Luận văn thạc sĩ hay phân lập và tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có khả năng tổng hợp chất ức chế ezyme a glucosidase và a amylase

Nghiên cứu phân lập và tuyển chọn vi sinh vật tổng hợp chất ức chế enzyme a glucosidase và a amylase, góp phần vào y học và công nghiệp.

• Tác giả: Phùng Thị Huệ
• Người hướng dẫn: TS. Trần Thị Như Hằng
• Trường học: Đại Học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Động vật học
• Đề tài: Phân Lập Và Tuyển Chọn Vi Sinh Vật Tổng Hợp Chất Ức Chế Enzyme α-Glucosidase Và α-Amylase
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Bệnh tiểu đƣờng
• 1.2. Thực trạng bệnh tiểu đƣờng trên thế giới và tại Việt Nam
• 1.2.1. Trên thế giới
• 1.2.2. Tại Việt Nam
• 1.3. Một số phương pháp điều trị bệnh tiểu đƣờng
• 1.3.1. Điều trị bằng chế độ ăn uống
• 1.3.2. Điều trị bằng thảo dƣợc
• 1.3.3. Sử dụng thuốc có hoạt tính chữa bệnh tiểu đƣờng
• 1.4. Chất ức chế enzyme α-amylase và α-glucosidase
• 1.4.1. Khái niệm chất ức chế enzyme
• 1.4.2. Các loại chất ức chế
• 1.4.3. Cấu tạo và phản ứng xúc tác của enzyme α-amylase và α-glucosidase
• 1.5. Tình hình nghiên cứu tìm kiếm hợp chất có hoạt tính chống tiểu đƣờng trên thế giới và tại Việt Nam
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP
• 2.1. Vật liệu và đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phân lập các chủng vi sinh vật từ các mẫu thực vật
• 2.2.2. Lựa chọn và lưu giữ giống
• 2.2.3. Phương pháp tách chiết dịch nuôi cấy
• 2.2.4. Phƣơng pháp xác định hoạt độ enzyme
• 2.2.5. Thử nghiệm ức chế enzyme α-amylase
• 2.2.6. Sàng lọc hoạt tính ức chế α-Glucosidase
• 2.2.7. Phƣơng pháp xác định ảnh hưởng của nguồn cacbon đến sinh trưởng và tổng hợp chất ức chế enzyme α-amylase và α-glucosidase
• 2.3. Định danh các chủng nấm bằng sinh học phân tử
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả phân lập các chủng vi sinh vật từ các mẫu thực vật
• 3.2. Hoạt tính ức chế enzyme α-amylase và α-glucosidase
• 3.3. Ảnh hưởng của nguồn cacbon đến sinh trưởng và tổng hợp chất ức chế enzyme α-amylase và α-glucosidase
• 3.4. Định danh các chủng nấm bằng sinh học phân tử
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về phân lập và tuyển chọn vi sinh vật ức chế enzyme α glucosidase và α amylase

Phân lập và tuyển chọn vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp chất ức chế enzyme α-glucosidase và α-amylase là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong việc phát triển các phương pháp điều trị bệnh tiểu đường. Các enzyme này đóng vai trò quan trọng trong quá trình tiêu hóa carbohydrate, và việc ức chế chúng có thể giúp kiểm soát lượng đường huyết. Nghiên cứu này không chỉ giúp tìm ra các vi sinh vật mới mà còn mở ra hướng đi mới trong việc phát triển thuốc điều trị bệnh tiểu đường.

1.1. Khái niệm về enzyme α glucosidase và α amylase

Enzyme α-glucosidase và α-amylase là hai enzyme quan trọng trong quá trình tiêu hóa carbohydrate. α-glucosidase giúp phân giải các oligosaccharide thành glucose, trong khi α-amylase xúc tác phản ứng thủy phân tinh bột thành đường đơn giản. Việc ức chế hoạt động của chúng có thể làm giảm lượng glucose hấp thụ vào máu.

1.2. Tầm quan trọng của chất ức chế enzyme trong điều trị bệnh tiểu đường

Chất ức chế enzyme α-glucosidase và α-amylase có thể giúp kiểm soát lượng đường huyết, giảm nguy cơ biến chứng cho bệnh nhân tiểu đường. Việc phát triển các chất ức chế từ vi sinh vật có thể mang lại hiệu quả cao hơn so với các phương pháp điều trị hiện tại.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu vi sinh vật ức chế enzyme

Mặc dù có nhiều nghiên cứu về vi sinh vật ức chế enzyme, nhưng vẫn còn nhiều thách thức trong việc phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp chất ức chế hiệu quả. Các vấn đề như sự đa dạng của vi sinh vật, điều kiện nuôi cấy và phương pháp sàng lọc đều ảnh hưởng đến kết quả nghiên cứu.

2.1. Đa dạng vi sinh vật và khả năng sinh tổng hợp

Vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp chất ức chế enzyme rất đa dạng. Tuy nhiên, việc phân lập và xác định các chủng vi sinh vật này là một thách thức lớn do sự phong phú và đa dạng của chúng trong tự nhiên.

2.2. Điều kiện nuôi cấy và ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme

Điều kiện nuôi cấy như pH, nhiệt độ và nguồn dinh dưỡng có thể ảnh hưởng lớn đến khả năng sinh tổng hợp chất ức chế của vi sinh vật. Việc tối ưu hóa các điều kiện này là cần thiết để đạt được hiệu quả cao nhất.

III. Phương pháp phân lập và tuyển chọn vi sinh vật ức chế enzyme

Các phương pháp phân lập và tuyển chọn vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp chất ức chế enzyme α-glucosidase và α-amylase bao gồm việc sử dụng môi trường nuôi cấy đặc biệt và các kỹ thuật sàng lọc hiện đại. Những phương pháp này giúp xác định nhanh chóng và chính xác các chủng vi sinh vật tiềm năng.

3.1. Môi trường nuôi cấy và phương pháp phân lập

Môi trường nuôi cấy được thiết kế đặc biệt để tối ưu hóa sự phát triển của vi sinh vật và khả năng sinh tổng hợp chất ức chế. Các phương pháp phân lập như nuôi cấy trên môi trường chọn lọc giúp xác định các chủng vi sinh vật có hoạt tính ức chế cao.

3.2. Kỹ thuật sàng lọc hoạt tính ức chế enzyme

Kỹ thuật sàng lọc hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase và α-amylase thường sử dụng các phương pháp đo lường nồng độ ức chế như IC50. Những kỹ thuật này giúp đánh giá hiệu quả của các chất ức chế từ vi sinh vật một cách nhanh chóng và chính xác.

IV. Ứng dụng thực tiễn của vi sinh vật ức chế enzyme trong điều trị bệnh tiểu đường

Vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp chất ức chế enzyme α-glucosidase và α-amylase có thể được ứng dụng trong việc phát triển các sản phẩm điều trị bệnh tiểu đường. Những sản phẩm này không chỉ hiệu quả mà còn an toàn cho người sử dụng, mở ra hướng đi mới trong điều trị bệnh.

4.1. Sản phẩm từ vi sinh vật và hiệu quả điều trị

Các sản phẩm từ vi sinh vật có khả năng ức chế enzyme đã được nghiên cứu và chứng minh hiệu quả trong việc kiểm soát lượng đường huyết. Những sản phẩm này có thể được sử dụng như một phần của liệu pháp điều trị toàn diện cho bệnh nhân tiểu đường.

4.2. Tương lai của nghiên cứu vi sinh vật trong y học

Nghiên cứu về vi sinh vật ức chế enzyme hứa hẹn sẽ mang lại nhiều tiến bộ trong y học. Việc phát triển các sản phẩm mới từ vi sinh vật có thể giúp cải thiện chất lượng cuộc sống cho bệnh nhân tiểu đường và giảm thiểu biến chứng.

V. Kết luận và triển vọng tương lai trong nghiên cứu vi sinh vật

Nghiên cứu về phân lập và tuyển chọn vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp chất ức chế enzyme α-glucosidase và α-amylase là một lĩnh vực đầy tiềm năng. Những kết quả đạt được không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của các enzyme mà còn mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các phương pháp điều trị bệnh tiểu đường hiệu quả hơn.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy nhiều chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp chất ức chế enzyme α-glucosidase và α-amylase. Những chủng này có thể được ứng dụng trong việc phát triển các sản phẩm điều trị bệnh tiểu đường.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Hướng nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao hiệu quả của các chất ức chế từ vi sinh vật. Điều này sẽ giúp phát triển các sản phẩm điều trị an toàn và hiệu quả hơn cho bệnh nhân tiểu đường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Bệnh tiểu đường (TĐ) là một trong những bệnh rối loạn chuyển hóa phổ biến và nguy hiểm trên toàn cầu, với số lượng bệnh nhân dự kiến tăng từ 150 triệu người năm 2009 lên khoảng 399 triệu người vào năm 2025, tương đương mức tăng 214% so với năm 2006. Tại Việt Nam, tỷ lệ mắc bệnh TĐ toàn quốc là 2,7%, trong đó nhóm tuổi từ 30 đến 64 có tỷ lệ mắc lên đến 10,5%. Bệnh TĐ đặc biệt nguy hiểm do gây ra nhiều biến chứng nghiêm trọng như nhồi máu cơ tim, đột quỵ, suy thận giai đoạn cuối và mù lòa, làm tăng tỷ lệ tử vong lên gấp 2-4 lần. Việc kiểm soát lượng glucose trong máu là mục tiêu quan trọng trong điều trị TĐ, trong đó enzyme α-amylase và α-glucosidase đóng vai trò then chốt trong quá trình thủy phân carbohydrate thành glucose.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp các chất ức chế enzyme α-glucosidase và α-amylase với nồng độ ức chế thấp, nhằm tìm kiếm nguồn hợp chất tiềm năng để phát triển thuốc điều trị TĐ hiệu quả và kinh tế. Nghiên cứu được thực hiện trên các mẫu thực vật và đất vùng rễ thu thập tại một số tỉnh miền Bắc và miền Trung Việt Nam trong giai đoạn 2017-2018. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các sản phẩm sinh học mới hỗ trợ điều trị TĐ, góp phần giảm gánh nặng bệnh tật và chi phí y tế.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về enzyme và chất ức chế enzyme trong sinh học phân tử và sinh học vi sinh vật:

• Lý thuyết enzyme và cơ chế xúc tác: Enzyme α-amylase xúc tác phân cắt liên kết α-1,4-glucosidase trong tinh bột thành các phân tử nhỏ hơn như dextrin, maltose và glucose. Enzyme α-glucosidase xúc tác thủy phân oligosaccharide thành glucose để hấp thu vào máu. Việc ức chế hoạt động của hai enzyme này làm giảm tốc độ hấp thu glucose, giúp kiểm soát lượng đường huyết.

• Khái niệm chất ức chế enzyme: Chất ức chế enzyme là phân tử nhỏ bám vào enzyme làm giảm hoạt tính enzyme, có thể bám thuận nghịch hoặc không thuận nghịch, cạnh tranh hoặc không cạnh tranh với cơ chất. Chất ức chế enzyme α-amylase và α-glucosidase được sử dụng làm thuốc điều trị TĐ.

• Mô hình sinh tổng hợp chất ức chế từ vi sinh vật: Vi sinh vật cộng sinh thực vật có khả năng sinh tổng hợp các hợp chất sinh học có hoạt tính sinh học cao, trong đó có các chất ức chế enzyme. Việc phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật có hoạt tính ức chế enzyme là hướng nghiên cứu tiềm năng để phát triển thuốc sinh học.

Các khái niệm chính bao gồm: enzyme α-amylase, enzyme α-glucosidase, chất ức chế enzyme, vi sinh vật cộng sinh thực vật, hoạt tính ức chế enzyme, IC50 (nồng độ ức chế 50%).

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: 65 chủng vi sinh vật được phân lập từ các mẫu thực vật (dây thìa canh, húng chanh, nha đam, dưa leo) và đất vùng rễ tại các tỉnh Quảng Ninh, Hưng Yên, Bắc Giang, Nghệ An.

• Phương pháp phân tích: Các chủng vi sinh vật được nuôi cấy trên môi trường thích hợp (PDA, ISP4, HVA, LB), sau đó chiết xuất dịch lên men bằng dung môi ethyl acetate (EtOAc). Hoạt tính ức chế enzyme α-amylase và α-glucosidase được đánh giá bằng phương pháp quang phổ đo độ hấp thụ ở bước sóng 540 nm và 405 nm tương ứng, sử dụng Acarbose làm đối chứng dương. Giá trị IC50 được tính bằng phần mềm tương quan phi tuyến tính.

• Timeline nghiên cứu: Quá trình phân lập, nuôi cấy, chiết xuất và thử nghiệm hoạt tính được thực hiện trong khoảng thời gian 2017-2018. Phân lập và tinh sạch chủng mất khoảng 2-4 tuần, thử nghiệm enzyme và phân tích dữ liệu kéo dài thêm 2-3 tháng.

• Phương pháp định danh: Khuếch đại và giải trình tự vùng ITS của rDNA cho nấm và 16S rRNA cho vi khuẩn/xạ khuẩn bằng PCR, phân tích trình tự bằng phần mềm Bioedit để xây dựng cây phân loại.

• Phương pháp đánh giá ảnh hưởng nguồn cacbon: Các chủng được nuôi trên môi trường bổ sung các nguồn cacbon khác nhau (glucose, maltose, lactose, tinh bột) để đánh giá ảnh hưởng đến sinh trưởng và tổng hợp chất ức chế enzyme.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Phân lập đa dạng chủng vi sinh vật: Tổng cộng 65 chủng vi sinh vật được phân lập, gồm 38 chủng vi khuẩn, 12 chủng nấm và 15 chủng xạ khuẩn. Mẫu dưa leo có số lượng chủng phân lập lớn nhất, đặc biệt là xạ khuẩn (15/17 chủng). Phần rễ cây là nơi tập trung nhiều chủng nhất với 30 chủng.

2. Hoạt tính ức chế enzyme α-amylase và α-glucosidase: Trong 65 mẫu chiết thô, có 7 chủng biểu hiện hoạt tính ức chế đáng kể với một hoặc cả hai enzyme. Một số chủng có giá trị IC50 thấp hơn hoặc tương đương với Acarbose, cho thấy tiềm năng làm nguồn hợp chất điều trị TĐ.

3. Ảnh hưởng của nguồn cacbon: Nguồn cacbon bổ sung trong môi trường nuôi cấy ảnh hưởng rõ rệt đến hoạt tính ức chế enzyme của các chủng. Ví dụ, chủng (HVA)DL-NA6 có hoạt tính ức chế α-amylase cao nhất khi sử dụng glucose làm nguồn cacbon, trong khi chủng DTC-Rt-N1.2 biểu hiện hoạt tính ức chế α-glucosidase tốt nhất với maltose.

4. Định danh sinh học phân tử: Các chủng có hoạt tính cao được định danh bằng giải trình tự ITS và 16S rRNA, giúp xác định vị trí phân loại và hỗ trợ nghiên cứu sâu hơn về cơ chế sinh tổng hợp chất ức chế.

Thảo luận kết quả

Kết quả phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật có hoạt tính ức chế enzyme α-amylase và α-glucosidase cho thấy tiềm năng lớn trong việc khai thác nguồn hợp chất sinh học mới để điều trị bệnh TĐ. Sự đa dạng về chủng loại vi sinh vật phân lập từ các mẫu thực vật và đất vùng rễ phù hợp với các nghiên cứu trước đây cho thấy vi sinh vật cộng sinh thực vật là nguồn tài nguyên quý giá.

Hoạt tính ức chế enzyme của các chủng vi sinh vật được hỗ trợ bởi số liệu IC50 cụ thể, cho thấy một số chủng có khả năng ức chế enzyme mạnh hơn hoặc tương đương với thuốc Acarbose hiện hành. Điều này mở ra cơ hội phát triển các sản phẩm thuốc sinh học có hiệu quả cao và chi phí thấp hơn.

Ảnh hưởng của nguồn cacbon đến hoạt tính enzyme nhấn mạnh tầm quan trọng của điều kiện nuôi cấy trong việc tối ưu hóa sản xuất hợp chất ức chế. Việc lựa chọn nguồn cacbon phù hợp giúp tăng cường sinh tổng hợp chất ức chế enzyme, từ đó nâng cao hiệu quả điều trị.

So sánh với các nghiên cứu về hợp chất ức chế enzyme từ thực vật và vi sinh vật trên thế giới, kết quả nghiên cứu phù hợp với xu hướng tìm kiếm các chất ức chế enzyme tự nhiên có hoạt tính cao và ít tác dụng phụ. Việc định danh sinh học phân tử giúp xác định chính xác các chủng vi sinh vật tiềm năng, tạo cơ sở cho nghiên cứu sâu hơn về cơ chế sinh tổng hợp và ứng dụng công nghiệp.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh giá trị IC50 của các chủng với Acarbose, bảng phân loại chủng vi sinh vật và biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của các nguồn cacbon đến hoạt tính enzyme.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường nghiên cứu và phát triển các chủng vi sinh vật có hoạt tính ức chế enzyme: Tiếp tục phân lập, tuyển chọn và tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy để nâng cao sản lượng chất ức chế enzyme α-amylase và α-glucosidase. Mục tiêu đạt hiệu quả ức chế vượt trội trong vòng 2 năm, do các viện nghiên cứu sinh học và công nghiệp dược phẩm thực hiện.

2. Ứng dụng công nghệ sinh học để sản xuất quy mô lớn: Áp dụng công nghệ lên men và chiết xuất hiện đại để sản xuất các hợp chất ức chế enzyme từ vi sinh vật với chi phí hợp lý, đảm bảo chất lượng và an toàn. Thời gian triển khai dự kiến 3-5 năm, phối hợp giữa viện nghiên cứu và doanh nghiệp dược phẩm.

3. Phát triển sản phẩm thuốc và thực phẩm chức năng: Dựa trên các chủng vi sinh vật có hoạt tính cao, nghiên cứu bào chế thuốc hoặc thực phẩm chức năng hỗ trợ điều trị TĐ, kiểm nghiệm lâm sàng để đánh giá hiệu quả và an toàn. Thời gian nghiên cứu và phát triển khoảng 5 năm, do các công ty dược phẩm và trung tâm y tế thực hiện.

4. Xây dựng cơ sở dữ liệu và hệ thống phân loại vi sinh vật: Tập hợp thông tin về các chủng vi sinh vật có hoạt tính ức chế enzyme, hỗ trợ nghiên cứu và phát triển sản phẩm trong tương lai. Thời gian thực hiện 1-2 năm, do các viện nghiên cứu sinh học và công nghệ thông tin phối hợp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành sinh học, công nghệ sinh học: Luận văn cung cấp dữ liệu thực nghiệm chi tiết về phân lập, tuyển chọn vi sinh vật và đánh giá hoạt tính enzyme, hỗ trợ nghiên cứu chuyên sâu về enzyme và hợp chất sinh học.

2. Doanh nghiệp dược phẩm và thực phẩm chức năng: Thông tin về các chủng vi sinh vật có hoạt tính ức chế enzyme α-amylase và α-glucosidase giúp phát triển sản phẩm mới hỗ trợ điều trị TĐ, nâng cao giá trị sản phẩm và cạnh tranh trên thị trường.

3. Bác sĩ và chuyên gia y tế: Hiểu rõ cơ chế tác động của các chất ức chế enzyme trong điều trị TĐ, từ đó tư vấn và áp dụng các liệu pháp điều trị kết hợp thuốc và thực phẩm chức năng phù hợp.

4. Nhà quản lý và hoạch định chính sách y tế: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng chính sách phát triển thuốc sinh học và thực phẩm chức năng từ nguồn vi sinh vật, góp phần giảm gánh nặng bệnh TĐ và chi phí y tế quốc gia.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần tìm kiếm chất ức chế enzyme α-amylase và α-glucosidase từ vi sinh vật?
   Vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp các hợp chất sinh học với hoạt tính cao, tốc độ sinh sản nhanh và dễ sản xuất quy mô lớn. Các chất ức chế enzyme từ vi sinh vật có thể có hiệu quả tốt hơn và chi phí thấp hơn so với hợp chất tổng hợp hoặc từ thực vật.

2. Phương pháp đánh giá hoạt tính ức chế enzyme được thực hiện như thế nào?
   Hoạt tính ức chế enzyme được đánh giá bằng phương pháp quang phổ đo độ hấp thụ của sản phẩm phản ứng enzyme với cơ chất đặc hiệu, tính toán phần trăm ức chế và giá trị IC50 so với đối chứng dương Acarbose.

3. Nguồn cacbon ảnh hưởng thế nào đến hoạt tính ức chế enzyme của vi sinh vật?
   Nguồn cacbon trong môi trường nuôi cấy ảnh hưởng đến sinh trưởng và tổng hợp chất ức chế enzyme của vi sinh vật. Ví dụ, glucose và maltose là các nguồn cacbon giúp tăng hoạt tính ức chế enzyme α-amylase và α-glucosidase tương ứng.

4. Các chủng vi sinh vật được phân lập từ đâu và có đặc điểm gì?
   Các chủng được phân lập từ mẫu thực vật và đất vùng rễ tại các tỉnh miền Bắc và miền Trung Việt Nam. Chúng đa dạng về loại hình (vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn) và có hình thái khuẩn lạc khác nhau, phù hợp với môi trường sống cộng sinh thực vật.

5. Luận văn có đề xuất ứng dụng thực tiễn nào không?
   Có, luận văn đề xuất phát triển các chủng vi sinh vật có hoạt tính ức chế enzyme thành sản phẩm thuốc hoặc thực phẩm chức năng hỗ trợ điều trị TĐ, đồng thời khuyến nghị áp dụng công nghệ sinh học để sản xuất quy mô công nghiệp.

Kết luận

• Phân lập thành công 65 chủng vi sinh vật đa dạng từ mẫu thực vật và đất vùng rễ tại Việt Nam, trong đó có 7 chủng có hoạt tính ức chế enzyme α-amylase và α-glucosidase đáng kể.
• Giá trị IC50 của một số chủng tương đương hoặc thấp hơn Acarbose, cho thấy tiềm năng phát triển hợp chất điều trị TĐ hiệu quả.
• Nguồn cacbon bổ sung trong môi trường nuôi cấy ảnh hưởng rõ rệt đến hoạt tính ức chế enzyme, cần tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy để nâng cao sản lượng.
• Định danh sinh học phân tử giúp xác định chính xác các chủng vi sinh vật tiềm năng, tạo cơ sở cho nghiên cứu sâu hơn và ứng dụng công nghiệp.
• Đề xuất phát triển sản phẩm thuốc và thực phẩm chức năng từ các chủng vi sinh vật có hoạt tính ức chế enzyme, góp phần giảm gánh nặng bệnh TĐ và chi phí y tế.

Next steps: Tiếp tục nghiên cứu cơ chế sinh tổng hợp chất ức chế enzyme, tối ưu hóa quy trình lên men và chiết xuất, tiến hành thử nghiệm lâm sàng và phát triển sản phẩm thương mại.

Các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp trong lĩnh vực dược phẩm sinh học nên hợp tác để khai thác tiềm năng của các chủng vi sinh vật này, góp phần phát triển các giải pháp điều trị TĐ hiệu quả và bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Từ những năm 90 của thế kỷ 20, các chuyên gia y tế đã dự báo “Thế kỷ 21 là thế kỷ của các bệnh rối loạn chuyển hoá”. Tiểu đƣờng (TĐ) là bệnh do sự rối loạn chuyển hoá carbohydrate khi hormone insulin của tuyến tu bị thiếu hay giảm tác động trong cơ thể, và biểu hiện ở lƣợng glucose trong máu cao. Theo ƣớc tính của Tổ chức Y tế thế giới WHO và Liên đoàn TĐ quốc tế IDF, số bệnh nhân TĐ sẽ tăng từ 150 triệu ngƣời vào năm 2009 lên 399 triệu ngƣời vào năm 2025, tăng 214% so với năm 2006. Đáng chú ý, trong khi tốc độ gia tăng tỷ lệ mắc bệnh ở các nƣớc phát triển chỉ là 42% thì ở các nƣớc đang phát triển trong đó có Việt Nam là 170%.

Bệnh TĐ có thể gây ra nhiều biến chứng nguy hiểm và là nguyên nhân hàng đầu gây nhồi máu cơ tim, đột qu , suy thận giai đoạn cuối và mù lòa, làm tăng tỷ lệ tử vong lên gấp 2-4 lần. Trên thế giới cứ 10 giây đi qua có thêm 1 ngƣời bị chết do TĐ và các biến chứng [4], [39]. Thực trạng trên đã khiến cho nhu cầu sử dụng thuốc chữa TĐ gia tăng, vì vậy việc tìm kiếm các nguồn hợp chất có hoạt tính để điều trị bệnh tiểu đƣờng đang trở nên vô cùng cấp bách. Các giải pháp đƣợc đặt ra cho việc tìm kiếm nguồn chất điều trị bệnh tiểu đƣờng bao gồm tổng hợp hợp chất hóa học hoặc bán tổng hợp, và khai thác các hợp chất thiên nhiên từ nguồn tài nguyên sinh vật.

Mặc dù cho đến nay đã có rất nhiều nghiên cứu sàng lọc các chất nguồn gốc thực vật có hoạt tính ức chế hoạt động của các enzyme có vai trò lớn trong các bệnh nhân tiểu đƣờng là α-amylase và α-glucosidase, nhƣng các hợp chất sử dụng làm thuốc phổ biến trong lâm sàng để điều trị bệnh tiểu đƣờng lại có nguồn gốc từ vi sinh vật. Tuy nhiên các thuốc điều trị hiện hành đều cho thấy hiệu quả ức chế không quá cao, thực tế đó đặt ra vấn đề việc sàng lọc các chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp chất ức chế α-glucosidase và α-amylase ở nồng độ ức chế thấp hơn, là một hƣớng đi tiềm năng và cần tập trung nghiên cứu. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 2 Xuất phát từ những yêu cầu và thực tế trên đây, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Phân lập v tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp chất ức chế enzyme α-glucosidase và α- myl se”. Mục đích nghiên cứu của đề tài là: sàng lọc các chủng vi sinh vật, nhằm tìm kiếm và khai thác các chất có khả năng ức chế enzyme α-amylase và α- glucosidase tiềm năng.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 3 CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Bệnh tiểu đƣờng Bệnh tiểu đƣờng (TĐ) còn gọi là bệnh đái tháo đƣờng, là một bệnh rối loạn trao đổi chất mãn tính đƣợc đặc trƣng bởi nồng độ glucose cao trong máu (tăng đƣờng huyết), giảm tiết insulin hoặc giảm tác dụng của insulin từ tuyến tụy trong cơ thể của ngƣời bệnh [28]. Insulin là một hormone đƣợc tổng hợp trong các tế bào beta của tuyến tụy nhằm đáp ứng với các kích thích khác nhau nhƣ từ glucose, sulphonylurea và arginine tuy nhiên glucose là yếu tố chính. Tăng nồng độ đƣờng trong máu thời gian dài có thể gây ra các biến chứng nhƣ bệnh tim, đột qu , mù lòa và bệnh thận, vì thế TĐ đang là một trong ba bệnh hàng đầu gây tử vong cao trên thế giới chỉ sau ung thƣ và các bệnh tim mạch [21], [24].

Bệnh TĐ có thể đƣợc phân loại theo nhiều cách khác nhau, nhƣng theo phân loại của Hiệp hội Tiểu đƣờng Hoa Kỳ, bệnh TĐ gồm: (1) Bệnh TĐ loại I (Phụ thuộc insulin - IDDM) là do sự phá hủy các tế bào beta qua trung gian miễn dịch, dẫn đến thiếu insulin; (2) Bệnh TĐ tự phát là bệnh TĐ loại I nhƣng không có nguyên nhân rõ ràng và có liên quan di truyền; (3) Bệnh TĐ loại II (Không phụ thuộc insulin - NIDDM) là do khiếm khuyết trong tiết insulin và kháng insulin; (4) Đái tháo đƣờng thai kỳ là bất kỳ dạng không dung nạp nào với glucose khi bắt đầu mang thai. Tuy nhiên, bệnh tiểu đƣờng chủ yếu đƣợc phân loại thành hai loại chính: TĐ loại I (IDDM) và TĐ loại II (NIDDM), trong đó bệnh TĐ loại II chiếm đến 90% các ca bệnh TĐ. Nguyên nhân gây bệnh TĐ là do một số cơ chế để duy trì sự điều chỉnh giữa độ nhạy của các mô với insulin bị phá vỡ dẫn đến sự tiết insulin bởi các tế bào beta tuyến tụy bị suy yếu và tác dụng insulin bị suy giảm do hiện tƣợng kháng insulin [16]. Bệnh TĐ loại II này liên quan chặt chẽ đến nhiều khiếm khuyết về di truyền, và một số yếu tố môi trƣờng đặc biệt là béo phì từ đó gây ra các sai lệch trong tế bào beta và kháng insulin ngoại mô [29].

LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Th c tr ng ệnh tiểu đƣờng tr n thế giới v t i Việt N m 1. Tr n thế giới Theo một thông báo vào năm 1998 của các chuyên gia thuộc Tổ chức TĐ quốc tế, tỷ lệ ngƣời mắc bệnh TĐ trên toàn thế giới là: 110 triệu ngƣời vào năm 1994, 135 triệu ngƣời vào năm 1995, dự kiến năm 2000 là 151 triệu ngƣời. Tuy nhiên con số thống kê thực tế cho thấy số bệnh nhân TĐ trên toàn thế giới trong năm 2000 là 171 triệu ngƣời (chiếm 2,8% dân số thế giới), tức là vƣợt 13% so với dự đoán của năm 1998.

Ƣớc tính hiện có 366 triệu ngƣời trên thế giới bị bệnh TĐ, số lƣợng ca bệnh TĐ trên toàn cầu tăng gấp đôi trong ba thập kỷ qua. Trong các trƣờng hợp mắc bệnh TĐ, TĐ type 2 chiếm đa số. Tỷ lệ mắc bệnh tăng nhanh ở các nƣớc đang phát triển là do sự thay đổi về lối sống, thói quen ăn uống, đặc biệt là lối sống ít vận động thể lực. TĐ type 2 tiến triển một cách âm thầm và liên tục, nếu không đƣợc theo dõi và quản lý, điều trị tốt sẽ gây nhiều biến chứng nguy hiểm để lại di chứng nặng nề và đe dọa tính mạng ngƣời bệnh và là một trong những nguyên nhân tử vong chính của bệnh TĐ [12].

Theo khuyến cáo của Tổ chức IDF, trên thế giới mỗi năm có khoảng 3,2 triệu ngƣời chết vì bệnh TĐ, nhƣ vậy một ngày có 8700 ngƣời và mỗi phút có 6 ngƣời chết do TĐ. Trong số 17 triệu ngƣời chết vì đột qu tim mạch thì có 50-70% là do nguyên nhân của bệnh TĐ, nhất là TĐ type 2 thƣờng do phát hiện bệnh muộn. Có 30-90% TĐ type 2 không đƣợc chẩn đoán và 50% bệnh nhân đã có một hoặc nhiều biến chứng vào thời điểm phát hiện bệnh. Nhiều bệnh nhân khi phát hiện bệnh lại không đƣợc quản lý, theo dõi và điều trị đúng chuyên khoa dẫn đến biến chứng sớm và nặng nề ảnh hƣởng đến đời sống của ngƣời bệnh, đồng thời tốn kém kinh tế của gia đình và ngân sách xã hội [39].

Các khu vực đặc biệt bị ảnh hƣởng bởi căn bệnh TĐ này là Trung Quốc và Ấn Độ, nơi tỷ lệ mắc bệnh TĐ loại II đã tăng lên đột ngột mặc dù LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 5 tỷ lệ béo phì tƣơng đối thấp. Với cùng một chỉ số khối cơ thể (BMI), ngƣời châu Á có xu hƣớng có tỷ lệ mỡ trên cơ thể cao hơn ngƣời châu Âu do thƣờng béo phì bụng hơn và khối lƣợng cơ ít hơn, điều này có thể là nguyên nhân gia tăng TĐ loại II ở châu Á. Ngoài ra, dinh dƣỡng kém giai đoạn mang thai và đầu đời, kết hợp với suy dinh dƣỡng cũng góp phần vào sự gia tăng của bệnh TĐ loại II, đặc biệt là ở những ngƣời thay đổi thói quen ăn uống đột ngột và ít hoạt động thể chất. Tỷ lệ bệnh TĐ loại II ở nam giới cũng cao hơn một chút so với ở nữ giới [17].

T i Việt N m Tại Việt Nam, tỷ lệ mắc bệnh TĐ của các khu vực đã đƣợc điều chỉnh phân chia theo cấu trúc tuổi của quần thể là: tỷ lệ mắc bệnh TĐ toàn quốc là 2,7%, tỷ lệ mắc TĐ ở nữ là 3,7%, tỷ lệ tƣơng ứng ở nam là 3,3%. Tỷ lệ mắc TĐ ở vùng núi cao là 2,1%, vùng trung du là 2,2%, vùng đồng bằng ven biển là 2,7%, vùng đô thị và công nghiệp là 4,4%. Đặc biệt tỷ lệ mắc bệnh TĐ ở nhóm đối tƣợng có yếu tố nguy cơ, tuổi từ 30 đến 64 chiếm tỷ lệ 10,5%, tỷ lệ rối loạn dung nạp glucose là 13,8%. Theo phân loại của Hiệp hội Tiểu đƣờng quốc tế và Tổ chức Y tế Thế giới, tỷ lệ mắc bệnh TĐ ở Việt Nam nằm trong khu vực hai (tỷ lệ 2% - 4,99%) giống của các nƣớc khác trong khu vực nhƣ Trung Quốc, Thái Lan, Indonesia và thấp hơn các nƣớc thuộc khu vực ba (tỷ lệ 5-7,99%) bao gồm Nhật Bản, Hàn Quốc, Malaysia, Singapore, Australia… [6].

Tỷ lệ mắc TĐ ở Việt Nam tăng tỷ lệ thuận theo tuổi (p < 0,0005). Ở lứa tuổi dƣới 40 tỷ lệ mắc bệnh TĐ vẫn thấp khoảng dƣới 1%, tỷ lệ bệnh TĐ đƣờng tăng nhanh ở hai mốc tuổi là 45 (4,6%) và 60 tuổi (10,1%). Tỷ lệ rối loạn dung nạp glucose cũng có diễn biến gần giống nhƣ tỷ lệ mắc bệnh TĐ là tăng tỷ lệ thuận theo tuổi (p < 0,0005) nhƣng không có mốc tăng đột ngột nhƣ tỷ lệ bệnh TĐ. Tuổi trung bình của các đối tƣợng mắc LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 6 bệnh TĐ là 52,4 tuổi.

Hầu hết ngƣời bị bệnh TĐ đã đƣợc chẩn đoán từ trƣớc đều đang đƣợc điều trị đều đặn (85,8%), số ngƣời bệnh không đƣợc điều trị chỉ có 14,2% [4], [9]. Một số phƣơng pháp điều trị ệnh tiểu đƣờng Bệnh tiểu đƣờng loại 2 là một căn bệnh khó điều trị và không có một công thức điều trị cụ thể nào phù hợp cho tất cả bệnh nhân mà đều phải dựa vào dấu hiệu lâm sàng của từng ca bệnh.1 minh họa một số loại thuốc phổ biến trong phƣơng pháp điều trị bệnh tiểu đƣờng đang đƣợc lƣu hành hiện nay. Một số loại thuốc điều trị bệnh tiểu đƣờng và cơ chế tác dụng [17] LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 7 Trong đó các phƣơng án điều trị bệnh TĐ tƣơng đối đa dạng và chủ yếu tập trung vào các hƣớng điều trị với đơn thuốc đơn thuần (70,9%), thuốc kết hợp với chế độ ăn (29,1%), chế độ ăn và luyện tập đơn thuần chỉ có 2,9%.