ĐẶT VẤN ĐỀ Sâm cau (Curculigo orchiodes Gaertn) là loài cây dược liệu sống lâu năm, cơ quan thân rễ chứa các hợp chất sinh học có tính dược lý cao như flavono id glycoside, curculigoside, các chất thuộc nhóm cycloartan triterpenic,… Theo Đông y, Sâm cau có công dụng chính trong việc giúp tăng cường sinh lực phái mạnh. Ngoài ra, Sâm cau cũng có tác dụng trừ phong thấp, băng lậu, ung nhọt, hạ sốt và giảm đau, chống loãng xương (Lei và cs, 2009), giảm thiểu các biến chứng của bệnh đái tháo đường. Bên cạnh đó, các hợp chất tự nhiên thu nhận từ Sâm cau còn có khả năng chống oxy hóa và ức chế sự phát triển của tế bào ung thư (Đỗ Huy Bích và cs, 2004). Sâm cau là một loài dược liệu quý nhưng khả năng sinh trưởng và phát triển chậm cùng với sự khai thác mạnh mẽ của con người đã khiến cho loài cây này rơi vào tình trạng có nguy cơ tuyệt chủng.
Hiện nay, Sâm cau đã được đưa vào sách đỏ Viêt Nam, phân loại vào nhóm thực vật có nguy cơ tuyệt chủng rất cao (Nguyễn Tiến Bân và cs, 2007). Việc ứng dụng các phương pháp vi nhân giống cũng như tiếp cận các tiến bộ và kỹ thuật mới trong công nghệ sinh học thực vật như công nghệ tạo phôi soma, hệ thống nuôi cấy ngập chìm tạm thời - TIS,… đã tạo ra những tiềm năng mới trong việc nhân nhanh sinh khối và thu nhận các hợp chất thứ cấp từ các cây dược liệu quý. Chính vì vậy, đề tài “Xây dựng quy trình nhân giống, thu sinh khối in vitro và bước đầu kiểm tra hàm lượng một số hoạt chất sinh học của cây Sâm cau (Curculigo orchioides Gaertn)” được thực hiện nhằm đáp ứng các nhu cầu thực tiễn đó. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3.
Giới thiệu cây Sâm cau 3. Phân loại Cây Sâm cau còn có các tên gọi khác: Ngải cau, tiên mao, cồ nốc lan. Tên tiếng Anh: Black musale, thuộc họ Sâm cau (Hypoxidaceae). Theo trang “Đa dạng sinh học Ấn Độ”, Sâm cau được phân loại theo hệ thống như sau: Giới: Plantae Ngành: Tracheophyta 3 Lớp: Liliopsida Bộ: Asparagales Họ: Hypoxidaceae Chi: Curculigo Loài: Curculigo orchioides Geartn (tên đồng nghĩa Curculigo ensifolia R.
Đặc điểm hình thái Sâm cau thuộc nhóm cây thân thảo, sống lâu năm, chiều cao trung bình 20 - 30 cm. Thân rễ mập, hình trụ dài, mọc thẳng, thóp lại ở hai đầu, mang nhiều rễ phụ có dạng giống thân rễ. Lá mọc thành chùm từ thân rễ, xếp nếp như lá cau, hình mũi mác hẹp, dài 20-30 cm, rộng 2,5-3 cm, gốc lá thuôn, đầu nhọn, hai mặt nhẵn gần như cùng màu, gân xếp song song, bẹ lá to và dài, cuống lá dài khoảng 10 cm. Cụm hoa mọc trên một cán ngắn ở kẽ lá, mang 3-5 hoa màu vàng, lá bắc hình trái xoan, đài 3 răng có lông, tràng 3 cánh nhẵn, nhị 6, xếp thành 2 dãy, chỉ nhị ngắn, bầu hình thoi, có lông rậm.
Quả nang, thuôn, dài 1,2-1,5 cm, hạt 1-4, phình ở đầu. Thời gian ra hoa vào tháng 5-7 hằng năm (Đỗ Tất Lợi và cs, 2004). Cây Sâm cau ngoài tự nhiên Ngoài tự nhiên, Sâm cau được nhân giống bằng hạt hoặc bằng mầm ngủ phát sinh từ thân rễ, rễ hình trụ, ăn sâu vào đất. Là thực vật ưa ẩm, ưa sáng và có thể hơi chịu nóng, thường sinh trưởng trên những nơi đất còn tương đối màu mỡ như thung lũng, chân núi đá 4 vôi hoặc ven nương rẫy.
Cây sinh trưởng tốt trong mùa mưa ẩm. Phần thân rễ chính dạng củ, cắm sâu xuống đất, ra hoa và quả hàng năm, khi quả già tự mở để phát tán hạt ra xung quanh (quả tự khai) (Đỗ Tất Lợi và cs, 2004). Phân bố và đa dạng sinh học Cây Sâm cau phân bố ở một số tỉnh phía nam Trung Quốc, Lào và một vài nước khác ở Đông Nam Á. Ở Việt Nam, cây phân bố rải rác ở các tỉnh vùng núi như Lai Châu, Tuyên Quang, Cao Bằng và khu vực Tây Nguyên.
Trước năm 1980, các tỉnh Sơn La, Hòa Bình thường khai thác được nhiều cây thuốc này và hiện nay đã trở nên hiếm dần. Gần đây, Sâm cau được đưa vào nhóm thực vật có nguy cơ bị tuyệt chủng cao nằm trong Sách đỏ cây thuốc Việt Nam (Nguyễn Tập, 2001; Nguyễn Tiến Bân và cs, 2007). Sự tích lũy các hợp chất thứ cấp ở Sâm cau 3. Sơ lược về hợp chất thứ cấp ở thực vật Ở thực vật, có nhiều loại hợp chất hữu cơ hoặc các chất chuyển hóa sinh học được tạo ra trong quá trình trao đổi chất.
Những chất chuyển hóa này được xếp vào nhóm hợp chất sơ cấp hay hợp chất thứ cấp. Các hợp chất thứ cấp chỉ hiện diện trong một số cơ quan của thực vật hoặc trong một nhóm loài thực vật có liên quan với nhau. Đã có nhiều công trình nghiên cứu công bố về vai trò của các hợp chất thứ cấp ở thực vật như: bảo vệ thực vật chống lại các động vật ăn cỏ; kháng nấm, côn trùng và vi khuẩn; nằm trong các chu trình và cơ chế kháng stress ánh sáng, nước, nhiệt độ,…(Taiz và cs, 2006). Ngoài ra, các hợp chất thứ cấp có thể thu hút các động vật trong quá trình thụ phấn và phát tán hạt; tạo ra các tín hiệu giao tiếp giữa các nhóm thực vật cùng loài và khác loài; chống lại các tác nhân bất lợi từ môi trường.
Arnason và cs (1995) đã thống kê thực vật có thể sản xuất hơn 80.000 hợp chất khác nhau thông qua con đường biến dưỡng thứ cấp. Các sản phẩm thứ cấp chủ yếu dự trữ ở các cơ quan như rễ, thân rễ (rhizome), các tế bào dự trữ, không bào và hệ thống màng,… Các hợp chất sinh học ngày nay được ứng dụng rộng rãi trong y dược, làm dược phẩm, hóa chất nông nghiệp, thuốc nhuộm, gia vị, chất tạo mùi,…(Wink và cs, 1999) Theo nhiều tài liệu nghiên cứu, các hợp chất thứ cấp của thực vật có thể phân ra làm 3 nhóm chính: terpene, phenol và các hợp chất chứa nitơ: 5 a. Nhóm terpene Terpene (còn gọi là terpenoid hay isoprenoid) là các dime, trime hoặc polymer được cấu thành từ các đơn vị isoprene. Các đơn vị isoprene thường liên kết để hình thành nên các hợp chất thứ cấp có cấu trúc mạch thẳng hoặc mạch vòng phổ biến với 10 carbon (monoterpenoid), 15 carbon (sespuiterpenoid), 20 carbon (diterpenoid), hoặc 30 carbon (triterpenoid) và rất hiếm dạng terpenoid có chứa 25 carbon (Taiz và cs, 2006).
Các monoterpenoid được tìm thấy rộng rãi trong tinh dầu thực vật như menthol, borneol, linalenol,… được sử dụng như chất kháng côn trùng và có hoạt tính sinh học như giảm đau, kháng viêm,… Sespuiterpene là thành phần của nhiều tinh dầu ở thực vật, có hoạt tính sinh học như kháng khuẩn, kháng nấm, kháng một số loài ký sinh trùng như giun sán, sốt rét,… Diterpenoid được tìm thấy trong nhiều thực vật và động vật, được ứng dụng rộng rãi trong các chế phẩm y dược như taxol và các dẫn xuất của chúng được dùng làm thuốc điều trị ung thư, chống cao huyết áp,…(Guirib và cs, 2006). Nhóm phenol Tất cả các hợp chất thuộc nhóm phenol đều có một vòng thơm gắn với các nhóm chức như hydroxyl, methoxy và các cấu trúc vòng không thơm khác. Chúng có cấu trúc từ đơn giản với một vòng thơm cho đến các polymer phức tạp như tanin, lignin,… (Lê Ngọc Thạch, 2009). Các hợp chất phenol được tổng hợp chủ yếu từ con đường acid shikimic.
Chúng có hoạt tính sinh học phổ rộng như kháng viêm, giảm đau, kháng một số tế bào ung thư, kháng virus HIV, kháng vi sinh vật, chống oxy hóa,… (Guirip và cs, 2006) c. Các hợp chất chứa nitrogen Phần lớn các hợp chất thứ cấp của thực vật đều có chứa nitrogen trong cấu trúc của chúng (Lê Ngọc Thạch, 2009). Các hợp chất này được biết đến như là các hợp chất chống lại động vật ăn cỏ như alkaloid hay cyanogenic glycoside. Chúng được quan tâm nhiều bởi tính độc đối với con người và thành phần dược chất của chúng (Misawa và cs, 1994).
Thành phần hóa học trong cây Sâm cau Theo Chauhan và cs công bố năm 2007, thân rễ của Sâm cau được xác định có các thành phần gồm glucose, mannose, xylose và axit glucuronic, glycoside, polysaccharides (hemicellulose và các polysaccharides khác), tinh bột, chất nhựa (resin), tannin, đường, 6 calcium oxalate. Ngoài ra còn có sitosterol, stigmasterol và các hợp chất flavonoid, các chất thuộc nhóm cycloartan triterpenic, cycloartan glycosid là curculigo saponin (Đỗ Huy Bích và cs, 2014). Các hợp chất có vòng hexan ly trích từ Sâm cau gồm có nhóm alkaloid, nhóm sterols như β-sitosterols và sapogenin; nhóm flavonoid glycoside như 5,7-dimethoxy glucopyranoside. Ngoài ra, còn có các chất thuộc nhóm cycloartan triterpenoid như hợp chất 24-methyl-cycloart-7-en-3-β-20 diol đã được phân lập và xác định (Misra và cs, 1984; Đỗ Huy Bích và cs, 2014) Hình 2.
Cấu trúc curculigoside phân lập từ cây Sâm cau (Chauhan và cs, 2010) Một phenolic glucoside là curculigoside C được phân lập từ thân rễ của Curculigo orchioides Gaertn, cùng với ba hợp chất đã được biết gồm curculigoside A, curculigoside B và axit benzoic 2,6-dimethoxyl (Fu và cs, 2004; Kubo và cs, 1983); các phenyl glucosid và chlorophenyl glucosid curculigosid B, curculigin B và C có cấu trúc là: 2-β-D- glucopyranosyl oxy-5 hydroxybenzyl-2’methoxy-6’hydroxy benzoate; 24-dicloro-3- methyl-5-methoxyphenol-O-β-D-apio furanosyl (1-6)-D-glucopyranosid; và 2,4,6 trichloro-3-methyl-5-methoxy phenol-O-β-D-xylopyranoyl (1-6)- β-O-glucopyranosid (Đỗ Huy Bích và cs, 2004). Curculigin A là một ví dụ về chlorophenyl glucosid và 7 corchiosid A thuộc loại phenyl glucosid đều có ở thân rễ Sâm cau (Đỗ Huy Bích và cs, 2004). Cấu trúc của Phenolic glucosides phân lập từ cây Sâm cau (Chauhan và cs, 2010) Mehta và các đồng nghiệp đã phân lập ra chiết xuất triterpen pentacyclic từ thân rễ Sâm cau như axit 31-methyl, 30 zo-20 ursen-28 oic (Đỗ Huy Bích và cs, 2004). Một số chất aliphatic như 25 hydroxy 33 methyl penta tricontan 6 on (Đỗ Huy Bích và cs, 2004); hentricontanol, và các hợp chất chứa nitơ như N-acetyl-N-hydroxy-2 carbamic acid methyl ester; 3-acetyl-5-carbomethoxy-2H-3,4,5,6 tetrahydro-1,2,3,5,6 oxatetrazin và N-N, N’.
N’ tetra methyl succinamid cũng đã được phát hiện trong thân rễ Sâm cau (Đỗ Huy Bích và cs, 2004). Misra và cs cũng phân lập ra chất aliphatic với cấu trúc 21-Hydroxytetracontan-20-one and 4-methylheptadecanoic acid (Misra và cs, 1984b); 27-hydroxytriacontan-6-một và 23-hydroxytriacontan-2-one (Misra và cs, 1984a) từ thân rễ của Sâm cau. 8 Ngoài ra theo sách Trung Dược Từ Hải I, thân rễ Sâm cau còn chứa hàm lượng sucrose, sitosterol, stigmasterol và các hợp chất flavoid 5,7 dimethoxy dihydromyricetin 3-O- α-L xylopyranosyl-4-O- β-D-glucopyranosid, yuccagemin và lycorin (Đỗ Huy Bích và cs, 2004). Hoạt tính sinh học và giá trị dược liệu của Sâm cau Với thành phần hợp chất thứ cấp có hoạt tính sinh học đa dạng, Sâm cau là cây dược liệu mang nhiều tác dụng dược lý như giảm đau, chống viêm, kích thích miễn dịch, sinh tinh, kích thích tình dục, bảo vệ gan, chống hen suyển, chống dị ứng.