
  • Hợp chất quercetin glycoside có hoạt tính chống oxy hóa mạnh, trong khi diosmetin và alpinetin có khả năng ức chế enzyme α-glucosidase.
  • Nghiên cứu góp phần làm sáng tỏ thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của loài Alpinia vietnamica, mở ra hướng phát triển dược liệu bản địa.
  • Đề xuất các giải pháp phát triển quy trình chiết xuất, nghiên cứu cơ chế tác động và ứng dụng trong sản phẩm y học hiện đại, đồng thời bảo tồn nguồn gen quý hiếm.

Luận văn khuyến khích các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp tiếp tục khai thác tiềm năng của cây Riềng Việt Nam nhằm phát triển các sản phẩm dược liệu có giá trị cao, góp phần nâng cao sức khỏe cộng đồng và phát triển kinh tế bền vững.