CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu cây măng cụt 1.1 Sự phân bố của cây măng cụt Măng cụt có tên khoa học là Garcinia mangostana L. thuộc họ Bứa (Clusiaceae), là loại cây ăn quả được trồng ở các vùng khí hậu nhiệt đới, đặc biệt phổ biến nhất ở vùng Đông Nam Á, Ấn Độ, Sri Lanka. Ở Việt Nam măng cụt chủ yếu được trồng ở vùng đồng bằng sông Cửu Long với tổng diện tích lên tới 4900 ha, cho sản lượng khoảng 4500 tấn.
Theo dự án phát triển sản xuất và xuất khẩu rau, hoa quả tươi của Việt Nam, dự kiến phát triển diện tích trồng măng cụt ở vùng đồng bằng sông Cửu Long lên khoảng 11300 ha, cho sản lượng 24000 tấn. Trong đó tập trung trồng chủ yếu tại các tỉnh Bến Tre, Vĩnh Long, Trà Vinh và Bình Dương. Măng cụt đòi hỏi điều kiện thổ nhưỡng khắt khe, khí hậu nóng và ẩm. Do đó, cây măng cụt chỉ phân bố ở các vùng có khí hậu ấm áp, không tiến xa ra vùng khí hậu lạnh phía bắc mà chỉ dừng lại ở Huế.
Quả măng cụt.2 Đặc điểm sinh học của cây măng cụt Măng cụt thuộc loại thân gỗ vừa có chiều cao 12-25 m, thân có nhiều nhánh đối chéo nhau và nằm ngang, nhựa cây màu vàng. Thân non màu xanh lục, thân già màu nâu đen sẫm, sần sùi có nhiều rãnh nứt dọc, tiết diện tròn. Lá đơn, mọc đối, không có lá kèm. Phiến lá bóng, dày và dai, hình elip thuôn dài, gốc gần tròn, mũi Mai Thị Hiên 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ Sinh học thực nghiệm nhọn, màu xanh lục mặt trên đậm hơn mặt dưới, bìa nguyên, dài 19-22 cm, rộng 8-10 cm.
Gân lá hình lông chim, gân chính nổi rõ ở hai mặt, gân phụ dày đặc có khoảng 40-50 cặp song song khít nhau. Cuống lá hình trụ phẳng ở mặt trên và hơi phình ở đáy, có nhiều sọc ngang lồi lõm, màu xanh, dài 2-2,5 cm. Hoa mọc riêng rẽ hoặc 2-3 hoa ở nách lá hay đầu cành. Hoa đều, lưỡng tính, có màu trắng hoặc hồng nhạt.
Cuống hoa ngắn hơi phình ở gốc, màu xanh, mặt ngoài có nhiều khía dọc, tiết diện đa giác, dài 0,8-1 cm. Quả hình cầu có đường kính khoảng 4-7 cm, vỏ ngoài màu đỏ tím dày cứng, trong đỏ tươi như rượu vang, dày xốp, phía dưới có lá đài, phía đỉnh có đầu nhụy. Trong quả có từ 6-10 hạt, quanh hạt có áo ăn được. Măng cụt thường ra hoa vào khoảng tháng hai đến tháng năm, tạo quả từ tháng năm cho đến tháng tám.
Cây lớn rất chậm, sau hai, ba năm cây chỉ cao đến đầu gối, chỉ bắt đầu cho quả sau 10-15 năm.2 Các hợp chất xanthone có trong vỏ quả măng cụt Từ rất lâu, vỏ quả măng cụt được sử dụng làm thuốc trong y học Trung Quốc và Ấn Độ. Vỏ quả măng cụt khô được dùng để trị tiêu chảy, kiết lỵ, chữa đau bụng, làm khô vết thương, chống nhiễm trùng da [30], trị mụn trứng cá, chữa lở loét mãn tính, nước sắc vỏ quả được dùng làm dung dịch vệ sinh phụ nữ. Một số nghiên cứu chỉ ra rằng các hợp chất có trong vỏ quả măng cụt còn có khả năng kìm hãm sự phát triển khối u [40], chống oxi hóa [22], có khả năng kháng lại một số vi khuẩn như Staphylococcus aureus, Shigella dysenteriae, Shigella flexneri, Escherichia coli, Vibrio cholerae. Theo một số nghiên cứu hóa sinh thực vật, trong vỏ quả măng cụt có chứa một số hợp chất thứ sinh như tannin, chrysanthemin, resin, garcinone, gartanin, vitamin B1, B2, C, các hợp chất có hoạt tính sinh học, và đặc biệt đáng chú ý là các dẫn xuất của xanthone [38, 46].1 Cấu trúc hợp chất xanthone Xanthone là hợp chất có hoạt tính chống oxi hóa mạnh, thậm chí còn mạnh hơn cả vitamin E và vitamin C.
Xanthone có cấu trúc dạng mặt phẳng gồm các vòng 6 carbon nối với nhau bởi nhóm carbonyl và nguyên tử oxi tạo thành khung xương Mai Thị Hiên 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ Sinh học thực nghiệm chính của phân tử. Khung xương chính này được nối với các mạch bên khác nhau tạo thành nhiều loại xanthone có đặc tính vật lý, hóa học, sinh học khác nhau. Cấu trúc khung xương của phân tử xanthone.2 Một số dẫn xuất xanthone quan trọng trong vỏ quả măng cụt Măng cụt là loài thực vật giàu các dẫn xuất xanthone nhất được phát hiện cho đến nay. Trong số hơn 200 dẫn xuất xanthone được tìm thấy ở thực vật thì có đến 60 dẫn xuất ở măng cụt, chủ yếu tập trung ở phần vỏ quả [16].
Trong số các dẫn xuất xanthone có trong vỏ quả măng cụt thì -mangostin có hàm lượng cao nhất, chiếm khoảng 0,02-0,2% trọng lượng khô. Tiếp đến là -mangostin và -mangostin, chiếm khoảng 0,016-0,07%. Hàm lượng của các chất gacinone, đặc biệt là garcinone E chiếm khoảng 0,01-0,035%, đây là một chất có hoạt tính ức chế mạnh sự phát triển của nhiều loại tế bào ung thư, cho nên đang được nhiều nhà khoa học quan tâm [33, 39]. Hiện nay, các dẫn xuất xanthone từ măng cụt, đã và đang được các nhà khoa học quan tâm nhờ các hoạt tính sinh học quan trọng, đặc biệt là hoạt tính chống ung thư, nhằm mục đích tìm ra hoạt chất có nguồn gốc tự nhiên làm thuốc hỗ trợ điều trị ung thư.
Mai Thị Hiên 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ Sinh học thực nghiệm 8-Deoxygartanin 8-Hydroxycudraxanthone G 1-Isomangostin Cudraxanthone G Garcinone D Garcimangosone B Garcinone E Mangostingone Gartanin Mangostinone Smeathxanthone A Tovophyllin A -Mangostin -Mangostin -Mangostin Hình 1. Cấu tạo hóa học của một số xanthone từ vỏ quả măng cụt [22]. Mai Thị Hiên 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ Sinh học thực nghiệm 1.3 Hoạt tính sinh học của mangostin và các dẫn xuất xanthone khác Mangostin và các dẫn xuất xanthone khác từ vỏ quả măng cụt có một số hoạt tính sinh học như kháng nấm, kháng khuẩn, chống oxi hóa, kháng viêm, chống ung thư. Cơ chế hoạt động của các hợp chất này đang là một lĩnh vực rộng mở cho các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu.1 Hoạt tính kháng khuẩn Mangostin và các dẫn xuất xanthone khác có trong vỏ quả măng cụt có khả năng diệt khuẩn khá mạnh.
Theo nghiên cứu của Pothitirat và cộng sự (2009) thì mangostin có khả năng kháng lại P. acnes, một loại vi khuẩn gram dương tồn tại trên bề mặt da của con người với nồng độ MIC là 1,95 g/ml [34]. Đây là loài vi khuẩn được biết đến như là một tác nhân góp phần gây nên triệu chứng mụn trứng cá. acnes còn liên quan đến một số bệnh viêm nhiễm như nhiễm trùng khớp chân, tay giả; nhiễm trùng hệ thần kinh trung ương; viêm màng trong của tim; nổi hạch ở phổi gan; viêm màng bao mắt sau phẫu thuật; viêm tủy xương; viêm phế nang dị ứng [20].
acnes còn được tìm thấy ở tuyến tiền liệt của người viêm tuyến này, và được dự đoán có liên quan đến nguyên nhân gây ung thư tuyến tiền liệt [13]. Mangostin có thể hạn chế sự phát triển của một số vi khuẩn kháng lại kháng sinh, những vi khuẩn này có nguy cơ gây bệnh không thể kiểm soát đối với người đã điều trị bằng loại kháng sinh đó trong thời gian dài. Iinuma và cộng sự (1996) đã đề cập khả năng hạn chế sự phát triển S. aureus kháng methicillin của mangostin, khả năng này được tăng lên khi kết hợp với hoạt động của vancomycine [19].
Trong nghiên cứu của Sakagami và cộng sự (2005) đã chỉ ra rằng mangostin có khả năng chống lại vi khuẩn Enterococci kháng vancomycin ở nồng độ MIC là 6,25 g/ml và chống lại S. aureus kháng methicillin với nồng độ MIC 6,25-12,5 g/ml [37]. Hoạt tính sinh học này của mangostin góp phần vào kiểm soát sự nhiễm trùng do Enterococci và S. aureus gây ra.
Như vậy, mangostin và các dẫn xuất xanthone khác có trong vỏ quả măng cụt có Mai Thị Hiên 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ Sinh học thực nghiệm thể có khả năng giúp cơ thể người kháng lại một số bệnh do vi khuẩn, ngăn chặn nguy cơ bùng phát dịch bệnh do xuất hiện các vi sinh vật kháng kháng sinh gây ra.2 Hoạt tính kháng nấm Các hợp chất xanthone được tách chiết từ vỏ quả măng cụt có khả năng kháng một số loại nấm gây bệnh ở thực vật, là nguyên nhân gây thiệt hại cho mùa màng như F. Ngoài ra, -mangostin còn có khả năng kháng lại nấm C. albicans, một loại nấm gây bệnh răng miệng cho người và động vật ở nồng độ MIC 1000 g/ml và nồng độ MFC 2000 g/ml. Cơ chế kháng nấm của mangostin và các dẫn xuất của xanthone hiện nay vẫn chưa được làm rõ.
Người ta dự đoán rằng có thể các hợp chất này đã tấn công vào cấu trúc và chức năng của tế bào nấm, đặc biệt là ergosterol, là loại lipid quan trọng nhất trong màng tế bào nấm, mà không có ở màng tế bào động vật [10].3 Hoạt tính kháng viêm Bệnh viêm mũi dị ứng và bệnh hen suyễn, viêm da có liên quan đến sự đáp ứng miễn dịch, được qui định bởi kháng nguyên đặc biệt ở tế bào T-CD4, bạch cầu ái toan và các tế bào mast. Các chất trung gian gây ra phản ứng viêm ở giai đoạn sớm là histamine và serotonin, ở giai đoạn muộn là các phân tử prostaglandin, lymphokine và monokine. Trong nghiên cứu của Nakatani và cộng sự (2002), đã chứng minh rằng cao chiết xanthone từ vỏ quả măng cụt có khả năng ức chế quá trình giải phóng histamine và tổng hợp prostaglandin E2. Do đó, vỏ quả măng cụt có thể được sử dụng sản xuất thuốc chống dị ứng và kháng viêm [30].
Bumrungpert và cộng sự (2010) đã chứng minh rằng -mangostin và -mangostin có thể ức chế hoạt động của LPS (lipopolysaccharide có trong plasma ở người béo phì) lên sự biểu hiện của các gen qui định protein-enzyme liên quan đến phản ứng viêm và kháng insulin ở đại thực bào. Hai dẫn xuất xanthone có từ vỏ quả măng cụt này có thể làm suy giảm khả năng cảm ứng biểu hiện interleukin-6, yếu tố gây hoại tử (TFN) [12]. Mai Thị Hiên 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ Sinh học thực nghiệm 1.4 Hoạt tính chống oxi hóa Các gốc tự do là một sản phẩm tất yếu của các quá trình sinh lý sinh hóa trong cơ thể. Sự tăng quá mức số lượng các gốc tự do làm cho hệ thống chống oxi hóa của tế bào không đáp ứng được sẽ gây ra sự phá hủy protein, DNA, chất béo, gây tổn thương tế bào và quá trình trao đổi chất, đẩy nhanh quá trình lão hóa và gây ra ung thư.