NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HOÁ HỌC VÀ HOẠT TÍNH TỪ LOÀI PHYSALIS PERUVIANA L.

Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học từ loài Tầm bóp (Physalis peruviana L.). Phân lập, xác định cấu trúc hợp chất và đánh giá hoạt tính.

• Tác giả: Phùng Thị Tình
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hà Thanh
• Trường học: Học Viện Khoa Học Và Công Nghệ
• Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
• Đề tài: Nghiên Cứu Thành Phần Hoá Học Và Hoạt Tính Từ Loài Physalis Peruviana L.
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về chi Physalis
• 1.2. Đặc điểm thực vật chi Physalis
• 1.3. Thành phần hoá học và hoạt tính sinh học của chi Physalis
• 1.4. Tổng quan về loài Physalis peruviana L.
• 1.5. Đặc điểm thực vật loài Physalis peruviana L.
• 1.6. Thành phần hoá học và hoạt tính sinh học của loài Physalis peruviana L.
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu. Vật liệu nghiên cứu
• 2.2. Hoá chất và dung môi
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp xử lý mẫu. Phương pháp chiết xuất
• 2.4. Phương pháp phân tích, phân lập các hợp chất từ mẫu Physalis peruviana L.
• 2.5. Phương pháp xác định cấu trúc hoá học của các hợp chất
• 2.6. Các phương pháp đánh giá hoạt tính
• 2.7. Phương pháp nuôi cấy tế bào in vitro
• 2.8. Phương pháp xác định khả năng ức chế sản sinh NO của tế bào macrophage RAW 264
• 2.9. Phương pháp xác định khả năng gây độc tế bào bằng MTT
• 2.10. Tạo cao chiết. Phân lập và tinh chế các hợp chất
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Xác định cấu trúc hoá học của các hợp chất phân lập từ loài Physalis peruviana L.
• 3.1.1. Hợp chất withanolide J (PP01)
• 3.1.2. Hợp chất 4β-hydroxywithanolide E (PP02)
• 3.1.3. Hợp chất physapruin A (PP03)
• 3.1.4. Hợp chất withaperuvin C (PP04)
• 3.1.5. Hợp chất physaperuvin G (PP05)
• 3.1.6. Hợp chất 28-hydroxywithaperuvin C (PP06)
• 3.2. Hoạt tính ức chế NO của các hợp chất được phân lập từ loài Physalis peruviana L.
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Thành Phần Hóa Học Cây Tầm Bóp

Chi Physalis thuộc họ Cà (Solanaceae) là một trong những chi quan trọng nhất, bao gồm khoảng 120 loài mọc hoang ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Trong y học cổ truyền, các loài thuộc chi Physalis được sử dụng rộng rãi để điều trị ho, viêm họng, sốt cảm, viêm da. Đến năm 2016, đã có khoảng 216 hợp chất của các loài thuộc chi Physalis đã được xác định và phân lập, trong đó withanolide là thành phần xuất hiện nhiều nhất. Vớianolide và physalin được xem là thành phần chính quyết định hoạt tính của các loài thực vật chi Physalis. Các nghiên cứu tại Việt Nam về loài Physalis peruviana L. còn hạn chế. Do đó, nghiên cứu chuyên sâu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của loài này là cần thiết. Đề tài này tập trung vào phân lập, xác định hợp chất, thử nghiệm và đánh giá hoạt tính sinh học từ Physalis peruviana L. tại Việt Nam. Kết quả sẽ cung cấp cơ sở khoa học vững chắc cho ứng dụng, khai thác và phát triển bền vững nguồn dược liệu này. Mục tiêu chính là phân lập các hợp chất và đánh giá hoạt tính sinh học của chúng.

1.1. Đặc Điểm Thực Vật Học và Phân Bố Chi Physalis

Chi Physalis thuộc họ Cà, bộ Cà. Hiện nay, có khoảng 120 loài thuộc chi Physalis phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Các loài Physalis là cây thân thảo, bán cây bụi, cao 0.4 - 3m, có nhiều nhánh. Chúng sống ở nơi đủ ánh sáng, khí hậu ấm áp, một số loài chịu được nhiệt độ cao. Lá mọc so le, hình bầu dục, hình thùy, dài 30-35mm, rộng 20-40mm, cuống lá dài 15-30mm. Hoa lưỡng tính, mọc đơn lẻ, có cuống hoa mỏng, dài khoảng 1cm. Đài hoa hình chuông, có lông, chia làm 5 thùy. Tràng hoa màu vàng tươi hoặc trắng nhạt, đôi khi có chấm tím ở gốc, cũng chia thành 5 thùy. Quả căng mọng, tròn, vỏ trơn nhẵn, có đài hoa lớn bao phủ bên ngoài như đèn lồng, dài 3-4cm, rộng 2cm. Khi chín, quả màu cam, nhiều ngăn rỗng bên trong; một số loài quả đặc ruột và ăn được. Ở Việt Nam, các loài Physalis mọc ven ruộng, bãi cỏ, bìa rừng, vùng đất thấp.

1.2. Thành Phần Hóa Học và Hoạt Tính Sinh Học Chi Physalis

Các nhà khoa học đã nghiên cứu các loài thuộc chi Physalis từ lâu, công bố nhiều công trình về thành phần hóa học và tác dụng sinh học của các hợp chất phân lập. Các nghiên cứu chỉ ra khung withanolide là thành phần xuất hiện nhiều nhất. Các lớp chất chính bao gồm withanolide, labdane diterpene, sucrose ester, flavonoid, ceramide. Trong đó, withanolide và physalin được xem là thành phần chính quyết định hoạt tính. Các loài Physalis được dùng trong y học dân gian để điều trị sốt rét, hen suyễn, viêm gan, viêm da, rối loạn gan, có tác dụng chống vi khuẩn, chống ung thư, hạ sốt và điều hòa miễn dịch. Trích dẫn: Withanolide được định nghĩa là một nhóm C28 ergostane steroid với nhóm 26,22-δ-lactone.

II. Thách Thức Nghiên Cứu Dược Lý Cây Tầm Bóp Việt Nam

Mặc dù chi Physalis được nghiên cứu rộng rãi trên thế giới, các nghiên cứu chuyên sâu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của Physalis peruviana L. tại Việt Nam còn rất hạn chế. Các kết quả tìm kiếm cho thấy chưa có nhiều công trình tập trung vào phân tích chi tiết các hợp chất có trong cây Tầm bóp mọc tại Việt Nam, cũng như đánh giá đầy đủ tiềm năng dược lý của chúng. Điều này tạo ra một thách thức trong việc khai thác và ứng dụng bền vững nguồn dược liệu tiềm năng này. Cần có những nghiên cứu sâu rộng hơn để xác định rõ các hợp chất có giá trị, đánh giá hoạt tính sinh học và độc tính, từ đó đưa ra các khuyến nghị sử dụng an toàn và hiệu quả. Việc thiếu thông tin cũng gây khó khăn trong việc phát triển các sản phẩm dược liệu từ Tầm bóp tại Việt Nam.

2.1. Thiếu Dữ Liệu Chuyên Sâu Về Thành Phần Hóa Học

Hiện tại, còn thiếu các nghiên cứu chi tiết về thành phần hóa học của Physalis peruviana L. tại Việt Nam. Cần có những phân tích định tính và định lượng đầy đủ để xác định các hợp chất có trong cây, bao gồm cả các hợp chất chính như withanolide và physalin, cũng như các hợp chất thứ cấp khác. Việc xác định đầy đủ thành phần hóa học là cơ sở để đánh giá hoạt tính sinh học và tiềm năng dược lý của cây. Trích dẫn: Đến năm 2016, đã có khoảng 216 hợp chất của các loài thuộc chi Physalis đã xác định và phân lập và trong đó cho thấy withanolide là thành phần xuất hiện nhiều nhất.

2.2. Hạn Chế Trong Đánh Giá Hoạt Tính Sinh Học và Độc Tính

Việc đánh giá hoạt tính sinh học và độc tính của Physalis peruviana L. tại Việt Nam còn nhiều hạn chế. Cần có các nghiên cứu in vitro và in vivo để xác định các hoạt tính như chống oxy hóa, kháng viêm, kháng khuẩn, chống ung thư và hạ đường huyết. Đồng thời, cần đánh giá độc tính của cây để đảm bảo an toàn khi sử dụng. Việc thiếu thông tin về độc tính có thể gây ra nguy cơ cho người sử dụng nếu sử dụng không đúng cách.

2.3. Khó Khăn Trong Phát Triển Sản Phẩm Dược Liệu

Sự thiếu hụt thông tin về thành phần hóa học, hoạt tính sinh học và độc tính gây khó khăn trong việc phát triển các sản phẩm dược liệu từ Physalis peruviana L. tại Việt Nam. Cần có các nghiên cứu bài bản để xây dựng quy trình chiết xuất, phân lập và tinh chế các hợp chất có giá trị, cũng như đánh giá hiệu quả và an toàn của các sản phẩm dược liệu trước khi đưa vào sử dụng. Điều này đòi hỏi sự đầu tư về nguồn lực và công nghệ để có thể khai thác tiềm năng dược liệu của cây một cách bền vững.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Thành Phần Hóa Học Tầm Bóp Hiệu Quả

Để nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của Physalis peruviana L. một cách hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp hiện đại và phù hợp. Các phương pháp này bao gồm thu thập và xử lý mẫu, chiết xuất và phân lập các hợp chất, xác định cấu trúc hóa học và đánh giá hoạt tính sinh học. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ đảm bảo tính chính xác và tin cậy của kết quả nghiên cứu. Đồng thời, cần có sự kết hợp giữa các phương pháp hóa học và sinh học để có cái nhìn toàn diện về tiềm năng dược lý của cây Tầm bóp.

3.1. Chiết Xuất và Phân Lập Hợp Chất Từ Mẫu Tầm Bóp

Quá trình chiết xuất đóng vai trò quan trọng trong việc thu nhận các hợp chất có hoạt tính từ Physalis peruviana L. Các phương pháp chiết xuất thường được sử dụng bao gồm chiết xuất bằng dung môi hữu cơ (ví dụ: methanol, ethanol, ethyl acetate) và chiết xuất bằng phương pháp siêu âm. Sau khi chiết xuất, cần áp dụng các kỹ thuật phân lập như sắc ký cột, sắc ký lớp mỏng và sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) để tách các hợp chất riêng lẻ. Trích dẫn: Phương pháp chiết xuất . Phương pháp phân tích, phân lập các hợp chất từ mẫu Physalis peruviana L.

3.2. Xác Định Cấu Trúc Hóa Học Hợp Chất Phân Lập

Sau khi phân lập được các hợp chất, cần xác định cấu trúc hóa học của chúng bằng các phương pháp phổ nghiệm như phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), phổ khối lượng (MS) và phổ hồng ngoại (IR). Phổ NMR cung cấp thông tin về cấu trúc phân tử và liên kết hóa học, phổ MS giúp xác định khối lượng phân tử và phổ IR giúp xác định các nhóm chức. Việc xác định chính xác cấu trúc hóa học là cơ sở để hiểu rõ hoạt tính sinh học của các hợp chất. Trích dẫn: Phương pháp xác định cấu trúc hoá học của các hợp chất.

3.3. Đánh Giá Hoạt Tính Sinh Học Bằng Phương Pháp In Vitro

Đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất phân lập bằng các phương pháp in vitro là bước quan trọng để xác định tiềm năng dược lý của Physalis peruviana L. Các phương pháp in vitro thường được sử dụng bao gồm đánh giá hoạt tính chống oxy hóa, kháng viêm, kháng khuẩn, chống ung thư và hạ đường huyết. Các xét nghiệm này được thực hiện trên các dòng tế bào hoặc enzyme để xác định khả năng ức chế hoặc kích thích của các hợp chất. Trích dẫn: Các phương pháp đánh giá hoạt tính . Phương pháp nuôi cấy tế bào in vitro.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Thành Phần Hóa Học và Hoạt Tính Tầm Bóp

Các nghiên cứu đã phân lập được nhiều hợp chất từ Physalis peruviana L., bao gồm withanolide, physalin và các hợp chất flavonoid. Các hợp chất này đã được chứng minh có nhiều hoạt tính sinh học tiềm năng, bao gồm chống oxy hóa, kháng viêm, kháng khuẩn, chống ung thư và hạ đường huyết. Tuy nhiên, cần có thêm các nghiên cứu để xác định cơ chế tác dụng và đánh giá hiệu quả lâm sàng của các hợp chất này. Các kết quả nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học cho việc phát triển các sản phẩm dược liệu từ Tầm bóp.

4.1. Phân Lập Các Hợp Chất Withanolide Từ Tầm Bóp

Các nghiên cứu đã thành công trong việc phân lập các hợp chất withanolide từ Physalis peruviana L. Cấu trúc hóa học của các withanolide này đã được xác định bằng các phương pháp phổ nghiệm. Các withanolide này được cho là có nhiều hoạt tính sinh học quan trọng, bao gồm chống ung thư và kháng viêm. Trích dẫn: Hợp chất withanolide J (PP01) . Hợp chất 4β-hydroxywithanolide E (PP02).

4.2. Hoạt Tính Chống Oxy Hóa và Kháng Viêm Của Tầm Bóp

Các nghiên cứu in vitro đã chứng minh Physalis peruviana L. có hoạt tính chống oxy hóa và kháng viêm đáng kể. Các hợp chất flavonoid và polyphenol có trong cây được cho là đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do gốc tự do và giảm viêm. Các kết quả này cho thấy tiềm năng của Tầm bóp trong việc phòng ngừa và điều trị các bệnh liên quan đến oxy hóa và viêm. Trích dẫn: Hoạt tính ức chế NO của các hợp chất được phân lập từ loài Physalis peruviana L.

4.3. Nghiên Cứu Về Hoạt Tính Ức Chế Tế Bào Ung Thư Của Tầm Bóp

Một số nghiên cứu đã cho thấy Physalis peruviana L. có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư trong các dòng tế bào in vitro. Các hợp chất withanolide và physalin được cho là có tác dụng gây độc tế bào và ngăn chặn quá trình phân chia của tế bào ung thư. Tuy nhiên, cần có thêm các nghiên cứu in vivo và lâm sàng để xác nhận các kết quả này. Trích dẫn: Kết quả đánh giá hoạt tính ức chế sự sản sinh ra NO trong tế bào RAW264.7 của các hợp chất phân lập từ loài Physalis peruviana L.

V. Ứng Dụng Dược Liệu Tầm Bóp và Hướng Nghiên Cứu Tương Lai

Physalis peruviana L. có tiềm năng lớn trong ứng dụng dược liệu. Các nghiên cứu đã chứng minh cây có nhiều hoạt tính sinh học quan trọng, bao gồm chống oxy hóa, kháng viêm, kháng khuẩn, chống ung thư và hạ đường huyết. Các sản phẩm từ Tầm bóp có thể được sử dụng để phòng ngừa và điều trị các bệnh liên quan đến oxy hóa, viêm, nhiễm trùng, ung thư và tiểu đường. Tuy nhiên, cần có thêm các nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình chiết xuất, phân lập và bào chế, cũng như đánh giá hiệu quả và an toàn của các sản phẩm. Hướng nghiên cứu tương lai tập trung vào các thử nghiệm lâm sàng và phát triển các sản phẩm dược liệu có giá trị gia tăng cao.

5.1. Tiềm Năng Phát Triển Sản Phẩm Dược Liệu Từ Tầm Bóp

Physalis peruviana L. có tiềm năng lớn trong việc phát triển các sản phẩm dược liệu. Các sản phẩm này có thể bao gồm thực phẩm chức năng, thuốc bổ, mỹ phẩm và các sản phẩm chăm sóc sức khỏe khác. Việc sử dụng Tầm bóp trong các sản phẩm này có thể mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe, bao gồm tăng cường hệ miễn dịch, bảo vệ tế bào khỏi tổn thương và giảm nguy cơ mắc các bệnh mãn tính. Trích dẫn: Tiềm năng phát triển các sản phẩm từ tầm bóp (thực phẩm chức năng, dược phẩm, mỹ phẩm,...).

5.2. Hướng Nghiên Cứu Tối Ưu Hóa Chiết Xuất và Phân Lập

Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình chiết xuất và phân lập các hợp chất có giá trị từ Physalis peruviana L. Các phương pháp chiết xuất mới, như chiết xuất bằng CO2 siêu tới hạn và chiết xuất bằng enzyme, có thể giúp tăng hiệu quả và giảm tác động đến môi trường. Đồng thời, cần phát triển các kỹ thuật phân lập tiên tiến để thu được các hợp chất tinh khiết với năng suất cao. Trích dẫn: Quy trình chiết xuất và phân tích thành phần hóa học của tầm bóp.

5.3. Các Thử Nghiệm Lâm Sàng Đánh Giá Hiệu Quả và An Toàn

Để đưa các sản phẩm từ Physalis peruviana L. vào sử dụng rộng rãi, cần có các thử nghiệm lâm sàng để đánh giá hiệu quả và an toàn của chúng. Các thử nghiệm này nên được thực hiện trên các đối tượng khác nhau, bao gồm người khỏe mạnh và người mắc bệnh, để xác định liều lượng và thời gian sử dụng tối ưu. Đồng thời, cần theo dõi các tác dụng phụ và tương tác thuốc để đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Trích dẫn: Nghiên cứu lâm sàng về tác dụng của tầm bóp.

VI. Tổng Kết Nghiên Cứu và Tiềm Năng Phát Triển Cây Tầm Bóp

Nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của Physalis peruviana L. đã mở ra nhiều tiềm năng trong việc khai thác và ứng dụng nguồn dược liệu này. Các kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc phát triển các sản phẩm dược liệu có giá trị gia tăng cao, góp phần vào sự phát triển của ngành công nghiệp dược liệu Việt Nam. Tuy nhiên, cần có sự đầu tư và hợp tác giữa các nhà khoa học, doanh nghiệp và chính phủ để hiện thực hóa tiềm năng này. Việc khai thác và sử dụng bền vững nguồn dược liệu Tầm bóp sẽ mang lại lợi ích kinh tế và xã hội to lớn.

6.1. Đánh Giá Tác Động Kinh Tế Của Việc Phát Triển Tầm Bóp

Việc phát triển Physalis peruviana L. có thể mang lại nhiều lợi ích kinh tế cho Việt Nam. Việc trồng và chế biến Tầm bóp có thể tạo ra công ăn việc làm cho người dân nông thôn và tăng thu nhập cho các doanh nghiệp. Đồng thời, các sản phẩm dược liệu từ Tầm bóp có thể thay thế các sản phẩm nhập khẩu và tạo ra nguồn thu ngoại tệ cho quốc gia. Trích dẫn: Phân tích kinh tế về tiềm năng thương mại của tầm bóp.

6.2. Khuyến Nghị Chính Sách Hỗ Trợ Nghiên Cứu và Phát Triển

Để thúc đẩy nghiên cứu và phát triển Physalis peruviana L., cần có các chính sách hỗ trợ từ chính phủ. Các chính sách này có thể bao gồm tài trợ cho các dự án nghiên cứu, khuyến khích đầu tư vào công nghệ chế biến và tạo điều kiện thuận lợi cho các doanh nghiệp tham gia vào chuỗi giá trị của Tầm bóp. Đồng thời, cần tăng cường hợp tác quốc tế để tiếp thu các công nghệ và kinh nghiệm tiên tiến. Trích dẫn: Nuôi trồng tầm bóp. Sản phẩm từ tầm bóp.

6.3. Bảo Tồn và Khai Thác Bền Vững Nguồn Dược Liệu Tầm Bóp

Để đảm bảo nguồn cung ổn định và bảo tồn đa dạng sinh học, cần có các biện pháp bảo tồn và khai thác bền vững Physalis peruviana L. Điều này có thể bao gồm bảo vệ các khu vực phân bố tự nhiên của cây, khuyến khích trồng Tầm bóp theo hướng hữu cơ và áp dụng các biện pháp quản lý tài nguyên hợp lý. Việc khai thác và sử dụng bền vững nguồn dược liệu Tầm bóp sẽ đảm bảo lợi ích cho cả thế hệ hiện tại và tương lai. Trích dẫn: Dược liệu tự nhiên. Y học cổ truyền.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Chi Physalis thuộc họ Solanaceae, bao gồm khoảng 120 loài phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, được biết đến với nhiều ứng dụng trong y học cổ truyền. Tính đến năm 2016, đã có khoảng 216 hợp chất được phân lập từ các loài Physalis, trong đó withanolide và physalin là hai nhóm hợp chất chính quyết định hoạt tính sinh học. Loài Physalis peruviana L., còn gọi là Thù lù lông, là một cây bụi cao 1–1,6 m, có quả hình tròn màu vàng cam, được trồng và mọc hoang ở nhiều vùng miền núi Việt Nam như Lâm Đồng, Đắk Lắk, Gia Lai. Loài này có giá trị dược liệu với khả năng thanh nhiệt, giải độc, lợi niệu và điều trị các bệnh như sốt, ho, sưng họng.

Mục tiêu nghiên cứu là phân lập, xác định thành phần hóa học và đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất từ loài Physalis peruviana L. thu hái tại Đà Lạt, Lâm Đồng. Nghiên cứu tập trung vào việc chiết xuất, phân lập các hợp chất withanolide và physalin, đồng thời khảo sát hoạt tính ức chế sản sinh nitric oxide (NO) trên tế bào macrophage RAW 264.7 nhằm đánh giá tiềm năng kháng viêm. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc khai thác và phát triển nguồn dược liệu quý này tại Việt Nam, góp phần nâng cao giá trị kinh tế và ứng dụng trong y học hiện đại.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai nhóm hợp chất chính trong chi Physalis là withanolide và physalin. Withanolide là nhóm steroid C28 ergostane với cấu trúc lactone đặc trưng, có nhiều dẫn xuất với hoạt tính sinh học đa dạng như chống ung thư, kháng viêm, điều hòa miễn dịch. Physalin là dẫn xuất biến đổi của withanolide với cấu trúc 16,24-cyclo-13,14-seco-ergostane, có hoạt tính dược lý phong phú bao gồm chống ung thư, kháng khuẩn và chống viêm. Các khái niệm chính bao gồm: chiết xuất bằng dung môi phân cực, sắc ký phân lập hợp chất, phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), phổ khối lượng (MS), và đánh giá hoạt tính sinh học in vitro qua ức chế sản sinh NO và độc tính tế bào.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là mẫu phần trên mặt đất cây Physalis peruviana L. thu hái tại Đà Lạt, Lâm Đồng vào tháng 1 năm 2022. Mẫu được xử lý sấy khô, nghiền bột và chiết xuất bằng methanol, sau đó phân đoạn bằng các dung môi n-hexane, dichloromethane, ethyl acetate. Các hợp chất được phân lập bằng sắc ký lớp mỏng (TLC), sắc ký cột silica gel, sắc ký cột pha đảo (RP-18) và sắc ký rây phân tử Sephadex LH-20. Cấu trúc hóa học được xác định bằng phổ MS, 1D-NMR (1H, 13C) và 2D-NMR (HSQC, HMBC).

Hoạt tính sinh học được đánh giá qua phương pháp nuôi cấy tế bào RAW 264.7, đo khả năng ức chế sản sinh NO bằng phản ứng Griess, và đánh giá độc tính tế bào bằng phương pháp MTT. Cỡ mẫu gồm 3 lần lặp lại cho mỗi thí nghiệm để đảm bảo tính chính xác. Phân tích dữ liệu sử dụng phần mềm TableCurve 2D để xác định giá trị IC50. Thời gian nghiên cứu kéo dài từ tháng 1/2022 đến cuối năm 2023, bao gồm các giai đoạn thu thập mẫu, chiết xuất, phân lập, xác định cấu trúc và đánh giá hoạt tính.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Phân lập thành công sáu hợp chất withanolide từ cao chiết dichloromethane và ethyl acetate của Physalis peruviana L., gồm withanolide J (PP01), 4β-hydroxywithanolide E (PP02), physapruin A (PP03), withaperuvin C (PP04), physaperuvin G (PP05), và 28-hydroxywithaperuvin C (PP06). Mỗi hợp chất được xác định cấu trúc bằng phổ MS, 1H-NMR, 13C-NMR, HSQC và HMBC, với dữ liệu phổ tương đồng với các công bố trước.

2. Hoạt tính ức chế sản sinh NO trên tế bào RAW 264.7: Các hợp chất phân lập cho thấy khả năng ức chế NO với giá trị IC50 trong khoảng từ 0,32 đến 7,8 µM, trong đó hợp chất 4β-hydroxywithanolide E (PP02) có hoạt tính mạnh nhất với IC50 khoảng 0,32 µM, tương đương hoặc vượt trội so với đối chứng dương L-NMMA.

3. Độc tính tế bào thấp: Phép thử MTT cho thấy các hợp chất không gây độc tế bào RAW 264.7 ở nồng độ ức chế NO, đảm bảo tính an toàn cho ứng dụng dược liệu. Tỷ lệ sống sót tế bào trên 85% ở nồng độ IC50.

4. So sánh với các nghiên cứu trước: Kết quả tương đồng với các nghiên cứu trên loài Physalis khác như Physalis angulata và Physalis minima, khẳng định vai trò quan trọng của withanolide trong hoạt tính kháng viêm và chống ung thư. Các hợp chất mới phân lập bổ sung thêm dữ liệu về thành phần hóa học và tiềm năng sinh học của Physalis peruviana tại Việt Nam.

Thảo luận kết quả

Sự hiện diện của các hợp chất withanolide đặc trưng trong Physalis peruviana L. phù hợp với đặc điểm hóa học của chi Physalis, trong đó withanolide đóng vai trò chủ đạo trong hoạt tính sinh học. Hoạt tính ức chế NO mạnh mẽ của các hợp chất cho thấy tiềm năng ứng dụng trong điều trị các bệnh viêm nhiễm và rối loạn miễn dịch. Kết quả phổ NMR và MS cung cấp bằng chứng chắc chắn về cấu trúc các hợp chất, giúp mở rộng kho dữ liệu hóa học cho loài này.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, hoạt tính sinh học của các hợp chất phân lập tương đương hoặc vượt trội, chứng tỏ nguồn dược liệu tại Việt Nam có chất lượng cao và tiềm năng phát triển. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ IC50 so sánh hoạt tính ức chế NO của từng hợp chất và bảng tổng hợp dữ liệu phổ NMR để minh họa sự tương đồng cấu trúc.

Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ cơ chế tác động của các hợp chất withanolide trong chi Physalis, đồng thời tạo nền tảng cho các nghiên cứu sâu hơn về ứng dụng dược liệu và phát triển sản phẩm từ Physalis peruviana L.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Phát triển quy trình chiết xuất và phân lập hợp chất withanolide từ Physalis peruviana L. quy mô công nghiệp nhằm khai thác nguồn dược liệu tiềm năng, tập trung vào dung môi dichloromethane và ethyl acetate để tối ưu hiệu suất chiết xuất. Thời gian thực hiện trong 1-2 năm, do các viện nghiên cứu và doanh nghiệp dược liệu phối hợp thực hiện.

2. Nghiên cứu sâu về cơ chế tác động sinh học của các hợp chất phân lập, đặc biệt là hoạt tính kháng viêm và chống ung thư, thông qua các mô hình tế bào và động vật. Mục tiêu nâng cao giá trị khoa học và ứng dụng trong y học hiện đại, tiến hành trong vòng 3 năm.

3. Xây dựng mô hình trồng và bảo tồn loài Physalis peruviana L. tại các vùng miền núi Việt Nam như Lâm Đồng, Đắk Lắk, Gia Lai nhằm đảm bảo nguồn nguyên liệu ổn định và bền vững. Khuyến khích nông dân và doanh nghiệp tham gia, triển khai trong 5 năm.

4. Phát triển sản phẩm dược liệu và thực phẩm chức năng từ chiết xuất Physalis peruviana L. với các chỉ tiêu hoạt tính sinh học đã được chứng minh, hướng tới thị trường trong nước và xuất khẩu. Thời gian 2-3 năm, phối hợp giữa viện nghiên cứu và doanh nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Hóa hữu cơ và Dược liệu: Luận văn cung cấp dữ liệu chi tiết về thành phần hóa học và phương pháp phân lập các hợp chất withanolide, physalin từ Physalis peruviana L., hỗ trợ nghiên cứu chuyên sâu và phát triển đề tài mới.

2. Doanh nghiệp dược liệu và sản xuất thực phẩm chức năng: Thông tin về hoạt tính sinh học và quy trình chiết xuất giúp doanh nghiệp phát triển sản phẩm mới có cơ sở khoa học vững chắc, nâng cao giá trị sản phẩm.

3. Cơ quan quản lý và phát triển nông nghiệp: Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc bảo tồn, phát triển nguồn dược liệu bản địa, góp phần xây dựng chính sách phát triển bền vững.

4. Bác sĩ và chuyên gia y học cổ truyền: Hiểu rõ hơn về thành phần hoạt chất và tác dụng sinh học của Physalis peruviana L., từ đó có thể tư vấn và ứng dụng trong điều trị các bệnh viêm nhiễm, hỗ trợ sức khỏe cộng đồng.

Câu hỏi thường gặp

1. Physalis peruviana L. có những hợp chất chính nào?
   Physalis peruviana L. chứa chủ yếu các hợp chất withanolide và physalin, trong đó withanolide J, 4β-hydroxywithanolide E và physapruin A là những hợp chất tiêu biểu đã được phân lập và xác định cấu trúc.

2. Hoạt tính sinh học của các hợp chất này là gì?
   Các hợp chất withanolide từ Physalis peruviana L. có khả năng ức chế sản sinh nitric oxide (NO) trên tế bào macrophage RAW 264.7, thể hiện hoạt tính kháng viêm mạnh với giá trị IC50 thấp, đồng thời không gây độc tế bào ở nồng độ hiệu quả.

3. Phương pháp phân lập các hợp chất được thực hiện như thế nào?
   Các hợp chất được phân lập bằng các kỹ thuật sắc ký lớp mỏng, sắc ký cột silica gel, sắc ký cột pha đảo RP-18 và sắc ký rây phân tử Sephadex LH-20, kết hợp với phổ MS và NMR để xác định cấu trúc.

4. Ứng dụng tiềm năng của Physalis peruviana L. trong y học là gì?
   Với hoạt tính kháng viêm và khả năng ức chế NO, Physalis peruviana L. có thể được phát triển thành các sản phẩm dược liệu hỗ trợ điều trị viêm nhiễm, các bệnh liên quan đến rối loạn miễn dịch và có tiềm năng trong nghiên cứu chống ung thư.

5. Nghiên cứu này có thể hỗ trợ phát triển ngành dược liệu Việt Nam như thế nào?
   Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của nguồn dược liệu bản địa, giúp nâng cao giá trị và phát triển bền vững nguồn tài nguyên thiên nhiên, đồng thời thúc đẩy sản xuất các sản phẩm dược liệu chất lượng cao.

Kết luận

• Đã phân lập và xác định cấu trúc thành công sáu hợp chất withanolide từ Physalis peruviana L. thu hái tại Việt Nam.
• Các hợp chất này thể hiện hoạt tính ức chế sản sinh NO mạnh mẽ trên tế bào RAW 264.7 với IC50 trong khoảng 0,32–7,8 µM.
• Phép thử độc tính tế bào MTT cho thấy các hợp chất an toàn ở nồng độ hoạt tính sinh học.
• Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ thành phần hóa học và tiềm năng ứng dụng dược liệu của Physalis peruviana L. tại Việt Nam.
• Đề xuất phát triển quy trình chiết xuất, nghiên cứu cơ chế tác động và xây dựng mô hình trồng bảo tồn loài nhằm khai thác bền vững nguồn dược liệu quý này.

Tiếp theo, cần triển khai nghiên cứu ứng dụng sâu hơn về cơ chế sinh học và phát triển sản phẩm dược liệu từ Physalis peruviana L. Mời các nhà nghiên cứu, doanh nghiệp và cơ quan quản lý cùng hợp tác để khai thác hiệu quả nguồn tài nguyên quý giá này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về chi Physalis 1. Đặc điểm thực vật chi Physalis Chi Physalis thuộc họ Cà (Solanaceae), bộ Cà (Solanales), lớp thực vật hai lá mầm (Magnoliopsida), ngành thực vật có hoa (Magnoliophyta). Hiện nay, trên thế giới đã tìm thấy khoảng 120 loài thuộc chi Physalis, chúng phân bố khắp nơi chủ yếu ở vùng nhiệt đới và các vùng cận nhiệt đới [1], Các loài thuộc chi Physalis là cây thân thảo, bán cây bụi, thẳng đứng, cao 0,4 m đến 3 m, có nhiều nhánh, hầu hết sống ở nơi có đủ ánh sáng, khí hậu ấm áp và một số loài có thể chịu được ở nhiệt độ cao.

Lá mọc so le nhau, có hình bầu dục, hình thuỳ hoặc không thuỳ, chiều dài khoảng 30 - 35 mm, rộng từ 20 - 40 mm, cuống lá dài 15 - 30 mm. Hoa lưỡng tính, mọc đơn lẻ, có cuống hoa mỏng, dài tầm khoảng 1 cm. Đài hoa hình chiếc chuông, có lông, được chia làm 5 thùy từ ở phía chính giữa. Tràng hoa có màu vàng tươi hoặc trắng nhạt, đôi khi có những chấm tím ở gốc, cũng được chia thành 5 thùy như đài hoa.

Quả căng mọng, tròn, vỏ trơn nhẵn, có đài hoa lớn cùng với quả bao phủ bên ngoài như chiếc đèn lồng, dài 3 - 4 cm, rộng 2 cm. Khi chín, quả có màu cam và có nhiều ngăn rỗng bên trong, một số loài thì quả lại đặc ruột và là loại quả ăn được. Ở Việt Nam, phần lớn các loài thuộc chi Physalis được coi là cỏ dại mọc ở ven ruộng, bãi cỏ, bìa rừng, vùng đất thấp như Physalis angulata L.1: Hình ảnh lá, thân, rễ, đài hoa và quả của loài Physalis angulata L.2: Một số hình ảnh về loài Physalis alkekengi L.3: Hoa (A), Quả (B), Lá (C), đài quả (D) của loài Physalis minima L. Thành phần hoá học và hoạt tính sinh học của chi Physalis Các nhà khoa học trên thế giới đã quan tâm nghiên cứu các loài thuộc chi Physalis từ lâu và có rất nhiều công trình nghiên cứu đã công bố thành phần hoá học và tác dụng sinh học của các hợp chất đã được phân lập từ loài dược liệu này.

Các nghiên cứu về các thành phần hoá học các loài thuộc chi Physalis đã cho thấy khung withanolide là thành phần xuất hiện nhiều nhất [1]. Các lớp chất chính của chi Physalis được xác định là các chất chứa khung withanolide, tiếp đến labdane diterpene, sucrose ester, flavonoid, ceramide và một số chất khác [1]. Trong đó, các chất chứa khung withanolide, các physalin được xem là thành phần chính quyết định hoạt tính của các loài thực vật chi Physalis. Hầu hết các loài thuộc chi Physalis đã được dùng từ lâu trong y học dân gian để dùng điều trị cho các loại bệnh khác nhau, như sốt rét, hen suyễn, viêm gan, viêm da, rối loạn gan và như một loại thuốc chống vi khuẩn, chống ung thư, chống bệnh bạch cầu, thuốc hạ sốt và điều hòa miễn dịch [3].

Withanolide Withanolide được định nghĩa là một nhóm C28 ergostane steroid với nhóm 26,22-δ-lactone. Withanolide được xem là thành phần chính và phổ biến nhất từ chi Physalis bao gồm các 5β,6β-epoxide withanolide, withanolide 5- ene, và withanolide trung gian [1]. Tính đến năm 2019, đã có khoảng 351 hợp chất withanolide được phân lập từ chi Physalis, chủ yếu từ các loài như Physalis angulata và Physalis peruviana [4].4: Một số hợp chất chứa khung Withanolide phân lập từ chi Physalis Theo công trình nghiên cứu của Sun và cộng sự (2016), chiết xuất EtOH của thân và lá khô loài Physalis anglulata L. đã phân lập được 16 hợp chất withanolide mới (trong đó có 14 loại withanolide mới chưa biến đổi được đặt tên là physangulatin A-N (5 – 18); hai loại withaphysalin hiếm được đặt tên là withaphysalin Y-Z (19 và 20) và 12 hợp chất đã biết khác (21 – 32).[5] 6 Các hợp chất phân lập được thử nghiệm về hoạt tính chống tăng sinh chống lại tế bào ung thư tuyến tiền liệt ở người (C4-2B và 22Rvl), tế bào ung thư biểu mô thận ở người (786-O, A-498, và ACHN), và tế bào u hắc tố ở người (A375-S2), cũng như tác dụng ức chế sản xuất NO do lipopolysaccharide (LPS) gây ra trong đại thực bào.

Kết quả nghiên cứu cho thấy các hợp chất physangulatin I (13), physagulide I-J (31 và 21), physagulin A-B (24 – 25) và 7 physagulin I (29) đã thể hiện tốt hoạt tính trên tất cả các dòng tế bào tế bào ung thư tuyến tiền liệt của con người (C4-2B và 22Rvl), tế bào ung thư biểu mô thận ở người (786-O, A-498 và ACHN) và tế bào u ác tính ở người (A375-S2) với giá trị IC50 trong khoảng 0. Ngoài ra các hợp chất physangulatin C-E (7 – 9), physangulatin I-K (13 – 15), physagulide I-J (31 và 21), physagulin A-B (24 – 25), physagulin H-I (28 – 29) và physagulin N (26) còn có khả năng ức chế sự sản sinh NO do lipopolysaccharide (LPS) gây ra trong các đại thực bào với giá trị IC50 trong khoảng 1,36-11,59 μM. [5] Theo báo cáo kết quả do Ma cùng cộng sự (2016), đã tiến hành nghiên cứu, từ dịch chiết tổng EtOH của toàn bộ cây Physalis angulata var. villosa đã phân lập được và xác định được tám loại withanolide mới, physagulide A–H (33 – 40), cùng với mười hợp chất tương tự đã biết (41 – 50).

Tất cả các hợp chất sau khi phân lập được đánh giá về khả năng gây độc tế bào đối với ba dòng tế bào ung thư ở người, ung thư gan (HepG2), ung thư biểu mô vú (MCF-7) và tế bào ung thư xương ở người (MG-63). [6] 8 Kết quả cho thấy các hợp chất withanolide physagulide I (41), J (42), withangulatin A (46), (20S,22R)-15α-chloro-6β, 14β-dihydroxy-1-oxowitha- 2,24-dienolide (49), và physagulin (50) được phân lập từ phần dịch chiết tổng từ thân cây P. villosa có hoạt tính mạnh trên cả 3 dòng tế bào ung thư người là ung thư gan (HepG2), ung thư vú (MCF-7) và ung thư xương ác tính với giá trị IC50 trong khoảng 0. Hợp chất physagulide I (41) biểu hiện mạnh khả năng bắt giữ các tế bào trong pha G2/M và đồng thời đã kích hoạt các con đường biểu hiện sự phụ thuộc caspase với apoptosis.

Bên cạnh đó, quá trình apoptosis diễn ra bởi physagulide I (41) trong các tế bào MG-63 có liên quan đến việc tạo ra các gốc oxy phản ứng (ROS) và kích hoạt enzyme kinase điều hòa tín hiệu ngoại bào (ERK) và kinase c-Jun N-terminal (JNK). Những kết quả trên cho thấy rằng physagulide I (41) có thể là một tác nhân đầy hứa hẹn trong điều trị ung thư.[6] Trong quá trình nghiên cứu về các loài thuộc chi Physalis, Yi Sun và cộng sự (2020), khi nghiên cứu đài hoa của Physalis alkekengi var. franchetii đã phân lập được 5 hợp chất mới khung withanolide (51–55), cùng với 5 chất tương tự đã biết (56–60). Tất cả các withanolide sau khi phân lập đều được thử nghiệm đánh giá về hoạt tính gây độc tế bào đối với các dòng tế bào A549 và K562.

Hợp chất (51) và (58) có tác động kích hoạt apoptosis trong dòng tế bào A549 của bệnh ung thư phổi. Các hợp chất sau khi phân lập được tiến hành khảo sát, đánh giá khả năng ức chế sản sinh NO trong các đại thực bào RAW264.7 được kích hoạt bằng lipopolysaccharide. Kết quả đánh giá cho thấy hợp chất (62) và (65) thể hiện hoạt tính ức chế mạnh với giá trị IC50 lần lượt là 8,04 và 10,01 µM. Các hợp chất (61), (69) và (70) thể hiện hoạt tính ức chế vừa phải với giá trị IC50 từ 25,54 đến 43,58 µM.

Physalin Withanolide với bộ khung bị biến đổi được phân lập từ chi Physalis có thể tạo thành physalins [1]. Physalin cũng là thành phần điển hình trong các cây thuộc chi Physalis, được đặc trưng bởi sự có mặt của bộ khung 16,24-cyclo- 13,14-seco-ergostane [9], trong đó sự ngắt kết nối của C-13 và C-14 tạo ra một vòng tám hoặc chín cạnh và quá trình carbocyclization của C-16 và C-24 tạo ra một vòng sáu cạnh mới [10]. Trong khi đó, quá trình oxy hóa nhóm C-18 methyl thành nhóm carboxyl tạo thành 18,20-lactone, và quá trình oxy hóa C- 14 và C-17 tạo thành một oxy vòng dị vòng qua các vòng C và D [10]. Ngoài 10 ra, physalin thường tạo thành cầu nối oxy để kết nối C-14 với C-27.

Theo Jiangping Wu và các cộng sự (2021) có khoảng 78 hợp chất physalin đã được báo cáo xác định và phân lập được từ chi Physalis [10]. Các physalin đã được báo cáo có nhiều hoạt tính dược lý, bao gồm chống ung thư, chống viêm, điều hòa miễn dịch, kháng khuẩn, chống đái tháo đường và một số hoạt tính khác [10].5: Một số hợp chất có chứa khung Physalin phân lập từ chi Physalis Theo báo cáo kết quả nghiên cứu của Rui-Zhi Men và cộng sự (2014), từ dịch chiết tổng EtOH của toàn bộ cây Physalis angulata Linn., tiến hành phân lập thu được hai hợp chất mới có tên là aminophysalin A (75) và 5β- hydroxy-6α-chloro-5, 6-dihydrophysalin B (76); cùng với năm physalin đã biết là 5α-ethoxy-6β-hydroxy-5,6-dihydrophysalin B (77), physalin D (78), physalin G (79), physalin H (80) và physalin P (81). Các hợp chất phân lập được đã được đánh giá về hoạt động của quinone reductase trong tế bào hepa 1c1c7. Các kết quả thu được cho thấy physalin H (80) có hoạt động cảm ứng quinone reductase mạnh với giá trị IR (Tỷ lệ cảm ứng, hoạt động cảm ứng quinone reductase) là 3,74 ± 0,02, và 4-bromoflav được sử dụng làm chất đối chứng dương có giá trị IR là 2,17 ± 0,01, 10 µg/mL, trong khi các hợp chất aminophysalin A (75) và 5β-hydroxy-6α-chloro-5, 6-dihydrophysalin B (76); cùng với năm physalin đã biết là 5α-ethoxy-6β-hydroxy-5,6-dihydrophysalin B (77), physalin G (79)cho thấy hoạt động cảm ứng quinone reductase yếu.

[9] 11 Năm 2020, tại Viện Nghiên cứu khoa học miền Trung tác giả Hoàng Lê Tuấn Anh và cộng sự đã nghiên cứu thực hiện thí nghiệm so sánh thành phần hoạt chất chính trong cây dược liệu tự nhiên và cây dược liệu nuôi cấy mô (Physalis angulata L. và Ophiorrhiza japonica) sinh trưởng tại Việt Nam và Belarus thông qua việc sử dùng phương pháp sắc ký dấu vân tay. Kết quả thu được từ loài Physalis minima L. ở Việt Nam là thành công phân lập và xác định cấu trúc hóa học, thành phần hóa học của 05 hợp chất bao gồm: withanolide E, withaperuvin C, quecetin-3-O-rutinoside, kaempferol-3-O-rutinoside, kaempferol-3-O-rutinoside-7-O-β-D- glucopyranoside.

Kết quả xác định hàm lượng của các hoạt chất có trong cao MeOH của mẫu Physalis minima L. bản địa lần lượt là: withanolide E (0,237%), quecetin-3-O-rutinoside (0,073%), kaempferol-3-O-rutinoside (0,364%), kaempferol-3-O-rutinoside-7-O-β-D-glucopyranoside (0,534%) trọng lượng bột khô. Đối với mẫu nuôi cấy mô, chỉ xác định được hàm lượng của kaempferol-3-O-rutinoside-7-O-β-D-glucopyranoside trong mẫu nuôi cấy mô là 1,5mg/g bột khô, chiếm 0,15% trọng lượng bột khô; các chất còn lại không xác định được.