MỞ ĐẦU Thiếu máu cục bộ (TMCB) cơ tim là một trong các nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trong các bệnh tim mạch. Ở Việt Nam, bệnh TMCB có xu hướng ngày càng tăng, trẻ hóa và gây tử vong với tỉ lệ 11,8% (theo số liệu năm 2019) [122]. Ngoài việc ảnh hưởng tới sức khỏe, tàn tật và tử vong, chi phí chăm sóc người bệnh cùng với năng suất lao động mất đi hằng năm tạo áp lực và gánh nặng cho sự phát triển kinh tế - xã hội. Do vậy, ngoài nỗ lực giảm thiểu các yếu tố nguy cơ thì việc áp dụng các biện pháp kết hợp trong điều trị bệnh là một trong những ưu tiên y tế hàng đầu.
Đối với bệnh lý TMCB cơ tim, thời điểm tái thông dòng máu cho vùng mô bị thiếu máu và thuốc điều trị là những yếu tố quyết định sự thành công trong việc điều trị cho người bệnh. Tuy nhiên, việc tái tưới máu (TTM) cũng có thể làm trầm trọng hơn những tổn thương trước đó trong giai đoạn TMCB. Các tổn thương này được gọi là tổn thương thiếu máu cục bộ-tái tưới máu (TMCB-TTM) hay tổn thương thiếu oxy- tái cung cấp oxy (hypoxia/reoxygenation, HR) [59]. Song song với sự phát triển các kỹ thuật lâm sàng nhằm tái thông dòng sớm, việc tìm kiếm thuốc mới với hiệu quả tốt hơn, ít gây tác dụng phụ và giúp giảm thiểu tổn thương gây ra do TMCB-TTM cơ tim là hướng nghiên cứu luôn nhận được sự quan tâm của các nhà khoa học [102].
Việc nghiên cứu cơ chế sinh bệnh cũng như tìm kiếm các chất có tác dụng bảo vệ tế bào cơ tim trong tổn thương TMCB-TTM thường được thực hiện trên các mô hình thực nghiệm in vivo, ex vivo và in vitro. Trong đó, mô hình TMCB-TTM in vitro còn được gọi là mô hình thiếu oxy-tái cung cấp oxy in vitro là phương pháp hiệu quả để nghiên cứu sàng lọc bước đầu các hoạt chất tiềm năng và là bước cơ sở tiền đề cần thiết cho các bước nghiên cứu tiếp theo để phát triển thuốc cũng như điều trị bệnh lý [58, 162]. Mô hình HR khá phổ biến trên thế giới, tuy nhiên tại Việt Nam các nghiên cứu sử dụng mô hình này còn chưa nhiều. Do đó, việc nghiên cứu xây dựng mô hình HR in vitro sẽ cung cấp thêm một công cụ có thể sử dụng trong giai đầu của nghiên cứu khảo sát và đánh giá tác động của các hợp chất đối với tế bào cơ tim trong mô hình bệnh lý.
14 Mô hình HR in vitro có thể phân tích trên tế bào phân lập từ mô cơ tim hoặc các dòng tế bào cơ tim nuôi cấy [58, 139]. Trong số đó, dòng tế bào H9C2 được tách từ mô tâm thất tim phôi chuột BDX1 bởi Kimes và Brandt [76] sinh trưởng tương đối tốt, cho phép nuôi cấy khá dễ dàng. Đồng thời, dòng tế bào này cũng thể hiện nhiều đặc điểm giống với các tế bào cơ tim phân lập về sự chuyển hóa năng lượng, sự nhạy cảm với nồng độ oxy. Vì vậy, H9C2 thường được lựa chọn ứng dụng nhiều trong các nghiên cứu bệnh lý tim như phì đại cơ tim, TMCB-TTM, sự chuyển hóa vật chất của tế bào hoặc phân tích độc tính của các thuốc điều trị [76, 153].
Tuy nhiên, nghiên cứu thực nghiệm bệnh lý TMCB cơ tim sử dụng tế bào H9C2 là còn khá mới ở Việt Nam. Do vậy, việc ứng dụng tế bào H9C2 trong nghiên cứu thực nghiệm bệnh TMCB-TTM hứa hẹn sẽ tạo ra hướng đi và cách tiếp cận mới đối với bệnh lý này ở Việt Nam. Bên cạnh đó, nghiên cứu cho thấy tổn thương trong TMCB-TTM cơ tim có liên quan mật thiết đến sự thay đổi cấu trúc và chức năng bào quan ti thể [20, 81]; do vậy, nghiên cứu đánh giá vai trò của thuốc trong điều trị TMCB-TTM cơ tim dựa trên phân tích ti thể là lựa chọn phù hợp [8, 148]. Trên thực tế, công việc phân tích các hoạt chất có tác dụng bảo vệ cơ tim hướng đích ti thể đã đạt được một số thành tựu đáng kể [130]; và cũng vẫn cần tiếp tục được mở rộng với hi vọng mang lại thêm sự lựa chọn cũng như tối ưu hóa điều kiện sử dụng các thuốc có sẵn.
Nguồn dược liệu nước ta phong phú, có tiềm năng lớn về số lượng và chất lượng các chất có hoạt tính chống oxy hóa, kháng viêm và chống ung thư [65, 142]. Nhiều nghiên cứu đã được tiến hành nhằm sàng lọc, phân tích và tìm hiểu vai trò của các thành phần của cây thuốc trong điều trị bệnh [4, 65]. Tuy nhiên, tại Việt Nam, nghiên cứu về vai trò của các hoạt chất có tiềm năng trong điều trị bệnh lý TMCB-TTM cơ tim hướng đích ti thể vẫn còn khá mới. Vì vậy, việc nghiên cứu sàng lọc hoạt chất có tiềm năng hướng đích ti thể là vấn đề cấp thiết, có ý nghĩa về lý luận và thực tiễn.
Trên cơ sở đó, đề tài “Xây dựng mô hình thiếu oxy-tái cung cấp oxy in vitro và đánh giá tác dụng bảo vệ tế bào cơ tim H9C2 của một số hợp chất tự nhiên” được thực hiện nhằm mục tiêu: - Thiết lập và hoàn thiện được mô hình thiếu oxy-tái cung cấp oxy in vitro trên 15 tế bào cơ tim H9C2; - Đánh giá được tác dụng bảo vệ của một số hoạt chất tiềm năng đối với tế bào cơ tim H9C2 trong mô hình thiếu oxy-tái cung cấp oxy in vitro. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN Để thực hiện được mục tiêu của đề tài, nội dung triển khai nghiên cứu gồm: 1. Thiết lập và hoàn thiện mô hình thiếu oxy-tái cung cấp oxy trên tế bào H9C2 - Thiết lập buồng thiếu oxy và hoàn thiện mô hình thiếu oxy-tái cung cấp oxy; - Đánh giá hiệu quả mô hình thiết lập trên tế bào H9C2 với đối chứng dương. Đánh giá tác dụng bảo vệ của một số hoạt chất đối với tế bào H9C2 trong mô hình thiếu oxy-tái cung cấp oxy in vitro: - Đánh giá tác dụng bảo vệ tế bào cơ tim H9C2 của Naringin (từ Trần bì) trong mô hình thiếu oxy-tái cung cấp oxy; - Đánh giá tác dụng bảo vệ tế bào cơ tim H9C2 của Liquiritin (từ rễ cây Cam thảo) trong mô hình thiếu oxy-tái cung cấp oxy; - Đánh giá tác dụng bảo vệ tế bào cơ tim H9C2 của cao Sâm Ngọc Linh và Majonoside R2 (từ Sâm Ngọc Linh) trong mô hình thiếu oxy-tái cung cấp oxy; - Đánh giá tác dụng bảo vệ tế bào cơ tim H9C2 của cao Sâm Vũ Diệp và Araloside A Methyl Ester (từ Sâm Vũ Diệp) trong mô hình thiếu oxy-tái cung cấp oxy.
TÍNH MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN 2. Tính mới của đề tài luận án - Đề tài luận án là nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam cung cấp dữ liệu về việc thiết lập buồng thiếu oxy và hoàn thiện mô hình bệnh thiếu oxy-tái cung cấp oxy sử dụng tế bào cơ tim H9C2. - Đề tài luận án là nghiên cứu đầu tiên tại Việt Nam cung cấp dữ liệu về tác dụng bảo vệ tế bào cơ tim chuột H9C2 hướng đích ti thể trong mô hình bệnh thiếu oxy-tái cung cấp oxy của một số cao chiết và hoạt chất thiên nhiên như: Naringin, 16 Liquiritin, cao butanol Sâm Ngọc Linh, cao butanol Sâm Vũ Diệp, Majonoside R2 và Araloside A Methyl Ester. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài luận án - Kết quả của luận án đã thiết lập được buồng thiếu oxy, xây dựng và hoàn thiện được mô hình thiếu oxy-tái cung cấp oxy sử dụng tế bào cơ tim H9C2.
- Kết quả của luận án đã cung cấp dữ liệu về tác dụng bảo vệ tế bào cơ tim của một số cao, hoạt chất tách chiết từ thảo dược Việt Nam trong mô hình bệnh in vitro. Đây là cơ sở cho các nghiên cứu sàng lọc và phát triển thuốc, tìm kiếm chất có tác dụng bảo vệ tim trong tổn thương thiếu oxy-tái cung cấp oxy. - Kết quả của luận án đã cung cấp dữ liệu khoa học góp phần nâng cao giá trị sinh học của thảo dược tại Việt Nam. BỆNH THIẾU MÁU CỤC BỘ CƠ TIM Thiếu máu cục bộ (TMCB) là thuật ngữ dùng để chỉ tình trạng giảm lưu lượng máu cung cấp cho một vùng mô, cơ quan [72].
Ở tim, TMCB thường được gọi là nhồi máu cơ tim hay TMCB cơ tim. TMCB cơ tim là kết quả của việc giảm lưu lượng máu đến mô cơ tim, làm giảm lượng oxy cung cấp cho tế bào tim, dẫn đến tim bị tổn thương và giảm khả năng tạo lực bơm máu. TMCB có thể gây nhịp tim không đều, đau thắt ngực hoặc đột tử. Các nguyên nhân chính gây TMCB cơ tim gồm xơ vữa động mạch vành hoặc huyết khối.
Trong xơ vữa động mạch vành, tại vị trí mạch bị tổn thương, mảng xơ vữa được hình thành chủ yếu từ sự thực bào các chất béo. Đồng thời với hoạt động tăng sinh của tế bào nội mô thành mạch, các mảng bám này dần trở nên cứng, dính theo thời gian và gây mất tính đàn hồi và hẹp động mạch vành. Sự tăng sức cản mạch vành đồng nghĩa với việc làm giảm khả năng lưu thông của dòng máu hay giảm cung cấp oxy và chất dinh dưỡng đến vùng mô cơ tim nhận máu. Bên cạnh đó, TMCB cơ tim cũng xảy ra khi cục máu đông được hình thành tại vị trí mạch vành tim bị tổn thương; hoặc do cục máu đông đã hình thành ở các vị trí khác, lưu thông theo dòng chảy và ứ đọng lại ở động mạch vành tim.
TMCB cơ tim có thể diễn ra âm thầm hoặc có biểu hiện đột ngột. Nếu người bệnh được phát hiện và điều trị kịp thời thì khả năng hồi phục sẽ cao hơn và ít nguy cơ bị tử vong hơn. Thông thường, nguy cơ mắc bệnh và tỉ lệ tử vong tăng theo tuổi [95]. Tuy nhiên, độ tuổi người bệnh TMCB cơ tim đã và đang ngày càng trẻ hóa, đặc biệt là ở các nước đang phát triển như Việt Nam [1].
Mức độ tổn thương tế bào tim và mô cơ tim phụ thuộc vào thời gian các cấu trúc bị thiếu máu. Khi lượng oxy cung cấp bị giảm, tế bào chuyển sang giai đoạn hô hấp kị khí, do vậy giảm sản sinh năng lượng ATP và môi trường nội bào trở nên acid hơn; nhiều tế bào có thể bị chết và dẫn đến vùng mô bị tổn thương hay hoại tử (infarction size). Nếu thời gian thiếu máu (oxy) ngắn, các tế bào chưa bị tổn thương quá mức và vẫn được tái cung cấp oxy kịp thời, thì chúng có khả năng phục hồi cao, còn gọi là dạng tổn thương có thể hồi phục [72].