Đang tải... (xem toàn văn)
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA Y DƢỢC SINH VIÊN PHẠM THỊ THU UYÊN ********** ĐỀ TÀI TÌM KIẾM HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN CÓ TÁC DỤNG HẠ ĐƢỜNG HUYẾT HƢỚNG ĐIỀU TRỊ TIỂU ĐƢỜNG TUÝP 2 SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP IN SILIC[.]
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA Y DƢỢC SINH VIÊN: PHẠM THỊ THU UYÊN ********** ĐỀ TÀI TÌM KIẾM HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN CÓ TÁC DỤNG HẠ ĐƢỜNG HUYẾT HƢỚNG ĐIỀU TRỊ TIỂU ĐƢỜNG TUÝP SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP IN SILICO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƢỢC SĨ HÀ NỘI - 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA Y DƢỢC Người thực hiện: LờiPHẠM cảm ơn THỊ THU UYÊN Đầu tiên, xin bày tỏ ********** lòng biết ơn sâu sắc chân thành tới người thầy – TS Phạm Thế Hải, người thầy ân cần quan tâm, động viên, tận tình hướng dẫn, bảo cho tơi từ bước chập chững đường nghiên cứu khoa học suốt quãng thời gian thực khóa luận ĐỀ TÀI Tơi xin chân thành cảm ơn Ths Hà Thị Thanh Hương công tác Khoa Y Dược, Trường Đại học Quốc gia Hà Nội, người giúp đỡ tơi nhiều q trình nhận thực hiệnHỢP đề tài CHẤT THIÊN NHIÊN CÓ TÁC TÌM KIẾM Tơi cũngHẠ xin cảm ơn Lê Thị Thu Hường dẫn dắt ĐIỀU DỤNG ĐƢỜNG HUYẾT HƢỚNG TRỊ bước thực khóa luận TIỂU ĐƢỜNG TP SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP Tôi xin cảm ơn người bạn nhóm nghiên cứu mình, em Lại Đức Anh hỗ trợ suốt thời gian qua IN SILICO Tôi vô biết ơn xin chân thành cảm ơn, thầy cô môn DượcKHÓA liệu vàLUẬN dược học cổ truyền, ĐẠI thầy HỌC Phịng đào DƢỢC tạo & CTHSSV, TỐT NGHIỆP NGÀNH SĨ thầy cô Hội đồng chấm Khóa luận tốt nghiệp nhiệt tình, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi q trình thực khóa luận Khóa: QH tơi - 2015Y Cuối cùng, xin dành biết ơn sâu sắc tới bố mẹ tất người thân gia đình ln bên u thương, ủng hộ để tơi có ngày Người hướng dẫn: TS PHẠM THẾ HẢI hôm nay! ThS HÀ THỊ THANH HƢƠNG Hà Nội, ngày 10, tháng 5, năm 2020 Phạm Thị Thu Uyên HÀ NỘI - 2020 Lời cảm ơn Đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc chân thành tới người thầy – TS Phạm Thế Hải, người thầy ân cần quan tâm, động viên, tận tình hướng dẫn, bảo cho từ bước chập chững đường nghiên cứu khoa học suốt qng thời gian tơi thực khóa luận Tơi xin chân thành cảm ơn Ths Hà Thị Thanh Hương công tác Khoa Y Dược, Trường Đại học Quốc gia Hà Nội, người giúp đỡ nhiều q trình nhận thực đề tài Tơi xin cảm ơn cô Lê Thị Thu Hường dẫn dắt bước thực khóa luận Tơi xin cảm ơn người bạn nhóm nghiên cứu mình, em Lại Đức Anh hỗ trợ suốt thời gian qua Tôi vô biết ơn xin chân thành cảm ơn, thầy cô môn Dược liệu dược học cổ truyền, thầy cô Phòng đào tạo & CTHSSV, thầy Hội đồng chấm Khóa luận tốt nghiệp nhiệt tình, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi q trình thực khóa luận Cuối cùng, xin dành biết ơn sâu sắc tới bố mẹ tất người thân gia đình ln bên u thương, ủng hộ để tơi có ngày hơm nay! Hà Nội, ngày 10, tháng 6, năm 2020 Phạm Thị Thu Uyên i DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ALX Alloxan CSDL Cơ sở liệu CVD Bệnh tim mạch DPP4 Dipeptidyl peptidase-4 ĐTĐ Đái tháo đường IC50 Nồng độ ức chế 50% IDF Liên đoàn Đái tháo đường Thế giới GIP Peptide insulinotropic phụ thuộc glucose GLP-1 Peptide giống glucagon GLUT2 Vận chuyển glucose loại HbA1c Huyết sắc tố glycosyl hóa LADA Latent Autoimmune Diabetes of Adulthood PPARγ Thụ thể kích hoạt peroxisome proliferator γ (Peroxisome proliferatoractivated receptors gamma) QSAR Mơ hình liên quan cấu trúc tác dụng RMSD Root mean square deviation (Độ lệch quân phương) ROS Loại oxy phản ứng ii SGLT2 Protein đồng vận chuyển glucose ( Sodium-glucose cotransporter-2) SMILES Simplified Molecular Input Line Entry Specification STZ Streptozotocin TrS Tập huấn luyện (Training set) TS Tập kiểm tra (Test set) TSPT Tham số phân tử TZD Thiazolidinedione iii MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ii DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii ĐẶT VẤN ĐỀ viii CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan bệnh đái tháo đường 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Các liệu pháp cho ĐTĐ tuýp 1.2 Mơ hình in silico nghiên cứu phát triển thuốc 1.3 Đại cương QSAR 10 1.4 Kỹ thuật Protein docking 12 CHƢƠNG NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 2.1 Nguyên liệu 14 2.1.1 Dữ liệu chất có hoạt tính dùng để xây dựng mơ hình QSAR 14 2.1.2 Dữ liệu chất có hoạt tính dùng để xây dựng mơ hình phân biệt 15 2.1.3 Cơ sở liệu dùng để sàng lọc hoạt tính 15 2.1.4 Cấu trúc tinh thể protein dùng nghiên cứu Docking 15 2.2 Thiết bị, phần mềm 16 2.3 Nội dung nghiên cứu 17 2.4 Phương pháp nghiên cứu 17 2.4.1 Xây dựng mơ hình QSAR dự đốn hoạt tính đích ĐTĐ chọn 18 2.4.2 Sàng lọc in silico hợp chất thiên nhiên hướng tác dụng đích ĐTĐ tuýp 2: PPARγ SGLT2 22 2.4.3 Mô protein docking 23 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 25 3.1 Kết nghiên cứu 25 3.1.1 Kết xây dựng hai mô hình QSAR phần mềm MobyDigs cho phép tìm kiếm hợp chất có tác dụng sinh học đích phân tử PPARγ SGLT2 hướng điều trị ĐTĐ tuýp 25 3.1.2 Kết sàng lọc số hợp chất thiên nhiên có tác dụng điều trị tiểu đường tuýp sử dụng hai mơ hình QSAR xây dựng 25 iv 3.1.3 Kết kiểm tra tác dụng hợp chất sàng lọc qua mô hình in vivo 27 3.2 Bàn luận 28 3.2.1 Đánh giá kết xây dựng hai mô hình QSAR phần mềm MobyDigs cho phép tìm kiếm hợp chất có tác dụng sinh học đích phân tử PPARγ SGLT2 hướng điều trị ĐTĐ tuýp 28 3.2.2 Về hợp chất sàng lọc theo hai mơ hình QSAR xây dựng 33 3.2.3 Đánh giá lại tác dụng hợp chất sàng lọc qua mơ hình máy tính in vivo 35 KẾT LUẬN 39 KIẾN NGHỊ 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các liệu pháp điều trị ĐTĐ phép sử dụng Bảng 2.1 Các phần mềm tính tham số phân tử thông dụng 19 Bảng 3.1 Các hợp chất có tác dựng đồng thời đích phân tử PPARγ SGLT2 26 Bảng 3.2 Các hợp chất dự đoán có hoạt tính in vivo 28 Bảng 3.3 Kết đánh giá nội đánh ngoại mơ hình QSAR 30 Bảng 3.4: Bảng ý nghĩa tham số phân tử mơ hình QSAR đích PPARγ 31 Bảng 3.5: Bảng ý nghĩa tham số phân tử mô hình QSAR đích SGLT2 32 Bảng 3.6 Giá trị Score hợp chất Docking đích phân tử 33 Bảng 3.7 Kết Docking hợp chất sàng lọc đích PPARγ 35 Bảng 3.8 Kết Docking hợp chất sàng lọc đích SGLT2 36 Bảng 3.9 Một số thông tin hợp chất thu sau trình sàng lọc 37 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Q trình nghiên cứu phát triển thuốc Hình 2.1 Cấu trúc khung chất chủ vận PPARγ sở liệu 14 Hình 2.2 Cấu trúc 3D thụ thể kích hoạt peroxisome proliferator-γ 15 Hình 2.3 Cấu trúc 3D Protein đồng vận chuyển natri - glucose 16 Hình 2.4 Quá trình nghiên cứu đề tài tìm kiếm hợp chất hợp chất thiên nhiên có tác dụng đích điều trị ĐTĐ tuýp (PPARγ SGLT2) theo mơ hình in silico in vivo 18 Hình 3.1 Khả kích thích thực tế so với số liệu tính tốn tập liệu chất kích hoạt PPARγ 29 Hình 3.2 Khả ức chế thực tế so với số liệu tính tốn tập liệu chất ức chế SGLT2 29 vii ĐẶT VẤN ĐỀ Thống kê từ liên đoàn Đái tháo đường Quốc tế (International Diabetes Federation) năm 2015 cho thấy, ước tính có khoảng 415 triệu người (nằm độ tuổi từ 20-79) mắc bệnh đái tháo đường (ĐTĐ) triệu ca tử vong tổng số 111 nước nghiên cứu [38] Khoảng 75% người mắc chết tiểu đường đến từ nước có thu nhập thấp trung bình Trong bệnh đái tháo đường tuýp chiếm 90% trường hợp mắc Số ca mắc tỷ lệ mắc bệnh tiểu đường tăng đặn vài thập kỷ qua Các liệu pháp ngăn ngừa điều trị có hiệu quả, nhiên cịn nhiều hạn chế như: sử dụng Biguanide gây vấn đề tiêu hóa, Sulfonylureas gây hạ đường huyết, tăng nguy mắc bệnh tim mạch Mặt khác chi phí trực tiếp cần thiết cho việc theo dõi lâu dài bệnh tiểu đường biến chứng gánh nặng đáng kể kinh tế quốc gia Người ta ước tính 12% chi phí chăm sóc sức khỏe tồn cầu chi cho bệnh tiểu đường tỷ lệ mắc toàn giới dự kiến tăng từ 8.8% năm 2015 lên 10,4% vào năm 2040 Gánh nặng kinh tế toàn cầu bệnh dự kiến tăng vọt [38] Do đó, cần phải đầu tư vào nghiên cứu liệu pháp điều trị quản lý bệnh tiểu đường Nhiều nhóm thuốc hướng điều trị ĐTĐ tuýp phát triển đưa vào sử dụng rộng rãi như: insulin, nhóm thuốc biguanid, thiazolidinedione (TZD), sulfonylurea, meglitinide, chất ức chế α-glucosidase hay dipeptidyl peptidase-4 (DPP4), chất đồng vận thụ thể GLP-1 chất tương tự amylin Chúng hoạt động chủ yếu theo chế giảm hấp thu glucose đường ruột kích thích tế bào β đảo tuỵ Trong thuốc phát triển, nhiều hoạt chất tìm thấy thơng qua q trình thiết kế sàng lọc hợp lý với hỗ trợ mơ hình máy tính (in silico), đặc biệt mơ hình liên quan định lượng cấu trúc tác dụng (QSAR) Các mơ hình in silico có lợi so với mơ hình thực nghiệm truyền thống thời gian chi phí vận hành Hiện mơ hình in silico trở thành phần tách rời dự án nghiên cứu phát triển thuốc mới, chúng sử dụng giai đoạn sàng lọc thư viện hoá học lớn nhằm tìm kiếm hợp chất tiềm cho nghiên cứu thực nghiệm [29] Nghiên cứu khoa học thực vật chiến lược thay hiệu để tìm tác nhân trị liệu Ví dụ, 1,1-dimethylbiguanide, hoạt chất thuốc metformin trị đái tháo đường tiếng, có nguồn gốc từ guanidine - hợp chất hạ huyết áp phát từ lilac Pháp, Galega officinalis [5] Một số loại viii thuốc thông thường kê đơn phát từ thực vật Các ví dụ phổ biến bao gồm morphine giảm đau từ Papaver somniferum (thuốc phiện), thuốc chống viêm aspirin từ Salix alba (cây liễu trắng) thuốc chống sốt rét, quinine từ Cinchona succirubra [17] Vì nghiên cứu khoa học thuốc dựa chứng để khám phá sản phẩm tự nhiên hoạt tính sinh học với ứng dụng điều trị đường đầy hứa hẹn để thiết lập liệu pháp cho bệnh Việt Nam quốc gia có nguồn tài ngun dược liệu vơ dồi phong phú, nguồn quan trọng đầy hứa hẹn để xác định hợp chất chống đái tháo đường Hàng ngàn hoạt chất xác định phân lập từ dược liệu nguyên liệu vô quý giá cho nghiên cứu sàng lọc tìm kiếm hợp chất dẫn đường có tác dụng tốt kiểm sốt đường huyết bệnh nhân ĐTĐ tuýp Từ phân tích nêu trên, nhằm góp phần tìm kiếm chất có hoạt tính tốt phù hợp phát triển thành thuốc điều trị ĐTĐ 2, tơi tiến hành đề tài “Tìm kiếm số hợp chất thiên nhiên có tác dụng hạ đường huyết hướng điều trị tiểu đường tuýp sử dụng phương pháp in silico” với mục tiêu sau: Xây dựng hai mơ hình QSAR cho phép tìm kiếm hợp chất có tác dụng sinh học đích phân tử PPARγ SGLT2 hướng điều trị ĐTĐ tuýp 2 Sàng lọc số hợp chất thiên nhiên có tác dụng điều trị tiểu đường sử dụng hai mơ hình QSAR xây dựng Kiểm tra hoạt tính sinh học hợp chất sàng lọc qua mơ hình in vivo ix CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan bệnh đái tháo đƣờng 1.1.1 Khái niệm Theo Bộ Y tế Việt Nam năm 2017, Đái tháo đường (ĐTĐ) định nghĩa “bệnh rối loạn chuyển hóa khơng đồng nhất, có đặc điểm tăng glucose huyết 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 số liệu Liên đoàn Đái tháo đường Thế giới (IDF-International Diabetes Federation), năm 2015, 111 nước điều tra có đến 415 triệu người (20-79 tuổi) mắc ĐTĐ, ước tính đến năm 2040 số tăng lên 642 triệu, tức 10 người có người bị ĐTĐ Mặt khác, với việc sử dụng thực phẩm khơng khoa học, an tồn, thiếu vận động trẻ nhỏ, bệnh ĐTĐ tuýp có xu hướng tăng trẻ em, trở thành vấn đề sức khỏe cộng đồng nghiêm trọng Bệnh ĐTĐ gây nên nhiều biến chứng nguy hiểm, điển bệnh tim mạch (tăng huyết áp, xơ vữa động mạch,…), mắt (đục thủy tinh thể), thận (suy thận), cắt cụt chi [1] Tại Việt Nam, năm 2012, 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 từ 18-69 tuổi cho thấy tỷ lệ ĐTĐ toàn quốc 4,1%, tiền ĐTĐ 3,6% [1] 1.1.2 Phân loại a) Đái tháo đường tuýp (do phá hủy tế bào beta tụy, dẫn đến thiếu insulin tuyệt đối) [1] Đái tháo đường tuýp chiếm - 10% tất trường hợp đái tháo đường tế bào beta bị tàn phá nên bệnh nhân khơng cịn cịn insulin Trong đó, 95% chế tự miễn (tuýp 1A), 5% vô (tuýp 1B) Bệnh nhân bị giảm lượng insulin, tăng glucagon máu, không điều trị bị nhiễm toan ceton Bệnh ĐTĐ tuýp xảy lứa tuổi chủ yếu xuất từ sớm (trẻ em, thiếu niên) Bệnh nhân cần bổ sung insulin để ổn định đường huyết Người lớn tuổi bị ĐTĐ tự miễn diễn tiến chậm (LADA - Latent Autoimmune Diabetes of Adulthood), ban đầu bệnh nhân đủ insulin nên chưa bị nhiễm toan ceton điều trị thuốc viên tình trạng thiếu insulin nặng dần theo thời gian [1] Dấu ấn di truyền ĐTĐ tuýp 1: Mẹ bị ĐTĐ tuýp nguy bị 3%, nguy tăng đến 6% cha bị ĐTĐ Tỉ lệ mắc ĐTĐ tuýp hai trẻ sinh đôi trứng 25-50% [1] Yếu tố môi trường ĐTĐ tuýp 1: rubella bẩm sinh, virus quai bị, thuốc diệt chuột Vacor, hydrogen cyanide rễ sắn có liên quan đến ĐTĐ tuýp [1] b) Đái tháo đường tuýp (do giảm chức tế bào β tuyến tụy tiến triển tảng đề kháng insulin) [1] Đái tháo đường tuýp trước gọi ĐTĐ người lớn tuổi hay ĐTĐ không phụ thuộc insulin, dạng phổ biến bệnh ĐTĐ (chiếm 90-95% tất trường hợp) trọng tâm nghiên cứu bệnh tiểu đường Kháng insulin suy giảm liên tục tế bào β đảo tụy trung tâm nguyên ĐTĐ tuýp [22] Tuy nhiên thường giai đoạn đầu có suốt sống bệnh nhân ĐTĐ tuýp không cần bổ sung insulin để sống sót Bệnh nhân khơng có phá hủy tế bào β tự miễn, khơng có kháng thể tự miễn máu Do tình trạng kháng insulin, giai đoạn đầu tế bào β bù trừ tăng tiết insulin máu, tình trạng kéo dài nặng dần, tế bào β không tiết đủ insulin ĐTĐ tuýp lâm sàng xuất Sự kháng insulin cải thiện giảm cân, dùng số thuốc khơng hồn tồn trở lại bình thường [1] Tăng đường huyết (mức đường huyết lúc đói ≥ 7,0 mmol/L, mức đường huyết ngẫu nhiên ≥ 11,1 mmol / L) đặc điểm bất thường sinh lý bệnh tiểu đường Do đó, việc đo mức đường huyết sử dụng để sàng lọc, chẩn đoán theo dõi bệnh tiểu đường [1],[7] Có bốn loại xét nghiệm có sẵn: (1) đường huyết lúc đói; (2) xét nghiệm dung nạp glucose đường uống; (3) xét nghiệm glucose ngẫu nhiên; (4) HbA1c, xét nghiệm hemoglobin glycated Hầu đa bệnh nhân có triệu chứng béo phì thừa cân và/hoặc béo phì vùng bụng với vịng eo to Nồng độ đường huyết cao kéo dài (như trường hợp bệnh tiểu đường) gây tổn hại cho nhiều hệ thống quan Do đó, ĐTĐ tuýp có liên quan đến biến chứng nặng nề lâu dài góp phần gây tỷ lệ mắc bệnh tử vong cao Ví dụ, tổn thương mạch máu thần kinh tăng đường huyết mãn tính thúc đẩy tiến triển bệnh tim mạch (CVD), dẫn đến thị lực suy thận [52] Bệnh võng mạc tiểu đường nguyên nhân gây mù phịng ngừa được, bệnh thận tiểu đường nguyên nhân gây bệnh thận [60] Do đó, việc kiểm sốt tăng đường huyết mức thích hợp mục tiêu điều trị bệnh tiểu đường nhằm mục đích giảm thiểu phát triển biến chứng mãn tính Nguy ĐTĐ tuýp gia tăng với tuổi, béo phì vận động ĐTĐ thường xuất phụ nữ có tiền sử ĐTĐ thai kỳ, người có tăng huyết áp, rối loạn lipid máu số sắc tộc nhạy cảm Mỹ da đen, Mỹ địa, người Mỹ gốc La tinh, Mỹ gốc Á, dân châu Mỹ La tinh, người gốc Nam Á, số đảo vùng Thái Bình Dương Yếu tố di truyền ảnh hưởng mạnh bệnh ĐTĐ tuýp 2, tỉ lệ bị ĐTĐ hai người sinh đôi trứng 90%, hầu hết người ĐTĐ típ có thân nhân bị ĐTĐ Có thể bệnh ảnh hưởng nhiều gen chi phối Nếu phát gen cụ thể gây tăng glucose huyết, bệnh nhân xếp vào thể bệnh chuyên biệt ĐTĐ [1] Yếu tố môi trường: Bệnh tiểu đường tuýp kết tương tác khuynh hướng di truyền yếu tố rủi ro mơi trường thay đổi khơng thể sửa đổi béo phì, chế độ ăn uống vận động [1] c) Đái tháo đường thai kỳ (là ĐTĐ chẩn đoán tháng tháng cuối thai kỳ khơng có chứng ĐTĐ tuýp 1, tuýp trước đó) [1] ĐTĐ thai kỳ tình trạng rối loạn đường huyết mức độ chẩn đoán tháng tháng cuối thời kỳ mang thai khơng có chứng ĐTĐ tuýp hay tuýp trước Sau thời gian sinh phần lớn glucose máu trở bình thường, có số tiến triển thành ĐTĐ Thai phụ chẩn đoán ĐTĐ chưa chẩn đốn chưa phát có thai tháng đầu phát tăng glucose huyết dùng tiêu chí chẩn đốn người khơng có thai ĐTĐ thai kỳ có xu hướng gặp phụ nữ thừa cân, béo phì, nhiều tuổi hay phụ nữ sinh đẻ nhiều lần d) Thể bệnh chuyên biệt ĐTĐ nguyên nhân khác, [1]: - Sự khiếm khuyết nhiễm sắc thể thường, di truyền theo gen trội tế bào beta (ĐTĐ đơn gen thể MODY) - Khiếm khuyết nhiễm sắc thể thường, di truyền theo gen lặn tế bào beta - Khiếm khuyết gen liên quan đến hoạt tính insulin - Bệnh lý tụy - Bệnh lý nội tiết - Do thuốc, hóa chất - Các hội chứng bất thường nhiễm sắc thể khác (Hội chứng Down, Klinefelter, Turner,…) 1.1.3 Các liệu pháp cho ĐTĐ tuýp Một số liệu pháp dược phẩm có sẵn để điều trị ĐTĐ tuýp (Bảng 1.1) với phương thức hoạt động khác Ví dụ, sulfonylureas meglitinide chất tiết insulin; tức chúng kích thích tiết insulin cách kích tích tế bào β tuyến tụy [30] Biguanide thiazolidinediones thuốc gây nhạy cảm với insulin (còn gọi insulinomimetic) [32] Acarbose ức chế α glucosidase lòng ruột non làm chậm q trình tiêu hóa hấp thu carbohydrate chế độ ăn uống, làm giảm chứng tăng đường huyết sau ăn [14] Một loại liệu pháp chống đái tháo đường dựa hoạt tính hạ đường huyết hormone incretin peptide giống glucagon-1 (GLP-1) peptide ức chế phụ thuộc glucose (GIP) GLP-1 GIP điều chỉnh thèm ăn cảm giác no, ức chế tiết glucagon thúc đẩy sản xuất insulin Chúng sản xuất tế bào enteroendocrine đường tiêu hóa bị thối hóa nhanh chóng dipeptidyl peptidase-4 (DPP-4) Do chất tương tự chất chủ vận thụ thể GLP-1 GIP, chất ức chế DPP-4 có tác dụng điều trị chống lại ĐTĐ tuýp [10, 15, 47] Các chất ức chế đồng vận chuyển glucose (SGLT) nhóm thuốc uống khác để điều trị bệnh tiểu đường [23] Các protein SGLT-2 ống lượn gần thận chịu trách nhiệm cho tái hấp thu glucose từ dịch lọc cầu thận vào dòng máu [23] Ức chế chọn lọc SGLT-2 tạo điều kiện cho glucose loại bỏ nước tiểu cách ức chế tái hấp thu glucose thận [23, 44, 59] Protein SGLT-1 chất vận chuyển glucose liên quan đến hấp thụ glucose ruột non ức chế protein SGLT-1 làm chậm hấp thu glucose ruột làm giảm mức đường huyết sau ăn Các chất ức chế SGLT-1 giai đoạn nghiên cứu, nhiên, chất ức chế SGLT-1/2 kép, sotagliflozin, ức chế SGLT-1 SGLT-2 cho thấy hiệu việc kiểm soát nồng độ glucose máu thể phương pháp điều trị đầy hứa hẹn cho ĐTĐ tuýp ĐTĐ tuýp [12, 36] Bảng 1.1 Các liệu pháp điều trị ĐTĐ phép sử dụng Nhóm thuốc Đích tác dụng Cơ chế tác dụng Tác dụng Một số hoạt không chất mong muốn TL TK Insulin Thụ thể insulin Điều hoà thiếu hụt / nhạy cảm insulin Hạ đường Insulin huyết, tăng glargine, cân, dị ứng Insulin lispro [34, 45] Sulfonylurea Kênh K+ nhạy cảm ATP Kích thích tăng tiết insulin tuyến tụy Hạ đường huyết, tăng cân, tăng nguy mắc bệnh CVD Tolbutamide, glipizide, glyburide, glimepiride [30] Meglitinide Kênh K nhậy cảm ATP Kích thích tăng tiết insulin tuyến tụy Hạ đường huyết, tăng cân Repaglinide, nateglinide [30] Biguanide Tăng độ nhạy Giảm sản insulin xuất glucose Giảm sản gan lượng glucose gan Rối loạn tiêu Metformin hóa, nhiễm toan lactic, nguy hạ đường huyết liệu pháp phối hợp,… [30] Thiazolidined PPARγ ione Tăng độ nhạy insulin Nhiễm độc gan, tăng cân, phù, thiếu máu, Pioglitazone, rosiglitazone Saroglitazar [30, 39, 46] Chất chủ vận PPAR kép α γ PPAR α γ Giảm triglyceride, tăng nhạy cảm insulin Viêm dày, suy nhược, sốt Ức chế αglucosidase αglucosidase Giảm hấp thu carbohydrat e chế độ ăn uống Rối loạn tiêu Acarbose, hóa miglitol [56] Thuốc bắt GLP-1 chước Incretin / chất chủ vận GLP-1 Trì hỗn việc làm rỗng dày Rối loạn tiêu Exenatide, hóa, buồn liraglutide nơn, đau bụng, sụt cân [16, 37] Chất ức chế Dipeptidyl Tăng nồng độ incretin GLP-1 máu Tăng nguy nhiễm trùng, đau đầu Vildagliptin, sitagliptin, saxagliptin [16, 37] Ức chế tái hấp thu glucose, thúc đẩy tiết glucose nước tiểu Nhiễm toan ceton Canagliflozi, dapagliflozin, empagliflozin [23, 44, 59] peptidase-IV Ức chế kênh đồng vận chuyển natri – glucose (SGLT2) Dipeptidyl peptidase-IV (DPP4) SGLT2 Hiện nay, chất tiết insulin metformin nhóm thuốc kê đơn rộng rãi liệu pháp chống tiểu đường Metformin thuốc ĐTĐ tuýp phổ biến kê đơn liệu pháp đầu tay cho bệnh nhân tiểu đường thừa cân béo phì [9, 20] Metformin làm tăng độ nhạy insulin cách tăng cường hấp thu sử dụng glucose bắp ngăn chặn phát sinh glucone gan [20, 33] Ở bệnh nhân mắc bệnh ĐTĐ tiến triển, thuốc uống khơng kiểm soát đầy đủ triệu chứng tăng đường huyết tiểu đường Những bệnh nhân cho sử dụng liệu pháp thay insulin Sử dụng insulin thường thông qua dụng cụ tiêm bút insulin Bơm insulin lựa chọn; nhiên, theo truyền thống sử dụng bệnh nhân ĐTĐ tuýp [20] Điều trị insulin khuyến nghị tháng tháng điều trị miệng với thuốc chống tiểu đường không đạt mức HbA1c ≤ 7% [51] Mặc dù liệu pháp thông thường cho ĐTĐ tuýp hỗ trợ điều chỉnh lượng đường máu kiểm soát triệu chứng bệnh tiểu đường, chúng khơng phải khơng có tác dụng phụ khơng mong muốn Ví dụ, liệu pháp insulin chất tiết insulin làm giảm mức đường huyết dẫn đến hạ đường huyết [30] Sulfonylureas thiazolidinediones thúc đẩy tăng cân, biguanide thuốc ức chế α -glucosidase thường gây tác dụng bất lợi cho đường tiêu hóa (Bảng 1.1) Do đó, việc tìm kiếm liệu pháp thay hiệu với tác dụng phụ gây hại ngày yêu cầu cấp thiết 1.1.3.1 Thuốc ức chế kênh đồng vận chuyển Natri-glucose (SGLT2 Sodium Glucose Transporter 2) Sự phát minh thuốc ức chế kênh SGLT2 vào năm 2012, nhìn nhận “10 bước tiến y học năm 2012” 1700 nhà khoa học đến từ các lĩnh vực khác bầu chọn, tổ chức viện trường danh tiếng Cleveland Clinic Hoa Kỳ Glucose lọc qua cầu thận sau tái hấp thu chủ yếu ống thận gần tác dụng kênh đồng vận chuyển Natri-glucose (Sodium Glucose coTransporters - SGLT) Bình thường thận có hai kênh tái hấp thu glucose: SGLT1 SGLT2 SGLT2 có lực thấp, khả vận chuyển cao, biểu lộ ống lượn gần, chiếm 90% khả tái hấp thu glucose ống thận Do ức chế tác dụng kênh bệnh nhân ĐTĐ tuýp làm tăng thải glucose qua đường tiểu giúp giảm đường huyết [1] Vì chế tác động ống thận khơng cần có diện insulin, thuốc tác dụng SGLT2 có nguy hạ đường huyết thấp có hiệu giảm đường huyết bệnh nhân đái tháo đường tuýp giai đoạn sớm mắc bệnh lâu năm Hiện Việt Nam lưu hành thuốc Dapagliflozin Thuốc ức chế kênh SGLT2, ức chế hấp thu glucose ống thận, giảm đường huyết, giảm cân, giảm huyết áp Hiện thuốc ức chế kênh SGLT2 (Dapagliflozin, Empagliflozin, Canagliflozin) chấp thuận FDA lưu hành Hoa Kì Các nghiên cứu ngẫu nhiên, mù đơi, giả dược, có đối chứng bệnh nhân đái tháo đường típ cho thấy tính hiệu an toàn thuốc ức chế kênh SGLT2 bệnh nhân Đơng Á Vì đích phân tử đầy tiềm để thiết kế thuốc điều trị ĐTĐ tuýp 1.1.3.2 Kích hoạt thụ thể Peroxisome proliferator gamma (PPARγ) PPARγ (thụ thể gamma hoạt hóa chất tăng sinh peroxisom) thuộc nhóm yếu tố dịch mã, đóng vai trị quan trọng việc điều hịa nồng độ glucose lipid Nó tồn thể : PPAR-γ1, PPAR-γ2, PPAR-γ3 [68] Hoạt hóa PPARγ cải thiện tình trạng kháng insulin thơng qua phân tử nhận dạng dẫn xuất từ mô mỡ cytokine mô mỡ [69] Giảm nồng độ cytokine mô mỡ bao gồm : TNF-α, IL-6, leptin, rexixtin adiponectin liên quan tác dụng thiazolinedion (TZD) Về chế, chất liên kết TZD PPARγ tạo biệt hóa tận vả thúc đẩy biểu PPARγ lạc chỗ fibroblasts tân sinh tế bào mỡ có hiện chất đồng vận PPARγ Một số mơ hình QSAR phát triển ứng dụng hiệu sàng lọc tìm kiếm chất hoạt hóa PPARγ Ví dụ Khanna cộng công bố nghiên cứu sàng lọc hợp chất hoạt hóa đồng thời PPARα PPARγ [66] Hay Gee nhóm nghiên cứu kết hợp QSAR docking sàng lọc thư viện ZINC tìm kiếm chất hoạt hóa PPARγ [65],… Tuy nhiên số lượng hợp chất sàng lọc hạn chế, hợp chất tự nhiên chưa nghiên cứu mơ hình in silico phát triển 1.2 Mơ hình in silico nghiên cứu phát triển thuốc Phát triển thuốc trình phức tạp, tốn nhiều thời gian tiền bạc (hàng tỷ đô la cho loại thuốc mới) mà tỷ lệ thành cơng việc có từ hợp chất dẫn đường ban đầu để thương mại hóa thấp (< 2% hợp chất đc nghiên cứu có đặc tính sinh học phù hợp để làm thuốc) Theo nghiên cứu năm 2016 DiMasi cộng - Trung tâm nghiên cứu phát triển thuốc, Đại học Tufts Hoa Kỳ, trung bình cần 2,5 tỷ đô với thời gian từ 10-15 năm cho dự án (nếu thành công) đưa thuốc ngồi thị trường Q trình nghiên cứu phát triển thuốc bao gồm nhiều khâu (Hình 1.1): xác định bệnh, xác định đích tác dụng thuốc, thiết lập quy trình thử nghiệm, tìm kiếm hợp chất dẫn đường, xây dựng mối qua hệ hợp chất tác dụng, xác định pharmacophore, tối ưu hóa dược lực học dược động học, sàng lọc in vitro (cơ quan phân lập, tế bào), nghiên cứu in vivo (nghiên cứu dược lý hợp chất, mơ hình hiệu điều trị bệnh, nghiên cứu sớm độ an toàn độc tính), nghiên cứu tiền lâm sàng (độc tính), tiến hành bào chế, phát triển sản xuất, đăng kí giấy tờ pháp lí thử nghiệm lâm sàng Hình 1.1 Quá trình nghiên cứu phát triển thuốc Trong nghiên cứu nay, vấn đề thiết kế thuốc hiệu giải cách sử dụng kỹ thuật thiết kế thuốc dựa hỗ trợ máy tính [8] Trong q trình máy tính ứng dụng vào nhiều khâu, từ việc tìm kiếm hợp chất hóa học có tác dụng sinh học, đến tối ưu hóa cấu trúc hợp chất nhằm tăng hoạt tính sinh học, giảm độc tính, tăng tính chất dược động học thuốc, đến khâu nghiên cứu tiền lâm sàng lâm sàng Chúng gọi chung phương pháp “in silico” nhằm phân biệt với phương pháp lại in ... phép tìm kiếm hợp chất có tác dụng sinh học đích phân tử PPARγ SGLT2 hướng điều trị ĐTĐ tuýp 25 3.1 .2 Kết sàng lọc số hợp chất thiên nhiên có tác dụng điều trị tiểu đường tuýp sử dụng. .. chất có hoạt tính tốt phù hợp phát triển thành thuốc điều trị ĐTĐ tuýp 2, tiến hành đề tài ? ?Tìm kiếm số hợp chất thiên nhiên có tác dụng hạ đường huyết hướng điều trị tiểu đường tuýp sử dụng phương. .. liệu pháp điều trị ĐTĐ phép sử dụng Nhóm thuốc Đích tác dụng Cơ chế tác dụng Tác dụng Một số hoạt không chất mong muốn TL TK Insulin Thụ thể insulin Điều hoà thiếu hụt / nhạy cảm insulin Hạ đường