CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Giới thiệu về viêm và một số yếu tố quan trọng trong phản ứng viêm 1. Sơ lược về viêm Viêm là một đáp ứng miễn dịch bảo vệ cơ thể trước sự tấn công của tác nhân bên ngoài (vi sinh vật, tác nhân hóa, lý, cơ) hoặc của tác nhân bên trong (hoại tử do thiếu máu cục bộ, bệnh tự miễn). Đây là một đáp ứng miễn dich ̣ tự nhiên.
Quá trình viêm thường kèm theo các triệu chứng sưng, nóng, đỏ và đau, do các mạch máu giãn nở, đưa nhiề u máu và các tế bào bạch cầu đến nơi tổ n thương. Các bạch cầu cũng theo mạch máu xâm nhập vào mô, sản sinh ra các tác nhân nhằm tiêu diệt hoặc trung hòa các tác nhân gây tổ n thương. Viêm không kiểm soát được có thể như một yếu tố dẫn đến các bệnh mãn tính. Hiện nay, thuốc dùng để quản lý các cơn đau và viêm là các thuốc thuộc dòng nacotics, không thuộc dòng nacotics, và corticosteroids.
Tất cả những loại thuốc này đều có tác dụng phụ. Trong quá trình viêm, các tế bào đơn nhân và đại thực bào miễn dịch được kích thích sẽ kích hoạt quá trình chuyển hóa một số yếu tố phiên mã quan trọng. Con đường tín hiệu viêm được biết đến nhiều là con đường tín hiệu NF-κB được gọi là con đường kinh điển [1]. NF-κB nằm trong tế bào chất bao gồm hai tiểu đơn vị (p50 và p65) như một liên kết heterodimer không hoạt động với IκB-α, là một protein ức chế.
Trong điều kiện được kích thích, quá trình phosphoryl hóa và phân giải protein của IκB-α cho phép chuyển vị NF-κB vào nhân để điều chỉnh phiên mã gen đích bằng cách liên kết với vị trí κB trong cấu trúc của DNA [2]. Sự chuyển hóa NF-κB sẽ làm tăng hoạt động của các phản ứng hạ lưu như các cytokine tiền viêm (như IL- 1β IL-6 và TNF-α), các enzyme tiền viêm quan trọng (như iNOS và COX- 2) và sản phẩm thu được tương ứng của chúng là NO và PGE2 [3]. Ngoài kích hoạt NF-κB, một con đường quan trọng khác, con đường tín hiệu MAPK như kinase điều chỉnh tín hiệu ngoại bào (ERK), p38 MAPK và cJun NH2- terminal kinases (JNK), cũng có thể được kích hoạt bởi quá trình viêm và điều chỉnh sự phiên mã của các gen liên quan đến viêm khác nhau sau đó biểu hiện quá mức phản ứng viêm hạ nguồn [4]. Lượng chất trung gian gây viêm Luan van 4 và các yếu tố liên quan đến tổn thương tế bào và gây viêm như mẩn đỏ, đau, sốt và sưng [5].
Do đó, việc ức chế sự sản xuất quá mức của những chất này là một mục tiêu quan trọng trong điều trị bệnh viêm. Các nhà nghiên cứu thường đánh giá hoạt động chống viêm bằng cách ức chế sự biểu hiện của các cytokine tiền viêm, enzyme chống viêm của COX-2, iNOS và các protein liên quan đến viêm khác nhau trong các đường dẫn tín hiệu NF-κB và MAPK trong bạch cầu đơn nhân và đại thực bào miễn dịch (tế bào BV2, tế bào RAW264.7) được kích thích bởi LPS in vitro [6]. Một số yếu tố quan trọng trong quá trình viêm Nitric oxide (NO) là một trung gian tiền viêm, một phân tử tín hiệu đóng vai trò quan trọng trong quá trình sinh bệnh của viêm. NO liên quan đến đáp ứng miễn dịch bởi các đại thực bào kích hoạt cytokine.
Sự sản sinh NO được điều khiển bởi nitric oxide synthase (NOS), trong đó bao gồm nitric oxide synthases cảm ứng (iNOS), nitric oxide synthases nội bào (eNOS) và nitric oxide synthases thần kinh (nNOS). NO được sinh ra từ quá trình chuyển hóa L-Arginine thành L-citruline, xúc tác bởi iNOS. NO ở nồng độ cao gây ra chứng viêm quá mức trong các tình huống bất thường. NO còn tác động vào quá trình sinh bệnh viêm khớp, viêm ruột và viêm phổ i.
Do đó, ức chế sản sinh NO là yếu tố quan trọng trong việc điều trị các bệnh viêm [7]. PGE2 là một trung gian viêm quan trọng khác và được sản xuất từ các chất chuyển hóa arachidonic acid bởi sự xúc tác của cyclooxygenase-2 (COX2) [8]. Trong các đại thực bào, sự có mặt của LPS sẽ kích hoạt các dẫn truyền tín hiệu cho quá trình phiên mã các gen COX-2, iNOS, từ đó gây nên các đáp ứng viêm đặc trưng. Do vậy, sự thay đổi nồng độ NO và PGE2 thông qua sự ức chế hoạt động của iNOS và COX-2 là một phương tiện quan trọng để đánh giá hiệu quả của các hoạt chất kháng viêm.
Microglia là các tế bào thần kinh đệm có chức năng như các tế bào hiệu ứng chính trong việc bảo vệ miễn dịch và phản ứng viêm trong hệ thần kinh Luan van 5 trung ương (CNS) [9, 10]. Các tế bào này được kích hoạt để đáp ứng với căng thẳng môi trường và tạo ra các phân tử hoạt tính sinh học khác nhau, bao gồm nitric oxide, prostaglandin E2, các loại oxy phản ứng và các cytokine gây viêm, chẳng hạn như interleukin (IL) -1β, IL -6, và yếu tố hoại tử khối u (TNF) -α, có chức năng khôi phục cân bằng nội môi của thần kinh trung ương bằng cách dọn sạch các tế bào và mảnh vỡ bị hư hỏng [11, 12]. Giống như các microglia khác, BV-2 cũng là một tế bào thần kinh đệm có thể được kích hoạt để giải phóng các cytokine gây viêm do stress oxy hóa hoặc các yếu tố gây viêm. Kích thích như vậy có thể gây ra rối loạn thoái hóa thần kinh như bệnh Alzheimer và bệnh Parkinson, do đó BV-2 được sử dụng rộng rãi như một hệ thống mô hình thay thế cho mô hình microglia nguyên phát và bệnh thoái hóa thần kinh in vitro.
Lipopolysaccharide (LPS) là thành phần chính của nội độc tố, bắt đầu một số tác động tế bào chính đóng vai trò quan trọng trong cơ chế bệnh sinh của các phản ứng viêm và được sử dụng để gây ra sự hoạt hóa tế bào vi mô trong quá trình nhiễm vi khuẩn Gram âm. Do đó, sự kích thích LPS của microglia là một mô hình hữu ích để nghiên cứu các cơ chế làm nền tảng cho tổn thương tế bào thần kinh thông qua các yếu tố gây viêm và độc tố thần kinh khác nhau do microglia hoạt hóa tiết ra, chẳng hạn như oxit nitric (NO), prostaglandin E2 (PGE2), các loại oxy phản ứng. Vi nấm và ứng dụng của vi nấm Trước đây, các nhà khoa học luôn chú trọng đến xạ khuẩn vì khả năng sản xuất kháng sinh của chúng. Trên thực tế, nhiều chất chuyển hóa của nấm trên thị trường dược phẩm cho thấy tiềm năng của vi sinh vật là nguồn cung cấp thuốc chì có giá trị, ví dụ như kháng sinh polyketide griseofulvin (Likuden M®), axit terpenoid fusidic kháng khuẩn (Fucidine®), penicillin bán tổng hợp hoặc tổng hợp và cephalosporin, macrolid, statin cũng như các ancaloit ergot như ergotamine (Ergo-Kranit®) [14].
Vi nấm là những sinh vật đặc biệt tạo ra một loạt các chất chuyển hóa thứ cấp và các hoạt động hóa học của chúng có lịch sử lâu đời [15]. Việc Fleming phát hiện ra penicillin được phân lập từ vi nấm Penicillium notatum Luan van 6 vào mùa thu năm 1928, và được ông báo cáo vào năm 1929, đã cách mạng hóa dược phẩm sau một thời gian dài. Và sau đó, sự bùng nổ của Chiến tranh thế giới thứ II càng làm tăng tính cấp thiết mà nghiên cứu đã được tiến hành để thành công. Sản lượng của penicillin đã được tăng lên vào năm 1940 và đủ nguyên liệu đã được sử dụng cho thử nghiệm đầu tiên trên người vào tháng 2 năm 1941, dẫn đến một bước đột phá trong việc điều trị các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn.
Sau khám phá thú vị về penicillin, các công ty dược phẩm và các phòng thí nghiệm hàn lâm đã chú ý hơn đến vi nấm như một nguồn cung cấp các hợp chất chì. Vì vậy, vi nấm đã trở thành một nguồn phát hiện thuốc quan trọng để điều trị các bệnh khác nhau [16]. Kể từ đó, nhiều chất chuyển hóa mới với cấu trúc khung carbon khá đa dạng đã được phân lập từ vi nấm. Động lực chính là việc tìm kiếm các chất chuyển hóa của vi nấm có hoạt tính sinh học để sử dụng trong dược phẩm, không chỉ làm thuốc kháng sinh mà còn cho các lĩnh vực điều trị khác, và điều này đã dẫn đến một số hợp chất đã đạt được tầm quan trọng về mặt thương mại đó là lovastatin được phân lập từ Aspergillus terreus được sử dụng như một chất làm giảm cholesterol [13], cyclosporin A được phân lập từ Cylindrocarpon lucidum và Tolypocladium được sử dụng rộng rãi như một chất ức chế miễn dịch [17], aphidicolin được phân lập từ Cephalosporium aphidicola được sử dụng như một chất ức chế mạnh DNA polymerase alpha đã được kiểm tra như một chất ức chế khối u tiềm năng và tác nhân chống vi rút, pleuromutilin từ Pleurotus mutilus là cốt lõi của kháng sinh thiamulin [18], ngoài các chất kháng khuẩn nổi tiếng là axit fusidic, griseofulvin, và axit mycophenolic được sử dụng làm chất ức chế miễn dịch [19].
Mặc dù vậy, vi nấm vẫn sẽ chịu trách nhiệm cho bước đột phá lớn tiếp theo trong y học [20]. Luan van 7 Penicillin G Lovastatin Cyclosporine A A Cyclosporine Aphidicolin Pleuromutilin Fusidic axit Griseofulvin Mycophenolic axit Hình 1.1: Một số hợp chất thứ cấp từ nấm sử dụng trong y học Luan van 8 Ngoài những ứng dụng trong y học, vi nấm còn được sử dụng trong nhiều nhiều lĩnh vực như công nghiệp chế biến thực phẩm dùng để sản xuất tương, chao, xì dầu…, các loại axit hữu cơ như citric acid, oxalic acid, các enzyme thực phẩm như protease, pectinase, amylase. Trong nông nghiệp, vi nấm được ứng dụng trong sản xuất các chất kích thích tăng trưởng kéo dài ngọn, lá, rễ cho cây trồng như gibberellin, auxin, các chế phẩm phân bón hữu cơ, phân vi sinh giúp tăng độ màu mỡ, cải tạo đất hoặc là thiên địch chống lại côn trùng.1: Một số chất hợp thứ cấp từ nấm được sản xuất thương mại Chất chuyển hoá Nguồn gốc nấm Ứng dụng TLTK Penicillins P. chrysogenum Kháng khuẩn [21] Cephalosporins Acremonium Kháng khuẩn [22] chrysogenum Griseofulvin P.
griseofulvum Kháng nấm [23] Fusidin Fusidium Kháng khuẩn [24] coccineum Cyclosporins Tolypocladium spp. Thuốc ức chế miễn [25] dịch Zearalenone Gibberella zeae Chất thúc đẩy tăng [26] trưởng gia súc Strobilurins Strobilurus Kháng nấm [27] tenacellus, các chi Basidiomycete, Ascomycete, Bolinea lutea Gibberellins Gibberella Hóc môn thực vật [28] fujikuroi Lovastatin Monascus ruber, Chống mỡ máu [29] Aspergillus terreus Luan van 9 1. Vi nấm biển và các hợp chất thứ cấp từ vi nấm biển Hiện nay phần lớn nguồn nguyên liệu làm thuốc, đặc biệt thuốc y học cổ truyền được lấy từ các sinh vật hoang dã hoặc nuôi trồng trên đất liền, chỉ một phần nhỏ được khai thác từ các sinh vật sống biển.