sàng lọc in silico các hợp chất trong điều trị đái tháo đường

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC NGUYỄN THỊ TRÀ SÀNG LỌC IN SILICO CÁC HỢP CHẤT XANTHONE CÓ TÁC DỤNG ỨC CHẾ ENZYM ALPHA-GLUCOSIDASE ĐỊNH HƯỚNG ĐIỀU TRỊ ĐÁI THÁO ĐƯỜNG TYP 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 Trà SÀNG LỌC IN SILICO CÁC HỢP CHẤT XANTHONE CÓ TÁC DỤNG ỨC CHẾ ENZYM ALPHA-GLUCOSIDASE ĐỊNH HƯỚNG ĐIỀU TRỊ ĐÁI THÁO ĐƯỜNG TYP KHÓA 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 Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Bùi Thanh Tùng, Trưởng môn Dược lý, Trường Đại học Y Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội người thầy tận tình bảo, động viên giúp đỡ tơi hồn thành khóa luận Tơi xin chân thành cảm ơn bạn Tạ Thị Thu Hằng, sinh viên lớp K62 Dược học, Trường Đại học Y Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội nhiệt tình hỗ trợ tơi q trình thực đề tài Bên cạnh đó, tơi 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 để học tập, nghiên cứu, rèn luyện suốt năm qua thực đề tài Sau cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới gia đình, anh chị em bạn bè sát cánh, đồng hành, ủng hộ, động viên tơi q trình học tập, nghiên cứu hồn thành khóa luận Mặc dù có nhiều cố gắng, song với kiến thức, kỹ thời gian hạn chế, luận văn tơi khó tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận ý kiến đóng góp thầy để khóa luận tơi hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 25 tháng 05 năm 2022 Sinh viên Nguyễn Thị Trà ĐTĐ ĐTĐ-T2 AG AGG AGi ARG SER HIS LYR ASP MET PRO PHE THR SBVB NMR ADMET CSDL RMSD MW HBD HBA LD50 GLP-1 SI DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Đái tháo đường Đái tháo đường typ Alpha-glucosidase Acid alpha-glucosidase Αlpha-glucosidase inhibitors Chất ức chế alpha-glucosidase Arginine Serine Histidin Tyrosine Acid aspartic Methionin Proline Phenylalanine Threonine Structure-based virtual Sàng lọc ảo dựa cấu trúc screening Nuclear Magnetic Resonance Cộng hưởng từ hạt nhân Absorption, Distribution, Hấp thu, Phân bố, Chuyển hóa, Metabolism, Excretion, Thải trừ, Độc tính Toxicity Cơ sở liệu Độ lệch bình phương trung Root mean square deviation bình Molecular weight Trọng lượng phân tử Hydro bond donor Nhóm cho liên kết hydro Hydro bond acceptor Nhóm nhận liên kết hydro Lethal dose 50% Liều gây chết trung bình Glucagonlike peptide -1 Sucrase - isomaltase MGAM NtMGAM CtMGAM ER Endoplasmic reticulum pNPG O16G SGLT2 DPP - TZD LVEF GLP-1 RA SGLT-2i DNJ GH Left ventricular ejection fraction Glucagon-like peptide-1 receptor agonists Sodium Glucose cotransporter inhibitor Maltase - glucoamylase Vùng maltase maltase glucoamylase Vùng glucoamylase maltase - glucoamylase Lưới nội chất p-nitrophenyl α-Dglucopyranoside Oligo-1,6- glucosidase Sodium glucose cotransporter Dipeptidyl peptidase Pioglitazon Phân suất tống máu thất trái Thuốc đồng vận glucagonlike peptide -1 Chất ức chế sodium glucose cotransporter Deoxynojirimycin Glycoside hydrolase DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu trúc khơng gian 3D enzym α-glucosidase GH13 Bảng 1.2 Cấu trúc không gian 3D enzym α-glucosidase GH31 Hình 1.3 Cơ chế hoạt động chất ức chế enzym AG niêm mạc ruột non 10 Hình 1.4 Cấu trúc acarbose, miglitol, voglibose DNJ 11 Hình 1.5 Cấu trúc xanthone (9 H -xanthen-9-one) 13 Hình 2.1 Cấu trúc 3D enzym 3W37 tải từ CSDL Protein Data Bank 19 Hình 2.2 Thực dự đốn tính giống thuốc thông số ADMET công cụ trực tuyến pkCSM 24 Hình 3.1 RMSD alpha-acarbose đồng kết tinh trước sau re-dock 26 Hình 3.2 Minh họa hai chiều tương tác acarbose vị trí hoạt động 27 Hình 3.3 Tương tác mangostanol với alpha-glucosidase 34 Hình 3.4 Tương tác isonormangostin với alpha-glucosidase 35 Hình 3.5 Tương tác cudraxanthone B với alpha-glucosidase 36 Hình 3.6 Tương tác isojacareubin với alpha-glucosidase 37 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Kết mô docking 28 Bảng 3.2 Kết thông số quy tắc Lipinski 29 Bảng 3.3 Bảng thơng số đặc tính hấp thu, phân bố chuyển hóa 30 Bảng 3.4 Bảng thơng số đặc tính thải trừ độc tính 31 Bảng 3.5 Bảng kết phân tích mơ docking 38 MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan bệnh đái tháo đường typ 1.1.1 Bệnh đái tháo đường typ 1.1.3 Điều trị bệnh đái tháo đường typ 1.2 Tổng quan enzym alpha-glucosidase 1.2.1 Giới thiệu enzym alpha-glucosidase 1.2.2 Cấu trúc enzym α-glucosidase 1.2.3 Cơ chế hoạt động enzym α-glucosidase thể 1.2.4 Chất ức chế enzym α-glucosidase 1.3 Tổng quan nhóm hợp chất xanthone 12 1.4 Tổng quan nghiên cứu in silico 13 1.4.1 Docking phân tử 14 1.4.2 Quy tắc Lipinski hợp chất giống thuốc 16 1.4.3 Dự đốn ADMET thơng số dược động học độc tính 16 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1 Nguyên liệu, thiết bị 18 2.2 Nội dung nghiên cứu 20 2.3 Phương pháp nghiên cứu 20 2.3.1 Sàng lọc docking phân tử 20 2.3.2 Nghiên cứu đặc điểm giống thuốc 22 2.3.3 Nghiên cứu đặc tính dược động học độc tính (ADMET) 23 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ 25 3.1 Mô protein docking 25 3.1.1 Đánh giá quy trình docking 25 3.2 Tìm kiếm chất tiềm từ kết docking 26 3.3 Sàng lọc hợp chất giống thuốc 27 3.4 Dự đốn thơng số ADMET 28 CHƯƠNG 4: BÀN LUẬN 37 4.1 Về kết 37 4.1.1 Mangostanol (ID: 10048103) 37 4.1.2 Isonormangostin (ID: 91884715) 38 4.1.3 Cudraxanthone B (ID: 91885224) 38 4.1.4 Isojacareubin (ID: 9996463) 38 4.2 Về phương pháp 39 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ Đái tháo đường (ĐTĐ) bệnh rối loạn chuyển hóa, có đặc điểm tăng glucose huyết mạn tính khiếm khuyết tiết insulin, tác động insulin, hai Tăng glucose mạn tính thời gian dài gây nên rối loạn chuyển hóa carbohydrate, protide, lipide, gây tổn thương nhiều quan khác nhau, đặc biệt tim mạch máu, thận, mắt, thần kinh [1] Theo IDF (2019), giới có khoảng 463 triệu người mắc bệnh ĐTĐ, dự kiến tăng đến 700 triệu người vào năm 2045, xem đại dịch không lây nhiễm với tỷ lệ tử vong xếp hàng thứ sau bệnh ung thư tim mạch Tiêu tốn hàng tỉ đô la năm cho chăm sóc y tế, gây tàn phế tăng gánh nặng lên người thân [31] Bệnh ĐTĐ gây nên nhiều biến chứng nguy hiểm nhồi máu tim, suy tim, đột quỵ nhồi máu não, xơ vữa động mạch, bệnh võng mạc ĐTĐ, bệnh thận ĐTĐ bệnh lý thần kinh ngoại biên [5] Những năm gần đây, Hội đái tháo đường Hoa kỳ (ADA), Liên đoàn ĐTĐ Quốc tế (IDF) hay tổ chức Y tế Thế giới (WHO) nhìn nhận ĐTĐ nguyên nhân dẫn đến tỷ lệ tử vong tim mạch hàng đầu so với nguyên nhân khác [2,4] Tại Việt Nam, theo nghiên cứu năm 2012 Bệnh viện Nội tiết Trung ương cho thấy: tỷ lệ mắc ĐTĐ toàn quốc người trưởng thành 5,42%, tỷ lệ ĐTĐ chưa chẩn đoán cộng đồng 63,6% Theo kết điều tra STEPwise yếu tố nguy bệnh không lây nhiễm Bộ Y tế thực năm 2015, nhóm tuổi từ 18-69, cho thấy tỷ lệ ĐTĐ toàn quốc 4,1%, tiền ĐTĐ 3,6%, tỷ lệ ĐTĐ chưa chẩn đốn 69,9% Dữ liệu cập nhật Liên đồn Đái tháo đường Quốc tế (IDF) cho thấy năm 2019 Việt Nam có tỷ lệ 6% người trưởng thành mắc ĐTĐ [1] Điều cho thấy tỷ lệ mắc ĐTĐ Việt Nam tăng dần theo năm tỷ lệ điều trị hiệu điều trị thấp Alpha-glucosidase (AG) đóng vai trị quan trọng chuyển hóa carbohydrate, việc ức chế AG làm chậm trình hấp thụ glucose vào máu, ngăn chặn tăng đường huyết sau ăn mục tiêu tuyệt vời để điều trị bệnh tiểu đường, béo phì biến chứng liên quan khác Hiện nay, bốn chất ức chế AG sử dụng điều trị: acarbose, miglitol, voglibose diiglitate Tuy nhiên, có nhiều tài liệu chứng minh việc sử dụng chất ức chế gây tác dụng không mong muốn tiêu hóa đầy hơi, đau bụng tiêu chảy [11] Ngày nay, với nhu cầu phát triển loại thuốc có tác dụng phụ cho hiệu tốt hơn, từ hướng tới sản phẩm tự nhiên để phát triển loại thuốc chống tiểu đường Xanthone nghiên cứu chúng cho thấy số tác dụng chống tiểu đường hoạt động số mục tiêu chống tiểu đường [22] Trên sở đó, đề tài “Sàng lọc in silico hợp chất xanthone có tác dụng ức chế enzym alpha-glucosidase định hướng điều trị đái tháo đường typ 2” tiến hành với mục tiêu chính: Sàng lọc hợp chất xanthone có tác dụng ức chế enzym AG 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 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan bệnh đái tháo đường typ 1.1.1 Bệnh đái tháo đường typ ĐTĐ typ trước gọi “ĐTĐ không phụ thuộc insulin” “ĐTĐ xảy người lớn”, chiếm 90-95% bệnh ĐTĐ [57] Thể gồm người có kháng insulin thiếu hụt insulin tương đối (hơn tuyệt đối) Lúc bị bệnh, suốt đời khơng cần điều trị insulin để trì sống [1] Cơ chế bệnh sinh Yếu tố di truyền kết hợp với môi trường tác động lên thể gây tình trạng kháng insulin giảm tiết insulin, dần gây ĐTĐ typ Kháng insulin hoạt động hiệu trình truyền tín hiệu insulin từ receptor tới đích phân tử cuối cùng, dẫn tới giảm tác dụng insulin Gen mã hóa enzym protein tham gia vào q trình truyền tín hiệu insulin như: insulin receptor substrate, phosphatidyl inositol-3-kinase hay tham gia vào trình tiết insulin capain 10, yếu tố phiên mã 7-like (the transcription factor 7-like 2) có liên quan tới bệnh ĐTĐ typ [54] Bên cạnh đó, yếu tố mơi trường làm tăng tiến triển bệnh lối sống không lành mạnh gồm việc giảm hoạt động thể lực; thay đổi chế độ ăn uống theo hướng tăng tinh, giảm chất xơ gây dư thừa lượng Ngoài ra, chất lượng thực phẩm, stress sống tác động đến tình trạng bệnh Tuổi thọ tăng, nguy mắc bệnh cao, yếu tố can thiệp Hầu hết bệnh nhân béo phì thừa cân béo phì vùng bụng với vịng eo to béo phì vùng bụng có liên quan với tăng acid béo máu, mô mỡ tiết số hormon làm giảm tác dụng insulin quan đích gan, tế bào mỡ, tế bào (kháng insulin quan đích) Do tượng kháng insulin, giai đoạn đầu xảy “bù” tế bào β đảo tụy khiến tăng tiết insulin nhiều dần dẫn đến suy kiệt tế bào β đảo tụy khiến tăng đường huyết cuối bệnh nhân bắt đầu có triệu chứng lâm sàng ĐTĐ-T2 [1] 1.1.3 Điều trị bệnh đái tháo đường typ Các loại thuốc điều trị ĐTĐ [1,3]: - Thuốc uống: Metformin, Sulfonylurea, ức chế enzym alpha glucosidase, ức chế kênh SGLT2, ức chế enzym DPP- 4, TZD (Pioglitazon) - Thuốc tiêm: Insulin, đồng vận thụ thể GLP-1 Căn vào hiệu điều trị lâm sàng, có phối hợp nhóm thuốc điều trị để đạt mục tiêu theo Hướng dẫn chẩn đoán điều trị đái tháo đường Bộ Y tế (2020) Trong trình điều trị theo dõi bệnh nhân, nghiên cứu đưa khuyến cáo số yếu tố cần xem xét chọn lựa thuốc điều trị cho bệnh nhân ĐTĐ gồm [1,6]: i) Hiệu giảm glucose huyết; ii) Nguy hạ glucose máu: sulfonylurea, insulin; iii) Tăng cân: Pioglitazon, insulin, sulfonylurea; iv) Giảm cân: GLP-1 RA, ức chế SGLT2, ức chế DPP-4 (giảm cân ít); v) Không ảnh hưởng nhiều lên cân nặng: ức chế enzym DPP-4, metformin, ức chế enzym α-glucosidase; vi) Ảnh hưởng lên bệnh lý tim mạch xơ vữa: - Hiệu có lợi (bằng chứng rõ ràng: GLP-1 RA ức chế SGLT-2 trừ lixisenatide trung tính); - Có thể có lợi pioglitazone metformin; vii) Ảnh hưởng lên vấn đề tim mạch, đặc biệt suy tim có phân suất tống máu giảm LVEF 65 tuổi): Không cần chỉnh liều GLP-1 RA, SGLT-2i; viii) Ảnh hưởng lên thận - Tác động tốt, giúp phục hồi chức thận, giảm tiến triển bệnh thận mạn: AECi, SGLT-2i Nếu không dung nạp chống định với SGLT-2i mức lọc cầu thận không phù hợp, bổ sung GLP-1 RA; - Tác động khơng có lợi thận trọng, giảm liều suy thận: SU, metformin; ix) Các đối tượng bệnh nhân đặc biệt: - Người cao tuổi (> 65 tuổi): Không cần chỉnh liều GLP-1 RA, SGLT-2i; - Suy thận: Không cần chỉnh liều GLP-1 RA, linaglipin suy thận nhẹ, trung bình hay nặng SGLT-2i ưu tiên BN có eGFR 30-60 mL/phút/1,73 m2 da albumin niệu > 30 mg/g creatinin để giảm tiến triển bệnh thận mạn; - Suy gan: Không cần chỉnh liều GLP-1 RA, SGLT-2i suy gan nhẹ trung bình Ở bệnh nhân suy gan nặng, dapagliflozin khởi trị với liều mg, dung nạp tăng lên 10 mg Empagliflozin không khuyến cáo bệnh nhân suy gan nặng; x) Giá thuốc, tính sẵn có, dung nạp khả chi trả bệnh nhân; xi) Phác đồ sử dụng dễ nhớ, dễ thực khả tuân thủ điều trị người bệnh 1.2 Tổng quan enzym alpha-glucosidase 1.2.1 Giới thiệu enzym alpha-glucosidase Alpha-glucosidase exoenzym hoạt động tương tự glucoamylase di- saccharide oligo-saccharide aryl glucosidase Enzym AG enzym tham gia bước cuối q trình chuyển hóa carbohydrate, tạo glucose Enzym có nguồn gốc từ động vật, thực vật, vi khuẩn nấm AG thủy phân maltooligosaccharides, phenyl α-maltoside, nigerose, tinh bột hòa tan, amylose, amylopectin β-limit dextrins Axit α-glucosidase (GAA; EC 2.1.20/3) exoglycosidase lysosome xúc tác trình thủy phân liên kết α-1,4- α-1,6-glucosidic glycogen, tạo glucose Enzym mã hóa gen GAA khu trú thành 17q25, tổng hợp dạng protein gồm 952 axit amin bao gồm peptit tín hiệu đầu cuối amin để vận chuyển vào lòng lưới nội chất (ER) Khi xâm nhập vào ER, enzym N-glycosyl hóa, tạo dạng tiền chất có khối lượng phân tử biểu kiến 110 kDa Sau đó, enzym vận chuyển đến máy Golgi, xảy trình biến đổi thêm chuỗi đường Quá trình phân giải protein máy trans-Golgi lysosome, enzym thực chức nó, dẫn đến dạng trung gian 95-kDa cuối dạng trưởng thành 76 70 kDa Các peptit nhỏ bị phân cắt liên kết với lõi protein thông qua liên kết disulfua Một số loại tế bào, chẳng hạn nguyên bào sợi, tiết lượng nhỏ tiền chất AG axit 110 kDa hình thành [39] AG (E.C.3.2.1.20) nhóm enzym xúc tác thủy phân liên kết α-1,4glycosid bao gồm số loại maltase, glucoinvertase, glucosidosucrase, malt ase-glucoamylase, alpha-glucopyranosidase, glucosidoinvertase, α-Dglucosidase, α-glucosid hydrolase, α-1,4-glucosidase, α-D-glucosid glucohydrolase Đáng ý, enzym thủy phân oligosaccharid nhanh so với polysaccharid Enzym AG enzym họ exohydrolysis, có hoạt tính thủy phân liên kết α-1,4-glycoside đầu tận không khử carbohydrate giải phóng phân tử α-D-glucose Cơ chất phổ biến enzym AG oligosaccharide, disaccharide, aryl- akyl-α-glucopyranoside… [30] AG enzym thuộc lớp glycoside hydrolase (GH), lớp gồm enzym thường tách liên kết glycoside hai phân tử carbohydrate – liên kết mạnh tìm thấy polymer tự nhiên Tốc độ phân cắt liên kết glycoside tăng lên gấp 1017 lần so với phản ứng thơng thường khơng có enzym xúc tác [55] Enzym AG phân bố họ GH khác GH4, GH13, GH31, GH63, GH97 [7,8], GH13 GH31 hai nhóm chủ yếu enzym AG Những enzym AG thuộc nhóm GH13 phát nhiều vi khuẩn, sinh vật bậc cao thường có enzym AG thuộc nhóm GH31 Enzym AG có nguồn gốc phong phú, từ nhiều loài sinh vật (vi khuẩn, nấm mốc, động vật thực vật) nên tính đặc hiệu chất họ enzym đa dạng Các enzym AG phân chia thành ba loại dựa tính đa dạng đặc hiệu chất Loại enzym AG ưu tiên thủy phân liên kết heteroside (glycoside) chẳng hạn sucrose aryl α-glucoside (ví dụ pnitrophenyl α-D-glucopyranoside - pNPG), liên kết holoside, chẳng hạn α-glucobiose, malto-oligosaccharide, and α-glucan) Enzym loại II III ngược lại, hoạt động mạnh holoside có hoạt tính thấp heteroside Enzym loại III giống loại II, khác trình thủy phần polysaccharide: enzym loại II có hoạt tính thấp α-glucan, loại III lại có hoạt tính cao [30] Trong cơng nghiệp ứng dụng, sinh vật sản xuất enzym AG vi khuẩn nấm (Lactobacillus, Bacillus Aspergillus) [10,42] Vi khuẩn ưa nhiệt tạo chất có hoạt tính AG hoạt động mơi trường pH trung tính kiềm, nhiệt độ từ 20 – 40 °C [33] 1.2.2 Cấu trúc Enzyme α-glucosidase Enzym AG nhóm GH13 GH31 có đặc điểm cấu trúc, hình thái khơng gian hoạt tính sinh học khác nhau, chúng có khác biệt nguồn gốc tính đặc hiệu chất Đối với enzym α-glucosidase GH13, chúng có cấu trúc tương đối giống với oligo-1,6- glucosidase (EC 3.2.1.10; O16G) dextran glucosidase (glucan 1,6-α-glucosidase; EC 3.2.1.70; DG) Cho đến nay, cấu trúc không gian enzym α-glucosidase GH13 xác định qua nhiều nghiên cứu, cấu trúc tổng thể chúng tương tự nhau, chủ yếu hình thành từ domain A, B C [30] (Hình 1.1) Hình 1.1 Cấu trúc khơng gian 3D enzym α-glucosidase GH13 [35] A Cấu trúc tổng quan phức hợp Halomonas sp α-glucosidase maltose; B Cấu trúc tổng quan phức hợp Streptococcus mutans DG isomaltotriose Đối với enzym AG nhóm GH31, hầu hết chúng phổ biến sinh vật phụ thuộc vào lượng lấy từ tinh bột Ví dụ, sucrase–isomaltase (SI) maltase – glucoamylase (MGAM), tiết ruột non động vật có vú, có liên quan đến phân hủy tinh bột phần ăn SI MGAM chịu trách nhiệm thủy phân oligo-saccharide thu thành glucose Mỗi polypeptit MGAM SI bao gồm thành phần enzym khác nhau, tạo tổng số AG cấu trúc enzym enzym có cấu trúc liên quan chặt chẽ với phát triển từ nguồn gốc chung, xếp vào họ glycoside hydrolase GH31 có quan hệ mật thiết với theo cấu trúc nếp gấp Về danh pháp, vùng maltase MGAM gọi NtMGAM (Hình 1.2) vùng glucoamylase gọi CtMGAM Hình 1.2 Cấu trúc không gian 3D enzym α-glucosidase GH31 [30] A Mơ hình cấu trúc NtMGAM; B Vùng hoạt động NtMGAM Đối với SI, vùng isomaltase NtSI vùng sucrase CtSI [12] NtMGAM CtMGAM giống chịu trách nhiệm việc thủy phân liên kết α-(14) khác chỗ chúng thể ưu tiên khác chất có mức độ polyme hóa (DP) khác nhau: CtMGAM thích thủy phân chất có giá trị DP cao NtMGAM [25] NtSI có xu hướng thủy phân liên kết α-(1-6)- glucosidic [26] CtSI thủy phân liên kết α (12) sucrose [23] 1.2.3 Cơ chế hoạt động enzym α-glucosidase thể Khi người đưa thức ăn vào đường tiêu hóa, phân tử cacbohydrate thức ăn thủy phân, chia cắt thành phân tử nhỏ hệ enzym ống tiêu hóa Cụ thể, sản phẩm giàu tinh bột, dạng glucid phần ăn sau qua dày enzym α-amylase tiết từ tuyến tụy nước bọt thủy phân thành malto-oligosaccharid (Maltose, maltotriose, malto-oligosaccharid mạch ngắn có nhánh α-(1-6) glucosidic) [30] Enzym AG tiết từ diềm bàn chải tế bào ruột non, lại tiếp tục phân hóa oligosaccharide thành phân tử đường glucose nhỏ thẩm thấu qua màng ruột vào hệ tuần hồn Chính nhờ chế này, việc ức chế hoạt động enzym AG làm hạn chế trình thủy phân carbohydrate làm giảm, làm chậm thẩm thấu glucose vào máu [36] 1.2.4 Chất ức chế enzyme α-glucosidase Chất ức chế enzym AG (α glucosidase inhibitors-AGIs) chất làm giảm hoạt tính enzym AG dẫn đến làm chậm q trình tiêu hóa chất carbohydrate thành đường đơn glucose ruột non, từ ngăn tượng tăng đường huyết sau ăn Hình 1.3 Cơ chế hoạt động chất ức chế enzym AG niêm mạc ruột non [43] AG: α-glucosidase; AGI: chất ức chế enzym α-glucosidase Phần lớn AGIs có khả gắn vào vùng liên kết với carbohydrate enzym AG chúng có cấu trúc tương tự với disaccharide oligosaccharide Các phức hợp có lực lớn phức hợp thơng thường carbohydrate-glucosidase hình thành chế ức chế cạnh tranh enzym Do vậy, hoạt động AG màng nhầy ruột non bị ức chế Khi carbohydrate không hấp thụ qua lớp niêm mạc đường ruột, bị thủy phân tá tràng, hỗng tràng hồi tràng, làm giảm hấp thu đường niêm mạc ruột non [59] Theo nhiều nghiên cứu, loại thuốc AGIs điển hình, chẳng hạn miglitol acarbose, cịn tăng cường tiết GLP-1 (glucagonlike peptide1), làm giảm đói nhu cầu ăn [6,19] Bên cạnh đó, có chứng cho thấy AGIs không ảnh hưởng đến tiết insulin Ngày nay, có bốn loại thuốc AGIs thị trường: acarbose, miglitol, voglibose DNJ (hình 1.4) 10 Hình 1.4 Cấu trúc acarbose, miglitol, voglibose DNJ [20] Tất loại thuốc đưa vào thị trường từ nhiều năm trước, từ năm 1990 khơng có thuốc AGI chấp thuận sử dụng lâm sàng Các nghiên cứu lâm sàng acarbose miglitol AGIs có nhiều ưu điểm loại thuốc điều trị ĐTĐ dùng đường uống khác Chúng khơng có tác dụng kênh vận chuyển glucose phụ thuộc natri hay tiết insulin, khơng ảnh hưởng đến việc tiêu thụ glucose gây hạ đường huyết Hơn nữa, AGIs khơng có ảnh hưởng đáng kể đến trọng lượng thể Tuy nhiên, chúng có số tác dụng phụ (chủ yếu đường tiêu hóa), chẳng hạn đầy hơi, co thắt ruột đau bụng Vì vậy, cần tìm thuốc AGIs có hiệu điều trị ĐTĐ có phản ứng phụ Dựa vào cấu trúc cấu tạo AGIs, chúng chia thành loại hợp chất có cấu trúc giả đường hợp chất khác Với hợp chất có cấu trúc giả đường, chúng thường dẫn xuất monosaccharide glucose, galactose… Có nhiều phương pháp để thiết kế dẫn chất mono-saccharide biến đổi cấu trúc vị trí C1 hay gốc C1-OH, mở vịng 11