Tổng quan nghiên cứu

Bệnh sa sút trí tuệ, đặc biệt là bệnh Alzheimer (AD), đang trở thành một thách thức y tế toàn cầu với hơn 9,9 triệu trường hợp mới mỗi năm, tương đương cứ 3,2 giây lại có một người mắc mới. Dự báo đến năm 2030, số người mắc sẽ tăng lên khoảng 82 triệu và đến năm 2050 có thể lên tới 152 triệu người. Tại Việt Nam, cùng với xu hướng già hóa dân số, tình trạng suy giảm trí nhớ ngày càng phổ biến, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng cuộc sống và gánh nặng kinh tế xã hội. Enzym acetylcholinesterase (AChE) đóng vai trò trung tâm trong quá trình truyền dẫn thần kinh cholinergic, thủy phân acetylcholine để kết thúc tín hiệu thần kinh. Việc ức chế hoạt tính AChE được xem là chiến lược điều trị hiệu quả nhằm cải thiện chức năng nhận thức và trí nhớ.

Trong bối cảnh đó, các dược liệu tự nhiên được quan tâm do tính an toàn, chi phí thấp và tiềm năng đa dạng hóa nguồn thuốc điều trị. Cây Rau má (Centella asiatica), một loại thảo dược phổ biến ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, chứa nhiều hợp chất sinh học như triterpenes, saponins, flavonoid và tannin, được ghi nhận có tác dụng chống oxy hóa, kháng viêm và cải thiện trí nhớ. Nghiên cứu này tập trung vào việc định danh mẫu Rau má thu hoạch tại Sa Pa, Lào Cai, sàng lọc các phân đoạn dịch chiết có khả năng ức chế enzym AChE và kéo dài các sợi trục neuron, nhằm phát triển các giải pháp điều trị suy giảm trí nhớ dựa trên nguồn dược liệu bản địa.

Mục tiêu cụ thể gồm: (1) xác định chính xác mẫu Rau má bằng phương pháp sinh học phân tử; (2) điều chế và phân tích các phân đoạn dịch chiết từ cây Rau má; (3) đánh giá hoạt tính ức chế AChE của các phân đoạn; (4) khảo sát khả năng kéo dài sợi trục neuron và độc tính trên tế bào thần kinh. Nghiên cứu được thực hiện trong năm 2020-2022 tại Trung tâm Vật lý Chất mềm - Vật lý Sinh học và Viện Công nghệ Sinh học, Hà Nội. Kết quả nghiên cứu góp phần mở rộng hiểu biết về tiềm năng dược liệu trong điều trị sa sút trí tuệ, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho phát triển sản phẩm chức năng hỗ trợ cải thiện trí nhớ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Vai trò của enzym Acetylcholinesterase (AChE): AChE xúc tác thủy phân acetylcholine, kết thúc tín hiệu truyền thần kinh cholinergic. Ức chế AChE làm tăng nồng độ acetylcholine, cải thiện chức năng nhận thức và trí nhớ, đặc biệt trong bệnh Alzheimer.

  • Mô hình hoạt tính sinh học của dược liệu: Các hợp chất như triterpenes, flavonoid, saponins trong Rau má có khả năng ức chế AChE, chống oxy hóa và kéo dài neurite, góp phần bảo vệ và tái tạo tế bào thần kinh.

  • Khái niệm kéo dài sợi trục neuron (neurite outgrowth): Sự phát triển neurite là chỉ số quan trọng đánh giá khả năng phục hồi và tái tạo của tế bào thần kinh, liên quan mật thiết đến chức năng nhận thức.

  • Phương pháp sinh học phân tử trong định danh loài: Sử dụng kỹ thuật PCR và giải trình tự gen (matK, rbcL) để xác định chính xác mẫu dược liệu, đảm bảo tính đặc hiệu và độ tin cậy của nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Mẫu cây Rau má được thu hái tại Sa Pa, Lào Cai vào tháng 4 năm 2020. Mẫu được bảo quản và vận chuyển về phòng thí nghiệm để phân tích.

  • Phương pháp thu mẫu và định danh: Mẫu được giám định thực vật học và định danh bằng phương pháp sinh học phân tử qua tách chiết DNA, khuếch đại gen matK và rbcL, giải trình tự và so sánh với cơ sở dữ liệu GenBank. Kết quả cho thấy mẫu có độ tương đồng 99% với Centella asiatica.

  • Chiết xuất và phân đoạn dịch chiết: Sử dụng ethanol 90% chiết xuất dịch chiết toàn phần, sau đó phân đoạn bằng phương pháp chiết lỏng-lỏng với dung môi n-Hexan, Ethyl acetate (EtOAc) và n-Butanol (n-BuOH). Hiệu suất chiết lần lượt là 2,98%, 4,19% và 1,19%.

  • Phân tích thành phần hóa học: Sắc ký bản mỏng (TLC) với các hệ dung môi khác nhau, phát hiện các nhóm hợp chất triterpenes, sterol, flavonoid và tannin bằng thuốc thử Vanilin và Cerium(IV) sulfate.

  • Đánh giá hoạt tính ức chế AChE: Thử nghiệm in vitro sử dụng phương pháp đo quang phổ tại bước sóng 412 nm, đánh giá phần trăm ức chế enzym (%I) ở nồng độ 1000 µg/ml. Hai phân đoạn n-Hexan và n-BuOH cho kết quả ức chế cao nhất, lần lượt 44% và 44,5%. Tính giá trị IC50 qua các nồng độ khác nhau, so sánh với chuẩn dương Berberin clorid.

  • Đánh giá khả năng kéo dài sợi trục neurite: Nuôi cấy tế bào thần kinh C6, xử lý với các phân đoạn dịch chiết ở nhiều nồng độ không gây độc, quan sát và đo chiều dài neurite bằng kính hiển vi và phần mềm xử lý ảnh. Thí nghiệm lặp lại 3 lần độc lập.

  • Timeline nghiên cứu: Thu mẫu và định danh (tháng 4-6/2020), chiết xuất và phân tích hóa học (7-9/2020), đánh giá hoạt tính sinh học (10/2020-3/2021), tổng hợp và báo cáo kết quả (4-6/2022).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Định danh mẫu Rau má: Kết quả giải trình tự gen matK và rbcL cho thấy mẫu thu hoạch tại Sa Pa có độ tương đồng 99% với Centella asiatica (L.) Urban, xác nhận chính xác nguồn nguyên liệu nghiên cứu.

  2. Hiệu suất chiết và thành phần hóa học: Từ 200g mẫu khô, thu được 50,11g cao chiết ethanol (hiệu suất 25,06%). Phân đoạn EtOAc có khối lượng cao nhất 8,38g (4,19%), tiếp theo là n-Hexan 5,95g (2,98%) và n-BuOH 2,37g (1,19%). TLC cho thấy phân đoạn n-Hexan và EtOAc chứa nhiều triterpenes và sterol, trong khi n-BuOH giàu flavonoid và tannin.

  3. Hoạt tính ức chế AChE: Ở nồng độ 1000 µg/ml, phân đoạn n-Hexan và n-BuOH đạt tỷ lệ ức chế enzym lần lượt 44% và 44,5%, cao hơn phân đoạn EtOAc (40%) và ethanol toàn phần (42%). Giá trị IC50 của n-Hexan và n-BuOH lần lượt khoảng 650 µg/ml và 620 µg/ml, so với Berberin clorid là 50 µg/ml. Biểu đồ đường chuẩn thể hiện mối tương quan thuận giữa nồng độ và % ức chế enzym.

  4. Khả năng kéo dài neurite: Phân đoạn n-BuOH ở nồng độ 5 µg/ml làm tăng chiều dài neurite trung bình lên 120% so với đối chứng DMSO, phân đoạn n-Hexan tăng khoảng 110%. Kết quả cho thấy dịch chiết Rau má có khả năng kích thích phát triển sợi trục neuron, hỗ trợ phục hồi chức năng thần kinh.

Thảo luận kết quả

Kết quả định danh sinh học phân tử khẳng định tính đặc hiệu của mẫu Rau má, đảm bảo độ tin cậy cho các bước phân tích tiếp theo. Hiệu suất chiết cao với ethanol 90% phù hợp với các nghiên cứu trước, cho thấy phương pháp chiết lỏng-lỏng là hiệu quả để tách các phân đoạn hoạt tính.

Hoạt tính ức chế AChE của phân đoạn n-Hexan và n-BuOH phản ánh sự hiện diện của các hợp chất triterpenes, flavonoid và tannin có khả năng tương tác với trung tâm hoạt động của enzym. Mặc dù IC50 cao hơn so với chuẩn Berberin clorid, nhưng các phân đoạn này có ưu điểm về nguồn gốc tự nhiên và ít tác dụng phụ.

Khả năng kéo dài neurite của dịch chiết Rau má phù hợp với vai trò của các hợp chất trong việc kích thích yếu tố tăng trưởng thần kinh và bảo vệ tế bào thần kinh khỏi tổn thương oxy hóa. So sánh với các nghiên cứu trên các dược liệu khác như Cam thảo hay Bạch quả, Rau má thể hiện tiềm năng tương đương trong việc hỗ trợ phục hồi chức năng thần kinh.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ đường chuẩn IC50, bảng so sánh hiệu suất chiết và biểu đồ cột thể hiện chiều dài neurite trung bình, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả của từng phân đoạn dịch chiết.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Phát triển sản phẩm chức năng từ phân đoạn n-BuOH và n-Hexan của Rau má: Tập trung chiết xuất và tinh chế các hợp chất hoạt tính để sản xuất thực phẩm chức năng hỗ trợ cải thiện trí nhớ, với mục tiêu tăng tỷ lệ ức chế AChE lên trên 50% trong vòng 2 năm, do các công ty dược liệu và trung tâm nghiên cứu thực hiện.

  2. Nghiên cứu sâu về cơ chế tác động và độc tính lâu dài: Thực hiện các thử nghiệm in vivo trên mô hình động vật để đánh giá hiệu quả và an toàn, nhằm hoàn thiện hồ sơ khoa học phục vụ đăng ký sản phẩm, trong vòng 3 năm, do viện nghiên cứu sinh học và trường đại học đảm nhiệm.

  3. Mở rộng khảo sát nguồn nguyên liệu Rau má tại các vùng sinh thái khác nhau: Đánh giá sự biến thiên hoạt tính sinh học theo điều kiện môi trường, nhằm tối ưu hóa nguồn nguyên liệu chất lượng cao, thực hiện trong 1-2 năm, do các trung tâm nghiên cứu nông nghiệp phối hợp thực hiện.

  4. Tăng cường hợp tác quốc tế và chuyển giao công nghệ: Hợp tác với các tổ chức nghiên cứu nước ngoài để ứng dụng công nghệ chiết xuất hiện đại, nâng cao hiệu quả và độ tinh khiết của hoạt chất, đồng thời mở rộng thị trường xuất khẩu, triển khai trong 3-5 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Sinh học thực nghiệm, Dược học và Công nghệ sinh học: Nghiên cứu cung cấp dữ liệu chi tiết về phương pháp định danh sinh học phân tử, chiết xuất và đánh giá hoạt tính sinh học của dược liệu, hỗ trợ phát triển đề tài liên quan.

  2. Doanh nghiệp sản xuất dược liệu và thực phẩm chức năng: Thông tin về hiệu quả ức chế AChE và khả năng kéo dài neurite của Rau má giúp doanh nghiệp phát triển sản phẩm mới, nâng cao giá trị gia tăng và cạnh tranh trên thị trường.

  3. Bác sĩ và chuyên gia y tế trong lĩnh vực thần kinh và lão khoa: Cung cấp cơ sở khoa học về tiềm năng sử dụng dược liệu tự nhiên trong hỗ trợ điều trị suy giảm trí nhớ, góp phần đa dạng hóa lựa chọn điều trị an toàn, hiệu quả.

  4. Nhà quản lý và hoạch định chính sách y tế, nông nghiệp: Thông tin về nguồn dược liệu bản địa và tiềm năng phát triển ngành dược liệu giúp xây dựng chính sách phát triển bền vững, bảo tồn đa dạng sinh học và thúc đẩy kinh tế địa phương.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần định danh mẫu Rau má bằng phương pháp sinh học phân tử?
    Phương pháp này giúp xác định chính xác loài dược liệu, tránh nhầm lẫn với các loài khác có hình thái tương tự, đảm bảo tính đặc hiệu và độ tin cậy của nghiên cứu cũng như sản phẩm phát triển.

  2. Hoạt tính ức chế AChE của Rau má có mạnh không so với thuốc chuẩn?
    Phân đoạn dịch chiết n-Hexan và n-BuOH của Rau má có khả năng ức chế AChE với IC50 khoảng 620-650 µg/ml, thấp hơn so với chuẩn Berberin clorid (50 µg/ml), nhưng ưu điểm là nguồn gốc tự nhiên, ít tác dụng phụ và có khả năng kéo dài neurite.

  3. Phân đoạn dịch chiết nào của Rau má có hoạt tính sinh học tốt nhất?
    Phân đoạn n-BuOH và n-Hexan cho thấy hoạt tính ức chế AChE cao nhất và khả năng kéo dài neurite rõ rệt, do chứa các hợp chất triterpenes, flavonoid và tannin có hoạt tính sinh học mạnh.

  4. Nghiên cứu có đánh giá độc tính của dịch chiết Rau má không?
    Nghiên cứu đã sử dụng các nồng độ không gây độc tế bào trong thí nghiệm kéo dài neurite trên tế bào C6, đảm bảo an toàn ở mức thử nghiệm in vitro. Tuy nhiên, cần nghiên cứu thêm trên mô hình in vivo để đánh giá toàn diện.

  5. Làm thế nào để ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tế?
    Kết quả cung cấp cơ sở khoa học để phát triển sản phẩm chức năng hỗ trợ cải thiện trí nhớ từ Rau má, đồng thời mở rộng nghiên cứu cơ chế tác động và thử nghiệm lâm sàng, hướng tới ứng dụng trong y học và chăm sóc sức khỏe cộng đồng.

Kết luận

  • Đã xác định chính xác mẫu Rau má thu hoạch tại Sa Pa, Lào Cai là Centella asiatica (L.) Urban bằng phương pháp sinh học phân tử với độ tương đồng 99%.
  • Phân đoạn dịch chiết n-Hexan và n-BuOH có hiệu suất chiết lần lượt 2,98% và 1,19%, chứa các hợp chất triterpenes, flavonoid và tannin có hoạt tính sinh học cao.
  • Hai phân đoạn này thể hiện khả năng ức chế enzym acetylcholinesterase với tỷ lệ ức chế trên 44% ở nồng độ 1000 µg/ml và giá trị IC50 khoảng 620-650 µg/ml.
  • Dịch chiết Rau má kích thích kéo dài neurite trên tế bào thần kinh C6, hỗ trợ phục hồi chức năng thần kinh và cải thiện trí nhớ.
  • Đề xuất phát triển sản phẩm chức năng từ dịch chiết Rau má, nghiên cứu sâu cơ chế tác động và mở rộng khảo sát nguồn nguyên liệu để ứng dụng trong điều trị suy giảm trí nhớ.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp hợp tác phát triển sản phẩm, đồng thời tiến hành thử nghiệm lâm sàng để đánh giá hiệu quả và an toàn trên người.