Cây dừa cạn Catharanthus roseus và nhóm hợp chất Vinca alkaloid

Dừa cạn Catharanthus roseus. G. Don thuộc họ Trúc đào Apocynaceae là một trong những loại cây cảnh phổ biến đồng thời cũng là một loại dược thảo dân gian.

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

PHỤ LỤC i

GIỚI THIỆU 1

CHƯƠNG 1: 1

TỔNG QUAN 1

KẾT LUẬN 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

PHỤ LỤC Phụ lục 1: Tra cứu các bảng Bảng 1: Ảnh hưởng của nồng độ đường sucrose đến sự nuôi cấy huyền phù tế bào 46

Phụ lục 2: Tra cứu các hình Hình 1 : 1 Cành đang nở hoa; 2.Quả; 3.Hạt 3

Hình 2: Hạt của cây C.roseus 4

Hình 3: Ba giống C.roseus 5

Hình 4: Công thức hóa học của leurosidine, vincristine, vinblastine, leurosine,

catharine, vinamidine 11

12

Hình 5: Công thức hóa học của ajmalicin 12

Hình 6: Công thức hóa học của vinflunine 12

Hình 7: Công thức hóa học của vinblastine 12

Hình 8: Công thức hóa học của vincristine 13

Hình 9: Con đường chuyền hóa thành vinblastine và vincristine 14

Hình 10: Con đường sinh tổng hợp Vinblastine 16

Hình 11: Quá trình sinh tổng hợp vincristine từ vinblastine 17

Hình 12: Cơ chế ức chế sự hình thành cấu trúc vi ống của vinca alkaloid 19

Hình 13: Cấu trúc hóa học của vinblastine sulfate 20

Hình 14: Sản phẩm và cấu trúc hóa học của vincristine sulfate 22

Hình 15: Sơ đồ quá trình chiết tách bằng SFE 25

Hình 16: Bình Soxhlet 25

Hình 17: Sơ đồ một bộ chưng cất lôi cuốn hơi nước 26

Hình 18: Sản phẩm mô sẹo và cây mọc từ hạt nhân tạo 42

Hình 19: Sản phẩm rễ tơ 43

Phụ lục 3: Tra cứu các đồ thị Đồ thị 1: Đường cong tăng trưởng của dịch huyền phù tế bào trong môi trường có bổ sung các nồng độ đường khác nhau 47

GIỚI THIỆU

Dừa cạn Catharanthus roseus G Don thuộc họ Trúc đào Apocynaceae là một

trong những loại cây cảnh phổ biến đồng thời cũng là một loại dược thảo dân gian Người ta đã khám phá ra được khả năng chữa bệnh của loại cây này là nhờ nó chứa nhiều loại hợp chất alkaloid Từ dừa cạn người ta có thể chiết được chất chữa ung thư như vinblastine, vincristine và chữa cao huyết áp như ajmalicin, serpentin Hiện nay,

nhu cầu về C.roseus trên thế giờ rất cao, nhưng thực tế, trong điều kiện tự nhiên sự nhân giống C.roseus bằng con đường sinh sản hữu tính rất chậm và còn phụ thuộc nhiều vào

môi trường Mặt khác, lượng alkaloid thu được từ tự nhiên là rất thấp nên không đáp

ứng được nhu cầu thị trường Vì vậy em chọn đề tài “Cây dừa cạn Catharanthus roseus

và nhóm hợp chất Vinca alkaloid” với mục đích là tìm hiểu về dược tính, cách thu nhận

và ứng dụng của nó hiện nay Nhờ có giá trị dược tính nên C.roseus đã trở thành đối

tượng của nhiều nghiên cứu sinh học Những nghiên cứu này chủ yếu liên quan tới điều

kiện nuôi cấy in vitro của những cơ quan, mô và tế bào khác nhau, quá trình tách những

indole alkaloid và xác định cấu trúc hóa học của nó cũng như quá trình sinh tổng hợp và hóa tổng hợp của nó

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN

Giống Catharanthus (thuộc họ trúc đào Apocynaceae) gồm có 8 loài, hầu hết là cây thân thảo lâu năm Trong số đó chỉ có loài Catharanthus pusillus có nguồn gốc từ

Ấn Độ, còn tất cả các loài còn lại có nguồn gốc từ Madagascar Số lượng nhiễm sắc thể

cho tất cả các loài Catharanthus đều là 2n=16 Tám loài thuộc giống này đó là:

• Catharanthus coriaceus Markgr Madagascar.

• Catharanthus lanceus (Bojer ex A.DC.) Pichon Madagascar.

• Catharanthus longifolius (Pichon) Pichon Madagascar.

• Catharanthus ovalis Markgr Madagascar.

• Catharanthus pusillus (Murray) G Don India subcontinent.

• Catharanthus roseus (L) G Don Madagascar.

• Catharanthus scitulus (Pichon) Pichon Madagascar.

• Catharanthus trichophyllus (Baker) pichon Madagascar Những giống Catharanthus có nguồn gốc từ Madagascar thường được trồng để làm cảnh Được biết đến nhiều nhất đó là loài Madagascar Periwinkle hay còn gọi là Vinca nhờ vào khả năng chịu hạn và chịu nóng của nó Ngoài việc được biết đến như một loại cây cảnh, từ lâu dịch chiết alkaloid từ Catharanthus roseus đã được sử dụng

trong y học dân gian như một loại thuốc chống đái tháo đường, lợi tiểu, chữa tiêu chảy, xuất huyết, giúp vết thương mau lành, chống viêm mắt, làm se da….và ngày nay người

ta còn tìm ra được một công dụng hết sức quan trọng của loài Catharanthus roseus đó là

khả năng trị bệnh ung thư rất hiệu quả.[6]

1.2 Catharanthus roseus (L).G.Don [1]

1.2.1 Tên gọi

Tên khoa học: Catharanthus roseus (L) G Don; Vinca rosea L; Lochnera rosea

Reich

Tên khác: bông dừa, hoa hải đằng, trường xuân hoa, phjắc pót đông (Tày), dương giác, Madagascar periwinkle

Họ: Trúc đào (Apocynaceae)

1.2.2 Đặc điểm thực vật

Cây dừa cạn là cây thân thảo sống lâu năm, cao 40-60 cm, phân nhiều cành, cây có

bộ rễ phát triển, thân gỗ ở phía gốc, mềm ở phần trên Mọc thành bụi dày

Lá mọc đối, thuôn dài, đầu lá hơi nhọn, cuống lá hẹp nhọn, dài 4-6cm, rộng 2-3

cm, hai mặt nhẵn, mặt trên sẫm bóng, mặt dưới nhạt

Hoa trắng hoặc hồng, có mùi thơm Hoa mọc riêng lẻ ở kẽ lá gần ngọn

Quả gồm 2 đại, dài 2-4cm, rộng 2-3cm, mọc thẳng đứng, hơi ngả sang hai bên, trên vỏ có vạch dọc, đầu quả hơi tù, trong quả chứa 12-20 hạt nhỏ màu nâu nhạt, hình trứng, trên mặt hạt có các hột nổi thành đường chạy dọc Mùa hoa quả gần như quanh năm

Hình 2: Hạt của cây C.roseus

1.2.3 Phân bố

Chi Catharanthus G.Don có nguồn gốc ở Madagascar Loài dừa cạn được di nhập

sang nhiều nước nhiệt đới ở Nam Á cũng như Đông Nam Á trong đó có Việt Nam và đảo Hải Nam Trung Quốc Vào giữa thế kỷ 18, dừa cạn được trồng ở Paris, sau đó có mặt ở nhiều vườn thực vật khác ở Châu Âu

Ở Việt Nam, dừa cạn là cây hoang dại, có vùng phân bố tự nhiên tương đối đặc trưng từ tỉnh Quảng Ninh đến Kiên Giang dọc theo vùng ven biển, tập trung ở các tỉnh miền Trung như Thanh Hóa, Nghệ An, Thừa Thiên-Huế, Quảng Nam, Đà Nẵng, Bình Định và Phú Yên Ngoài ra còn có ở Côn Đảo và Phú Quốc Ở những vùng phân bố tự nhiên ven biển, dừa cạn có khi mọc gần như thuần loại trên các bãi cát dưới rừng phi lao, trảng cỏ cây bụi thấp, có khả năng chịu đựng điều kiện đất đai khô cằn của vùng cát ven biển Dừa cạn còn được trồng khắp nơi trong nước để làm cảnh và làm thuốc

1.2.4 Phân loại [6]

Catharanthus roseus G.Don là nguồn giàu alkaloid thuộc chủng loại alkaloid

terpenoid indole được cô lập từ 3 giống cây khác nhau:

• ‘roseus’ với hoa màu tím hoặc hồng.

• ‘albus’ với hoa màu trắng.

• ‘ocellatus’ với hoa màu trắng nhụy đỏ.

Trong đó hoa màu đỏ tím có hàm lượng vincristine và vinblastine cao nhất

1975, miền Bắc đã từng xuất khẩu sang Đông Âu 1-3 tấn/năm Những năm gần đây, lượng xuất khẩu sang Pháp (khoảng trên 10 tấn/năm) thường xuyên hơn, nhưng chủ yếu

là từ cây trồng tại Phú Yên [1]

Vào năm 1970, Viện Dược Liệu đã tiến hành nghiên cứu kỹ thuật trồng dừa cạn trên quy mô sản xuất Cây được nhân giống bằng hạt, mỗi hecta cần gieo 500-700gr hạt

giờ, vớt ra để ráo rồi gieo lên luống vườn ươm đã được chuẩn bị kỹ Sau đó phủ rơm rồi tưới nước Sau khoảng một tuần, hạt nảy mầm, cần tháo bỏ rơm rạ Khi cây có 3-4 đôi

lá thật (khoảng 40-45 ngày sau khi gieo) đánh đi trồng Có thể gieo thẳng nhưng cách này tốn công chăm sóc [1]

Dừa cạn ưa đất pha cát, đất phù sa, hơi chịu hạn nhưng kém chịu úng Đất cần làm

kỹ, lên luống cao 20cm, mặt luống rộng 50-60cm, dung 10-15 tấn phân chuồng hoai mục và 120-150 kg super lân để bón lót Trồng với khoảng cách 30x30cm, sau khi trồng cần tưới ngay để cây mau bén rễ Tưới thúc cho mỗi hecta 100-200kg ure, tưới 2 lần, cách nhau 1 tháng Mặc dù cây chịu được hạn nhưng phải giữ đủ ẩm thường xuyên Chú

ý thoát nước nhanh sau khi mưa lớn Khi mới trồng, cây thường bị sâu bám phá hoại

Cây trong vườn có thể bị Phytophthora làm cho chết hàng loạt Cần tỉa bớt cho đất

thoáng và phun phòng bằng Boxdeaux [1]

Sau khi trồng 3-4 tháng, cây cho thu hoạch, cành mang lá dài 10-15cm được cắt về phơi sấy khô Ở đất thoát nước và chăm bón tốt có thể thu hoạch nhiều lứa Trung bình

1 hecta thu được 1-1,2 tấn lá khô mỗi lứa Ta có thể thu rễ để chiết ajmalicin

1.2.6 Một số công dụng chủ yếu

Theo kinh nghiệm dân gian ở Việt Nam và Trung Quốc, có nơi dùng thân và lá phơi khô sắc uống để thông tiểu tiện, chữa bệnh đi tiểu đỏ và ít, làm thuốc điều kinh, tẩy giun, chữa sốt, săn da, chữa bệnh ngoài da

Ở Nam Châu Phi, Ấn Độ, châu Úc, quần đảo Antilles người dân dùng trị bệnh đái tháo đường Có nơi dùng chữa tiêu hóa kém và lỵ

Chính nhờ thực nghiệm trên chuột mà các nhà khoa học Canada đã phát hiện tác dụng làm giảm bạch cầu của một số chất tách được từ dừa cạn và dẫn đến sự phát hiện

ra chất vincaleucoblastin và 3 alkaloid khác cũng có tác dụng chống u là leurosin,

leurocristin và leurosidin

Ngoài ra người ta còn phát hiện ra tác dụng tẩy giun khá mạnh, tác dụng lợi tiểu của catharanthin, vindolinin và vindolidin Những thí nghiệm dùng trên người bệnh được bắt đầu vào những năm 1960 ở Mỹ, Pháp và một số nước khác, tuy nhiên có nhiều

ý kiến khác nhau Mặc dù vậy, vì hiện nay chưa có loại thuốc nào khác tốt hơn, nên như cầu về dừa cạn vẫn cứ tăng lên

Cũng vì mục đích chữa các khối u nên khi mua dừa cạn, người ta đặc biệt chú ý tới hàm lượng alkaloid toàn phần, và trong số alkaloid toàn phần ấy có hàm lượng

vincaleucoblastin là bao nhiêu.[1][6]

CHƯƠNG 2:

CÁC HỢP CHẤT ANKALOID TRONG CÂY

C.roseus2.1 Alkaloid trong loài Catharanthus roseus

C.roseus đã thu được rất nhiều sự quan tâm từ công nghiệp dược phẩm, có khoảng

70 loại alkaloid hữu ích đã được phát hiện (G.H.Svobda và cộng sự (1991) Trong đó chiếm nhiều nhất là hai loại alkaloid vinblastine (vincaleukoblastine) và vincristine (leurocristine).[1]

2.1.1 Alkaloid

2.1.1.1 Khái niệm

Alkaloid là những chất hữu cơ có chứa dị vòng nitơ, và có tính base Thường gặp trong nhiều loại thực vật và đôi khi còn tìm thấy trong một vài loài động vật

Đặc biệt, alkaloid có hoạt tính sinh lý rất cao đối với cơ thể con người và động vật, nhất là đối với hệ thần kinh Với chỉ một lượng nhỏ alkaloid là chất độc gây chết người nhưng lại có khi nó là thần dược trị bệnh đặc hiệu.

Hàm lượng alkaloid có thể đạt tới 10% trong các loại rau quả thông dụng như khoai tây, chè, cà phê.[7]

2.1.1.2 Phân loại

Các alkaloid thông thường được phân loại theo đặc trưng phân tử chung của

chúng, dựa theo kiểu trao đổi chất được sử dụng để tạo ra phân tử

Khi không biết nhiều về tổng hợp sinh học của alkaloid, thì chúng được gộp nhóm theo tên của các hợp chất đã biết Ví dụ: do các cấu trúc phân tử xuất hiện trong sản phẩm cuối cùng nên các alkaloid thuốc phiện đôi khi còn được gọi là các “phenanthren” Hay gọi tên dựa theo nhóm động/thực vật mà từ đó người ta chiết xuất ra các alkaloid ví

dụ như các alkaloid chiết từ cây dừa cạn vinca thì được gọi chung là các vinca alkaloid.

Khi người ta biết nhiều hơn về một alkaloid cụ thể nào đó, thì việc gộp nhóm thường lấy theo tên gọi của amin quan trọng về mặt sinh học và nổi bật nhất trong tiến trình tổng hợp

Các nhóm ankaloid hiện nay gồm có:

• Nhóm pyridin: piperin, coniin, trigonellin, arecaidin, guvacin, pilocarpin, cytisin,

nicotin, spartein, pelletierin

brucin, veratrin, cevadin

• Nhóm isoquino lin: Các alkaloid gốc thuốc phiện như : morphin, codein, thebain, papaverin, narcotin, sanguinarin, narcein, hydrastin, berberin

 Các tryptamin: DMT, N-metyltryptamin, psilocybin, serotonin

 Các ergolin: Các ancaloit từ ngũ cốc/cỏ như ergin, ergotamin, acid

lysergic

 Các beta-cacbolin: harmin, harmalin, yohimbin, reserpin, emetin

 Các alkaloid từ chi Ba gạc (Rauwolfia): reserpin.

 Các alkaloid aconit: aconitin

 Các steroit: solanin, samandari (các hợp chất amoni bậc bốn): muscarin, cholin, neurin

 Các vinca alkaloid: Vinblastin, vincristin…

2.1.1.3 Tính chất của các alkaloid

a Tính chất vật lý

- Phân tử lượng: khoảng 100-900

- Các alkaloid không chứa các nguyên tử ôxy trong cấu trúc thông thường là chất lỏng ở điều kiện nhiệt độ phòng (ví dụ nicotin, spartein, coniin)

- Các alkaloid với các nguyên tử ôxy trong cấu trúc nói chung là các chất rắn kết tinh ở điều kiện nhiệt độ phòng (ví dụ: berberin)

- Hầu hết alkaloid base gần như không tan trong nước nhưng tan trong các dung môi hữu cơ như CHCl3, eter, các alcol dây carbon ngắn

- Một số alkaloid do có thêm nhóm phân cực như –OH, nên tan được một phần trong nước hoặc trong kiềm (Morphin, Cephalin)

- Ngược lại với base, các muối alkaloid nói chung tan được trong nước và alcol, hầu như không tan trong dung môi hữu cơ

- Có một số ngoại lệ như Ephedrin, Colchixin, Ecgovonin các base của chúng tan được trong nước, đồng thời cũng khá tan trong dung môi hữu cơ, còn các muối của chúng thì ngược lại

- Alkaloid có N bậc 4 và N- oxid khác tan trong nước và trong kiềm, rất ít tan trong dung môi hữu cơ

- Các muối của chúng có độ tan khác nhau tùy thuộc vào gốc acid tạo ra chúng

b Tính chất hóa học

- Alkaloid là các base yếu, đa số làm xanh giấy quỳ tím

- Với acid thường tạo muối tan trong nước và kết tinh

- Tính kiềm phụ thuộc vào khả năng sẵn có của các cặp điện tử đơn độc trên nguyên tử nitơ & và kiểu khác (dị) vòng cùng các phần thay thế

- Tính base giảm dần theo thứ tự muối amoni bậc 4, amin bậc 1, amin bậc 2, amin bậc 3

- Muối của alkaloid rất bền, nhưng chúng bị phân hủy bởi tia sáng mặt trời hoặc tia

tử ngoại

- Phần đông alkaloid có vị đắng

- Tạo tủa với các dung dịch acid phosphotungstic, phosphomolipdic, picric…

- Ngoài tính base, các alkaloid có phản ứng tương tự nhau như đối với một thuốc thử, gọi tên chung là các thuốc thử alkaloid

2.1.2 Alkaloid trong catharanthus [1]

- Alkaloid toàn phần có ở lá dừa cạn với hàm lượng 0.37-1.15%, thân 0.40%, rễ chính 0.7-2.4%, rễ phụ 0.9-3.7%, hoa 0.14-0.84%, vỏ quả 1.14%, hạt 0.18% Có

khoảng 150 loại alkaloid đã được chiết từ Catharanthus roseus Trong số đó đặc

biệt chú ý là nhóm 20 alkaloid dimeric, là những nhóm có hoạt tính chống ung thư, bao gồm vincristine và vinblastine

- Vinblastine có ở lá với hàm lượng 0.013-0.063%, ở bộ phận trên mặt đất

0.0015%, ở rễ 0.23% Nếu cây bị bệnh asteryllow-virus thì sẽ không có

vinblastine Vincristine có hàm lượng thấp hơn 0.0003-0.0015%

- Lá dừa cạn thu thập ở nhiều địa phương khác nhau chứa 0.7-1.2% alkaloid toàn phần, cao nhất ở Phú Yên (1.21-1.62%) Vinblastine có với hàm lượng 1.6-2 phần vạn ở lá Thời gian thu hái nguyên liệu tốt nhất để trên cây có hàm lượng hoạt chất cao là vào cuối tháng 8 đến giữa tháng 9 dương lịch Theo Lê Thị Tuyết Anh và cộng sự, hàm lượng alkaloid toàn phần ở cây dừa cạn thu thập hoang dại

ở Phú Yên đạt cao nhất là 0.892-0.982% ở lá và 1.38-1.445% ở rễ vào mùa khô

- Ngoài hai alkaloid chính là vinblastine và vincristine được chiết xuất, nhiều tác giả đã bán tổng hợp được vinblastine từ cathanthin và vindolin có ở dừa cạn và vincristine (có với hàm lượng thấp) từ vinblastine (có với hàm lượng cao hơn)

- Mai Ngọc Tâm và cộng sự, 1997 đã chứng minh rễ dừa cạn ở vùng Nha Trang chứa ajmalicin 0,18%, serpentin 0,27%, tetrahydroalstonin, tabersonin,

lochnericin, catharanthin và akuamin

- Nhiều tác giả khác (Phạm Thanh Kỳ và cộng sự, 1995; Trần Văn Thanh và cộng

sự, 1996 và 1999) đã chiết xuất ajmalicin từ rễ dừa cạn

- Trần Văn Thanh và cộng sự, 1996 và 1999 đã chiết xuất alkaloid toàn phần từ rễ, làm giàu ajmalicin bằng phương pháp hydro hóa serpentin, sau đó mới chiết xuất ajmalicin, tạo hiệu suất chiết xuất cao hơn gấp 2 lần

- Vì những alkaloid này chỉ là thành phần nhỏ của cây (vincristine thu được từ cây thuốc thô chỉ đạt hiệu suất 0,0002%), vì vậy nếu muốn sản xuất thì ta phải cần số lượng rất lớn nguyên liệu thô để trích ly.

Hình 4: Công thức hóa học của leurosidine, vincristine, vinblastine, leurosine,

catharine, vinamidine

Hình 5: Công thức hóa học của ajmalicin

Hình 7: Công thức hóa học của vinblastine

Công thức phân tử: C48H58N4O9

Tên hóa học: dimethyl (2β,3β,4β,5α,12β,19α)- 15-[(5S,9S)- 5-ethyl- 5-hydroxy- (methoxycarbonyl)- 1,4,5,6,7,8,9,10-octahydro- 2H- 3,7 methanoaza-

9-cycloundecino[5,4-b]indol- 9-yl]- 3-hydroxy- 16-methoxy- 1-methyl-

6,7-didehydroaspidospermidine- 3,4-dicarboxylate

Tên gọi khác: vincaleukoblastine

Tên thương mại: Cytoblastin

2.2.1.2 Đặc điểm

Là tinh thể hình kim (kết tinh từ methanol), điểm chảy 211-2160 Không tan trong nước, ether dầu hỏa, tan trong alcol, aceton, ethyl acetat, chloroform [1]

Hấp thu: Vinblastine hấp thu nhanh chóng theo đường tiêm tĩnh mạch

Phân bố: thuốc phân bố nhanh vào các mô của cơ thể Thuốc liên kết nhiều với protein huyết tương Vinblastine ít qua hàng rào máu não và không đạt nồng độ điều trị trong dịch não tủy

Chuyển hóa: Vinblatine được chuyển hóa nhiều, chủ yếu ở gan để thành desacetyl vinblastine là chất có hoạt tính mạnh hơn vincristine, tính trên cơ sở khối lượng

Thải trừ: thuốc thải trừ qua mật vào phân và nước tiểu, một số đào thải dưới dạng thuốc không biến đổi

2.2.2 Vincristine

2.2.2.1 Công thức

Hình 8: Công thức hóa học của vincristine

Công thức phân tử: C46H56N4O10

Tên hóa học: methyl (1R,9R,10S,11R,12R,19R)- 11-(acetyloxy)- 12-ethyl- [(13S,15S,17S)- 17-ethyl- 17-hydroxy- 13-(methoxycarbonyl)- 1,11 diazatetracyclo

4-[13.3.1.04,12.05,10]nonadeca- 4(12),5,7,9-tetraen- 13-yl]- 8-formyl- 10-hydroxy- methoxy- 8,16-diazapentacyclo [10.6.1.01,9.02,7.016,19] nonadeca- 2,4,6,13-tetraene- 10-carboxylate

5-Tên gọi khác: leurocristine

Tên thương mại: Oncovin, Vincasar, Vincrex và cũng có thể gọi là sunlfat

vincristine

2.2.2.2 Đặc điểm

Là tinh thể hình phiến, điểm chảy: 218-2200

Phân bố: sau khi tiêm, vincristine nhanh chóng phân bố vào các mô cơ thể và gắn với các yếu tố máu đã hình thành, đặc biệt là hồng cầu và tiểu cầu Vincristine không xâm nhập hệ thần kinh trung ương với mức độ đáng kể

Chuyển hóa và bài tiết: vincristine được chuyển hóa nhiều ở gan Con đường thải trừ chính là qua đường mật đi ra phân Một phần ba liều dùng có thể được phục hồi trong phân trong vòng 24 giờ đầu và hai phần ba trong vòng 72 giờ Chỉ có 12% liều được bài tiết qua thận Khoảng một nửa liều được phục hồi trong phân và nước tiểu dưới dạng chất chuyển hóa

2.2.3 Sinh tổng hợp [6]

Vinblastine và vincristine được tạo thành từ sự ghép nối của hai monomer

alkaloid: catharanthine (indole) và vindoline (dihydroindole), cả hai đều xuất hiện tự

do trong cây Vincristine cũng có cấu trúc tương tự như vinblastine nhưng thay nhóm fromyl bằng một nhóm methyl trên phân tử nitrogen indole của vindoline

Hình 9: Con đường chuyền hóa thành vinblastine và vincristine

Những alkaloid này được hình thành bởi sự kết hợp của hai nửa: một nửa là indole và một nửa là dihydroindole Vì thế, chúng được biết đến với tên gọi là “dimer alkaloid” hoặc “bisindole alkaloid”.

Sự khác nhau của Catharanthus alkaloid phụ thuộc vào loại alkaloid terpenoid

indole Chúng gồm hai nửa bắt nguồn từ hai quá trình chuyển hóa riêng biệt- quá trình mevalonate cho nửa không chứa tryptophan; và nửa tryptophan nhận được từ quá trình tryptophan Cấu trúc phức tạp của những alkaloid này luôn có mặt hai nguyên tử nitơ Một là indole nitơ (nửa bắt nguồn từ tryptophan) Và nguyên tử nitơ thứ hai được tạo thành từ sự tách rời của hai carbon tại vị trí β của vòng indole Nửa không có tryptophan bắt nguồn từ acid mevalonic và nó là một C10-geraniol (monoterpenoid) Geraniol được tạo thành , thông qua một chuỗi chuyển hóa sẽ chuyển thành dạng loganin và sau đó là secologanin (một monoterpenoid glucoside)

Chìa khóa trung gian trong thuyết phát sinh sinh học của những alkaloid

monoterpene indole là 3α (S)-strictosidine, tạo thành từ sự ngưng hoạt tính enzyme của trytamine và secologanin Enzyme chịu trách nhiệm cho phản ứng quan trọng này là strictosidine synthase Strictosidine sau đó sẽ hình thành cấu trúc cathenamine (alkaloid loại coryanthe) Enzyme liên quan ở đây là cathenamine synthase Cathenamine sao đó phải trải qua một chuỗi các phản ứng để dẫn đến sự hình thành catharanthin (alkaloid loại iboga) và vindoline (alkaloid loại aspidosperma) Catharanthine và vindoline là các alkaloid monomeric indole, xuất hiện tự do trong cây 3’,4’-Anhydrovinblastine là chìa khoa trung gian từ sự ghép nối của catharanthine và vindoline và các enzyme liên quan

là những peroxidase Sau đó nó được chuyển thành vinblastine

Hình 10: Con đường sinh tổng hợp Vinblastine

Vinblastine được tạo thành từ sự ghép nối của hai monomer alkaloid:

catharanthine (indole) và vindoline (dihydroindole)

Mặc dù nhu cầu sử dụng vincristine nhiều hơn so với vinblastine nhưng cây lại sản xuất tỷ lệ vinblastine nhiều hơn May mắn thay, giờ đây ta có thể biến đổi vinblastine thành vincristine bằng phương pháp hóa học hay thông qua phương pháp vi sinh học

“microbiological N-demethylation” sử dụng Streptomyces albogriseolus.

Hình 11: Quá trình sinh tổng hợp vincristine từ vinblastine

2.2.4 Tác dụng dược lý [1], [5],

Vinblastine hay còn gọi là vincaleucoblastine, là một chất ức chế cấu trúc vi ống Vinblastine được đồng ý đưa vào điều trị bởi tổ chức Food and Drug Administration (FDA) năm 1961 và đã trở thành một thành phần chính của phương pháp hóa trị liệu điều trị các tế bào mầm của tế bào ung thư, khối u ác tính và một số loại lymphoma cấp cao, bao gồm u lymphoma Hodgkin, u lymphoma không Hodgkin, u sùi dạng nấm, tế bào ung thư phổi nhỏ, ung thư vú, ung thư tinh hoàn tiến triển, bướu thịt Kaposi, bệnh

mô bào huyết, ung thư nhau, chriocarcinoma (một loại ung thư tử cung),…

Theo ghi chú trong lịch sử sử dụng vinblastine thì vinblastine có thể sử dụng một mình hoặc kết hợp với các tác nhân khác để chữa bướu thịt Kaposi và ung thư bàng quang, ung thư vú và một vài loại u ác tính não Hoạt tính điều trị ung thư của

vinblastine cũng hiệu quả như hoạt tính của vincristine, song nó lại là một độc tố thần kinh

Desacetyl vinblastine (vindesine) được xem như là dẫn xuất của vinblastine được bán tổng hợp bởi Potier và cộng sự Vinorelbine (5’-norhydro Vinblastine), có hoạt tính chống ung thư rộng hơn và giảm phản ứng phụ là gây độc thần kinh Nó là cấu trúc được sửa đổi trên nhân catharanthine, kết quả là tăng đáng kể lượng lipophilicity (chất

có khả năng hòa tan trong chất béo và dung môi không phân cực) hơn so với alkaloid

Vinca Nó có hiệu quả trong sự kết hợp với hóa trị liệu như anthracycline, fluorouracil

và taxol Nó đã được chấp nhận ở Mỹ trong việc điều trị tế bào ung thư phổi nhỏ, có thể

sử dụng riêng lẻ hoặc kết hợp với cisplatin, và nó cũng đã được dùng cho bệnh nhân bị ung thư vú

Vincristine hay còn gọi là leurocristine, thường được dùng để điều trị khối u ác tính ở trẻ em, nó có khả năng chống lại sự kết hợp rất nhạy cảm của bệnh khối u ác tính

ở trẻ em đối với vincristine và cho tác dụng tốt hơn khi dùng đúng liều lượng dành cho trẻ em Mặt khác, ở cả người lớn và trẻ em, vincristine là một thành phần cần thiết trong liệu pháp hóa học để chữa viêm bạch cầu cấp tính, sự lên cơn làm vỡ lymphoid của bạch cầu myeloid mãn tính (chronic myeloid leukemia), và hai bệnh lymphoma Hodgkin và lymphoma không Hodgkin Nó cũng đóng vai trò trong một vài liệu pháp điều trị khối u Wilms, bướu thịt Ewing, u nguyên bào thần kinh và rhabdomyosarcoma, cũng tốt như trong điều trị đa u tủy (multiple myeloma) và tế bào ung thư phổi nhỏ (small-cell lung cancer) ở người lớn

Cơ chế tác dụng: vinblastin và vincristin, là những chất ức chế mạnh sự phân

bào Các alkaloid này liên kết đặc hiệu với tubulin, là protein vi ống ở thoi phân bào và ngăn cản sự kết hợp của những cấu trúc hình ống có ở trong nguyên sinh chất của nhiều

tế bào di động, ngăn cản sự tăng lên về số lượng trong kỳ giữa gián phân của tế bào

Hình 12: Cơ chế ức chế sự hình thành cấu trúc vi ống của vinca alkaloid

Vinblastin có tác dụng chống ung thư còn do tác động đối với chuyển hoá của glutamate và aspartate Và ở vincristin tác dụng chống ung thư còn do ngăn cản sự tổng hợp RNA và các protein Ở nồng độ cao, thuốc diệt được tế bào, còn ở nồng độ thấp làm ngừng phân chia tế bào

Vinca alkaloid có tác dụng làm tăng nồng độ các phosphat acid và kiềm trong tinh

hoàn và tuyến tiền liệt của chuột cống trắng Điều này chứng tỏ cao dừa cạn đã làm biến đổi chức năng chuyển hoá và hoạt tính của phosphatase ở các cơ quan này của chuột

Vinca alkaloid còn có tác dụng ức chế mạnh hoạt tính của protease của cả hai chủng T5 và T12 của nấm da Trichophyton rubrum Tác dụng ức chế hoàn toàn có ý

nghĩa ở những nồng độ cao Ở những nồng độ thấp, hoặc không ức chế, hoặc tác dụng

ức chế trên protease Cơ chế kháng nấm ở đâu là ức chế sự hô hấp của sợi nấm của cả 2

chủng T.rubrum.

Những điều này đã được thí nghiệm trên chuột:

 Khi cho chuột cống trắng cái đã thụ tinh uống cao dừa cạn, thấy liều cao không gây tai biến cho chuột mẹ nhưng có dấu hiệu ngăn cản sự phát triển của thai Khi cho chuột cống uống liều trung bình vào ngày 6 – 13 của thời kỳ thai nghén thì 50% chuột đẻ bình thường, 15% chuột có cổ tử cung không bình thường, 35% còn lại không có dấu hiệu thụ thai

 Trong nghiên cứu, ảnh hưởng của vinblastine chiết từ dừa cạn ở Việt Nam lên

bộ nhiễm sắc thể của tế bào tủy xương chuột nhắt thấy có tác dụng gây sai lạc nhiễm sắc thể về số lượng, chủ yếu gây nên những tế bào đa bội thể (tứ bội), gây sai lạc về cấu trúc nhiễm sắc thể, đi đến tiêu nhiễm sắc thể và gây ức chế sự gián phân của tế bào

2.2.5 Ứng dụng trong y học

2.2.5.1Vinblastin [1]

Tên biệt dược: DBL Vinblastin Injection

Dạng bào chế: dung dịch tiêm

Thành phần: Vinblastine sulfate

Hình 13: Cấu trúc hóa học của vinblastine sulfate

Là thành phần của một phối hợp 3 thuốc, là thuốc lựa chọn thứ nhất điều trị ung thư biểu mô tinh hoàn

Nó là 1 thành phần của những phối hợp thuốc là lựa chọn thứ hai để điều trị bệnh Hodgkin, ung thư rau, ung thư biểu mô tế bào có vây ở đầu và cổ, ung thư biểu mô tế bào thận

Nó là một trong những thuốc lựa chọn thứ ba để điều trị u nguyên bào thần kinh, ung thư vú, ung thư cổ và ung thư dạng nấm da

Nó cũng được dùng chữa bệnh sacoma limpho, sacoma bạch huyết bào, bệnh da sacoma, chảy máu Kaposi, bệnh sacoma tế bào dưới

Một số công thức sự kết hợp của Vinblastine với các thành phần khác:

• ABVD (adriamycin, bleomycin, vinblastine, dacarbazine)

• ChIVPP/EVA (chlorambucil, oncovin, procarbazine, prenisone , etoposide, vinblastine, adriamycin)

• Stanford-V (adriamycin, mustargen , bleomycin, vinblastine , oncovin ,

etoposide, prednisone)

Không có sự kháng chéo giữa vinblastin và các loại chống ung thư khác

 Tác dụng phụ:

Vinblastine có thể làm giảm việc sản xuất tế bào bạch cầu của tủy xương, làm cho bệnh nhân dễ bị nhiễm trùng Điều này có thể có hiệu lực sau 7 ngày dùng thuốc, và khả năng bị nhiễm trùng cao nhất là sau 10-14 ngày sau khi hóa trị.

Các tác dụng như buồn nôn, nôn, nhức đầu và cảm xảy ra sau khoảng 4 - 6 giờ và kéo dài trong 2 - 10 giờ

Các hiện tượng tiêu chảy, táo bón, tắc ruột, liệt, chán ăn, viêm miệng cũng có thể xảy ra và thường báo trước những tác dụng độc về thần kinh như nhức đầu nặng, khó chịu, trầm cảm, dị cảm và mất những phản xạ gân sâu Độc tính thần kinh xảy ra trong 5

- 20% trường hợp, tùy thuộc vào liều lượng Tổn thương hệ thần kinh trung ương đôi khi có tính lâu dài, khi dùng liều quá cao đã xảy ra mù và tử vong

Chứng rụng tóc có thể xảy ra cho khoảng 30 - 60 % người dùng, nhưng tóc sẽ phát triển trở lại khi phương pháp điều trị được hoàn thành

Sự ức chế nhẹ tủy xương với sự giảm bạch cầu xảy ra ở bệnh nhân với tỷ lệ cao,

và cần ngừng dùng thuốc

Dễ bầm tím, chảy máu bất thường (mũi, miệng, âm đạo hoặc trực tràng)

Những tiểu cầu ít bị ảnh hưởng, ít xảy ra thiếu máu, cần đếm số lượng huyết cầu hàng tuần

 Liều dùng:

Người lớn tiêm tĩnh mạch, ngày đầu tiêm 0,1 mg/kg, 7 ngày sau và mỗi tuần sau

đó, liều thuốc được tăng mỗi lần 0,05 mg/kg, cho tới khi số lượng bạch cầu giảm xuống tới 3.000 bạch cầu/mm3, ung thư thuyên giảm, hoặc tới khi đạt một liều tối đa 0,5mg/kg (bình thường liều cuối cùng là 0,15 - 0,2mg/kg) Sau đó, liều lượng duy trì tới mức giảm bớt trị số gia tăng so với liều cuối cùng và được tiêm ở những khoảng cáck từ 1 - 2 tuần

lễ Một số chuyên gia dùng một liều duy trì 10mg, 1-2 lần trong 1 tháng Vinblastin có thể gây độc cho thai, nên chỉ dùng ở thời kỳ mang thai nếu tình trạng bệnh đe dọa tính mạng hoặc bệnh nặng mà các thuốc an toàn hơn không có hiệu lực

Đối với trẻ em, tiêm tĩnh mạch 0,1 - 2 mg/kg, một lần trong một tuần

Điều kiện lưu trữ: tủ lạnh từ 36 – 46 0F (giữa 2,2 – 7,80C) Thuốc có thể được bảo quản trong 30 ngày kể từ ngày sản xuất.

2.2.5.2 Vincristine [1]

Tên biệt dược: Vincran

Dạng bào chế: dung dịch tiêm

Thành phần: Vincristine sulfate

Hình 14: Sản phẩm và cấu trúc hóa học của vincristine sulfate

Vincristine được sự chấp thuận của Food and Drug Administration (FDA) của Mỹ vào tháng 7/1963 như Oncovin Là một trong những thuốc chống ung thư được dùng rộng rãi nhất, đặc biệt có ích đối với các bệnh ung thư máu, thường được dùng để làm thuyên giảm bệnh bạch cầu lympho cấp

Nó được dùng trong liệu pháp phối hợp thuốc, là lựa chọn hàng đầu để điều trị bệnh Hodgkin, u bạch huyết không Hodgkin, ung thư biểu mô phổi, u Wilm (một loại u thận phổ biến ở trẻ em), bạch cầu tủy, sarcoma Ewing và sarcoma cơ vân

Phối hợp thuốc chứa vincristine là lựa chọn hàng thứ hai cho ung thư biểu mô vú, ung thư cổ tử cung, u nguyên bào thần kinh và bệnh bạch cầu lympho mãn tính

Một số chuyên gia ưa dùng vincristine chỉ để làm thuyên giảm và không dùng trong điều trị duy trì vì việc sử dụng kéo dài sẽ gây độc hại thần kinh Sự kháng

vincristine có thể phát triển trong quá trình điều trị Vincristine gây giảm bạch cầu nên phải đếm số lượng bạch cầu trước mỗi liều

 Tác dụng phụ:

Thường bắt đầu với buồn nôn, nôn, táo bón, co cứng cơ bụng, sút cân nhưng sẽ phục hồi nhanh Thuốc cũng có thể gây những phản ứng chậm phục hồi như rụng tóc và bệnh thần kinh ngoại biên

Những tai biến nặng về thần kinh có thể xảy ra như mất những phản xạ gân sâu, viêm đau thần kinh, tê các chi, nhức đầu, mất điều hòa Những khuyết tật thị giác, liệt nhẹ hoặc bại liệt và teo một số cơ duỗi có thể xảy ra chậm Liệt những dây thần kinh số

2, 3, 6 và 7 cũng có thể xảy ra Các tai biến thần kinh có thể kéo dài trong nhiều tháng Tăng huyết áp nặng, tình trạng kích động hoặc trầm cảm cũng có thể xảy ra nhất thời Thuốc gây độc tại chỗ, cần tránh sự tràn thuốc ra ngoài, tốt nhất nên cho dùng thuốc

bằng cách tiêm truyền tĩnh mạch Vincristine được nhanh chóng thải trừ khỏi máu, 70% thuốc được thải trong mật Trong bệnh vàng da tắc mật, độc tính thuốc lớn hơn và cần giảm liều Khoảng 12% thuốc được thải trừ trong nước tiểu Vincristine không vào trong não, do đó không dùng cho bệnh bạch cầu hệ thần kinh trung ương.

Thận trọng lúc dùng: Vincristine gây độc hại cho thai Ðối với phụ nữ còn khả năng sinh đẻ, cần dùng các biện pháp tránh thai Phụ nữ đang điều trị với Vincristine cũng như Vinblastine không được cho con bú Vinscristine khác với hầu hết các thuốc chống ung thư khác ở chổ sự ức chế tủy xương không xảy ra thường xuyên, do đó nó được dùng trong các phối hợp thuốc Tuy vậy có giảm bạch cầu và phải đếm số lượng bạch cầu trước mỗi liều Việc sử dụng thường bị hạn chế bới tác dụng độc về thần kinh

Người lớn: 0,025 – 0,075 mg/kg, mỗi tuần 1 lần, tùy theo những tác dụng phụ và hiệu quả điều trị mà điều chỉnh liều khi cần thiết

Điều kiện lưu trữ: giữ ở 2-80C, bảo quản lạnh, không làm đông, tránh ánh sáng

CHƯƠNG 3:

PHƯƠNG PHÁP CHIẾT TÁCH

3.1 Phương pháp chiết tách dùng chất lưu siêu tới hạn

3.1.1 Khái niệm chiết suất siêu tới hạn:

Là quá trình phân tách một hay một số chất từ hỗn hợp (dược liệu, hỗn hợp nguyên liệu) bằng cách sử dụng chất lỏng CO2 siêu tới hạn như một dung môi Khi ở trạng thái này CO2 có đặc tính về độ tan tương tự như một chất lỏng đồng thời có khả năng

khuếch tán và độ nhớt gần với chất khí, nhờ vậy chúng có khả năng khuếch tán và hòa tan nhanh các hoạt chất trong nguyên liệu Gore (1891) là người đầu tiên phát hiện ra khả năng hòa tan tốt của Naphtalen và Camphor trong CO2 lỏng Sau đó Andrews

(1875) đã nghiên cứu về đặc tính của CO2 ở trạng thái siêu tới hạn Tuy nhiên, tới đầu những năm 1970 công nghệ chiết xuất các hợp chất tự nhiên bằng dung môi CO2 siêu tới hạn (SC-CO2) mới thực sự phát triển và đi vào ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm,