MỞ ĐẦU Từ những năm 90 của thế kỷ 20, các chuyên gia y tế đã dự báo “Thế kỷ 21 là thế kỷ của các bệnh rối loạn chuyển hoá”. Tiểu đƣờng (TĐ) là bệnh do sự rối loạn chuyển hoá carbohydrate khi hormone insulin của tuyến tu bị thiếu hay giảm tác động trong cơ thể, và biểu hiện ở lƣợng glucose trong máu cao. Theo ƣớc tính của Tổ chức Y tế thế giới WHO và Liên đoàn TĐ quốc tế IDF, số bệnh nhân TĐ sẽ tăng từ 150 triệu ngƣời vào năm 2009 lên 399 triệu ngƣời vào năm 2025, tăng 214% so với năm 2006. Đáng chú ý, trong khi tốc độ gia tăng tỷ lệ mắc bệnh ở các nƣớc phát triển chỉ là 42% thì ở các nƣớc đang phát triển trong đó có Việt Nam là 170%.
Bệnh TĐ có thể gây ra nhiều biến chứng nguy hiểm và là nguyên nhân hàng đầu gây nhồi máu cơ tim, đột qu , suy thận giai đoạn cuối và mù lòa, làm tăng tỷ lệ tử vong lên gấp 2-4 lần. Trên thế giới cứ 10 giây đi qua có thêm 1 ngƣời bị chết do TĐ và các biến chứng [4], [39]. Thực trạng trên đã khiến cho nhu cầu sử dụng thuốc chữa TĐ gia tăng, vì vậy việc tìm kiếm các nguồn hợp chất có hoạt tính để điều trị bệnh tiểu đƣờng đang trở nên vô cùng cấp bách. Các giải pháp đƣợc đặt ra cho việc tìm kiếm nguồn chất điều trị bệnh tiểu đƣờng bao gồm tổng hợp hợp chất hóa học hoặc bán tổng hợp, và khai thác các hợp chất thiên nhiên từ nguồn tài nguyên sinh vật.
Mặc dù cho đến nay đã có rất nhiều nghiên cứu sàng lọc các chất nguồn gốc thực vật có hoạt tính ức chế hoạt động của các enzyme có vai trò lớn trong các bệnh nhân tiểu đƣờng là α-amylase và α-glucosidase, nhƣng các hợp chất sử dụng làm thuốc phổ biến trong lâm sàng để điều trị bệnh tiểu đƣờng lại có nguồn gốc từ vi sinh vật. Tuy nhiên các thuốc điều trị hiện hành đều cho thấy hiệu quả ức chế không quá cao, thực tế đó đặt ra vấn đề việc sàng lọc các chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp chất ức chế α-glucosidase và α-amylase ở nồng độ ức chế thấp hơn, là một hƣớng đi tiềm năng và cần tập trung nghiên cứu. c 2 Xuất phát từ những yêu cầu và thực tế trên đây, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Phân lập v tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp chất ức chế enzyme α-glucosidase và α- myl se”. Mục đích nghiên cứu của đề tài là: sàng lọc các chủng vi sinh vật, nhằm tìm kiếm và khai thác các chất có khả năng ức chế enzyme α-amylase và α- glucosidase tiềm năng.
c 3 CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Bệnh tiểu đƣờng Bệnh tiểu đƣờng (TĐ) còn gọi là bệnh đái tháo đƣờng, là một bệnh rối loạn trao đổi chất mãn tính đƣợc đặc trƣng bởi nồng độ glucose cao trong máu (tăng đƣờng huyết), giảm tiết insulin hoặc giảm tác dụng của insulin từ tuyến tụy trong cơ thể của ngƣời bệnh [28]. Insulin là một hormone đƣợc tổng hợp trong các tế bào beta của tuyến tụy nhằm đáp ứng với các kích thích khác nhau nhƣ từ glucose, sulphonylurea và arginine tuy nhiên glucose là yếu tố chính. Tăng nồng độ đƣờng trong máu thời gian dài có thể gây ra các biến chứng nhƣ bệnh tim, đột qu , mù lòa và bệnh thận, vì thế TĐ đang là một trong ba bệnh hàng đầu gây tử vong cao trên thế giới chỉ sau ung thƣ và các bệnh tim mạch [21], [24].
Bệnh TĐ có thể đƣợc phân loại theo nhiều cách khác nhau, nhƣng theo phân loại của Hiệp hội Tiểu đƣờng Hoa Kỳ, bệnh TĐ gồm: (1) Bệnh TĐ loại I (Phụ thuộc insulin - IDDM) là do sự phá hủy các tế bào beta qua trung gian miễn dịch, dẫn đến thiếu insulin; (2) Bệnh TĐ tự phát là bệnh TĐ loại I nhƣng không có nguyên nhân rõ ràng và có liên quan di truyền; (3) Bệnh TĐ loại II (Không phụ thuộc insulin - NIDDM) là do khiếm khuyết trong tiết insulin và kháng insulin; (4) Đái tháo đƣờng thai kỳ là bất kỳ dạng không dung nạp nào với glucose khi bắt đầu mang thai. Tuy nhiên, bệnh tiểu đƣờng chủ yếu đƣợc phân loại thành hai loại chính: TĐ loại I (IDDM) và TĐ loại II (NIDDM), trong đó bệnh TĐ loại II chiếm đến 90% các ca bệnh TĐ. Nguyên nhân gây bệnh TĐ là do một số cơ chế để duy trì sự điều chỉnh giữa độ nhạy của các mô với insulin bị phá vỡ dẫn đến sự tiết insulin bởi các tế bào beta tuyến tụy bị suy yếu và tác dụng insulin bị suy giảm do hiện tƣợng kháng insulin [16]. Bệnh TĐ loại II này liên quan chặt chẽ đến nhiều khiếm khuyết về di truyền, và một số yếu tố môi trƣờng đặc biệt là béo phì từ đó gây ra các sai lệch trong tế bào beta và kháng insulin ngoại mô [29].
Th c tr ng ệnh tiểu đƣờng tr n thế giới v t i Việt N m 1. Tr n thế giới Theo một thông báo vào năm 1998 của các chuyên gia thuộc Tổ chức TĐ quốc tế, tỷ lệ ngƣời mắc bệnh TĐ trên toàn thế giới là: 110 triệu ngƣời vào năm 1994, 135 triệu ngƣời vào năm 1995, dự kiến năm 2000 là 151 triệu ngƣời. Tuy nhiên con số thống kê thực tế cho thấy số bệnh nhân TĐ trên toàn thế giới trong năm 2000 là 171 triệu ngƣời (chiếm 2,8% dân số thế giới), tức là vƣợt 13% so với dự đoán của năm 1998. Ƣớc tính hiện có 366 triệu ngƣời trên thế giới bị bệnh TĐ, số lƣợng ca bệnh TĐ trên toàn cầu tăng gấp đôi trong ba thập kỷ qua.
Trong các trƣờng hợp mắc bệnh TĐ, TĐ type 2 chiếm đa số. Tỷ lệ mắc bệnh tăng nhanh ở các nƣớc đang phát triển là do sự thay đổi về lối sống, thói quen ăn uống, đặc biệt là lối sống ít vận động thể lực. TĐ type 2 tiến triển một cách âm thầm và liên tục, nếu không đƣợc theo dõi và quản lý, điều trị tốt sẽ gây nhiều biến chứng nguy hiểm để lại di chứng nặng nề và đe dọa tính mạng ngƣời bệnh và là một trong những nguyên nhân tử vong chính của bệnh TĐ [12]. Theo khuyến cáo của Tổ chức IDF, trên thế giới mỗi năm có khoảng 3,2 triệu ngƣời chết vì bệnh TĐ, nhƣ vậy một ngày có 8700 ngƣời và mỗi phút có 6 ngƣời chết do TĐ.
Trong số 17 triệu ngƣời chết vì đột qu tim mạch thì có 50-70% là do nguyên nhân của bệnh TĐ, nhất là TĐ type 2 thƣờng do phát hiện bệnh muộn. Có 30-90% TĐ type 2 không đƣợc chẩn đoán và 50% bệnh nhân đã có một hoặc nhiều biến chứng vào thời điểm phát hiện bệnh. Nhiều bệnh nhân khi phát hiện bệnh lại không đƣợc quản lý, theo dõi và điều trị đúng chuyên khoa dẫn đến biến chứng sớm và nặng nề ảnh hƣởng đến đời sống của ngƣời bệnh, đồng thời tốn kém kinh tế của gia đình và ngân sách xã hội [39]. Các khu vực đặc biệt bị ảnh hƣởng bởi căn bệnh TĐ này là Trung Quốc và Ấn Độ, nơi tỷ lệ mắc bệnh TĐ loại II đã tăng lên đột ngột mặc dù c 5 tỷ lệ béo phì tƣơng đối thấp.
Với cùng một chỉ số khối cơ thể (BMI), ngƣời châu Á có xu hƣớng có tỷ lệ mỡ trên cơ thể cao hơn ngƣời châu Âu do thƣờng béo phì bụng hơn và khối lƣợng cơ ít hơn, điều này có thể là nguyên nhân gia tăng TĐ loại II ở châu Á. Ngoài ra, dinh dƣỡng kém giai đoạn mang thai và đầu đời, kết hợp với suy dinh dƣỡng cũng góp phần vào sự gia tăng của bệnh TĐ loại II, đặc biệt là ở những ngƣời thay đổi thói quen ăn uống đột ngột và ít hoạt động thể chất. Tỷ lệ bệnh TĐ loại II ở nam giới cũng cao hơn một chút so với ở nữ giới [17]. T i Việt N m Tại Việt Nam, tỷ lệ mắc bệnh TĐ của các khu vực đã đƣợc điều chỉnh phân chia theo cấu trúc tuổi của quần thể là: tỷ lệ mắc bệnh TĐ toàn quốc là 2,7%, tỷ lệ mắc TĐ ở nữ là 3,7%, tỷ lệ tƣơng ứng ở nam là 3,3%.
Tỷ lệ mắc TĐ ở vùng núi cao là 2,1%, vùng trung du là 2,2%, vùng đồng bằng ven biển là 2,7%, vùng đô thị và công nghiệp là 4,4%. Đặc biệt tỷ lệ mắc bệnh TĐ ở nhóm đối tƣợng có yếu tố nguy cơ, tuổi từ 30 đến 64 chiếm tỷ lệ 10,5%, tỷ lệ rối loạn dung nạp glucose là 13,8%. Theo phân loại của Hiệp hội Tiểu đƣờng quốc tế và Tổ chức Y tế Thế giới, tỷ lệ mắc bệnh TĐ ở Việt Nam nằm trong khu vực hai (tỷ lệ 2% - 4,99%) giống của các nƣớc khác trong khu vực nhƣ Trung Quốc, Thái Lan, Indonesia và thấp hơn các nƣớc thuộc khu vực ba (tỷ lệ 5-7,99%) bao gồm Nhật Bản, Hàn Quốc, Malaysia, Singapore, Australia… [6]. Tỷ lệ mắc TĐ ở Việt Nam tăng tỷ lệ thuận theo tuổi (p < 0,0005).
Ở lứa tuổi dƣới 40 tỷ lệ mắc bệnh TĐ vẫn thấp khoảng dƣới 1%, tỷ lệ bệnh TĐ đƣờng tăng nhanh ở hai mốc tuổi là 45 (4,6%) và 60 tuổi (10,1%). Tỷ lệ rối loạn dung nạp glucose cũng có diễn biến gần giống nhƣ tỷ lệ mắc bệnh TĐ là tăng tỷ lệ thuận theo tuổi (p < 0,0005) nhƣng không có mốc tăng đột ngột nhƣ tỷ lệ bệnh TĐ. Tuổi trung bình của các đối tƣợng mắc c 6 bệnh TĐ là 52,4 tuổi. Hầu hết ngƣời bị bệnh TĐ đã đƣợc chẩn đoán từ trƣớc đều đang đƣợc điều trị đều đặn (85,8%), số ngƣời bệnh không đƣợc điều trị chỉ có 14,2% [4], [9].
Một số phƣơng pháp điều trị ệnh tiểu đƣờng Bệnh tiểu đƣờng loại 2 là một căn bệnh khó điều trị và không có một công thức điều trị cụ thể nào phù hợp cho tất cả bệnh nhân mà đều phải dựa vào dấu hiệu lâm sàng của từng ca bệnh.1 minh họa một số loại thuốc phổ biến trong phƣơng pháp điều trị bệnh tiểu đƣờng đang đƣợc lƣu hành hiện nay. Một số loại thuốc điều trị bệnh tiểu đƣờng và cơ chế tác dụng [17] c 7 Trong đó các phƣơng án điều trị bệnh TĐ tƣơng đối đa dạng và chủ yếu tập trung vào các hƣớng điều trị với đơn thuốc đơn thuần (70,9%), thuốc kết hợp với chế độ ăn (29,1%), chế độ ăn và luyện tập đơn thuần chỉ có 2,9%. Các phƣơng pháp khác nhau tuy nhiên đều hƣớng đến một mục tiêu chung là hạ chỉ số đƣờng huyết HbA1c xuống mức tiêu chuẩn. Trong đó sử dụng các chất ức chế các enzyme có vai trò trong việc dung nạp glucose (nhƣ α-amylase và α-glucosidase) cũng là một giải pháp.