MỞ ĐẦU Nấm Đông trùng Hạ thảo Cordyceps sinensis (đồng tên: Ophiocordyceps sinensis) là loài nấm dược liệu quý được sử dụng phổ biến trong Y học cổ truyền Trung Hoa. Adenosine và cordycepin là hai dược chất quý được xem là chất chỉ thị về hoạt tính sinh học quan trọng cho loài nấm này. Các nghiên cứu hiện đại chứng minh các hoạt chất từ C. sinensis có khả năng tăng cường miễn dịch, chống lão hóa, kháng viêm, kháng ung thư và hỗ trợ điều trị các bệnh liên quan đến phổi, thận, và các bệnh mạn tính khác như đái tháo đường.
sinensis tự nhiên ngày càng hiếm do việc khai thác quá mức đi kèm với biến đổi khí hậu. Do đó, nghiên cứu nuôi cấy nhân tạo loại nấm quý này nhận được nhiều quan tâm trong vài thập kỷ qua. Sử dụng môi trường bán rắn tạo quả thể và môi trường lỏng nhân thu sinh khối loài nấm này là hai hướng tiếp cận phổ biến. Trong đó, nhân nuôi sinh khối nấm mang tính ứng dụng thực tiễn cao vì công nghệ này không chỉ sản xuất sinh khối nấm có thành phần các hoạt chất tương tự như tự nhiên, mà còn có thể triển khai sản xuất ở quy mô công nghiệp trong thời gian ngắn cùng với chi phí thấp hơn so với kỹ thuật nuôi cấy quả thể.
Nhiều phương pháp nuôi cấy lỏng cải tiến được thử nghiệm để nâng cao giá trị hoạt chất và hoạt tính sinh học của sinh khối nấm C. Nghiên cứu ảnh hưởng của các nguyên tố khoáng vi lượng đến khả năng sản xuất sinh khối và các hợp chất thứ cấp là một chủ đề nhận được nhiều quan tâm hiện nay. Trong đó, selen (Se) được xem là một tiền chất đầy tiềm năng trong việc nâng cao dược tính sinh học của nấm Đông trùng Hạ thảo này. Hơn thế nữa, Se là thành phần của acid amin 21 gọi là selenocysteine.
Nguyên tố này còn tham gia vào cấu trúc của nhiều enzyme kháng oxy hóa như glutathione peroxidase, iodothyronine deiodinases và thioredoxin reductase có chức năng sinh lý quan trọng như kháng oxy hóa, kháng ung thư, tăng cường miễn dịch, ức chế HIV và chống lão hóa. Sự tham gia của Se trong hệ thống miễn dịch có thể được kết hợp với một số cơ chế, bao gồm cả các hoạt động gia tăng sản xuất tế bào miễn dịch NK (Natural killer cell), các tế bào lympho T, lympho B, interferon C và làm thụ thể có ái lực cao với interleukin-2, kích thích miễn dịch do vắc-xin gây ra. Bên cạnh đó, Se còn có vai trò quan trọng trong chuyển hóa iốt, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng nồng 2 độ Se trong huyết thanh ở những trẻ bị bướu cổ thường thấp hơn so với trẻ có kích thước tuyến giáp bình thường. Như vậy, sự thiếu hụt Se có thể tác động xấu đến sức khỏe.
Mặc dù nước ta có một số dược liệu chứa Se như: tỏi, nấm linh chi và quả nhàu nhưng hàm lượng Se trong các loại dược liệu này thường thấp và không ổn định. Từ năm 2003 – 2005, Bộ Y tế khuyến khích và định hướng những nghiên cứu sản xuất Se hữu cơ có khả dụng sinh học cao. Đề án “Chiến lược quốc gia về dinh dưỡng giai đoạn 2011-2020 và tầm nhìn đến năm 2030” (689/TH ngày 29/6/2011) nhấn mạnh phòng chống thiếu vi chất dinh dưỡng hiện nay, trong đó có liên quan đến Se. Chính vì lẽ đó, đề tài “Nghiên cứu điều kiện lên men Cordyceps sinensis tạo sinh khối giàu selen và khảo sát hoạt tính sinh học” được thực hiện với: Mục tiêu tổng quát của nghiên cứu: Sản xuất sinh khối nấm C.
sinensis giàu Se có hoạt tính sinh học được cải thiện và tạo nguồn Se có khả dụng sinh học cao. Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu: (1) Xây dựng quy trình lên men sản xuất sinh khối nấm C. sinensis giàu Se. (2) Đánh giá một số hoạt tính sinh học của các hoạt chất chứa Se từ sinh khối nấm C.
sinensis giàu Se. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp các dữ liệu khoa học về ảnh hưởng của Se đến sự sản xuất sinh khối và hoạt tính sinh học của sinh khối nấm Cordyceps sinensis, khả năng tích lũy Se trong sinh khối nấm. Đồng thời, công trình này sẽ giúp hiểu rõ thêm các dạng Se hữu cơ trong nấm. Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả tạo tiền đề cơ sở kỹ thuật nhằm chuyển giao công nghệ để sản xuất và ứng dụng sinh khối C.
sinensis giàu Se có hoạt tính sinh học cao trong việc phát triển các sản phẩm thực phẩm bổ sung, bảo vệ sức khỏe. Nấm Cordyceps sinensis 1. Đặc điểm, phân bố Cordyceps sinensis là loài nấm kí sinh trên ấu trùng loài bướm đêm Thitarodes (Hepialus) armoricanus thuộc họ Hepialidae sống dưới đất (hình 1. Đây là loài nấm đặc hữu của vùng cao nguyên Tây Tạng và các vùng đồng cỏ núi cao xung quanh khu vực dãy Himalaya như Bhutan, Trung Quốc và Nepal ở độ cao 3500-5000 m so với mực nước biển [2].
Giá trị dược liệu của loài nấm này đã được ghi nhận cách đây 2000 năm ở Trung Quốc cũng như các nước phương Đông với những tác dụng như cải thiện chức năng gan thận, chữa đổ mồ hôi đêm, bệnh tiểu đường, máu nhiễm mỡ, các bệnh về tim, hồi phục sức khỏe, tăng tuổi thọ và nâng cao thể trạng cơ thể [3] [4]. sinensis ngoài tự nhiên. Hình có nguồn gốc từ công bố của Shrestha và cộng sự (2013) [5] Đến năm 2007, Sung và cộng sự đã tiến hành phân tích mối quan hệ giữa 162 loài Cordyceps bằng việc phân tích 5 - 7 locus bao gồm ribosome tiểu phần nhỏ và tiểu phần lớn (nrSSU và dnrLSU), nhân tố kéo dài 1α (tef1), hai tiểu đơn vị lớn nhất của RNA polymerase II (rpb1 và rpb2), β-tubulin (tub) và ti thể ATP6 (atp6) và xếp Cordyceps sinensis vào chi Ophiocordyceps và đổi tên là Ophiocordyceps sinensis 4 [6], tuy là cùng tên song C. sinensis vẫn được sử dụng phổ biến trong giới khoa học hiện nay.
Hoạt tính sinh học Với sự phát triển của khoa học hiện nay, người ta đã tìm ra được những hợp chất có trong nấm C. Chính những hoạt chất này đóng vai trò quan trọng, quyết định giá trị dược liệu của loài nấm này, chúng gồm có: (i) Các hợp chất nitơ: adenine, adenosine, cordyceamides, cordycedipeptide, cordycepin, cordymin, cordysinin, dideoxyadenosine, guanine, guanosine, hypoxanthine, inosine, thymidine, thymine, uracil, uridine; (ii) Sterol: campesterol, cholesterol, daucosterol, ergosterol, sitisterol, stigmasterol; (iii) Polysaccharide và dẫn xuất: cordysinocan, glucan, heteroglycan, mannitol, mannoglucan; (iv) Các protein, acid amin: cadaverine, carboline, cordymin, flazin, methylpyrimidine, perlolyrine, putrescine, spermidine, spermine, tryptophan; (v) Acid phenolic: acetovanillone, acid hydroxybenzoic, acid protocatechuic, acid salicylic, acid syringic, acid vanillic; (vi) Isoflavone: daidzein, genistein, glycitein, orobol; (vii) Acid béo: acid docosanoic, acid lauric, acid lignoceric, acid linoleic, acid myristic, acid oleic, acid palmitic, acid palmitoleic, acid pentadecanoic, acid stearic, acid succinic; (viii) Các vitamin, các hợp chất bay hơi và các loại khoáng như Zn, Mg, Mn, Fe, Se, …. Y học hiện đại đã chứng minh nấm Cordyceps có các hoạt tính như điều hòa miễn dịch, kháng oxy hóa, ức chế hình thành khối u, kháng khuẩn, kháng nấm, kháng di căn và tìm ra được một số cơ chế tác động chính lên các con đường sinh hóa của cơ thể. Do đó việc sử dụng Cordyceps không chỉ giới hạn trong tăng cường sức khỏe, mà còn được sử dụng trong phòng trị các bệnh về hô hấp, bệnh về thận, gan, tim mạch, tăng lipid máu, rối loạn miễn dịch, hỗ trợ điều trị ung thư (bảng 1.
Hoạt tính sinh học của nấm Cordyceps sinensis [8] Hoạt tính Cơ chế tác động Miễn dịch Tăng cường hàm lượng IgG, IgG1 và IgG2b đặc hiệu ovalbumin. Kích thích đại thực bào giải phóng IL-lβ, TNF-α và INF-γ bằng việc kích thích con đường IkB–NF-kB. Cảm ứng sự sinh trưởng của tế bào T và tiết IL-2, IL-6 và IL-8. Kháng Giảm sự sản xuất NO, IL-12, TNF-α và các cytokine gây viêm.
Khóa viêm các NF-kB thông qua giảm biểu hiện tín hiệu điều hòa kinase nội bào. Kháng oxy Duy trì GPx và hoạt động SOD trong tế bào. Kích thích sự hoạt hóa hóa của GPx, CAT và SOD đồng thời giảm hàm lượng lactate dehydrogenase và malondialdehyde. Tăng điều hòa hoạt động của superoxide dismutase 1 chứa kẽm- đồng và ức chế sự tích lũy lipofusin.
Gây ra Ức chế sự phosphoryl hóa tyrosine của Bcl-2 và Bcl-xL oncoprotein. apoptosis Kích thích apoptosis thông qua con đường caspase/MAPK. Tăng cường phosphoryl hóa và biểu hiện p53. Kháng Bằng con đường miễn dịch và kháng oxy hóa.
Kháng khối u bằng con khối u đường apoptosis. Điều hòa con đường tín hiệu như con đường tín hiệu MAPK có vai trò quan trọng trong quá trình xâm lấn và di cư của tế bào ung thư, hoạt hóa con đường tín hiệu PKC có tác dụng kháng khối u trực tiếp. Ức chế sự tiết các yếu tố liên quan đến xâm lấn và di cư như MMP-2, MMP-9 và uPA. Bảo vệ tim Ngăn chặn sự tích tụ cholesterol.
Ức chế hoạt tính cholesterol mạch esterase. Hỗ trợ chữa bệnh đột quỵ do thiếu máu cục bộ do thiếu oxy và glucose. Tách chuỗi Aα của fibrinogen và chuỗi α của fibrin nhằm ngăn chặn huyết khối. Bảo vệ Ức chế sự tăng trưởng của tế bào mesangial ở thận thông qua con thận đường PDGF/ERK và TGF-β1/Smad.
Ức chế PDGF homodimer BB, nguyên nhân gây ra viêm và sản xuất ROS. Ức chế sự tăng sinh của tế bào trung mô cầu thận thông qua con đường PDGF/ERK và TGF- β1/Smad. 6 Hoạt tính Cơ chế tác động Sức khỏe Kích thích tế bào Leydig và tế bào hoàng thể hạt tiết ra steroid sinh sinh sản dục. Tăng khả năng sản xuất E2, đây là hormone quan trọng nhất ảnh hưởng đến noãn bào.
Hoạt hóa con đường truyền tải tín hiệu PKA và PKC và kết hợp với Ars hoạt hóa con đường cAMP-PKA-StAR để tạo ra steroidogenesis. Phòng Điều hòa steroidogene buồng trứng để ngăn ngừa mất xương và loãng ngừa loãng xương do thiếu estrogen. Giảm hoạt tính alkaline phosphatase huyết xương thanh, hoạt tính TRAP, hàm lượng CTX và IFN-γ. Selen và vai trò sinh học của selen 1.
Nguồn selen hiện nay Se được Jacob Berzelius Jöns phát hiện năm 1817 trong chất thải của quá trình khai thác quặng pyrit [9]. Trong đất, Se tồn tại chủ yếu ở dạng selenite (SeO32−) và selenate (SeO42−), một lượng nhỏ dạng hữu cơ do hoạt động của vi sinh vật và thực vật tạo ra [9]. Ngoài ra, Se còn tồn tại trong nước nhưng phụ thuộc vào hàm lượng Se trong đất, đá nơi đó và hoạt động của vi sinh vật cũng như vi tảo ở trong nước [9]. Như đa phần các nguyên tố khác, Se tồn tại ở cả dạng vô cơ và hữu cơ.
Ở dạng vô cơ, Se ở các dạng oxy hóa như -2, 0, +4 và +6 như natri selenide, natri selenate, natri selenite,….