CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về feruloylmethan 1. Sơ lược về curcuminoid Nhóm chất curcuminoid là hỗn hợp 3 chất gồm: curcumin, demethoxycurcumin, bisdemethoxycurcumin – thành phần quan trọng được phân lập từ củ nghệ (Curcuma longa L., họ gừng – Zingiberaceae) [5]. Chúng là những hợp chất phenolic, hợp chất chiếm chủ yếu và được nghiên cứu nhiều nhất là curcumin (khoảng 77 %), sau đó là demethoxycurcumin (khoảng 17 %) và cuối cùng là bisdemethoxycurcumin (3 %) [11].
Cấu trúc phân tử của curcuminoid Cấu tạo và một số tính chất vật lý của 3 chất có trong curcuminoid thể hiện trong bảng 1. Một số tính chất vật lý của các curcuminoid Curcumin Demethoxycurcumin Bisdemethoxycurcumin R1 OCH3 OCH3 H R2 OCH3 H H 1-(4-hydroxyphenyl)- Tên 1,7-bis-(4-hydroxy-3- 1,7-bis-(4- 7-(4-hydroxy-3- khoa methoxyphenyl)hepta- hydroxyphenyl)hepta- methoxyphenyl)hepta- học 1,6-dien-3,5-dion. CTPT C21H20O6 C20H18O5 C19H16O4 Dạng Tinh thể hình kim, Tinh thể hình kim, Tinh thể hình kim, màu thù hình màu vàng. màu vàng cam.
Nhiệt 184 172 222 độ nóng chảy Nhiệt độ nóng chảy của curcuminoid: 172 - 178 (0C) 2 * Sự điện ly theo pH [6], [7]: - Ở môi trường pH < 1, dung dịch nước của curcumin (H3A) có màu đỏ và tồn tại ở dạng ion H4A+. - Ở khoảng pH = 1 - 7, curcumin rất ít tan trong nước. Ở khoảng pH này, hầu hết các diferulylmethan ở dạng trung hòa H3A và dung dịch có màu vàng. - Ở pH > 7,5, dung dịch chuyển sang màu đỏ, curcumin tồn tại ở các dạng ion H2A, HA2- và A3- lần lượt tương ứng với các giá trị pKa là 7,8; 8,5 và 9,0.
Các dạng tồn tại của curcumin theo pH dung dịch 1. Quá trình biến tính của curcumin Curcumin tương đối ổn định ở pH acid, nhưng nhanh chóng bị phân hủy ở pH > 7. Sản phẩm phân hủy chính là acid ferulic và feruloylmethan, ngoài ra còn có các sản phẩm ngưng tụ [6]. Sự phân hủy curcuminoid trong môi trường kiềm.
Dưới tác dụng của ánh sáng hoặc môi trường kiềm, curcumin phân hủy thành vanillin, acid vanillic, aldehyd ferulic, acid ferulic [7]. Công thức cấu tạo và tính chất hóa lý của feruloylmethan 1. Công thức cấu tạo Hình 1. Công thức cấu tạo của feruloylmethan.
- Tên IUPAC: (E)-4-[4-(hydroxy)-3-(methoxyphenyl)]but-3-en-2-on. - Công thức phân tử: C11H12O3. - Khối lượng: M = 192,21 g/mol. Tính chất hóa lý - Feruloylmethan là một acid hydroxycinnamic, là một sản phẩm tự nhiên được tìm thấy trong cây nghệ, là sản phẩm chuyển hóa của curcumin trong môi trường kiềm [33].
- Bột kết tinh màu vàng, mùi ngọt tính ấm, ít tan trong nước, tan vừa phải trong ethanol [33]. Các đặc tính dược lý của feruloylmethan 1. Chống oxy hóa Các gốc oxy hóa tự do (ROS) được tạo ra trong qua trình hô hấp hiếu khí. Mặc dù các hệ thống điều hòa gốc oxy hóa khử được bảo tồn, một phần ROS liên tục thoát ra khỏi chuỗi hô hấp tế bào diễn ra ở ty thể.
Lượng ROS này đủ để gây hại cho tế bào theo nhiều cách khác nhau bao gồm cả DNA đột biến [21], peroxy hóa lipid [20], suy giảm ATP [26] và chết theo chương trình. Chất chống oxy hóa là chìa khóa để ngăn chặn phản ứng của ROS với các phân tử sinh học và có tiềm năng lớn trong việc chống lại sinh lý bệnh của nhiều bệnh bao gồm ung thư, bệnh tim, lão hóa và rối loạn thần kinh, …. Các nghiên cứu đã báo cáo rằng curcumin, feruloylmethan và một số dẫn xuất của curcumin có khả năng che chắn chống lại quá trình oxy hóa gây hại cho DNA bởi các oxy bị kích thích ở nồng độ thấp hơn các chất chống oxy hóa tự nhiên khác. Kết quả cho thấy, curcumin có hiệu quả nhất và tiếp theo là feruloylmethan [23].
Feruloylmethan cho đặc tính chống oxy hóa bằng cơ chế ức chế quá trình peroxy hóa lipid trong mô hình màng. Nghiên cứu cho thấy, feruloylmethan ức chế đáng kể Fe2+ gây ra peroxid hóa lipid trong não chuột đồng [23]. Chống viêm Trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu đã cho thấy rằng feruloylmethan có tác dụng chống viêm đối với các bệnh liên quan. Trong điều trị bệnh xơ phổi vô căn, feruloylmethan đã được nghiên cứu chống lại bệnh xơ phổi vô căn bằng cách sử dụng mô hình xơ phổi do bleomycin gây ra ở chuột.
Kết quả cho thấy feruloylmethan làm giảm mức độ tăng chỉ số phổi do bleomucin gây ra, thâm nhiễm tế bào viêm trong mô phổi [42]. Trong nghiên cứu về chữa lành vết loét bàn chân do tiểu đường, feruloylmethan làm giảm nồng độ malondialdehyd, TNF–α, IL–1β, và tăng nồng độ glucathione trong mô vết thương, feruloylmethan đã kích hoạt tín hiệu ERK1/2, JNK, p38, tăng biểu hiện HSP–27, SIRT–1, VEGF do đó tạo điều kiện thuận lợi cho sự di chuyển và tăng sinh của nguyên bào sợi, hình thành mạch và giảm viêm [16]. Chống gây đột biến Các thành phần từ thực vật là một phần thiết yếu và quan trọng trong chế độ ăn uống thông thường của chúng ta để bảo vệ ảnh hưởng từ các chất gây đột biến. Nhiều thành phần cụ thể là coumarin, curcuminoid từ các loài thực vật khác nhau đã được báo cáo là có đặc tính chống đột biến [35], [38], [43].
Các dẫn xuất của curcuminoid tổng hợp đã được báo cáo là có đặc tính chống đột biến [37], [19], [13]. Các chất tương tự monocarbonyl của curcumin được khám phá nhiều hơn vì chúng có dược động học tốt hơn và các đặc tính dược lực học hơn curcumin [41],[45]. Nghiên cứu của Motohashi Noriko và cộng sự đã đánh giá hoạt động chống khối u của feruloylmethan và các hợp chất liên quan bằng cách xác định tác dụng ức chế virus Epstein-Barr kích hoạt kháng nguyên sớm (EVB-EA) do TPA gây ra. Kết quả cho thấy IC50 của feruloylmethan gần giống với curcumin [34].
Trong một nghiên cứu khác về tác dụng bảo vệ tế bào của feruloylmethan về chống độc tính cisplatin gây ra ở thận khỉ xanh Châu Phi. Kết quả cho thấy feruloylmethan có thể ngăn chặn sự chết tế bào do cispaltin gây ra [23]. Một số nghiên cứu đã làm sáng tỏ cơ chế ức chế tăng trưởng tế bào trong ung thư ruột kết ở người của feruloylmethan. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng feruloylmethan ức chế tế bào tăng trưởng bằng cách tác động lên pha G2/M trong chu kỳ tế bào [23].
Một điều đặc biệt là sự tích lũy ROS có liên qua đến với tác dụng ức chế tăng trưởng, do đó gợi ý các chất tương tự feruloylmethan là hóa trị liệu tiềm năng cho thuốc trị ung thư ruột kết [40]. Chống ung thư tuyến tiền liệt Curcumin thể hiện các hoạt động sinh học hỗ trợ ứng dụng điều trị ung thư [12]. Tuy nhiên, curcumin có những hạn chế về tác dụng dược lý của nó như độ hòa tan và sinh khả dụng kém [17]. Và việc sử dụng chất tương tự curcumin có tiềm năng giải quyết những hạn chế này.
Feruloylmethan là đại diện cho cấu trúc hóa học tương tự một nửa khung cấu trúc của curcumin và có báo cáo đã chỉ ra rằng chất này có tác dụng chống ung thư in vitro [23]. Nghiên cứu của Mapoung Sariya và các cộng sự đã chỉ ra rằng feruloylmethan có thể ức chế sự tiến triển của ung thư tuyến tiền liệt. Kết quả cho thấy feruloylmethan làm giảm sự tăng sinh tế bào của bệnh ung thư tuyến tiền liệt kháng cắt tinh hoàn (ung thu tuyến tiền liệt ngừng đáp ứng với liệu pháp hormon) ở chuột, nhờ gây ra sự ngừng chu kỳ tế bào ở pha G1 trong ống nghiệm [39]. Và để biết được feruloylmethan có thể cải thiện những hạn chế của curcumin hay không, dược động học in vivo đã được xác định.
Kết quả feruloylmethan được phát hiện trong huyết thanh ở nồng độ cao hơn và duy trì đến 3 giờ sau khi tiêm vào phúc mạc, trong khi nồng độ curcumin giảm nhanh 6 chóng và biến mất trong vòng 1 giờ [39]. Từ đây cho thấy tiềm năng lớn về việc sử dụng feruloylmethan cho các hoạt động sinh học thay thế curcumin. Chống trầm cảm Gần đây, trong một nghiên cứu đánh giá đặc tính chống trầm cảm của feruloylmethan, các tác giả đã đánh giá quá trình peroxid hóa ở vùng vỏ não và tiểu não của chuột. Kết quả thử nghiệm cho thấy feruloylmethan là một chất tự nhiên đáng chú ý cho sự phát triển của thuốc chống trầm cảm ít hoặc không có tác dụng phụ [18].
Chống nấm Nghiên cứu đã đánh giá hiệu quả kháng nấm của feruloylmethan đối với Aspergillus oryzae, Aspergillus flavus, Aspergillus niger, Aspergillus ochraceus, Fusarium oxysporum và Penicillium chrysogenum. Kết quả cho thấy những loại nấm này dễ bị diệt bởi feruloylmethan. Từ đây feruloylmethan thể hiện tiềm năng như một chất chống nấm hiệu quả với sự hiện diện của carbonyl không bão hòa và nhóm hệ thống liên hợp trên vòng thơm với các nhóm hydroxyl methoxyl và phenolic [24]. Khả năng dược lực học khác Feruloylmethan có tác dụng đối với yếu tố tăng trưởng có nguồn gốc từ tiểu cầu kích thích sự di chuyển, tăng sinh và tổng hợp collagen của tế bào cơ trơn mạch máu.
Feruloylmethan ức chế các yếu tố tăng trưởng/ các chức năng của cơ trơn mạch máu được kích thích bằng H2O2 bằng cách ức chế quá trình oxy hóa của phosphatase tế bào [30]. Stress oxy hóa là một trong những yếu tố cản trở quá trình chữa lành vết thương, căng thẳng sẽ kích hoạt vết thương sản xuất ROS, do đó làm chậm quá trình làm lành vết thương thông thường. Nghiên cứu đã cho thấy ảnh hưởng của feruloylmethan với việc loại bỏ ROS và hỗ trợ trong việc đẩy nhanh quá trình chữa bệnh ở cả bình thường và vết thương ức chế dexamethasone trong mô hình chuột [32]. Feruloylmethan được báo cáo có đặc tính hạ đường huyết, hoạt chất này làm tăng quá trình phosphoryl hóa hay kích hoạt AMPK để làm giảm lượng đường trong máu và tăng cường độ nhảy cảm với insulin cũng như giảm mỡ trong cơ thể.
Như vậy feruloylmethan có thể là một chất lý tưởng để phát triển thuốc trong điều trị đái tháo đường typ II và béo phì [23]. Tổng quan về phương pháp HPLC 1. Nguyên tắc HPLC là một kỹ thuật tách các chất phân tích trong hỗn hợp, trong đó các chất phân tích di chuyển qua cột chứa các hạt pha tĩnh. Tốc độ di chuyển khác nhau liên quan 7 đến hệ số phân bố của chúng giữa hai pha tức là liên quan đến ái lực tương đối của các chất này với pha tĩnh và pha động.
Thứ tự rửa giải các chất ra khỏi cột vì vậy phụ thuộc vào các yếu tố đó. Thành phần pha động đưa chất phân tích qua cột cần được điều chỉnh để rửa giải các chất phân tích với thời gian hợp lý [1],[2]. Các thông số đặc trưng trong quá trình sắc ký a.