Nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn và kháng ung thư của lớp chất nhầy thu nhận từ loài san hô fungia sp

Tính cấp thiết của đề tài Trong số các loài sinh vật biển, san hô đã và đang nhận được sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới bởi sự tính đa dạng về thành phần và nguồn hợp chất

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM



NGUYỄN THỊ MAI LIÊN

NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN

VÀ KHÁNG UNG THƯ CỦA LỚP CHẤT NHẦY

THU NHẬN TỪ LOÀI SAN HÔ Fungia sp

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC THỰC NGHIỆM

Đà Nẵng - Năm 2023

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM



NGUYỄN THỊ MAI LIÊN

NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN

VÀ KHÁNG UNG THƯ CỦA LỚP CHẤT NHẦY

THU NHẬN TỪ LOÀI SAN HÔ Fungia sp

Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

TRANG THÔNG TIN ii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 3

3 Ý nghĩa đề tài 3

4 Bố cục đề tài 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Tổng quan về san hô 4

1.1.1 Khái niệm về san hô 4

1.1.2 Giá trị của san hô 5

1.2 Giới thiệu về san hô Fungia sp 5

1.2.1 Đặc điểm phân loại 5

1.2.2 Đặc điểm sinh học 6

1.3 Giới thiệu về một số chủng vi khuẩn 7

1.3.1 Vi khuẩn Vibro parahaemolyticus 7

1.3.2 Vi khuẩn Escherichia.coli 8

1.3.3 Vi khuẩn Staphylococus aureus 10

1.4 Đặc điểm và chức năng của lớp chất nhầy 11

1.5 Vi khuẩn trong hệ thống phòng vệ của lớp chất nhầy san hô 13

1.6 Các hợp chất có hoạt tính sinh học ở san hô 13

1.6.1 Hợp chất kháng khuẩn từ vi sinh vật liên kết với san hô 15

1.6.2 Các hợp chất kháng ung thư từ san hô 17

1.6.3 Các hợp chất kháng ung thư từ vi sinh vật liên kết san hô 26

1.6.4 Nhóm chất steroid và steroid glycosit 30

1.6.5 Nhóm chất ditecpen 31

1.7 Tình hình nghiên cứu 31

1.7.1 Trên thế giới 31

1.7.2 Trong nước 33

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 2.1 Đối tượng nghiên cứu 36

2.2 Nội dung nghiên cứu 36

2.3 Hóa chất 36

2.4 Phương pháp nghiên cứu 36

2.4.1 Phương pháp thu và xử lí mẫu 36

2.4.2 Xác định hoạt tính kháng khuẩn 37

2.4.3 Western Blotting 38

2.4.4 Phân tích dòng chảy tế bào 38

2.4.5 Xác định hoạt tính kháng ung thư 39

2.4.6 Bố trí thí nghiệp và xử lí số liệu 39

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 40

3.1 Hoạt tính kháng khuẩn của dịch chất nhầy san hô 40

3.1.1 Hoạt tính kháng khuẩn của dịch chất nhầy san hô lên vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus 40

3.1.2 Hoạt tính kháng khuẩn của dịch chất nhầy san hô lên vi khuẩn E.coli 42

3.1.3 Hoạt tính kháng khuẩn của dịch chất nhầy san hô lên vi khuẩn Staphylococus aureus 43

3.2 Hoạt tính kháng ung thư của chất nhầy san hô đối với dòng tế bào ung thư vú BT474 44

3.2.1 Hoạt tính kháng ung thư của dòng tế bào BT474 với các trạng thái của chất nhầy san hô khác nhau 44

3.2.2 Mật độ quang của dòng tế bào ung thư khi được xử lí với các trạng thái của chất nhầy san hô khác nhau 46

3.2.3 Ảnh hưởng của chất nhầy san hô đến chu kì tế bào của dòng tế bào BT474 48

3.2.4 Ảnh hưởng của dịch chất nhầy đối với quá trình apoptosis 49

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

1.2 Hình ảnh chụp san hô Fungia sp khỏe mạnh và bị tẩy trắng 6

1.7 Mô hình về vai trò của vi rút trong hệ thống phòng vệ (kháng

3.1 Thí nghiệm nhỏ giọt của hoạt tính kháng khuẩn của chất nhầy

3.2 Khả năng kháng khuẩn của dịch chất nhầy san hô (A) khỏe

mạnh và (B) bị tẩy trắng đối kháng vi khuẩn E.coli 42

3.3 Khả năng kháng khuẩn của dịch chất nhầy san hô (A) khỏe

mạnh và (B) bị tẩy trắng đối kháng vi khuẩn S aureus 43

Số hiệu

3.4 Hình ảnh dưới kính hiển vi của các dòng tế bào BT474 trong

3.5 Mật độ quang của dòng tế bào BT474 khi được xử lý với chất

3.6

Nồng độ DNA tương ứng với mỗi pha G1, G2/M, và S trong các mẫu đối chứng, mẫu bổ sung 10, 20 và 30 µL chất nhầy san hô

48

3.8 Western blot của phân tử PARP và PARP bị cắt tham gia vào

3.9 Sự khởi nguồn apoptosis bởi một loạt quá trình hoạt hoá các

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong số các loài sinh vật biển, san hô đã và đang nhận được sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới bởi sự tính đa dạng về thành phần và nguồn hợp chất có hoạt tính sinh học Các rạn san hô là một trong những hệ sinh thái lâu đời nhất, đa dạng nhất về mặt sinh học và phong phú về các loài trên Trái Đất [2] Nhiều sản phẩm

tự nhiên có hoạt tính sinh học khác nhau bao gồm terpenoids, diterpenoids, sesquiterpenoids, steroids Có một ước tính rằng các hợp chất mới được phân lập và xác định từ san hô mềm chiếm hơn 20% tổng số sản phẩm tự nhiên có nguồn gốc từ biển mới được báo cáo từ năm 2010 đến năm 2011 [20] Trong tổng số các hợp chất tự nhiên từ biển có khoảng 56% hoạt chất kháng ung thư, 13% kháng khuẩn, 5% kháng nấm, 3% kháng virus… Chính vì vậy, việc nghiên cứu về thành phần các hợp chất có

ở các loài san hô và hoạt tính sinh học của chúng đã thu hút sự chú ý của các nhà khoa học trên thế giới, qua đó cho thấy tiềm năng tạo ra những sản phẩm chăm sóc sức khỏe

có giá trị từ san hô

Bên cạnh đó, san hô được biết đến là nơi trú ngụ của nhiều loài vi sinh vật Điều này cũng đã được báo cáo rằng cộng đồng vi sinh vật của san hô là đặc hiệu loài và sự thay đổi trong thành phần vi sinh vật san hô liên quan đến sự thay đổi trong sức khoẻ san hô và sự xuất hiện dấu hiệu bị bệnh hoặc tẩy trắng, tính kháng với các tác nhân stress, và sự ổn định của hệ sinh thái san hô Vi khuẩn liên quan đến san hô có thể sản xuất nhiều hợp chất đa dạng về mặt cấu trúc với phổ hoạt tính sinh học rộng, bao gồm các hợp chất kháng khuẩn, chống lại phổ rộng tác nhân gây bệnh san hô Một số nghiên cứu cho thấy nhiều hoạt chất sinh học mới từ vi sinh vật biển được khai thác có tính kháng khuẩn, kháng nấm, kháng một số dòng tế bào ung thư [9] Một số hợp chất thứ cấp hình thành trong quá trình trao đổi chất của vi sinh vật như các amino acid dạng carotenoid, exopolysaccharides, acid béo được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực hoá mỹ phẩm…[9] Tuy vậy, so với các nghiên cứu về các hoạt chất sinh học từ các nguồn kể trên, số lượng các nghiên cứu về hoạt chất sinh học từ vi sinh vật sống trong lớp chất nhầy bề mặt san hô còn tương đối [14] Trong vài thập kỷ qua, việc giảm số lượng hóa chất mới được xác định từ môi trường trên cạn đã cản trở việc phát hiện ra

các loại thuốc mới để giải quyết gánh nặng bệnh tật đang gia tăng Đặc biệt, sự xuất hiện của tình trạng kháng thuốc tạo ra nhu cầu cấp thiết cho việc xác định các hóa chất hoạt tính sinh học mới từ môi trường biển Do đó, việc phát triển các dược chất mới từ

cư dân biển, chẳng hạn như san hô và các vi khuẩn đi kèm với chúng, là một phương pháp đầy hứa hẹn San hô và các vi sinh vật liên quan đến san hô đã thu hút sự chú ý vì sản xuất nhiều loại chất chuyển hóa thứ hai để bảo vệ toàn bộ đơn vị khỏi động vật ăn thịt, mầm bệnh hoặc sự bám bẩn của các hạt bên ngoài Theo đó, khoa học khám phá hoạt tính sinh học biển đã tập trung mạnh vào các chất hóa học từ san hô Tuy nhiên, những nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào việc chiết xuất các hợp chất từ toàn bộ cơ thể san hô, trong khi lớp chất nhầy bề mặt san hô (SML), cũng là nguồn cung cấp các chất chuyển hóa phong phú, lại ít được chú ý hơn

Chất nhầy của san hô được tiết ra liên tục và chứa một cộng đồng vi sinh vật tạo thành các chất như phenolics, quinon và alkaloid tạo thành tuyến đầu tiên trong quá trình bảo vệ san hô, đặc biệt là ở san hô đá [1], [2] Đồng thời, sinh lý học của SML thường xuyên thay đổi để đối phó với căng thẳng môi trường và sức khỏe của san hô Tẩy trắng là bệnh nổi bật phá vỡ sự ổn định của rạn ở vùng biển Việt Nam Nó mang lại sự thay đổi đáng kể trong cộng đồng vi sinh vật liên quan đến chất nhầy và tính nhạy cảm với bệnh tật đối với san hô [3] Một số báo cáo diễn giải sự tàn phá của tẩy trắng đối với hoạt tính sinh học của SML [4], [5] nhưng ít được nghiên cứu đặc biệt ở Việt Nam Công trình này được kỳ vọng sẽ làm sáng tỏ các đặc tính sinh học của SML

trong Scleractinian Fungia sp ở Vịnh Nha Trang Các mẫu SML được phân lập từ san

hô khỏe mạnh và san hô đã tẩy trắng, sau đó chạy song song để xét nghiệm kháng khuẩn, xét nghiệm độc tính tế bào và phát hiện dấu ấn sinh học apoptotic Do đó, bằng cách so sánh các hoạt động này của SML khỏe mạnh với hoạt động của SML đã tẩy trắng, nghiên cứu này cố gắng xác định xem các đặc tính sinh học, cụ thể là hoạt động kháng khuẩn và kháng ung thư, có phụ thuộc vào tình trạng sức khỏe của san hô hay không, cũng như làm sáng tỏ cơ chế phân tử để gây ra quá trình chết theo chương

trình Xuất phát từ thực tiễn trình bày ở trên, việc thực hiện luận văn “Nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn và kháng ung thư của lớp chất nhầy loài san hô Fungia sp.”, là rất cần thiết

2 Mục tiêu nghiên cứu

2.1 Mục tiêu tổng quát

Đánh giá các hoạt tính sinh học của dịch chất nhầy loài san hô Fungia sp

2.2 Mục tiêu cụ thể

- Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn một số loài vi khuẩn của chất nhầy san hô loài

Fungia sp khỏe mạnh và bị bệnh tẩy trắng

- Đánh giá hoạt tính kháng ung thư và cơ chế kháng của chất nhầy san hô loài

Fungia sp khỏe mạnh và bị bệnh tẩy trắng

3 Ý nghĩa đề tài

3.1 Ý nghĩa khoa học

Cung cấp thông tin của hoạt tính kháng khuẩn và kháng ung thư của lớp chất

nhầy loài san hô Fungia sp

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Cơ sở để phát triển các dược phẩm ứng dụng hoạt tính kháng khuẩn và kháng

ung thư của dịch chất nhầy từ loài san hô Fungia sp đối với sức khỏe con người

4 Bố cục đề tài

Luận văn gồm 3 chương:

Chương 1 Tổng quan tài liệu

Chương 2 Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 Kết quả và biện luận

Kết luận và kiến nghị

Danh mục tài liệu tham khảo

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tổng quan về san hô

1.1.1 Khái niệm về san hô

San hô là các sinh vật biển thuộc lớp San hô (Anthozoa), thuộc ngành động vật ruột khoang (Coelenterata) trong hệ thống phân loại động vật San hô là những cá thể hình trụ nhỏ (gọi là polyp), có hàng xúc tu ở trên đầu để bắt mồi trong môi trường nước Chúng tồn tại và phân bố rộng rãi ở nhiều vùng biển khác nhau [2]

Hình 1.1 Cấu tạo một polyp (a) và tế bào gai dung bắt mồi của san hô (b)

Trong lớp san hô có nhiều bộ khác nhau như: san hô cứng, san hô mềm, san hô xanh, san hô đen, san hô lửa… nhưng quan trọng và ý nghĩa nhất là bộ san hô cứng (Scleractinian) hay còn gọi là san hô tạo rạn hoặc san hô đá San hô thường sống ở vùng biển nông ven bờ vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, trài dài từ khoảng 300 vĩ tuyến bắt đến 300 vĩ tuyến nam, nơi mà nhiệt độ nước biển hiếm khi xuống dưới 180C Diện tích phân bố của san hô trên toàn thế giới lên đến 600 ngàn km2[2]

Polyp san hô có thể phát triển bằng hai cách: đẻ trứng (sinh sản hữu tính) và nảy chồi (sinh sản vô tính) Khi sinh sản hữu tính, polyp san hô đẻ ra trứng và tinh trùng Trứng thụ tinh tiếp tục phát triển và tạo nên ấu trùng san hô với kích thước nhỏ bé và phát triển thành polyp san hô Theo cách thứ hai (mọc chồi), những polyp nhỏ đầu tiên xuất hiện ở mặt bên của polyp cũ và lớn dần thành những polyp riêng biệt với bộ xương do tự chúng sinh ra Các cá thể san hô (polyp) sống cạnh nhau tạo thành các tập đoàn, với nền móng là đá vôi được hình thành từ các xác san hô chết, vỏ hoặc xương của các loài sinh vật khác, tạo thành rạn san hô [5]

1.1.2 Giá trị của san hô

Hệ sinh thái rạn san hô là hệ sinh thái có sự đa dạng sinh học cao trên Trái Đất, chúng là nơi khai thác nguồn lợi sinh vật biển làm thực phẩm cung cấp cho hơn 500 triệu người [7] Ngoài ra, san hô còn có nhiều giá trị to lớn khác như giá trị du lịch, giá trị bảo tồn… Khu vực các rạn san hô và vùng biển lân cận là nơi tạo ra lượng hàng hóa

và dịch vụ chiếm khoảng 38% trong tổng số lượng hàng hóa và dịch vụ được tạo ra từ toàn bộ các hệ sinh thái trên toàn Trái Đất [10]

1.2 Giới thiệu về san hô Fungia sp

1.2.1 Đặc điểm phân loại

- Fungia sp là một chi san hô trong họ Fungiidae Nó là loài đơn lẻ, được tìm

thấy và phát triển trên rạn san hô ở Ấn Độ Dương - Thái Bình Dương

Bảng 1.1 Các loài san hô thuộc chi Fungia

- Dựa trên các nghiên cứu cho đến năm 2015, chi Fungia có khoảng 30 loài

1.2.2 Đặc điểm sinh học

San hô Fungia sp chủ yếu sống đơn độc, một số có đường kính tới 30cm Những

con non bám vào đá nhưng những con lớn hơn tự tách ra và sống tự do Chúng được tìm thấy với nhiều màu sắc tươi sáng khác nhau bao gồm trắng, hồng, đỏ, tím… Các đĩa này có hình tròn hoặc hình bầu dục và miệng trung tâm, được bao quanh bởi các xúc tu, có thể là một khe Các polyp ngồi trong một tách đá vôi, các corallite Các vách

là những yếu tố xương dọc bên trong tường corallite và costae nối các vách ngăn và tiếp tục bên ngoài bức tường corallite và bên dưới san hô Các vách ngăn đều rất chắc chắn [13]

Fungia sp có thể bị nhầm lẫn với các mẫu vật thuộc chi Cycloseris nhưng loài

sau luôn sống tự do, ngay cả khi còn nhỏ, trong khi loài trước có vết sẹo cho thấy

chúng đã bám vào khi còn nhỏ San hô Fungia sp, giống như các loài san hô đá lớn

khác, đã phát triển một số chiến lược kiếm ăn Chúng cũng đã bắt các sinh vật phù du, các mảnh thức ăn từ cột nước và có thể hấp thụ các chất hữu cơ hòa tan Các xúc tu

kiếm ăn thường có thể nhìn thấy vào ban đêm Fungia sp cũng sinh sản vô tính, các

lạc khuẩn/polyp con cái có thể hình thành và chúng sẽ hình thành từ các mảnh vở, thể hiện sự tái sinh [14]

Hình 1.2 Hình ảnh chụp san hô Fungia sp khỏe mạnh và bị tẩy trắng

1.3 Giới thiệu về một số chủng vi khuẩn

1.3.1 Vi khuẩn Vibro parahaemolyticus

Vibrio parahaemolyticus (V parahaemolyticus) là một loài vi khuẩn gram âm, hình que, cong như dấu phẩy và ngắn, không sinh nha bào, di động nhờ một lông ở một đầu Chúng được tìm thấy ở biển và các cửa sông khi ăn phải có thể gây bệnh

đường tiêu hóa ở người V.parahaemolyticus có phản ứng dương tính với oxidase, hiếu

khí tùy ý và không hình thành bào tử [36] Việc ăn phải vi khuẩn trong hải sản sống hoặc nấu chưa chín, thường là hàu, là nguyên nhân chính gây ra bệnh viêm dạ dày ruột

cấp tính do V.parahaemolyticus gây ra Nhiễm trùng vết thương cũng xảy ra, nhưng ít phổ biến hơn bệnh do hải sản gây ra V.parahaemolyticus là một loại vi khuẩn trong cùng một họ và cùng chi với vi khuẩn Vibrio cholerae - vi khuẩn gây bệnh tả, dịch và

đại dịch tả với số người mắc lên đến hàng trăm ngàn hoặc hàng triệu người

V.parahaemolyticus đóng vai trò gây bệnh gần giống với vi khuẩn tả nhưng khác là nó

có thể gây bệnh khác ngoài bệnh đường ruột Cơ chế gây bệnh của nhiễm trùng V parahaemolyticus vẫn chưa được làm rõ hoàn toàn [37]

Hình 1.3 Hình ảnh vi khuẩn Vibro parahaemolyticus [36]

V.parahaemolyticus sinh sống, phát triển tốt trong môi trường kiềm và mặn, tồn

tại trong nước biển và các động vật biển như tôm, cá, ốc, sò và bị chết ở 65 độ C sau

10 phút, chúng không phát triển được ở nhiệt độ dưới 15 độ C Nhiệt độ thích hợp cho

sự nhân lên là 37 độ C Có một số loại vi khuẩn khác thuộc họ Vibrio có thể gây bệnh

tiêu chảy bao gồm: V chloerae (thuộc nhóm huyết thanh khác 01), V fluvialis, V furnissii và V hollisae Bệnh nhiễm trùng huyết liên quan đến nhiễm trùng vết thương

có liên quan đến V hollisae V alginolyticus và V damsela [38].

1.3.2 Vi khuẩn Escherichia.coli

Escherichia.coli (E.coli) là vi khuẩn Gram âm, hình que, thuộc chi Escherichia

Vi khuẩn thường gặp ở đoạn dưới ống tiêu hóa của các sinh vật máu nóng E coli và các vi khuẩn kỵ khí tùy nghi khác chiếm khoảng 0,1% hệ vi sinh vật đường ruột E coli lây truyền qua đường phân - miệng Các tế bào vi khuẩn có thể tồn tại bên ngoài

cơ thể trong một khoảng thời gian giới hạn, E coli là sinh vật chỉ thị để kiểm tra tình

trạng nhiễm phân trong các mẫu vật lấy từ môi trường [39] Tuy nhiên, có nghiên cứu

đã chỉ ra rằng vi khuẩn E coli có thể tồn tại ngoài môi trường trong nhiều ngày và phát triển bên ngoài vật chủ Hầu hết các chủng E.coli đều vô hại, nhưng một số

serotype như EPEC, ETEC có thể gây ngộ độc thực phẩm nghiêm trọng cho vật chủ và đôi khi là nguyên nhân gây ra các sự cố ô nhiễm thực phẩm khiến sản phẩm bị thu hồi

[40] Những mối quan hệ cùng có lợi giữa E coli và con người là một loại mối quan

hệ sinh học hỗ sinh - trong đó cả con người và E coli đều có lợi cho nhau E coli theo

phân thải ra ngoài môi trường Ở điều kiện hiếu khí, vi khuẩn phát triển ồ ạt trong phân tươi trong ba ngày, sau đó số lượng giảm dần

Hình 1.4 Hình ảnh vi khuẩn E coli [39]

Nuôi cấy E coli dễ dàng và không tốn kém trong môi trường phòng thí nghiệm,

và loài vi khuẩn này đã được nghiên cứu chuyên sâu trong hơn 60 năm E coli là sinh vật hóa dưỡng, tức là môi trường sống phải chứa carbon và năng lượng E coli là sinh vật mô hình đại diện cho sinh vật nhân sơ (prokaryote) được nghiên cứu rộng rãi nhất

và là loài vi khuẩn rất quan trọng trong lĩnh vực công nghệ sinh học và vi sinh vật

học E coli đóng vai trò là vật chủ cho phần lớn nghiên cứu và thao tác liên quan đến DNA tái tổ hợp Trong điều kiện thuận lợi, chỉ mất ít nhất 20 phút để E coli sinh

sản [41]

E coli có thể sống trên nhiều loại chất nền và sử dụng quá trình lên men acid

hỗn hợp trong điều kiện yếm khí, tạo ra lactat, succinat, ethanol, acetat và carbon dioxide Vì nhiều con đường trong quá trình lên men acid hỗn hợp tạo ra khí hydro,

nên những con đường này yêu cầu nồng độ khí hydro ban đầu thấp, do đó E coli thường sống cùng với các sinh vật tiêu thụ hydro, chẳng hạn như sinh vật sinh

methan hoặc vi khuẩn khử sulfat

Hầu hết các chủng E coli không gây bệnh, sống tự nhiên trong ruột, chỉ có một

vài chủng có độc lực gây bệnh đường tiêu hóa Các dấu hiệu và triệu chứng phổ biến bao gồm đau bụng dữ dội, tiêu chảy, viêm đại tràng xuất huyết, nôn mửa và có thể có sốt Trong những trường hợp hiếm gặp hơn, các chủng có độc lực cũng là nguyên nhân gây hoại tử ruột và thủng nhưng không tiến triển thành hội chứng tán huyết-ure huyết, viêm phúc mạc, viêm tuyến vú, nhiễm trùng huyết và viêm phổi do vi khuẩn Gram âm Trẻ nhỏ dễ mắc bệnh nặng hơn, chẳng hạn như hội chứng tán huyết urê huyết Tuy nhiên, những người khỏe mạnh ở mọi lứa tuổi đều có nguy cơ mắc các căn

bệnh nghiêm trọng gây ra bởi E coli [42]

1.3.3 Vi khuẩn Staphylococus aureus

Staphylococus aureus là một loài tụ cầu khuẩn Gram dương hiếu khí tùy nghi,

không sinh nha bào, có hình cầu, đường kính 0.8 - 1 µm, hình thức tập hợp này do vi khuẩn phân bào theo nhiều chiều trong không gian; trong bệnh phẩm vi khuẩn có thể đứng lẻ, từng đôi hoặc đám nhỏ [43] S aureu là nguyên nhân thông thường nhất gây

ra nhiễm khuẩn trong các loài tụ cầu Nó là một phần của hệ vi sinh vật sống thường trú ở da được tìm thấy ở cả mũi và da Khoảng 20% dân số loài người là vật mang lâu

dài của S aureu và tỉ lệ có thể lên tới 80% đối với những người làm việc ở các cơ sở y

tế, những người sử dụng kim tiêm thường xuyên như bệnh nhân tiểu đường Sắc

tố carotenoid staphyloxanthin làm nên tính chất màu vàng của S aureus, vốn có thể

thấy được từ các khóm cấy trên thạch của vi khuẩn này Sắc tố đóng vai trò là một tác nhân độc hại có tính chất chống oxy hóa giúp cho vi sinh vật không bị chết bởi các chủng oxidase gây phản ứng được sử dụng bởi hệ thống miễn dịch Các tụ cầu thiếu sắc tố sẽ dễ dàng bị tiêu diệt bởi hệ thống miễn dịch của cơ thể ký chủ [44]

S.aureus có trong nhiều môi trường sống trước đây, thường sống ký sinh vô hại, nhưng cũng có thể gây bệnh, đặc biệt là khi S.aureus xâm nhập hoặc xuyên qua da,

chúng có thể gây ra nhiều loại nhiễm trùng khác nhau, chẳng hạn như các sự nhiễm trùng da, làm loét, phỏng da hoặc các sự nhiễm trùng nặng trong máu, phổi hoặc các mô khác.S.aureus được tìm thấy gần như khắp nơi trong tự nhiên, trên da và niêm

mạc của động vật máu nóng, trên da, mũi và trong đường hô hấp ở mức khoảng 25 đến

30% tổng số người mắc bệnh Ngoài ra, S.aureus cũng được tìm thấy trong thực phẩm

và vùng nước [44]

Hình 1.5 Hình ảnh vi khuẩn Staphylococus aureus [43]

1.4 Đặc điểm và chức năng của lớp chất nhầy

Lớp chất nhầy là chất tiết của cơ thể san hô, được tiết ra từ các tế bào lớp biểu

mô của chúng Lớp chất nhầy này được cấu thành từ hỗn hợp các poly-glycoprotein gọi là mucin và các dịch tiết khác như các chất béo, chúng cung cấp một nguồn dinh dưỡng quan trọng cho hệ sinh thái rạn san hô Polysaccharide trong chất nhầy chỉ chiếm khoảng 20-30% trong tổng số các hợp chất carbon được tiết ra, phần còn lại bao gồm các chất hữu cơ hòa tan dạng lipid (DOC-lipit), chủ yếu là các este

Hình 1.6 Cấu trúc lát cắt dọc của một polyp san hô [13]

Đặc biệt, lớp chất nhầy đóng vai trò hết sức quan trọng đối với sự sống của san

hô, với hàng loạt các chức năng khác nhau như cung cấp các chất dinh dưỡng hữu cơ, bảo vệ cho san hô và vận động của san hô Chất nhầy san hô còn đóng vai trò trong hạn chế và chống lại các tác động xấu từ môi trường xung quanh, như vi sinh vật gây bệnh, lắng đọng trầm tích, tia cực tím từ mặt trời, chống khô khi bị nhô lên trên mặt nước và các chất ô nhiễm

San hô ở trạng thái khỏe mạnh, cùng với các vi sinh vật khác nhau như vi khuẩn,

vi tảo, vi nấm,… tạo thành một tập đoàn sinh vật gọi là holobiont san hô Chúng sống trong mối quan hệ chặt chẽ với nhau và với động vật chủ san hô ở lớp chất nhầy Đặc biệt, trong holobiont san hô thì hệ vi sinh vật trên lớp chất nhầy là nhóm sinh vật đầu tiên phản ứng lại với các tác động của môi trường, chúng là nhóm sinh vật có một số lợi thế về khả năng phát triển nhanh, trao đổi chất mạnh hơn so với san hô và vi tảo cộng sinh zooxanthellae [17]

1.5 Vi khuẩn trong hệ thống phòng vệ của lớp chất nhầy san hô

Trên san hô, chất nhầy được tiết ra liên tục bởi lớp tế bào biểu mô và cũng được thải ra ngoài môi trường liên tục, đồng thời vi rút và vi khuẩn cũng được thải liên tục

ra môi trường xung quanh Mặt khác, mật độ vi khuẩn, vi rút trong lớp chất nhầy luôn cao và ổn định nên chắc chắn phải tồn tại một cơ chế nào đó để cung cấp liên tục lượng vi khuẩn, vi rút bù lại lượng bị mất đi Có thể, thể thực khuẩn nhiễm vào vi khuẩn ưu thế trong lớp chất nhầy ở dạng tiềm sinh, với tốc độ phát triển mạnh của vi khuẩn chủ làm chúng phân tác ra khắp quần xã vi khuẩn trong lớp chất nhầy

Hình 1.7 Mô hình về vai trò của vi rút trong hệ thống phòng vệ (kháng khuẩn)

của lớp chất nhầy san hô [19]

1.6 Các hợp chất có hoạt tính sinh học ở san hô

Do sự nổi lên của tính kháng kháng sinh đối với các kháng sinh hiện có, sự phổ biến của vi khuẩn đa kháng thuốc và sự phát triển nhanh chóng của tính kháng chéo với các thuốc mới đã trở thành vấn đề sức khoẻ công cộng nghiêm trọng [20], [21] Các tác nhân gây bệnh kháng kháng sinh có thể có được thông qua đột biến hoặc chuyển gen ngang [22], do đó làm tổn hại hiệu quả của kháng sinh [23] Những cố gắng thay đổi thuốc đang tồn tại thường không đủ hiệu quả để vượt qua tốc độ đột biến của các tác nhân gây bệnh và không tạo ra lớp hợp chất kháng khuẩn mới [24] Hơn

nữa, sự phân lập lặp lại của các hợp chất đã biết làm giảm đáng kể tốc độ phát hiện các hợp chất kháng khuẩn mới Do đó, các nỗ lực nhằm phát hiện và sản xuất kháng sinh mới hiệu quả [25] Sự phát hiện các môi trường sống mới chưa được khám phá trở lên quan trọng cho phát hiện các tác nhân về mặt liệu pháp mới.

Kháng kháng sinh toàn cầu đã dẫn tới nhu cầu ngày càng tăng cho các nghiên cứu về thuốc kháng khuẩn mới từ môi trường biển Các khảo sát gần đây của san hô đã cho thấy rằng nhiều hợp chất kháng khuẩn đã được phân lập từ san hô: cụ thể, một số hợp chất đã cho thấy hoạt tính mạnh chống lại nhiều vi sinh vật gây bệnh Cho ví dụ, 2 hợp chất cembranoids hiếm cùng với 2 hợp chất cembranoids đã biết và

aromadendrene sesquiterpenoid palustrol được phân lập từ Sarcophyton trocheliophorum Trong số đó, hợp chất sarcotrocheliol acetate (185) và

sarcotrocheliol (186) (Hình 1.5) cho thấy hoạt tính kháng khuẩn tiềm năng, đặc biệt

chống lại Staphylococcus aureus, Acinetobacter spp và Staphylococcus aureus

(MRSA) kháng methicillin, với nồng độ ức chế tối thiểu (MICs) từ 1,53 dến 4,34 µM, trong khi cembrene-C (187) (Hình 1.5) thể hiện hoạt tính kháng nấm đối với

Aspergillus flavus và Candida albicans, với giá trị MIC là 0,68 µM Hơn nữa, các hợp

chất sarcophine (150) and palustrol (151) (Hình 1.6) đã cho thấy hoạt tính kháng

khuẩn và kháng nấm thấp được so sánh với các hợp chất 185-187 Hoạt tính kháng

khuẩn của 185 và 186 tương đương với ampicilli, trong khi hoạt tính kháng nấm của

187 đối với nấm Aspergillus flavus và Candida albicans mạnh hơn amphotericin B

(MIC = 4,6 µM) [26] Từ san hô Sarcophyton trocheliophorum, Zubair và cộng sự

cũng đã phân lập hợp chất trocheliane mới, cùng với hai hợp chất mới khác là sarcotrocheldiols A và B Tất cả hợp chất mới này đã cho thấy hoạt tính kháng khuẩn, trong đó trocheliane (188) (Hình 1.5) đã cho thấy hoạt tính kháng khuẩn mạnh đối với

nhiều vi sinh vật kiểm định (Acinetobacter baumannii, Escherichia coli, Klebsiella pneumonia, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, và Streptococcus pneumoniae), với giá trị MIC từ 4 - 6 µM Hoạt tính

kháng khuẩn của 188 là tương tự ampicillin, với MIC từ 2,6 - 13 µM.

Hình 1.8 Cấu trúc hoá học của 185-188

Hình 1.9 Cấu trúc hoá học 150-155

1.6.1 Hợp chất kháng khuẩn từ vi sinh vật liên kết với san hô

Nhiều hợp chất từ vi sinh vật liên kết với san hô đã được tìm thấy là có khả năng kháng khuẩn Một số chúng sở hữu hoạt tính kháng khuẩn tiềm năng có thể được dùng

để phát triển thuốc Từ chủng actinomycetes liên kết với san hô, Streptomyces sp

OUCMDZ-1703, hai hợp chất polyketide được chlorine hoá mới và 3 dẫn xuất thiazole, cùng với pyrrole-2-carboxamide, furan-2-carboxamide, và 1-(3,5-dihydroxyphenyl)ethanone, được phân lập Đáng chú ý, các hợp chất watasemycin A (213) và aerugine (214) (Hình 1.7) được tìm thấy đầu tiên cho thấy hoạt tính kháng

khuẩn mạnh đối với S aureus (ATCC25923) và 3 chủng kiểm định kháng methicillin

là MRSA082, MRSA111, và MRSA234 với giá trị MIC là 1,95 – 7,81 µg/mL (5,5 – 37,4 µM) Trong nghiên cứu khác, một dẫn xuất benzophenone được chlorine hoá khác, (±)-pestalachloride D (215), cùng với (±)-pestalachloride C (216) (Hình 1.7)

được phân lập từ loài Pestalotiopsis sp., liên kết với san hô mềm Sarcophyton sp Kết

quả thử nghiệm sinh học cho thấy rằng cả 2 hợp chất 215 và 216 đều có hoạt tính

kháng khuẩn đối với Escherichia coli, Vibrio anguillarum, và Vibrio parahaemolyticus, với giá trị MIC lần lượt là 5,0; 10,0 và 20,0 µM Zheng và cộng sự

[27] đã báo cáo sự phân lập của một dẫn xuất phenylalanine mới, và 2 cytochalasins mới (aspochalasin A1 và cytochalasin Z24, cũng như 8 chất tương tự cytochalasin đã

biết từ Aspergillus elegans ZJ-2008010, một nấm có được từ san hô mềm Sarcophyton

sp Hợp chất 4′-OMe-asperphenamate (217) và asperphenamate (218) (Hình 1.7) đã

cho thấy hoạt tính kháng khuẩn chọn lọc đối với S epidermidis, với giá trị MIC 10

µM, trong khi hợp chất aspochalasin I (219) (Hình 1.7) đã cho thấy hoạt tính kháng

khuẩn đối với S epidermidis và S aureus, với giá trị MIC lần lượt là 20 và 10 µM

Aspochalasin D (220) đã cho thấy hoạt tính kháng khuẩn đối với phổ rộng vi khuẩn

gây bệnh (S epidermidis, S aureus, E coli, và B cereus), với giá trị MIC là 10 µM Khảo sát về mặt hoá học loài nấm Scopulariopsis sp có nguồn gốc từ san hô đã thu

được 6 alkaloids Đáng chú ý, hợp chất 6-deoxyaflaquinolone E (221) (Hình 1.7) đã

cho thấy hoạt tính kháng khuẩn mạnh đối với vi khuẩn kiểm định S aureus, B cereus,

V parahaemolyticus, N brasiliensis, và P putida, với giá trị MIC lần lượt là 0,78;

1,56; 6,25, 0,78 và 1,56 µM [9] Hoạt tính kháng khuẩn của 221 đối với S aureus và

N brasiliensis là tương tự ciprofloxacin, với giá trị MIC đều là 0,625 µM Năm 2017,

Wang và cộng sự đã phân lập 3 hợp chất mới cùng với 15 hợp chất đã biết từ vi sinh

vật Aspergillus tritici SP2-8-1 bắt nguồn từ san hô Trong số chúng, hợp chất

aspetritone A (210) (Hình 1.7) và 4-methyl-3”-prenylcandidusin A (222) (Hình 1.7) đã

cho thấy hoạt tính cao hơn chống lại chủng kháng methicillin là S aureus (MRSA)

ATCC 43300 và MRSA CGMCC 1.12409 so với chloramphenicol Hợp chất 222 đã

cho thấy tính kháng MRSA cao hơn 210 và đã cho thấy hoạt tính kháng khuẩn mạnh

hơn chống lại chủng vi khuẩn Vibrio vulnificus, Vibrio rotiferianus, và Vibrio campbellii hơn các hợp chất khác Từ chủng Alternaria sp ZJ-2008003, chủng nấm phân lập từ san hô mềm Sarcophyton sp., 3 hợp chất kháng khuẩn (206) (Hình 1.8),

macrosporin, và alterporriol C) đã được phân lập Đáng quan tâm, hoạt tính kháng khuẩn của hợp chất 206 đối với E.coli là tương tự ciprofloxacin (MIC = 0,62 µM) [29]

Hình 1.10 Cấu trúc hoá học 213 - 222

Hình 1.11 Cấu trúc hoá học 205-212

1.6.2 Các hợp chất kháng ung thư từ san hô

Hiện nay, cách điều trị ung thư chính liên quan đến các thủ thuật phẫu thuật, sử dụng các liệu pháp xạ trị hoặc hoá trị liệu, cũng như kết hợp liệu pháp hoá trị liệu và hoocmon với liệu pháp miễn dịch [1], [2] Mặc dù các liệu pháp hoá học, xạ trị, miễn dịch là rất độc nhưng chúng là tiêu chuẩn vàng cho điều trị ung thư Vì đặc tính ít độc

mà sự phát hiện và sử dụng các hợp chất tự nhiên đang được thử nghiệm như một biện pháp thay thế các biện pháp truyền thống trong điều trị ung thư Một trong những vấn

đề chính cần được quan tâm trong điều trị ung thư là tối thiểu hoá tác dụng phụ của

liệu pháp Vấn đề khác cần được xem xét là phát triển các kiểu hình kháng, bao gồm kháng gây độc tế bào đối với tiền tố gây apoptosis và/ hoặc tác nhân kháng ung thư Mặc dù tất cả sự cố gắng để ngăn chặn sự rối loạn ung thư và phát triển liệu pháp mới, ung thư vẫn là vấn đề sức khoẻ nghiêm trọng Do đó, có ngày càng nhiều chú ý về các cách để kiểm soát hiệu quả ung thư, kéo dài tuổi thọ và tối thiểu hoá tác dụng phụ của liệu pháp hoá học, và cải thiện chất lượng cuộc sống cho bệnh nhân [3] Từ quan điểm này, một yêu cầu cho phát hiện tác nhân gây độc tế bào an toàn và hiệu quả cho điều trị ung thư là cần thiết

Apoptosis đóng vai trò quan trọng trong phát triển, năng lực miễn dịch, và cân bằng nội môi Nó được đặc trưng bởi các thay đổi trong hình thái tế bào, bao gồm sự đậm đặc nhiễm sắc thể , màng tế bào bị sưng phồng, sự phá huỷ nhân tế bào, sự phân mảnh ADN và sự xuất hiện các thể apoptosis được bao bọc bởi màng tế bào, cũng như

sự phân cắt phân tử poly(ADP-ribose) polymerase (PARP) PARP xúc tác phản ứng gắn ADP-ribose vào protein nhân với NAD là cơ chất Bởi vì nó được hoạt hoá bằng cách gắn với đầu cuối ADN hoặc chỗ ADN bị đứt gãy, PARP được cho rằng có vai trò trong cái chết của tế bào bằng cách làm cạn kiệt NAD và ATP của tế bào PARP đã cho thấy bị cắt thành các đoạn có khối lượng 89 và 24 kDa lần lượt chứa vị trí hoạt động và domain gắn ADN của enzyme trong quá trình apoptosis gây ra bởi thuốc trong rất nhiều dòng tế bào [26], [27] Sự phân cắt như vậy làm bất hoạt enzyme bởi phá huỷ khả năng của nó trong việc đáp ứng với ADN bị gãy

Caspase-3, một thành viên của họ caspase gồm 13 protease đóng vai trò quan trọng trong cái chết tế bào theo chương trình [28], [29], chịu trách nhiệm chính cho sự phân cắt PARP trong quá trình chết tế bào [27], [30] Trình tự caspase-3 cắt PARP được bảo tồn rất tốt trong protein PARP của các loài có mối quan hệ di truyền xa, chứng tỏ rằng tầm quan trọng của việc phân cắt PARP trong apoptosis [30] Trong tế bào u xương ở người trải qua apoptosis tự phát trong khoảng thời gian 10 ngày nuôi cấy, sự hoạt động của caspase-3 được đo lường bởi phản ứng cắt đặc hiệu [35S]PARP cho thấy phản ứng xảy ra sau 6-7 ngày khởi nguồn quá trình apoptosis, xảy ra cùng với

sự khởi đầu phân cắt nhiễm sắc thể Một sự tổng hợp poly(ADP-ribose) (PAR) từ NAD được quan sát sau 3 ngày bắt đầu apoptosis trước khi xuất hiện sự phân cắt ADN Các nhà khoa học gần đây cũng đã xác định phản ứng gắn ADP-ribose vào

protein nhân ở giai đoạn sớm của quá trình apoptosis trong các tế bào khác nhau Có 2 cách để ngăn chặn phản ứng gắn ADP-ribose vào protein nhân ở giai đoạn sớm của quá trình apoptosis là: làm gián đoạn gen PARP hoặc biểu hiện ARN không mã hoá ra PARP, sự ngăn chặn quá trình apoptosis được đánh giá dựa trên các dấy hiệu về hình thái và hoá sinh của tế bào

Một số chủng chuột bị bất hoạt gen mã hoá PARP đã được thiết lập [51] Bất chấp sự thay đổi trong kiểu hình về mặt sinh lý trong các chủng này, chúng là sự xuất hiện apoptosis xảy ra trong sự khuyết thiếu PARP [32] Tuy nhiên, apoptosis bất thường được mô tả trong một số động vật bị bất hoạt gen mã hoá PARP [50] Các nhà khoa học đã cho thấy rằng nguyên bào sợi có nguồn gốc từ một chủng chuột bị bất hoat gen PARP đã thất bại trong việc biểu hiện phản ứng ADP-ribose vào protein hoặc các dấu hiệu của apoptosis khi tiếp xúc với tác nhân gây ra cái chết của tế bào bởi apoptosis so với chuột bình thường Các nghiên cứu trước đó với dòng tế bào đơn bị khuyết thiếu PARP nội sinh bởi sự biểu hiện của ARN không mã hoá PARP cũng đã cho thấy rằng các enzyme này đóng các vai trò quan trọng trong sự ổn định hệ gen [33], sự biệt hoá tế bào mỡ, sự nhân lên của ADN liên quan đến các kiểu biệt hoá này,

và sửa chữa ADN

Poly (ADP-ribose) polymerase-1 (PARP-1) là một protein trong nhân tế bào với các chức năng thông thường cũng như bệnh lý Nó đầu tiên được xác định là một enzyme thực hiện chức năng trung tâm trong sửa chữa ADN bị hư hại [34], [35] Đáng chú ý, biểu hiện qúa mức của PARP- 1 hoặc ADN gắn với domain của PARP-1 đã làm giảm sửa chữa ADN sợi đôi, chứng minh rằng hoạt tính enzyme của nó không cần thiết trong tất cả quá trình sửa chữa Rất nhiều chức năng thêm nữa của PARP-1 bây giờ đã được chúng minh trong tính hiệu phân tử và hoá sinh [56] Ngoài vai trò trong sửa chữa ADN, PARP-1 cũng đóng vai trò quan trọng trong phiên mã, tim mạch, co mạch, điều chỉnh chức năng tế bào vi mô và tế bào hình sao, trí nhớ dài hạn và tuổi thọ [37]-[39] Tổn thương ADN tiến triển và hoạt động của PARP-1 giảm trong các tế bào thần kinh lão hoá cuối cùng dẫn đến cái chế tế bào thần kinh theo chương trình và làm giảm sự củng cố trí nhớ Vai trò của PARP-1 trong cơ chế BER( base excision repair) cho thấy rằng nó có thể ảnh hưởng sự giảm sút trí nhớ liên quan đến tuổi tác Hơn nữa,

sự biểu hiện quá mức của PARP-1 và TRF1 cũng liên quan đến sự rút ngắn vùng

terlomere phụ thuộc tuổi tác trong bệnh teo cơ Duchenne PARP-1 ảnh hưởng gần 3,5% hệ phiên mã tổng số của tế bào gốc và tế bào gan phôi và qui định 60-70% các gen kiểm soát chuyển hoá tế bào, chu kỳ tế bào và phiên mã Sự biểu hiện gen bị rối loạn trong nguyên bào sợi bị khuyết thiếu PARP-1 và chuột bị khuyết thiếu PARP-1 thì nhạy cảm hơn đối với các bệnh về da [31], [38], [39] phản ánh vai trò của PARP-1 trong sửa chữa ADN gây ra bởi tia UV PARP-1 cũng tương tác với và module hoá chức năng của một số yếu tố phiên mã bao gồm NF- B, NFAT, E2F-1, và ELK-1 [41]–[46] PARP-1 cũng tham gia vào module hoá sự biểu hiện phân tử kết dính tế bào nội

mô (ví dụ trong quá trình hình thành mạch máu) thông qua đối tác gắn của nó là NF- B [33]-[35] PARP-1,2,3 có thể kích hoạt đáp ứng miễn dịch CNS bằng cách thúc đẩy sản xuất tế bào hình sao của cytokine gây viêm như TNF-a, IL-1b, nitric oxide và

chemo- kine CCL2 sau khi bị kích thích bởi vi khuẩn Staphylococcus aureus, một tác

nhân gây viêm CNS thông thường [50]

Họ PARP bao gồm 17 thành viên có cấu trúc và chức năng khác nhau trong tế bào [51] PARP-1, là đại diện tiêu biểu của siêu họ này đã trở thành trọng tâm chính của nghiên cứu do vai trò nhiều mặt của nó trong nhiều hoạt động tế bào PARP-1 là một enzyme nhân phong phú với gần 1-2 triệu bản sao trong tế bào, chiếm 85% của hoạt động PARP tổng số của tế bào [51]-[54] Sự biến đổi sau dịch mã bao gồm hoạt động gắn ADP-ribose đóng vai trò trung tâm trong cân bằng nội môi tế bào [75] Sư thay đổi protein bao gồm phosphoryl hoá, acetyl hoá, methyl hoá và gắn ADP-ribose

là các quá trình tế bào quan trọng được yêu cầu cho tín hiệu tế bào, sự sống còn của tế bào và chức năng tế bào [54], [56]-[59] Loại biến đổi sau dịch mã này chủ yếu thông qua PARP-1 , nó xúc tác hình thành chuỗi dài 200 đơn vị hoặc các đơn vị poly (ADP ribose) được tạo nhánh từ phân tử cho NAD+ thường được liên kết bởi sự ester hoá với glutamate và thường giảm liên kết đối với gốc aspartate hoặc lysine trên phân tử mục tiêu [30], [36] Phản ứng gắn ADP-ribose vì vậy là cơ chế quan trọng cho duy trì tính toàn vẹn của hệ gen, sự sao mã, phiên mã, sự suy thoái protein, biệt hoá và trong quá trình sửa chữa theo sau sự tổn hại ADN [54], [61]–[63]

Parp-1 có một số domain quan trọng: một domain xúc tác 54-kD (CD) ở đầu cuối

C, nó tham gia vào phản ứng trùng hợp các đơn poly-ADP theo mạch thẳng hoặc mạch nhánh (từ NAD+) trên protein mục tiêu, một domain thay đổi tự động 22-kD (AMD),

nó hoạt động như một mục tiêu cho sự thay đổi tự động cộng hoá trị trực tiếp trong vùng trung tâm của nó Cho ví dụ, việc gắn kết giống nhau cao của PARP-1 đối với motif ADN đặc hiệu như vị trí chuỗi kép bị phá huỷ, vị trí bắt chéo và nucleosome yêu cầu domain DBD cho sự thay đổi tích cực [54]-[56] Trong khi một ngón tay kẽm ở đầu N tạo điều kiện cho việc gắn chặt của PARP-1 đối với ADN và thúc đẩy sự hoạt hoá của domain xúc tác ở đầu C, motif ngón tay kẽm số 3 ở vị trí giữa motif ngón tay kẽm số 2 và AMD cũng đóng vai trò quan trọng trong tương tác giữa các domain và có vai trò quan trọng trong hoạt động enzyme của PARP-1 [57] AMD chứa một nếp gấp BRCT (một motif cũng được tìm thấy trong nhiều protein sửa chữa ADN) nó liên quan đến tương tác protein-protein và thúc đẩy sự thu hút các enzyme có chức năng sửa chữa ADN đến vị trí ADN bị hư hỏng [58], [59] Các domain PARP-1 này đóng vai trò khác trong nhiều quá trình chết của tế bào liên quan đến các bệnh lý thông qua việc cắt phân từ PARP-1 bởi các protease cảm tử

Apoptosis, một quá trình chết của tế bào theo chương trình là thiết yếu cho cân bằng nội môi thích hợp và sự tồn tại của các bào quan trong tế bào Apoptosis vật lý kiểm soát số lượng tế bào, mô và hình thái cơ quan và loại bỏ các tế bào bị đột biến hoặc tổn thương [46], [47] Apoptosis bị rối loạn dẫn đến qúa trình chết của tế bào diễn ra nhanh chóng hoặc chậm trễ thường dẫn tới rối loạn thoái hoá thần kinh, ung thư và rối loạn tăng sinh tế bào khác [48], [49] Một trong những sự kiện tín hiệu liên tiếp thông thường trong apoptosis là sự hoạt hoá của họ đặc hiệu cao các protein caspase, chúng thường ở dưới dạng zymogen bất hoạt Một khi được hoạt hoá, caspase khởi nguồn cái chết tế bào bằng cách cắt và hoạt hoá các caspase hiệu ứng dẫn tới quá trình apoptosis [50] Đáng chú ý, các báo cáo gần đây đã cho thấy sự tham gia của các caspase không chỉ trong apoptosis, mà còn trong các dạng tăng sinh tế bào trong mô

hình Drosophila Một trong 2 dạng phân khác nhau của tăng sinh tế bào bù vào quá

trình apoptosis (AICP) phụ thuộc vào yếu tố khởi nguồn caspase Dronc (caspse khởi nguồn trong Drosophila; giống caspase-3) [51]-[53] Hơn nữa, ngoài chức năng cơ bản của chúng trong thực hiện quá trình apoptosis, các chức năng không phải là apoptosis của caspase bao gồm tạo máu (tạo hồng cầu, bạch cầu đơn nhân, biệt hoá tế bào lympho, tạo tiểu cầu) [54] và qui định tính dẻo của synap thần kinh trong sự gia tăng cường độ của các dây thần kinh [55] Các caspase gián tiếp gây ra cái chết của tế bào

theo con đường apoptosis được hoàn thành thông qua sự phân cắt của một số protein quan trọng cần thiết cho các chức năng và sự tồn tại của tế bào [57] Parp-1 là một trong số các cơ chất tế bào của caspase được biết đến nhiều Sự phân cắt của parp-1 bởi các caspase được coi là một dấu hiệu của apoptosis [46], [47] Hầu hết tất cả

caspase bao gồm caspase 1, được biết là thay đổi PARP-1 trong mô hình in vitro [58]

Lazenbik và cộng sự đã quan sát được hoạt động của protease giống enzyme chuyển đổi interleukin (caspase-3) cắt phân tử PARP- 1 sau aspartate (glutamate-valine-aspartate-glycine ), một cơ chất đặc hiệu giống với vị trí cắt của caspase-3 để tạo ra một phần phân tử PARP-1 có khối lượng 85-kD [59] Sự phân cắt PARP-1 bởi caspase-3 bị liên quan đến một số bệnh thần kinh (ví dụ: thiếu mãu não cục bộ, bệnh Alzheimer, bệnh đa xơ cứng, bệnh Parkinson, chấn thương sọ não, nhiễm độc tố qua trung gian NMDA và u não, đặc biệt là u thần kinh đệm [60], [61] Bên cạnh caspase

3, caspase 7 cũng cắt parp-1 in vitro Sự phân cắt parp-1 bởi caspase dẫn đến hình

thành 2 phần: một phần xúc xác có khối lượng phân tử 89 kD và một phần DBD 24 kD [58], [59] Phần 89 kD chứa AMD và domain xúc tác của enzyme có khả năng gắn ADN giảm đáng kể và được giải phóng từ nhân vào tế bào chất [62] Phần 24 kD với 2 motif ngón tay kẽm được giữ trong nhân, gắn với ADN với vai trò là chất ức chế vượt trội Điều quan trọng là sự gắn cố định của phần 24 kD parp-1 vào vị trí ADN bị đứt gãy gây ức chế các enzyme sửa chữa ADN (bao gồm cả parp-1) và làm suy yếu quá trình sửa chữa ADN [63]–[65] Phản ứng gắn ADP-ribose vào protein của parp-1 khi ADN bị đứt gãy làm thay đổi mục tiêu của caspase 3 và 7 trong tế bào HL-60 ở người được xử lý với etoposide phosphate (VP-16) Tuy nhiên, mức độ cao caspase-3 (và ở trạng thái hoạt động) có thể dẫn đến phân cắt parp-1 [66] Trong nghiên cứu tương tự, Margolin và cộng sự, sử dụng DBD 46 kD của phân tử parp-1 (thiếu vị trí tự động sửa chữa) đã cho thấy làm tăng ái lực của caspase-3 với parp-1, chứng minh rằng vai trò chủ chốt của vi trí tự động sửa chữa của parp-1 trong hoạt động phân cắt protein của caspase-3 [58]

Trong điều kiện cơ bản, chức năng cơ bản của parp-1 là xác định và sửa chữa ADN bị hư hại Tuy nhiên, các tế bào với ADN bị tổn thương nghiêm trọng đã làm khuyếch đại sự hoạt động của parp-1 dẫn đến giảm nồng độ NAD+ Nếu không được kiểm tra, hoạt động này tất yếu dẫn đến cái chết thụ động của tế bào do thiếu ATP

[67], [68] Quá trình này bị khoá bởi sự phân cắt và bất hoạt parp-1 bởi caspase [68], [69] Tuy nhiên, các kết quả gây ra cái chết thụ động của tế bào do parp-1 hoạt động quá mức mà vẫn tiếp tục diễn ra do thiếu hoạt động của caspase [69]–[71], phân tử parp-1 không bị phân cắt và giảm sự hình thành các đoạn phân tử parp-1 24 kD Vì vậy có thể việc thêm parp-1 24 kD từ bên ngoài đã làm yếu sự hoạt động quá mức của parp-1 dẫn đến làm ngừng sự chết của tế bào Do đó, đoạn phân tử parp-1 24 kD có thể làm giảm sự hoạt động quá mức của parp-1 và chuyển hướng tế bào bị chết thụ động sang chết theo chương trình của tế bào (apoptosis) Tóm lại, các phát hiện trên cho thấy rằng đoạn phân tử parp-1 24 kD có thể được dùng để điều trị rối loạn CNS như thiếu máu cục bộ Cơ chế hoạt động của PARP khi tế bào bị stress được thể hiện ở hình dưới đây

Hình 1.12 Cơ chế hoạt động của PARP

Khi DNA bị tổn thương nghiêm trọng dẫn đến sử dụng quá mức ATP làm suy giảm năng lượng của tế bào dẫn đến hoại tử tế bào hoặc phân tử PARP bị phân cắt dẫn đến apoptosis Khi tế bào bị stress bình thường, phân tử PARP-1 gắn với sợi DNA bị đứt và tổng hợp polymer ADP-ribose (ADPr) sử dụng NAD+ và ATP Sau đó, polymer

ADP-ribose bị cắt bởi enzyme PARG cho phép các enzyme sửa chữa DNA đến vị trí DNA bị đứt kết quả là tế bào duy trì khả năng sống sót.

Biểu hiện của hoạt tính kháng ung thư là khả năng gây độc tế bào hay khả năng kích hoạt cái chết của tế bào theo chương trình (apoptosis) cùng với đó là sự thay đổi các phản ứng diễn ra bên trong tế bào Bên cạnh quan sát hình thái tế bào trong việc đánh giá khả năng kháng ung thư, để cụ thể hơn thì cần có những nghiên cứu ở mức độ phân tử

Ngoài hoạt tính kháng viêm, nhiều hợp chất gây độc tế bào đã được sản xuất bởi san hô, một trong số chúng nhiều hợp chất đã cho thấy tiềm năng gây độc tế bào đối với các dòng tế bào ung thư khác nhau, với giá trị IC50 ít hơn 10 µM hoặc 10 µg/mL

Nghiên cứu về mặt hoá học của san hô Lobophytum sp đã dẫn đến sự phân lập dẫn

xuất squalene mới, lobophytene, cùng với 3 cembranoid diterpene, và 2 sterol Các hợp chất lobophytene (81) và (1S,2S,3E,7E,11E)-3,7,11,15-cembratetraen-17,2-olide

(82) (Hình 1.10) đã cho thấy hoạt tính gây độc tế bào đáng kể đối với dòng tế bào ung

thư phổi (A549) và đại tràng (HT-29), với giá trị IC50 từ 1,8 đến 8,2 µM Hoạt tính gây độc của 81 và 82 gần bằng mitoxantrone Mitoxantrone đã cho thấy hoạt tính gây độc

tế bào đối với dòng tế bào A549 và HT-29, với giá trị IC50 lần lượt là 6,1 và 6,5 µM

Từ Lobophytum compactum, hai diterpene mới là lobocompactols A và B, cùng với 5

hợp chất đã biết, đã được phân lập Các thử nghiệm sinh học tiếp theo cho thấy rằng các hợp chất 3β,11-dihydroxy-24-methylene-9,11-secocholestan-5-en-9-one (83)

(Hình 1.10) cho thấy hoạt tính gây độc tế bào mạnh đối với dòng tế bào A549 Hơn nữa, tất cả hợp chất đã cho thấy hoạt tính gây độc tế bào vừa phải đối với dòng tế bào HL-60 Đáng quan tâm, hoạt tính gây độc tế bào của 83 đối với dòng tế bào A549 là

tương tự như mitoxantrone (IC50 = 7,83 ± 0,04 µM) Kao và cộng sự [4] đã phân lập

được 5 diterpenoid mới từ san hô Lobophytum crissum Đáng quan tâm, 4 hợp chất

lobocrassins A–D cho thấy hoạt tính gây độc tế bào với các dòng tế bào ung thư khác nhau (K562, CCRF-CEM, Molt4, HepG2, Huh7) Hợp chất lobocrassin A (84) (Hình

1.10) đã cho thấy hoạt tính gây độc tế bào mạnh đối với dòng tế bào CCRF-CEM, với giá trị IC50 là 5,33 µg/mL (15,1 µM); hợp chất lobocrassin B (11) (Hình 1.11) đã cho

thấy hoạt tính gây độc tế bào mạnh với tất cả các dòng tế bào trên, với giá trị IC50 từ 0,34 đến 8,17 µg/mL (từ 1,07 đến 25,7 µM); trong khi lobocrassin C (85) (Hình 1.10)

thể hiện hoạt tính kháng khuẩn mạnh với dòng tế bào MOLT-4, với giá trị IC50 là 9,51 μg/mL (32,8 μM) Doxorubicin đã được sử dụng như hợp chất tham chiếu, với giá trị

IC50 trong khoảng 0,07 đến 0,71 μg/mL (0,13 đến 1,31 μM)

Trong nghiên cứu khác, 6 withanolide mới cùng với 5 hợp chất đã biết tìm được

từ san hô Paraminabea acronocephala Đáng chú ý, các hợp chất paraminabeodide A

(12) (Hình 1.11) và minabeolide-1 (86) (Hình 1.12) thể hiện hoạt tính gây độc tế bào

mạnh với dòng tế bào ung thư HepG2, với giá trị IC50 lần lượt là 8,0 và 5,2 μM [5] Từ

san hô Cladiella krempfi, 4 hợp chất diterpenoid mới là krempfielins A–D cùng với 2 hợp chất đã biết đã được phân lập Mặc dù, 2 hợp chất là litophynol B và (1R*, 2R*, 3R*, 6S*, 7S*, 9R*, 10R*, 14R*)-3-butanoyloxycladiell-11(17)-en-6,7-diol (87) (Hình

1.12) đã thể hiện hoạt tính gây độc tế bào đối với các dòng tế bào ung thư như A549, BT483, MCF-7, SAS, H1299, chỉ hợp chất 87 cho thấy tiềm năng gây độc tế bào đối

với dòng tế bào BT483, với giá trị IC50 là 8,5 ± 1,0 μg/mL (21,6 ± 2,5 μM) Đáng chú

ý là 2 trong số các hợp chất này không thể hiện hoạt tính gây độc đối với dòng tế bào

bình thường BEAS2B [6] Từ san hô Sarcophyton auritum, Hegazy và cộng sự đã thu

được một hợp chất cembrane diterpene mới và 3 hợp chất đã biết Tuy nhiên, chỉ hợp chất 7β-acetoxy-8α-hydroxydeepoxysarcophine (88) (Hình 1.12) mới cho hoạt tính

gây độc tế bào cao đối với dòng tế bào HepG2, HTC-116, và HeLa, với giá trị IC50 từ 2,3 ± 1,5 đến 6,7 ± 0,8 μg/mL (6,9 ± 4,5 đến 20,1 ± 2,4 μM) Khảo sát về hoá học của

san hô Sinularia sp đã phân lập được 2 polyhydroxysteroid mới là

12β,16β,20-trihydroxycholesta-1,4-dien-3-one 16-acetate (89) (Hình 1.12) và

24-methyl-12β,16β,20-trihydroxycholesta-1,4-dien-3-one Hai trong số các hợp chất này đã cho thấy hiệu quả gây độc tế bào đối với các dòng tế bào MCF-7, Bel-7402, và HeLa Tuy nhiên, chỉ hợp chất 89 cho thấy tiềm năng gây độc tế bào với dòng tế bào MCF-7, với

giá trị IC50 là 3,82 μg/mL (8,1 μM) Từ san hô Lobophytum crassum, 3 hợp chất

cembranoid mới là culobophylins A–C, cùng với 2 hợp chất đã biết đã được phân lập Đáng quan tâm là hợp chất culobophylin A (90) (Hình 1.12) cho thấy hoạt tính gây

độc tế bào mạnh đối với các dòng tế bào ung thư MDA-MB-231, DLD-1, và

HCT-116, với giá trị IC50 lần lượt là 6,8; 16,2; and 16,7 μg/mL (21,3; 50,6; và 52,2 μM) Hoạt tính gây độc tế bào của 90 đối với dòng tế bào DLD-1 là tương đương như

doxorubicin (IC50 = 5,7 μg/mL hoặc 10,5 μM) [7] Khảo sát hoá học đối với san hô

Sinularia capillosa đa dẫn tới sự phân lập hợp chất capilloquinol (92) (Hình 1.12), nó

sở hữu một khung farnesyl quinoid chưa từng có Hợp chất 92 cho thấy hoạt tính gây

độc tế bào đối với dòng tế bào P-388, giá trị ED50 3,8 μg/mL (10,8 μM) [8]

Trong nghiên cứu khác, 4 chất cembranoid mới và 6 chất metabolite đã được

phân lập từ san hô Lobophytum laevigatum Hơp chất (+)-sarcophine, emblide,

ximaolide F (6), methyl tortuoate B (7) (Hình 1.13), nyalolide đã cho thấy hoạt tính

gây độc tế bào đối với các dòng tế bào ung thư ở người HL-60, A549, HCT-116, và MCF-7, giá IC50 từ 9,0 đến 38,8 µM [9] Đáng chú ý, hoạt tính gây độc tế bào của 6

đối với dòng tế bào HL-60 là tương tự mitoxantrone (IC50 = 7,9 ± 0,3 μM) Lin và cộng sự [10] đã phân lập 7 hợp chất cembranoid mới là sarcocrassocolides F–L, từ san

hô mềm Sarcophyton crassocaule Tất các hợp chất này đã thể hiện hoạt tính gây độc

tế bào đáng kể đối với ít nhất một dòng tế bào ung thư (Daoy, HEp-2, MCF-7, và WiDr) Đáng chú ý, hợp chất sarcocrassocolide I (20) (Hình 1.14) đã cho thấy hoạt

tính kháng khuẩn mạnh với tất cả các dòng tế bào ở trên với giá trị ED50 lần lượt là 5,1

± 1,2; 5,8 ± 0,5; 8,4 ± 1,5; và 6,4 ± 2,0 μM, cho thấy rằng nhóm acetoxy của C-13 là quan trọng cho hoạt tính gây độc tế bào của hợp chất sarcocrassocolides F–L Nó cũng cho thấy rằng nhóm hydroxyl ở C-8 làm tăng cường hoạt tính gây độc tế bào của cembranoid sarcocrassocolides F–L khi được đối chiếu với chất tương tự có nhóm

hydroperoxy ở C-8 [10]

1.6.3 Các hợp chất kháng ung thư từ vi sinh vật liên kết san hô

San hô là nơi trú ngụ của rất nhiều loài vi sinh vật, và nhiều vi sinh vật liên kết với san hô đã được tìm thấy là tạo ra các hợp chất kháng viêm và gây độc tế bào Một

số trong số chúng cho thấy hoạt tính tiềm năng trong việc phát triển các tác nhân

kháng viêm và gây độc tế bào

Từ nấm Aspergillus terreus có nguồn gốc từ san hô, 4 hợp chất mới là dẫn xuất

của butenolide và 6 chất đã biết đã thu được Trong số chúng, các hợp chất versicolactone B (205) (Hình 1.15), 3′-isoamylene butyrolactone IV, và butyrolactone

I đã cho thấy hoạt tính kháng viêm mạnh bằng cách ức chế sự sản xuất NO trong các đại thực bào chuột RAW 264.7 gây ra bởi LPS Cụ thể, 205 cho thấy sự ức chế mạnh

việc sản xuất NO hơn là indomethacin, cho thấy tiềm năng trong việc phát triển các tác

nhân kháng viêm mới [11]

Alternaria sp ZJ-2008003, một nấm có nguồn gốc từ san hô mềm Sarcophyton

sp., 5 được phát hiện có dẫn xuất mới hydroanthraquinone là tetrahydroaltersolanols C–F và dihydroaltersolanol A, 5 hợp chất alterporriols N–R cùng với 7 chất tương tự

đã biết đã được phân lập Đáng quan tâm, alterporriol C (206) (Hình 1.15) đã cho thấy

hoạt tính gây độc tế bào mạnh với 5 dòng tế bào ung thư HCT-116, MCF-7/ADR,

PC-3, HepG2, và Hep3B với giá trị IC50 trong khoảng 2,2 và 8,9 μM, trong khi dẫn xuất hydroanthraquinone là tetrahydroaltersolanols C–F, dihydroaltersolanols A và B, altersolanol B, altersolanol L, và ampelanol với một đoạn C-10 bị oxy hoá và C-9 bị khử, bị bất hoạt Các kết quả này cho rằng nhóm paraquinone là quan trọng cho hoạt tính gây độc tế bào Hoạt tính gây độc tế bào của 206 đối với dòng tế bào HCT-16 và

MCF-7/ADR là tương tự với epirubicin (gía trị IC50 lần lượt là 0,82 và 1,65 μM) Hơn nữa, trong số các dimer thuộc loại alterporriol, thì alterporrial P (207) (Hình 1.15)

được tìm thấy là sở hữu khả năng gây độc tế bào đối với dòng tế bào PC-3 và HCT-16,

với giá trị IC50 là 6,4 và 8,6 µM [12]

Từ nấm Chondrostereum sp., được phân lập từ san hô mềm Sarcophyton tortuosum, Li và cộng sự đã phân lập được 5 sesquiterpenoids loại triquimane mới, là

chondrosterins A–E và một sesquiterpenoid đã biết là hirsutanol C Trong số chúng, chondrosterin A (208) (Hình 1.15) đã cho thấy hoạt tính gây độc tế bào đối dòng tế

bào ung thư như A549, CNE2, và LoVo, với giá trị IC50 là 2,45, 4,95, và 5,47 µM Trong nghiên cứu khác, 2 polyketide được chlorine hoá mới là strepchloritide A và B;

3 dẫn xuất thiazole là watasemycin A, pulicatin G, và aerugine; và carboxamide, furan-2-carboxamide, và 1-(3,5-dihydroxyphenyl)ethanone được phân

pyrrole-2-lập từ chủng xạ khuẩn Streptomyces sp OUCMDZ-1703 liên kết với san hô mềm

Đáng quan tâm, các hợp chất mới là strepchloritide A (209) (Hình 1.15) và

strepchloritide B đã cho thấy hoạt tính gây độc tế bào đối với dòng tế bào MCF-7, với

giá trị IC50 là 9,9 và 20,2 µM [13] Khảo sát hoá học của nấm Aspergillus tritici

SP2-8-1 có nguồn gốc từ san hô thu được 3 hợp chất mới là 4-methyl-candidusin A, aspetritone A, và aspetritone B, cùng với 15 hợp chất đã biết Trong số chúng, hợp chất aspetritone A (210) và 3-prenylterphenyllin (211) (Hình 1.15.) thể hiện hoạt tính

gây độc tế bào tiềm năng đối với tế bào dòng tế bào ung thư ở người là HeLa, A549,

và HepG2, với giá trị IC50 từ 2,10 ± 0,20 đến 3,87 ± 0,74 μM, trong khi aspetritone

với giá trị IC50 lần lượt là 4,67 ± 0,60 và 8,57 ± 0,83 μM Đáng chú ý là hoạt tính gây độc tế bào của 210 và 212 đối với dòng tế bào Hep G2 là tương tự với doxorubicin

Nghiên cứu mối quan hệ hoạt động cấu trúc sơ bộ ngụ ý rằng sự prenyl hoá terphenyllin hoặc candidusin và nhóm tetrahydrobenzene trong dẫn xuất

anthraquinone có thể là quan trọng cho hoạt tính sinh học của chúng [14]

Hình 1.13 Cấu trúc hoá học của 81-85

Hình 1.14 Cấu trúc hoá học của 8-16

Hình 1.15 Cấu trúc hoá học của 86-92

Hình 1.16 Cấu trúc hoá học của 1-7

Hình 1.17 Cấu trúc hoá học của 17-29

Hình 1.18 Cấu trúc hoá học của 205-212

1.6.4 Nhóm chất steroid và steroid glycosit

Nhóm chất steroid được tìm thấy ở hầu hết các mẫu nghiên cứu thuộc nhóm san

hô mềm, hải miên và da gai ở Việt Nam Hợp chất này được phân lập từ loài san hô

mềm Cladiella sp, sao biển Archster typicus, hải miên Xestospongia testudinaria và Gellius varius Kết quả nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào cho thấy, hợp chất thể hiện