Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh toàn cầu đang đối mặt với nhiều bệnh dịch truyền nhiễm nguy hiểm, việc tăng cường hệ miễn dịch trở thành một vấn đề cấp thiết. Hệ miễn dịch yếu làm tăng nguy cơ mắc các bệnh nhiễm trùng và các bệnh lý liên quan đến suy giảm miễn dịch. Trong đó, các cytokine IL-1β và IL-10 đóng vai trò quan trọng trong điều hòa đáp ứng miễn dịch và viêm. IL-1β vừa có tác dụng kích hoạt miễn dịch cấp tính, vừa liên quan đến sự phát triển của các khối u trong viêm mãn tính, còn IL-10 có vai trò điều hòa miễn dịch, vừa ức chế vừa kích thích các phản ứng miễn dịch tùy theo điều kiện sinh học. Tuy nhiên, các nghiên cứu về tác dụng điều hòa miễn dịch của dược liệu Việt Nam, đặc biệt là trên IL-1β và IL-10, còn hạn chế.

Cây Xáo leo (Paramignya scandens), thuộc họ Cam (Rutaceae), phân bố chủ yếu tại các tỉnh Hà Nam, Quảng Trị, Lâm Đồng, được sử dụng trong y học cổ truyền để điều trị các bệnh về tiểu tiện, đau bụng và tiêu hóa. Các nghiên cứu trước đây cho thấy Xáo leo chứa nhiều hợp chất sinh học như saponin tirucallan, flavonoid, phenolic và megastigman glycosid, có tác dụng gây độc tế bào và chống viêm. Đặc biệt, cao cồn từ rễ Xáo leo đã được phát hiện có hoạt tính điều hòa miễn dịch trên IL-1β và IL-10 in vitro.

Mục tiêu nghiên cứu là chiết xuất, phân lập 3-5 hợp chất từ phân đoạn có hoạt tính của rễ Xáo leo và đánh giá hoạt tính điều hòa miễn dịch trên IL-1β và IL-10 in vitro. Nghiên cứu được thực hiện trên mẫu rễ thu hái tại Đồng Nai trong năm 2021, với phương pháp chiết xuất, phân lập sắc ký và đánh giá hoạt tính bằng tế bào RAW264.7. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa trong phát triển dược liệu tăng cường miễn dịch, hỗ trợ phòng và điều trị các bệnh liên quan đến viêm và suy giảm miễn dịch.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết miễn dịch học về vai trò của cytokine IL-1β và IL-10 trong điều hòa đáp ứng miễn dịch và viêm. IL-1β là cytokine tiền viêm, kích hoạt tế bào miễn dịch bẩm sinh và thúc đẩy phân cực tế bào TCD4+ theo hướng Th1 và Th17, có vai trò kép trong viêm cấp và mãn tính, liên quan đến sự phát triển khối u. IL-10 là cytokine điều hòa miễn dịch, có khả năng ức chế hoặc kích thích miễn dịch tùy theo điều kiện, ảnh hưởng đến hoạt động của tế bào TCD8+ và các tế bào miễn dịch khác.

Mô hình nghiên cứu sử dụng tế bào RAW264.7 (tế bào đại thực bào chuột) để đánh giá hoạt tính điều hòa miễn dịch in vitro thông qua đo nồng độ IL-1β và IL-10 bằng kỹ thuật ELISA. Các khái niệm chính bao gồm: chiết xuất cao toàn phần và phân đoạn từ rễ Xáo leo, phân lập hợp chất bằng sắc ký cột và xác định cấu trúc bằng phổ NMR, MS, đánh giá hoạt tính ức chế IL-1β và kích thích IL-10.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là mẫu rễ Xáo leo thu hái tại xã Mã Đà, huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai vào tháng 12/2021, được giám định khoa học và bảo quản tại Viện Dược liệu. Dược liệu được sấy khô, xay nhỏ và chiết xuất bằng ethanol 70% theo phương pháp chiết nóng. Cao toàn phần thu được sau đó được phân đoạn bằng chiết lỏng-lỏng với dung môi n-hexan, ethyl acetate (EtOAc) và nước.

Phân lập hợp chất từ phân đoạn EtOAc bằng sắc ký cột silica gel pha thường và pha đảo, theo dõi bằng sắc ký lớp mỏng (TLC). Cấu trúc các hợp chất được xác định bằng phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) và phổ khối lượng (MS), so sánh với tài liệu tham khảo.

Hoạt tính điều hòa miễn dịch được đánh giá trên tế bào RAW264.7 nuôi cấy trong đĩa 96 giếng với mật độ 10^4 tế bào/giếng. Các cao chiết và hợp chất được xử lý ở nồng độ 20 µg/mL và 10 µM tương ứng, ủ cùng tế bào trong 24 giờ, sau đó kích thích bằng LPS 5 ng/mL. Nồng độ IL-1β và IL-10 trong môi trường nuôi cấy được định lượng bằng ELISA. Mỗi thí nghiệm được lặp lại ít nhất ba lần, dữ liệu phân tích thống kê bằng phần mềm GraphPad Prism 9.1 với mức ý nghĩa p < 0,05.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiệu quả chiết xuất và phân đoạn cao từ rễ Xáo leo: Từ 3 kg rễ, thu được 290 g cao toàn phần (XLT). Phân đoạn n-hexan (XLH) thu 10 g, EtOAc (XLE) 80 g, và nước (XLW) 120 g. Đây là cơ sở vật chất cho các bước phân lập và đánh giá hoạt tính.

  2. Hoạt tính ức chế IL-1β in vitro: Cao toàn phần và các phân đoạn XLH, XLE, XLW ở 20 µg/mL đều giảm nồng độ IL-1β trong tế bào RAW264.7 từ 303,15 pg/mL (chứng bệnh LPS) xuống khoảng 60,72 - 78,27 pg/mL, tương đương giảm 74,18% đến 79,97% (p < 0,001). Mức độ ức chế theo thứ tự: n-Hexan ≈ EtOAc > nước.

  3. Hoạt tính kích thích IL-10 in vitro: Các cao chiết trên cũng làm tăng nồng độ IL-10 từ 113,84 pg/mL (LPS) lên 281,78 - 389,54 pg/mL, tăng 59,60% đến 70,77% (p < 0,001). Mức độ kích thích theo thứ tự: EtOAc ≈ nước > n-Hexan.

  4. Phân lập và xác định cấu trúc 5 hợp chất chính: Từ phân đoạn EtOAc, phân lập được 5 hợp chất gồm XL1 (xanthylen), XL2 (luvangetin), XL3 (clausenidin), XL4 (nordentatin), XL5 (dentatin). Các hợp chất này được xác định bằng phổ NMR và MS, phù hợp với tài liệu tham khảo.

  5. Hoạt tính điều hòa cytokine của các hợp chất phân lập: Ở nồng độ 10 µM, tất cả 5 hợp chất đều ức chế IL-1β mạnh, giảm từ 344,85 pg/mL xuống 42,77 - 69,76 pg/mL, tương đương giảm 79,77% đến 87,60% (p < 0,001). Mức độ ức chế theo thứ tự: XL2 > XL1 > XL4 > XL5 > XL3. Về IL-10, các hợp chất kích thích sản sinh với mức tăng từ 175,98 đến 321,56 pg/mL (p < 0,05 đến p < 0,001), theo thứ tự: XL2 > XL1 > XL3 > XL5 > XL4.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy cao chiết và các hợp chất từ rễ Xáo leo có khả năng điều hòa miễn dịch qua việc ức chế cytokine tiền viêm IL-1β và kích thích cytokine điều hòa IL-10. Hoạt tính ức chế IL-1β mạnh mẽ của các hợp chất như XL2 và XL1 phù hợp với vai trò của IL-1β trong viêm mãn tính và phát triển khối u, cho thấy tiềm năng ứng dụng trong điều trị các bệnh viêm và ung thư liên quan đến IL-1β. Đồng thời, khả năng kích thích IL-10 giúp tăng cường đáp ứng miễn dịch điều hòa, giảm viêm quá mức.

So sánh với các nghiên cứu trước đây về tác dụng chống viêm và gây độc tế bào của các hợp chất coumarin và saponin tirucallan từ Paramignya scandens, nghiên cứu này mở rộng thêm hiểu biết về tác dụng điều hòa miễn dịch qua cytokine IL-1β và IL-10. Các dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ cột thể hiện mức giảm IL-1β và tăng IL-10 của từng mẫu cao chiết và hợp chất, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả điều hòa miễn dịch.

Kết quả cũng cho thấy phân đoạn EtOAc chứa các hợp chất hoạt tính cao, phù hợp để phát triển dược liệu hoặc thuốc điều trị hỗ trợ tăng cường miễn dịch. Tuy nhiên, cần nghiên cứu sâu hơn về cơ chế tác dụng và đánh giá in vivo để xác nhận hiệu quả và an toàn.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Phát triển sản phẩm dược liệu từ rễ Xáo leo: Tập trung chiết xuất phân đoạn EtOAc giàu hợp chất hoạt tính để sản xuất các chế phẩm tăng cường miễn dịch, hướng tới mục tiêu giảm IL-1β và tăng IL-10, áp dụng trong vòng 2-3 năm, do các viện nghiên cứu dược liệu và doanh nghiệp dược phẩm thực hiện.

  2. Nghiên cứu cơ chế tác dụng sâu hơn: Thực hiện các nghiên cứu in vivo và phân tích cơ chế phân tử của các hợp chất XL1, XL2 trên mô hình viêm và ung thư, nhằm làm rõ tác động lên các con đường tín hiệu miễn dịch, trong vòng 1-2 năm, do các nhóm nghiên cứu miễn dịch học và dược lý đảm nhiệm.

  3. Đánh giá độc tính và an toàn: Tiến hành thử nghiệm độc tính cấp và bán trường diễn của các cao chiết và hợp chất phân lập để đảm bảo an toàn khi ứng dụng lâm sàng, trong vòng 1 năm, do các phòng thí nghiệm kiểm nghiệm dược liệu thực hiện.

  4. Mở rộng nghiên cứu các loài Paramignya khác: Khảo sát hoạt tính điều hòa miễn dịch của các loài cùng chi để tìm kiếm thêm nguồn dược liệu tiềm năng, trong vòng 2 năm, do các viện nghiên cứu thực vật và dược liệu phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà nghiên cứu dược liệu và dược học cổ truyền: Có thể ứng dụng kết quả để phát triển các sản phẩm tăng cường miễn dịch từ dược liệu Việt Nam, đặc biệt là các hợp chất coumarin và saponin tirucallan.

  2. Chuyên gia miễn dịch học và dược lý học: Tham khảo để hiểu rõ hơn về vai trò của IL-1β và IL-10 trong điều hòa miễn dịch và tác dụng của các hợp chất thiên nhiên trên các cytokine này.

  3. Doanh nghiệp dược phẩm và công nghiệp dược liệu: Sử dụng dữ liệu để phát triển sản phẩm mới hỗ trợ điều trị các bệnh viêm, suy giảm miễn dịch và ung thư, dựa trên các hợp chất chiết xuất từ rễ Xáo leo.

  4. Sinh viên và học viên cao học ngành dược học, sinh học phân tử: Là tài liệu tham khảo quý giá về phương pháp nghiên cứu chiết xuất, phân lập hợp chất và đánh giá hoạt tính sinh học in vitro, cũng như ứng dụng kỹ thuật phân tích phổ hiện đại.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao chọn cytokine IL-1β và IL-10 để đánh giá hoạt tính miễn dịch?
    IL-1β là cytokine tiền viêm quan trọng trong phản ứng viêm cấp và mãn tính, liên quan đến phát triển khối u. IL-10 là cytokine điều hòa miễn dịch, có khả năng ức chế hoặc kích thích miễn dịch tùy điều kiện. Đánh giá tác động lên hai cytokine này giúp hiểu rõ khả năng điều hòa miễn dịch của dược liệu.

  2. Phân đoạn EtOAc có ưu điểm gì so với các phân đoạn khác?
    Phân đoạn EtOAc chứa nhiều hợp chất hoạt tính như coumarin, flavonoid có hoạt tính ức chế IL-1β và kích thích IL-10 mạnh hơn so với phân đoạn n-hexan và nước, do đó được ưu tiên phân lập hợp chất và nghiên cứu sâu.

  3. Các hợp chất phân lập có tiềm năng ứng dụng thực tế không?
    Các hợp chất như xanthylen (XL1) và luvangetin (XL2) thể hiện hoạt tính điều hòa miễn dịch mạnh, có thể phát triển thành nguyên liệu cho thuốc hoặc thực phẩm chức năng hỗ trợ tăng cường miễn dịch và điều trị viêm.

  4. Phương pháp đánh giá hoạt tính in vitro có giới hạn gì?
    Đánh giá in vitro trên tế bào RAW264.7 giúp sàng lọc nhanh và hiệu quả nhưng chưa phản ánh đầy đủ tác động trong cơ thể sống. Cần nghiên cứu bổ sung in vivo để xác nhận hiệu quả và an toàn.

  5. Nghiên cứu này có thể mở rộng ứng dụng cho các bệnh nào?
    Ngoài các bệnh viêm và suy giảm miễn dịch, các hợp chất có thể được nghiên cứu ứng dụng trong hỗ trợ điều trị ung thư, đặc biệt các loại ung thư liên quan đến IL-1β như ung thư vú, phổi, đại tràng, nhờ khả năng ức chế cytokine tiền viêm và điều hòa miễn dịch.

Kết luận

  • Đã chiết xuất thành công cao toàn phần và phân đoạn từ rễ Xáo leo, thu được 5 hợp chất chính được xác định cấu trúc rõ ràng.
  • Các cao chiết và hợp chất phân lập đều có hoạt tính ức chế IL-1β mạnh và kích thích IL-10 đáng kể trên tế bào RAW264.7 in vitro.
  • Hợp chất luvangetin (XL2) và xanthylen (XL1) thể hiện hoạt tính điều hòa miễn dịch nổi bật nhất.
  • Nghiên cứu mở ra hướng phát triển dược liệu tăng cường miễn dịch từ Xáo leo, có tiềm năng ứng dụng trong điều trị viêm và ung thư.
  • Đề xuất tiếp tục nghiên cứu cơ chế tác dụng, đánh giá độc tính và mở rộng ứng dụng lâm sàng trong các năm tới.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp phối hợp triển khai nghiên cứu in vivo và phát triển sản phẩm từ các hợp chất hoạt tính đã phân lập.