CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về bệnh đái tháo đường 1. Khái niệm Bệnh đái tháo đường là bệnh rối loạn chuyển hóa, có đặc điểm tăng glucose huyết mạn tính do khiếm khuyết về tiết insulin, về tác động của insulin, hoặc cả hai. Tăng glucose mạn tính trong thời gian dài gây nên những rối loạn chuyển hóa carbohydrat, protid, lipid, gây tổn thương ở nhiều cơ quan khác nhau, đặc biệt ở tim và mạch máu, thận, mắt, thần kinh [1].
Theo Liên đoàn Đái tháo đường Quốc tế (IDF), năm 2019 toàn thế giới có 463 triệu người (trong độ tuổi 20-79) bị bệnh đái tháo đường (ĐTĐ), dự kiến sẽ đạt 578 triệu người vào năm 2030 và 700 triệu người vào năm 2045. Ước tính hơn 4 triệu người trong độ tuổi từ 20-79 đã tử vong vì các nguyên nhân liên quan đến ĐTĐ trong năm 2019. Bên cạnh đó, cùng với việc tăng sử dụng thực phẩm không thích hợp, ít hoặc không hoạt động thể lực ở trẻ em, bệnh ĐTĐ2 đang có xu hướng tăng ở cả trẻ em, trở thành vấn đề sức khỏe cộng đồng nghiêm trọng. Bệnh ĐTĐ gây nên nhiều biến chứng nguy hiểm, là nguyên nhân hàng đầu gây bệnh tim mạch, mù lòa, suy thận, và cắt cụt chi [1].
Ở Việt Nam, năm 1990 của thế kỷ trước, tỷ lệ bệnh ĐTĐ chỉ là 1,1% (ở thành phố Hà Nội), 2,25% (ở thành phố Hồ Chí Minh), 0,96% (thành phố Huế), nghiên cứu năm 2012 của Bệnh viện Nội tiết trung ương cho thấy: tỷ lệ hiện mắc ĐTĐ trên toàn quốc ở người trưởng thành là 5.42%, tỷ lệ đái tháo đường chưa được chẩn đoán trong cộng đồng là 63. Tỷ lệ rối loạn dung nạp glucose toàn quốc 7,3%, rối loạn glucose máu lúc đói toàn quốc 1,9% (năm 2003). Theo kết quả điều tra STEPwise về các yếu tố nguy cơ của bệnh không lây nhiễm do Bộ Y tế thực hiện năm 2015, ở nhóm tuổi từ 18-69, cho thấy tỷ lệ ĐTĐ toàn quốc là 4,1%, tiền ĐTĐ là 3,6% [2]. Phân loại Bệnh đái tháo đường được phân thành 4 loại chính.
a) Đái tháo đường typ 1 (do phá hủy tế bào β tụy, dẫn đến thiếu insulin tuyệt đối). Đái tháo đường typ 1 do tế bào β bị phá hủy nên BN không còn hoặc còn rất ít insulin, 95% do cơ chế tự miễn (typ 1A), 5% vô căn (typ 1B). BN bị thiếu hụt insulin, tăng glucagon trong máu, không điều trị sẽ bị nhiễm toan ceton. Bệnh có 3 thể xảy ra ở mọi lứa tuổi nhưng chủ yếu ở trẻ em và thanh thiếu niên.
BN cần insulin để ổn định glucose huyết. Người lớn tuổi có thể bị ĐTĐ tự miễn diễn tiến chậm còn gọi là Latent Autoimmune Diabetes of Adulthood (LADA), lúc đầu BN còn đủ insulin nên không bị nhiễm toan ceton và có thể điều trị bằng thuốc viên nhưng tình trạng thiếu insulin sẽ năng dần với thời gian. b) Đái tháo đường typ 2 (do giảm chức năng của tế bào β tụy tiến triển trên nền tảng đề kháng insulin). Đái tháo đường typ 2 trước kia được gọi là ĐTĐ của người lớn tuổi hay ĐTĐ không phụ thuộc insulin, chiếm 90-95% các trường hợp ĐTĐ.
Thể bệnh này bao gồm những người có thiếu insulin tương đối cùng với đề kháng insulin. Ít nhất ở giai đoạn đầu hoặc có khi suốt cuộc sống BN ĐTĐ typ 2 không cần insulin để sống sót. Có nhiều nguyên nhân của ĐTĐ typ 2 nhưng không có một nguyên nhân chuyên biệt nào. BN không có sự phá hủy tế bào β do tự miễn, không có kháng thể tự miễn trong máu.
Đa số BN có béo phì hoặc thừa cân và/ hoặc béo phì vùng bụng với vòng eo to. Béo phì nhất là béo phì vùng bụng có liên quan với tăng acid béo trong máu, mô cũng tiết ra một số hormon làm giảm tác dụng của insulin ở các cơ quan đích như gan, tế bào cơ (đề kháng insulin tại các cơ quan đích). Do tình trạng đề kháng insulin, ở giai đoạn đầu tế bào β bù trừ và tăng tiết insulin trong máu, nếu tình trạng đề kháng insulin kéo dài hoặc nặng dần, tế bào β sẽ không tiết đủ insulin và ĐTĐ typ 2 lâm sàng sẽ xuất hiện. Tình trạng đề kháng insulin có thể cải thiện khi giảm cân, hoặc dùng một số thuốc nhưng không bao giờ hoàn toàn trở lại bình thường.
c) Đái tháo đường thai kỳ (là ĐTĐ được chẩn đoán trong 3 tháng giữa hoặc 3 tháng cuối của thai kỳ và không có bằng chứng về ĐTĐ typ 1, typ 2 trước đó). ĐTĐ thai kỳ là ĐTĐ được chẩn đoán trong 3 tháng giữa hoặc 3 tháng cuối của thai kỳ và không có bằng chứng về ĐTĐ typ 1, typ 2 trước đó. Nếu phụ nữ có thai 3 tháng đầu được phát hiện tăng glucose huyết thì chẩn đoán là ĐTĐ chưa được chẩn đoán hoặc chưa được phát hiện và dùng tiêu chí chẩn đoán như ở người không có thai. d) Các loại ĐTĐ đặc biệt do các nguyên nhân khác, như ĐTĐ sơ sinh hoặc đái tháo đường do sử dụng thuốc và hoá chất như sử dụng glucocorticoid, điều trị HIV/AIDS hoặc sau cấy ghép mô.
- Khiếm khuyết trên nhiễm sắc thể thường, di truyền theo gen trội tại tế bào β. 4 ● ĐTĐ đơn gen thể MODY (Maturity Onset Diabetes of the Young) ● Insulin hoặc proinsulin đột biến: (Protein đột biến preproinsulin-gen INS) ● Đột biến kênh KATP (Protein đột biến: kênh chỉnh lưu Kali 6,2-gen KCNJ11; Protein đột biến: Thụ thể sulfonylurea 1-gen ABBC8). - Khiếm khuyết trên nhiễm sắc thể thường, di truyền theo gen lặn tại tế bào β: Hội chứng Mitchell-Riley, Hội chứng Wolcott-Rallison, Hội chứng Wolfram, Hội chứng thiếu máu hồng cầu to đáp ứng với thiamine, ĐTĐ do đột biến DNA ty thể. Các thể bệnh này hiếm gặp, thường gây ĐTĐ sơ sinh hoặc ĐTĐ ở trẻ em.
- Khiếm khuyết gen liên quan đến hoạt tính insulin. - Các hội chứng bất thường nhiễm sắc thể khác (Hội chứng Down, Klinefelter, Turner.) đôi khi cũng kết hợp với ĐTĐ. - Bệnh lý tụy: viêm tụy, chấn thương, u, cắt tụy, xơ sỏi tụy, nhiễm sắc tố sắt - ĐTĐ do bệnh lý nội tiết: to đầu chi, hội chứng Cushing, u tủy thượng thận, cường giáp, u tiết glucagon. - ĐTĐ do thuốc, hóa chất: interferon alpha, corticoid, thiazide, hormon giáp, thuốc chống trầm cảm, thuốc ức chế protease kháng retrovirus [1].
Các liệu pháp hiện tại cho ĐTĐ typ 2 Là bệnh mạn tính, ĐTĐ1 và ĐTĐ2 không thể chữa khỏi hoàn toàn. Tuy nhiên người bệnh có thể chung sống được với bệnh bằng chế độ sinh hoạt khoa học, kiểm soát cân nặng kết hợp dùng thuốc. Theo báo cáo mới nhất của IDF, thị trường thuốc điều trị ĐTĐ hiện nay chỉ đứng thứ 2 sau ung thư. Ước tính tổng dung lượng thị trường năm 2019 là 39,2 tỷ USD và đăng tăng lên do tỷ lệ ĐTĐ 2 đang tăng cao.
Từ nay cho tới năm 2035, khi con số bệnh nhân ĐTĐ lên hơn 590 triệu người, tổng chi phí điều trị toàn cầu có thể vượt con số 500 tỷ USD [4].1: Các liệu pháp điều trị ĐTĐ hiện đang được phép sử dụng [1] Đích tác Cơ chế tác Tác dụng không Một số hoạt Nhóm thuốc dụng dụng mong muốn chất Insulin Thụ thể Điều hòa Hạ đường huyết, Insulin insulin thiếu hụt/ tăng cân, dị ứng. glargine, nhạy cảm Insulin lispro insulin Sulfonylurea Kênh K+ Kích thích Hạ đường huyết, Tolbutamide, nhạy cảm tăng tiết tăng cân glipizide, ATP insulin tuyến glyburide, 5 tụy glimepiride Meglitinide Kênh K+ Kích thích Hạ đường huyết, Repaglinide, nhạy cảm tăng tiết tăng cân. nateglinide ATP insulin tuyến tụy Biguanide Tăng độ Giảm sản Rối loạn tiêu hóa, Metformin nhạy cảm xuất glucose nhiễm toan lactic, insulin tại gan nguy cơ hạ đường huyết trong liệu pháp phối hợp,… Thiazolidinedione PPARγ Tăng độ nhạy Nhiễm độc gan, Pioglitazone, insulin tăng cân, phù, rosiglitazone thiếu máu,. Ức chế enzyme α- α- Giảm hấp thu Rối loạn tiêu hóa Acarbose, glucosidase glucosidase carbohydrat e miglitol ở chế độ ăn uống Thuốc có tác dụng Dipeptidyl Tăng nồng độ Tăng nguy cơ Vildagliptin, Incretin/ Ức chế peptidase- incretin GLP- nhiễm trùng, đau sitagliptin, enzym DPP4 IV (DPP4) 1 trong máu đầu saxagliptin Thuốc có tác dụng GLP-1 Trì hoãn việc Rối loạn tiêu hóa, Exenatide, Incretin/ Thuốc làm rỗng dạ buồn nôn, đau liraglutide đồng vận thụ thể dày bụng, sụt cân GLP-1 Nhóm ức chế kênh SGLT2 Ức chế tái Nhiễm toan ceton Canagliflozi, đồng vận chuyển hấp thu dapagliflozin, Natri-glucose glucose, thúc empagliflozin SGLT2 đẩy bài tiết glucose trong nước tiểu 1.
Tổng quan về enzym α-amylase 1. Giới thiệu về enzym α-amylase Enzym α-amylase là enzym rất phổ biến trong giới sinh vật. Enzyme α- Amylase là protein có phân tử lượng thấp, thường nằm trong khoảng 50. α-Amylase từ các nguồn khác nhau có nhiều điềm rất giống nhau.
αAmylase có khả năng phân cắt các liên kết α-1,4-glucoside nằm ở phía bên trong phân tử cơ chất ( tinh bột hoặc glycogen ) một cách ngẫu nhiên, không theo một trật tự nào cả. α-Amylase không chỉ thủy phân hồ tinh bột mà nó thủy phân cả hạt tinh bột nguyên song với tốc độ rất chậm. α-Amylase từ các nguồn khác nhau có thành phần amino acid khác nhau, mỗi loại α- Amylase có một tổ hợp amino acid đặc hiệu riêng. α-Amylase là một protein giàu tyrosine, α-Amylase, acid glutamic và aspartic.
Các glutamic acid và aspartic acid chiếm khoảng 1/4 tổng lượng amino acid cấu thành nên phân tử enzyme: + α-Amylase có ít methionine và có khoảng 7-10 gốc cysteine. + Trọng lượng phân tử của α-Amylase nấm mốc: 45. + Amylase dễ tan trong nước, trong dung dịch muối và rượu loãng. Cơ chế hoạt động của Enzyme α-amylase - Quá trình thủy phân tinh bột bởi α-Amylase là quá trình 3 giai đoạn: Ở giai đoạn đầu (giai đoạn dextrin hóa): Chỉ một số phân tử cơ chất bị thủy phân tạo thành một lượng lớn dextrin phân tử thấp (α-dextrin).
Các chất này bị thủy phân rất chậm bởi α-Amylasecho tới disaccharide và monosaccharide. - Sang giai đoạn 2 (giai đoạn đường hóa): Các dextrin phân tử thấp tạo thành bị thủy phân tiếp tục tạo ra các tetra-trimaltose. - Sau đó, các poliglucose này bị phân cắt tiếp tục tạo nên các mạch polyglucosecolagen cứ ngắn dần và bị phân giải chậm đến maltotetrose, maltotriose và maltose. Qua một thời gian tác dụng dài, sản phẩm thủy phân của amylose chứa 13% glucose và 87% maltose.
Tác dụng của α-Amylase lên amylopectin cũng xảy ra tương tự nhưng không phân cắt được liên kết α-1,6 glycoside ở chỗ mạch nhánh trong phân tử amylopectin. Tóm lại, dưới tác dụng của α-Amylase, tinh bột có thể chuyển thành maltotetrose, maltose, glucose và dextrin phân tử thấp. Tuy nhiên, thông thường α- Amylase chỉ thủy phân tinh bột chủ yếu thành dextrin phân tử thấp không cho màu với Iodine và một ít maltose [5].1: Cơ chế hoạt động của enzyme α-amylase 1.