0918 nghiên cứu hóa học và hoạt tính sinh học các steroid phân cực từ loài sao biển archaster typicus việt nam luận văn tốt nghiệp

1 MỞĐẦU Biển Đại dương chiếm 70% bề mặt trái đất, chứa đựng nguồn tàinguyên sinh vật biển đa dạng với gần 300.000 loài thực vật, động vật vi sinh vậtkhác Sự đa dạng biến biển đại dương trở thành nguồn tài nguyênthiênn h i ê n v ô c ù n g q u ý b u , c u n g c ấ p n g u y ê n l i ệ u c h o n h i ề u n g n h c ô n g n g h i ệ p thiếty ế u n h t h ự c p h ẩ m , m ỹ p h ẩ m , h ó a d ợ c … T u y n h i ê n , t r c đ â y , g i t r ị c u n g cấp dượcliệu chất có hoạt tính sinhh ọ c c a o c h o n g n h h ó a d ợ c c ủ a n g u n tài nguyên chưa quan tâm mức Ngày này, nhờ hỗ trợ cáckỹ thuật tiên tiến, nhiều hợp chất từ sinh vật biển phân lập, xác định cấutrúcv t h h o t t í n h s i n h h ọ c T r o n g s ố đ ó , n h i ề u h ợ p c h ấ t t h ể h i ệ n c c h o t t í n h sinh học phong phú, tạo cung cấp mẫu hình cho hệ thuốc mới,cũngnhưcácsảnphẩmkhácphụcvụchocuộcsống[1-3] Việt Nam thiên nhiên ưu đãi với triệu km 2vùng biển, có khí hậunhiệt đới gió mùa, mật độ cửa sông dày đặc điều kiện lý tưởng cho hệ sinhvật biển đa dạng chủng loại giàu trữ lượng Ngay từ năm 1970 cómột vài cơng trình nghiên cứu hợp chất thiên nhiên từs i n h v ậ t b i ể n T u y nhiên, so với nguồn tiềm sinh vật biển nước ta đến cơng trìnhnghiên cứu nước q tản mát, đặc biệt nghiên cứu ngànhDaGai Các sinh vật thuộc ngành Da Gai (Echinoderm) bao gồm năm lớp: Sao Biển(Asteroidea),SaoBiểnRắn(Ophiuroidea),CầuGai(Echinoidea),HảiSâm(Holothuri a)vàHuệBiển(Crinoidea), làmộttrongnhữngnguồn cungcấp dồidào cács t e r oid phân cực Các hợp chấtsteroid phân cực có c ấ u t r ú c r ấ t đ a d n g v thể nhiều hoạt tính sinh học thú vị khác như: kháng vi khuẩn, kháng nấm,kháng viêm, giảm đau, giảm huyết áp, chống khối u, chống vi rút, tan máu, tác độngđếns ự v ậ n c h u y ể n t í n h i ệ u t h ầ n k i n h [8,11,22,26,27,69,77,107].Lớpchất steroid phân cực từ biển thu hút quan tâm nhà khoa họcNga,HànQuốc,TrungQuốc,NhậtBản, Italia Tuy nhiên,ở V i ệ t N a m c h a c ó cơngtrìnhnàonghiêncứuriêngvềlớpchấtnày Với mục đích tìm kiếm hợp chất có hoạt tính sinh học từ sinh vật biểnthuộc ngành Da gai nhằm tạo sở cho nghiên cứu lĩnh vựcphát phát triển dược phẩm mới, luận án tập trung nghiên cứu nhóm chấtsteroid phân cực từ loài biểnArchaster typicus, loài biển phổ biển ởvùngbiểnViệtNam,thuộclớpsaobiểnAsterodea,ngànhDagaiEchinodermata Nộidungcủaluậnánbaogồm:  Phânl ậ p c c h p c h ấ t s t e r o i d p h â n c ự c t l o i s a o b i ể n A r c h a s t e r typicuscủa ViệtNam  Xácđịnhcấutrúchóahọccủacáchợpchấtphânlậpđược  Thửnghiệmmộtsốhoạttínhsinhhọccủacácchấtphânlậpđược CHƯƠNGI–TỔNGQUANTÀILIỆU 1.1 Giớithiệuchungvềsaobiển(Asteroidea) Saobiểnlàlồiđộngvậtkhơngxươngsống,thuộcngànhDagai(Echinodermata, lớpAsteroidea)sống đáy biển Cơ thể dẹp theo chiều lưng bụng,có hình có đối xứng bậc hay nhiều cánh xếp xung quanh Cánh biển dài11,5cm,cókhitới80cm.Lỗmiệngcómàusặcsỡ,khibịtrêngiáthìmiệng hướng vềphíadưới Bên quanh miệng làv ò n g ố n g n c , t đ ó p h t n ă m ốngn c n h n h h ì n h n a n q u t t ỏ a r a n ă m c n h , m ỗ i ố n g n c n h n h c ó h a i d ã y chânống.Saobiểnđiđượcnhờ hoạt động cácc h â n ố n g m ộ t c c h n h ị p n h n g , tốcđộ dichuyểnrấtchậm từ5đến10cmtrong1phút[2] LớpAsteroideađượcchiathành7bộ(order):Brisingida,Forcipulatida,Notomyotida , Paxillosida, Spinulosida, ValvatidavàVelatida.Đến thống kêđược có có khoảng 1800 lồi biển phân bố tất đại dương giới.Những nơi có nhiều biển phải kể đến vùng biển Ôxtrâylia, Đơng Thái BìnhDương Bắc Mỹ, đặc biệt vùng biển nhiệt đới Ấn Độ-Thái Bình Dương nơi tậptrung đại đa số loài biển [2, 6] Ở Việt Nam có khoảng 60 lồi biển khácnhau,phânbốdọcbờbiển từBắcđếnNam TheotácgiảLamarck(1816)lồisaobiểnArchastertypicusthuộchọArchasterideatro ng bộValvatida BộValvatidabao gồm 14 họ:Acanthasteridea,Archasteridae,Asterinidae,Asterodiscididae,Chaetasteridae,Gan eriidae,Leilasteridae,Goniasteridae,Mithrodidae,Odontasteridae,Ophidiasteridae,O reasteridae,Poraniidae,Pseudarchasteridae,vớihàngt r ă m l o i k h c n h a u Tro ng số đó,Archasteridealà họ nhỏ với chiArchasterTMgồm 3loài:Archasterangulatus,ArchasterlaevisvàArchastertypicus Chođ ế n n a y , t r ê n t h ế g i i đ ã c ó k h o ả n g l o i s a o b i ể n k h c n h a u đ ợ c nghiêncứuvềthànhphầnhóahọc[14,33,40,51,77,80].M ộ t sốlồiđượ cquan tâmn gh iê n c ứ u n h A s t e r i n a p e c t i n i f e r a [ , , 1 ] , L i n c k i a l ae vi ga ta [ 4, , 25,36,37,43,46,48,86,87,114].Trongsốhơn200hợpchấtthuđượccóđếntrên 50% chấtthuộc lớp chấtsteroid, 20% cácc e r a m i d e N g o i r a , s a o b i ể n chứa số hợp chất khác như: ancaloit, axit béo…Qua cho thấy, steroid vàceramidel n h ữ n g l p c h ấ t c h í n h c ó t r o n g t h n h p h ầ n h ó a h ọ c c ủ a S a o b i ể n C c hợp chất ceramide có đường (cerebroside) từ biển thường mang hoạt tính gâyđộctếbào,khángkhuẩn,khángnấm Chođếnnay,vaitrịsinhhọccủacáccerebosidev ẫn c h a đ ợ c h i ể u đầy đ ủ N gư ời t a c ho rằ ng , n h ữ n g h ợ p chất n y có thểthamgiavà ocácqtrìnhtruyềntínhiệumàngtếbào,sinhtrưởngvàbiệthóatếbào,duytrìhìnht háivàchứcnăngcủatếbào Vềmặtsinhtháihọc,cáccerebroside từbiển thểhiện khả chống hàr ấ t tốt,mộtloàithường gây r ấ t nhiềukhókhănchotàuthuyềnvàcácphươngtiệnđánhcá[99] Lớpc h ấ t s t e r o i d t s a o b i ể n , đ ặ c b i ệ t n h ó m s t e r o i d p h â n c ự c , t h u h ú t đ ợ c nhiềusựquantâmnghiêncứucủacácnhàkhoahọc thếg i i b i n h ữ n g h o t tính thú vị chúng, như: hoạt tính gây độc tế bào, chống ung thư, chống virut, tanmáu,t ă n g s i n h c c t ế b o t h ầ n k i n h , k h n g v i ê m , g i ả m đ a u , h h u y ế t p M ộ t v i hợpc h ấ t k h c l i t h ể h i ệ n c ó h o t t í n h k h n g v i k h u ẩ n g r a m d n g r ấ t t ố t T r o n g vàinămtrởlạiđây,mộtsốlượnglớncáchợpchấtthuộclớpchấtnàyđượcphânlậptừ loài biển Các steroid phân cực thường chia làm loại: polyhydroxysteroid, steroid sulfate, glycoside polyhydroxy steroid asterosaponine Trongđó, glycoside polyhydroxy steroidvà asterosaponine thường thấy loàithuộcc h i E c h i n a s t e r v c c p o l y h y d r o x y s t e r o i d đượct h ấ y c ó m ặ t h ầ u h ế t c c loài biển nghiên cứu [28] Nghiên cứu mối tương quan cấu trúcvàhoạttínhchỉrarằng,hoạttínhcủacács t e r o i d cóđườngphụthuộcchủyếuvào sốlượngcáctiểuphânđườngvàcấutạocủamạchnhánh.Tuynhiên,sựảnhhưởngcủa cấu trúc loại đường phần anglycon đến hoạt tính chưa làm sángtỏ Gần nhà khoa học Nga tiến hành nghiên cứu mối liên hệ cấu trúccủacác polyhydroxys teroidvớiho ạt tí nh độc tế bàovà ta n máu.Tám hợp ch ấttừ bốnloàisaobiểnkhácnhauđãđượcthửnghiệmhoạtđộnglàmtanhồngcầuchu ộtvàgâyđộcgiaotử(trứngvàtinhtrùng)củaloàicầugaiStrongylocentrotusintermedius.C c tá cg iả đ ã ph át hi ện rarằng, h oạ t t í n h gây đ ộc tế bà oc m ộ t s ố hợpchấttăngtỷlện ghịchvớisốlượngnhómOHởphầnaglycon.Mặtkhác,cómối liên hệ độc tính tế bào hoạt động làm tan máu steroid thử nghiệm.Nồng độ muối, nhiệt độ giá trị pH yếu tố quan trọng định hoạt động làmtan máucủacácsteroid gắn đường Những nghiênc ứ u khoa họccũng c h ỉ r a rằngn h ữ n g s t e r o i d n y đ ó n g v a i t r ò l t h n h p h ầ n m n g t ế b o c ủ a c c l o i s a o biển,cóđónggópchoviệcbền hóamàngképtếbào[28,95,104].Gầ nđây,mườihợpc h ấ t p o l y h y d r o x y s t e r o i d , k í h i ệ u l c e r t o n a r d o s i d e A J , đ ã đ ợ c p h â n l ậ p t loàisaobiểnCertonadoa semiregularisở đảo Komun, Hàn Quốc Các hợp chất nàyđều thể phổ kháng virut rộng HIV, HSV, CoxB, EMCV VSV, sốđó,haihợpchất certonardoside I J thể hiệnhoạttính mạnhnhất Hợpchấtganglioside,LMG4,phânlậptừlồiL u i d i a maculatacóhoạttínhgâyđộcđốivớitếbào PC12trongsực ómặtcủacácyếutốtăngtrưởngthầnkinhNGF[6].Ngồi racịncómộtsốhợpchấtpolyhydroxy steroidgắn đường thể hoạt tính khángmộtsốdịngvikhuẩnvàhoạttínhgâyđộctếbàotươngđốitốt Bảng1.1:Tổnghợphoạttínhsinhhọccủacáchợpchấtsteroidphâncực STT Hoạt tínhsinhh ọc Hoạttínhgây độctếbào Nhómchất Polyhydroxysteroid steroidsulfate Glycosidepolyhydroxy steroid Asterosaponine Hoạttínhkháng khuẩn,khángnấ m Polyhydroxysteroid steroidsulfate Saobiểnchứahợ pchấtcóhoạt tính Certonardoasemire gularis;Hippasteri aphrygiana;Luidia quinaria;Anthene achinensis TLTK [16],[21], [62],[79], [102],[108111], Certonardoasemire [12],[13], gularis;Anasterias [110],[111] minuta; Glycosidepolyhydroxy steroid Asterosaponine Hoạttínhtán Polyhydroxysteroid Henricia [33],[40], huyết Glycosidepolyhydroxy steroid Asterosaponine leviuscula;Culcita [67],[101] novaeguineae Hoạttínhneurito Glycosidepolyhydroxy Linckialaevigata; genic steroid [23],[24], [46],[81], [85-87] Những thông tin cho thấy khả ứng dụng tiềm tàng biển nóichung đặc biệt lớp chấts t e r o i d p h â n c ự c t s a o b i ể n n ó i r i ê n g t r o n g c ô n g nghiệp dược phẩm Các hợp chất có cấu trúc vơ đa dạng mangnhữngđ ặ c đ i ể m r i ê n g b i ệ t N c t a c ó n g u n t i n g u y ê n s i n h v ậ t b i ể n r ấ t p h o n g phú,nhưngđếnnaychưacócơngtrìnhkhoahọcnàonghiêncứuvềhóahọcvàhoạttính sinh học lớp chất steroid phân cực từ biển Do đó, nhằm tạo sở chonhững nghiên cứu lĩnh vực phát phát triển dược phẩm mới,trongluậnánnàychúngtơiđặtramụctiêunghiêncứuthànhphầnhóahọcvàkhảo sáth o t t í n h s i n h h ọ c c ủ a l p c h ấ t steroid phân cực từ l o i s a o b i ể n ArchastertypicussinhsốngtạivùngbiểnViệtNam 1.2 Nhữngn ghiên cứutrước đ âyvềlớp ch ấts teroid phâncực có tron gcác lồisaobiển 1.2.1 Cácnghiêncứuvềthànhphầnhóahọc Từc c k ế t q u ả n g h i ê n c ứ u v ề t h n h p h ầ n h ó a h ọ c c ủ a c c l o i s a o b i ể n c h o thấy,lớpchấtchínhcótrongsaobiểnlàsteroid Dựa vào cấu trúc hóa học cácsteroid phân lập người ta chia chúng thành nhóm sau: polyhydroxysteroid, steroid sulfate, glycoside polyhydroxy steroidv asterosaponine [ , 105] 1.2.1.1 CáchợpchấtPolyhydroxysteroid Trướcnăm 2000 đãcó mộtsốcơngbốvềnhóm chấtnàyt s a o biển [ ] Trong vài năm gần đây, khoảng 50 hợp chất polyhydroxy steroidmới phânlậptừnguồntài nguyênnày Năm 2003,từl o i b i ể n Certonardoas e m i r e g u l a r i s thu thập đượcở g ầ n đảo Komun, Hàn Quốc, Wang cs phân lập 13 hợp chất polyhydroxysteroid certonardosterol A-M (1-13) [111] Mạch nhánh hợp chất9,10lầnđầutiênđượctìmthấytrongcáchợpchấtsterolthiênnhiên[108,111].Cũn gtừlồinày,vàonăm2004nhómnghiêncứuđãtáchđượcthêmđược23hợpchấtpolyhydroxy steroidmới14-36 Trong số đó, có năm hợp chất14,15,19-21thuộcnhóm tetrol, nhóm chất [107, 108] Các hợp chất steroid25-31cóchứa nhóm xeton vị trí C-8 khung steroid cấu trúc gặp saobiển Các hợp chất28-31ở vị trí C-8/C14 có chứa liên kết đơi [108] Cấu trúcđặcbiệtnàycũngđượctìmthấytrongmộtsốlồihảimiên.Cáchợpchất9,10,34 cóchứamạchnhánhrấtđặcbiệtkhơngchỉởsựankylhóahayđềankylhóamàcịnởvịtríb ấtthườngcủa cácnhóm –OH Năm 2004, từ loài biểnAstropecten triseriatusthu thập từ vùng biển FiJi,nhóm nghiên cứu Levina EV cộng phân lập polyhydroxysteroidl i ê n h ế t v i t r i s e r a m i d e 37[63] Hợp chất tìm thấy trongmộts ố l o i t h ự c v ậ t b ậ c t h ấ p C c h ợ p c h ấ t s t e r o i d t n g t ự c ũ n g đ ợ c n h ó m nghiêncứuFinamoreEvàcộngsựtìmthấytronglồisaobiểnMyxoderm aplatyacantum[19] Từ năm 2002-2005, nhóm nghiên cứu Stonik cộng phân lập mộtdãy hợp chất polyhydroxy steroid từ mẫu biển vùng Viễn Đông, LBNga [60, 66] Từ hai loài biểnHenricia sanguinolentavàH.leviusculađãp h â n lậpđ ợ c h ợ p c h ấ t s t e r o i d p h â n c ự c m i , k í h i ệ u - [ , ] T r o n g đ ó , h ợ p chấttetrol38có cấu trúc phần nhân 3β,6β,15βtrihydroxy steroid thấy cònhợpc h ấ t c ó c h ứ a n h ó m x e t o n v ị t r í C g i ố n g n h c c h ợ p c h ấ t - T lồi saobiểnHenricia tumida, nhóm nghiên cứu phân lập hợpchấtpolyhydroxysteroidmới,kíhiệu40-41[66] Từlồisao biểnHippasteria phrigyanađãp h â n lập đ ợ c p h r y g i a s t e r o l [62] Đây hợp chất polyhydroxy steroid chứa vòng xyclopropan lần đượcphânl ậ p t l o i d a g a i N h ó m h ợ p c h ấ t n y c ó m ố i q u a n h ệ v i c c s t e r o l t ự d o đượctìmthấytrongHảimiên,Sanhơ cứngvàsanhơmềm Từ dịch chiết MeOH lồi biểnHenricia leviusculađã phân lập 2polyhydroxys t e r o i d - 4 c ó c h ứ a n h ó m – O H v ị t r í C , C v C , C củaphần mạch nhánh[20,33,72,94] Cũngt l o i s a o b i ể n n y , g ầ n đ â y , n h ó m n g h i ê n c ứ u K i c h a A A v c s đ ã phân lập thêm đượchợp chất45.Mộthợp chấtpolyhydroxys t e r o i d k h c c ó chứa15,16isopropylidenedioxy đượcphânlậptừloàisaobiểnAsterinapectiniferaởvùng DaMaDao,Q u n g d a o , Trung Quốc [115] Tuy nhiên, t h ể h ợ p c h ấ t làsảnphẩmcủaphảnứngvớiacetontrongqtrình chiếttách có Sự diện loạt dẫn xuất polyhydroxy steroidtrong loài biểnkhác cho thấy đa dạng cấu trúc nhóm chất lớp Sao biểnAsteroideacũngnhưtầmquantrọngcủachúngđốivớisựtồntạicủasaobiển 1.2.1.2 Năm 2001 Cáchợpchấtsteroidsulfate từ fisherithuthậpđược loài ởv ù n g V i ễ n biểnLeptasterias Đông, alaskensis nhóm asiaticavàL nghiên cứu n g i N g a đ ã p h â n l ậ p đ ợ c b a dẫn xuất cholesterol sulfate [41] Hợp chất cholesterol sulfate (47) tìm thấy làmột sterol sulfate chủ yếu dịch chiết từ loài biểnLeptasterias alaskensisasiaticavàL fisherivới hàm lượng tương ứng 53,4% 37,8%, nhiên 5α-cholestan-3β-olsulfate(48) (24,3và28,2%)và5α-cholestan-7-ene-3β-olsulfate (49) (11,2 and 20,0%) xem thành phần trội loài biểnnày Từ dịch chiết loài biểnLethasterias nanimensis cheliferađã phân lậpđượcmộtcặpionrấtđộcđáocótênlàalkaloidsteroidbaogồmmộtcationalkaloid vàmộtanionsteroidđãđượcphânlậpbằngphươngphápsắckýlỏngphađảo[50].Cấutrúccủachúngđượcxácđịnhlà1methyl-6,7-dihydroxy-1,2,3,4-tetrahydroisoquino-linium salts of asterone sulfate (50), isoasterone sulfate (51) vàtornasterol A sulfate (52) Tiếp tục nghiên cứu lồi biển này, nhóm tác giả đãphân lập nhiều hợp chất sulfate steroid khác (53-58) có hợp chấtmớilà54,56,57[44].Cácsteroid53- 55đượcxácđịnhlàmuối sulfate tương ứngcủac c h ợ p c h ấ t a s t e r o n e s u l f a t e , i s o a s t e r o n e s u l f a t e v t o r n a s t e r o l A s u l f a t e C c hợpchất5658đượcchứngminhlàmuốityrammonium củacács u l f a t e s t e r o i d tươngứng