MỤc tiêu của đề tài Đánh giá tác dụng điều trị bệnh Alzheimer của các hợp chất trong cây Rau đắng biển (Bacopa monnieri (L.) Wettst.) bằng phương pháp docking phân tử là sàng lọc các hợp chất có trong cây Rau đắng biển có tác dụng ức chế 4 đích NMDA, BACE-1, MAO A, AChE trong điều trị bệnh Alzheimer bằng phương pháp docking phân tử; nghiên cứu các đặc điểm giống thuốc và tính toán các thông số dược động học và độc tính của các hợp chất tốt nhất thu được sau quá trình sàng lọc.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC NGUYỄN THỊ THANH TÂM ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG ĐIỀU TRỊ BỆNH ALZHEIMER CỦA CÁC HỢP CHẤT TRONG CÂY RAU ĐẮNG BIỂN (BACOPA MONNIERI (L.) WETTST.) BẰNG PHƯƠNG PHÁP DOCKING PHÂN TỬ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC Hà Nội – 2022 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC Người thực hiện: NGUYỄN THỊ THANH TÂM ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG ĐIỀU TRỊ BỆNH ALZHEIMER CỦA CÁC HỢP CHẤT TRONG CÂY RAU ĐẮNG BIỂN (BACOPA MONNIERI (L.) WETTST.) BẰNG PHƯƠNG PHÁP DOCKING PHÂN TỬ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC Khóa : QH.2017.Y Người hướng dẫn : PGS.TS BÙI THANH TÙNG Hà Nội – 2022 LỜI CẢM ƠN Trong năm học tập, với giảng dạy tận tâm thầy cô, em tiếp thu nhiều kiến thức quý báu làm hành trang sau bước xã hội Trong quãng thời gian học tập rèn luyện giảng đường trường đại học, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ quý thầy cơ, bạn bè gia đình Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, đặc biệt bố mẹ người thân nuôi dạy cho em hội, tạo động lực, khích lệ, động viên em vượt qua khó khăn, ln cổ vũ, động viên em suốt trình học tập khoảng thời gian làm khóa luận Em xin cảm ơn PGS.TS Bùi Thanh Tùng, Trưởng môn Dược lý, Trường Đại học Y Dược – Đại học Quốc gia Hà Nội tận tình giúp đỡ, động viên tạo điều kiện thuận lợi suốt thời gian nghiên cứu dẫn việc định hướng nghiên cứu Người cho em lời khuyên quý báu để kịp thời sửa chữa sai sót suốt thời gian làm khóa luận Tôi xin chân thành cảm ơn tới bạn sinh viên lớp K62 Dược học, cảm ơn bạn nhóm nghiên cứu sàng lọc ảo động viên, khích lệ tơi suốt q trình thực đề tài Đặc biệt, xin cảm ơn bạn Tạ Thị Thu Hằng nhiệt tình hỗ trợ hướng dẫn tơi sửa chữa sai xót q trình thực khóa luận Bên cạnh đó, em xin gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo, thầy cô Trường Đại học Y Dược – Đại học Quốc gia Hà Nội giúp đỡ tạo điều kiện em học tập, nghiên cứu, rèn luyện suốt năm qua thực đề tài Sau cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới anh chị em bạn bè sát cánh, đồng hành, ủng hộ, động viên tơi q trình học tập, nghiên cứu hồn thành khóa luận Vì kiến thức chun mơn cịn nhiều hạn chế, thân cịn thiếu kinh nghiệm thực tiễn, nên không tránh khỏi thiếu sót q trình thực đề tài Rất mong nhận dẫn ý kiến đóng góp q Thầy Cơ Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 02 tháng 06 năm 2022 Sinh viên Nguyễn Thị Thanh Tâm i DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ACh Acetylcholine Chất dẫn truyền thần kinh AChE Acetylcholinesterase Enzyme xúc tác phân hủy acetylcholine absorption, distribution, ADMET metabolism, excretion and toxicity Hấp thu, phân bố, chuyển hóa, thải trừ độc tính Ala Alanine Arg Arginine Asp Aspartate Aβ Amyloid β Các mảng xơ thần kinh BACE β-secretase Enzyme cắt protein amyloid tiền tố beta CNS Central Nervous System Hệ thần kinh trung ương Cơ sở liệu CSDL FAD Flavin adenine dinucleotide Coenzyme hoạt động oxy hóa khử liên kết với protein FDA Food and Drug Administration Cục quản lý Thực phẩm Dược phẩm Hoa Kỳ Gln Glutamin Glu Glutamic acid Gly Glycine His Histidine Ile Isoleucine Leu Leucine Lys Lysine MAO Monoamin Oxydase Enzyme xúc tác trình oxy hóa monoamin NFT Neurofibrillary tangles Đám rối sợi thần kinh ii NMDA N-methyl-D-aspartate Thụ thể glutamate NMR Nuclear Magnetic Resonance Cộng hưởng từ hạt nhân PDB Protein Data Bank Ngân hàng liệu protein Pro Prolie Phe Phenylalanine RMSD Root mean square deviation Độ lệch bình phương trung bình gốc RO5 Rule of Quy tắc năm ROS Reactive Oxygen Species Các gốc oxy hóa hoạt động có nguồn gốc từ oxy Ser Serine Tyr Tyrosine Thr Threonine Trp Trytophan WHO World Health Organization Tổ chức Y tế Thế giới iii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Cấu trúc não tế bào thần kinh khỏe mạnh (a) tế bào thần kinh não bị bệnh Alzheimer (b) Hình 1.2: Các yếu tố nguy bệnh Alzheimer Hình 1.3: Cơ chế bệnh sinh bệnh Alzheimer can thiệp điều trị Hình 1.4: Cấu trúc hóa học loại thuốc phê duyệt để điều trị triệu chứng bệnh Alzheimer (1-5) hợp chất điều trị bệnh thử nghiệm lâm sàng (6-15) Hình 1.5: Vị trí phân bố Rau đắng biển 12 Hình 1.6: Lá hoa Rau đắng biển .13 Hình 1.7: Nguyên lý docking 16 Hình 1.8: Cơng cụ pkCSM dự đốn thuộc tính dược động học độc tính phân tử .20 Hình 2.1: Cấu trúc 3D protein đích .21 Hình 2.2: Cơng cụ trực tuyến SCFBio thực tính tốn thơng số RO5 26 Hình 2.3: Cơng cụ trực tuyến pkCSM thực dự tính thơng số ADMET .27 Hình 3.1: Tóm tắt q trình sàng lọc in silico 28 Hình 3.2: Kết re-dock tương tác phối tử đồng tinh thể 5,7dichlorokynurenic acid với NMDA 29 Hình 3.3: Kết re-dock tương tác phối tử đồng tinh thể LY2886721 với BACE-1 .30 Hình 3.4: Kết re-dock tương tác phối tử đồng tinh thể Harmine với MAO A 30 Hình 3.5: Kết re-dock tương tác phối tử đồng tinh thể Donepezil với AChE 31 Hình 3.6: Tương tác chất đối chứng với protein đích 39 Hình 3.7: Tương tác Apigenin với protein đích NMDA (a), BACE-1 (b), MAO A (c) AChE (d) 41 Hình 3.8: Tương tác Apigenin với protein đích NMDA (a), BACE-1 (b), MAO A (c) AChE (d) 43 Hình 3.9: Tương tác Luteolin với protein đích NMDA (a), BACE-1 (b), MAO A (c) AChE (d) 45 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Kết re-dock RMSD phối tử đồng kết tinh với protein 28 Bảng 3.2: Kết dock 50 hợp chất rau đắng biển chất đối chứng với protein đích 32 Bảng 3.3: Kết RO5 15 hợp chất lựa chọn từ kết docking 35 Bảng 3.4: Kết phân ADMET Apigenin, Ebelin lactone Luteolin 36 v MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ii DANH MỤC HÌNH VẼ iv DANH MỤC BẢNG v MỤC LỤC vi MỞ ĐẦU CHƯƠNG : TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan bệnh Alzheimer 1.1.1 Giới thiệu bệnh Alzheimer .2 1.1.2 Các giai đoạn bệnh 1.1.3 Nguyên nhân chế bệnh sinh 1.1.4 Các giả thuyết đích phân tử bệnh Alzheimer .5 1.1.5 Điều trị 1.1.6 Trung tâm hoạt động đích phân tử 1.2 Tổng quan Rau đắng biển (Bacopa monnieri (L.) Wettst.) 11 1.2.1 Giới thiệu – vị trí – phân loại – phân bố 11 1.2.2 Đặc điểm thực vật .12 1.2.3 Thành phần hóa học 13 1.2.4 Tác dụng dược lý 14 1.3 Phương pháp docking phân tử 15 1.3.1 Docking phân tử .15 1.3.2 Quy tắc Lipinski hợp chất giống thuốc 18 1.3.3 Dự đốn thơng số dược động học độc tính (ADMET) 19 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1 Nguyên liệu thiết bị .21 2.2 Nội dung nghiên cứu 23 vi 2.3 Phương pháp nghiên cứu 23 2.3.1 Sàng lọc docking phân tử .23 2.3.2 Nghiên cứu đặc điểm giống thuốc 26 2.3.3 Nghiên cứu đặc tính dược động học độc tính (ADMET) 26 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ 28 3.1 Mô protein docking 28 3.2 Tìm kiếm hợp chất tiềm từ kết docking 31 3.3 Sàng lọc hợp chất giống thuốc 34 3.4 Dự đốn thơng số ADMET 35 CHƯƠNG 4: BÀN LUẬN 47 4.1 Về kết 47 4.2 Về phương pháp 49 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO i PHỤ LỤC xii vii MỞ ĐẦU Alzheimer biết đến loại bệnh thối hóa thần kinh tiến triển chậm nguyên nhân phổ biến chứng sa sút trí tuệ chủ yếu phân biệt suy giảm trí nhớ nhận thức Hiện tại, có khoảng 50 triệu bệnh nhân Alzheimer toàn giới số dự báo tăng gấp đôi sau năm tăng lên tới 152 triệu vào năm 2050 Tỷ lệ mắc 5% quãng tuổi 65 20% cho người 85 tuổi Tại Việt Nam, yếu tố gây bệnh đáng kể chất độc da cam từ chiến tranh, vào năm 2020 khoảng 432,000 cựu chiến binh mắc bệnh Alzheimer, có khoảng 140,000 trường hợp liên quan đến phơi nhiễm chất độc chiến tranh Nguyên nhân thay đổi bệnh lý bệnh Alzheimer chưa biết Một số giả thuyết suy giảm chức cholinergic yếu tố nguy quan trọng bệnh Alzheimer, giả thuyết khác cho nguyên nhân thay đổi sản xuất amyloid β-protein Tuy nhiên, nay, lý thuyết chấp nhận để giải thích chế bệnh sinh bệnh Alzheimer 5,6 Số lượng giả thuyết đề xuất suốt nhiều năm để mô tả nguyên nhân gốc rễ bệnh Alzheimer sản xuất β-amyloid, giả thuyết cholinergic, độc tính kích thích giả thuyết stress oxy hóa Các loại thuốc sử dụng giải triệu chứng bệnh Alzheimer có nhiều phương pháp tiếp cận bao gồm hợp chất tự nhiên tổng hợp áp dụng để chống lại bệnh Alzheimer Bacopa monnieri (hay gọi Brahmi) loại thảo mộc Ayurvedic biết đến có hiệu chứng rối loạn thần kinh từ thời cổ đại Trên sở đó, đề tài “Đánh giá tác dụng điều trị bệnh Alzheimer hợp chất Rau đắng biển (Bacopa monnieri (L.) Wettst.) phương pháp docking phân tử” tiến hành với mục tiêu chính: Sàng lọc hợp chất có Rau đắng biển có tác dụng ức chế đích NMDA, BACE-1, MAO A, AChE điều trị bệnh Alzheimer phương pháp docking phân tử Nghiên cứu đặc điểm giống thuốc tính tốn thơng số dược động học độc tính hợp chất tốt thu sau trình sàng lọc ... NGUYỄN THỊ THANH TÂM ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG ĐIỀU TRỊ BỆNH ALZHEIMER CỦA CÁC HỢP CHẤT TRONG CÂY RAU ĐẮNG BIỂN (BACOPA MONNIERI (L.) WETTST.) BẰNG PHƯƠNG PHÁP DOCKING PHÂN TỬ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC... tài ? ?Đánh giá tác dụng điều trị bệnh Alzheimer hợp chất Rau đắng biển (Bacopa monnieri (L.) Wettst.) phương pháp docking phân tử? ?? tiến hành với mục tiêu chính: Sàng lọc hợp chất có Rau đắng biển. .. để điều trị triệu chứng bệnh Alzheimer (1-5) hợp chất điều trị bệnh thử nghiệm lâm sàng (6-15) Hình 1.5: Vị trí phân bố Rau đắng biển 12 Hình 1.6: Lá hoa Rau đắng biển