Tổng quan cấu trúc saponin dammaran của các loài trong thực vật

1 ĐẶT VẤN ĐỀTrên thếgiới, trong chăm sóc sức khỏe, trong phòng và điều trịbệnh hiện nay và trong tương lai đang càng ngày chú trọng đến dùng các sản phẩm có nguồn gốc từtựnhiên. Nhiều bài thuốc cổtruyền đã được phát triển, nhiều hợp chất, nhóm hợp chất có tác dụng sinh học quý giá đã được phát hiện, nghiên cứu và nhiều nghiên cứu đã được ứng dụng vào thựtế. Saponin dammaran được chú ý rất nhiều bởi các nhà khoa học trên toàn thếgiới, đặc biệt là Trung Quốc và Nhật Bản, bởi vì cấu trúc đặc biệt của nó và tác dụng sinh học đa dạng. Nhiều tác dụng dược lý đáng chú ý từdịch chiết, từcác nhóm hoạt chất hay hoạt chất tinh khiết được chứng minh nhưhạđường huyết, hạcholesterol, tăng cường miễn dịch, chống viêm, chống mệt mỏi, chống ung thư… được kiểm chứng invitro, invivo hay trên lâm sàng. Đã có nhiều dạng thuốc (trà thảo dược, nước uống, viên nang cứng, viên nén…) được sản xuất và sửdụng nhiều nơi trên thếgiới: Mỹ, Trung Quốc, các nước Châu Âu. Việc nghiên cứu vềcấu trúc saponin dammaran ngày càng được quan tâm nhiều, các nghiên cứu mới tiếp tục đưa ra được những saponin dammaran mới và tác dụng sinh học của chúng. Cần thiết có sựtập hợp, hệthống hóa vềcấu trúc saponin khung dammaran, cũng nhưliên hệgiữa cấu trúc và tác dụng của chúng trong thực vật. Để đặt cơsởcho vấn đềnày tôi xin được thực hiện khóa luận “Tổng quan cấu trúc saponin dammaran của các loài trong thực vật” với 2 nội dung chính sau: Phần 1: Đại cương vềsaponin triterpenoid Phần 2: Cấu trúc saponin khung dammaran trong thực vật

SAP

TRƯ

TỔ PONIN

ỆP DƯỢC

NỘI

ÚC CÁC L

C SĨ

LOÀI

ĐỖ THẾ NGHĨA

TỔNG QUAN CẤU TRÚC SAPONIN DAMMARAN CỦA CÁC LOÀI

TRONG THỰC VẬT

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn: ThS Thân Thị Kiều My

Nơi thưc hiện: Bộ môn Dược liệu

HÀ NỘI – 2013

Với sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân

thành tới ThS Phạm Tuấn Anh, ThS Thân Thị Kiều My người thầy, người

cô đã tận tình chỉ bảo, động viên và hướng dẫn cho tôi những kiến thức và phương pháp nghiên cứu khoa học trong suốt thời gian thực hiện và hoàn thành khóa luận

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô và các anh chịtrong Bộ môn Dược liệu – Trường Đại học Dược Hà Nội đã giúp đỡ và chỉ bảo tôi rất nhiều trong suốt thời gian tôi thực hiện khóa luận tại bộ môn

Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu, phòng Đào tạo, các phòng ban và các thầy cô giáo trường Đại học Dược Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi học tập và nghiên cứu trong thời gian học tập tại trường

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến gia đình

và bạn bè, những người đã luôn cổ vũ, động viên và giúp đỡ tôi trong học tập cũng như trong cuộc sống

Hà Nội, ngày 15 tháng 05 năm 2013

Sinh viên

Đỗ Thế Nghĩa

ĐẶT VẤN ĐỀ 1 

PHẦN 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ SAPONIN TRITERPENOID 2 

1.1 Đại cươngsaponin 2 

1.2 Saponin triterpenoid 4 

1.2.1 Quá trình sinh tổng hợp saponin triterpenoid, sự đóng vòng của khung saponin từ oxidosqualen 4 

1.2.2 Phân loại theo khung cấu trúc 8 

1.2.3 Đặc điểm phần đường của saponin triterpenoid 10 

PHẦN 2 CẤU TRÚC DAMMARANE CỦA CÁC SAPONIN TRONG THỰC VẬT 12 

2.1 Phân bố các saponin khungdammarane trong thực vật 12 

Hình 5 Cấu trúc Dammaran thuộc nhóm Saponin triterpen tetracyclic 12 

2.2 Cấu trúc saponin khung dammaran trong chi Panax họ Araliaceae 13 

2.2.1 Protopanaxadiol 13 

2.2.2 Protopanaxatriol 15 

2.2.3 Ocotillol 16 

2.2.4 25- OH Protopanaxadiol 16 

2.2.5 25-OH protopanaxatriol 17 

2.2.6 23-OH 24,25-epoxy 20(22)-en protopanaxatriol 17 

2.2.7 25-hydroperoxy 23-en protopanaxatriol 18 

2.2.8 23(24), 25(26)-en protopanaxadiol 18 

2.2.9 26-OH protopanaxadiol 19 

2.2.11 Các saponin khác 20 

2.2.12 Tác dụng sinh học của ginsenosid 21 

2.3 Cấu trúc saponin khung dammaran trong chi Gynostemma Blume họ Cucurbitaceae 25 

2.3.1 Cấu trúc saponin dammaran trong Gynostemma pentaphyllum 26 

2.3.1.a Cấu trúc protopanaxadiol và biến thể tại vị trí C-23 29 

2.3.1.b Cấu trúc khung gyp-genin 1 31 

2.3.1.c Cấu trúc khung gyp-genin 2 34 

2.3.1.d Cấu trúc khung gyp-genin 3 35 

2.3.1.e Cấu trúc ocotillol và biến thể 36 

2.3.2 Một số loài khác 38 

2.4 Cấu trúc saponin khung dammaran trong họ Xoan (Meliaceae) 41 

2.5 Cấu trúc saponin khung dammaran trong hạt cây táo Zizyphus jujuba 43 

2.6 Saponin trong cây rau đắng biển Bacopa monniera họ Scrophulariaceae 45 

2.7 Saponin trong cây Rhoiptelea chiliantha 47 

PHẦN 3 BÀN LUẬN VÀ KẾT LUẬN 48 

3.1 Bàn luận 48 

3.2 Kết luận và đề xuất 50 

G Gynostemma

D Dysoxylum GCL Giảo cổ lam

TT Tên hình Trang

1 Hình 1.1. Các bước đầu tiên sinh tổng hợp phytosterols và

triterpenoid saponins để tạo thành tiền chất quen thuộc 2,3

oxydosqualene GPP – geranyl pyrophosphate, FPP – farnesyl

pyrophosphate

5

2 Hình 1.2 Oxidosqualene cyclase (OSC) xúc tác thác tạo vòng

của 2,3-oxidosqualene tạo ra khung sapogenin triterpenoid

4 Hình 2.2 Các saponin khung dammaran khác trong chi Panax 20

5 Hình 2.3 Bốn khung cấu trúc chính saponin khung dammaran

9 Hình 2.7 Cấu trúc saponin khung dammaran trong họ Xoan 42

10 Hình 2.8 Cấu trúc saponin khung dammaran trong cây

Zizyphus jujuba

44

TT Tên bảng Trang

1 Bảng 1 Protopanaxadiol trong chi Panax 13

2 Bảng 2 Protopanaxatriol trong chi Panax 15

4 Bảng 4 25- OH Protopanaxadiol trog chi Panax 16

5 Bảng 5 25-OH protopanaxatriol trong chi Panax 17

6 Bảng 6 23-OH 24,25-epoxy 20(22)-en protopanaxatriol trong

chi Panax

17

7 Bảng 7 25-hydroperoxy 23-en protopanaxatriol trong chi Panax 18

8 Bảng 8 23(24), 25(26)-en protopanaxadiol trong chi Panax 18

9 Bảng 9 26-OH protopanaxadiol trong chi Panax 19

10 Bảng 10 24,25-OH protopanaxatriol trong chi Panax 19

11 Bảng 11: Liên quan giữa cấu trúc và tác dụng chống ung thư của

14 Bảng 14 Saponin khung gyp-genin 1 trong G.pentaphyllum 31

15 Bảng 15 Saponin khung gyp-genin 2 trong G.pentaphyllum 34

16 Bảng 16 Saponin khung gyp-genin 3 trong G.pentaphyllum 35

17 Bảng 17 Saponin khung ocotillol và biến thể trong

G.pentaphyllum

37

18 Bảng 18 Saponin khung jujubogenin trong Bacopa monniera 45

19 Bảng 19 Saponin khung Pseudojujubogenin trong Bacopa

monniera

46

20 Bảng 20 Saponin khung dammaran trong Rhoiptelea chiliantha 47

Trên thế giới, trong chăm sóc sức khỏe, trong phòng và điều trị bệnh hiện nay và trong tương lai đang càng ngày chú trọng đến dùng các sản phẩm có nguồn gốc từ tự nhiên Nhiều bài thuốc cổ truyền đã được phát triển, nhiều hợp chất, nhóm hợp chất có tác dụng sinh học quý giá đã được phát hiện, nghiên cứu và nhiều nghiên cứu đã được ứng dụng vào thự tế

Saponin dammaran được chú ý rất nhiều bởi các nhà khoa học trên toàn thế giới, đặc biệt là Trung Quốc và Nhật Bản, bởi vì cấu trúc đặc biệt của nó

và tác dụng sinh học đa dạng Nhiều tác dụng dược lý đáng chú ý từ dịch chiết, từ các nhóm hoạt chất hay hoạt chất tinh khiết được chứng minh như hạ đường huyết, hạ cholesterol, tăng cường miễn dịch, chống viêm, chống mệt mỏi, chống ung thư… được kiểm chứng invitro, invivo hay trên lâm sàng Đã

có nhiều dạng thuốc (trà thảo dược, nước uống, viên nang cứng, viên nén…) được sản xuất và sử dụng nhiều nơi trên thế giới: Mỹ, Trung Quốc, các nước Châu Âu

Việc nghiên cứu về cấu trúc saponin dammaran ngày càng được quan tâm nhiều, các nghiên cứu mới tiếp tục đưa ra được những saponin dammaran mới

và tác dụng sinh học của chúng Cần thiết có sự tập hợp, hệ thống hóa về cấu trúc saponin khung dammaran, cũng như liên hệ giữa cấu trúc và tác dụng của chúng trong thực vật Để đặt cơ sở cho vấn đề này tôi xin được thực hiện khóa luận “Tổng quan cấu trúc saponin dammaran của các loài trong thực vật” với

2 nội dung chính sau:

Phần 1: Đại cương về saponin triterpenoid

Phần 2: Cấu trúc saponin khung dammaran trong thực vật

1.1 Đại cương saponin

Saponin, là một loại glycosid, là nhóm hợp chất tự nhiên thường gặp trong thực vật Tiền tố sapo có nghĩa là xà phòng Người ta biết khoảng 500 loài thuộc họ thực vật có saponin Một vài loài động vật cũng có saponin như các loài hải sâm, cá sao Saponin có một số tính chất đặc trưng sau:

Tạo bọt nhiều và bền khi lắc với nước vì có hoạt tính bề mặt cao do phân

tử saponin có một đầu ưa nước và một đầu kỵ nước Tính chất này làm cho saponin giống xà phòng: có tính nhũ hóa và tẩy sạch

Làm vỡ hồng cầu ngay ở những nồng độ rất loãng, tính chất này được gọi

là tính chất phá huyết người ta cho rằng tính phá huyết có liên quan đến sự tạo phức giữa saponin với cholesterol và các ester của cholesterol trong màng hồng cầu, nhưng lại thấy có nhiều trường hợp chỉ số phá huyết và khả năng tạo phức với cholesterol không tỉ lệ thuận với nhau vì vậy phải xét đến khả năng tạo phức của saponin với các thành phần khác của màng hồng cầu Qua việc theo dõi tính phá huyết, người ta thấy rằng cấu trúc của phần aglycon có tác dụng trực tiếp đến tính phá huyết còn phần đường có ảnh hưởng đến mức

độ phá huyết Hồng cầu của động vật khác nhau cũng bị ảnh hưởng khác nhau đối với 1 saponin Hồng cầu cừu dễ bị phá huyết nhất nên dùng tốt để tính chỉ

số phá huyết, nếu không có máu cừu thì có thể dùng máu của động vật có sừng khác

Saponin có thể làm chết cá (hoặc một số động vật máu lạnh khác) ở những nồng độ rất thấp Tính chất này được giải thích do saponin làm tăng tính thấm của biểu mô đường hô hấp làm mất các chất điện giải cần thiết

Saponin còn có tính chất đặc biệt nữa là tính tạo phức với cholesterol hoặc một số chất 3β-hydroxy steroid khác Đôi khi người ta lợi dụng tính chất này

hydroxyl khác

Trên đây là một số tính chất đặc trưng của saponin, tuy vậy một vài tính chất trên không thể hiện ở một số saponin ví dụ: sarsaparillosid, jurubin thì không có tính phá huyết cũng như tính tạo phức với cholesterol Các ginsenosid nhóm dammaran có tác dụng phá huyết yếu hơn nhóm olean

Saponin vì có phân tử lớn nên khó bị thẩm tích, người ta dựa vào tính chất này để tinh chế saponin

Saponin có vị đắng, khó chịu, thường ở dạng vô định hình, rất khó tinh chế, do đó trước đây saponin trong cây thường được mô tả ở dạng sapogenin Gần đây đã có những công trình phân lập được các saponin có trên 10 đơn vị đường trong phân tử mà có điểm chảy xác định và toàn bộ cấu trúc (kể cả dây nối giữa các đơn vị đường) cũng đươc xác định Saponin tan trong nước, cồn methylic và ethylic loãng, khó tan trong cồn cao độ, rất ít tan trong aceton, không tan trong ether, hexan do đó có thể dùng 3 dung môi sau để tủa saponin trong quá trình chiết xuất

Các saponin đều là các chất quang hoạt, phần lớn các sapogenin steroid thì

tả truyền còn sapogenin triterpenoid thì hữu truyền Điểm chảy của saponin thường cao, từ 200о C trở lên và có thể trên 300о C Các saponin thường hay chuyển thành dẫn chất acetyl dễ kết tinh hơn, có điểm chảy xác định và năng suất quay cực cố định hơn Có nhiều trường hợp khi muốn tinh chế saponin hoặc sapogenin, người ta chuyển các chất sang dẫn chất acetyl, sau đó lại deacetyl hóa Những sapogenin có nhóm oxo thì còn được chuyển sang các dẫn chất dinitrophenylhydrazon có điểm chảy xác định [1]

1.2.1 Quá trình sinh tổng hợp saponin triterpenoid, sự đóng vòng của khung saponin từ oxidosqualen

Mặc dù khả năng để sản xuất saponin là khá phổ biến ở các loài cây, nhưng một con đường tổng hợp đầy đủ thì chưa được làm sáng tỏ trong bất kỳ loài đơn lẻ nào, quan niệm hiện tại cho rằng saponin được bắt nguồn từ trung gian của con đường tạo thành phytosterol [48], và chủ yếu là các enzyme oxidosqualene cyclases (OSCs), các cytochrome P450 (P450s) và họ 1 UDP-glycosyltransferases (UGTs) được cho là tham gia vào quá trình sinh tổng hợp của chúng

Bước đầu tiên trong sinh tổng hợp các saponin triterpenoid và phytosterol

là tạo vòng 2,3-oxidosqualen.Trong quá trình này các liên kết nội phân tử được hình thành trong khung oxidosqualen, dẫn đến hình thành chủ yếu các phân tử polycyclic có chứa các số lượng khác nhau của 5 và 6 vòng Khả năng thiết lập liên kết nội phân tử khác nhau trong quá trình tạo vòng tạo ra một lượng lớn các cấu trúc đa dạng và hơn 100 khung triterpenoid khác nhau

đã được tìm thấy trong tự nhiên [103] Tuy nhiên, từ sự đa dạng này chỉ có một số hạn chế sản phẩm có thể tạo vòng xuất hiện được sử dụng trong quá trình sinh tổng hợp saponin [35].Các enzyme xúc tác quá trình tạo vòng là oxidosqualene cyclases Hiểu biết hiện tại của cơ chế xúc tác đằng sau hoạt động OSC gần đây đã được nêu ra bởi Abe [7] OSCs đáp ứng được 3điều kiện tiên quyết để tác động vào quá trình tạo vòng chính: (1)chất xúc tác axit bắt đầu quá trình tạo vòng bằng cách proton hóa 2,3 -oxidosqualene, (2) một khoảng trống đặc biệt ở enzyme chủ yếu do sự hạn chế không gian của vị trí hoạt động, định hướng đóng vòng khung oxidosqualene thông qua các giai đoạn trung gian mà dẫn đến hình thành các sản phẩm tạo vòng riêng biệt cuối

trình tạo vòng để ngăn chặn tác động của phản ứng phụ

Chấm dứt của quá trình tạo vòng, đòi hỏi hoàn nguyên điện tích trung hòa của các cation trung gian Thông thường, sự dập tắt này là kết quả của quá trình làm mất proton hoặc do các phân tử nước gắn ở trung tâm hoạt động Kết quả là sản phẩm tạo thành do kiểu kết thúc phản ứng này luôn giữ lại 1 liên kết đôi ở các vị trí khác nhau Ngoài ra, một số OSCs được thấy rằng, nó kết thúc quá trình đóng vòng bằng cách cộng cố định nước vào một vị trí tạo

ra các sản phẩm vòng bảo hòa, các sản phẩm dienolic [43]

O-PP IPP

O-PP GPP

O-PP IPP

O-PP FPP

O-PP FPP

squalen squalen

Hình 1.1 Các bước để tạo thành tiền chất quen thuộc 2,3 oxydosqualene GPP –

geranyl pyrophosphate, FPP – farnesyl pyrophosphate[18]

Hình 1.2 Oxidosqualene cyclase (OSC) xúc tác thác tạo vòng của

2,3-oxidosqualene tạo ra khung sapogenin triterpenoid khác nhau\

Các đặc điểm đặc trưng của quá trình tạo vòng xúc tác bởi OSCs tham gia vào quá trình sinh tổng hợp sapogenin triterpenoid (Hình 1.2), hướng ban đầu của khung 2,3-oxidosqualene thành cấu hình ghế- ghế- ghế trái ngược với cấu hình ghế- thuyền- ghế trong quá trình xúc tác để tổng hợp saponin steroid Vì vậy, thay vì tạo thành cation protosteryl trong quá trình tổng hợp sterol, sản phẩm trung gian đầu tiên trong quá trình tạo vòng của tất cả các sapogenin triterpenoid là cation dammarenyl Làm mất proton trực tiếp cation này cho

ta sapogenin loại dammarane Theo cách khác, cation này có thể tiếp tục trải qua sắp xếp lại tạo ra hoặc tirucallanyl (saponin loại tirucallane) hoặc cation baccharenyl Tiếp tục đóng vòng cation baccharenyl cho ta cation pentacyclic lupanyl – khung được tìm thấy trong sapogenin loại lupane Mở vòng trở lại và mở rộng vòng 5 thành phần của cation lupanyl thành vòng 6 carbon, dẫn đến một sản phẩm tạo vòng trung gian là germanicyl cation Cation germanicyl có thể được tiếp tục chuyển đổi thành oleanyl (sapogenins loại oleanane), taraxasterenyl (saponin loại taraxasterane) hoặc cation ursanyl (saponin loại ursan) [35]

1.2.2 Phân loại theo khung cấu trúc

11 khung chính trong hình 1 gồm dammaran, tirucallan, lupan,hopan, oleanan, taraxasteran,ursan, cucurbitan, cycloartan, lanostan, và steroid đại diện cho các sản phẩm cuối cùng của quá trình đóng vòng, các phản ứng biến đổi và giáng chức, đây là những khung saponin chính được tìm thấy trong các tài liệu [35]

Hình 1.3 Cấu trúc của 11 khung saponin khác nhau sau khi đóng vòng và dẫn

dammaranes (1)

H

H H

1 2

3 4

17

15 16

3,4-seco dammaranes(1a)

H

H H

1 2

3 4

17

15 16

bis-nor hopanes(4b)

H

pregnanes (11b)

H H H

1.2.3 Đặc điểm phần đường của saponin triterpenoid

Cấu trúc phần đường điển hình của saponin triterpenoid bao gồm các chuỗi đường oligo , 2-5 đơn vị monosaccharid, thường liên kết ở vị trí C3 hoặc C28 Ít thường xuyên hơn là 1-2 đơn vị saccharide liên kết ở vị trí C4,C16, C20, C21, C22 và / hoặc C23 Glucose, galactose, glucoronic axit, rhamnose, xylose và arabinose là những hexose và pentose thường gặp nhất trong chuỗi saccharide Trong những trường hợp hiếm hoi cũng có thể là fucose, quinovose, ribose và apiose có thể được kết hợp

Hầu hết saponin đều là những monodesmosid hoặc là bidesmosid, nghĩa là chúng bao gồm 1 hoặc 2 chuỗi saccharid, tách biệt nhau và ở các vị trí khác nhau Ngoại lệ của trường hợp này là cỏ linh lăng [72] và một saponin của Acacia auriculiformis [61] có saponin tridesmoside Các chuỗi saccharid của saponin loại oleanan thường gồm glucose, arabinose, rhamnose, xylose, và glucuronic acid Một số monosaccharid ít phổ biến hơn được tìm thấy như apiose, fucose, quinovose và ribose Apiose và fucose được phân bố trong nhiều bộ thực vật Apiose được thấy trong Asterales [85], Campanulales [30], Lamiales [15], Rubiales [23], Ebenales [52], Fabales [72], Rosales [25], [24], [71], Sapindales [34], [100] and Liliales [9], Fucose được tìm thấy trong Asterales [83], [80], [81], [79], Lamiales,[105], [65], Rubiales [29], Scrophulariales, [42], Caryophyllales [82], Apiales [21] [63], Fabales [14], Polygalales [114], Rosales [71], [24], Sapindales [46] and Liliales [9] Quinovose dường như có ở nhiều loài hơn là apiose và fucose, và chỉ thấy ở Fabales and Sapindales [14] Ribose chỉ được thấy ở Ranunculales [101] Lớp Liliopsida ít đa dạng hơn lớp Magnoliopsida về khía cạnh mẫu glycosyl, có ít

sự khác nhau hơn về kiểu chuỗi monosaccharid

Những chuỗi đường gồm 3 monosaccarid là nhiều nhất, nó có ở tất cả các

bộ thực vật trừ Theales, Nymphaeales, và Myrtales Bộ Dipsacales và Fabales

đa dạng về độ dài của chuỗi nhất, từ 1 đến 8 monosaccharid Những saponin

có 1 monosaccarid ở 1 vị trí carbon của khung, có thể có chuỗi saccarid dài hơn ở vị trí khác [15] [79] [102] Có thể giả thiết rằng những saponin có chuỗi saccharid ngắn phải có thêm 1 chuỗi dài hơn để làm cho saponin có thể tan trong nước Tuy vậy, có ít bằng chứng để củng cố giả thiết trên được tìm thấy,

như saponin từ Erythrina sigmoidea [64] chỉ có một monosaccharid ở vị trí C22 Thêm vào đó, saponin từ loài Zygophyllum [75] và Lafoensia

glyptocarpa [8] chỉ có một monosaccharid ở vị trí C3 hoặc C17 Độ tan có thể

tăng lên do những nhóm mang theo trên chuỗi saccharid, cũng như các đơn vị

glycosyl phosphat (như chuỗi 3 đơn vị của saponin của Bupleurum rigidum,

và phần glucuronic acid Tuy nhiên, những nghiên cứu không chứng minh một sự liên hệ giữa chuỗi saccarid ngắn và sự hiện diện của nhóm mang [38]

PHẦN 2 CẤU TRÚC DAMMARANE CỦA CÁC SAPONIN TRONG

THỰC VẬT

Có rất nhiều nghiên cứu về cấu trúc saponin dammaran trong thực vật, đặc biệt là trong các loài thuộc chi Panax họ Araliaceae và các loài thuộc chi Gynostemma Blume Ngoài ra ở các họ thực vật khác cũng đã có nhiều nghiên cứu

2.1 Phân bố các saponin khungdammarane trong thực vật

11

12 13 14 15 16

17 18

Năm 2007 Jean-Paul Vincken , Lynn Heng, Aede de Groot, Harry Gruppen đã nêu ra phân bố của các khung saponin trong thực vật trong đó khung dammaran được phân bố trong phân lớp Asteridae bộ Scrophulariales

có 6 loài, phân lớp Dilleniidae bộ Dilleniidae, phân lớp Hamamelidae bộ Juglandales, phân lớp Rosidae bộ Apiales, bộ Rhamnales có [35] Nhiều tác giả khác đã chỉ ra sự phân bố của khung dammaran trong các loài thuộc chi

Gynostemma họ Cucurbitaceae, bộ Cucurbitales phân lớp Dilleniidae, mà chủ

yếu được nghiên cứu nhiều nhất là loài Gynostemma pentaphyllum, như

Valentina Razmovski-Naumovski , Tom Hsun-Wei Huang , Van Hoan Tran, George Qian Li, Colin C Duke & Basil D Roufogalis chỉ ra hơn 100 saponin

mà chủ yếu là saponin khung dammaran[99], Feng Yin, Yinan Zhang, Zhengyi Yang, Qiuqun Cheng, và Lihong Hu tìm thấy 6 saponin mới đều khung dammaran trong loài Gynostemma cardiospermum [109], 8 saponin dammaran mới được tìm thấy trong loài Gynostemma pubescens [106]

2.2 Cấu trúc saponin khung dammaran trong chi Panax họ Araliaceae

Trên thị trường phổ biến nhất là Panax ginseng hầu hết được tìm thấy ở bắc Trung Quốc, Hàn Quốc và phía tây của Nga và Panax quinquefolius được

tìm thấy chủ yếu ở miền nam Canada và Mĩ Ngoài ra các cây khác cũng được

sử dụng phổ biến là Panax notoginseng được tìm thấy ở Trung Quốc, Panax japonicas hay gọi là nhân sâm Nhật Bản, Panax vietnamensis được tìm thấy ở Việt Nam, Panax pseudoginseng được tìm thấy ở Nepal và phía đông

20

OR1

3

6 12

Protopanaxadiol

1 Ra1 Glc2-Glc Glc6-Ara (P)4-Xyl

2 Ra2 Glc2-Glc Glc6-Ara (f)2-Xyl

R 1 O

3

6 12

25-tetrahydroxydammaran-6-O-ß-D-xylopyranosyl-(1–2)-ß-D-2.2.6 23-OH 24,25-epoxy 20(22)-en protopanaxatriol

HO OH

2.2.7 25-hydroperoxy 23-en protopanaxatriol

R3O OH

2.2.9 26-OH protopanaxadiol

R2O OH

2.2.11 Các saponin khác

Hình 2.2 Các saponin khung dammaran khác trong chi Panax

24-OH 25-en saponin

OH

R1O

3

6 12

Saponin loại La Ginsenosid Rh6

2.2.12 Tác dụng sinh học của ginsenosid

- Một số ginsenosid được chỉ ra là có tác dụng chống ung thư với nhiều cơ chế khác nhau: Rb2 [22], Rg3 [39], [76], Rh2 [11] [41], Rs3[40], C-Mx [28], DM1, PM1, SM1 [51], hợp chất K [47] [87]

- Ngăn ngừa đột biến AND: Rh2 [11]

- Tăng cường miễn dịch: các ginsenosid còn được chỉ ra là có tác dụng tăng cường miễn dịch, ví dụ Rg1 được chỉ ra là làm tăng cả miễn dịch dịch thể và miễn dịch qua trung gian tế bào [19] [17], Rd [56] [55] [13], Rh1 [49]

- Tác dụng trên tim mạch: ginsenosid được chỉ ra có tác dụng điều hòa nhịp tim, điều hòa huyết áp [20]

b Liên quan giữa cấu trúc và tác dụng chống ung thư của dammaran

Bảng 11: Liên quan giữa cấu trúc và tác dụng chông ung thư của dammaran

Ra1 PPD 5 2 0 1-OH 3 Không thấy Rb1 PPD 5 2 0 1-OH 3 Không thấy Rb2 PPD 4 2 0 1-OH 2 Chống tăng

sinh, tạo mạch yếu

Rb3 PPD 4 2 0 1-OH 2 Chống tăng

sinh, tạo mạch yếu

Rc PPD 4 2 0 1-OH 2 Không có tác

dụng chống tăng sinh

Rd PPD 4 2 0 1-OH 2 Không có tác

dụng chống tăng sinh Hợp chất K PPD 1 1 0 1-OH 0 Ngăn quá trình

lớn lên của tế bào ung thư yếu

Re PPT 3 1-OH 2 1-OH 1 Không thấy

Rf PPT 1 1-OH 1 1-OH 1-OH Không thấy Rg1 PPT 2 1-O 1 1-OH 1 Chống tăng

sinh Rg2 PPT 3 1 2 1-OH 1-OH Chống tạo

mạch Rg3 PPD 2 2 0 1-OH 1-OH Chống tăng

sinh, Rh1 PPT 1 1-OH 1 1-OH 1-OH Chống tăng

sinh mạnh Rh2 PPD 1 1 0 1-OH 1-OH Chống tăng

sinh mạnh 25-OH-

PPT PPT 0 1-OH 1-OH 1-OH 1-OH Chống tăng sinh yếu

25-OH-PPD

PPD 0 1-OH 0 1-OH 1-OH Chống tăng

sinh 25-OCH3-

PPD PPD 0 1-OH 0 1-OH 1-OH sinh Chống tăng

- Số phân tử đường

Tác dụng chống ung thư giảm khi tăng số phân tử đường trong phân tử ginsenosid Những ginsenosid có 4 hoặc nhiều hơn số phân tử đường, như Rb1 hoặc Rc được thấy rằng không có dấu hiệu của tác dụng chống tăng sinh

tế bào trong khi Rd có 3 phân tử đường có tác dụng ức chế sự lớn lên của tế bào ung thư nhẹ Ginsenosid Rg3 (2 phân tử đường trong phân tử, và Rh2 (1 phân tử đường trong phân tử), IH-901 (1 phân tử đường trong phân tử) , PPT (không có phân tử đường nào), và PPD (không có phân tử đường nào) ức chế các loại tế bào ung thư khác nhau và cũng nâng cao được hiệu quả của các phương pháp hóa trị thông thường khi dùng cùng chúng Rh2, 25-OH-PPD và PPD chỉ ra là có tác dụng gấp 5-15 lần Rg3 Trong các hợp chất, PPD không

có đường và có tác dụng chống ung thư mạnh nhất đã chỉ ra rằng việc chứa nhóm acetyl ở những vị trí được lựa chọn đã làm tăng tác dụng chống ung thư của PPD Một yếu tố nữa có thể làm tăng tác dụng chống ung thư là nếu các nguyên tử khác loại như N hoặc S được thêm vào cấu trúc steroid trung tâm hoặc các mạch nhánh

Việc có các nhóm thân lipid trong chuỗi nhánh được chỉ ra là làm tăng tác dụng chống tăng sinh tế bào Loại biến đổi này có thể cải tiến dược động học của hợp chất Việc có thêm các phân tử đường làm giảm tính kỵ nước của hợp chất và làm giảm tính thấm qua màng tế bào của hợp chất

- Liên kết đường ở vị trí C6

Sự khác nhau của vị trí liên kết nhóm đường có thể ảnh hưởng đến tác dụng sinh học Sự khác nhau nhóm thế của nhóm dammaran PPD và PPT Ginsenosid Rh2 (loại PPD) và Rh1 (loại PPT) chứa một glucose ở C3 và C6,

có cấu trúc tương tự nhau nhưng tác dụng chống ung thư của Rh2 mạnh hơn Rh1 F1(20-O-glc-PPT) và Rh1 (6-O-glc-PPT) có số phân tử đường giống nhau và khối lượng phân tử giống nhau nhưng khác nhau ở vị trí nhóm

đường, trong nghiên cứu ung thư tiền liệt tuyến thì F1 có tác dụng ngăn ngừa cao hơn Rh1

Cùng với nhóm đường ở C6, tác dụng chống ung thư của gisenosid giảm

đi so vơi liên kết ở C3 và C20 Các mô hình phân tử và các thí nghiệm đã chứng minh rằng sự tồn tại của phân tử đường ở C6 làm tăng sự cản trở việc phân tử nối vào protein tiếp nhận của chúng vì vậy nó làm giảm tác dụng chống ung thư của ginsenosid

Dehydrat hóa ở C20 làm tăng hoạt tính sinh học của ginsenosid Rg5 khác với Rg3 chỉ ở nhóm hydroxyl ở vị trí C20 trong Rg3 mà tác dụng ngăn tăng sinh tế bào gấp 4 lần so với Rh3

- Chọn lọc lập thể ở vị trí 20(S) và 20(R)

Cấu dạng 20(S) và 20(R) của những ginsenosid là những đồng phân quang học của nhau và phụ thuộc vào định hướng của hydroxyl C20 của ginsenosid 20(S)-OH trong không gian gần với hydroxyl C12 của ginsenosid trong khi 20(R) thì xa Sự khác biệt trong hóa lập thể này dẫn đến sự khác nhau trong tác dụng dược lý 20(S)-Rg3 quét sạch gốc hydroxyl tốt hơn 20(R)-Rg3 20(S)-Rg3 liên kết tốt hơn với nhóm hydroxyl tiếp nhận trong kênh ion hơn 20(R), khiến cho 20(S)-Rg3 điều chỉnh hiệu quả kênh ion phụ thuộc vào điện thế Những kênh ion nhạy cảm với điện thế được thấy là đóng vai trò quan trọn trong tiến triển của bệnh ung thư Nhìn chung các hợp chất 20(S) được thấy là có tác dụng chống tăng sinh tế bào tốt hơn 20(R) Trong khi hợp chất 20(R) thì có tác dụng ngăn ngừa tế bào ung thư xâm nhập và biến thể tốt hơn hợp chất 20(S).Mặc dù tác dụng chống lại ung thư hạn chế được nghiên cứu, nhưng 20(R)-Rh2 ngăn tế bào hủy xương tốt hơn 20(S)-Rh2 Những nghiên cứu này chỉ ra rằng cấu trúc lập thể của hydroxyl C20 ảnh hưởng đến tác dụng sinh học và dược lý của ginsenosid [67]

2.3 Cấu trúc saponin khung dammaran trong chi Gynostemma Blume họ

Cucurbitaceae

Chi Gynostemma Blume thuộc họ Cucurbitaceae với nhiều cây được sử

dụng trong chăm sóc sức khỏe từ rất lâu trong lịch sử, với nhiều giá trị quý báu về dược học, có nhiều tác dụng sinh học tương tự như nhân sâm như [104]:

- Tác dụng chống ung thư

- Tác dụng tăng cường miễn dịch

- Tác dụng tăng cường nhận thức, trí nhớ

- Tác dụng tốt trên tim mạch