Tổng quan nghiên cứu

Đái tháo đường là một trong những thách thức y tế toàn cầu nghiêm trọng nhất của thế kỷ 21. Theo báo cáo của Tổ chức Y tế Thế giới, số lượng người trưởng thành mắc bệnh đái tháo đường đã tăng vọt từ 108 triệu người năm 1980 lên 422 triệu người năm 2015, cướp đi sinh mạng của khoảng 1,6 triệu người vào năm 2016 và trở thành nguyên nhân tử vong đứng hàng thứ 7 trên toàn cầu. Bệnh đặc trưng bởi tình trạng tăng glucose máu mạn tính kết hợp với rối loạn chuyển hóa lipid và protein, dẫn đến suy giảm chức năng nhiều cơ quan, đặc biệt là hệ thống tim mạch, thận và gan. Mặc dù y học hiện đại đã phát triển nhiều nhóm thuốc tân dược kiểm soát đường huyết như sulfonylurea, biguanid hay ức chế DPP-4, song việc sử dụng kéo dài thường đi kèm nguy cơ hạ đường huyết quá mức, rối loạn tiêu hóa và tổn thương tế bào gan.

Trước thực trạng đó, xu hướng sàng lọc và phát triển các hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học cao từ nguồn dược liệu bản địa đang trở thành hướng đi chiến lược. Cây Dền toòng quả dài, danh pháp khoa học là Gomphogyne bonii Gagnep. thuộc họ Bầu bí (Cucurbitaceae), là loài thảo dược mọc tự nhiên tại các vùng núi đá vôi phía Bắc Việt Nam, đặc biệt là tỉnh Cao Bằng. Đồng bào dân tộc Tày tại huyện Trùng Khánh từ lâu đã sử dụng thân lá cây này làm vị thuốc dân gian để thanh nhiệt, giải độc gan, hỗ trợ điều trị đái tháo đường và béo phì. Đề tài luận văn thạc sĩ y học được thực hiện trong giai đoạn 2018 - 2020 tại Học viện Y Dược học Cổ truyền Việt Nam phối hợp với Trường Đại học Y Hà Nội nhằm cung cấp các bằng chứng thực nghiệm vững chắc về tác dụng hạ đường huyết trên mô hình chuột đái tháo đường typ 2 và khả năng bảo vệ tế bào gan trước độc tính cấp của paracetamol.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng phối hợp chặt chẽ giữa lý luận Y học hiện đại và học thuyết Y học cổ truyền. Theo Y học hiện đại, bệnh đái tháo đường typ 2 chiếm trên 90% tổng số ca bệnh, bắt nguồn từ cơ chế đề kháng insulin tại mô đích kết hợp suy giảm chức năng bài tiết insulin của tế bào beta đảo tụy. Quá trình vận chuyển glucose từ máu vào nội bào phụ thuộc vào hệ thống protein vận chuyển chuyên biệt, tiêu biểu là GLUT2 ở tế bào gan và GLUT4 ở mô cơ, mô mỡ. Khi glucose huyết đói vượt ngưỡng 7,0 mmol/L hoặc nồng độ HbA1c đạt từ 6,5% trở lên, các phản ứng oxy hóa nội sinh gia tăng gây tổn thương cấu trúc màng tế bào. Song song đó, cơ chế tổn thương gan do thuốc được giải thích thông qua con đường chuyển hóa paracetamol qua hệ enzym Cytochrom P450 (CYP2E1), tạo ra chất trung gian độc hại N-acetyl-p-benzoquinonimin (NAPQI). Khi lượng chất độc vượt quá khả năng trung hòa của 100% lượng glutathion (GSH) dự trữ, tế bào gan sẽ hoại tử diện rộng và phóng thích ồ ạt men gan AST, ALT vào tuần hoàn.

Theo quan niệm của Y học cổ truyền, bệnh đái tháo đường thuộc phạm vi chứng Tiêu khát, khởi phát do bẩm tố âm hư kết hợp ẩm thực bất tiết và tình chí thất điều, dẫn đến Phế táo, Vị nhiệt và Thận hư. Tổn thương gan tương ứng với chứng Hoàng đản do thấp nhiệt uất kết tại Trung tiêu làm can đởm mất sơ tiết. Về mặt hóa thực vật, họ Cucurbitaceae chứa nguồn saponin triterpenoid khung dammaran và polyphenol dồi dào, tương tự hoạt chất phanoside có trong Giảo cổ lam với khả năng kích thích giải phóng insulin và vô hiệu hóa các gốc tự do peroxy hóa lipid.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dược liệu là bộ phận trên mặt đất của cây Dền toòng quả dài thu hái tại Trùng Khánh, Cao Bằng vào tháng 10 năm 2018. Dược liệu được chiết xuất bằng phương pháp sắc nước hồi lưu 3 lần ở nhiệt độ 100 độ C, cô cách thủy thành dung dịch cao lỏng đạt tỷ lệ chuẩn 1:1 (1 ml cao tương đương 1 g dược liệu khô).

Quy mô thực nghiệm sử dụng 70 chuột nhắt trắng chủng Swiss giống đực khỏe mạnh (trọng lượng ban đầu 28,48 ± 2,64 g) cho mô hình đái tháo đường và 50 chuột nhắt (trọng lượng 20 ± 2 g) cho mô hình bảo vệ gan. Phương pháp chọn mẫu hoàn toàn ngẫu nhiên có kiểm soát được áp dụng nhằm loại bỏ các sai số hệ thống sinh học. Mô hình đái tháo đường typ 2 được tạo lập bằng chế độ ăn giàu chất béo HFD (chứa 42,89% chất béo no, cung cấp 614,5 kcal/100g) kéo dài liên tục 8 tuần kết hợp siro fructose 55%, sau đó tiêm màng bụng alloxan liều thấp 180 mg/kg để gây tổn thương bán phần đảo tụy. Động vật được phân thành 5 lô thử nghiệm (mỗi lô 10 cá thể): lô chứng sinh học, lô mô hình bệnh lý, lô chứng dương điều trị bằng Gliclazid liều 80 mg/kg, lô can thiệp Dền toòng quả dài liều 4 g/kg/ngày và liều 12 g/kg/ngày trong 14 ngày. Mô hình hoại tử gan cấp được thiết lập bằng cách gây độc paracetamol liều đơn 400 mg/kg đường uống sau 10 ngày tiền xử lý bằng thuốc thử hoặc Silymarin liều 140 mg/kg. Toàn bộ số liệu được phân tích y sinh học bằng phép kiểm định Student's t-test trên phần mềm Microsoft Excel 2013, xác định độ tin cậy với các ngưỡng ý nghĩa p < 0,05, p < 0,01 và p < 0,001.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích hóa thực vật cho thấy dịch chiết Dền toòng quả dài sở hữu hàm lượng hoạt chất ấn tượng với polyphenol toàn phần đạt 43,83% (tính theo acid gallic chuẩn) và saponin toàn phần chiếm 1,45% (tính theo chuẩn ginsenosid Rb1).

Về tác dụng hạ đường huyết, mô hình nuôi béo 8 tuần phối hợp alloxan đã nâng mức glucose máu từ 5,25 ± 1,42 mmol/L lên 10,60 ± 2,76 mmol/L (tăng hơn 101% so với ban đầu). Sau 2 tuần điều trị, Dền toòng quả dài liều cao 12 g/kg/ngày đã hạ glucose máu từ 10,12 ± 2,37 mmol/L xuống 7,05 ± 1,29 mmol/L, tương ứng mức giảm 30,3% so với thời điểm trước uống thuốc và giảm 26,4% so với lô mô hình (p < 0,01). Kết quả này tương đương và có phần vượt trội hơn thuốc tân dược Gliclazid 80 mg/kg (mức giảm 28,9%, đạt 7,59 ± 1,34 mmol/L). Ở liều 4 g/kg/ngày, dược liệu cũng giúp hạ 23,2% nồng độ glucose máu (đạt 7,76 ± 1,14 mmol/L).

Về chuyển hóa lipid, liều 12 g/kg/ngày giúp kiểm soát rõ rệt tình trạng rối loạn mỡ máu ở chuột đái tháo đường: nồng độ Triglycerid giảm từ 1,09 ± 0,13 mmol/L (ở lô mô hình) xuống còn 0,94 ± 0,18 mmol/L (p < 0,05); Cholesterol toàn phần hạ từ 2,88 ± 0,42 mmol/L xuống 2,36 ± 0,37 mmol/L (p < 0,05).

Về tác dụng bảo vệ mô gan, sau khi gây ngộ độc paracetamol, trọng lượng gan tương đối ở lô mô hình tăng mạnh lên 0,641 ± 0,135 g/10g thể trọng do hiện tượng sung huyết và phù nề tế bào. Việc sử dụng Dền toòng quả dài liều 4 g/kg/ngày đã duy trì trọng lượng gan ở mức 0,533 ± 0,050 g/10g thể trọng (p < 0,05 so với mô hình), tương đương nhóm điều trị bằng thuốc chuẩn Silymarin (0,665 ± 0,086 g/10g).

Thảo luận kết quả

Cơ chế hạ đường huyết vượt bậc của Dền toòng quả dài có thể bắt nguồn từ sự hiện diện của nhóm saponin triterpenoid cấu trúc dammaran. Các saponin này có khả năng kích hoạt kênh canxi tại màng tế bào beta tuyến tụy, kích thích bài tiết insulin nội sinh tương tự tác dụng của nhóm sulfonylurea, đồng thời tăng cường sự nhạy cảm của thụ thể GLUT4 ở mô cơ ngoại vi. Hoạt tính chống oxy hóa mạnh mẽ của hàm lượng polyphenol lên đến 43,83% đóng vai trò cốt lõi trong việc trung hòa gốc tự do NAPQI, bảo toàn nồng độ glutathion nội bào và giảm thiểu peroxy hóa lipid màng tế bào gan.

Diễn tiến hạ đường huyết theo thời gian có thể được trực quan hóa rất rõ ràng thông qua biểu đồ cột so sánh động học glucose tại các mốc t0 (trước điều trị), t1 (sau 7 ngày) và t2 (sau 14 ngày), minh họa độ dốc giảm đường huyết ổn định của hai mức liều 4 g/kg và 12 g/kg. Bên cạnh đó, dữ liệu điều hòa mỡ máu rất thích hợp để biểu diễn dưới dạng biểu đồ thanh nhóm so sánh 4 chỉ số TC, TG, HDL-C và LDL-C giữa các lô thử nghiệm. Trên tiêu bản vi thể nhuộm HE độ phóng đại 400 lần, hình ảnh mô bệnh học xác nhận lô điều trị bằng Dền toòng quả dài liều 12 g/kg đã bảo tồn nguyên vẹn cấu trúc tiểu thùy gan, các bè tế bào gan sắp xếp đồng đều, cấu trúc tiểu đảo tụy được bảo vệ chắc chắn và giảm thiểu tối đa các ổ thoái hóa hốc so với tình trạng hoại tử diện rộng ở lô mô hình.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Chuẩn hóa quy trình chiết xuất và kiểm nghiệm dược liệu: Viện Dược liệu và các trung tâm kiểm nghiệm cần phối hợp xây dựng tiêu chuẩn cơ sở cho Dền toòng quả dài, quy định định lượng hàm lượng polyphenol tối thiểu đạt 40% và saponin toàn phần không dưới 1,4% theo Dược điển Việt Nam, hoàn thành trong vòng 12 tháng tới.
  2. Triển khai đánh giá an toàn và độc tính chuyên sâu: Bộ môn Dược lý cần thực hiện các thử nghiệm độc tính bán trường diễn (90 ngày) và độc tính trường diễn (180 ngày) trên động vật linh trưởng hoặc thỏ, xác định chính xác liều không quan sát thấy tác dụng ngoại ý (NOAEL) trong khung thời gian 12 - 18 tháng.
  3. Mở rộng nghiên cứu cơ chế phân tử và thử nghiệm lâm sàng: Các cơ sở nghiên cứu y học cổ truyền cần ứng dụng kỹ thuật sinh học phân tử (Western Blot, RT-PCR) để định lượng biểu hiện gen AMPK, GLUT4 và thụ thể insulin, hướng tới thử nghiệm lâm sàng pha 1 trên người bệnh tiền đái tháo đường trong vòng 24 - 36 tháng với mục tiêu giảm chỉ số HbA1c trên 0,5%.
  4. Quy hoạch vùng trồng dược liệu đạt chuẩn GACP-WHO: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Cao Bằng cần liên kết với các hợp tác xã địa phương triển khai khoanh vùng bảo tồn, nhân giống và canh tác hữu cơ cây Dền toòng quả dài trên quy mô 5 đến 10 hecta tại huyện Trùng Khánh trong giai đoạn 2021 - 2025 nhằm bảo vệ nguồn gen quý hiếm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Học viên, nghiên cứu sinh chuyên ngành Y Dược học cổ truyền và Dược lý học: Luận văn là tài liệu tham khảo thực nghiệm chuẩn mực về phương pháp xây dựng mô hình đái tháo đường typ 2 kết hợp chế độ ăn béo HFD và hóa chất alloxan, cùng quy trình đánh giá tổn thương mô bệnh học.
  2. Bác sĩ lâm sàng chuyên khoa Nội tiết - Chuyển hóa và Tiêu hóa - Gan mật: Cung cấp cơ sở khoa học hiện đại để cân nhắc kết hợp các chế phẩm thảo dược hỗ trợ kiểm soát đường huyết và hạn chế biến chứng gan nhiễm mỡ trên bệnh nhân đái tháo đường mạn tính.
  3. Bộ phận nghiên cứu và phát triển (R&D) tại các doanh nghiệp dược phẩm: Cung cấp dữ liệu định lượng hoạt chất và khoảng liều hiệu dụng (4 - 12 g/kg) để nghiên cứu phát triển các dạng bào chế hiện đại như viên nang cứng, cao định chuẩn hoặc thực phẩm bảo vệ sức khỏe.
  4. Cơ quan quản lý và quy hoạch phát triển dược liệu địa phương: Giúp các nhà hoạch định chính sách tại tỉnh Cao Bằng và vùng Đông Bắc có thêm luận cứ khoa học để đưa cây Dền toòng quả dài vào danh mục dược liệu bản địa ưu tiên bảo tồn và phát triển kinh tế sinh kế.

Câu hỏi thường gặp

Cây Dền toòng quả dài có đặc điểm thực vật học và phân bố tự nhiên như thế nào?

Dền toòng quả dài (Gomphogyne bonii Gagnep.) là loài dây leo thảo sống lâu năm thuộc họ Cucurbitaceae, thân dài đến 3m với lá kép chân vịt và quả khô màu đen. Cây phân bố tự nhiên ở độ cao từ 300 đến 3200m tại các vùng núi đá vôi phía Bắc, tập trung chủ yếu tại huyện Trùng Khánh, tỉnh Cao Bằng.

Hiệu quả hạ đường huyết của Dền toòng quả dài so với thuốc tân dược Gliclazid ra sao?

Thực nghiệm cho thấy sau 14 ngày uống thuốc, Dền toòng quả dài liều 12 g/kg/ngày giúp giảm 30,3% nồng độ glucose máu (từ 10,12 xuống 7,05 mmol/L), trong khi Gliclazid liều 80 mg/kg làm giảm 28,9% (từ 10,67 xuống 7,59 mmol/L). Hiệu quả hạ đường huyết của dược liệu tương đương với thuốc tân dược đối chứng.

Nhóm hoạt chất sinh học chủ yếu nào quyết định tác dụng của dược liệu?

Dịch chiết nước của Dền toòng quả dài chứa hàm lượng polyphenol toàn phần rất cao lên đến 43,83% (tính theo acid gallic) và saponin toàn phần đạt 1,45% (tính theo ginsenosid Rb1). Đây là hai nhóm hợp chất then chốt giúp kích thích bài tiết insulin và ức chế gốc tự do gây hại.

Dược liệu có khả năng bảo vệ tế bào gan trước ngộ độc paracetamol như thế nào?

Khi gây nhiễm độc cấp bằng paracetamol liều 400 mg/kg, Dền toòng quả dài liều 4 g/kg/ngày đã ngăn chặn sự phì đại gan, giữ trọng lượng gan ở mức 0,533 g/10g thể trọng (so với 0,641 g/10g ở lô bệnh lý), đồng thời giảm thiểu hiện tượng thoái hóa hốc và hoại tử tế bào gan trên tiêu bản vi thể.

Kết quả trên động vật thực nghiệm có thể ngoại suy trực tiếp sang liều dùng ở người không?

Liều thực nghiệm 4 g/kg và 12 g/kg trên chuột nhắt tương đương khoảng 0,32 g và 0,97 g dược liệu khô/kg thể trọng người lớn sau khi hiệu chỉnh theo diện tích bề mặt cơ thể. Dù mang giá trị tiền lâm sàng lớn, các chế phẩm cần trải qua thử nghiệm lâm sàng trước khi ứng dụng điều trị chính thức.

Kết luận

  • Luận văn đã chứng minh thực nghiệm thành công tác dụng hạ glucose máu vượt trội của cây Dền toòng quả dài với mức giảm 30,3% ở liều 12 g/kg/ngày trên mô hình chuột đái tháo đường typ 2.
  • Dược liệu thể hiện khả năng điều hòa rối loạn lipid máu rõ nét thông qua việc hạ nồng độ Triglycerid và Cholesterol toàn phần có ý nghĩa thống kê (p < 0,05).
  • Tác dụng bảo vệ gan được khẳng định vững chắc qua việc phục hồi vi thể nhu mô gan và giảm thiểu phù nề cơ quan trước độc tính cấp của paracetamol 400 mg/kg.
  • Xác định thành phần hóa học giàu tiềm năng với 43,83% polyphenol và 1,45% saponin toàn phần, mở ra hướng ứng dụng chất chống oxy hóa tự nhiên.
  • Cung cấp cơ sở dữ liệu tiền lâm sàng quan trọng để Học viện Y Dược học Cổ truyền Việt Nam và các đơn vị nghiên cứu tiếp tục triển khai thử nghiệm lâm sàng giai đoạn 2021 - 2025.

Để khai thác tối đa giá trị học thuật và tiềm năng ứng dụng của công trình, các nhà khoa học và doanh nghiệp dược phẩm hãy cùng hợp tác đẩy mạnh nghiên cứu phát triển sản phẩm thương mại từ nguồn gen dược liệu quý báu này.