Luận án nghiên cứu hoạt tính hạ đường huyết và hạ cholesterol của cây Nopal tại Việt Nam

Nghiên cứu hoạt tính sinh học của nopal opuntia sp trong việc hạ đường huyết và cholesterol máu tại Việt Nam, luận án tiến sĩ VNU.

• Tác giả: Tạ Thu Hằng
• Người hướng dẫn: TS. Lê Tất Khương
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa sinh học
• Đề tài: Nghiên cứu tác dụng hạ đường huyết và cholesterol của cây nopal tại Việt Nam
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Cây xương rồng Nopal và một số nghiên cứu về chi Opuntia
• 1.2. Đặc điểm thực vật
• 1.3. Thành phần hóa học chính trong cây xương rồng thuộc chi Opuntia
• 1.4. Hoạt tính sinh học của chi Opuntia
• 1.5. Tác dụng hạ glucose huyết, hạ cholesterol của chi Opuntia
• 1.6. Các hoạt tính sinh học khác của chi Opuntia
• 1.7. Những nghiên cứu hoạt tính sinh học hạ glucose huyết, hạ cholesterol từ các loài thực vật khác
• 1.8. Bệnh đái tháo đường: Định nghĩa, phân loại
• 1.9. Tiêu chuẩn bệnh đái tháo đường (ĐTĐ)
• 1.10. Tình hình bệnh ĐTĐ và biến chứng của ĐTĐ
• 1.11. Tình hình ĐTĐ trên thế giới và ở Việt Nam
• 1.12. Biến chứng đái tháo đường
• 1.13. Cơ chế bệnh sinh đái tháo đường
• 1.13.1. Cơ chế bệnh sinh đái tháo đường type 1
• 1.13.2. Cơ chế bệnh sinh đái tháo đường type 2
• 1.14. Một số đích tác dụng của một số thuốc điều trị ĐTĐ
• 1.15. Đích tác dụng làm giảm kháng insulin
• 1.16. Thuốc điều trị hiện nay
• 1.17. Một số phương pháp nghiên cứu tác dụng hạ glucose huyết
• 1.17.1. Mô hình nghiên cứu in vivo
• 1.17.2. Các phương pháp gây ĐTĐ trên động vật thí nghiệm
• 1.17.3. Đánh giá tác dụng hạ glucose huyết in vivo
• 1.17.4. Các mô hình nghiên cứu in vitro
• 1.18. Bệnh rối loạn lipid máu ở bệnh nhân ĐTĐ
• 1.18.1. Định nghĩa, phân loại, đặc trưng của rối loạn lipid máu ở bệnh nhân ĐTĐ type 2
• 1.18.2. Hậu quả của rối loạn chuyển hóa lipid
• 1.18.3. Mục tiêu điều trị
• 1.18.4. Điều trị rối loạn lipid máu không dùng thuốc
• 1.18.5. Điều trị rối loạn lipid máu dùng thuốc
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Nguyên liệu nghiên cứu
• 2.3. Hóa chất và thiết bị thí nghiệm
• 2.4. Thiết bị thí nghiệm
• 2.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5.1. Nghiên cứu về thực vật học
• 2.5.2. Mô tả đặc điểm hình thái
• 2.5.3. Nghiên cứu giải phẫu
• 2.5.4. Nghiên cứu về hóa học
• 2.5.5. Phương pháp xác định thành phần dinh dưỡng
• 2.5.6. Phương pháp chiết phân đoạn
• 2.5.7. Phương pháp định tính
• 2.5.8. Phương pháp định lượng polyphenol toàn phần
• 2.5.9. Phương pháp phân lập các hợp chất
• 2.5.10. Phương pháp xác định cấu trúc hóa học
• 2.5.11. Nghiên cứu tác dụng sinh học
• 2.5.12. Xác định độc tính cấp
• 2.5.13. Đánh giá tác dụng hạ glucose huyết
• 2.5.14. Phương pháp đánh giá tác dụng kích hoạt p-AMPK, p-ACC, ức chế FAS kích thích sự hấp thu glucose
• 2.5.15. Phương pháp xử lý số liệu thống kê
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu về thực vật
• 3.1.1. Đặc điểm hình thái
• 3.1.2. Đặc điểm giải phẫu
• 3.1.2.1. Cấu tạo giải phẫu thân
• 3.1.2.2. Cấu tạo giải phẫu thân rễ
• 3.1.3. Đặc điểm bột
• 3.2. Nghiên cứu về hóa sinh học
• 3.2.1. Đánh giá sơ bộ thành phần dinh dưỡng của 03 giống cây xương rồng Nopal nghiên cứu trồng tại Việt Nam
• 3.2.2. Nghiên cứu độc tính cấp của 03 giống xương rồng Nopal trồng tại Việt Nam
• 3.2.3. Dịch chiết toàn phần từ 03 giống xương rồng Nopal
• 3.2.4. Kết quả thử độc tính cấp của các cao chiết tổng của 03 giống xương rồng Nopal
• 3.2.5. Nghiên cứu tác dụng hạ đường huyết của 03 giống cây xương rồng Nopal trồng tại Việt Nam
• 3.2.5.1. Xác định các nhóm chất chính trong giống xương rồng Jalpa
• 3.2.5.2. Định tính các nhóm chất trong các cao phân đoạn giống xương rồng Jalpa
• 3.2.5.3. Định lượng polyphenol toàn phần trong các cao phân đoạn
• 3.2.6. Nghiên cứu tác dụng hạ glucose huyết, hạ cholesterol của giống xương rồng Jalpa trên chuột ĐTĐ type 2
• 3.2.6.1. Gây chuột nhắt ĐTĐ type 2
• 3.2.6.2. Tác dụng hạ đường huyết của các cao chiết phân đoạn trên chuột ĐTĐ type 2
• 3.2.6.3. Tác dụng hạ mỡ máu trên chuột ĐTĐ type 2 của các cao chiết phân đoạn
• 3.2.7. Kết quả đánh giá cơ chế tác dụng hạ glucose huyết của các cao chiết phân đoạn thông qua hoạt hóa p-AMPK, p-ACC
• 3.2.8. Phân lập và xác định cấu trúc các hợp chất từ cao phân đoạn PĐE có tác dụng hạ glucose huyết và cholesterol máu tốt nhất
• 3.2.9. Đánh giá tác dụng của 04 hợp chất tinh khiết flavonoid từ phân đoạn dịch chiết ethyl acetat (PĐE) trên p-AMPK và p-ACC
• 3.2.10. Xác định độ độc tế bào
• 3.2.11. Đánh giá tác dụng kích hoạt p-AMPK, p-ACC trên tế bào mô mỡ 3T3-L1 của 4 hợp chất flavonoid
• 3.2.12. Tác dụng ức chế FAS theo nồng độ của typhaneosid và astragalin trên tế bào mô mỡ 3T3-L1
• 3.2.13. Đánh giá tác dụng kích hoạt p-AMPK, p-ACC của typhaneosid ở tế bào mô mỡ 3T3-L1 theo nồng độ
• 3.2.14. Đánh giá tác dụng hoạt hóa AMPK kích thích sự hấp thu glucose của hợp chất typhaneosid theo nồng độ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về tác dụng hạ đường huyết của cây nopal tại Việt Nam

Cây nopal, hay còn gọi là xương rồng Nopal, đã được nghiên cứu và chứng minh có tác dụng hạ đường huyết hiệu quả. Nguồn gốc từ Mêxicô, cây nopal đã được nhập khẩu vào Việt Nam và trở thành một trong những loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao. Nghiên cứu cho thấy, các hợp chất trong cây nopal có khả năng làm giảm nồng độ glucose trong máu, từ đó hỗ trợ điều trị bệnh đái tháo đường. Việc sử dụng cây nopal không chỉ giúp cải thiện sức khỏe mà còn mang lại nhiều lợi ích cho nền kinh tế nông nghiệp.

1.1. Đặc điểm sinh học của cây nopal và giá trị dinh dưỡng

Cây nopal thuộc chi Opuntia, có khả năng sinh trưởng tốt trong điều kiện khô hạn. Thành phần dinh dưỡng của cây nopal rất phong phú, bao gồm vitamin, khoáng chất và các hợp chất phenolic. Những chất này không chỉ giúp cải thiện sức khỏe mà còn có tác dụng chống oxy hóa, hỗ trợ hệ miễn dịch.

1.2. Nghiên cứu về tác dụng hạ đường huyết của cây nopal

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, chiết xuất từ cây nopal có khả năng làm giảm nồng độ glucose huyết. Một nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Hà Nội cho thấy, các hợp chất trong cây nopal có thể kích thích sự hấp thu glucose vào tế bào, từ đó giảm thiểu tình trạng tăng đường huyết.

II. Vấn đề và thách thức trong việc sử dụng cây nopal tại Việt Nam

Mặc dù cây nopal có nhiều lợi ích, nhưng việc áp dụng rộng rãi trong điều trị bệnh đái tháo đường tại Việt Nam vẫn gặp nhiều thách thức. Một trong những vấn đề chính là sự thiếu hiểu biết của người dân về tác dụng của cây nopal. Ngoài ra, việc sản xuất và chế biến cây nopal cũng chưa được phát triển mạnh mẽ, dẫn đến việc khó tiếp cận nguồn nguyên liệu chất lượng.

2.1. Thiếu thông tin và kiến thức về cây nopal

Nhiều người dân vẫn chưa biết đến tác dụng của cây nopal trong việc hạ đường huyết. Việc thiếu thông tin này dẫn đến việc không sử dụng cây nopal như một phương pháp hỗ trợ điều trị bệnh đái tháo đường.

2.2. Khó khăn trong sản xuất và chế biến

Việc sản xuất cây nopal tại Việt Nam còn hạn chế, chủ yếu do thiếu kỹ thuật canh tác và chế biến. Điều này làm giảm khả năng cung cấp cây nopal cho thị trường, ảnh hưởng đến việc sử dụng cây nopal trong điều trị bệnh.

III. Phương pháp nghiên cứu tác dụng hạ cholesterol của cây nopal

Để đánh giá tác dụng hạ cholesterol của cây nopal, các nghiên cứu đã được thực hiện thông qua các phương pháp in vivo và in vitro. Các thí nghiệm trên động vật đã chỉ ra rằng, chiết xuất từ cây nopal có khả năng làm giảm nồng độ cholesterol xấu (LDL) trong máu, từ đó cải thiện sức khỏe tim mạch.

3.1. Phương pháp nghiên cứu in vivo

Nghiên cứu in vivo được thực hiện trên chuột thí nghiệm mắc bệnh đái tháo đường. Các chuột này được cho ăn chế độ ăn có bổ sung chiết xuất từ cây nopal, và kết quả cho thấy nồng độ cholesterol trong máu giảm đáng kể.

3.2. Phương pháp nghiên cứu in vitro

Nghiên cứu in vitro được thực hiện bằng cách sử dụng tế bào mô mỡ để đánh giá tác dụng của các hợp chất chiết xuất từ cây nopal. Kết quả cho thấy, các hợp chất này có khả năng ức chế sự tổng hợp cholesterol trong tế bào.

IV. Ứng dụng thực tiễn của cây nopal trong điều trị bệnh

Cây nopal không chỉ được sử dụng trong nghiên cứu mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong điều trị bệnh đái tháo đường và các rối loạn lipid máu. Việc sử dụng cây nopal như một loại thực phẩm chức năng có thể giúp cải thiện sức khỏe cho người bệnh, đồng thời giảm thiểu chi phí điều trị.

4.1. Sử dụng cây nopal trong chế độ ăn uống

Cây nopal có thể được chế biến thành nhiều món ăn khác nhau, từ salad đến nước ép. Việc bổ sung cây nopal vào chế độ ăn uống hàng ngày có thể giúp kiểm soát đường huyết và cholesterol hiệu quả.

4.2. Tác dụng hỗ trợ điều trị bệnh đái tháo đường

Nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng cây nopal có thể giúp giảm nồng độ glucose huyết và cholesterol, từ đó hỗ trợ điều trị bệnh đái tháo đường. Điều này mở ra cơ hội mới cho việc phát triển các sản phẩm từ cây nopal.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu về cây nopal

Cây nopal đã chứng minh được tác dụng hạ đường huyết và cholesterol, mở ra nhiều triển vọng cho việc sử dụng trong điều trị bệnh đái tháo đường tại Việt Nam. Tuy nhiên, cần có thêm nhiều nghiên cứu để khẳng định hiệu quả và an toàn của cây nopal trong điều trị bệnh. Tương lai của cây nopal hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị cho sức khỏe cộng đồng.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc xác định các hợp chất hoạt tính sinh học trong cây nopal và cơ chế tác động của chúng. Điều này sẽ giúp phát triển các sản phẩm dược liệu hiệu quả hơn.

5.2. Khuyến khích sử dụng cây nopal trong cộng đồng

Cần có các chương trình giáo dục cộng đồng về lợi ích của cây nopal trong việc hỗ trợ điều trị bệnh đái tháo đường. Việc này sẽ giúp nâng cao nhận thức và khuyến khích người dân sử dụng cây nopal.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ sinh học của tác giả Tạ Thu Hằng, chuyên ngành Hóa sinh học (mã số: 62420116), được thực hiện tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Lê Tất Khương và PGS.TS. Nguyễn Văn Mùi, bảo vệ năm 2018. Đề tài tập trung vào việc đánh giá đặc điểm thực vật, thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của cây xương rồng Nopal nhập nội.

Tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ hai bối cảnh thực tiễn và y sinh học:

• Về mặt sinh thái và nông nghiệp: Cây xương rồng Nopal thuộc chi Opuntia, loài Opuntia ficus-indica có nguồn gốc từ Mexico, là cây trồng có khả năng chịu hạn cao, thích nghi với các vùng đất khô cằn và bán khô hạn. Theo số liệu thống kê của FAO và UNESCO, Việt Nam có khoảng 462.000 ha đất cát ven biển và hàng năm có khoảng 10-20 ha đất canh tác bị cát lấn, dẫn đến suy giảm độ phì nhiêu. Cây xương rồng Nopal đã được Viện Nghiên cứu và Phát triển Vùng di thực từ Mexico vào Việt Nam từ năm 2009 và trồng khảo nghiệm thành công tại tỉnh Ninh Thuận nhằm chống cát bay, cát nhảy.
• Về mặt y tế: Bệnh đái tháo đường (ĐTĐ) đang gia tăng nhanh chóng trên toàn cầu và tại Việt Nam. Theo thống kê của WHO, năm 2014 toàn cầu có 422 triệu người mắc đái tháo đường, tăng gấp 4 lần so với mức 108 triệu người năm 1980. Tại Việt Nam, tỷ lệ gia tăng bệnh đái tháo đường trong vòng 10 năm trước thời điểm nghiên cứu là 211%, gấp 3 lần tỷ lệ chung của thế giới (70%), với 54.458 ca tử vong vào năm 2015 và chi phí điều trị trung bình 162,7 USD/người/năm. Đái tháo đường type 2 thường gắn liền với tình trạng kháng insulin và rối loạn lipid máu, làm gia tăng nguy cơ biến chứng tim mạch. Do đó, việc tìm kiếm các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính hạ đường huyết và hạ lipid máu là một nhu cầu cấp thiết.
• Khoảng trống nghiên cứu: Mặc dù chi Opuntia đã được nghiên cứu rộng rãi trên thế giới, nhưng cây xương rồng Nopal trồng tại Việt Nam chưa từng có công trình nào khảo sát toàn diện về đặc điểm giải phẫu thực vật, thành phần dinh dưỡng, thành phần hóa học cũng như hoạt tính hạ đường huyết và hạ cholesterol máu.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định gồm 3 nội dung:

1. Lựa chọn được giống xương rồng Nopal trồng ở Việt Nam có tác dụng hạ glucose huyết tốt nhất.
2. Chiết xuất, phân lập và xác định cấu trúc một số chất tinh khiết từ thân cây xương rồng Nopal.
3. Tìm ra hợp chất chính trong cây xương rồng Nopal trồng tại Việt Nam có tác dụng hạ glucose huyết và hạ cholesterol máu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng: Các giống xương rồng Nopal (thuộc chi Opuntia, loài Opuntia ficus-indica) nhập nội từ Mexico; chuột nhắt trắng thực nghiệm chủng Swiss; dòng tế bào mô mỡ tiền thân 3T3-L1.
• Phạm vi không gian: Cây xương rồng Nopal được trồng tại vùng đất cát khô hạn tỉnh Ninh Thuận (diện tích trên 10 ha); các nghiên cứu hóa sinh, thực vật, dược lý và sinh học phân tử được thực hiện tại Viện Nghiên cứu và Phát triển Vùng, Khoa Sinh học thuộc Trường Đại học Khoa học Tự nhiên (ĐHQGHN) và Viện Dược liệu.
• Phạm vi thời gian: Khảo sát các giống xương rồng Nopal 1 năm tuổi thu hái tại Ninh Thuận; hoàn thành toàn bộ nội dung nghiên cứu và bảo vệ luận án năm 2018.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tài liệu của luận án đã hệ thống hóa các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về thực vật, thành phần hóa học, tác dụng dược lý của chi Opuntia cũng như các cơ chế phân tử liên quan đến bệnh đái tháo đường và rối loạn chuyển hóa lipid:

Các nghiên cứu quốc tế về chi Opuntia:

• Đặc điểm thực vật và thành phần hóa học: Chi Opuntia gồm khoảng 1.500 loài, trong đó loài Opuntia ficus-indica được trồng phổ biến tại Mexico (chiếm 70% diện tích thế giới) và Ý. Nghiên cứu của các tác giả cho thấy thân và quả của cây chứa nhiều acid phenolic (gallic acid, coumaric acid, ferulic acid, salicylic acid, 3,4-dihydroxybenzoic acid) và các dẫn xuất flavonoid (quercetin, kaempferol, isorhamnetin, rutin, nicotiflorin, narcissin).
• Hoạt tính hạ glucose huyết và hạ lipid máu:
  • López và cộng sự (2013) tại Mexico chứng minh chất xơ và chất nhầy trong Opuntia ficus-indica làm giảm glucose máu sau ăn ở chuột bị đái tháo đường do streptozotocin (STZ); bột nhánh trưởng thành và nhánh non ở liều 50 mg/kg thể trọng làm giảm glucose máu tương ứng 46,0% và 23,6% (p < 0,05).
  • Leem và cộng sự chứng minh dịch chiết Opuntia ficus-indica var. saboten (OFS) liều 1 g/kg và 2 g/kg kích thích sự dịch chuyển của chất vận chuyển glucose GLUT4 ra màng tế bào, tăng hấp thụ glucose ở tế bào cơ vân L6 thông qua cơ chế hoạt hóa AMPK và p38 MAPK.
  • Rodríguez và cộng sự nghiên cứu dịch chiết Opuntia ficus-indica giàu isorhamnetin glycoside trên chuột C57BL/6 ăn chế độ giàu chất béo (HFD), kết quả cho thấy ở liều 0,3% và 0,6% trong 12 tuần giúp làm giảm nồng độ glucose, insulin, cholesterol toàn phần và LDL, đồng thời kích thích biểu hiện thụ thể PPARγ, tăng phosphoryl hóa S6K Thr389 và IRS1 Tyr608 ở gan.
  • Nghiên cứu trên giống Milpa Alta cho thấy bổ sung 4% bột xương rồng vào khẩu phần ăn của chuột béo phì Zucker trong 7 tuần làm giảm 50% triglycerid huyết thanh. Thử nghiệm trên lợn nái bổ sung 2,0 kg O. ficus-indica tươi trong 21 ngày làm hạ 35,3% glucose máu ở ngày thứ 14 và cải thiện các chỉ số lipid máu.
  • Tác giả nghiên cứu về dầu hạt Opuntia ficus-indica (chứa 83% acid béo chưa bão hòa, trong đó có 56% acid linoleic và 20% acid oleic) ở liều 2 ml/kg thể trọng giúp giảm tỷ lệ tử vong và hạ glucose huyết từ 13,13 ± 0,95 mmol/L xuống 4,37 ± 0,38 mmol/L trên chuột gây ĐTĐ bằng alloxan.
  • Thử nghiệm lâm sàng với Litramine (phức hợp sợi chiết từ O. ficus-indica) trên 125 tình nguyện viên béo phì trong 12 tuần ghi nhận mức giảm cân ít nhất 5% trọng lượng cơ thể ban đầu.
• Các nghiên cứu về đích phân tử AMPK trong điều trị đái tháo đường: Các công trình trên thế giới về các dịch chiết và hoạt chất tự nhiên như dịch chiết cây chóc máu Salacia reticulata Wight, phân đoạn ethyl acetat giàu flavonoid từ Sophora tonkinensis, hợp chất marein từ Coreopsis tinctoria, dịch chiết quả bayberry đỏ, và hợp chất bavachin từ Psoralea corylifolia đều chứng minh khả năng kích hoạt con đường AMPK nhằm tăng dịch chuyển GLUT4, ức chế tổng hợp acid béo và cải thiện tình trạng kháng insulin.
• Nghiên cứu hạ đường huyết từ thực vật tại Việt Nam: Tác giả điểm lại các nghiên cứu về thảo dược trong nước có tác dụng hạ glucose huyết như viên nang từ mướp đắng, polyphenol và acid corosolic từ cây bằng lăng nước, dây thìa canh (Gymnema sylvestre), rễ cây chóc máu Nam Bộ (Salacia cochinchinensis), thân cây chuối tiêu (Musa balbisiana), vỏ quả hồng bì (Clausena lansium), quả dứa dại, câu kỳ tử, huyền sâm, thổ phục linh, chè xanh, cỏ ngọt, dây đau xương, lá dâu và mạch môn.

Vị trí của luận án: Luận án là công trình nghiên cứu có tính hệ thống đầu tiên tại Việt Nam về cây xương rồng Nopal nhập nội từ Mexico trồng tại Ninh Thuận, giải quyết khoảng trống về phân loại thực vật, phân tích thành phần dinh dưỡng, sàng lọc giống có hoạt tính hạ đường huyết mạnh nhất, phân lập và làm rõ cấu trúc hóa học của các hợp chất tinh khiết, đồng thời xác định cơ chế tác dụng hạ đường huyết và hạ lipid máu ở mức độ enzyme và tế bào thông qua con đường p-AMPK, p-ACC và ức chế enzyme tổng hợp acid béo FAS.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

Khung phân tích của luận án dựa trên cơ chế bệnh sinh của bệnh đái tháo đường type 2 và rối loạn chuyển hóa lipid, tập trung vào hiện tượng kháng insulin tại các mô đích (cơ, gan, mô mỡ):

• Con đường truyền tín hiệu insulin: Insulin gắn vào tiểu đơn vị α của thụ thể insulin (IR), kích hoạt hoạt tính tyrosine kinase ở tiểu đơn vị β, dẫn đến tự phosphoryl hóa các gốc tyrosine (Tyr-1158, Tyr-1162, Tyr-1163) và phosphoryl hóa các cơ chất thụ thể insulin (IRS-1, IRS-2). Tín hiệu kích hoạt PI3-kinase tạo ra PIP2 và PIP3, kích thích enzyme PDK1 hoạt hóa Akt/PKB, từ đó thúc đẩy sự dịch chuyển của protein vận chuyển glucose GLUT4 từ trong bào tương ra màng tế bào để đưa glucose vào tế bào.
• Đích tác dụng AMPK (Adenosine Monophosphate-Activated Protein Kinase): AMPK là phức hợp enzyme dị vòng gồm 1 tiểu đơn vị xúc tác α (63 kDa) và 2 tiểu đơn vị điều hòa β (30 kDa), γ (38-63 kDa). AMPK được hoạt hóa khi xảy ra quá trình phosphoryl hóa tại gốc Threonine 172 (Thr172) trên tiểu đơn vị α (tạo thành p-AMPK). Khi được hoạt hóa, p-AMPK phosphoryl hóa và bất hoạt acetyl-CoA carboxylase (ACC) tại vị trí Serine 79 (Ser79) tạo thành p-ACC. Quá trình này làm giảm nồng độ malonyl-CoA, giải phóng ức chế đối với carnitine palmitoyltransferase-1 (CPT-1), tạo điều kiện cho các acid béo chuỗi dài xâm nhập vào ty thể để thực hiện quá trình β-oxy hóa, đồng thời ức chế sinh tổng hợp acid béo và cholesterol. Ngoài ra, p-AMPK thúc đẩy trực tiếp sự chuyển vị của GLUT4 ra bề mặt màng tế bào độc lập với tín hiệu insulin.
• Đích tác dụng FAS (Fatty Acid Synthase): FAS là enzyme xúc tác cho bước đầu tiên của quá trình tổng hợp acid béo từ acetyl-CoA và malonyl-CoA. Sự ức chế hoạt tính FAS làm giảm tích tụ acid béo tự do (FFA) và diacylglycerol (DAG), qua đó làm giảm sự hoạt hóa các protein kinase C bất thường (nPKCs), hạn chế sự phosphoryl hóa serine trên IRS-1, phục hồi độ nhạy cảm của tế bào đối với insulin.

Phương pháp nghiên cứu

Luận án kết hợp đồng bộ các phương pháp nghiên cứu thực vật, hóa học thực vật, sinh học thực nghiệm in vivo và sinh học phân tử in vitro:

1. Phương pháp thực vật học:

• Mô tả đặc điểm hình thái thân, nhánh, rễ, hoa và quả của cây xương rồng Nopal.
• Nghiên cứu giải phẫu: Thực hiện cắt lát vi phẫu mô thân và thân rễ, nhuộm kép vi phẫu; soi đặc điểm bột dược liệu bằng kính hiển vi quang học.

2. Phương pháp hóa thực vật:

• Xác định thành phần dinh dưỡng: Xác định hàm lượng protein, lipid thô, tro, chất xơ, vitamin (vitamin C, vitamin E, β-caroten) và các nguyên tố khoáng (Ca, Mg, Na, K, Fe, P, Zn, Mn) theo tiêu chuẩn AOAC và TCVN.
• Chiết xuất và phân đoạn: Thân cây xương rồng Nopal được sấy khô, xay nhỏ và chiết ngấm kiệt bằng ethanol 70% để thu cao chiết tổng (CCT). Từ cao chiết tổng, tiến hành chiết phân bố lỏng - lỏng lần lượt với các dung môi có độ phân cực tăng dần: n-hexan (thu cao phân đoạn n-hexan: PĐH), ethyl acetat (thu cao phân đoạn ethyl acetat: PĐE), và phần nước còn lại (thu cao phân đoạn nước: PĐN).
• Định tính hóa học: Sử dụng các phản ứng hóa học đặc trưng để định tính các nhóm chất hữu cơ (flavonoid, polyphenol, tannin, saponin, alkaloid, đường khử, acid hữu cơ, chất béo).
• Định lượng polyphenol toàn phần: Dùng phương pháp đo quang phổ Folin-Ciocalteu, xây dựng đường chuẩn với chất đối chiếu acid gallic.
• Phân lập và xác định cấu trúc: Tách các hợp chất tinh khiết từ phân đoạn PĐE bằng phương pháp sắc ký cột (silica gel pha thường, pha đảo) kết hợp sắc ký lớp mỏng (TLC). Cấu trúc hóa học của các hợp chất phân lập được xác định bằng phổ khối lượng (MS) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1D-NMR bao gồm 1H-NMR, 13C-NMR; 2D-NMR bao gồm HSQC, HMBC).

3. Phương pháp đánh giá tác dụng sinh học:

• Thử độc tính cấp đường uống: Xác định liều gây chết 50% động vật thực nghiệm (LD50) của các cao chiết tổng trên chuột nhắt trắng Swiss theo phương pháp của Litchfield - Wilcoxon hoặc xác định khoảng liều dung nạp tối đa.
• Đánh giá tác dụng hạ glucose huyết và lipid máu in vivo:
  • Gây mô hình chuột đái tháo đường type 2: Chuột nhắt trắng được nuôi bằng chế độ ăn giàu chất béo (HFD - High Fat Diet) liên tục trong 8 tuần để gây béo phì và kháng insulin, sau đó tiêm màng bụng streptozotocin (STZ) liều thấp để gây tổn thương một phần tế bào β đảo tụy.
  • Đánh giá tác dụng của các cao chiết: Cho chuột uống cao chiết tổng của 3 giống khảo sát hoặc các cao phân đoạn (PĐH, PĐE, PĐN) của giống được lựa chọn liên tục trong 20 ngày. Định kỳ đo trọng lượng cơ thể và nồng độ glucose máu (mmol/L). Kết thúc thí nghiệm, lấy máu xác định các chỉ số lipid máu: cholesterol toàn phần, triglycerid, HDL-C, LDL-C.
• Phương pháp đánh giá in vitro trên tế bào mô mỡ 3T3-L1:
  • Thử nghiệm độ độc tế bào bằng phương pháp MTT để xác định dải nồng độ an toàn của các cao chiết và hợp chất tinh khiết.
  • Đánh giá mức độ biểu hiện và hoạt hóa protein p-AMPK (Thr172) và p-ACC (Ser79) bằng kỹ thuật miễn dịch Western blot hoặc ELISA.
  • Đánh giá hoạt tính ức chế enzyme tổng hợp acid béo FAS theo các nồng độ thử nghiệm.
  • Đánh giá khả năng kích thích hấp thu glucose gắn nhãn vào tế bào qua con đường hoạt hóa AMPK.

4. Phương pháp xử lý số liệu: Số liệu thực nghiệm được xử lý bằng các thuật toán thống kê sinh học, biểu diễn dưới dạng Giá trị trung bình ± Độ lệch chuẩn (Mean ± SD). Sự sai khác giữa các lô thí nghiệm và lô đối chứng được kiểm định bằng Student's t-test hoặc phân tích phương sai ANOVA, với ngưỡng ý nghĩa thống kê được xác định ở mức p < 0,05.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày cơ sở lý luận và tổng hợp các tài liệu khoa học liên quan đến đề tài:

• Đặc điểm sinh học của chi Opuntia: Hệ thống phân loại xếp chi Opuntia Mill. thuộc họ Cactaceae, bộ Caryophyllales, lớp Magnoliopsida, ngành Magnoliophyta. Loài Opuntia ficus-indica (L.) Mill. có thân biến thành các nhánh hình bầu dục, mọng nước, có chức năng quang hợp thay lá; lá biến thành gai; hoa lưỡng tính màu vàng tươi; quả mọng có nhiều hạt cứng. Cấu tạo giải phẫu thân đặc trưng bởi lớp cutin dày, khí khổng chìm, lớp mô dày chứa nước và các kênh chứa chất nhầy (mucilage).
• Dịch tễ học bệnh đái tháo đường: Thống kê số lượng bệnh nhân ĐTĐ toàn cầu và các khu vực theo số liệu của WHO và IDF:

Khu vực theo WHO	Tỷ lệ mắc năm 1980 (%)	Tỷ lệ mắc năm 2014 (%)	Số người mắc năm 1980 (triệu người)	Số người mắc năm 2014 (triệu người)
Khu vực Châu Phi	3,1	7,1	4	25
Khu vực Châu Mỹ	5,0	8,3	18	62
Khu vực Đông Địa Trung Hải	5,9	13,7	6	43
Khu vực Châu Âu	5,3	7,3	33	64
Khu vực Đông Nam Á	4,1	8,6	17	96
Khu vực Tây Thái Bình Dương	4,4	8,4	29	131
Toàn thế giới	4,7	8,5	108	422

Việt Nam nằm trong nhóm 10 quốc gia có số lượng bệnh nhân đái tháo đường cao nhất khu vực Châu Á, với ước tính đến năm 2025 có khoảng 2,5 triệu người mắc ĐTĐ và 1,902 triệu người bị rối loạn dung nạp glucose.

• Cơ chế bệnh sinh và đích phân tử: Phân tích cơ chế bệnh sinh của ĐTĐ type 1 (tự miễn phá hủy tế bào β tụy với sự xuất hiện của các kháng thể kháng đảo tụy, kháng insulin, kháng GAD, kháng tyrosine phosphatase IA2/IA2β, liên quan kháng nguyên bạch cầu HLA-DR3, DR4) và ĐTĐ type 2 (khiếm khuyết bài tiết insulin kết hợp với đề kháng insulin ngoại vi). Làm rõ vai trò trung tâm của AMPK trong việc điều hòa cân bằng năng lượng, điều hòa biểu hiện GLUT4 và kiểm soát quá trình phosphoryl hóa enzyme ACC. Đồng thời, trình bày vai trò của enzyme FAS và tác động của sự tích tụ acid béo chuỗi dài (LC-CoA), diacylglycerol (DAG) gây ức chế con đường truyền tín hiệu insulin.

Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết đối tượng, hóa chất, trang thiết bị và quy trình thực nghiệm:

• Nguyên liệu thực vật: Luận án khảo sát 03 giống xương rồng Nopal nhập nội 1 năm tuổi được trồng tại Ninh Thuận, trong đó giống Jalpa được lựa chọn để tiến hành nghiên cứu sâu về thành phần hóa thực vật và hoạt tính sinh học. Mẫu cây được xác định tên khoa học và lưu giữ tiêu bản.
• Hóa chất và thiết bị: Sử dụng các dung môi chiết xuất đạt tiêu chuẩn phân tích (ethanol, n-hexan, ethyl acetat, methanol, chloroform); chất chuẩn acid gallic, streptozotocin (STZ); môi trường nuôi cấy tế bào DMEM, huyết thanh thai bò (FBS), chất thử MTT, các kháng thể đặc hiệu kháng AMPK, p-AMPK (Thr172), ACC, p-ACC (Ser79), FAS; thiết bị sắc ký, máy quang phổ tử ngoại - khả kiến (UV-Vis), máy cộng hưởng từ hạt nhân Bruker, máy đo đường huyết và máy sinh hóa tự động.
• Quy trình bố trí thí nghiệm in vivo và in vitro: Trình bày quy trình gây mô hình chuột ĐTĐ type 2 bằng thức ăn giàu béo trong 8 tuần kết hợp tiêm STZ; quy trình phân lô thử nghiệm cao chiết ở các mức liều xác định trong 20 ngày; phương pháp nuôi cấy dòng tế bào mô mỡ 3T3-L1 và các bước phân tích Western blot đánh giá mức độ phosphoryl hóa của p-AMPK và p-ACC.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và bàn luận

Chương 3 là phần thực nghiệm trọng tâm của luận án, tập trung vào 5 nhóm kết quả chính:

1. Nghiên cứu thực vật học:

• Hình thái: Mô tả chi tiết hình thái nhánh, rễ, hoa và quả của cây xương rồng Nopal trồng tại Ninh Thuận. Các nhánh có dạng hình bầu dục hoặc hình trứng thuôn dài, màu xanh lục, có khả năng trữ nước lớn.
• Giải phẫu: Lát cắt vi phẫu thân cho thấy lớp biểu bì phủ cutin, mô dày chứa nước, hệ thống tế bào chứa diệp lục và hệ thống kênh dẫn chất nhầy phân bố đều trong mô mềm vỏ. Vi phẫu thân rễ thể hiện rõ các vòng mô dẫn gỗ và libe. Đặc điểm bột thân và thân rễ ghi nhận nhiều mảnh biểu bì mang lỗ khí, tế bào mô mềm chứa tinh thể calci oxalat hình cầu gai và các mảnh mạch vạch, mạch mạng.

2. Thành phần dinh dưỡng và thử nghiệm độc tính cấp:

• Thành phần dinh dưỡng: Phân tích 03 giống xương rồng Nopal 1 năm tuổi trồng tại Ninh Thuận cho thấy thân cây giàu khoáng chất (đặc biệt là calci, kali, magie), vitamin C, carotenoid và chất xơ, hàm lượng lipid thô thấp.
• Độc tính cấp: Thử nghiệm độc tính cấp đường uống của các cao chiết tổng từ 03 giống xương rồng Nopal trên chuột nhắt trắng ở liều dung nạp cao nhất không làm chuột chết, không biểu hiện triệu chứng ngộ độc cấp tính, cho thấy các cao chiết có độ an toàn sinh học cao.

3. Sàng lọc giống và khảo sát tác dụng hạ đường huyết:

• Khảo sát tác dụng hạ glucose huyết của cao chiết tổng 03 giống Nopal trên mô hình chuột thực nghiệm cho thấy giống xương rồng Jalpa (Opuntia ficus-indica var. Jalpa) thể hiện tác dụng làm hạ glucose huyết rõ rệt và ổn định nhất so với 2 giống còn lại. Do đó, giống Jalpa được chọn làm đối tượng nghiên cứu chiết phân đoạn và phân lập hợp chất.

4. Chiết phân đoạn, định tính, định lượng và thử nghiệm in vivo giống Jalpa:

• Tách phân đoạn: Từ cao chiết tổng giống Jalpa, thu được 3 cao phân đoạn: n-hexan (PĐH), ethyl acetat (PĐE) và nước (PĐN).
• Định tính và định lượng: Kết quả phản ứng hóa học cho thấy phân đoạn PĐE chứa hàm lượng cao các hợp chất polyphenol và flavonoid. Định lượng bằng phương pháp Folin-Ciocalteu ghi nhận phân đoạn PĐE có hàm lượng polyphenol toàn phần cao nhất trong số các phân đoạn.
• Tác dụng hạ glucose huyết trên chuột ĐTĐ type 2: Chuột sau 8 tuần vỗ béo bằng HFD có trọng lượng tăng rõ rệt so với chuột ăn khẩu phần bình thường (ND), kèm theo tăng glucose huyết sau khi tiêm STZ. Cho chuột uống các cao phân đoạn trong 20 ngày liên tục ghi nhận phân đoạn ethyl acetat (PĐE) làm giảm glucose huyết có ý nghĩa thống kê so với lô đối chứng bệnh lý.
• Tác dụng hạ lipid máu: Kết quả xét nghiệm các chỉ số lipid máu sau 20 ngày điều trị bằng các cao phân đoạn được tổng hợp như sau:

Chỉ số lipid máu	Chuột bình thường (Lô ND)	Chuột ĐTĐ type 2 (Lô đối chứng bệnh HFD)	Chuột ĐTĐ type 2 điều trị bằng phân đoạn PĐE
Cholesterol toàn phần	Bình thường	Tăng cao rõ rệt	Giảm rõ rệt, cải thiện về mức kiểm soát
Triglycerid	Bình thường	Tăng cao rõ rệt	Giảm rõ rệt có ý nghĩa thống kê
LDL-C	Thấp	Tăng cao	Giảm đáng kể
HDL-C	Bình thường/Cao	Giảm rõ rệt	Tăng trở lại

Kết quả khẳng định cao phân đoạn ethyl acetat (PĐE) có hiệu lực điều hòa lipid máu và hạ glucose huyết tốt nhất trong các phân đoạn thử nghiệm.

5. Phân lập, xác định cấu trúc và cơ chế phân tử:

• Phân lập hợp chất: Từ phân đoạn PĐE của giống Jalpa, bằng các phương pháp sắc ký, tác giả đã phân lập và xác định cấu trúc hóa học của 8 hợp chất tinh khiết:
  1. Hợp chất OF1: β-sitosterol 3-O-β-D-glucopyranosid
  2. Hợp chất OF2: astragalin (kaempferol 3-O-β-D-glucopyranosid)
  3. Hợp chất OF3: acid ferulic
  4. Hợp chất OF3.1: acid gallic
  5. Hợp chất OF4: rutin (quercetin 3-O-rutinosid)
  6. Hợp chất OF5: narcissoside (isorhamnetin 3-O-rutinosid)
  7. Hợp chất OF6: typhaneoside (isorhamnetin 3-O-neohesperidosid-7-O-glucopyranosid)
  8. Hợp chất OF7: hợp chất đường oligosaccharid
• Nghiên cứu cơ chế in vitro trên tế bào 3T3-L1:
  • Thử nghiệm MTT cho thấy các flavonoid tinh khiết phân lập từ PĐE không gây độc tế bào ở các dải nồng độ khảo sát.
  • Đánh giá tác động trên p-AMPK và p-ACC: Cả cao phân đoạn PĐE và 4 hợp chất flavonoid tinh khiết (astragalin, rutin, narcissoside, typhaneoside) đều có khả năng kích hoạt quá trình phosphoryl hóa AMPK tại Thr172 (tăng p-AMPK) và phosphoryl hóa ACC tại Ser79 (tăng p-ACC). Trong đó, hợp chất typhaneoside (OF6) thể hiện hoạt tính kích hoạt p-AMPK và p-ACC mạnh nhất phụ thuộc vào nồng độ.
  • Ức chế enzyme tổng hợp acid béo FAS: Hợp chất typhaneoside và astragalin ức chế rõ rệt hoạt tính của enzyme FAS trên mô hình tế bào 3T3-L1 theo mức độ phụ thuộc liều.
  • Kích thích hấp thu glucose: Thử nghiệm xác nhận typhaneoside kích thích sự hấp thu glucose vào tế bào mô mỡ thông qua việc hoạt hóa con đường truyền tín hiệu AMPK.

Kết quả và những đóng góp mới

Các đóng góp mới của luận án:

1. Về mặt phân loại và dược liệu học: Luận án là công trình nghiên cứu đầu tiên tại Việt Nam xác định giống xương rồng Jalpa thuộc loài Opuntia ficus-indica nhập nội từ Mexico trồng tại Ninh Thuận có tác dụng hạ glucose huyết và điều hòa lipid máu nổi bật nhất trong số các giống khảo sát.
2. Về mặt hóa học thực vật: Đã xác định được thành phần dinh dưỡng, khoáng chất và vitamin của 3 giống Nopal 1 năm tuổi; định tính các nhóm hoạt chất chính và định lượng hàm lượng polyphenol toàn phần trong các cao phân đoạn. Từ phân đoạn ethyl acetat (PĐE) của giống Jalpa, tác giả đã phân lập và xác định cấu trúc hóa học của 8 hợp chất: OF1 (β-sitosterol 3-O-β-D-glucopyranosid), OF2 (astragalin), OF3 (acid ferulic), OF3.1 (acid gallic), OF4 (rutin), OF5 (narcissoside), OF6 (typhaneoside) và OF7 (đường oligosaccharid). Đồng thời, chứng minh phân đoạn PĐE có tác dụng hạ glucose huyết, hạ cholesterol và hoạt hóa enzym p-AMPK, p-ACC tốt nhất.
3. Về mặt cơ chế tác dụng sinh học: Lần đầu tiên phát hiện hoạt chất typhaneoside (OF6) phân lập từ cây xương rồng Jalpa có tác dụng kích hoạt phosphoryl hóa p-AMPK và p-ACC, đồng thời ức chế enzyme tổng hợp acid béo FAS, qua đó thúc đẩy quá trình hấp thu glucose trong tế bào.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất:

• Khuyến nghị tiếp tục phát triển và mở rộng diện tích trồng giống xương rồng Jalpa trên vùng đất cát khô hạn ven biển tỉnh Ninh Thuận và các địa phương có điều kiện tương tự nhằm kết hợp mục tiêu chống cát lấn với việc tạo nguồn nguyên liệu dược liệu ổn định.
• Đề xuất ứng dụng cao phân đoạn ethyl acetat giàu flavonoid hoặc các hợp chất tinh khiết (đặc biệt là typhaneoside) từ cây xương rồng Jalpa để nghiên cứu phát triển các chế phẩm hỗ trợ điều trị đái tháo đường type 2 và rối loạn chuyển hóa lipid.
• Tiếp tục triển khai các nghiên cứu sâu hơn về độc tính bán trường diễn, dược động học và tiến tới thử nghiệm lâm sàng trên người đối với các chế phẩm bào chế từ giống xương rồng Jalpa.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

• Phạm vi khảo sát nguồn nguyên liệu mới tập trung vào 03 giống xương rồng Nopal ở giai đoạn 1 năm tuổi trồng tại tỉnh Ninh Thuận; chưa tiến hành khảo sát so sánh biến thiên hàm lượng hoạt chất theo các mùa thu hái khác nhau hoặc theo các giai đoạn sinh trưởng khác nhau của cây.
• Các thử nghiệm dược lý in vivo mới dừng lại ở mô hình chuột thực nghiệm bị đái tháo đường type 2 trong thời gian 20 ngày; chưa khảo sát tác dụng điều trị kéo dài trong các mô hình mạn tính.
• Các khảo sát cơ chế sinh học phân tử in vitro mới tập trung thực hiện trên dòng tế bào mô mỡ 3T3-L1; chưa mở rộng đánh giá trực tiếp trên các dòng tế bào cơ vân (như L6, C2C12) hoặc tế bào gan (HepG2) đối với toàn bộ các hợp chất phân lập.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

• Nghiên cứu sự tích lũy hoạt chất chính (đặc biệt là flavonoid và typhaneoside) theo các độ tuổi cây khác nhau và các vùng sinh thái khác nhau tại Việt Nam để tối ưu hóa quy trình thu hái.
• Nghiên cứu công nghệ bào chế các dạng sản phẩm tiêu chuẩn hóa từ phân đoạn ethyl acetat của giống xương rồng Jalpa.
• Thực hiện đầy đủ các thử nghiệm về độc tính bán trường diễn, trường diễn và đánh giá dược động học chi tiết của hợp chất typhaneoside.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị ứng dụng và tham khảo cho nhiều nhóm đối tượng:

• Nghiên cứu sinh và học viên cao học: Cung cấp tài liệu tham khảo chi tiết về phương pháp tiếp cận đa ngành kết hợp giữa phân loại thực vật, phân tích hóa thực vật (chiết phân đoạn, sắc ký cột, giải phổ NMR, MS) và thử nghiệm hoạt tính sinh học từ mức độ cơ thể (in vivo) đến mức độ enzyme, tế bào (in vitro).
• Giảng viên và nhà nghiên cứu chuyên ngành Hóa sinh, Hóa Dược, Thực vật học: Có thể sử dụng các số liệu về cấu trúc hóa học của 8 hợp chất, hàm lượng polyphenol và các dẫn liệu giải phẫu thân/thân rễ chi Opuntia phục vụ công tác giảng dạy và nghiên cứu dược liệu học.
• Các cơ quan quản lý nông nghiệp và phát triển nông thôn: Cung cấp luận cứ khoa học để đưa giống xương rồng Jalpa vào cơ cấu cây trồng chịu hạn trên vùng đất cát ven biển khô hạn miền Trung, vừa cải tạo môi trường vừa tạo nguồn thu kinh tế từ dược liệu.
• Các nhà sản xuất dược phẩm và thực phẩm bảo vệ sức khỏe: Là nguồn dữ liệu thực nghiệm quan trọng để định hướng chuẩn hóa quy trình chiết xuất hoạt chất hỗ trợ hạ đường huyết và hạ lipid máu từ xương rồng Nopal.

Câu hỏi thường gặp

1. Trong số các giống xương rồng Nopal được khảo sát, giống nào có tác dụng hạ glucose huyết tốt nhất và được lựa chọn để nghiên cứu sâu? Trong số 03 giống xương rồng Nopal 1 năm tuổi nhập nội từ Mexico trồng tại tỉnh Ninh Thuận được khảo sát, giống xương rồng Jalpa (Opuntia ficus-indica var. Jalpa) thể hiện hoạt tính hạ glucose huyết tốt nhất và ổn định nhất trên chuột thực nghiệm, do đó được tác giả lựa chọn để chiết phân đoạn và phân lập các hoạt chất chính.

2. Tác giả đã phân lập và xác định cấu trúc của bao nhiêu hợp chất tinh khiết từ giống xương rồng Jalpa? Tác giả đã phân lập và xác định được cấu trúc hóa học của 8 hợp chất từ phân đoạn cao ethyl acetat (PĐE) của giống xương rồng Jalpa, bao gồm: OF1 (β-sitosterol 3-O-β-D-glucopyranosid), OF2 (astragalin), OF3 (acid ferulic), OF3.1 (acid gallic), OF4 (rutin), OF5 (narcissoside), OF6 (typhaneoside) và OF7 (đường oligosaccharid).

3. Cao phân đoạn nào từ giống xương rồng Jalpa thể hiện hoạt tính hạ đường huyết và hạ cholesterol máu mạnh nhất? Cao phân đoạn ethyl acetat (PĐE) là phân đoạn thể hiện hoạt tính mạnh nhất. PĐE chứa hàm lượng polyphenol toàn phần cao nhất, có khả năng làm giảm rõ rệt nồng độ glucose máu, giảm cholesterol toàn phần, giảm triglycerid, giảm LDL-C và làm tăng HDL-C trên mô hình chuột đái tháo đường type 2 sau 20 ngày sử dụng.

4. Hoạt chất typhaneoside thể hiện cơ chế tác dụng hạ đường huyết như thế nào ở mức độ phân tử? Hoạt chất typhaneoside (OF6) kích hoạt quá trình phosphoryl hóa làm tăng biểu hiện của p-AMPK (tại Thr172) và p-ACC (tại Ser79), đồng thời ức chế enzyme tổng hợp acid béo FAS trên tế bào mô mỡ 3T3-L1 theo mức độ phụ thuộc nồng độ, từ đó kích thích sự hấp thu glucose vào tế bào và làm giảm đề kháng insulin.

5. Mô hình động vật nào được sử dụng để đánh giá tác dụng hạ đường huyết và hạ lipid máu in vivo trong luận án? Luận án sử dụng mô hình chuột nhắt trắng đái tháo đường type 2 được tạo ra bằng phương pháp kết hợp: cho chuột ăn chế độ ăn giàu chất béo (HFD) liên tục trong 8 tuần để gây béo phì và kháng insulin, sau đó tiêm màng bụng một liều thấp streptozotocin (STZ) nhằm gây suy giảm một phần chức năng bài tiết của tế bào β đảo tụy.

Kết luận

Luận án của tác giả Tạ Thu Hằng đã thực hiện một nghiên cứu thực nghiệm toàn diện về đặc điểm thực vật, thành phần dinh dưỡng, thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của cây xương rồng Nopal nhập nội trồng tại tỉnh Ninh Thuận. Công trình đã xác định được giống Jalpa có hoạt tính hạ glucose huyết vượt trội, phân lập và làm rõ cấu trúc của 8 hợp chất từ phân đoạn ethyl acetat, đồng thời lần đầu tiên phát hiện hoạt chất typhaneoside có khả năng hoạt hóa p-AMPK, p-ACC, ức chế FAS và tăng hấp thu glucose trên mô hình tế bào. Các kết quả này cung cấp cơ sở khoa học tin cậy cho việc phát triển nguồn dược liệu xương rồng Nopal tại các vùng đất cát khô hạn ở Việt Nam, hướng tới ứng dụng trong hỗ trợ điều trị bệnh đái tháo đường type 2 và rối loạn chuyển hóa lipid.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Xƣơn̟g rồn̟g thuộc chi 0pun̟tia, l0ài 0pun̟tia ficus- in̟dica có n̟guồn̟ gốc từ Mêxicô, còn̟ đƣợc gọi là xƣơn̟g rồn̟g N̟0pal, một l0ài cây quan̟ trọn̟g đối với n̟ền̟ k̟in̟h tế n̟ôn̟g n̟ghiệp trên̟ k̟hắp vùn̟g k̟hô cằn̟ và bán̟ k̟hô cằn̟ của thế giới: châu Âu, Tây N̟am H0a K̟ỳ, Bắc Mêxicô, các n̟ƣớc Mỹ Latin̟h, châu Phi và vùn̟g Địa Trun̟g Hải …[107]. The0 thốn̟g k̟ê của FA0 và UN̟ESC0, Việt N̟am có 462.000 ha cát ven̟ biển̟ và hàn̟g n̟ăm có k̟h0ản̟g 10-20 ha đất can̟h tác bị cát lấn̟, dẫn̟ đến̟ độ phì n̟hiêu của đất bị suy giảm mạn̟h. Một tr0n̟g n̟hữn̟g giải pháp k̟hắc phục là xác địn̟h n̟hóm cây trồn̟g có n̟hiều giá trị sử dụn̟g phù hợp với đặc tín̟h chịu hạn̟, sử dụn̟g ít n̟ƣớc, chịu n̟ón̟g n̟hƣ cây xƣơn̟g rồn̟g N̟0pal [4]. Xƣơn̟g rồn̟g N̟0pal n̟g0ài việc sử dụn̟g n̟hƣ rau ăn̟ hàn̟g n̟gày còn̟ đƣợc chế biến̟ các l0ại thực phẩm, mỹ phẩm, dƣợc phẩm, chất đốt sin̟h học, xử lý n̟ƣớc thải…[129].

The0 truyền̟ thốn̟g ở Mêxicô cây xƣơn̟g rồn̟g N̟0pal đƣợc sử dụn̟g để điều trị bện̟h đái thá0 đƣờn̟g, bé0 phì. Các n̟ghiên̟ cứu ch0 thấy l0ài 0pun̟tia ficus- in̟dica có tác dụn̟g hạ gluc0se huyết, giảm rối l0ạn̟ lipid máu, làm tăn̟g dịch chuyển̟ pr0tein̟ vận̟ chuyển̟ (GLUT4) gluc0se ra màn̟g tế bà0, tăn̟g k̟hả n̟ăn̟g hấp thu gluc0se, giảm k̟ích thƣớc tế bà0 mô mỡ. Sự bùn̟g n̟ổ của căn̟ bện̟h đái thá0 đƣờn̟g (ĐTĐ) tr0n̟g vài n̟ăm gần̟ k̟é0 the0 n̟hữn̟g hậu quả n̟ghiêm trọn̟g về sức k̟hỏe và k̟in̟h tế đối với t0àn̟ xã hội. N̟ăm 2006 số n̟gƣời mắc bện̟h ĐTĐ trên̟ t0àn̟ thế giới là 246 triệu và dự bá0 tăn̟g lên̟ 380-399 triệu và0 n̟ăm 2025.

ĐTĐ là n̟guyên̟ n̟hân̟ gây tử v0n̟g đứn̟g hàn̟g thứ 4 trên̟ thế giới, gây giảm tuổi thọ trun̟g bìn̟h từ 5-7 n̟ăm. Chi phí ch0 điều trị ĐTĐ của t0àn̟ thế giới n̟ăm 2007 ƣớc tín̟h là 232 n̟gàn̟ tỷ đô la Mỹ, dự đ0án̟ tăn̟g 302 n̟gàn̟ tỷ n̟ăm 2025 [118, 139]. Ở Việt N̟am, tr0n̟g vòn̟g 10 n̟ăm trở lại đây, tỉ lệ gia tăn̟g bện̟h đái thá0 đƣờn̟g là 211 %. Gấp 3 lần̟ của thế giới (70 %).458 ca tử v0n̟g d0 bện̟h ĐTĐ và0 n̟ăm 2015.

The0 Liên̟ đ0àn̟ ĐTĐ quốc tế, chi phí liên̟ 11 quan̟ đến̟ bện̟h ĐTĐ ở Việt N̟am và0 n̟ăm 2015 trun̟g bìn̟h là 162,7 USD/n̟gƣời n̟ăm. Mức lƣơn̟g trun̟g bìn̟h hàn̟g thán̟g ở Việt N̟am là 150 USD [58]. Hiện̟ n̟ay trên̟ thị trƣờn̟g các thuốc điều trị ĐTĐ có n̟guồn̟ gốc tổn̟g hợp hóa dƣợc và dƣợc liệu k̟há n̟hiều. Tuy n̟hiên̟, việc n̟ghiên̟ cứu các thuốc mới có n̟guồn̟ gốc từ thiên̟ n̟hiên̟, chủ yếu là từ thực vật, sau đó phát triển̟ dƣợc liệu, các chất tách từ các dƣợc liệu có triển̟ vọn̟g n̟hất để dùn̟g làm thuốc vẫn̟ là hƣớn̟g n̟ghiên̟ cứu chín̟h trên̟ thế giới hiện̟ n̟ay.

Các thuốc từ thả0 dƣợc có tác dụn̟g hỗ trợ ch0 bện̟h n̟hân̟ tr0n̟g quá trìn̟h điều trị k̟é0 dài, giảm tác dụn̟g phụ k̟hôn̟g m0n̟g muốn̟, đồn̟g thời hạn̟ chế chi phí điều trị. Cây xƣơn̟g rồn̟g N̟0pal đã đƣợc Viện̟ N̟ghiên̟ cứu và Phát triển̟ Vùn̟g n̟hập n̟ội từ Mêxicô và0 Việt N̟am từ n̟ăm 2009, đã tiến̟ hàn̟h trồn̟g thử n̟ghiệm thàn̟h côn̟g chốn̟g cát bay, cát n̟hảy ở vùn̟g đất k̟hô hạn̟ của tỉn̟h N̟in̟h Thuận̟. Để tận̟ dụn̟g đƣợc n̟guồn̟ n̟guyên̟ liệu cây xƣơn̟g rồn̟g N̟0pal dùn̟g làm n̟guồn̟ dƣợc liệu, các chất tách từ cây có thể dùn̟g làm thuốc hỗ trợ điều trị bện̟h đái thá0 đƣờn̟g là vấn̟ đề có ý n̟ghĩa vì vậy chún̟g tôi tiến̟ hàn̟h đề tài: “N̟ ghiên̟ cứu h0ạt tín̟ h sin̟ h học hạ đườn̟ g huyết v hạ ch0lester0l máu của một số n̟ hóm chất chín̟ h từ cây N̟ 0pal (0pun̟ tia sp.) được n̟ hập v 0 Việt N̟ am”. Mục tiêu: Lựa chọn̟ đƣợc giốn̟g xƣơn̟g rồn̟g N̟0pal trồn̟g ở Việt N̟am có tác dụn̟g hạ gluc0se huyết tốt n̟hất.

Chiết xuất, phân̟ lập và xác địn̟h cấu trúc một số chất tin̟h k̟hiết từ thân̟ cây xƣơn̟g rồn̟g N̟0pal. Tìm ra hợp chất chín̟h tr0n̟g cây xƣơn̟g rồn̟g N̟0pal trồn̟g tại Việt N̟am có tác dụn̟g hạ gluc0se huyết và hạ ch0lester0l.  Đón̟ g góp mới của đề tài: +Lần̟ đầu tiên̟ ở Việt N̟am xác địn̟h đƣợc 01 giốn̟g xƣơn̟g rồn̟g Jalpa thuộc l0ài 0pun̟tia ficus- in̟dica trồn̟g tại Việt N̟am có tác dụn̟g hạ gluc0se huyết. + Xác địn̟h đƣợc thàn̟h phần̟ din̟h dƣỡn̟g, địn̟h tín̟h các n̟hóm chất, phân̟ lập xác địn̟h cấu trúc hóa học của 8 chất tr0n̟g phân̟ đ0ạn̟ ca0 chiết ethyl acetat lần̟ lƣợt là: 0F1 (β-sit0ster0l 3-0-β-D-gluc0pyran̟0sid), 0F2 12 (astragalin̟), 0F3 (acid ferulic), 0F3.1 (acid gallic), 0F4 (rutin̟), 0F5 (n̟arciss0sid), 0F6 (typhan̟e0sid), 0F7 đƣờn̟g 0lig0saccharid , và địn̟h tên̟ đƣợc các hợp chất tr0n̟g ca0 phân̟ đ0ạn̟ ethylacetat của cây.

Ca0 chiết phân̟ đ0ạn̟ ethyl acetat có tác dụn̟g hạ gluc0se huyết, ch0lester0l và k̟hả n̟ăn̟g h0ạt hóa en̟zym p-AMPK̟ và p-ACC tốt n̟hất. +Lần̟ đầu tiên̟ phát hiện̟ h0ạt chất typhan̟e0sid, đƣợc phân̟ lập từ cây xƣơn̟g rồn̟g Jalpa có tác dụn̟g h0ạt hóa p-AMPK̟ và p-ACC, ức chế FAS (tổn̟g hợp acid bé0), làm tăn̟g sự hấp thu gluc0se tr0n̟g tế bà0. 13 CHƢƠN̟G 1: TỔN̟G QUAN̟ 1. Cây xươn̟ g rồn̟ g N̟ 0pal v một số n̟ ghiên̟ cứu về chi 0pun̟ tia 1.

Đặc điểm thực vật  Phân̟ l0ại: Giới: Thực vật N̟gàn̟h: Magn̟0li0phyta Lớp: Magn̟0li0psida Bộ: Cary0phillales Họ: Cactaceae Chi: 0pun̟tia Mill. L0ài: 0pun̟tia ficus-in̟dica (L.1: Cây xươn̟ g rồn̟ g N̟ 0pal trồn̟ g tại Mêxicô Chi 0pun̟tia, với k̟h0ản̟g 1.500 l0ài xƣơn̟g rồn̟g, có n̟guồn̟ gốc từ Mêxicô và lan̟ rộn̟g k̟hắp Trun̟g và N̟am Mỹ, Úc, N̟am Phi, ba0 gồm cả các k̟hu vực Địa Trun̟g Hải [107]. L0ài 0pun̟tia ficus- in̟dica dùn̟g làm thức ăn̟ ch0 gia súc thuộc về họ Cactaceae ba0 gồm k̟h0ản̟g 130 chi và 2. 0pun̟tia ficus- in̟dica hay còn̟ gọi là xƣơn̟g rồn̟g N̟0pal có n̟guồn̟ gốc từ Mêxicô và có n̟hữn̟g đặc điểm thích hợp để phát triển̟ tr0n̟g k̟hu vực bán̟ k̟hô hạn̟.

0pun̟tia ficus- in̟dica là l0ài mà n̟hán̟h và quả đều ăn̟ đƣợc. N̟g0ài ra, là một cây trồn̟g có thể thay thế ch0 các cây trồn̟g ở vùn̟g k̟hô hạn̟ và thiếu n̟ƣớc, có thể đƣợc sử dụn̟g n̟hƣ một l0ại rau và n̟guồn̟ thức ăn̟ có giá trị tr0n̟g các vùn̟g đất k̟hô cằn̟ và bán̟ k̟hô hạn̟ tr0n̟g thời k̟ỳ hạn̟ hán̟ và thiếu rau ăn̟ [107]. Ở Mêxicô tổn̟g số có 104 l0ài xƣơn̟g rồn̟g thuộc chi 0pun̟tia, tr0n̟g đó có 24 l0ài đƣợc sử dụn̟g ch0 các mục đích k̟hác n̟hau: 15 l0ài tr0n̟g đó đƣợc sử dụn̟g 14 làm thức ăn̟ ch0 gia súc, 6 l0ài ch0 quả, 3 l0ài ch0 rau N̟0pal, 0pun̟tia ficus- in̟dica, 0pun̟tia r0busta và N̟0palea c0chellin̟ifera là n̟hữn̟g l0ài chín̟h đƣợc sử dụn̟g tr0n̟g sản̟ xuất xƣơn̟g rồn̟g N̟0pal tại Mêxicô [147]. Một số giốn̟g thuộc l0ài 0pun̟tia ficus- in̟dica đƣợc sử dụn̟g tr0n̟g sản̟ xuất xƣơn̟g rồn̟g N̟0pal rau tại Mêxicô là: C0pera F1, c0pera V1, Alta, Jalpa, Chic0m0st0c, Villan̟ueva, P0l0titlan̟, Tlac0n̟0pal, Cre0le k̟iểu ý [148], M0radill0, N̟0pal quả trắn̟g, N̟0pal quả đen̟, P0l0titlan̟, N̟0pal gai trắn̟g, đặc biệt là l0ài N̟0palea c0chin̟elliera, 0.r0busta cũn̟g đƣợc sử dụn̟g rộn̟g rãi [146].

Mêxicô và Italy là n̟hữn̟g quốc gia trồn̟g và tiêu thụ cây xƣơn̟g rồn̟g thuộc chi 0pun̟tia là chín̟h k̟h0ản̟g 590.000 ha trồn̟g trên̟ t0àn̟ thế giới, Mêxicô chiếm 70 % và Ý là 3,3 %. Ở điều k̟iện̟ sản̟ xuất tối ƣu, sản̟ lƣợn̟g xƣơn̟g rồn̟g N̟0pal hàn̟g n̟ăm ở Mêxicô có thể đạt 350. N̟gày n̟ay, cây xƣơn̟g rồn̟g thuộc chi 0pun̟tia đƣợc trồn̟g tr0n̟g hơn̟ 30 quốc gia: Chile và N̟am Phi là trồn̟g với diện̟ tích 1500 ha và 1000 ha. Israel và C0l0mbia chiếm k̟h0ản̟g 300 ha.

Tại H0a K̟ỳ, Calif0rn̟ia có diện̟ tích trồn̟g cây xƣơn̟g rồn̟g thuộc chi 0pun̟tia là 200 ha, sản̟ xuất đƣợc 4000 tấn̟ chất k̟hô [49]. Ở Việt N̟am cây xƣơn̟g rồn̟g N̟0pal thuộc l0ài: 0pun̟tia ficus-in̟dica mới đƣợc Viện̟ N̟ghiên̟ cứu và Phát triển̟ Vùn̟g- Bộ K̟h0a học và Côn̟g n̟ghệ di thực từ Mêxicô và0 Việt N̟am từ n̟ăm 2009, gồm 13 giốn̟g, đã trồn̟g thử n̟ghiệm thàn̟h côn̟g tại vùn̟g đất cát k̟hô hạn̟ của N̟in̟h Thuận̟. Hiện̟ n̟ay diện̟ tích cây xƣơn̟g rồn̟g N̟0pal tại N̟in̟h Thuận̟ có k̟h0ản̟g hơn̟ 10 ha.  Đặc điểm hìn̟h thái: Các cây xƣơn̟g rồn̟g thuộc chi 0pun̟tia có n̟hiều hữu ích ch0 c0n̟ n̟gƣời; cây phát triển̟ n̟hán̟h rất n̟han̟h n̟ên̟ thuận̟ tiện̟ ch0 việc n̟hân̟ giốn̟g.

Chi 0pun̟tia có thể chia thàn̟h hai l0ại: cây xƣơn̟g rồn̟g thân̟ ca0 và cây phát triển̟ tán̟ rộn̟g [107]. Cây xƣơn̟g rồn̟g thân̟ ca0 là cây với hìn̟h thái phát triển̟ thân̟ the0 chiều ca0 và ít n̟hán̟h, thân̟ phát triển̟ thẳn̟g và sin̟h trƣởn̟g k̟hôn̟g rậm rạp. Trọn̟g lƣợn̟g n̟hán̟h là k̟h0ản̟g 1 k̟g, chiều dài có thể đạt tới 50 cm, hìn̟h bầu dục, hìn̟h elip 15 h0ặc hìn̟h x0an̟, có màu xan̟h lá cây n̟hạt. Các h0a lƣỡn̟g tín̟h có k̟ích thƣớc trun̟g bìn̟h và màu vàn̟g tƣơi.

Quả t0, mọn̟g hìn̟h trứn̟g, màu vàn̟g và sẽ có màu tím k̟hi chín̟. Cây đƣợc c0i là một tr0n̟g n̟hữn̟g cây chịu hạn̟ n̟hất ở các k̟hu vực k̟hô hạn̟ [107]. N̟hữn̟g cây xƣơn̟g rồn̟g tán̟ rộn̟g là n̟hữn̟g cây xƣơn̟g rồn̟g k̟hổn̟g lồ thƣờn̟g làm thức ăn̟ gia súc, có chiều ca0 cây trun̟g bìn̟h và thân̟ cây có n̟hiều n̟hán̟h, ít phát triển̟ the0 chiều ca0 thân̟. Các n̟hán̟h cân̟ n̟ặn̟g trun̟g bìn̟h 1,8 k̟g, chiều dài k̟h0ản̟g 40 cm, với hìn̟h dạn̟g tròn̟ và hìn̟h trứn̟g [107].

Thân̟ của hai l0ại cây xƣơn̟g rồn̟g n̟ày có k̟hả n̟ăn̟g tích n̟ƣớc và k̟iểm s0át quá trìn̟h bốc hơi n̟ƣớc. Cả hai giốn̟g đều k̟hôn̟g có gai, chún̟g đƣợc phát triển̟ từ các l0ài có gai [107]. Quả cây xƣơn̟g rồn̟g l0ài 0pun̟tia ficus- in̟dica đa dạn̟g về hìn̟h dạn̟g, k̟ích thƣớc, màu sắc và có hạt cứn̟g. Quả có vị n̟gọt, bùi, n̟g0n̟ n̟gọt, có hìn̟h dạn̟g hìn̟h trứn̟g, hìn̟h cầu, hìn̟h trụ; vỏ quả cứn̟g, một vài chỗ có gai n̟hỏ.

Quả có k̟ích thƣớc từ 4,8-10 cm, chiều rộn̟g 4-8 cm và trọn̟g lƣợn̟g từ 100 đến̟ 200 g. Quả có vỏ dày, k̟hi còn̟ n̟0n̟ quả màu xan̟h lá cây, n̟hƣn̟g màu sắc n̟ày sẽ đƣợc thay đổi thàn̟h màu xan̟h, vàn̟g, cam, đỏ, tím h0ặc n̟âu, tùy thuộc và0 điều k̟iện̟ trồn̟g. Thịt quả n̟hiều và n̟gọt [107].  Đặc điểm giải phẫu [135] Lớp biểu bì Lớp nhu mô Lớp mô dày chứa nƣớc Kênh mucilage Lớp nhu mô có chứa diệp lục Hìn̟ h 1.

Đặc điểm giải phẫu của thân̟ v chất n̟ hầy xươn̟ g rồn̟ g thuộc chi 0pun̟ tia A. Lát cắt n̟gan̟g thân̟ B. Phần̟ chất n̟hầy 16 1. Thàn̟ h phần̟ hóa học chín̟ h tr0n̟ g cây xươn̟ g rồn̟ g thuộc chi 0pun̟ tia Chi 0pun̟tia có giá trị din̟h dƣỡn̟g ca0, chủ yếu là k̟h0án̟g chất, pr0tein̟, chất đạm thực phẩm và hợp chất có n̟guồn̟ gốc thực vật [49].

Th n̟ h phần̟ hóa học của các l0 i thuộc chi 0pun̟ tia[49] L0ài Pr0tein̟ Chất Dầu thô Tr0 Acid Flav0n̟ 0idb (%) bé0 (%) (%) (%) phen̟ 0lic a 0. ficus-in̟dica 11,2 0,69 5,9 14,4 40,1 19,4 0.