TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI: Sàng Lọc Hợp Chất Kháng S. aureus và Ức Chế Sản Sinh Nitric Oxid từ Sài Đất Ba Thùy (Sphagneticola trilobata) Sử Dụng Docking Phân Tử

• Tác giả: Ngọ Hoàng An
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thanh Tùng
• Trường học: Trường Đại Học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa Dược
• Đề tài: Sàng lọc các hợp chất có tác dụng kháng S. aureus và ức chế sản sinh Nitric oxid từ Sài đất ba thùy (Sphagneticola trilobata (L.) sử dụng docking phân tử
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tên khoa học và vị trí phân loại
• 1.2. Đặc điểm thực vật và vị trí phân bố
• 1.2.1. Đặc điểm thực vật
• 1.2.2. Vị trí phân bố
• 1.3. Thành phần hóa học
• 1.3.1. Thành phần Sesquiterpenoid và dẫn chất
• 1.3.2. Thành phần Diterpenoid và dẫn chất
• 1.3.3. Thành phần Triterpenoid
• 1.3.4. Các thành phần khác
• 1.4. Tác dụng sinh học
• 1.4.1. Hoạt tính chống oxy hóa
• 1.4.2. Hoạt tính kháng viêm, kháng khuẩn, kháng nấm
• 1.4.3. Khả năng chống bệnh Leishmania
• 1.4.4. Hoạt tính phòng và hỗ trợ bệnh tiểu đường
• 1.4.5. Tác động ức chế hệ thần kinh trung ương
• 1.4.6. Hoạt tính giảm đau
• 1.4.7. Các hoạt tính sinh học khác
• 1.5. Công dụng của S.
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
• 2.1.1. Hóa chất, dung môi
• 2.1.2. Thiết bị, dụng cụ
• 2.1.3. Phần mềm sử dụng
• 2.1.4. Động vật thí nghiệm
• 2.1.5. Vi sinh vật nghiên cứu
• 2.1.6. Địa điểm nghiên cứu
• 2.1.7. Một vài đích protein được sử dụng
• 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.2.1. Phương pháp thu tinh dầu, dịch chiết
• 2.2.2. Phương pháp phân tích thành phần tinh dầu bằng sắc ký khí kết hợp khối phổ (GC/MS)
• 2.2.3. Phương pháp đánh giá tác dụng kháng vi sinh vật của tinh dầu
• 2.2.4. Phương pháp đánh giá tác dụng ức chế giải phóng NO của cao chiết dược liệu trên đại thực bào phúc mạc
• 2.2.5. Phương pháp đánh giá khả năng kháng S. aureus của tinh dầu và khả năng ức chế giải phóng NO của cao chiết sử dụng docking phân tử
• 3. CHƯƠNG 3: BÀN LUẬN VÀ KẾT QUẢ
• 3.1. Kết quả phân tích thành phần tinh dầu
• 3.2. Kết quả đánh giá tác dụng kháng vi sinh vật của tinh dầu S.
• 3.3. Kết quả đánh giá tác dụng ức chế giải phóng NO của cao chiết S. trilobata trên đại thực bào phúc mạc của chuột
• 3.4. Kết quả Docking phân tử
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Sài Đất Ba Thùy Kháng S

Sự gia tăng đáng báo động của vi khuẩn Staphylococcus aureus (S. aureus) kháng thuốc, đặc biệt là MRSA (Methicillin-resistant S. aureus), đã tạo ra một nhu cầu cấp thiết về các phương pháp điều trị mới và hiệu quả hơn. Bên cạnh đó, S. aureus không chỉ gây nhiễm trùng mà còn kích thích sản xuất Nitric Oxide (NO), một hợp chất liên quan đến quá trình viêm nhiễm và tổn thương mô. Do đó, việc tìm kiếm các hợp chất có khả năng vừa kháng khuẩn vừa ức chế sản xuất NO là một hướng nghiên cứu đầy hứa hẹn. Các dược liệu truyền thống, với sự đa dạng về hợp chất tự nhiên và hoạt tính sinh học, là một nguồn tài nguyên quý giá để khám phá các phương pháp điều trị nhiễm trùng mới. Sài Đất Ba Thùy (Sphagneticola trilobata), một cây thuốc nam được sử dụng rộng rãi trong Y học cổ truyền, nổi lên như một ứng cử viên tiềm năng. Các nghiên cứu ban đầu đã chỉ ra rằng Sài Đất Ba Thùy có nhiều tác dụng dược lý, bao gồm kháng khuẩn, chống viêm và chống oxy hóa.

1.1. Vai trò của Nitric Oxide trong quá trình viêm nhiễm

Nitric Oxide (NO) là một phân tử tín hiệu quan trọng trong cơ thể, tham gia vào nhiều quá trình sinh lý, bao gồm điều hòa mạch máu, truyền dẫn thần kinh và hệ miễn dịch. Tuy nhiên, khi sản xuất quá mức, NO có thể gây ra hoặc làm trầm trọng thêm các tình trạng viêm nhiễm. Trong bối cảnh nhiễm trùng S. aureus, NO được sản xuất bởi các tế bào miễn dịch như đại thực bào để tiêu diệt vi khuẩn. Nhưng đồng thời, NO cũng có thể góp phần vào tổn thương mô và các triệu chứng viêm liên quan. Việc ức chế sản xuất NO quá mức có thể giúp giảm viêm và bảo vệ mô khỏi tổn thương trong quá trình nhiễm trùng. Các nghiên cứu tập trung vào việc tìm kiếm các chất ức chế NO synthase (iNOS), enzyme chịu trách nhiệm sản xuất NO trong các tế bào miễn dịch.

1.2. Tiềm năng kháng khuẩn của cây Sài Đất Ba Thùy

Sài Đất Ba Thùy đã được sử dụng trong Y học cổ truyền để điều trị nhiều bệnh nhiễm trùng, bao gồm nhiễm trùng da, vết thương và các bệnh nhiễm trùng đường hô hấp. Các nghiên cứu in vitro đã chứng minh rằng chiết xuất từ Sài Đất Ba Thùy có hoạt tính kháng S. aureus, một trong những tác nhân gây bệnh phổ biến nhất. Tinh dầu từ cây cũng cho thấy hiệu quả kháng khuẩn đáng kể. Các nhà khoa học đã bắt đầu khám phá các hợp chất cụ thể trong Sài Đất Ba Thùy có thể chịu trách nhiệm cho hoạt tính kháng khuẩn. Việc xác định và phân lập các hợp chất kháng khuẩn này có thể dẫn đến việc phát triển các loại thuốc mới chống lại S. aureus và các vi khuẩn kháng thuốc khác.

II. Vấn Đề S

Sự gia tăng tỷ lệ S. aureus kháng thuốc, đặc biệt là MRSA, đang trở thành một thách thức toàn cầu trong lĩnh vực y tế. Các phương pháp điều trị truyền thống dựa trên kháng sinh đang ngày càng trở nên kém hiệu quả, dẫn đến thời gian nằm viện kéo dài, chi phí điều trị tăng cao và tỷ lệ tử vong cao hơn. Do đó, việc tìm kiếm các giải pháp thay thế hoặc bổ sung cho kháng sinh truyền thống là vô cùng quan trọng. Sàng lọc hợp chất tự nhiên từ các nguồn như dược liệu là một hướng đi đầy hứa hẹn. Docking phân tử là một công cụ tin sinh học mạnh mẽ có thể giúp xác định các hợp chất tiềm năng và hiểu rõ cơ chế tác động của chúng.

2.1. Tình trạng kháng kháng sinh của S. aureus hiện nay

S. aureus là một loại vi khuẩn gram dương phổ biến, có thể gây ra nhiều loại nhiễm trùng, từ nhiễm trùng da nhẹ đến các bệnh nhiễm trùng đe dọa tính mạng như viêm phổi, nhiễm trùng máu và viêm nội tâm mạc. Sự lạm dụng và sử dụng không đúng cách kháng sinh đã dẫn đến sự phát triển của các chủng S. aureus kháng thuốc, đặc biệt là MRSA. MRSA kháng lại nhiều loại kháng sinh thông thường, khiến việc điều trị trở nên khó khăn hơn. MRSA thường lây lan trong bệnh viện và các cơ sở chăm sóc sức khỏe khác, nhưng cũng có thể lây lan trong cộng đồng.

2.2. Vai trò của Docking phân tử trong sàng lọc dược chất

Docking phân tử là một kỹ thuật mô phỏng máy tính được sử dụng để dự đoán cách một phân tử nhỏ (ví dụ: một hợp chất tự nhiên) liên kết với một protein mục tiêu. Trong nghiên cứu này, Docking phân tử được sử dụng để dự đoán cách các hợp chất từ Sài Đất Ba Thùy tương tác với các protein mục tiêu của S. aureus và iNOS. Bằng cách hiểu rõ cơ chế liên kết này, các nhà khoa học có thể xác định các hợp chất tiềm năng có khả năng ức chế sự phát triển của S. aureus hoặc giảm sản xuất NO. Docking phân tử giúp giảm chi phí và thời gian cần thiết cho việc sàng lọc hợp chất tự nhiên bằng cách ưu tiên các hợp chất có khả năng hoạt tính cao.

III. Phương Pháp Sàng Lọc Docking Phân Tử Cây Sài Đất 57

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp sàng lọc hợp chất tự nhiên kết hợp với Docking phân tử để xác định các hợp chất trong Sài Đất Ba Thùy có hoạt tính kháng S. aureus và ức chế sản xuất NO. Đầu tiên, các hợp chất từ Sài Đất Ba Thùy được chiết xuất và phân lập. Sau đó, Docking phân tử được sử dụng để mô phỏng sự tương tác giữa các hợp chất này và các protein mục tiêu liên quan đến sự phát triển của S. aureus và sản xuất NO. Các hợp chất cho thấy khả năng liên kết mạnh mẽ với các protein mục tiêu này được coi là ứng cử viên tiềm năng cho các nghiên cứu tiếp theo.

3.1. Chiết xuất và phân lập các hợp chất từ Sài Đất Ba Thùy

Quá trình chiết xuất và phân lập các hợp chất từ Sài Đất Ba Thùy là bước đầu tiên quan trọng trong nghiên cứu này. Các phương pháp chiết xuất khác nhau, như chiết xuất bằng dung môi, có thể được sử dụng để thu được các phân đoạn giàu hợp chất tự nhiên. Sau đó, các kỹ thuật sắc ký, như sắc ký cột và sắc ký lớp mỏng, được sử dụng để phân lập các hợp chất riêng lẻ. Việc xác định cấu trúc của các hợp chất đã phân lập được thực hiện bằng các phương pháp quang phổ, như NMR (Nuclear Magnetic Resonance) và MS (Mass Spectrometry). Các quy trình này đảm bảo rằng các hợp chất tinh khiết được sử dụng cho các nghiên cứu Docking phân tử.

3.2. Mô phỏng Docking phân tử các hợp chất với Protein đích

Docking phân tử là một kỹ thuật mô phỏng máy tính được sử dụng để dự đoán cách một phân tử nhỏ (ligand) liên kết với một protein mục tiêu (receptor). Trong nghiên cứu này, các hợp chất từ Sài Đất Ba Thùy được sử dụng làm ligand và các protein mục tiêu của S. aureus (ví dụ: các enzyme cần thiết cho sự phát triển của vi khuẩn) và iNOS (enzyme sản xuất NO) được sử dụng làm receptor. Phần mềm Docking phân tử sử dụng các thuật toán để dự đoán vị trí và hướng liên kết tối ưu của ligand trong vị trí liên kết của receptor. Năng lượng liên kết (binding affinity) được tính toán để đánh giá độ mạnh của sự tương tác giữa ligand và receptor. Các hợp chất có năng lượng liên kết thấp (tức là liên kết mạnh mẽ) được coi là ứng cử viên tiềm năng.

IV. Kết Quả Hoạt Tính Kháng S

Kết quả nghiên cứu cho thấy một số hợp chất từ Sài Đất Ba Thùy có khả năng liên kết mạnh mẽ với các protein mục tiêu của S. aureus và iNOS. Các hợp chất này bao gồm các sesquiterpenoid và diterpenoid, các hợp chất đã được biết đến với hoạt tính sinh học của chúng. Các nghiên cứu Docking phân tử cung cấp thông tin chi tiết về cơ chế liên kết của các hợp chất này, cho thấy rằng chúng có thể ức chế hoạt động của các protein mục tiêu bằng cách cạnh tranh với các chất nền tự nhiên hoặc bằng cách làm thay đổi cấu trúc của protein.

4.1. Các hợp chất tiềm năng kháng S. aureus được tìm thấy

Nghiên cứu xác định một số hợp chất từ Sài Đất Ba Thùy có khả năng kháng S. aureus thông qua tương tác với các protein mục tiêu quan trọng cho sự sống còn của vi khuẩn. Các protein này có thể bao gồm các enzyme tham gia vào tổng hợp thành tế bào, sao chép DNA hoặc trao đổi chất. Docking phân tử cho thấy các hợp chất này có thể liên kết với vị trí hoạt động của các enzyme này, ngăn chặn chức năng của chúng và ức chế sự phát triển của S. aureus. Các hợp chất tiềm năng này có thể là cơ sở cho việc phát triển các loại thuốc kháng sinh tự nhiên mới.

4.2. Các hợp chất tiềm năng ức chế Nitric Oxide NO

Ngoài việc kháng S. aureus, nghiên cứu cũng xác định các hợp chất từ Sài Đất Ba Thùy có khả năng ức chế sản xuất NO. Các hợp chất này có thể liên kết với iNOS, enzyme chịu trách nhiệm sản xuất NO trong các tế bào miễn dịch. Docking phân tử cho thấy các hợp chất này có thể liên kết với vị trí hoạt động của iNOS, ngăn chặn enzyme hoạt động và giảm sản xuất NO. Việc ức chế sản xuất NO có thể giúp giảm viêm và bảo vệ mô khỏi tổn thương trong quá trình nhiễm trùng. Các hợp chất này có thể có tiềm năng trong việc điều trị các bệnh viêm nhiễm.

V. Ứng Dụng Bàn Luận Nghiên Cứu Sài Đất Phát Triển Thuốc 59

Kết quả nghiên cứu này cung cấp bằng chứng khoa học về tiềm năng của Sài Đất Ba Thùy trong việc điều trị nhiễm trùng S. aureus và các bệnh viêm nhiễm. Các hợp chất được xác định có thể là cơ sở cho việc phát triển các loại thuốc mới, có thể được sử dụng một mình hoặc kết hợp với kháng sinh truyền thống. Nghiên cứu này cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc sàng lọc hợp chất tự nhiên từ các nguồn dược liệu để tìm kiếm các giải pháp y học mới.

5.1. Phát triển thuốc từ các hợp chất Sài Đất Ba Thùy

Các hợp chất được xác định trong nghiên cứu này có thể được phát triển thành các loại thuốc mới để điều trị nhiễm trùng S. aureus và các bệnh viêm nhiễm. Các hợp chất này có thể được sử dụng trực tiếp hoặc được sửa đổi để tăng cường hoạt tính và giảm độc tính. Các công thức thuốc có thể bao gồm thuốc mỡ, kem, viên nang hoặc thuốc tiêm. Các thử nghiệm tiền lâm sàng và lâm sàng sẽ cần thiết để đánh giá tính an toàn và hiệu quả của các loại thuốc mới này.

5.2. Kết hợp Sài Đất Ba Thùy với kháng sinh truyền thống

Một chiến lược khác là kết hợp các hợp chất từ Sài Đất Ba Thùy với kháng sinh truyền thống. Sự kết hợp này có thể làm tăng hiệu quả của kháng sinh, giảm sự phát triển của kháng thuốc và giảm độc tính của kháng sinh. Ví dụ, một hợp chất ức chế sản xuất NO có thể được sử dụng để giảm viêm và tăng cường khả năng của kháng sinh để tiêu diệt S. aureus. Các nghiên cứu tiếp theo cần phải đánh giá tính tương tác và hiệu quả của các kết hợp khác nhau.

VI. Tương Lai Nghiên Cứu Sài Đất Ba Thùy Khám Phá Dược Lực 55

Nghiên cứu này mở ra nhiều hướng đi mới cho các nghiên cứu trong tương lai. Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc đánh giá hoạt tính và độc tính của các hợp chất được xác định trong các mô hình in vivo. Cần có thêm nghiên cứu để hiểu rõ hơn về cơ chế tác động của các hợp chất này và để xác định các protein mục tiêu khác mà chúng có thể tương tác. Cuối cùng, cần có các thử nghiệm lâm sàng để đánh giá tính an toàn và hiệu quả của Sài Đất Ba Thùy và các hợp chất của nó trong việc điều trị nhiễm trùng S. aureus và các bệnh viêm nhiễm ở người.

6.1. Nghiên cứu in vivo về hoạt tính kháng khuẩn và chống viêm

Các nghiên cứu in vivo là cần thiết để xác nhận hoạt tính kháng khuẩn và chống viêm của các hợp chất từ Sài Đất Ba Thùy trong các mô hình động vật. Các nghiên cứu này có thể đánh giá hiệu quả của các hợp chất trong việc giảm tải lượng vi khuẩn, giảm viêm và bảo vệ mô khỏi tổn thương. Các nghiên cứu độc tính cũng cần được thực hiện để đảm bảo rằng các hợp chất là an toàn để sử dụng.

6.2. Nghiên cứu cơ chế tác động và protein mục tiêu

Cần có thêm nghiên cứu để hiểu rõ hơn về cơ chế tác động của các hợp chất từ Sài Đất Ba Thùy và để xác định các protein mục tiêu khác mà chúng có thể tương tác. Các nghiên cứu này có thể sử dụng các phương pháp sinh học phân tử, như biểu hiện gen và phân tích protein, để xác định các gen và protein bị ảnh hưởng bởi các hợp chất. Việc hiểu rõ hơn về cơ chế tác động có thể giúp tối ưu hóa cấu trúc của các hợp chất và phát triển các loại thuốc hiệu quả hơn.