CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về bệnh đái tháo đường typ 2 1. Bệnh đái tháo đường typ 2 ĐTĐ typ 2 trước đây được gọi là “ĐTĐ không phụ thuộc insulin” hoặc “ĐTĐ xảy ra ở người lớn”, chiếm 90-95% bệnh ĐTĐ [57]. Thể này gồm những người có kháng insulin và thiếu hụt insulin tương đối (hơn là tuyệt đối).
Lúc mới bị bệnh, và có thể suốt đời không cần điều trị bằng insulin để duy trì sự sống [1]. Cơ chế bệnh sinh Yếu tố di truyền kết hợp với môi trường tác động lên cơ thể gây ra tình trạng kháng insulin và giảm bài tiết insulin, dần gây ra ĐTĐ typ 2. Kháng insulin là sự hoạt động kém hiệu quả trong quá trình truyền tín hiệu của insulin từ receptor tới đích phân tử cuối cùng, dẫn tới giảm tác dụng của insulin. Gen mã hóa các enzym và protein tham gia vào quá trình truyền tín hiệu của insulin như: insulin receptor substrate, phosphatidyl inositol-3-kinase hay tham gia vào quá trình bài tiết insulin như capain 10, yếu tố phiên mã 7-like 2 (the transcription factor 7-like 2) có liên quan tới bệnh ĐTĐ typ 2 [54].
Bên cạnh đó, các yếu tố môi trường có thể làm tăng tiến triển của bệnh như lối sống không lành mạnh gồm việc giảm các hoạt động thể lực; thay đổi chế độ ăn uống theo hướng tăng tinh, giảm chất xơ gây dư thừa năng lượng. Ngoài ra, chất lượng thực phẩm, các stress trong cuộc sống cũng tác động đến tình trạng bệnh. Tuổi thọ càng tăng, nguy cơ mắc bệnh càng cao, đây là yếu tố không thể can thiệp được. Hầu hết bệnh nhân béo phì hoặc thừa cân và béo phì vùng bụng với vòng eo to trong khi đó béo phì vùng bụng có liên quan với tăng acid béo trong máu, mô mỡ cũng tiết ra một số hormon làm giảm tác dụng của insulin ở các cơ quan đích như gan, tế bào mỡ, tế bào cơ (kháng insulin tại các cơ quan đích).
Do hiện tượng kháng insulin, ở giai đoạn đầu xảy ra sự “bù” của các tế bào β đảo tụy khiến nó tăng tiết insulin nhiều hơn và dần dẫn đến sự suy kiệt tế bào β đảo tụy khiến tăng đường huyết và cuối cùng là bệnh nhân bắt đầu có những triệu chứng lâm sàng của ĐTĐ-T2 [1]. Điều trị bệnh đái tháo đường typ 2 3 Các loại thuốc điều trị ĐTĐ [1,3]: - Thuốc uống: Metformin, Sulfonylurea, ức chế enzym alpha glucosidase, ức chế kênh SGLT2, ức chế enzym DPP- 4, TZD (Pioglitazon). - Thuốc tiêm: Insulin, đồng vận thụ thể GLP-1. Căn cứ vào hiệu quả điều trị trên lâm sàng, có sự phối hợp của các nhóm thuốc trong điều trị để đạt được mục tiêu theo Hướng dẫn chẩn đoán và điều trị đái tháo đường do Bộ Y tế (2020).
Trong quá trình điều trị và theo dõi bệnh nhân, các nghiên cứu cũng đưa ra khuyến cáo về một số yếu tố cần xem xét khi chọn lựa thuốc điều trị cho bệnh nhân ĐTĐ gồm [1,6]: i) Hiệu quả giảm glucose huyết; ii) Nguy cơ hạ glucose máu: sulfonylurea, insulin; iii) Tăng cân: Pioglitazon, insulin, sulfonylurea; iv) Giảm cân: GLP-1 RA, ức chế SGLT2, ức chế DPP-4 (giảm cân ít); v) Không ảnh hưởng nhiều lên cân nặng: ức chế enzym DPP-4, metformin, ức chế enzym α-glucosidase; vi) Ảnh hưởng lên bệnh lý tim mạch do xơ vữa: - Hiệu quả có lợi (bằng chứng rõ ràng: GLP-1 RA và ức chế SGLT-2 trừ lixisenatide trung tính); - Có thể có lợi pioglitazone và metformin; vii) Ảnh hưởng lên các vấn đề về tim mạch, đặc biệt suy tim có phân suất tống máu giảm LVEF 65 tuổi): Không cần chỉnh liều GLP-1 RA, SGLT-2i; viii) Ảnh hưởng lên thận - Tác động tốt, giúp phục hồi chức năng thận, giảm tiến triển bệnh thận mạn: AECi, SGLT-2i. Nếu không dung nạp hoặc chống chỉ định với SGLT-2i hoặc mức lọc cầu thận không phù hợp, bổ sung GLP-1 RA; - Tác động không có lợi hoặc thận trọng, giảm liều khi suy thận: SU, metformin; ix) Các đối tượng bệnh nhân đặc biệt: - Người cao tuổi (> 65 tuổi): Không cần chỉnh liều GLP-1 RA, SGLT-2i; 4 - Suy thận: Không cần chỉnh liều GLP-1 RA, linaglipin đối với suy thận nhẹ, trung bình hay nặng. SGLT-2i được ưu tiên trên BN có eGFR 30-60 mL/phút/1,73 m2 da hoặc albumin niệu > 30 mg/g creatinin để giảm tiến triển bệnh thận mạn; - Suy gan: Không cần chỉnh liều GLP-1 RA, SGLT-2i đối với suy gan nhẹ hoặc trung bình. Ở bệnh nhân suy gan nặng, dapagliflozin có thể khởi trị với liều 5 mg, nếu dung nạp có thể tăng lên 10 mg.
Empagliflozin không khuyến cáo trên bệnh nhân suy gan nặng; x) Giá thuốc, tính sẵn có, sự dung nạp và khả năng chi trả của bệnh nhân; xi) Phác đồ sử dụng dễ nhớ, dễ thực hiện và khả năng tuân thủ điều trị của người bệnh. Tổng quan về enzym alpha-glucosidase 1. Giới thiệu về enzym alpha-glucosidase Alpha-glucosidase là một exoenzym hoạt động tương tự như glucoamylase trên di- saccharide và oligo-saccharide và aryl glucosidase. Enzym AG là enzym tham gia trong bước cuối cùng của quá trình chuyển hóa carbohydrate, tạo ra glucose.
Enzym này có nguồn gốc từ động vật, thực vật, vi khuẩn hoặc nấm. AG thủy phân maltooligosaccharides, phenyl α-maltoside, nigerose, tinh bột hòa tan, amylose, amylopectin và β-limit dextrins. Axit α-glucosidase (GAA; EC 3.20/3) là một exoglycosidase của lysosome xúc tác quá trình thủy phân các liên kết α-1,4- và α-1,6-glucosidic của glycogen, tạo ra glucose. Enzym này được mã hóa bởi gen GAA khu trú thành 17q25, và được tổng hợp dưới dạng protein gồm 952 axit amin bao gồm một peptit tín hiệu đầu cuối amin để vận chuyển vào lòng của lưới nội chất (ER).
Khi xâm nhập vào ER, enzym là N-glycosyl hóa, tạo ra một dạng tiền chất có khối lượng phân tử biểu kiến là 110 kDa. Sau đó, enzym được vận chuyển đến bộ máy Golgi, trong đó xảy ra quá trình biến đổi thêm các chuỗi đường. Quá trình phân giải protein trong bộ máy trans-Golgi và trong lysosome, trong đó enzym thực hiện chức năng của nó, dẫn đến dạng trung gian 95-kDa và cuối cùng là dạng trưởng thành 76 và 70 kDa. Các peptit nhỏ bị phân cắt vẫn liên kết với lõi protein thông 5 qua các liên kết disulfua.
Một số loại tế bào, chẳng hạn như nguyên bào sợi, tiết ra một lượng nhỏ tiền chất AG của axit 110 kDa mới được hình thành [39].20) là một nhóm các enzym xúc tác thủy phân liên kết α-1,4- glycosid bao gồm một số loại như maltase, glucoinvertase, glucosidosucrase, malt ase-glucoamylase, alpha-glucopyranosidase, glucosidoinvertase, α-D- glucosidase, α-glucosid hydrolase, α-1,4-glucosidase, α-D-glucosid glucohydrolase. Đáng chú ý, các enzym này thủy phân oligosaccharid nhanh hơn so với polysaccharid. Enzym AG là một enzym họ exohydrolysis, có hoạt tính thủy phân liên kết α-1,4-glycoside ở đầu tận cùng không khử của carbohydrate giải phóng các phân tử α-D-glucose. Cơ chất phổ biến của enzym AG là oligosaccharide, disaccharide, các aryl- và akyl-α-glucopyranoside… [30].
AG là một trong những enzym thuộc lớp glycoside hydrolase (GH), một lớp gồm các enzym thường tách các liên kết glycoside giữa hai phân tử carbohydrate – một trong những liên kết mạnh nhất được tìm thấy trong các polymer tự nhiên. Tốc độ phân cắt các liên kết glycoside được tăng lên gấp 1017 lần so với phản ứng thông thường không có enzym xúc tác [55]. Enzym AG phân bố trong các họ GH khác nhau như GH4, GH13, GH31, GH63, GH97 [7,8], trong đó GH13 và GH31 là hai nhóm chủ yếu của enzym AG. Những enzym AG thuộc nhóm GH13 được phát hiện nhiều ở vi khuẩn, còn những sinh vật bậc cao hơn thường có enzym AG thuộc nhóm GH31.
Enzym AG có nguồn gốc rất phong phú, từ nhiều loài sinh vật (vi khuẩn, nấm mốc, động vật và thực vật) nên tính đặc hiệu cơ chất của họ enzym cũng đa dạng hơn. Các enzym AG được phân chia thành ba loại chính dựa trên tính đa dạng đặc hiệu cơ chất này. Loại 1 là các enzym AG ưu tiên thủy phân các liên kết heteroside (glycoside) chẳng hạn sucrose và các aryl α-glucoside (ví dụ như p- nitrophenyl α-D-glucopyranoside - pNPG), hơn là các liên kết holoside, chẳng hạn như các α-glucobiose, malto-oligosaccharide, and α-glucan). Enzym loại II và III thì ngược lại, hoạt động mạnh hơn trên các holoside và có hoạt tính thấp đối với các heteroside.
Enzym loại III giống loại II, nhưng khác nhau trong quá trình thủy 6 phần polysaccharide: enzym loại II có hoạt tính khá thấp trên α-glucan, trong khi loại III lại có hoạt tính cao [30]. Trong công nghiệp ứng dụng, sinh vật sản xuất chính enzym AG là vi khuẩn và nấm (Lactobacillus, Bacillus và Aspergillus) [10,42]. Vi khuẩn ưa nhiệt tạo ra các chất có hoạt tính AG hoạt động ngay cả ở các môi trường pH trung tính và kiềm, và ở nhiệt độ từ 20 – 40 °C [33]. Cấu trúc của Enzyme α-glucosidase Enzym AG nhóm GH13 và GH31 có những đặc điểm về cấu trúc, hình thái không gian và hoạt tính sinh học khác nhau, do chúng có sự khác biệt về nguồn gốc và tính đặc hiệu cơ chất.
Đối với các enzym α-glucosidase GH13, chúng có cấu trúc tương đối giống với oligo-1,6- glucosidase (EC 3.10; O16G) và dextran glucosidase (glucan 1,6-α-glucosidase; EC 3. Cho đến nay, cấu trúc không gian của enzym α-glucosidase GH13 đã được xác định qua nhiều nghiên cứu, và cấu trúc tổng thể của chúng tương tự nhau, chủ yếu được hình thành từ 3 domain A, B và C [30] (Hình 1. Cấu trúc không gian 3D của enzym α-glucosidase GH13 [35] 7 A. Cấu trúc tổng quan của phức hợp Halomonas sp.
α-glucosidase và maltose; B. Cấu trúc tổng quan của phức hợp Streptococcus mutans DG và isomaltotriose Đối với các enzym AG nhóm GH31, hầu hết chúng phổ biến ở các sinh vật phụ thuộc vào năng lượng lấy từ tinh bột. Ví dụ, sucrase–isomaltase (SI) và maltase – glucoamylase (MGAM), được tiết ra tại ruột non của động vật có vú, có liên quan đến sự phân hủy tinh bột trong khẩu phần ăn. SI và MGAM chịu trách nhiệm thủy phân các oligo-saccharide thu được thành glucose.
Mỗi polypeptit MGAM và SI bao gồm 2 thành phần enzym khác nhau, tạo ra tổng số 4 AG trong cấu trúc 2 enzym này. 4 enzym có cấu trúc liên quan chặt chẽ với nhau do phát triển từ một nguồn gốc chung, đều được xếp vào họ glycoside hydrolase GH31 và có quan hệ mật thiết với nhau theo cấu trúc nếp gấp. Về danh pháp, vùng maltase của MGAM được gọi là NtMGAM (Hình 1.2) và vùng glucoamylase được gọi là CtMGAM. Cấu trúc không gian 3D của enzym α-glucosidase GH31 [30].
Mô hình cấu trúc của NtMGAM; B. Vùng hoạt động của NtMGAM Đối với SI, vùng isomaltase là NtSI và vùng sucrase là CtSI [12]. NtMGAM và CtMGAM giống nhau đều chịu trách nhiệm chính trong việc thủy phân các liên kết α-(14) nhưng khác nhau ở chỗ chúng thể hiện các ưu tiên khác nhau đối với các cơ chất có mức độ polyme hóa (DP) khác nhau: CtMGAM thích thủy phân 8 các cơ chất có giá trị DP cao hơn NtMGAM [25].