ĐẶT VẤN ĐỂ • Trong những năm gần đây, nền kinh tế thế giới có sự phát triển nhanh chóng kèm theo sự giao lưu có tính chất toàn cầu. Điều này cũng tạo điều kiện phát triển mạnh các bệnh truyền nhiễm trong đó có bệnh do virus. Bệnh virus ngày càng gia tăng, dễ phát triển thành dịch nguy hiểm như: SARS, sốt xuất huyết, HIVAIDS...Một trong những bệnh virus nguy hiểm là cúm gây ra bởi virus influenza. Nhân loại đã chứng kiến 3 đại dịch cúm khủng khiếp: đại dịch thứ nhất hay “cúm Tây Ban Nha” do chủng H lN l cướp đi hơn 40 triệu sinh mạng trên toàn cầu xảy ra năm 19181919; đại dịch thứ hai năm 1957 gây tử vong cho hơn 1 triệu người; đại dịch thứ ba năm 19681969 cũng gây tử vong rất nhiều người. Từ năm 1997, virus H5N1 gây bệnh cúm ở gia cầm có độc tính gây tử vong cao đã có thể lây truyền sang người và có nguy cơ gây ra đại dịch cúm ở người. Đến nay, Việt Nam là một trong các nước nằm trong vùng bị dịch và cũng là quốc gia có số người chết do H5N1 cao nhất thế giới. Do vậy, việc nghiên cứu để tìm ra thuốc phòng chống virus nói chung và virus influenza nói riêng đang là một mục tiêu cấp bách. Gần đây, các nhà khoa học mới nghiên cứu tìm ra được những chất ức chế một loại enzyme tên là neuraminidase. Đây là enzyme đóng vai trò quan trọng trong chu kỳ nhân lên không chỉ của virus influenza mà còn cả các Myxovirus khác. Các chất ức chế neuraminidase này đã được ứng dụng như là một loại thuốc chống cúm mới có hiệu quả cao, chọn lọc và an toàn. Tuy nhiên, đây vẫn là nhóm thuốc vẫn thuộc bản quyền của một vài hãng lớn trên thế giới. Những nước đang phát triển như Việt Nam chưa được tiếp cận đầy đủ với các thông tin về nhóm thuốc này nhiều và phải nhập khẩu với giá rất đắt.
BỘ Y TÊ TRƯỜNG ĐẠI HỌC D ư ợ c HÀ NỘI „ . . . £ Q . ■ NGUYỄN KIM NGỌC m TỔNG QUAN VÊ CHẤT ức CHẾ NEURAMINIDASE (CHẤT ỨC CHẾ ENZYM), KHẢ NÂNG NGHIÊN cúu VÀ ÚNG DỤNG TẠI VIỆT NAM (KHỐA LUẬN TỐT NGHIỆP Dược SỸ ĐẠI HỌC KHÓA 2001 - 2006) Người hướng dẫn : TS. Nguyễn Văn Rư Nơi thực hiện : Bộ môn Hóa sình Trường Đại học Dược Hà Nội Thòi gian thực hiện: 112006 - 512006 HÀ NỘI - 5/2006 £ lò l CẢM ON ^rưẻ4í hâ-f têi xiết Ểtiíiổ^ hàụ. tẻ- lồtvạ. hiếl tín AÚU iẮe. lối: Thầỵ giảo - Tô. Nguỵỗn Văn Dư, n ụ tiòi ihầụ, đã tirựe. tiỂp. kưâng, dẫn lò i eêí lận. ũnhf ạiúạ. đõ^ té¿ k õătt thành khơú. Luậtt tứt nạhiêặt này,. Çîêi eũnụ. æÙL ehăn. thành eÓML ổn. eúe. thầy, eổ^ ạiảú- Ur&njq, tũăn teưè^ng., đăe. biêt Là eÓA thẢụ. eê- lemvg. bậ mền. '7ÔỨÚ linh. - Çîvliènq, ^ ạ i hjỢií '3ÔÒ. Qlồi đ ã tranạ. bị ehô- tề i kiẾit thứe Utmiạ. qttá. ừ^ùứt hjợe. tập. eũnạ. như đjỘ4ig. lùêti t)íi tí!(ì ¿fíen Uiêti th iiâ it lo i t‘U() tỉìi thíie Itiên Uhíìá luân. Çî()i líẠ eùnạ. biâ. ổn g ia ĩtỉn ít oÁ hoM. bề. đã luồn, đồặtq, ixiêttf giúp, ítỡí tò i twng. ỉvạe. lập, úà kơàn. thành luận, ơăn nàụ., '36à Qlộif nạàụ. í 8.5.2006 Sinh viên Nguyễn Kìm Ngọc DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ADN : Acid deoxyribonucleic ARN : Acid ribonucleic COPD : Bệnh tắc nghẽn phổi mạn tính (Chronic obstructive pulmonary dieases) DĐH : Dược động học DLH : Dược lực học FDA : Cục quản lý Thuốc và Thực phẩm Hoa Kỳ (US Food and Drug administration) HA : Hemagglutinin HPIV : Virus á cúm gây bệnh ở người ( Human parainfluenza virus) H-N : Hemgglutinin-neuraminidase IC50 : Nồng độ ức chế 50% (50% inhibitory concentration) NA : Neuraminidase NAI : Qiất ức chế neuraminidase ( Neuraminidase Inhibitor) NP : Nucleocapsid protein PA : Polymerase A PBl : Polymerase B1 PB2 : Polymerase B2 RNP : Ribonucleoprotein TDKMM : Tác dụng không mong muốn Vd : Thể tích phân bố MỤC LỤC Trang ĐẶT VẤN Đ Ể 1 I TỔNG QUAN VỂ NEURAMINIDASE 3 1.1 Đặc điểm chung của neuraminidase 3 1.2 Chức năng sinh học của neuraminidase trên virus cúm 4 1 .2.1 Sự ra đòi khái niệm vừus 4 1.2.2 Vừus cúm- thành viên nhóm Myxovirus 6 1 .2.3 Hình thái và kích thước của virus cúm 7 1.2.4 Cấu trúc: 7 1.2.5 Đặc điểm và vai trò của neuraminidase ở virus cúm 12 1.3.6 Sự nhân lên của vừus influenza và khả năng gây bệnh 15 II BIỆN PHÁP PHÒNG - ĐIỂU TRỊ CÚM 21 2.1 Biện pháp dùng vaccin 21 2.2 Biện pháp dùng thuốc chống virus 22 2.2.1 Nhóm ức chế protein màng M 2 23 2.2.2 Chất ức chế polymerase ARN: ribavirin 25 2.2.3 Chất ức chế neuraminidase 25 III MỘT SỐ CHẤT ỨC CHẾ NEURAMINIDASE 26 3.1 O seltam iv ir 26 3.1.1 Đặc điểm về dược động học 26 3.1 .2 Nghiên cứu in vitro, m vivo tác dụng và cơ chế tác dụng trên virus 29 3.1.3 Chỉ định - chống chỉ định 32 3.1.4 Liều dùng, cách dùng 32 3.1.5 Phản ứng bất lợi và tính an toàn 34 3.1.6 Vữus biến đổi và tính kháng thuốc 37 3.2 Zanamivir 38 3.2.1 Đặc điểm dược động học 38 3.2.2 Nghiên cứu in vitro và in vivo tác dụng và cơ chế tác dụng 39 3.2.3 Chỉ định, chống chỉ định 41 3.2.4 Liều dùng- cách dùng 41 3.2.5 Phản ứng bất lợi và tính an toàn 42 3.2.6 Virus biến đổi và tính kháng thuốc 44 3.3 Các dẫn chất cyclopentan 45 IV BÀN LU Ậ N 46 4.1 Cơ chế ức chế enzym 46 4.2 Cơ sở thiết kế chất ức chế neuraminidase 47 4.3 Vai trò chất ức chế neuraminidase phòng chống cúm 49 4.3.1 Tĩchcực: 49 4.3.2 Hạn chế: 52 4.4 Xu hướng sử dụng các chất ức chế neuraminidase hợp lý 52 4.4.1 Khuyến cáo lựa chọn chất ức chế neuraminidase 52 4.4.2 ƠIÚ ý khi sử dụng thuốc : 54 4.4.3 Hiệu quả phối hợp với các thuốc chống cúm khác 54 4.5 Hướng phát triển thuốc ức chế neuraminidase 56 4.5.1 Trên thế giód 56 4.5.2 Tại Việt Nam 57 V KẾT LUẬN VÀ ĐỂ XUẤ T 59 ĐẶT VẤN ĐỂ • Trong những năm gần đây, nền kinh tế thế giới có sự phát triển nhanh chóng kèm theo sự giao lưu có tính chất toàn cầu. Điều này cũng tạo điều kiện phát triển mạnh các bệnh truyền nhiễm trong đó có bệnh do virus. Bệnh virus ngày càng gia tăng, dễ phát triển thành dịch nguy hiểm như: SARS, sốt xuất huyết, HIV/AIDS Một trong những bệnh virus nguy hiểm là cúm gây ra bởi virus influenza. Nhân loại đã chứng kiến 3 đại dịch cúm khủng khiếp: đại dịch thứ nhất hay “cúm Tây Ban Nha” do chủng H lN l cướp đi hơn 40 triệu sinh mạng trên toàn cầu xảy ra năm 1918-1919; đại dịch thứ hai năm 1957 gây tử vong cho hơn 1 triệu người; đại dịch thứ ba năm 1968-1969 cũng gây tử vong rất nhiều người. Từ năm 1997, virus H5N1 gây bệnh cúm ở gia cầm có độc tính gây tử vong cao đã có thể lây truyền sang người và có nguy cơ gây ra đại dịch cúm ở người. Đến nay, Việt Nam là một trong các nước nằm trong vùng bị dịch và cũng là quốc gia có số người chết do H5N1 cao nhất thế giới. Do vậy, việc nghiên cứu để tìm ra thuốc phòng chống virus nói chung và virus influenza nói riêng đang là một mục tiêu cấp bách. Gần đây, các nhà khoa học mới nghiên cứu tìm ra được những chất ức chế một loại enzyme tên là neuraminidase. Đây là enzyme đóng vai trò quan trọng trong chu kỳ nhân lên không chỉ của virus influenza mà còn cả các Myxovirus khác. Các chất ức chế neuraminidase này đã được ứng dụng như là một loại thuốc chống cúm mới có hiệu quả cao, chọn lọc và an toàn. Tuy nhiên, đây vẫn là nhóm thuốc vẫn thuộc bản quyền của một vài hãng lớn trên thế giới. Những nước đang phát triển như Việt Nam chưa được tiếp cận đầy đủ với các thông tin về nhóm thuốc này nhiều và phải nhập khẩu với giá rất đắt. Với mong muốn tìm hiểu về nhóm thuốc mới này và về khả năng nghiên cứu của chúng ta để tạo ra các thuốc chống cúm nói chung và cúm do H5N1 nói riêng, chúng tôi tiến hành đề tài: “Tổng quan về chất ức chê neuraminidase (chất ức chê enzym), khả năng nghiên cứu và ứng dụng tại Việt Nam”, với mục tiêu: Tìm hiểu bản chất, cấu trúc và cơ chê tác dụng cũng như việc ứng dụng trong phòng chống cúm của các chất ức ch ế neuraminidase. Đ ề xuất về khả năng nghiên cứu và ứng dụng các chất ức chế neuraminidase đ ể phòng và điều trị cúm tại Việt Nam. I TỔNG QUAN VỂ NEURAMINIDASE 1.1 Đặc điểm chung của neuraminidase Neuraminidase là enzym thuộc nhóm enzym thủy phân. Enzym này có một số đặc điểm sau: - Kí hiệu: E.c 3.2.1.18. - Tên dùng trong danh pháp phân loại enzym: sialidase hoặc neuraminidase Phản ứng xúc tác và tính chất: N-acylneuraminosyloligosaccharide + HjO —> acid N acyl-neuraminic + oligosaccharid Neuraminidase cắt đứt acid sialic tự do trong chuỗi glycoprotein hoặc glycolipid. - Chất ức chế enzym: acid 2-deoxy-2,3-dehydro-N-acetylneuraminic; acid N-acetylneuraminic, glutathion - Ảnh hưởng của pH: Hoạt tính của NA có phạm vi pH hoạt động rộng phụ thuộc vào cơ chất, nhưng pH tối ưu trên virus là 4,5 - 7,0 - Ảnh hưởng của nhiệt độ: Phạm vi nhiệt độ hoạt động 10 - 60°c. Nhiệt độ tối ưu là 37°c. - Cấu trúc: ở virus cúm neuraminidase có cấu trúc 4 tiểu đơn vị (tetramer). - Phân lập: • NA được phân lập ở cả virus, vi khuẩn, động vật và người. + Virus: Myxovinis (trừ influenza c và một số virus họ Paramyxoviridae). + Vi khuẩn: Streptococcus .sp; Arthrobacter .sp; Clostridium .sp; Actinomyces .sp, + Động vật: thỏ • Vị trí: + Virus : Vỏ bao + Vi khuẩn: màng ngoại bào + Động vật: ở liên kết tế bào, màng tế bào, nguyên sinh chất, [34],[76]. 1.2 Chức năng sinh học của neuraminidase trên virus cúm Virus cúm hay virus influenza là thành viên của họ Orthomyxoviridae thuộc một nhóm virus lớn gây bệnh phổ biến ở người có tên là Myxovirus. Hầu hết các virus nhóm này mang đặc điểm chung là có enzym neuraminidase trên bề mặt. Chúng ta tìm hiểu qua vài nét về đặc điểm của virus để hiểu rõ hơn ảnh hưởng của các chất ức chế neuraminidase trên virus. 1.2.1 Sự ra đời khái niệm virus Thế giới vi sinh vật bắt đầu được khám phá với sự ra đời của chiếc kính hiểm vi quang học do Antony Van Leewentioek. Đến thế kỷ 19 sự tồn tại của thế giới vi sinh vật khác nhau như: vi khuẩn, nấm, động vật đơn bào đã được khám phá rộng rãi, nhưng riêng ngành virus học thì lại muộn màng hơn. Thực tế, qua sự mô tả các tác nhân gây bệnh hàng ngàn năm trước đã cho thấy sự xuất hiện của các bệnh do virus. Tuy nhiên, chỉ đến cuối thế kỷ 19 mới bắt đầu có các giả thuyết về virus và có sự khám phá: + Năm 1840 nhà khoa học người Đức Jacob Henle đưa ra giả thuyết về sự tồn tại của các tác nhân truyền nhiễm rất nhỏ, không nhìn thấy được bằng kính hiển vi quang học và có thể gây ra các bệnh đặc biệt. + Cuối thế kỷ 19, những công trình nghiên cứu độc lập của A.Mayer, D.I.Ivanovski và M.W.Beijevick trên bệnh đốm thuốc lá đã chứng minh được sự tồn tại của một loại vi sinh vật bé hơn vi khuẩn, có thể qua được nến lọc vi khuẩn và M.W.Beijevick cho rằng đó là “chất lỏng sống truyền nhiễm ” hay virus (tiếng Anh virus có nghĩa là “thuốc độc” hay “chất lỏng ghê tởm”). Thuật ngữ virus có từ đó. + Tiếp sau đó, năm 1898 hàng loạt virus được phát hiện như: Loeffler và Frosh đã mô tả và phân lập được virus đầu tiên ở động vật là virus gây bệnh “lở mồm long móng” ở mèo. Năm 1901, W.Reed và cộng sự tìm ra virus trên người đầu tiên là virus gây bệnh sốt vàng da. + Từ đó đến nay, nhiều công trình nghiên cứu được tiến hành đã cho các hiểu biết mới về virus, và mức độ nguy hiểm của các loại vi sinh vật này. Đặc biệt những nãm gần đây, khoa học đã tìm hiểu được sâu hơn các loại bệnh nguy hiểm do virus như: AIDS, viêm gan, cúm Đồng thời, các hiểu biết sâu hơn về virus đã mở ra các hướng phát triển thuốc chống virus để dự phòng và điều trị các bệnh virus nguy hiểm trên người, động vật Trong quá trình phát triển ngành virus học, nhiều định nghĩa về virus đã được đưa ra. Giáo sư Chu Đức Khánh (Đại học Phúc Đán, Trung Quốc) đã định nghĩa: “virus là một loại sinh vật phi tế bào, siêu hiển vi, mỗi loại virus chứa một loại acid nucleic. Chúng chỉ có thể ký sinh bắt buộc trong các tế bào sống dựa vào sự hỗ trợ của hệ thống trao đổi chất của vật chủ mà sao chép acid nucleic, tổng hợp các thành phần như protein sau đó tiến hành lắp ráp để sinh sản, trong điều kiện ngoài cơ thể chúng có thể tồn tại lâu dài ở trạng thái đại phân tử hoá học không sống và có hoạt tính truyền nhiễm”. Theo định nghĩa nào thì virus vẫn có các đặc điểm sau: - Virus có kết cấu đại phân tử vô bào, không có hệ thống sinh năng lượng, không có ribosom, không có hiện tượng sinh trưởng cơ thể, không mẫn cảm với các chất kháng sinh. - Có sự giao thế tương hỗ giữa trạng thái vi sinh vật kí sinh trong tế bào sống chuyên biệt và trạng thái vi sinh vật ngoài tế bào. - Virus chỉ chứa 1 trong 2 loại acid nucleic (ADN, ARN) [2 ],[25],[55], [...]... th 3 ra i 2.2.3 Cht c ch neuraminidase Nh ó tỡm hiu mc 1.2.5 v mc 1.2.6, enzym neuraminidase l mt ớch nghiờn cu thuc chng cỳm bi vai trũ ca nú trong chu kỡ nhõn lờn ca virus influenza Cỏc nh khoa hc ó tỡm ra c cỏc cht c ch enzym neuraminidase cú vai trũ nh l mt nhúm thuc chng cỳm õy l nhúm hin ang c phỏt trin khỏ mnh vi hai thuc u tiờn c cp giy phộp lu hnh trờn th gii l: zanamivir (bit dc l Relenza... [74],[6 ] Cũn cỏc virus influenza B, c thỡ ớt cú s bin i khỏng nguyờn ny Bi HA úng vai trũ quan trng trong s xõm nhp ca virus vo t bo ch nh vy, ng thi nú cú c tớnh khỏng nguyờn, nờn õy l mt ớch quan trng trong nghiờn cu vaccin v thuc iu tr v d phũng virus influenza Neuramandase ( N A ) Nh ó trỡnh by mc 1.1, neuraminidase l enzym cú nhiu v trớ trong th gii vi sinh vt t virus, vi khun, ng vt Nú tn... cú hot tớnh enzym hu ht cỏc virus nhúm Myxovrus (ngoi tr influenza c v mt s virus ca h Paramyxoviridae) NA cú vai trũ quan trng trong chu k nhõn lờn ca cỏc Myxovirus núi chung v virus influenza núi riờng [73],[74] 1.2.5 c im v vai trũ ca neuraminidase virus cỳm C cht t nhiờn ca neuraminidase l cỏc receptor bn cht glycolipid glycoprotein cha acid sialic Sau õy l vi nột v acid sialic Acid sialic Acid... protein M2 [73] c, Capsid: Capsid l cu trỳc bao quanh acid nucleic Bn cht hoỏ hc ca capsid l protein gi l nucleocapsid protein (NP), cú tỏc dng bo v lừi acid nucleic v tham gia chu k nhõn lờn ca virus Capsid c cu to bi cỏc n v ph gi l ht capsid hay capsomer, lừi ARN v capsid to thnh nucleocapsid cú cu trỳc i xng xon * Cu trỳc capsid cú vai trũ quan trng: - Bao quanh acid nucleic ca virus bo v khụng cho... NA cng l mt ớch ỏng quan tõm cho cỏc nh nghiờn cu dc hc vỡ nú giỳp phỏt trin cỏc cht c ch NA vi vai trũ lm thuc chng cỳm hot ng trờn tt c cỏc chng ca virus influenza A, B Ngc li, vic dựng vaccin khụng thớch hp vi s thay i khỏng nguyờn nhanh ca virus cỳm Hn na, NA ca virus cỳm cũn cú th l mt mu tỡm hiu cu trỳc cha rừ ca NA nhiu vi khun, ng vt cú vỳ 14 Hỡnh 3: Phn ng xỳc tỏc ca neuraminidase trờn glycoprotein... rn chc cho v Protein mng M2 virus influenza A úng vai trũ l kờnh ion - Gai nhỳ: bn cht glycoprotein, cỏc virus influenza (tr virus influenza C) 2 loi gai nhỳ l: hemagglutinin (kớ hiu HA) hỡnh que v neuraminidase (kớ hiu NA) hỡnh nm [74] 10 Hemasslutinin hay yu t nsns kt hns cu Tờn hemagglutinin bt ngun t tớnh cht ca nú Glycoprotein ny cú tỏc dng gn kt vi receptor cha acid sialic trờn t bo cm th,... cú th dớnh kt vi sialyl transferase b mt t bo khỏc Nú cũn hot ng nh cht truyn tin hoỏ hc - Vai trũ vn chuyn qua mng: cỏc ion K "^, - Acid sialic trong thnh phn glycoprotein b mt t bo cũn úng vai trũ quan trng trong receptor vi lecithin, hormon c bit nú l receptor trờn t bo cm th ca cỏc Myxovirus trong ú cú vims influenza, giỳp quỏ trỡnh xõm nhp din ra ca virus ỏc im v vai trũ ca NA trờn virus influenza... nghiờn cu v phn ng ngng kt hng cu gõy nờn bi virus influenza ca Hirst (1941), Mac Cleland (1941) ó khin ngi ta gi thit v mt loi enzym c bit virus influenza Ngy nay, cỏc nh khoa hc ó xỏc nh c s cú mt ca neuraminidase nhiu v trớ trong th gii sinh vt, m in hỡnh l virus influenza [14] Trờn b mt vims influenza, NA nh mt gai nhỳ hỡnh nm nm xen k vi cỏc gai HA nhng vi s lng ớt hn Bn cht NA cng ging HA l chui... cựng v gc ng lin k trong chui glycoprotein hoc glycolipid trờn b mt virus (chớnh l phõn t HA v phõn t NA khỏc) hoc trờn b mt t bo [73],[74] Acid sialic tn cựng ca glycoprotein trờn b mt t bo cú vai trũ quan trng trong receptor, HA gn vo Do ú, NA lm tỏch ri acid sialic s lm ct t liờn kt gia HA v receptor s rt cn thit duy trỡ s di ng ca virus, trỏnh cho virus khụng b kt ớnh vi nhau cng nh lm thun li... gia cỏc hng cu gõy ra hin tng ngng kt hng cu [72] Ngy nay, ngi ta ó bit vai trũ chớnh ca HA trong chu k nhõn lờn ca virus influenza [73]: + HA kt dớnh vi receptor cha acid sialic trờn b mt t bo vt ch, quan trng nht l vi t bo cht nhy ng hụ hp + HA chu trỏch nhim v s xõm nhp ca virus vo bo tng t bo bng cỏch kt hp mng virus vi mng t bo vt ch Kt qu l nucleocapsid ca virus c gii phúng vo bo tng + HA l khỏng . Tổng quan về chất ức chê neuraminidase (chất ức chê enzym), khả năng nghiên cứu và ứng dụng tại Việt Nam , với mục tiêu: Tìm hiểu bản chất, cấu trúc và cơ chê tác dụng cũng như việc ứng dụng. chống cúm của các chất ức ch ế neuraminidase. Đ ề xuất về khả năng nghiên cứu và ứng dụng các chất ức chế neuraminidase đ ể phòng và điều trị cúm tại Việt Nam. I TỔNG QUAN VỂ NEURAMINIDASE 1.1. NỘI „ . . . £ Q . ■ NGUYỄN KIM NGỌC m TỔNG QUAN VÊ CHẤT ức CHẾ NEURAMINIDASE (CHẤT ỨC CHẾ ENZYM), KHẢ NÂNG NGHIÊN cúu VÀ ÚNG DỤNG TẠI VIỆT NAM (KHỐA LUẬN TỐT NGHIỆP Dược SỸ ĐẠI HỌC KHÓA