Nghiên Cứu Các Hợp Chất Có Hoạt Tính Sinh Học Từ Nấm Đa Niên Lỗ Đen Và Nấm Vân Chi

Luận án tiến sĩ nghiên cứu nghiên cứu các hợp chất có hoạt tính sinh học từ quả thể nấm đa niên lỗ đen nigrofomes melanoporus, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng

• Tác giả: Nguyễn Thị Ngần
• Người hướng dẫn: PGS. TS Trần Đình Thắng
• Trường học: Trường Đại Học Vinh
• Chuyên ngành: Hóa Hữu Cơ
• Đề tài: Nghiên Cứu Các Hợp Chất Có Hoạt Tính Sinh Học Từ Nấm Đa Niên Lỗ Đen Và Nấm Vân Chi Tại Bắc Trung Bộ
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Vinh

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu hợp chất sinh học từ nấm đa niên lỗ đen và nấm vân chi

Nghiên cứu hợp chất sinh học từ nấm đa niên lỗ đen (Nigrofomes melanoporus) và nấm vân chi (Trametes cubensis) tại Bắc Trung Bộ mang lại nhiều giá trị tiềm năng cho y học và công nghiệp dược phẩm. Hai loài nấm này không chỉ phong phú về mặt sinh học mà còn chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học đáng chú ý. Việc nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về thành phần hóa học mà còn mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các sản phẩm từ thiên nhiên.

1.1. Đặc điểm sinh học của nấm đa niên lỗ đen và nấm vân chi

Nấm đa niên lỗ đen và nấm vân chi là hai loài nấm có giá trị dược liệu cao. Chúng thường được tìm thấy trong các khu rừng tự nhiên ở Bắc Trung Bộ, nơi có điều kiện khí hậu và đất đai thuận lợi cho sự phát triển của chúng. Nấm đa niên lỗ đen nổi bật với khả năng sinh sản và phát triển mạnh mẽ, trong khi nấm vân chi được biết đến với các hợp chất có tác dụng kháng khuẩn và kháng nấm.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu hợp chất sinh học từ nấm

Nghiên cứu hợp chất sinh học từ nấm không chỉ giúp phát hiện các hoạt chất mới mà còn góp phần vào việc phát triển các phương pháp điều trị hiệu quả cho nhiều bệnh lý. Các hợp chất này có thể được sử dụng trong y học cổ truyền và hiện đại, mở ra cơ hội cho việc phát triển các sản phẩm dược phẩm mới.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu hợp chất sinh học từ nấm

Mặc dù có nhiều tiềm năng, nghiên cứu hợp chất sinh học từ nấm vẫn gặp phải một số thách thức. Việc thu thập mẫu nấm, chiết xuất và phân lập các hợp chất cần phải được thực hiện cẩn thận để đảm bảo chất lượng và độ chính xác của kết quả. Ngoài ra, việc xác định cấu trúc và hoạt tính sinh học của các hợp chất cũng đòi hỏi các phương pháp phân tích hiện đại.

2.1. Khó khăn trong việc thu thập mẫu nấm

Việc thu thập mẫu nấm trong tự nhiên thường gặp khó khăn do điều kiện thời tiết và địa hình. Nấm thường phát triển ở những khu vực khó tiếp cận, điều này làm giảm khả năng thu thập mẫu đại diện cho toàn bộ quần thể nấm.

2.2. Thách thức trong chiết xuất và phân lập hợp chất

Chiết xuất và phân lập hợp chất từ nấm đòi hỏi kỹ thuật cao và thiết bị hiện đại. Các phương pháp sắc ký và phân tích cần được tối ưu hóa để đảm bảo thu được các hợp chất có hoạt tính sinh học cao nhất.

III. Phương pháp nghiên cứu hợp chất sinh học từ nấm

Nghiên cứu hợp chất sinh học từ nấm đa niên lỗ đen và nấm vân chi được thực hiện thông qua các phương pháp hiện đại như sắc ký, phổ khối lượng và phổ cộng hưởng từ hạt nhân. Những phương pháp này giúp xác định cấu trúc và hoạt tính sinh học của các hợp chất phân lập được.

3.1. Phương pháp chiết xuất hợp chất từ nấm

Chiết xuất hợp chất từ nấm được thực hiện bằng cách sử dụng các dung môi khác nhau để thu được hỗn hợp các hợp chất. Các phương pháp chiết xuất như chiết bằng ethanol, methanol và nước được áp dụng để tối ưu hóa hiệu suất chiết xuất.

3.2. Phân lập và xác định cấu trúc hợp chất

Sau khi chiết xuất, các hợp chất được phân lập bằng các phương pháp sắc ký như sắc ký lớp mỏng (TLC) và sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC). Cấu trúc của các hợp chất được xác định bằng các phương pháp phổ như NMR và MS.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu hợp chất sinh học từ nấm

Kết quả nghiên cứu cho thấy nấm đa niên lỗ đen và nấm vân chi chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học đáng kể. Các hợp chất này có thể được ứng dụng trong y học, đặc biệt là trong việc phát triển các loại thuốc mới có khả năng điều trị ung thư và kháng khuẩn.

4.1. Hoạt tính sinh học của hợp chất từ nấm đa niên lỗ đen

Các hợp chất phân lập từ nấm đa niên lỗ đen cho thấy khả năng gây độc tế bào đối với một số dòng tế bào ung thư. Điều này mở ra cơ hội cho việc phát triển các liệu pháp điều trị mới.

4.2. Ứng dụng của hợp chất từ nấm vân chi trong y học

Hợp chất từ nấm vân chi đã được chứng minh có khả năng kháng vi sinh vật và kháng nấm. Điều này cho thấy tiềm năng ứng dụng của chúng trong việc phát triển các sản phẩm dược phẩm tự nhiên.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu hợp chất sinh học từ nấm

Nghiên cứu hợp chất sinh học từ nấm đa niên lỗ đen và nấm vân chi không chỉ góp phần làm phong phú thêm kho tàng dược liệu của Việt Nam mà còn mở ra nhiều cơ hội cho nghiên cứu và phát triển sản phẩm mới. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị cho y học và công nghiệp dược phẩm.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu hợp chất thiên nhiên

Nghiên cứu hợp chất thiên nhiên từ nấm có thể giúp phát hiện ra những hoạt chất mới, góp phần vào việc phát triển các loại thuốc mới và cải thiện sức khỏe cộng đồng.

5.2. Hướng đi tương lai cho nghiên cứu nấm dược liệu

Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các loài nấm dược liệu khác, nhằm khai thác tối đa tiềm năng của chúng trong y học và công nghiệp dược phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN 1. Những hợp chất có hoạt tính sinh học từ nấm lớn 1. Giới thiệu về nấm lớn Trong hàng ngàn năm qua, nấm được con người biết đến, sử dụng như một nhóm sinh vật quan trọng và phong phú trong lĩnh vực dược học, thực phẩm. Hiện nay, giới nấm chủ yếu gồm bốn ngành rộng, Chytridiomycota, Zygomycota, Ascomycota, và Basidiomycota, các chi thuộc giới nấm được tìm thấy đóng vai trò là một trong những nguồn đa dạng sinh học rộng bao gồm cả trên mặt đất và dưới nước, góp phần đặc biệt quan trọng trong sự hình thành hệ sinh thái học của hành tinh chúng ta.

Số loài nấm trên lãnh thổ Việt Nam ước lượng gấp 6 lần số loài thực vật bậc cao, khoảng 80.000 loài trong đó có 2500 loài nấm đã được định danh, nấm lớn chiếm 1400 loài thuộc 120 chi. Theo thống kê của Trịnh Tam Kiệt, số loài nấm lớn Việt Nam là khoảng 22.000 loài trong đó khoảng 1.000 loài là nấm mục gỗ, 700 loài có giá trị làm thuốc. Từ xa xưa, người phương Đông đã biết dùng nhiều loài nấm để làm thuốc bổ, tăng cường thể lực, phòng chống bệnh tật như các loài nấm sau: Đông trùng hạ thảo (Cordyceps sinensis), phục linh, vân chi, linh chi, nấm hương… Những loài nấm này được sử dụng rộng rãi, với nhiều bài thuốc dân gian khác nhau nhằm điều trị nhiều loại bệnh. Trong những phương thuốc này, hai loài nấm C.sinesis, Ganoderma lucidum được xếp vào loại thuốc quan trọng [7, 31, 35, 90].

Tuy nhiên, nghiên cứu gần đây cho thấy rằng lớp nấm nang, nấm sinh sản vô tính và nấm đảm là những loài nấm có khả năng sản sinh ra các sản phẩm chuyển hóa bậc hai có hoạt tính sinh học, quen thuộc nhất là từ các loài nấm thuộc các chi Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Trichoderma, Phoma, Alternaria, Acremonium, và Stachybotrys, Ganoderma, Lactarius và Aureobasidium [111]. 6 Số lượng các nghiên cứu được đầu tư công nghệ phân lập, phân loại nấm ngày càng nhiều, ngày càng hiện đại. Do đó, từ những năm 1990 đến nay, nhiều mẫu nấm lớn trên thế giới đã được tìm thấy, đặc biệt là nấm ký sinh côn trùng và nấm biển được chú ý như nguồn nguyên liệu mới, đa dạng có hiệu quả tốt nhằm cung cấp cho ngành dược liệu. Nấm lớn dược liệu có số lượng rất lớn, có sự đa dạng sinh học phong phú [15, 72].

Những hợp chất có hoạt tính sinh học từ nấm lớn Trong lịch sử nghiên cứu về thành phần hoá học của nấm lớn, hợp chất chuyển hoá bậc hai được phân lập đầu tiên là từ nấm lớn là axit mycophenolic từ P.glaucoma được công bố bởi Gosio. Đến năm 1929, nhà bác học Alexander Fleming công bố hợp chất penicillin được phân lập từ nấm mốc Penicillium notatum, có khả năng kháng khuẩn hiệu quả được sử dụng rộng rãi trong chiến tranh thế giới lần thứ II. Đây là sự phát hiện vĩ đại, cho thấy con đường mới, quan trọng mở ra con đường mới cho việc tìm ra các loại thuốc trong y học hiện đại. Năm 1940, các chất chuyển hoá bậc hai từ nấm lớn mới thật sự được sự chú ý đặc biệt [125].

Từ đó đến nay, các nhà khoa học phân lập được khoảng hơn 8.600 hợp chất chuyển hoá bậc hai có hoạt tính sinh học có nguồn gốc từ các loài nấm lớn [111]. Kháng khuẩn và kháng nấm Qua nghiên cứu của các nhà khoa học trong thời gian gần đây thì có hơn 75% các loài nấm lớn trên thế giới thể hiện khả năng kháng khuẩn [92]. Những hoạt tính này không chỉ liên quan đến các hợp chất chuyển hoá có khối lượng nhỏ mà còn liên quan đến những hợp chất có khối lượng lớn như polysaccarit… Nấm lớn, đặc biệt là họ Polyporaceae, Ganodermaceae có lịch sử lâu dài trong việc sử dụng làm thuốc, chẳng hạn như Fomes fomentarius sử dụng làm thuốc cầm máu, băng bó vết thương ở thế kỷ 18, 19 [8, 81]. Cho đến nay, nhiều nghiên cứu công bố cho thấy khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của các hợp chất phân lập từ các loài nấm lớn, chẳng hạn từ Ganoderma lucidum, Ganoderma resinoceum, Ganoderma pfeifferi thể hiện khả năng kháng khuẩn dòng Baccillus subtilis.

Hợp chất ganomycin A (1) và ganomycin B (2) phân lập từ nấm Ganoderma pfeifferi có khả năng kháng nhiều dòng vi khuẩn như dòng Gram (+): B. aureus, Micrococcus flavus [71]. 7 OH HO R COOH (1) Ganomycin A (R=OH) (2) Ganomycin B (R=H) Hợp chất isocoumarin có tên oospolacton (3) được phân lập từ quả thể nấm Gleophyllum sepiarium thể hiện khả năng kháng chủng nấm Alternaria với giá trị MIC ở 12,5-25 µg/mL [74]. (4) Axit merulinic A (R1=OH, R2=H) (5) Axit merulinic B (R1=H, R2=OH) (6) Axit merulinic C (R1=H, R2=H) Hợp chất axit mirulinic thể hiện khả năng kháng nấm với giá trị MIC trong khoảng 0,4-10 µg/mL, chống lại các chủng nấm Arthrobacter citreus, B.

subtilis, Corynobacterium insidiosum, Micrococcus roseus và Sarcina lutea. Hợp chất 5 và 6 thể hiện khả năng kháng chủng nấm Micrococcus phlei, trong khi hợp chất 4 không có khả năng này. Ngoài ra, hợp chất 5 còn có khả năng kháng các chủng nấm S. aureus và Proteus vulgaris.

8 Nấm Merulius tremellosus không sản sinh hợp chất 5 nhưng tạo ra hợp chất secquiterpenoit merulidial (7), có khả năng kháng nấm cao hơn hợp chất 5 [28]. Hoạt tính sinh học của hợp chất 7 do trong phân tử sự có mặt của hai nhóm andehit [78]. OH H OHC CHO (7) Merulidial Khả năng kháng khuẩn của các hợp chất secquiterpen phải kể đến desoxyhypnophilin (8), hypnophilin (9), 6,7-epoxy-4(15)-hirsuten-5-ol (10) và 6,7- epoxy-4(15)-hirsuten-1,5-diol (11) với kiểu khung hirsutan được phân lập từ quả thể nấm Lentinus crinitus [10]. O H O H R (8) Desoxyhypnophilin (R=H) (10) 6,7-epoxy-4(15)-hirsuten-5-ol (R=H) (9) Hypnophilin (R=OH) (11) 6,7-epoxy-4(15)-hirsuten-1,5-diol (R=OH) Trong đó, hợp chất 8 và 9 thể hiện khả năng kháng chủng khuẩn Gram (+) Bacillus cereus và các chủng Aspergillus niger, Aspergillus flavus và Mucor rouxii.

Khả năng kháng khuẩn của những hợp chất 8 và 9 do hệ thống không bảo hoà trong phân tử tạo nên. Sự thay thế nhóm cacbonyl trong hợp chất 8 bằng nhóm hidroxyl làm cho hợp chất 10 mất khả năng kháng khuẩn. Hợp chất 9 còn được phân lập từ quả thể nấm Pleurotellus hypnophilus cùng với pleurotellol (12), axit pleurotellic (13) [49]. Hai hợp chất hirsutan khác có tên axit hirsutic (14) và axit complicatic (15) được phân lập từ Stereum compliatum [64], hợp chất (15) thể hiện khả năng kháng khuẩn dòng S.

O H O H COOH (14) Axit hirsutic (15) Axit complicatic Khả năng kháng nấm của hợp chất secquiterpen β-D-xylosit có tên là aleurodiscal (16) đã được phân lập từ quả thể nấm Aleurodiscus mirabilis. H H H H HO HO (17) 5α-ergost-7-en-3β-ol (18) 5α-ergost-7,22-dien-3β-ol 10 COOH HO O O OH O O H O HO O HO (19) 5,8-epidioxy-5α,8α-ergost-6,22-dien-3β-ol (20) Lanostanoit Một số hợp chất triterpen với kiểu khung lanostan có tên axit polyporenic C (21), axit 3α-axetyloxylanosta-8,24-dien-21-oic (22), axit pinicolic A (23), axit trametenolic B (24) và axit fomitopsic (25) được phân lập từ Fomitopsis pinicola, những hợp chất này có khả năng kháng khuẩn dòng B. subtilis nhưng chỉ thể hiện khi thử trên TLC với nồng khối lượng từ 0,01-1 µg nhưng lại không thể hiện khả năng này khi thử trên bản agar với nồng độ lên tới 50 µg/mL [42]. HOOC OH H O (21) Axit polyporenic C (22) Axit 3α-axetyloxylanosta-8,24-dien-21-oic HOOC H O (23) Axit pinicolic A (24) Axit trametenolic B Các chi Agaricus, Favolaschia và Filoboletus chứa các hợp chất strobilurin A (26), E (27), và F1 (28), 9-methoxystrobilurin A (29), oudemansin A (30), những hợp chất thơm này thể hiện khả năng kháng nấm với giá trị MIC 0,1-1 µg/mL.

11 HOOC OH O H H3COOC O (25) Axit fomitopsic R2 O R1 O O OCH3 OCH3 H3COOC O H3COOC (26) Strobilurin A (R1=H, R2=H) (27) Strobilurin E (28) Strobilurin F1 (R1=OH, R2=H) (29) 9-methoxystrobilurin A (R1=H, R2=OCH3) OCH3 OCH3 H3COOC (30) Oudemansin A Những hợp chất strobilurin và oudemansin còn có khả năng ngăn cản sự phát triển của nấm gây bệnh ở nồng độ rất thấp [59]. Những hợp chất này có khả năng tấn công vào trung tâm oxi hoá ubiquinol của vi khuẩn xenluloze (BC1) [59]. Vì khả năng đặc biệt đó, chúng trở thành những hợp chất dẫn đường để tổng hợp nên những dẫn xuất có hoạt tính mạnh hơn và được sử dụng diệt nấm trong nông nghiệp [20]. Ngoài những hợp chất có cấu trúc phức tạp và khối lượng lớn có khả năng kháng nấm và kháng khuẩn thì những hợp chất có cấu trúc hợp chất thơm đơn giản cũng có hoạt tính đó, chẳng hạn như anisandehit (31), (4-metoxyphenyl)-1,2-propanediol (32) được phân lập từ Pleurotus pulmonarius và Bjerkandera adusta, những hợp chất này thể hiện khả năng kháng nấm yếu [22].

12 OH CHO HO OCH3 OCH3 (31) Anisandehit (32) (4-metoxyphenyl)-1,2-propanediol Một trong những hợp chất có khả năng kháng nấm đầu tiên được phân lập từ nấm lớn đó là biformin (33), đây là một hợp chất polyaxetylenic carbionol được phân lập từ quả thể nấm Trichaptum biforme [80]. Hợp chất 32 có khả năng kháng nấm và kháng khuẩn phổ rộng. O HO (33) Biformin Một số hợp chất thơm khác là frustulosin (34) và frustulosinol (35) được phân lập từ dịch nuôi cấy của Stereum frustulosum có khả năng kháng nhiều dòng vi khuẩn khác nhau như S. aureus, Bacillus mycoides, B.

subtilis và còn có khả năng kháng Vibrio cholera, V. OH OH CHO CH2OH OH OH (34) Frustulosin (35) Frustulosinol Một hợp chất đơn giản nữa có cấu trúc thuộc loại axetylenic thể hiện khả năng kháng nấm là 1-hydroxy-2-nonyn-3-on (36) được phân lập từ quá trình lên men nấm Ischnoderma benzoinum [12]. O OH (36) 1-hydroxy-2-nonyn-3-on 13 Từ loài nấm đỏ Pycnoporus sanguineus phân lập được hợp chất cinnabarin (37), một hợp chất phenoxazinon với khả năng kháng các dòng vi khuẩn B. cereus và Leuconostoc plantarum với giá trị MIC cao (62,5 µg/mL) [86,87].

COOH CH2OH H2N N O O (37) Cinnabarin Hợp chất cyclodepsipeptit có tên beauvericin (38) được phân lập từ nấm vàng Laetiporous sulphureus, hợp chất này có khả năng kháng khuẩn [70]. Khả năng kháng virut Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, hoạt tính kháng virut của các hợp chất phân lập từ nấm chia làm hai loại: một là những hợp chất tác động gián tiếp như những hợp chất có hoạt tính yếu; hai là những hợp chất có hoạt tính tiêu diệt virut trực tiếp [16]. Có rất nhiều hợp chất polysaccarit tách từ nấm lớn có khả năng tác động trực tiếp lên nhiều dòng virut khác nhau, chẳng hạn như hợp chất PSK (polysaccarit K) từ quả thể nấm T. versicolor, hợp chất này có khả năng kháng virut HIV khi thử nghiệm ở cấp độ in vitro [96,97] và một trong những cơ chế hoạt lực của hợp chất PSK là ngăn cản sự liên kết của virut HIV với tế bào bạch cầu.

Ngoài ra, hợp chất này còn ngăn cản sự sao chép ngược của virut gây nên chứng xơ hoá tuỷ xương ở cấp độ in vitro [33] và làm giảm nguy cơ nhiễm trùng bởi cytomegalovirus ở trên chuột [76].