Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Cây Bạch hoa xà 1.1 Nguồn gốc và phân loại Bạch hoa xà thuộc họ Plumbaginaceae, có nguồn gốc từ vùng Tây Bắc Châu Á. Họ Plumbaginaceae có 10 chi và 280 loài, nhiều loài thuộc chi Plumbago phân bố ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới [7], [135], [256], [258]. Ở Việt Nam, cây Bạch hoa xà (còn có nhiều tên khác: Bạch tuyết hoa, cây Chiến, cây Đuôi công [1], Đuôi công trắng, Bươm bướm trắng) là cây hoang dại, phân bố ở các tỉnh miền Trung và đồng bằng trung du Bắc bộ hoặc được trồng ở vườn các gia đình và các cơ sở khám chữa bệnh y học cổ truyền. Vị trí phân loại của cây như sau [288]: Giới Thực vật Phân giới Plantae Lớp Magnoliopsida Phân lớp Caryophyllidae Bộ Plumbaginales Họ Plumbaginaceae Chi Plumbago Loài Plumbago zeylanica L.2 Đặc điểm hình thái Bạch hoa xà là một loài cây sống lâu năm, cao khoảng 0,3 – 0,6 m, thân có đốt và nhẵn [1], cành có gốc màu lục.
Lá mọc so le, hình trứng đầu nhọn, dài từ 4 – 10 cm, mép nguyên, không có lông, nhưng mặt dưới hơi trắng nhạt [1]. Hoa 5 màu trắng, hợp thành bông khá dày đặc ở ngọn. Lá thuôn, nhọn ngắn bằng 1/3 đài hoa. Đài hoa hình trụ, có cạnh rõ, phủ đầy lông tuyến ở mặt ngoài, phía trên xẻ 5 răng nhọn, ngắn.
Tràng hình ống nhỏ, dài gấp đôi đài, 5 thùy hình trứng ngược, có mũi nhọn. Hoa có 5 nhị, nhẵn; bao phấn thuôn màu vàng; Bầu noãn bé, 1 vòi nhụy dài hình chỉ. Cây ra hoa quanh năm nhưng nhiều nhất vào các tháng 5 – 6 [1] (Hình 1. Hoa Rễ Lá Hình 1.1: Cây Bạch hoa xà: a.3 Thành phần hóa học Hoạt chất chính trong thành phần hóa học của cây Bạch hoa xà là chất Plumbagin (5-hydroxy-2-methyl-1, 4-naphthoquinone), có ở dạng đơn (hydro plumbagin, dihydro plumbagin, hydroxyl plumbagin (droseron), dihydroxy hydro plumbagin (idoshinanolon), chloro plumbagin, plumbagin acid); dạng ghép đôi (hai phân tử nối với nhau tạo thành biplumbagin: chitanon, zeylanon, isozeylanon và maritinon); có khi hai phân tử plumbagin và zeylanon ghép lại với nhau thành plumbazeylanon làm thành một triplumbagin.
Ngoài ra, cây còn chứa một số keton (elliptinon, vanilic acid), aminoacid (aspartic acid, tyrosin, tryptophan, threonin, alanin, histidin, glycin, methionin, hydroxy prolin .), ester (nonyl nonamoat, nonyl ethyl dodecanoat, benzyl 6 dihydroxy methoxy benzoat, stigmasterol acetal, lupeol acetat, keto dihydroxy ursenedioic acid dimethyl ester), terpenoid (bakuchiol, lupeol, sisterol, amyrin, taraxasterol),… Đặc biệt ở Việt Nam, ngoài linolenic và palmitic acid, Bạch hoa xà còn chứa 31 hóa chất ở trong thân, 13 trong lá và 13 trong rễ cây.4 Công dụng của dịch trích ly từ rễ cây BHX Theo Đông y, Bạch hoa xà có vị đắng, chát, tính hơi ôn, có độc tính; có tác dụng khử phong, giảm đau, tán ứ, tiêu thũng, giải độc, sát trùng. Rễ có vị đắng, chát, gây nôn. Toàn cây trị tràng nhạc, bạch huyết, bế kinh, tăng huyết áp; viêm tuyến vú, viêm hạch cấp, nấm, nhọt, rò hậu môn [1], [6]. Thành phần hóa học chủ yếu có trong dịch ly trích từ rễ là Plumbagin nên đã có nhiều nghiên cứu nhằm xác định công dụng của Plumbagin ly trích từ cây Bạch hoa xà, một số kết quả nghiên cứu được ghi nhận: - Kháng ung thư: hiệu quả kháng ung thư của Plumbagin được biểu hiện ở việc ức chế một vài loại ung thư như ung thư tuyến tiền liệt [182], ung thư phổi [87], [100] ung thư thanh quản [161], [228], ung thư buồng trứng [228] và ung thư da [259].
Tại Ấn Độ, Plumbagin chiết từ rễ cây Bạch hoa xà được sử dụng để điều trị khối u, ung thư thực nghiệm trên chuột, kết quả là đã làm kích thước khối u giảm 70%. - Kháng một số vi khuẩn: Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis, Proteus vulgaris và Candida albicans [186], Helicobacter pylori [263]. - Kháng nấm: Alternaria alternata, Aspergillus niger, Bipolaris oryzae, Fusarium oxysporum, Phytophthora capsici, Rhizoctonia solani, Rhizopus stolonifer var. stolonifer và Sclerotinia sclerotiorum [216].1 Cấu trúc và đặc tính hóa học Plumbagin, 2-methoxy-5-hydroxy-1, 4-naphthoquinone (C11H8O3) (Hình 1.2), là sản phẩm tự nhiên được khẳng định có trong rễ cây Plumbago indica L., trọng lượng phân tử 188,18; màu vàng và điểm hòa tan 78-79oC.
Plumbagin tan nhẹ trong nước nóng và tan tốt trong các dung môi alcohol, acetone, chloroform, benzene và acetic acid. Plumbagin hấp thụ tốt ở các bước sóng 212, 266, 410 và 423 nm [160]. Cấu trúc phân tử của Plumbagin [255] 1.2 Sinh tổng hợp Plumbagin ở thực vật Trao đổi các hợp chất thứ cấp ở thực vật thường được hình thành qua trung gian trao đổi glucose nhờ các con đường shikimic, acetate và amino acid [79]. Hầu hết các Naphthoquinone được bắt nguồn từ con đường Shikimate, tuy nhiên Plumbagin hiện diện trong các loài Plumbago spp.
đều được tổng hợp từ 6 đơn vị C2 qua con đường acetate-malonate, Hình 1. 8 α-ketoglutatate CoASH+NAD+ glutamate CO2+NADH H3C COOH H3C COOH H3C ScoA NH2 Alanine - aminotransferase Pyruvate-dehydrogenase O O L-alanine Pyruvate Acetyl CoA 6S OH O OH OH O O O oxidation Reduction aldol condensatio decarboxylation SCoA CH3 O CH3 CH3 O O O Plumbagin Hình 1. Con đường sinh tổng hợp Plumbagin ở thực vật.3 Hoạt tính của Plumbagin 1.1 Hoạt tính kháng oxy hóa Hoạt tính sinh học của một số chất thuộc nhóm 1,4-Naphthoquinone, trong đó có Plumbagin đã được nghiên cứu ở tế bào sừng của người (HaCaT). Các hợp chất thuộc nhóm 1,4-Naphthoquinone gây độc tế bào, gây cảm ứng mạnh phản ứng oxy hóa chuyên biệt và làm suy giảm glutathione.
Tilak và cs (2004) [243] nghiên cứu tác dụng chống oxy hóa của Plumbagin từ rễ có trong các chế phẩm thuốc biểu hiện qua khả năng ức chế sự peroxide lipid. Các nghiên cứu về sự phân ly các phân tử do bức xạ hạt nhân được ghi nhận, các nhóm hydroxyl, alkyl peroxyl, linoleic peroxyl acid và bức xạ glutathinyl tạo ra bức xạ phenoxyl khi tương tác với Plumbagin. Từ những kết quả nhận được, Tilak và cs (2004) [243] 9 cho rằng thành phần hoạt chất của dịch chiết từ P. zeylanica là Plumbagin có hoạt tính kháng oxy hóa với hiệu quả cao [243].
Demma và cs (2009) [50] đã tiến hành nghiên cứu và xác nhận Plumbagin có khả năng làm giảm tổn thương DNA khi bị kích thích bởi catechol và cho rằng Plumbagin cũng có hoạt tính như một chất kháng oxy hóa ở nồng độ thấp (< 0,25 ng/ml). Khi theo dõi tác động của Plumbagin (nồng độ 1-16 mg/kg trọng lượng cơ thể) lên chuột, đo nồng độ peroxide lipid sau 24 giờ, đã ghi nhận được Plumbagin ức chế ascorbate ở chuột, Sankar và cs (1987) [204] nhận thấy Plumbagin chỉ tác động lên hoạt tính peroxide lipid phụ thuộc NADPH, nhưng không có tác dụng đối với sự peroxy lipid phụ thuộc cumene hydroperoxide [204]. Ngoài ra, Plumbagin còn có hoạt tính làm suy giảm glutathione (GSH) trong gan và hàm lượng glucose-6-phosphatase trong microsome. Các kết quả thu được cũng cho thấy Plumbagin sở hữu cả hai hoạt tính: kháng stress oxy hóa và kháng oxy hóa.
Đây là hoạt tính ưu việt của nhiều hợp chất tự nhiên [9], [10], [92], [115], [222].2 Hoạt tính kháng viêm Sinh lý bệnh viêm khớp dạng thấp liên quan đến viêm nhiễm, sự phân chia nguyên bào sợi (synoviocyte Proliferation), hình thành mạch và quá trình suy thoái bắt nguồn từ phức hợp metalloproteinase. Plumbagin được biết là một chất ức chế topoisomerase-II, ức chế một số enzyme tham gia sinh lý bệnh của viêm khớp dạng thấp và ức chế hoạt tính bạch cầu trung tính, hình thành mạch máu và biểu hiện collagenase. Những nghiên cứu này cho thấy, các chất ức chế topoisomerase-II, như Plumbagin, có thể được khám phá như nhân tố điều trị sinh lý bệnh viêm khớp dạng thấp [105].3 Hoạt tính kháng ung thư NF-kB là một yếu tố phiên mã phổ biến, giữ vai trò trung tâm trong việc điều hòa nhiều quy trình như: tăng sinh tế bào, biểu hiện của một số gen miễn dịch và cảm ứng gây chết theo chương trình (apoptosis) ở tế bào bạch cầu, đáp ứng miễn dịch bẩm sinh và thích nghi… Plumbagin được ghi nhận là kìm hãm hoạt tính NF-kB trong các tế bào khối u và có ảnh hưởng đến chức năng sinh học của tế bào bạch cầu thông qua các đáp ứng miễn dịch. Checker và cs (2009) [38] mô tả hiệu ứng miễn dịch của Plumbagin thông qua ức chế tăng sinh tế bào T dưới tác động của chất Concanavalin A bằng cách “đóng” chu kỳ tế bào.
Nó cũng biểu hiện khả năng ức chế hoạt tính của marker CD69 và CD25 ở các tế bào T khi được kích hoạt. Tuy nhiên, Plumbagin không làm suy giảm khả năng ức chế miễn dịch của tế bào lympho (ở nồng độ 5 µM). Tương tự, hiệu quả ức chế miễn dịch đã được xác nhận dựa trên mức cytokine ở thí nghiệm in vivo. Tín hiệu điều hòa đầu dòng của hoạt tính liên kết NF-kB-DNA bởi Plumbagin và sự ức chế NF-kB ở tế bào ung thư vú (BRCA) cũng đã được xác nhận.
Đây được xem là một cơ chế quan trọng về ảnh hưởng sinh học của Plumbagin [9].