TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG ỨC CHẾ ACETYLCHOLINESTERASE CỦA MỘT SỐ DẪN CHẤT THƠM MỚI MANG KHUNG 2-(5-(PYRIDIN- 2-YL)-1H-TETRAZOL-1-YL)ACETAMID

• Tác giả: Lê Thiên Bảo Long
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Phương Thảo
• Trường học: Trường Đại Học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược sĩ
• Đề tài: Tổng Hợp Và Đánh Giá Tác Dụng Ức Chế Acetylcholinesterase Của Một Số Dẫn Chất Thơm Mới Mang Khung 2-(5-(Pyridin- 2-Yl)-1H-Tetrazol-1-Yl)Acetamid
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Bệnh Alzheimer và giả thuyết cholinergic trong bệnh Alzheimer
• 1.1.1. Giới thiệu về bệnh Alzheimer
• 1.1.2. Giả thuyết cholinergic trong bệnh Alzheimer
• 1.1.2.1. Acetylcholin và hệ dẫn truyền cholinergic
• 1.2. Tổng quan về acetylcholinesterase (AChE)
• 1.2.1. Giới thiệu về acetylcholinesterase
• 1.2.2. Cấu trúc của acetylcholinesterase
• 1.3. Nguyên liệu, thiết bị, nội dung và phương pháp nghiên cứu
• 1.3.1. Nguyên liệu và thiết bị nghiên cứu
• 1.3.2. Nội dung nghiên cứu
• 1.3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 1.4. Thực nghiệm và kết quả nghiên cứu
• 1.4.1. Tổng hợp hóa học
• 1.4.2. Thử độ tinh khiết
• 1.4.3. Khẳng định cấu trúc
• 1.4.4. Hoạt tính sinh học
• 1.5. Kết luận và kiến nghị
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Alzheimer Tổng Quan Bệnh Tác Dụng AChE 55 ký tự

Bệnh Alzheimer (AD) là một bệnh thoái hóa thần kinh mãn tính, không hồi phục, gây ra các triệu chứng như mất trí nhớ, rối loạn nhận thức và hành vi. Đây là nguyên nhân hàng đầu gây ra hội chứng sa sút trí tuệ, chiếm khoảng 60-80% tổng số trường hợp. Theo báo cáo năm 2023 của ADI, số người mắc sa sút trí tuệ trên toàn cầu năm 2019 là hơn 55 triệu người và dự kiến sẽ tăng lên 139 triệu vào năm 2050 do tình trạng già hóa dân số. Chi phí liên quan đến điều trị cũng dự kiến tăng gấp đôi từ 1300 tỷ đô năm 2019 lên 2800 tỷ đô vào năm 2030. Tại Việt Nam, ước tính có khoảng 660,000 người mắc bệnh sa sút trí tuệ vào năm 2015, và dự kiến tăng lên 1,2 triệu người vào năm 2030. Cơ chế bệnh sinh của Alzheimer hiện vẫn còn là một ẩn số, gây khó khăn cho việc phòng ngừa và điều trị.

1.1. Alzheimer Dấu ấn sinh học và cơ chế bệnh sinh

Hai dấu ấn sinh học quan trọng của AD là sự tích lũy peptid amyloid beta (Aβ) trong các mảng bám và sự tăng phosphoryl hóa của protein tau trong đám rối sợi thần kinh (NFTs). Bên cạnh đó, AD còn đặc trưng bởi nồng độ thấp các chất dẫn truyền thần kinh acetylcholin (ACh), sự mất các sợi cholinergic, nhiễm độc thần kinh, tăng các yếu tố stress oxy hóa, viêm thần kinh mãn tính, rối loạn cân bằng kim loại. Các giả thuyết về cơ chế bệnh sinh bao gồm: giả thuyết cholinergic, giả thuyết mảng bám amyloid, giả thuyết ion kim loại, giả thuyết tau, giả thuyết lysosome. Các nhà khoa học đã cố gắng tìm hiểu và phát triển nhằm tìm kiếm các phương pháp tiềm năng để can thiệp, ngăn chặn và điều trị hiệu quả AD.

1.2. Acetylcholinesterase AChE trong bệnh Alzheimer

Sự suy giảm khả năng học tập và trí nhớ trong AD chủ yếu do giảm chất dẫn truyền thần kinh acetylcholin và rối loạn dẫn truyền hệ cholinergic. Do đó, nhiều chiến lược điều trị đã được nghiên cứu nhằm làm chậm sự tiến triển các triệu chứng của AD đồng thời khôi phục nồng độ ACh trong khe synap và dẫn truyền cholinergic. Trong đó, AChE thường được chọn làm mục tiêu của các phương pháp trị liệu với mục đích ức chế hoạt động của AChE. Theo tài liệu, cơ chế hoạt động của các chất ức chế AChE đặc biệt hiệu quả do chúng làm tăng nồng độ ACh và cải thiện dẫn truyền cholinergic, từ đó góp phần phục hồi chức năng nhận thức ở bệnh nhân Alzheimer.

II. Giả Thuyết Cholinergic Cơ Sở Điều Trị Alzheimer 58 ký tự

Giả thuyết cholinergic là một trong những giả thuyết lâu đời nhất trong quá trình nghiên cứu về AD. Các nghiên cứu đầu tiên cho thấy bệnh nhân Alzheimer có tình trạng giảm sút đáng kể cholin acetyl transferase (ChAT) - enzym tổng hợp ACh ở vùng vỏ não. Hai dấu ấn quan trọng khác của AD theo giả thuyết cholinergic là sự giảm khử cực dẫn đến giảm giải phóng ACh vào khe synap và giảm thu hồi cholin ở khe synap cần thiết cho quá trình tổng hợp ACh. Từ đó dẫn tới suy giảm của chất dẫn truyền thần kinh quan trọng trong quá trình bệnh sinh của AD là ACh. Như vậy, điều này cho thấy sự thoái hóa của các tế bào thần kinh và sự mất dẫn truyền thần kinh cholinergic ở vỏ não và thần kinh trung ương đã góp phần gây ra bệnh, làm suy giảm đáng kể chức năng nhận thức ở bệnh nhân Alzheimer.

2.1. Vai trò của Acetylcholin ACh trong hệ thần kinh

Acetylcholin (ACh) là chất dẫn truyền thần kinh được sử dụng bởi tất cả các tế bào thần kinh cholinergic và đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thần kinh trung ương và ngoại biên. Trong hệ thần kinh trung ương, các tế bào thần kinh cholinergic cùng chất dẫn truyền thần kinh ACh chịu trách nhiệm chủ chốt trong việc điều hòa các chức năng và hoạt động sinh lý của hệ thống thần kinh bao gồm: sự tập trung, ghi nhớ, đáp ứng với stress, chu kỳ giấc ngủ và tiếp nhận thông tin từ các giác quan. ACh được tổng hợp ở trong các nơron tiền synap từ cholin và acetyl-coenzym A (acetyl-CoA) bởi enzym cholin acetyltransferase (ChAT).

2.2. Ảnh hưởng của sự thiếu hụt ACh trong Alzheimer

Việc thiếu hụt ACh làm giảm hoạt hóa của thụ thể muscarinic M1 dẫn tới bất hoạt protein kinase C và enzym α-secretase, từ đó dẫn tới hoạt hóa enzym glycogen synthase kinase-3β (GSK-3β) và enzym BACE-1 trong não bệnh nhân Alzheimer.Việc giảm hoạt động α-secretase và tăng hoạt tính của BACE-1 làm thay đổi con đường chuyển hóa Aβ protein dẫn tới hình thành mảng bám amyloid beta. Hơn nữa, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc hoạt hóa quá mức glycogen synthase kinase (GSK) có nhiệm vụ phosphoryl hoá protein tau dẫn tới hình thành đám rối sợi thần kinh và nồng độ cao các oligome Aβ gây độc. Điều này chỉ ra mối quan hệ phức tạp giữa giả thuyết cholinergic và các giả thuyết khác cũng như các đặc điểm bệnh lý đa dạng trong AD.

III. Dẫn Chất Tetrazol Giải Pháp Ức Chế AChE Mới 54 ký tự

Tetrazol là một dị vòng thơm 5 cạnh chứa 4 nguyên tử nitơ, 1 nguyên tử carbon và 2 nguyên tử hydro. Các dẫn chất của tetrazol cho thấy nhiều hoạt tính sinh học tiềm năng như kháng khuẩn, kháng nấm, kháng viêm, kháng ung thư, chống đái tháo đường và chống đông máu. Nhiều nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng, các dẫn chất mang khung tetrazol có khả năng tương tác với một số đích phân tử tiềm năng trong điều trị Alzheimer, trong đó hướng ức chế enzym acetylcholinesterase đã và đang nhận được nhiều sự quan tâm. Với mục đích tìm kiếm và sàng lọc những hợp chất có khả năng ức chế AChE tốt, đồng thời làm giàu cơ sở dữ liệu về những hợp chất ức chế AChE mang khung tetrazol, nhóm nghiên cứu tiến hành thực hiện đề tài này.

3.1. Tiềm năng dược lý của dẫn chất Tetrazol

Các dẫn chất tetrazol không chỉ có tiềm năng trong điều trị Alzheimer mà còn thể hiện hoạt tính trong nhiều lĩnh vực khác. Điều này mở ra hướng nghiên cứu đa dạng, kết hợp nhiều phương pháp để đạt được hiệu quả điều trị tối ưu. Theo tài liệu, các dẫn chất tetrazol cho thấy nhiều hoạt tính sinh học tiềm năng như kháng khuẩn, kháng nấm, kháng viêm, kháng ung thư, chống đái tháo đường và chống đông máu.

3.2. Cơ chế tác dụng của dẫn chất Tetrazol trong ức chế AChE

Nhiều nghiên cứu cho thấy, các dẫn chất tetrazol có khả năng tương tác với vị trí hoạt động của enzym AChE, từ đó ức chế hoạt động của enzym này. Cơ chế tương tác có thể bao gồm liên kết hydro, tương tác kỵ nước và tương tác tĩnh điện. Sự hiểu biết sâu sắc về cơ chế này sẽ giúp các nhà khoa học thiết kế và tổng hợp các dẫn chất tetrazol có hoạt tính ức chế AChE mạnh mẽ hơn. Các dẫn chất mang khung tetrazol có khả năng tương tác với một số đích phân tử tiềm năng trong điều trị Alzheimer, trong đó hướng ức chế enzym acetylcholinesterase đã và đang nhận được nhiều sự quan tâm.

IV. Nghiên Cứu Tổng Hợp Đánh Giá Tác Dụng Ức Chế AChE 59 ký tự

Nghiên cứu này tập trung vào việc tổng hợp các dẫn chất thơm mới mang khung 2-(5-(pyridin-2-yl)-1H-tetrazol-1-yl)acetamid và đánh giá tác dụng ức chế AChE của chúng. Các dẫn chất được tổng hợp qua nhiều giai đoạn phản ứng hóa học, bao gồm phản ứng cộng đóng vòng [3+2], phản ứng N-alkyl hóa, phản ứng thủy phân este và phản ứng amid hóa. Cấu trúc của các hợp chất được xác định bằng các phương pháp phổ nghiệm như phổ hồng ngoại (IR), phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (1H-NMR) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân carbon (13C-NMR).

4.1. Phương pháp tổng hợp các dẫn chất Tetrazol mới

Quy trình tổng hợp bao gồm các bước chính: (1) Phản ứng cộng đóng vòng [3+2] để tạo khung tetrazol, (2) Phản ứng N-alkyl hóa để gắn nhóm alkyl vào khung tetrazol, (3) Phản ứng thủy phân este để loại bỏ nhóm bảo vệ este, và (4) Phản ứng amid hóa để tạo thành các dẫn chất acetamid. Các điều kiện phản ứng như nhiệt độ, thời gian và xúc tác được tối ưu hóa để đạt hiệu suất cao nhất.

4.2. Đánh giá hoạt tính ức chế AChE của các dẫn chất

Hoạt tính ức chế AChE của các dẫn chất được đánh giá bằng phương pháp Ellman, dựa trên sự hình thành sản phẩm màu vàng khi AChE thủy phân acetylthiocholin. Nồng độ ức chế 50% (IC50) được xác định để so sánh hoạt tính của các dẫn chất khác nhau. Theo tài liệu, với mục đích tìm kiếm và sàng lọc những hợp chất có khả năng ức chế AChE tốt, đồng thời làm giàu cơ sở dữ liệu về những hợp chất ức chế AChE mang khung tetrazol, nhóm nghiên cứu tiến hành thực hiện đề tài này.

V. Kết Quả Thảo Luận Tiềm Năng Ứng Dụng Tetrazol 55 ký tự

Kết quả nghiên cứu cho thấy một số dẫn chất thơm mang khung 2-(5-(pyridin-2-yl)-1H-tetrazol-1-yl)acetamid có hoạt tính ức chế AChE đáng kể. Cấu trúc của các dẫn chất này có thể được tối ưu hóa để tăng cường hoạt tính ức chế AChE và giảm độc tính. Những phát hiện này mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc phát triển thuốc điều trị Alzheimer dựa trên khung tetrazol.

5.1. So sánh hoạt tính ức chế AChE của các dẫn chất

Hoạt tính ức chế AChE của các dẫn chất được so sánh với các thuốc điều trị Alzheimer hiện có, như Donepezil và Galantamine. Một số dẫn chất cho thấy hoạt tính tương đương hoặc thậm chí cao hơn so với các thuốc này. Điều này cho thấy tiềm năng lớn của các dẫn chất tetrazol trong việc phát triển thuốc mới.

5.2. Ứng dụng tiềm năng và hướng nghiên cứu tiếp theo

Các dẫn chất tetrazol có hoạt tính ức chế AChE có thể được phát triển thành thuốc điều trị Alzheimer. Nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc đánh giá độc tính, dược động học và dược lực học của các dẫn chất này. Thử nghiệm lâm sàng cũng cần được thực hiện để xác định hiệu quả và an toàn của thuốc trên bệnh nhân Alzheimer. Theo tài liệu, trên cơ sở đó, với mục đích tìm kiếm và sàng lọc những hợp chất có khả năng ức chế AChE tốt, đồng thời làm giàu cơ sở dữ liệu về những hợp chất ức chế AChE mang khung tetrazol, nhóm nghiên cứu tiến hành thực hiện đề tài.

VI. Kết Luận Hướng Đi Mới Trong Điều Trị Alzheimer 55 ký tự

Nghiên cứu này đã thành công trong việc tổng hợp và đánh giá hoạt tính ức chế AChE của một số dẫn chất tetrazol mới. Kết quả cho thấy các dẫn chất này có tiềm năng lớn trong việc phát triển thuốc điều trị Alzheimer. Tuy nhiên, cần có thêm nhiều nghiên cứu để đánh giá đầy đủ các khía cạnh dược lý và an toàn của các dẫn chất này trước khi có thể đưa vào ứng dụng lâm sàng.

6.1. Tóm tắt các kết quả chính của nghiên cứu

Nghiên cứu đã tổng hợp thành công các dẫn chất thơm mới mang khung 2-(5-(pyridin-2-yl)-1H-tetrazol-1-yl)acetamid và chứng minh hoạt tính ức chế AChE của chúng. Một số dẫn chất cho thấy hoạt tính tương đương hoặc cao hơn so với các thuốc điều trị Alzheimer hiện có. Điều này cung cấp bằng chứng ban đầu về tiềm năng của các dẫn chất tetrazol trong điều trị Alzheimer.

6.2. Hướng phát triển và ứng dụng trong tương lai

Trong tương lai, các nghiên cứu nên tập trung vào việc tối ưu hóa cấu trúc của các dẫn chất tetrazol để tăng cường hoạt tính ức chế AChE và giảm độc tính. Nghiên cứu dược động học và dược lực học cũng cần được thực hiện để hiểu rõ hơn về cách các dẫn chất này hoạt động trong cơ thể. Thử nghiệm lâm sàng là bước cuối cùng để xác định hiệu quả và an toàn của thuốc trên bệnh nhân Alzheimer. Các nhà khoa học, dược sĩ cần có thêm nhiều cố gắng trong công cuộc nghiên cứu, phòng ngừa, điều trị bệnh Alzheimer.