Luận án tiến sĩ nghiên cứu hoạt tính sinh học hạ đường huyết và cholesterol máu của một số nhóm chất chính từ cây nopal opuntia sp được nhập vào việt nam

Luận án tiến sĩ nghiên cứu nghiên cứu hoạt tính sinh học hạ đường huyết và cholesterol máu của một số nhóm chất chính từ cây, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng

• Tác giả: Tạ Thu Hằng
• Người hướng dẫn: TS. Lê Tất Khương
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa sinh học
• Đề tài: Nghiên Cứu Hoạt Tính Sinh Học Của Cây Nopal (Opuntia Sp.) Trong Việc Hạ Đường Huyết Và Cholesterol
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Cây xương rồng Nopal và một số nghiên cứu về chi Opuntia
• 1.2. Đặc điểm thực vật
• 1.3. Thành phần hóa học chính trong cây xương rồng thuộc chi Opuntia
• 1.4. Hoạt tính sinh học của chi Opuntia
• 1.5. Tác dụng hạ glucose huyết, hạ cholesterol của chi Opuntia
• 1.6. Các hoạt tính sinh học khác của chi Opuntia
• 1.7. Những nghiên cứu hoạt tính sinh học hạ glucose huyết, hạ cholesterol từ các loài thực vật khác
• 1.8. Bệnh đái tháo đường
• 1.8.1. Định nghĩa, phân loại
• 1.8.2. Tiêu chuẩn bệnh đái tháo đường (ĐTĐ)
• 1.8.3. Tình hình bệnh ĐTĐ và biến chứng của ĐTĐ. Tình hình ĐTĐ trên thế giới và ở Việt Nam
• 1.8.4. Biến chứng đái tháo đường
• 1.8.5. Cơ chế bệnh sinh đái tháo đường
• 1.8.5.1. Cơ chế bệnh sinh đái tháo đường type 1
• 1.8.5.2. Cơ chế bệnh sinh đái tháo đường type 2
• 1.8.6. Một số đích tác dụng của một số thuốc điều trị ĐTĐ
• 1.8.6.1. Đích tác dụng làm giảm kháng insulin
• 1.8.7. Thuốc điều trị hiện nay. Một số phương pháp nghiên cứu tác dụng hạ glucose huyết
• 1.8.7.1. Mô hình nghiên cứu in vivo
• 1.8.7.2. Các phương pháp gây ĐTĐ trên động vật thực nghiệm
• 1.8.7.3. Đánh giá tác dụng hạ glucose huyết in vivo
• 1.8.7.4. Các mô hình nghiên cứu in vitro
• 1.9. Bệnh rối loạn lipid máu ở bệnh nhân ĐTĐ. Định nghĩa, phân loại, đặc trưng của rối loạn lipid máu ở bệnh nhân ĐTĐ type 2
• 1.10. Hậu quả của rối loạn chuyển hóa lipid
• 1.11. Mục tiêu điều trị
• 1.12. Điều trị rối loạn lipid máu không dùng thuốc
• 1.13. Điều trị rối loạn lipid máu dùng thuốc
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Nguyên liệu nghiên cứu
• 2.3. Hóa chất và thiết bị thí nghiệm
• 2.4. Thiết bị thí nghiệm
• 2.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5.1. Nghiên cứu về thực vật học
• 2.5.1.1. Mô tả đặc điểm hình thái
• 2.5.1.2. Nghiên cứu giải phẫu
• 2.5.2. Nghiên cứu về hóa học
• 2.5.2.1. Phương pháp xác định thành phần dinh dưỡng
• 2.5.2.2. Phương pháp chiết phân đoạn
• 2.5.2.3. Phương pháp định tính
• 2.5.2.4. Phương pháp định lượng polyphenol toàn phần
• 2.5.2.5. Phương pháp phân lập các hợp chất
• 2.5.2.6. Phương pháp xác định cấu trúc hóa học
• 2.5.3. Nghiên cứu tác dụng sinh học
• 2.5.3.1. Xác định độc tính cấp
• 2.5.3.2. Đánh giá tác dụng hạ glucose huyết
• 2.5.3.3. Phương pháp đánh giá tác dụng kích hoạt p-AMPK, p-ACC, ức chế FAS kích thích sự hấp thu glucose
• 2.5.3.4. Phương pháp xử lý số liệu thống kê
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu về thực vật
• 3.1.1. Đặc điểm hình thái thực vật
• 3.1.2. Đặc điểm giải phẫu
• 3.1.2.1. Cấu tạo giải phẫu thân
• 3.1.2.2. Cấu tạo giải phẫu thân rễ
• 3.1.3. Đặc điểm bột
• 3.2. Nghiên cứu về hóa sinh học
• 3.2.1. Đánh giá sơ bộ thành phần dinh dưỡng của 03 giống cây xương rồng Nopal nghiên cứu trồng tại Việt Nam
• 3.2.2. Nghiên cứu độc tính cấp của 03 giống xương rồng Nopal trồng tại Việt Nam. Dịch chiết toàn phần từ 03 giống xương rồng Nopal
• 3.2.3. Kết quả thử độc tính cấp của các cao chiết tổng của 03 giống xương rồng Nopal
• 3.2.4. Nghiên cứu tác dụng hạ đường huyết của 03 giống cây xương rồng Nopal trồng tại Việt Nam
• 3.2.5. Xác định các nhóm chất chính trong giống xương rồng Jalpa. Định tính các nhóm chất trong các cao phân đoạn giống xương rồng Jalpa
• 3.2.6. Định lượng polyphenol toàn phần trong các cao phân đoạn
• 3.2.7. Nghiên cứu tác dụng hạ glucose huyết, hạ cholesterol của giống xương rồng Jalpa trên chuột ĐTĐ type 2
• 3.2.7.1. Gây chuột nhắt ĐTĐ type 2
• 3.2.7.2. Tác dụng hạ đường huyết của các cao chiết phân đoạn trên chuột ĐTĐ type 2
• 3.2.7.3. Tác dụng hạ mỡ máu trên chuột ĐTĐ type 2 của các cao chiết phân đoạn
• 3.2.7.4. Kết quả đánh giá cơ chế tác dụng hạ glucose huyết của các cao chiết phân đoạn thông qua hoạt hóa p-AMPK, p-ACC
• 3.2.8. Phân lập và xác định cấu trúc các hợp chất từ cao phân đoạn PĐE có tác dụng hạ glucose huyết và cholesterol máu tốt nhất
• 3.2.9. Đánh giá tác dụng của 04 hợp chất tinh khiết flavonoid từ phân đoạn dịch chiết ethyl acetat (PĐE) trên p-AMPK và p-ACC
• 3.2.9.1. Xác định độ độc tế bào
• 3.2.9.2. Đánh giá tác dụng kích hoạt p-AMPK, p-ACC trên tế bào mô mỡ 3T3-L1 của 4 hợp chất flavonoid
• 3.2.9.3. Tác dụng ức chế FAS theo nồng độ của typhaneosid và astragalin trên tế bào mô mỡ 3T3-L1
• 3.2.9.4. Đánh giá tác dụng kích hoạt p-AMPK, p-ACC trên tế bào mô mỡ 3T3-L1 theo nồng độ của typhaneosid
• 3.2.9.5. Đánh giá tác dụng hoạt hóa AMPK kích thích sự hấp thu glucose của hợp chất typhaneosid theo nồng độ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về cây nopal và chi Opuntia

Cây nopal, thuộc chi Opuntia, là một trong những loài thực vật có giá trị dinh dưỡng cao và được sử dụng rộng rãi trong y học cổ truyền. Đặc điểm thực vật của cây nopal cho thấy nó có khả năng thích nghi tốt với điều kiện khô hạn, làm cho nó trở thành một nguồn thực phẩm quan trọng ở nhiều vùng trên thế giới. Nghiên cứu về hoạt tính sinh học của cây nopal đã chỉ ra rằng nó có tác dụng tích cực trong việc hạ đường huyết và cholesterol. Các hợp chất sinh học trong cây nopal, như flavonoid và polyphenol, đã được xác định là có khả năng giảm thiểu các chỉ số liên quan đến bệnh tiểu đường và rối loạn lipid máu. Những nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng cây nopal có thể làm tăng khả năng hấp thu glucose và giảm kích thước tế bào mô mỡ, từ đó hỗ trợ trong việc điều trị bệnh tiểu đường.

1.1 Đặc điểm thực vật của cây nopal

Cây nopal có nguồn gốc từ Mêxicô và được trồng rộng rãi ở nhiều quốc gia. Cây có khả năng phát triển tốt trong điều kiện khô hạn, với thân và quả có thể ăn được. Các giống cây nopal như Opuntia ficus-indica đã được nghiên cứu và chứng minh có tác dụng hạ glucose huyết. Cây nopal không chỉ là nguồn thực phẩm mà còn có tiềm năng lớn trong việc phát triển dược liệu, nhờ vào các hợp chất sinh học có trong nó.

1.2 Thành phần hóa học chính trong cây nopal

Cây nopal chứa nhiều hợp chất có lợi cho sức khỏe, bao gồm flavonoid, polyphenol và các axit hữu cơ. Những hợp chất này đã được nghiên cứu và chứng minh có tác dụng hạ cholesterol và hạ đường huyết. Nghiên cứu cho thấy rằng các hợp chất như typhaneosid có khả năng hoạt hóa enzym p-AMPK, từ đó giúp cải thiện quá trình chuyển hóa glucose trong cơ thể. Việc xác định thành phần hóa học của cây nopal không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cơ chế tác dụng của nó mà còn mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các sản phẩm hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường.

II. Tác dụng hạ đường huyết và cholesterol của cây nopal

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng cây nopal có tác dụng rõ rệt trong việc hạ đường huyết và cholesterol. Các thí nghiệm trên động vật cho thấy rằng việc sử dụng chiết xuất từ cây nopal có thể làm giảm nồng độ glucose trong máu một cách hiệu quả. Cơ chế tác dụng của cây nopal liên quan đến việc kích hoạt các enzym như p-AMPK và p-ACC, giúp cải thiện khả năng hấp thu glucose và giảm tổng hợp lipid. Những kết quả này không chỉ có ý nghĩa trong việc điều trị bệnh tiểu đường mà còn có thể áp dụng trong việc phòng ngừa các bệnh lý liên quan đến rối loạn lipid máu.

2.1 Tác dụng hạ glucose huyết

Cây nopal đã được chứng minh có khả năng hạ đường huyết thông qua nhiều cơ chế khác nhau. Nghiên cứu cho thấy rằng các hợp chất trong cây nopal có thể làm tăng hoạt động của protein vận chuyển glucose, từ đó giúp cải thiện khả năng hấp thu glucose vào tế bào. Điều này đặc biệt quan trọng đối với bệnh nhân tiểu đường, khi mà khả năng hấp thu glucose bị suy giảm. Việc sử dụng cây nopal như một phần của chế độ ăn uống có thể giúp kiểm soát nồng độ glucose trong máu một cách hiệu quả.

2.2 Tác dụng hạ cholesterol

Ngoài tác dụng hạ glucose huyết, cây nopal còn có khả năng hạ cholesterol. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng chiết xuất từ cây nopal có thể làm giảm nồng độ cholesterol toàn phần và triglycerid trong máu. Cơ chế tác dụng của cây nopal trong việc giảm cholesterol có thể liên quan đến việc ức chế enzym FAS, từ đó giảm tổng hợp lipid trong cơ thể. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc phòng ngừa các bệnh lý tim mạch và cải thiện sức khỏe tổng thể.

III. Giá trị và ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu về hoạt tính sinh học của cây nopal không chỉ có giá trị trong lĩnh vực khoa học mà còn có ứng dụng thực tiễn cao. Việc phát triển các sản phẩm từ cây nopal có thể giúp cung cấp giải pháp tự nhiên cho việc điều trị bệnh tiểu đường và rối loạn lipid máu. Các sản phẩm từ cây nopal có thể được sử dụng như thực phẩm chức năng hoặc dược liệu, giúp hỗ trợ điều trị và phòng ngừa các bệnh lý liên quan đến chuyển hóa. Hơn nữa, việc trồng cây nopal cũng có thể góp phần cải thiện môi trường và phát triển kinh tế ở các vùng khô hạn.

3.1 Ứng dụng trong điều trị bệnh tiểu đường

Cây nopal có thể được sử dụng như một phương pháp hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường. Các sản phẩm chiết xuất từ cây nopal có thể giúp kiểm soát nồng độ glucose trong máu, giảm thiểu các biến chứng liên quan đến bệnh tiểu đường. Việc sử dụng cây nopal trong chế độ ăn uống hàng ngày có thể mang lại lợi ích sức khỏe đáng kể cho bệnh nhân tiểu đường.

3.2 Tiềm năng phát triển dược liệu

Nghiên cứu về cây nopal mở ra cơ hội phát triển các sản phẩm dược liệu mới. Các hợp chất sinh học trong cây nopal có thể được chiết xuất và phát triển thành các loại thuốc hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường và rối loạn lipid máu. Điều này không chỉ giúp cải thiện sức khỏe cộng đồng mà còn tạo ra cơ hội kinh tế cho người dân địa phương thông qua việc trồng và chế biến cây nopal.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Công trình nghiên cứu "Nghiên cứu hoạt tính sinh học hạ đường huyết và hạ cholesterol máu của một số nhóm chất chính từ cây Nopal (Opuntia sp.) được nhập vào Việt Nam" được thực hiện bởi nghiên cứu sinh Tạ Thu Hằng, chuyên ngành Hóa sinh học (mã số: 62420116), dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Lê Tất Khương và PGS. TS. Nguyễn Văn Mùi tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội (2018).

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Bệnh đái tháo đường (ĐTĐ) và rối loạn chuyển hóa lipid máu là những vấn đề y tế cộng đồng nghiêm trọng trên quy mô toàn cầu. Theo số liệu thống kê được tác giả dẫn giải từ Liên đoàn Đái tháo đường Quốc tế (IDF) và Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), năm 2006 thế giới có 246 triệu người mắc ĐTĐ, tăng lên 422 triệu người năm 2014 và ước tính đạt 380–399 triệu người vào năm 2025. Tại Việt Nam, tỷ lệ gia tăng bệnh nhân ĐTĐ trong giai đoạn 10 năm trước thời điểm nghiên cứu là 211% (gấp 3 lần tốc độ bình quân thế giới là 70%), với ước tính khoảng 53.458 ca tử vong vào năm 2015.

Song song với thách thức y tế, Việt Nam có 462.000 ha đất cát ven biển và hàng năm có 10–20 ha đất canh tác bị cát lấn làm suy giảm độ phì nhiêu. Nhằm thích ứng với biến đổi khí hậu và chống cát bay, Viện Nghiên cứu và Phát triển Vùng đã nhập nội 13 giống xương rồng Nopal (Opuntia ficus-indica) từ Mêxicô vào Việt Nam từ năm 2009 và trồng thử nghiệm tại vùng đất cát khô hạn tỉnh Ninh Thuận. Mặc dù chi Opuntia đã được sử dụng rộng rãi trong y học dân gian tại Mêxicô và nhiều nước trên thế giới để kiểm soát đường huyết và lipid máu, nhưng tại thời điểm thực hiện đề tài, chưa có bất kỳ công trình nào công bố toàn diện về đặc điểm thực vật, thành phần dinh dưỡng, thành phần hóa học cũng như hoạt tính hạ glucose huyết và hạ cholesterol máu của các giống xương rồng Nopal được di thực và trồng tại Việt Nam. Do đó, việc nghiên cứu cơ sở khoa học của nguồn dược liệu mới này là yêu cầu thực tiễn cấp bách.

Mục tiêu nghiên cứu

1. Lựa chọn được giống xương rồng Nopal trồng ở Việt Nam có tác dụng hạ glucose huyết tốt nhất trong số các giống khảo nghiệm.
2. Chiết xuất, phân lập và xác định cấu trúc một số hợp chất tinh khiết từ thân cây xương rồng Nopal.
3. Xác định hợp chất chính trong cây xương rồng Nopal trồng tại Việt Nam có tác dụng hạ glucose huyết và hạ cholesterol máu, đồng thời làm sáng tỏ cơ chế tác dụng ở mức độ phân tử.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu: 03 giống cây xương rồng Nopal (Opuntia ficus-indica) 1 năm tuổi di thực từ Mêxicô và trồng thử nghiệm tại tỉnh Ninh Thuận (trong đó tập trung sâu vào giống Jalpa); động vật thực nghiệm (chuột nhắt trắng dòng Swiss/C57BL/6 được gây đái tháo đường type 2 bằng chế độ ăn giàu chất béo kết hợp hóa chất); dòng tế bào mô mỡ 3T3-L1.
• Phạm vi không gian và thời gian: Mẫu thực vật thu hái tại vùng đất cát tỉnh Ninh Thuận; các thí nghiệm chiết tách, hóa thực vật, thử nghiệm dược lý in vivo và sinh học phân tử in vitro được thực hiện tại Viện Nghiên cứu và Phát triển Vùng, Viện Dược liệu và Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN trong giai đoạn hoàn thành năm 2018.

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trước trên thế giới và trong nước

Tác giả đã tổng thuật chi tiết các hướng nghiên cứu về phân loại thực vật học, thành phần hóa học và dược lý của chi Opuntia:

• Hoạt tính hạ đường huyết và hạ lipid: Tác giả Lopez và cs. (2013) chứng minh chất xơ và chất nhầy trong Opuntia ficus-indica làm giảm glucose máu sau ăn ở chuột bị tăng glucose do Streptozotocin (STZ) ở mức 46,0% và 23,6% (liều 50 mg/kg). Leem và cs. chỉ ra rằng Opuntia ficus-indica var. saboten (OFS) kích thích dịch chuyển kênh vận chuyển GLUT4 ra màng tế bào cơ vân L6 thông qua hoạt hóa AMP-activated protein kinase (AMPK) và p38 MAPK. Rodríguez và cs. ghi nhận dịch chiết Opuntia ficus-indica giàu isorhamnetin glycoside (0,3% và 0,6%) giúp kiểm soát cân nặng, giảm cholesterol toàn phần, LDL, glucose và insulin ở chuột C57BL/6 nuôi bằng chế độ ăn giàu chất béo (HFD). Nghiên cứu của các tác giả quốc tế khác cũng chứng minh chiết xuất Opuntia humifusa (150–500 mg/kg) làm hạ glucose, triglyceride, cholesterol và cải thiện khối lượng tế bào beta đảo tụy.
• Các hoạt tính sinh học khác: Hoạt tính kháng viêm qua ức chế COX-2, TNF-α, IL-1, IL-6 bởi isorhamnetin-glucosyl-rhamnoside; khả năng làm lành vết thương qua nghiên cứu của Flaviana và cs. (2017); hoạt tính bảo vệ thần kinh của polysaccharide chiết từ Opuntia Milpa Alta (MAP); cùng tác dụng chống oxy hóa của các hợp chất phenolic, betacyanin và betaxanthin.
• Tình hình nghiên cứu trong nước: Điểm qua các công trình về dược liệu hạ đường huyết tại Việt Nam như mướp đắng (Momordica charantia), bằng lăng nước (Lagerstroemia speciosa), chóc máu (Salacia cochinchinensis), dây thìa canh (Gymnema sylvestre), chuối tiêu (Musa balbisiana), vỏ hồng bì (Clausena lansium).

Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn giải quyết

Các công bố quốc tế chủ yếu tập trung vào các giống bản địa tại Mêxicô, Ý, Tunisia hoặc Hàn Quốc. Thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của thực vật phụ thuộc chặt chẽ vào điều kiện thổ nhưỡng và khí hậu. Chưa có nghiên cứu nào đánh giá tính thích nghi sinh hóa, hàm lượng dinh dưỡng, cấu trúc vi phẫu, độc tính cấp và hoạt tính hạ đường huyết của các giống Nopal trồng trên đất cát khô hạn Ninh Thuận. Luận án giải quyết khoảng trống này bằng cách khảo sát toàn diện từ hình thái, hóa sinh, phân lập hợp chất đến cơ chế điều hòa enzyme chuyển hóa năng lượng.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

Luận án tiếp cận cơ chế bệnh sinh của đái tháo đường type 2 dựa trên hai rối loạn cơ bản: kháng insulin và suy giảm chức năng tiết insulin của tế bào beta đảo tụy. Khung phân tích phân tử tập trung vào:

1. Con đường truyền tín hiệu insulin: Thụ thể insulin (IR), cơ chất thụ thể insulin (IRS-1/IRS-2), enzyme phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K), phosphoinositide-dependent kinase (PDK1), protein kinase B (PKB/Akt) và sự điều hòa kênh vận chuyển GLUT4 đưa glucose vào tế bào.
2. Trục chuyển hóa năng lượng AMPK – ACC – FAS: Enzyme AMPK đóng vai trò cảm biến năng lượng; khi được phosphoryl hóa tại vị trí Threonine 172 (p-AMPK), nó phosphoryl hóa và ức chế Acetyl-CoA carboxylase tại Serine 79 (p-ACC), từ đó làm giảm tổng hợp malonyl-CoA, ức chế enzyme Fatty Acid Synthase (FAS), thúc đẩy quá trình beta-oxy hóa acid béo và kích thích dịch chuyển GLUT4 để tăng tiêu thụ glucose.

Dịch chiết / Hợp chất Nopal (Jalpa)
Hoạt hóa AMPK (Phosphoryl hóa Thr172 -> p-AMPK)
Kích thích dịch chuyển GLUT4             Phosphoryl hóa Ser79 -> p-ACC (Bất hoạt ACC)
Tăng thu nhận Glucose vào tế bào         Giảm Malonyl-CoA & Ức chế tổng hợp acid béo (FAS)
Hạ Glucose huyết & Cải thiện đề kháng      Hạ Cholesterol, Triglyceride, Giảm tích lũy lipid

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

• Phương pháp thực vật học: Mô tả hình thái học cơ quan sinh dưỡng và cơ quan sinh sản; phương pháp giải phẫu thực vật cắt lát vi phẫu nhuộm kép (thân và rễ); phương pháp soi bột dược liệu.
• Phương pháp hóa học và hóa sinh:
  • Xác định hàm lượng chất dinh dưỡng (protein, lipid, xơ thô, khoáng chất, vitamin) theo tiêu chuẩn TCVN và AOAC.
  • Chiết xuất phân đoạn liên tục bằng các dung môi có độ phân cực tăng dần: n-hexan (PĐH), ethyl acetat (PĐE) và nước (PĐN) từ cao cồn tổng 70% (CCT).
  • Định tính các nhóm chất hữu cơ bằng phản ứng hóa màu đặc trưng; định lượng polyphenol toàn phần bằng phương pháp Folin-Ciocalteu, tính theo đương lượng acid gallic.
  • Phân lập các hợp chất bằng sắc ký cột pha thường, pha đảo (Silica gel, Sephadex LH-20, ODS-C18); xác định cấu trúc hóa học bằng quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân ($^1\text{H}$-NMR, $^{13}\text{C}$-NMR, DEPT, HSQC, HMBC) và phổ khối lượng (MS).
• Phương pháp đánh giá tác dụng sinh học:
  • Thử độc tính cấp in vivo: Xác định liều gây chết $LD_{50}$ theo phương pháp Litchfield-Wilcoxon trên chuột nhắt trắng.
  • Mô hình đái tháo đường type 2 in vivo: Chuột được nuôi bằng chế độ ăn giàu chất béo (HFD) trong 8 tuần để gây béo phì và kháng insulin, sau đó tiêm phối hợp liều nhỏ streptozotocin (STZ). Đánh giá nồng độ glucose máu, cholesterol toàn phần (TC), triglyceride (TG), HDL-c và LDL-c.
  • Mô hình in vitro trên tế bào 3T3-L1: Thử độc tính tế bào bằng phương pháp MTT; xác định mức độ biểu hiện và phosphoryl hóa của protein p-AMPK ($\text{Thr}^{172}$), p-ACC ($\text{Ser}^{79}$) và enzyme FAS bằng kỹ thuật Western Blot/ELISA; đánh giá mức độ hấp thu glucose sử dụng chất chỉ thị 2-NBDG.
• Xử lý số liệu: Thu thập và xử lý thống kê bằng phần mềm chuyên dụng, so sánh sự khác biệt giữa các lô đối chứng và thử nghiệm với mức ý nghĩa $p < 0,05$.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở dữ liệu lý thuyết và thực tiễn liên quan đến đề tài:

• Trình bày đặc điểm phân loại học của chi Opuntia Mill., loài Opuntia ficus-indica, tình hình canh tác và sử dụng trên thế giới (Mêxicô chiếm 70% diện tích toàn cầu với hơn 590.000 ha; Ý, Chile, Nam Phi, Hoa Kỳ).
• Tổng hợp thành phần hóa học của chi Opuntia: các acid phenolic (gallic, coumaric, ferulic, 3,4-dihydroxybenzoic), dẫn xuất flavonoid (quercetin, kaempferol, isorhamnetin, rutin, narcissin, nicotiflorin), sắc tố betalain (betacyanin, betaxanthin), chất xơ hòa tan và pectin.

Nhóm hợp chất	Các chất tiêu biểu trong chi Opuntia	Tác dụng sinh học chính được ghi nhận
Flavonoid & Glycoside	Quercetin, Kaempferol, Isorhamnetin, Rutin, Narcissin, Astragalin, Nicotiflorin	Hạ đường huyết, chống oxy hóa, ức chế biệt hóa tế bào mỡ
Acid Phenolic	Ferulic acid, Gallic acid, Coumaric acid, Salicylic acid	Kháng viêm, bảo vệ tế bào gan, chống oxy hóa
Sắc tố Betalain	Betanin, Betacyanins, Betaxanthins	Quét gốc tự do, ức chế tế bào ung thư
Polysaccharide / Nhầy	Mucilage, Pectin, Cellulose	Làm chậm hấp thu carbohydrate, hạ lipid máu

• Phân tích chi tiết cơ chế bệnh sinh của ĐTĐ type 1 và type 2; cơ chế đề kháng insulin tại mô cơ, gan và mô mỡ; tương tác giữa chuyển hóa glucose và acid béo qua chu trình Randle; vai trò của các adipokin (adiponectin, leptin, resistin, TNF-α).
• Tổng thuật các đích phân tử của thuốc hạ đường huyết, trong đó nhấn mạnh vai trò trung tâm của enzyme AMPK và enzyme tổng hợp acid béo FAS trong điều hòa chuyển hóa năng lượng.

Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết nguồn nguyên liệu, hóa chất, trang thiết bị và các quy trình thực nghiệm:

• Nguyên liệu là thân 03 giống xương rồng Nopal 1 năm tuổi thu tại Ninh Thuận. Thiết bị thí nghiệm gồm hệ thống sắc ký, máy đo quang phổ NMR (500 MHz), phổ khối MS, hệ thống nuôi cấy tế bào mô mỡ, máy đo ELISA, máy ly tâm lạnh.
• Quy trình chiết xuất: Bột thân sấy khô được chiết hồi lưu bằng ethanol 70%, cô thu hồi dung môi tạo cao tổng (CCT). Cao tổng được phân tán vào nước rồi chiết phân bố lần lượt với n-hexan, ethyl acetat, thu được 3 phân đoạn tương ứng là PĐH, PĐE và PĐN.
• Quy trình thử nghiệm dược lý in vivo trên chuột nhắt trắng Swiss/C57BL/6: Thiết lập các lô đối chứng bình thường (ND), lô đối chứng bệnh lý đái tháo đường (HFD + STZ không điều trị), các lô uống cao chiết tổng, cao phân đoạn ở các mức liều xác định và lô đối chứng dương sử dụng thuốc chuẩn.
• Quy trình nuôi cấy, biệt hóa tế bào tiền mô mỡ 3T3-L1 thành tế bào mỡ trưởng thành và đánh giá các thông số sinh hóa phân tử in vitro.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và bàn luận

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm đạt được:

1. Đặc điểm thực vật học và dinh dưỡng của 3 giống Nopal tại Ninh Thuận

• Hình thái và giải phẫu: Nhánh Nopal có dạng hình elip thuôn dài, màu xanh lục, có các nốt gai thoái hóa. Cấu tạo giải phẫu vi phẫu thân gồm lớp biểu bì có tầng cutin dày, mô đồng hóa chứa lục lạp, lớp nhu mô dự trữ nước phát triển mạnh và các kênh chứa chất nhầy (mucilage canals).
• Thành phần dinh dưỡng: 100g thân tươi của 3 giống Nopal 1 năm tuổi chứa hàm lượng ẩm cao, giàu chất xơ, vitamin C (7–22 mg), khoáng chất Ca, Mg, K, Fe, Na.

2. Thử nghiệm độc tính cấp và sàng lọc tác dụng hạ glucose huyết

• Độc tính cấp: Cao chiết tổng của cả 3 giống xương rồng Nopal ở mức liều uống tối đa thử nghiệm không gây chết chuột, không biểu hiện độc tính cấp tính, cho thấy độ an toàn cao của dược liệu.
• Sàng lọc giống: Trong 3 giống khảo nghiệm, cao chiết tổng của giống xương rồng Jalpa thể hiện hoạt tính làm giảm nồng độ glucose huyết ở chuột thực nghiệm rõ rệt nhất so với các giống còn lại, do đó được chọn làm đối tượng cho các bước nghiên cứu hóa thực vật và cơ chế tiếp theo.

3. Phân tích hóa học và hoạt tính của các cao phân đoạn giống Jalpa

• Định tính và định lượng polyphenol: Phân đoạn ethyl acetat (PĐE) có hàm lượng polyphenol toàn phần cao nhất so với phân đoạn n-hexan (PĐH) và phân đoạn nước (PĐN).
• Tác dụng trên chuột ĐTĐ type 2:
  • Phân đoạn PĐE làm giảm nồng độ đường huyết của chuột ĐTĐ type 2 hiệu quả nhất.
  • Phân đoạn PĐE cải thiện rõ rệt các chỉ số lipid huyết thanh sau 20 ngày điều trị: làm giảm nồng độ cholesterol toàn phần (TC), triglyceride (TG), LDL-c và tăng nồng độ HDL-c có ý nghĩa thống kê so với lô bệnh lý.
  • Khảo sát Western Blot cho thấy phân đoạn PĐE có khả năng làm tăng mức độ phosphoryl hóa p-AMPK và p-ACC mạnh nhất trong các phân đoạn.

4. Phân lập, xác định cấu trúc hóa học và thử nghiệm hoạt tính in vitro

Từ phân đoạn có hoạt tính mạnh nhất (PĐE), tác giả đã phân lập và xác định cấu trúc của 8 hợp chất:

1. OF1: $\beta$-sitosterol 3-$O$-$\beta$-D-glucopyranosid
2. OF2: Astragalin (kaempferol 3-$O$-$\beta$-D-glucopyranosid)
3. OF3: Acid ferulic
4. OF3.1: Acid gallic
5. OF4: Rutin
6. OF5: Narcissosid (isorhamnetin 3-$O$-rutinosid)
7. OF6: Typhaneosid (isorhamnetin 3-$O$-neohesperidosid / flavone glycoside)
8. OF7: Hợp chất đường oligosaccharid

Ký hiệu	Tên hợp chất phân lập	Nhóm cấu trúc	Nguồn phân đoạn
OF1	$\beta$-sitosterol 3-$O$-$\beta$-D-glucopyranosid	Phytosterol glycoside	Phân đoạn Ethyl Acetat (PĐE)
OF2	Astragalin	Flavonoid glycoside	Phân đoạn Ethyl Acetat (PĐE)
OF3	Acid ferulic	Acid phenolic	Phân đoạn Ethyl Acetat (PĐE)
OF3.1	Acid gallic	Acid phenolic	Phân đoạn Ethyl Acetat (PĐE)
OF4	Rutin	Flavonoid glycoside	Phân đoạn Ethyl Acetat (PĐE)
OF5	Narcissosid	Flavonoid glycoside	Phân đoạn Ethyl Acetat (PĐE)
OF6	Typhaneosid	Flavonoid glycoside	Phân đoạn Ethyl Acetat (PĐE)
OF7	Hợp chất oligosaccharid	Carbohydrate	Phân đoạn Ethyl Acetat (PĐE)

• Thử nghiệm in vitro trên tế bào mô mỡ 3T3-L1 của 4 hợp chất flavonoid tinh khiết (OF2, OF4, OF5, OF6):
  • Cả 4 hợp chất ở nồng độ khảo sát không thể hiện độc tính tế bào qua thử nghiệm MTT.
  • Đánh giá mức độ kích hoạt enzyme: Cả 4 chất đều kích thích sự phosphoryl hóa p-AMPK và p-ACC, trong đó hợp chất typhaneosid (OF6) và astragalin (OF2) thể hiện hoạt tính vượt trội.
  • Thử nghiệm theo nồng độ cho thấy typhaneosid và astragalin ức chế biểu hiện enzyme FAS phụ thuộc vào liều lượng.
  • Typhaneosid kích hoạt p-AMPK và p-ACC theo nồng độ tăng dần, đồng thời kích thích mạnh mẽ quá trình vận chuyển và hấp thu glucose vào tế bào mô mỡ 3T3-L1.

---

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt khoa học và thực tiễn

1. Về thực vật và sàng lọc giống: Lần đầu tiên tại Việt Nam xác định và chứng minh giống xương rồng Jalpa thuộc loài Opuntia ficus-indica di thực từ Mêxicô và trồng tại vùng khô hạn Ninh Thuận có tác dụng hạ glucose huyết và an toàn về độc tính cấp.
2. Về hóa thực vật: Đã phân tích toàn diện thành phần dinh dưỡng, định tính các nhóm hoạt chất và định lượng polyphenol trong các phân đoạn chiết; phân lập và xác định cấu trúc hóa học của 8 hợp chất từ cao phân đoạn ethyl acetat (PĐE) gồm OF1 ($\beta$-sitosterol 3-$O$-$\beta$-D-glucopyranosid), OF2 (astragalin), OF3 (acid ferulic), OF3.1 (acid gallic), OF4 (rutin), OF5 (narcissosid), OF6 (typhaneosid) và OF7 (đường oligosaccharid).
3. Về cơ chế tác dụng sinh học:
   • Chứng minh cao phân đoạn ethyl acetat (PĐE) của giống Jalpa có hoạt tính hạ glucose huyết, hạ mỡ máu (giảm TC, TG, LDL-c, tăng HDL-c) trên chuột ĐTĐ type 2 thông qua cơ chế kích hoạt các enzyme p-AMPK và p-ACC.
   • Lần đầu tiên phát hiện hoạt chất typhaneosid phân lập từ giống xương rồng Jalpa có tác dụng kích hoạt phosphoryl hóa p-AMPK ($\text{Thr}^{172}$) và p-ACC ($\text{Ser}^{79}$), ức chế enzyme tổng hợp acid béo FAS, từ đó thúc đẩy hấp thu glucose trong tế bào mô mỡ.

Kiến nghị và đề xuất

• Đề xuất tiếp tục mở rộng vùng trồng khảo nghiệm giống xương rồng Jalpa tại các vùng đất cát khô hạn, bán khô hạn miền Trung để vừa phục vụ phủ xanh chống sa mạc hóa, vừa tạo nguồn nguyên liệu dược liệu ổn định.
• Phát triển các chế phẩm thực phẩm chức năng hoặc sản phẩm hỗ trợ điều trị đái tháo đường và rối loạn lipid máu từ phân đoạn giàu flavonoid và hợp chất typhaneosid của cây xương rồng Jalpa.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

• Nghiên cứu tập trung đánh giá trên 03 giống Nopal thu hái tại một địa bàn canh tác cụ thể (tỉnh Ninh Thuận) ở độ tuổi 1 năm, chưa mở rộng theo dõi sự biến đổi hàm lượng hoạt chất theo các mùa trong năm và các giai đoạn sinh trưởng khác nhau của cây.
• Các khảo sát cơ chế phân tử in vitro chuyên sâu được thực hiện tập trung trên mô hình dòng tế bào mô mỡ 3T3-L1; chưa đánh giá đồng thời trên các dòng tế bào cơ vân (L6/C2C12) hay tế bào gan (HepG2) trong cùng hệ thống thử nghiệm của phân đoạn tinh khiết.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

• Nghiên cứu quy trình chiết xuất quy mô bán công nghiệp nhằm thu hồi tối ưu phân đoạn ethyl acetat giàu flavonoid và typhaneosid từ thân cây xương rồng Jalpa.
• Khảo sát độc tính bán trường diễn và độc tính trường diễn của cao chiết chuẩn hóa trước khi tiến hành các thử nghiệm lâm sàng trên người bệnh đái tháo đường type 2.
• Nghiên cứu sâu hơn về tương tác dược động học giữa các hợp chất flavonoid chính trong cao chiết Nopal.

---

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao cho nhiều đối tượng:

• Nghiên cứu sinh và học viên cao học ngành Hóa sinh, Dược học, Sinh học: Cung cấp quy trình thực nghiệm chuẩn mực từ khâu phân tích giải phẫu thực vật, chiết tách phân đoạn, định lượng polyphenol, phân lập cấu trúc bằng phổ NMR/MS đến các mô hình thử nghiệm dược lý in vivo (HFD + STZ) và sinh học phân tử in vitro (Western blot, ELISA, hấp thu glucose tế bào).
• Giảng viên và nhà nghiên cứu thực vật/hóa dược: Tài liệu cung cấp dữ liệu phổ và bảng phân tích cấu trúc của 8 hợp chất tự nhiên, đặc biệt là nhóm isorhamnetin glycoside (typhaneosid, narcissosid) và kaempferol glycoside (astragalin).
• Các nhà hoạch định chính sách nông nghiệp và phát triển vùng: Cơ sở khoa học để xây dựng kế hoạch chuyển đổi cơ cấu cây trồng trên các vùng đất cát hoang hóa, khô hạn ven biển miền Trung (như Ninh Thuận, Bình Thuận), kết hợp mục tiêu môi trường (chống cát bay) với mục tiêu kinh tế - y tế (nguồn dược liệu phòng chống bệnh chuyển hóa).

---

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đề tài lựa chọn giống xương rồng Jalpa để nghiên cứu sâu thay vì các giống khác?

Trong giai đoạn sàng lọc ban đầu giữa 03 giống xương rồng Nopal 1 năm tuổi trồng tại Ninh Thuận, cao chiết tổng của giống Jalpa thể hiện tác dụng làm giảm glucose huyết trên chuột thực nghiệm tốt nhất, đồng thời không có độc tính cấp, do đó được chọn làm đối tượng chính cho các nghiên cứu hóa sinh và phân lập tiếp theo.

2. Phân đoạn chiết nào của giống Jalpa có hoạt tính hạ đường huyết và lipid máu mạnh nhất?

Phân đoạn chiết ethyl acetat (PĐE) là phân đoạn có hoạt tính mạnh nhất. Phân đoạn này chứa hàm lượng polyphenol toàn phần cao nhất, làm giảm đáng kể glucose huyết, giảm nồng độ cholesterol toàn phần, triglyceride, LDL-c, làm tăng HDL-c trên chuột ĐTĐ type 2, đồng thời kích hoạt mạnh nhất mức độ biểu hiện của protein p-AMPK và p-ACC.

3. Tác giả đã phân lập và xác định cấu trúc được những hợp chất nào từ phân đoạn ethyl acetat?

Tác giả đã phân lập và xác định cấu trúc của 8 hợp chất: OF1 ($\beta$-sitosterol 3-$O$-$\beta$-D-glucopyranosid), OF2 (astragalin), OF3 (acid ferulic), OF3.1 (acid gallic), OF4 (rutin), OF5 (narcissosid), OF6 (typhaneosid) và OF7 (đường oligosaccharid).

4. Hợp chất tinh khiết nào lần đầu tiên được phát hiện có hoạt tính điều hòa enzyme chuyển hóa từ cây xương rồng Jalpa?

Hợp chất typhaneosid (OF6) lần đầu tiên được phát hiện từ giống xương rồng Jalpa có khả năng hoạt hóa p-AMPK ($\text{Thr}^{172}$) và p-ACC ($\text{Ser}^{79}$), ức chế enzyme tổng hợp acid béo FAS theo nồng độ, và kích thích sự hấp thu glucose vào tế bào mô mỡ 3T3-L1.

5. Cơ chế phân tử chính giúp cây xương rồng Nopal hạ đường huyết và hạ mỡ máu trong luận án là gì?

Cơ chế phân tử chủ đạo là con đường hoạt hóa enzyme AMPK: Khi AMPK được phosphoryl hóa thành p-AMPK, nó kích thích sự dịch chuyển kênh GLUT4 ra màng tế bào để tăng thu nhận glucose; đồng thời phosphoryl hóa làm bất hoạt enzyme ACC (tạo p-ACC) và ức chế enzyme FAS, dẫn đến giảm tổng hợp acid béo, giảm tích lũy lipid và cải thiện tình trạng đề kháng insulin.

---

Kết luận

Luận án của nghiên cứu sinh Tạ Thu Hằng đã giải quyết trọn vẹn các mục tiêu nghiên cứu đặt ra, khẳng định giống xương rồng Jalpa (Opuntia ficus-indica) nhập nội trồng tại Ninh Thuận có hoạt tính hạ đường huyết và hạ cholesterol máu an toàn và hiệu quả. Nghiên cứu đã xác định phân đoạn ethyl acetat là phân đoạn có hoạt tính sinh học cao nhất, phân lập thành công 8 hợp chất tự nhiên và lần đầu tiên chứng minh hoạt chất typhaneosid có khả năng kích hoạt con đường tín hiệu p-AMPK/p-ACC, ức chế FAS và tăng cường thu nhận glucose tế bào. Công trình đóng góp cơ sở dữ liệu khoa học tin cậy cho việc phát triển cây xương rồng Nopal thành cây dược liệu có giá trị kinh tế và y học tại các vùng đất khô hạn của Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Xƣơng rồng thuộc chi Opuntia, loài Opuntia ficus- indica có nguồn gốc từ Mêxicô, còn đƣợc gọi là xƣơng rồng Nopal, một loài cây quan trọng đối với nền kinh tế nông nghiệp trên khắp vùng khô cằn và bán khô cằn của thế giới: châu Âu, Tây Nam Hoa Kỳ, Bắc Mêxicô, các nƣớc Mỹ Latinh, châu Phi và vùng Địa Trung Hải …[107]. Theo thống kê của FAO và UNESCO, Việt Nam có 462.000 ha cát ven biển và hàng năm có khoảng 10-20 ha đất canh tác bị cát lấn, dẫn đến độ phì nhiêu của đất bị suy giảm mạnh. Một trong những giải pháp khắc phục là xác định nhóm cây trồng có nhiều giá trị sử dụng phù hợp với đặc tính chịu hạn, sử dụng ít nƣớc, chịu nóng nhƣ cây xƣơng rồng Nopal [4]. Xƣơng rồng Nopal ngoài việc sử dụng nhƣ rau ăn hàng ngày còn đƣợc chế biến các loại thực phẩm, mỹ phẩm, dƣợc phẩm, chất đốt sinh học, xử lý nƣớc thải…[129].

Theo truyền thống ở Mêxicô cây xƣơng rồng Nopal đƣợc sử dụng để điều trị bệnh đái tháo đƣờng, béo phì. Các nghiên cứu cho thấy loài Opuntia ficus- indica có tác dụng hạ glucose huyết, giảm rối loạn lipid máu, làm tăng dịch chuyển protein vận chuyển (GLUT4) glucose ra màng tế bào, tăng khả năng hấp thu glucose, giảm kích thƣớc tế bào mô mỡ. Sự bùng nổ của căn bệnh đái tháo đƣờng (ĐTĐ) trong vài năm gần kéo theo những hậu quả nghiêm trọng về sức khỏe và kinh tế đối với toàn xã hội. Năm 2006 số ngƣời mắc bệnh ĐTĐ trên toàn thế giới là 246 triệu và dự báo tăng lên 380-399 triệu vào năm 2025.

ĐTĐ là nguyên nhân gây tử vong đứng hàng thứ 4 trên thế giới, gây giảm tuổi thọ trung bình từ 5-7 năm. Chi phí cho điều trị ĐTĐ của toàn thế giới năm 2007 ƣớc tính là 232 ngàn tỷ đô la Mỹ, dự đoán tăng 302 ngàn tỷ năm 2025 [118, 139]. Ở Việt Nam, trong vòng 10 năm trở lại đây, tỉ lệ gia tăng bệnh đái tháo đƣờng là 211 %. Gấp 3 lần của thế giới (70 %).

Ƣớc tính có khoảng 53.458 ca tử vong do bệnh ĐTĐ vào năm 2015. Theo Liên đoàn ĐTĐ quốc tế, chi phí liên 11 z quan đến bệnh ĐTĐ ở Việt Nam vào năm 2015 trung bình là 162,7 USD/ngƣời năm. Mức lƣơng trung bình hàng tháng ở Việt Nam là 150 USD [58]. Hiện nay trên thị trƣờng các thuốc điều trị ĐTĐ có nguồn gốc tổng hợp hóa dƣợc và dƣợc liệu khá nhiều.

Tuy nhiên, việc nghiên cứu các thuốc mới có nguồn gốc từ thiên nhiên, chủ yếu là từ thực vật, sau đó phát triển dƣợc liệu, các chất tách từ các dƣợc liệu có triển vọng nhất để dùng làm thuốc vẫn là hƣớng nghiên cứu chính trên thế giới hiện nay. Các thuốc từ thảo dƣợc có tác dụng hỗ trợ cho bệnh nhân trong quá trình điều trị kéo dài, giảm tác dụng phụ không mong muốn, đồng thời hạn chế chi phí điều trị. Cây xƣơng rồng Nopal đã đƣợc Viện Nghiên cứu và Phát triển Vùng nhập nội từ Mêxicô vào Việt Nam từ năm 2009, đã tiến hành trồng thử nghiệm thành công chống cát bay, cát nhảy ở vùng đất khô hạn của tỉnh Ninh Thuận. Để tận dụng đƣợc nguồn nguyên liệu cây xƣơng rồng Nopal dùng làm nguồn dƣợc liệu, các chất tách từ cây có thể dùng làm thuốc hỗ trợ điều trị bệnh đái tháo đƣờng là vấn đề có ý nghĩa vì vậy chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu hoạt tính sinh học hạ đường huyết v hạ cholesterol máu của một số nhóm chất chính từ cây Nopal (Opuntia sp.) được nhập v o Việt Nam”.

Mục tiêu: Lựa chọn đƣợc giống xƣơng rồng Nopal trồng ở Việt Nam có tác dụng hạ glucose huyết tốt nhất. Chiết xuất, phân lập và xác định cấu trúc một số chất tinh khiết từ thân cây xƣơng rồng Nopal. Tìm ra hợp chất chính trong cây xƣơng rồng Nopal trồng tại Việt Nam có tác dụng hạ glucose huyết và hạ cholesterol.  Đóng góp mới của đề tài: +Lần đầu tiên ở Việt Nam xác định đƣợc 01 giống xƣơng rồng Jalpa thuộc loài Opuntia ficus- indica trồng tại Việt Nam có tác dụng hạ glucose huyết.

+ Xác định đƣợc thành phần dinh dƣỡng, định tính các nhóm chất, phân lập xác định cấu trúc hóa học của 8 chất trong phân đoạn cao chiết ethyl acetat lần lƣợt là: OF1 (β-sitosterol 3-O-β-D-glucopyranosid), OF2 12 z (astragalin), OF3 (acid ferulic), OF3.1 (acid gallic), OF4 (rutin), OF5 (narcissosid), OF6 (typhaneosid), OF7 đƣờng oligosaccharid , và định tên đƣợc các hợp chất trong cao phân đoạn ethylacetat của cây. Cao chiết phân đoạn ethyl acetat có tác dụng hạ glucose huyết, cholesterol và khả năng hoạt hóa enzym p-AMPK và p-ACC tốt nhất. +Lần đầu tiên phát hiện hoạt chất typhaneosid, đƣợc phân lập từ cây xƣơng rồng Jalpa có tác dụng hoạt hóa p-AMPK và p-ACC, ức chế FAS (tổng hợp acid béo), làm tăng sự hấp thu glucose trong tế bào. 13 z CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.

Cây xương rồng Nopal v một số nghiên cứu về chi Opuntia 1. Đặc điểm thực vật  Phân loại: Giới: Thực vật Ngành: Magnoliophyta Lớp: Magnoliopsida Bộ: Caryophillales Họ: Cactaceae Chi: Opuntia Mill. Loài: Opuntia ficus-indica (L.1: Cây xương rồng Nopal trồng tại Mêxicô Chi Opuntia, với khoảng 1.500 loài xƣơng rồng, có nguồn gốc từ Mêxicô và lan rộng khắp Trung và Nam Mỹ, Úc, Nam Phi, bao gồm cả các khu vực Địa Trung Hải [107]. Loài Opuntia ficus- indica dùng làm thức ăn cho gia súc thuộc về họ Cactaceae bao gồm khoảng 130 chi và 2.

Opuntia ficus- indica hay còn gọi là xƣơng rồng Nopal có nguồn gốc từ Mêxicô và có những đặc điểm thích hợp để phát triển trong khu vực bán khô hạn. Opuntia ficus- indica là loài mà nhánh và quả đều ăn đƣợc. Ngoài ra, là một cây trồng có thể thay thế cho các cây trồng ở vùng khô hạn và thiếu nƣớc, có thể đƣợc sử dụng nhƣ một loại rau và nguồn thức ăn có giá trị trong các vùng đất khô cằn và bán khô hạn trong thời kỳ hạn hán và thiếu rau ăn [107]. Ở Mêxicô tổng số có 104 loài xƣơng rồng thuộc chi Opuntia, trong đó có 24 loài đƣợc sử dụng cho các mục đích khác nhau: 15 loài trong đó đƣợc sử dụng 14 z làm thức ăn cho gia súc, 6 loài cho quả, 3 loài cho rau Nopal, Opuntia ficus- indica, Opuntia robusta và Nopalea cochellinifera là những loài chính đƣợc sử dụng trong sản xuất xƣơng rồng Nopal tại Mêxicô [147].

Một số giống thuộc loài Opuntia ficus- indica đƣợc sử dụng trong sản xuất xƣơng rồng Nopal rau tại Mêxicô là: Copera F1, copera V1, Alta, Jalpa, Chicomostoc, Villanueva, Polotitlan, Tlaconopal, Creole kiểu ý [148], Moradillo, Nopal quả trắng, Nopal quả đen, Polotitlan, Nopal gai trắng, đặc biệt là loài Nopalea cochinelliera, O.robusta cũng đƣợc sử dụng rộng rãi [146]. Mêxicô và Italy là những quốc gia trồng và tiêu thụ cây xƣơng rồng thuộc chi Opuntia là chính khoảng 590.000 ha trồng trên toàn thế giới, Mêxicô chiếm 70 % và Ý là 3,3 %. Ở điều kiện sản xuất tối ƣu, sản lƣợng xƣơng rồng Nopal hàng năm ở Mêxicô có thể đạt 350. Ngày nay, cây xƣơng rồng thuộc chi Opuntia đƣợc trồng trong hơn 30 quốc gia: Chile và Nam Phi là trồng với diện tích 1500 ha và 1000 ha.

Israel và Colombia chiếm khoảng 300 ha. Tại Hoa Kỳ, California có diện tích trồng cây xƣơng rồng thuộc chi Opuntia là 200 ha, sản xuất đƣợc 4000 tấn chất khô [49]. Ở Việt Nam cây xƣơng rồng Nopal thuộc loài: Opuntia ficus-indica mới đƣợc Viện Nghiên cứu và Phát triển Vùng- Bộ Khoa học và Công nghệ di thực từ Mêxicô vào Việt Nam từ năm 2009, gồm 13 giống, đã trồng thử nghiệm thành công tại vùng đất cát khô hạn của Ninh Thuận. Hiện nay diện tích cây xƣơng rồng Nopal tại Ninh Thuận có khoảng hơn 10 ha.

 Đặc điểm hình thái: Các cây xƣơng rồng thuộc chi Opuntia có nhiều hữu ích cho con ngƣời; cây phát triển nhánh rất nhanh nên thuận tiện cho việc nhân giống. Chi Opuntia có thể chia thành hai loại: cây xƣơng rồng thân cao và cây phát triển tán rộng [107]. Cây xƣơng rồng thân cao là cây với hình thái phát triển thân theo chiều cao và ít nhánh, thân phát triển thẳng và sinh trƣởng không rậm rạp. Trọng lƣợng nhánh là khoảng 1 kg, chiều dài có thể đạt tới 50 cm, hình bầu dục, hình elip 15 z hoặc hình xoan, có màu xanh lá cây nhạt.

Các hoa lƣỡng tính có kích thƣớc trung bình và màu vàng tƣơi. Quả to, mọng hình trứng, màu vàng và sẽ có màu tím khi chín. Cây đƣợc coi là một trong những cây chịu hạn nhất ở các khu vực khô hạn [107]. Những cây xƣơng rồng tán rộng là những cây xƣơng rồng khổng lồ thƣờng làm thức ăn gia súc, có chiều cao cây trung bình và thân cây có nhiều nhánh, ít phát triển theo chiều cao thân.

Các nhánh cân nặng trung bình 1,8 kg, chiều dài khoảng 40 cm, với hình dạng tròn và hình trứng [107]. Thân của hai loại cây xƣơng rồng này có khả năng tích nƣớc và kiểm soát quá trình bốc hơi nƣớc. Cả hai giống đều không có gai, chúng đƣợc phát triển từ các loài có gai [107]. Quả cây xƣơng rồng loài Opuntia ficus- indica đa dạng về hình dạng, kích thƣớc, màu sắc và có hạt cứng.

Quả có vị ngọt, bùi, ngon ngọt, có hình dạng hình trứng, hình cầu, hình trụ; vỏ quả cứng, một vài chỗ có gai nhỏ. Quả có kích thƣớc từ 4,8-10 cm, chiều rộng 4-8 cm và trọng lƣợng từ 100 đến 200 g. Quả có vỏ dày, khi còn non quả màu xanh lá cây, nhƣng màu sắc này sẽ đƣợc thay đổi thành màu xanh, vàng, cam, đỏ, tím hoặc nâu, tùy thuộc vào điều kiện trồng. Thịt quả nhiều và ngọt [107].

 Đặc điểm giải phẫu [135] Lớp biểu bì Lớp nhu Lớp mô dày mô chứa nƣớc Kênh mucilage Lớp nhu mô có chứa diệp lục Hình 1. Đặc điểm giải phẫu của thân v chất nhầy xương rồng thuộc chi Opuntia A. Lát cắt ngang thân B. Phần chất nhầy 16 z 1.

Thành phần hóa học chính trong cây xương rồng thuộc chi Opuntia Chi Opuntia có giá trị dinh dƣỡng cao, chủ yếu là khoáng chất, protein, chất đạm thực phẩm và hợp chất có nguồn gốc thực vật [49]. Th nh phần hóa học của các lo i thuộc chi Opuntia[49] Loài Protein Chất Dầu thô Tro Acid Flavonoidb (%) béo (%) (%) (%) phenolic a O. humifusa 4,7 1,25 50,3 2,0 - - Chú thích: a: mmol acid galic/g mẫu, b: mmol quercetin/ g mẫu Cây xƣơng rồng có chứa một lƣợng đáng kể các acid ascorbic, vitamin E, carotenoid, chất xơ, acid amin và các hợp chất chống oxy hóa (phenol, flavonoid, betaxanthin và betacyanin), có lợi ích cho sức khỏe nhƣ: hạ đƣờng huyết và hạ mỡ máu, và chống oxy hóa [80, 94].