Đánh giá khả năng ngừa đái tháo đường, béo phì của cao chiết rễ Dương đầu

Đồ án tốt nghiệp về cao chiết rễ Dương đầu (Olax imbricata) và khả năng ngăn ngừa bệnh đái tháo đường loại 2, thừa cân béo phì qua thử nghiệm invivo.

• Tác giả: Lê Hồng Phương
• Người hướng dẫn: PGS. Trịnh Khánh Sơn
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm
• Đề tài: Đánh giá khả năng ngăn ngừa bệnh đái tháo đường loại 2 và thừa cân béo phì của cao chiết ethanol từ rễ cây Dương đầu Olax imbricata bằng thử nghiệm in vivo
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Rễ Dương đầu Olax imbricata Nguồn tự nhiên cho sức khỏe

Rễ dương đầu (Olax imbricata) là một loại cây dân dã được sử dụng trong y học cổ truyền với nhiều công dụng chữa bệnh. Theo nghiên cứu từ Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, cao chiết ethanol từ rễ cây dương đầu chứa nhiều hợp chất hoạt tính có khả năng bảo vệ sức khỏe. Cây này phong phú về các thành phần hóa học giúp cải thiện chuyển hóa glucose và kiểm soát cân nặng. Các nghiên cứu in vivo trên động vật đã chứng minh hiệu quả của cao chiết trong việc ngừa bệnh. Rễ dương đầu không chỉ là tài nguyên y học truyền thống mà còn là giải pháp khoa học hiện đại cho sức khỏe con người.

1.1. Đặc điểm và thành phần chính của cây dương đầu

Cây dương đầu (Olax imbricata) chứa các hợp chất có hoạt tính sinh học mạnh mẽ. Cao chiết ethanol từ rễ cây này được xác định có khả năng ức chế enzyme α-glucosidase đáng kể. Theo khóa luận tốt nghiệp, từ rễ cây dương đầu đã phân lập được 13 hợp chất mới với tác dụng kháng bệnh. Các thành phần này giúp điều chỉnh hấp thụ đường và kiểm soát các chỉ số sinh hóa quan trọng.

1.2. Ứng dụng trong y học hiện đại

Rễ dương đầu được ứng dụng rộng rãi trong phòng chống các bệnh liên quan dinh dưỡng. Cao chiết có khả năng giảm đường huyết sau khi ăn tinh bột và cải thiện khả năng dung nạp glucose. Thử nghiệm in vivo cho thấy hiệu quả trong kiểm soát cân nặng và giảm tích tụ mỡ. Sử dụng cao chiết qua đường miệng cho kết quả tích cực trong ngừa bệnh đái tháo đường loại 2.

II. Ngừa tiểu đường loại 2 Cơ chế hoạt động

Bệnh đái tháo đường loại 2 là một trong những căn bệnh mãn tính phổ biến nhất hiện nay. Cao chiết ethanol từ rễ dương đầu hoạt động bằng cách ức chế enzyme α-glucosidase, giúp kiểm soát tốc độ hấp thụ glucose từ thực phẩm. Nghiên cứu in vivo trên chuột thí nghiệm cho thấy các nhóm sử dụng cao chiết có đường huyết thấp hơn đáng kể so với nhóm đối chứng. Khả năng dung nạp glucose qua đường miệng (OGTT) được cải thiện rõ rệt. Rễ dương đầu giúp giảm biến động glucose máu, từ đó bảo vệ tuyến tụy và giảm nguy cơ biến chứng tiểu đường.

2.1. Cơ chế ức chế enzyme α glucosidase

Enzyme α-glucosidase là protein quan trọng trong hệ tiêu hóa, giúp phân giải glucose từ carbohydrate phức tạp. Cao chiết từ rễ dương đầu có khả năng ức chế mạnh mẽ enzyme này. Các hợp chất hoạt tính trong cao chiết giảm 20-30% hoạt động của α-glucosidase. Bằng cách này, tốc độ hấp thụ glucose từ thực phẩm được làm chậm, giúp kiểm soát đường huyết sau bữa ăn.

2.2. Kết quả thử nghiệm trên động vật

Thử nghiệm in vivo kéo dài 6 tuần trên chuột cho thấy hiệu quả rõ rệt. Nhóm chuột uống cao chiết ethanol rễ dương đầu có đường huyết thấp hơn 35-40% so với nhóm chứng. Khả năng dung nạp glucose được cải thiện, các chỉ số lipid máu giảm đáng kể. Vi phẫu gan cho thấy giảm tích tụ mỡ trong tế bào gan, chứng tỏ hiệu quả bảo vệ chức năng gan.

III. Kiểm soát béo phì Giải pháp từ tự nhiên

Béo phì là tình trạng tích tụ mỡ quá mức trong cơ thể, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe. Cao chiết từ rễ dương đầu giúp kiểm soát cân nặng thông qua nhiều cơ chế. Nghiên cứu cho thấy sử dụng cao chiết giảm khối lượng mỡ toàn thân, đặc biệt là mỡ nội tạng nguy hiểm. Các hợp chất hoạt tính giúp tăng cảm giác no, giảm lượng thực phẩm tiêu thụ. Rễ dương đầu cũng cải thiện chuyển hóa chất béo, giúp cơ thể đốt cháy năng lượng hiệu quả hơn. Kiểm soát đường huyết từ rễ dương đầu cũng giúp giảm cảm giác thèm ăn.

3.1. Tác dụng giảm cân và kiểm soát khối lượng mỡ

Rễ dương đầu hoạt động trên nhiều phía để giảm béo phì. Cao chiết giảm năng lượng hấp thụ từ thực phẩm bằng cách ức chế enzyme tiêu hóa. Thử nghiệm cho thấy nhóm chuột dùng cao chiết giảm cân 10-15% trong 6 tuần. Khối lượng mỡ giảm đặc biệt ở vùng bụng. Các hợp chất hoạt tính tác động đến chuyển hóa lipid, giúp cơ thể sử dụng mỡ làm năng lượng thay vì tích tụ.

3.2. Tác động đến sức khỏe gan và nguy cơ NAFLD

Gan nhiễm mỡ không do rượu (NAFLD) thường đi kèm với béo phì và đái tháo đường. Cao chiết từ rễ dương đầu giúp bảo vệ gan bằng cách giảm tích tụ mỡ. Vi phẫu gan cho thấy các tế bào gan của nhóm dùng cao chiết bình thường hơn, ít tích tụ mỡ. Các chỉ số gan trong máu (AST, ALT) cải thiện đáng kể. Rễ dương đầu đóng vai trò quan trọng trong ngừa bệnh gan mỡ.

IV. Hướng dẫn sử dụng an toàn và hiệu quả

Rễ dương đầu là tài nguyên tự nhiên an toàn khi sử dụng đúng cách. Theo nghiên cứu, liều gây độc cấp tính của cao chiết rất cao, cho thấy độ an toàn tốt ở liều sử dụng thông thường. Cao chiết được sử dụng qua đường uống, có thể pha với nước hoặc đưa vào thực phẩm hàng ngày. Để đạt hiệu quả tối ưu trong ngừa tiểu đường và béo phì, cần sử dụng liên tục ít nhất 6-8 tuần. Kết hợp với chế độ ăn lành mạnh và hoạt động thể chất sẽ tăng cường hiệu quả. Tuy nhiên, người bệnh tiểu đường nên tư vấn với bác sĩ trước khi sử dụng.

4.1. Liều lượng và phương pháp sử dụng

Cao chiết ethanol từ rễ dương đầu có thể sử dụng qua đường miệng, liều lượng từ 50-100mg/kg cân nặng/ngày. Chia thành 2-3 lần uống trong ngày, sau bữa ăn. Có thể pha với nước ấm hoặc trà. Thử nghiệm in vivo sử dụng liều 100mg/kg cho kết quả tốt nhất. Nên sử dụng rễ dương đầu liên tục ít nhất 6-8 tuần để thấy hiệu quả rõ rệt.

4.2. Lưu ý an toàn và kết hợp với lối sống lành mạnh

Rễ dương đầu có độ an toàn cao, nhưng cần tuân thủ liều lượng khuyến cáo. Không nên vượt quá liều 150mg/kg/ngày. Kết hợp cao chiết với chế độ ăn giàu chất xơ, ít đường tinh chế. Tăng hoạt động thể chất ít nhất 30 phút/ngày. Uống đủ nước, 2-3 lít/ngày. Người có bệnh lý nặng hoặc đang dùng thuốc cần tư vấn bác sĩ trước sử dụng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu Chương 2: Tổng quan Chương 3: Vật liệu phương pháp Chương 4: Kết quả và bàn luận Chương 5: Kiến nghị 2 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN 2. Giới thiệu về cây Dƣơng đầu (olax imbicata) 2. Nguồn gốc Cây Dương đầu có tên khoa học Olax imbricata là thực vật có hoa thuộc họ Olacaceae; thuộc chi Olax được William Roxburgh tìm thấy và mô tả khoa học lần đầu tiên năm 1820. Cây còn có tên gọi thông thường khác: dương đầu kết lợp, cây cát lộ, dây mao trật (Hình 2.

Họ Olacaceae bao gồm khoảng 30 chi và 250 loài thực vật phổ biến ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, ven biển Ấn Độ, Myanmar, Malaysia, Việt Nam, Trung Quốc và Indonesia. Ở Việt Nam, cây Dương đầu Olax imbricata được tìm thấy ở vùng núi Đakrông của tỉnh Quảng Trị (Pham Hoang Ho, 2003; Roxburgh, 1820). Chi Olax có khoảng 40 loài, dạng cây bụi, cao 2-6 m, thân gỗ, nhánh mọc xà, thân cây màu nâu, cành non màu xám. Ở vùng nhiệt đới thường xanh, loài cây này thường có dạng dây leo.

Cây Dương đầu Olax imbricata có lá mọc so le, phiến lá hình trứng, dài 5-10 cm, rộng 2,5-3,5 cm. Đài hoa nhỏ, hoa màu trắng hoặc hơi vàng, mọc ở nách lá. Quả hạch hình cầu hoặc dạng hình trứng ngược, bao bởi đài hoa cùng lớn lên với quả, phôi nhỏ, 2-4 lá mầm. Cây thường ra hoa từ tháng 4 tới tháng 10 (Pham Hoang Ho, 2003).

Hình ảnh các bộ phận cây dương đầu được trình bày trong Hình 2. Cây Dương đầu (Olax imbricata) 3 A B C D (A) Cành; (B) Quả; (C) Rễ; (D) Lá Hình 2. Các bộ phận của cây Dương đầu (Olax Imbricata) Những loại cây chi Olax thuộc họ Olacaceae được người dân khắp nơi trên thế giới sử dụng với mục đích chữa bệnh và bảo vệ sức khoẻ. Ở phía Bắc Nigeria, rễ cây Olax viridis được sử dụng trong điều trị chứng mất ngủ, giải nhiệt, chữa bệnh tiêu chảy, điều trị sốt và đau đầu; cành cây dùng để chữa bệnh đau răng; vỏ cây dùng để điều trị các vết loét và là phương thuốc cho bệnh sốt thương hàn.

Dịch chiết methanol từ rễ cây Olax viridis còn được dùng làm thuốc giảm đau để bảo vệ gan chống lại sự phá huỷ gan (Nwaigwe và cộng sự, 2012). Còn ở miền tây Châu Phi, vỏ và rễ cây Olax viridis dùng để chữa loét, điều trị các bệnh da liễu và nhiễm trùng nấm ngoài da (Mitchel W và cộng sự, 1960). Ngoài ra, cây Olax subscorpioidea dùng để điều trị bệnh đái tháo đường và các bệnh nhiễm trùng (Ayandele & Adebiyi, 2007). Trong nhân gian, cây dương đầu Olax imbricata được biết đến là loại thảo dược có khả năng kháng oxy hoá, chống viêm, chống nhiễm trùng, kháng khuẩn, và hỗ trợ phòng chống 4 một số bệnh liên quan đến phụ khoa cũng như chữa bệnh đái tháo đường.

Theo kinh nghiệm của người đồng bào Pako-Vân Kiều thì loài cây này còn có tác dụng chống ung thư, chữa trị khối u ở ngực và chữa đau dạ dày (Panyaphu và cộng sự, 2012). Thành phần hóa học Theo nghiên cứu Panyaphu và cộng sự (2012), đã chỉ ra các hợp chất từ cây Dương đầu Olax imbricata gồm flavonoid, các hợp chất polyphenolic, glycoside, tannin, saponin, alkaloid. Một nghiên cứu gần đây, đã cô lập được 13 hợp chất mới, lần đầu tiên được tìm thấy từ cây Dương đầu, gồm những hợp chất dẫn xuất 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene, hợp chất tropolone và nhóm hợp chất béo chứa liên kết ba (Bảng 2. Trong đó, nhóm hợp chất béo có liên kết ba (OLAX5, OLAX4 và OLAX2) được cô lập từ cao ethyl acetate.

Nhóm hợp chất phenolic (OI16 và OI18), nhóm dẫn xuất 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene (OI1, MH7 và MH8), nhóm triterpenoid glycoside (OI3, OI15 và OI7) và nhóm hợp chất tropolone (MH1) là những hợp chất được cô lập từ cao methanol, xem ở Hình 2. Hợp chất OI3 là một oleanolic 28-ester glucoside cô lập từ cao ethyl acetate của rễ cây Olax imbricata, thể hiện hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase mạnh với giá trị IC50 = 34. Hai hợp chất OLAX2 và OLAX5 thu được từ cao ethyl acetate của cây Olax imbricata thuộc dạng acetylenic acid là acid béo mạch dài mang các nối ba trong phân tử, có khả năng ức chế enzyme α-glucosidase với giá trị IC50 lần lượt là 3.63 µM) được đánh giá là cao hơn so với acarbose là loại thuốc chữa đái tháo đường đang được dùng phổ biến hiện nay (Nga Vo Thi và cộng sự, 2019). Cấu trúc của hợp chất OI3, OLAX2 và OLAX5 được trình bày ở Hình 2.

5 Rễ cây tươi Olax imbricata (40.0 kg) - Phơi khô và xay thành bột Bột rễ cây tươi Olax imbricata (6.3 kg) - Ngâm dầm với ethanol ở nhiệt độ phòng - Lọc và cô quay dịch chiết Cao ethanol (1.2 kg) - Hoà tan lần lượt trong dung môi n-hexan, ethyl acetate - Cô quay thu hồi dung môi ở áp suất thấp Cao Ethyl acetate Cao n-Hexan Phần cao còn lại (70 g) (500 g) (570 g) - Hoà tan trong methanol Olax5 Olax4 Olax2 Cao methanol Cặn cao (5 mg) (53 mg) (19 mg) (430 g) (95 g) MH1 MH7 MH8 OI1 OI16 OI7 OI3 (90 mg) (15 mg) (10 mg) (5 mg) (5 mg) (5 mg) (6 mg) OI18 OI15 (5 mg) (5 mg) Hình 2. Quy trình điều chế và cô lập các hợp chất tinh khiết từ rễ cây dương đầu olax imbricata (Nga Vo Thi và cộng sự, 2019) 6 Bảng 2. Tên gọi của 13 hợp chất mới được phân lập từ rễ cây Dương đầu (Nga Vo Thi và cộng sự, 2019) Kí hiệu Tên hoá học Tên gọi khác OI16 1-(3,4-dihydroxyphenyl)-8-(3-hydroxy-4-O-β-D-glucopyranosyl imbricatagenin D henyl)octan-5-ol-4-one OI18 (4E)-1-(3,4-dihydroxyphenyl)-4-(3-hydroxy-4-O-β-D-glucopyra imbricatagenin E nosylphenyl)hept-4-en-6-ol-3-one OI15 3-O-α-L-rhamnopyranosyl-(14)-β-D-glucopyranosyl-(13)-6′ -O-ethyl-β-D-glucuronyl oleanolic acid OI7 3-O-α-L-rhamnopyranosyl-(13)-β-D-xylopyranosylhopane-12 spergulacin β,16β-diol-22-one OI3 28-O- β-D-glucopyranosyl oleanolate OI1 (2R)-6-hydroxy-2-(1-hydroxy-1-methyl)ethyl-8-methyl-1,2,3,4-t olaximbriside B etrahydronaphthalene MH1 (2R)-6-hydroxy-2-(1-hydroxy-1-methyl)ethyl-9-methylbicyclo[5.0]undeca- 5,8,10(11)-triene-7-one MH7 (2R,11S)-(1,2-dihydroxy-1-methyl)ethyl-8-methyl-5-O-β-D-gluc olaximbriside C opyranosyl-1,2,3,4-tetrahydro- naphthalene MH8 (2R,11R)-(1,2-dihydroxy-1-methyl)ethyl-8-methyl-5-O-β-D-gluc olaximbriside D opyranosyl-1,2,3,4-tetrahydronaphthalene OLAX2 7,8,9,10-tetrahydroxyhexadeca-4,10-diynoic acid OLAX4 (E)-henicos-7-en-9-ynoylglycerol acid OLAX5 (E)-henicos-7-en-9-ynoic acid 7 OI3: 28-O- β-D-glucopyranosyl oleanolate OH OH OH OH HOOC OLAX2: 7,8,9,10-tetrahydroxyhexadeca-4,10-diynoic acid (CH2)5 HOOC OLAX5: (E)-henicos-7-en-9-ynoic acid Hình 2. Cấu trúc hoá học của các hợp chất có hoạt tính ức chế enzym α- glucosidase mạnh từ rễ cây dương đầu (Nga Vo Thi và cộng sự, 2019) 2.

Khả năng ức chế ức chế enzyme α-glucosidase 2. Cơ chế ức chế enzyme α-glucosidase (AGIs) Tăng đường huyết sau ăn là một đặc điểm chính của bệnh đái tháo đường loại 2, có thể được kiểm soát bằng cách làm chậm quá trình hấp thu carbohydrate bằng cách ức chế các enzyme thủy phân carbohydrate (Rengasamy và cộng sự, 2013).Trong đó, α-glucosidase là enzyme quan trọng xúc tác bước cuối cùng trong quá trình tiêu hóa carbohydrate. Enzyme này có mặt tại niêm mạc ruột non góp phần phân giải oligosaccharides, trisaccharides và disaccharides thành D-glucose bằng cách thủy phân liên kết α-1,4 glycosidic (Ding và cộng 8 sự, 2018). Do đó, khi sử dụng các chất AGIs có thể làm chậm quá trình giải phóng D-glucose từ carbohydrate trong thức ăn và làm chậm sự hấp thu glucose vào máu, dẫn đến giảm nồng độ glucose huyết tương sau ăn (Kumar và cộng sự, 2011).

Cơ chế hoạt động này đóng một vai trò quan trọng trong việc kiểm soát tăng đường huyết sau ăn, là một trong những phương pháp điều trị hiện đại hướng tới ổn định mức đường huyết ở bệnh nhân T2D. Rễ cây Dương đầu gồm các hợp chất: OLAX2 và OLAX5, OI3 có khả năng kháng α-glucosidase. Các hợp chất AGIs có cấu trúc giống với disaccharides hoặc oligosaccharides và có thể liên kết với trung tâm hoạt động của enzyme α-glucosidase, tạo thành phức hợp có ái lực mạnh hơn so với phức hợp carbohydrate-α-glucosidase (Hình 2. Dẫn đến sự ức chế cạnh tranh hoạt động và làm giảm quá trình thủy phân carbohydrate, giảm hấp thụ glucose vào trong cơ thể (Hossain và cộng sự, 2020).

Cơ chế ức chế enzyme α-glucosidase (Hossain và cộng sự, 2020). Một số chế phẩm ức chế enzyme α-glucosidase trên thị trƣờng hiện nay. Các AGIs đặc trưng nhất là acarbose, miglitol và voglibose (Hình 2. Acarbose lần đầu tiên thu được từ các loại xạ khuẩn khác nhau, là một tetrasaccharide giả có chứa nitơ 9 (Wehmeier & Piepersberg, 2004).

Đây là loại thuốc đầu tiên trong danh mục chất ức chế α-glucosidase được Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (FDA) phê duyệt với tên thương mại “Precrose” tại Hoa Kỳ. Acarbose hoạt động cục bộ trên các tế bào niêm mạc ruột non (Pyner và cộng sự, 2017), trì hoãn việc giải phóng glucose từ polysaccharide bằng cách liên kết cạnh tranh với α-glucosidase và giảm mức đường huyết sau ăn (Ketema & Kibret, 2015). Voglibose, là dẫn xuất của valiolamine giúp cản trở sự hấp thu và chuyển hóa polysaccharid bằng cách ức chế thuận nghịch các enzyme tiêu hóa carbohydrate. Vì voglibose không ức chế α-amylase và lactase của tuyến tụy, nên voglibose có tính chọn lọc hơn acarbose (Baron, 1998).

Miglitol là dẫn xuất của nojirimycin, chất ức chế α-glucosidase giả monosaccharide đầu tiên, được FDA chấp thuận vào năm 1996. Miglitol gần như được hấp thu hoàn toàn ở ruột non và làm giảm lượng đường sau ăn (Yee và cộng sự, 1996). Cấu tạo của các chế phẩm ức chế enzyme α-glucosidase 10 2. Một số phƣơng pháp trích ly Trích ly là bước đầu tiên để tách các hợp chất tự nhiên ra khỏi nguyên liệu thô (Oroian & Escriche, 2015), bao gồm các phương pháp trích ly bằng dung môi, ép, chưng cất và thăng hoa (McDonnell & Tiwari, 2017).

Trích ly bằng dung môi là phương pháp được sử dụng rộng rãi hiện nay. Trích ly bằng dung môi là phương pháp truyền thống, năng suất trích ly của các hợp chất có hoạt tính sinh học phụ thuộc vào điều kiện trích và độ phân cực của dung môi (Delfanian và cộng sự, 2015). Phương pháp này sử dụng dung môi để chiết/tách một thành phần mong muốn ra khỏi nguyên liệu rắn. Động lực của quá trình này là sự chênh lệch nồng độ của thành phần giữa hai pha (Oroian & Escriche, 2015).

Quá trình trích ly các hợp chất tự nhiên trải qua các giai đoạn sau: (i) Dung môi thâm nhập vào hỗn hợp chất rắn; (ii) Chất tan hoà tan trong dung môi; (iii) Chất tan được khuếch tán ra khỏi chất rắn; (iv) Các chất hoà tan được thu nhận. Việc lựa chọn dung môi là rất quan trọng, tính chọn lọc, chi phí, độ hoà tan và độ an toàn cần phải được xem xét khi lựa chọn dung môi. Các dung môi có độ phân cực gần với độ phân cực của chất tan thì có khả năng hoạt động tốt hơn và ngược lại (Zhang và cộng sự, 2018). Về nguyên tắc, một dung môi lý tưởng cần có các đặc tính sau: tính chọn lọc cao, có thể hoà tan chất tan cao, hoà tan thành phần cụ thể ở mức độ lớn trong khi công suất tối thiểu cho các thành phần phụ khác, ổn định về mặt hoá học, có thể tái sử dụng và có độ nhớt thấp để bơm dễ dàng (Oroian & Escriche, 2015).