NGUỒN NGUYÊN LIỆU bán TỔNG hợp STEROID TRUYỀN THỐNG và XU HƯỚNG TƯƠNG LAI

Nguồn dược liệu có thể dùng để bán tổng hợp steroid là những dược liệu chứa saponin có cấu trúc steroid, trong đó có 3 nguồn dược liệu chính là nguồn dược liệu có chứa Diosgenin, Heosgen

TIỂU LUẬN NGUỒN NGUYÊN LIỆU BÁN TỔNG HỢP STEROID TRUYỀN

THỐNG VÀ XU HƯỚNG TƯƠNG LAI.

Lĩnh vực: NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG DƯỢC LIỆU

Người thực hiện: Hoàng Thị Thu Hiền

Tháng 3 – 2016

A.ĐẶT VẤN ĐỀ.

Steroid là 1 khái niệm chỉ các hợp chất hữu cơ có chứa hệ vòng cyclopentanoperhyrophenantren trong cấu trúc phân tử Steroid phân bố rộng khắp trong động vật và thực vật Chúng bao gồm các sterol, axit mật và các hormone của tuyến thượng thận hay sinh dục

Sterol là steroid có trong động vật và thực vật Trong cấu trúc phân tử có chứa các chức alcol Sterol tồn tại dạng tự do hoặc dạng ester với các acid béo cao phân tử Sterol chiết xuất từ mô bào động vật có tên chung là zoosterol gồm cholesterol, cholestanol, coprostanol…Sterol chiết xuất từ thực vật là phytosterol gồm: ergosterol, stigmasterol Sterol chiết xuất từ nấm là mycosterol Trong các sterol thì phytosterol từ lâu được biết đến như tác nhân làm giảm sự hấp thu cholesterol trong cơ thể do đó làm giảm nguy cơ các bệnh tim mạch và mỡ máu

Acid mật là steroid có trong túi mật của động vật, hình thành bởi sự oxi hóa cholesterol Acid mật thường ở dạng amid của axit cholic, acid allocholic với glycin (NH2-CH2-COOH) hoặc với taurin ( NH2-CH2-CH2SO3H) Các acid mật thường gặp như: Acid cholic, acid Deoxycholic, acid Ursodeoxycholic, acid Glycocholic, acid Taurocholic

Hormon steroid gồm hormone vỏ tuyến thượng thận như hydrocortizon, cortizon

và hormone tuyến sinh dục gồm hormon sinh dục nam như aldosterol, testosterol,…và hormon sinh dục nữ: estrogen, progesterol,…

Các thuốc có cấu trúc steroid cụ thể là các thuốc nội tiết tố sinh dục và thuốc nội tiết tố tuyến thượng thận có vai trò quan trọng trong việc điều hòa hoạt động bình thường của cơ thể trong những trường hợp có bất thường về hormon Hiện này, các hướng nghiên cứu mới là sử dụng và bán tổng hợp các steroid thực vật để thay thế các steroid tổng hợp với mục đích tăng tác dụng và giảm độc tính không mong muốn Trong nội dung tiểu luận này sẽ tập trung trình bày về các nguồn dược liệu có tiềm năng bán tổng hợp các hormone steroid

B NỘI DUNG

I NGUỒN NGUYÊN LIỆU BÁN TỔNG HỢP STEROID TRUYỀN THỐNG.

Nguồn dược liệu có thể dùng để bán tổng hợp steroid là những dược liệu chứa saponin có cấu trúc steroid, trong đó có 3 nguồn dược liệu chính là nguồn dược liệu có chứa Diosgenin, Heosgenin và Solasodin

1 Saponin steroid

Saponin steroid cấu trúc bởi khung steroid đặc trưng, có 27 carbon Ngoài khung steroid đặc trưng (bao gôm 4 vòng A, B, C, D) các sapogenin steroid còn có 2 dị vòng

E và F Các vòng E và F có chung một nguyên tử C-22 với vòng Spirocetal

1.1. Phân loại:

Saponin steroid được chia thành 5 nhóm: saponin farostanol, spirostanol, aminofurostanol, spirosolanol, và solanidanol Một số saponin steroid thường gặp: diosgenin, yamoeenin, smilagenin, sarsasapogenin, ruscogenin, jucagenin, liligenin penogenin, hecogenin, digitogeuin

1.2 Phân bố:

Saponin steroid thường gặp trong các loài thực vật một lá mầm như các họ Liliaceae (Smilax), Dioscoreaceae (Dioscorea), Agavaceae (Agave, Juca), Amaryllidaceae Ngoài ra cũng thấy ờ các loài hai lá mầm như họ Scrophulariaceae (Digitalis), Fabaceae (Trigonella), Zygophyllaceae (Tribulus) Các bộ phận của cây chứa hàm lưọng cao saponin steroid là hạt, rễ, củ rễ, thấp nhất là trong lá Trong một số loài chỉ chứa saponin Furostanol (Allium), ở một số loài khác lại chứa chủ yếu là saponin spirostanol (Digitalis)

1.3 Sinh tổng hợp saponin steroid trong cây thuốc.

Nguồn quan trọng nhất để tổng họp các saponin steroid là các sterol, chủ yếu là cholesterol và sitosterol (Ví dụ: con đường sinh tổng họp của các sapogenin steroid trong Dioscorea tokoro)

1.4 Phương pháp chiết xuất

Chiết xuất saponin steroid tinh khiết rất khó khăn vì tính chất lý hoá phức tạp Thường tiến hành như sau: Dược liệu được loại tạp chất béo bằng ether dầu hoả hoặc ether, sau

đó chiết với methanol hoặc ethanol ở các nông độ khác nhau, cô thu hồi dung môi và saponin được lắc với butanol và kết tủa với ether hoặc aceton, hỗn hợp saponin toàn phần thu được chạy qua cột hoặc sắc ký lớp mỏng chế luyện cho đến khi thu được saponin tinh khiết

1.5 Tác dụng sinh học.

Saponin steroid được cơ cấu vào thành phần của hàng loạt loại thuốc sử dụng trong phòng bệnh và chữa bệnh xơ vữa động mạch như saponin thuộc chi Dioscorea, chi Ruscus, và chì Tribulus

Ứng dụng rộng rãi nhất của sapogenin steroid là sử dụng chúng như nguồn nguyên liệu cơ bản để bán tổng hợp thành các hormon sinh dục và corticosteroid Sử dụng phổ biến nhất là diosgenin

2 NGUỒN DƯỢC LIỆU TIỀM NĂNG.

2.1 Dược liệu chứa Diosgenin.

2.1.1 Cây tỳ giải

+ Tên khoa học: Dioscorea tokoro, Họ: Củ nâu: Dioscoreaceae

+ Tên khác: Tỷ giải, xuyên tỳ giải, phấn tỳ giải.

+ Bộ phận dùng: Thân rễ

+ Mô tả

Cây leo bằng thân quấn, rễ củ sống dai dưới đất, phình thành củ to, lá mọc so

le, hình tim, có 7-11 gân hình chân vịt, cuông lá dài, hoa đơn tính, khác gốc, đều và nhỏ, màu xanh nhạt, mọc thẳng bông, quả nang có cánh, tỳ giải mọc nhiều ở các tỉnh, của Trung Quôc giáp danh với nước ta (Quảng Đông, Quảng Tây, Vân Nam ), Trung Quốc còn khai thác một số cây khác thuộc chi Dioscorea để làm vị thuốc tỳ giải, ở nước ta cũng có vị thuốc mang tên tỳ giải nhưng chưa xác định được tên khoa học chắc chắn

+ Thành phân hoá học.

Diosgenin và các sapogenin khác Tỷ lệ sapogenin toàn phần 1-1,5%

Trong những năm 80 của thế kỷ XX, với mục đích tìm nguồn nguyên liệu có hàm lượng diosgenin cao, Viện Dược liệu đã nhập 3 loài khác thuộc chi Dioscorea, đó

là D composita, D deltoidea, và D floribunda Trong đó loài D deltoidea có ưu điểm chỉ chứa 1 genin là diosgenin

Họ Dioscoreaceae có rất nhiều chi, trong đó quan hệ gần gũi nhất với chi Dioscorea là các chi Higinbothamia, Borderea, Epipetrum, Rajana, Tamus

Đại bộ phận các sapogenin steroid tồn tại trong thực vật dưới dạng glucosid Lúc đầu các sapogenin steroid được ứng dụng để tổng hợp thành các hormon steroid, ở qui mô sản xuất công nghiệp, giai đoạn thuỷ phân và chiết xuất các hợp chất này được tiến hành bằng một trong hai cách sau: Cách một, hỗn hợp saponin toàn phần được chiết xuất bằng cồn ethanol hoặc methanol, đem thủy phân với acid, hoặc dược liệu khô được thuỷ phân trước rồi sau đó chiết sapogenin với xăng công nghiệp, benzen hoặc các dung môi không phân cực

Liên xô trước đây khai thác loài Dioscorea nipponica làm nguyên liệu sản xuất ra một loại thuốc có tác dụng hạ cholesterol và chống xơ vữa động mạch với tên là diosponin Loài này chứa dioscin và protodioscin, trong đó protodioscin thuộc nhóm furostanol được đánh giá là chất có tác dụng tốt hơn, vì dễ tan trong nước nên dễ hấp thu hơn

+ Tác dụng dược lý:

Trong YHCT, sơn tỳ giải được sử dụng làm thuốc lợi tiểu, chữa viêm bàng quang mạn tính, viêm niệu đạo và thấp khớp Một số loài khác đã được chứng minh là

có tác dụng chống viêm, hạ cholesterol máu và chống xơ vữa động mạch, làm mềm thành mạch

+ Công dụng:

Có thể dùng để chiết diosgenin để làm nguyên liệu bán tổng hợp các thuốc steroid

Một qui trình chiết diosgenin: Nguyên liệu được chiết bằng chloroform để loại tạp Chiết tiếp bằng ethanol 96% Cất thu hồi ethanol Cắn được thuỷ phân bằng HC1 2N (đun cách thuỷ trong 5 giờ) Lọc lấy tủa, rửa tủa bằng dung dịch natri bicarbonat bão hoà trong nước rồi sấy ở 60oC Bột khô được chiết bằng cyclohexan nóng, để lạnh diosgen sẽ kết tinh Có thể kết tinh lại trong methanol, aceton

Để nâng cao hàm lượng diosgenin trong nguyên liệu, người ta dùng phương

pháp ủ nguyên liệu tươi với nước có thêm các chất kích thích sinh trưởng như indoi-3-acetic acid, acid gibberellic hoặc 24-D Đối với củ Dioscorea belizenzis hiệu suất tăng lên 15%, củ Dioscorea deltoidea và hạt Trigonella foenumgraecum thì tăng 35% Đặc biệt đối với thân hành mía dò Costus speciosus, thí nghiệm thấy mẫu đối chứng hàm lượng diosgenin 1,3% tăng lên 3,5% khi ủ với nước và tăng lên 5% khi ủ với 2,4-D

Người ta đã nghiên cứu các phương pháp chuyển diosgenin thành pregnenolon rồi từ đó chuyển thành các chất estrogen và androgen Khả năng dùng phương pháp vi sinh gắn nhóm hydroxyl hoặc carbonyl ở vị trí 11 dẫn đến việc dùng diosgenin để điều chế các thuốc corticoid Hiện nay hàng năm trên thế giới sản xuất gần 1.000 tấn diosgenin Nước sản xuất nhiều nhất là Mexico, số tiền thu được lên đến 10 triệu USD

2.1.2 Cây Râu hùm

+ Tên khoa học: Tacca chantriere - họ Râu hùm Taccaceae

+ Tên khác: râu hùm hoa tía

+ Bộ phận dùng: thân rễ, thu hái quanh năm, rửa sạch, thái lát, phơi sấy khô.

+ Phân bố:

Chi Tacca ở VN có 6 loài, trong đó râu hùm có phạm vi phân bố rộng rãi nhất Viện Dược liệu, từ 1986, Râu hùm đã được phát hiện ở 26 tỉnh miền núi và trung du Vùng phân bố cây chủ yếu tập trung ở các tỉnh miền núi từ Tây Nguyên trở ra, gồm Gia lai, Kon tùm, Quảng nam, Quàng bình, Nghệ an, Thanh hoá, Ninh bình, Hoà bình, Sơn la, Tuyên quang, Yên bái, Thái nguyên, Bắc cạn

Nguồn râu hùm ờ Việt nam ước tinh có vài ngàn tấn

Cây đuợc trồng bằng phần đầu mầm thân rễ.

+ Thành phần hoá học

Thân rễ râu hùm chứa saponin steroid, khi thuỷ phân cho diosgenin, beta-sitosterol, taccaosid

Các saponin tồn tại trong cây chủ yếu dưới dạng furostanol (vòng F của khung steroid mở) dưới tác dụng của men hoặc acid thuỷ phân vòng F sẽ đóng lại và tạo thành dạng spiroltanol ít phân cực hơn Dựa vào tinh chất trên, tuỳ theo bản chất saponin trog cây người ta đã xây đụng phương pháp chiêt xuất khác nhau

Trong loài râu hùm Việt Nam, hàm lượng diosgenin chiết được là 1,2-1,8%

Viện Dược liệu đã nghiên cứu chiết xuất từ thân rễ râu hùm hoạt chất diosgenin Đó là nguyên liệu để bán tổng hợp các thuốc steroid như thuốc chống viêm, thuốc nội tiết, thuốc tránh thai, thuốc tăng đồng hoá Những thuốc này ngày nay càng có nhu cậy lớn

ở trong nước và trên thế giới

2.1.3 Củ nêm

+ Tên khoa học: Dioscorea deltoidea - họ Củ nâu Dioscoreaceae

+ Bộ phận dùng: rễ cù

+ Phân bố:

Ở Việt nam, loài này được người Pháp thu mẫu ở Mai Sơn, tỉnh Sơn La Năm

1980 Viện Dược liệu nhập giống Củ nêm Ấn Độ, trồng thử ở Sa pa và thu được hàng tấn củ

+ Thành phần hoá học

Diosgenin và các saponin steroid khác Nguyên liệu củ nêm trồng ở sapa, Ngọc linh có hàm lượng diosgenin 3% sau khi trồng 3 năm

Năm 1985, Đổng Viết Thắng phân lập được từ loài D deltoidea nhập nội vào Việt Nam, hai saponin A và B, saponin A trùng với deltonin Khi thuỷ phần saponin A thì được diosgenin và phần đường gồm D - glucose và L-rhamnose Saponin B trùng vói dioscin (mẫu phân lập từ D caucasica của Liên xô trừớc đây) Thủy phân saponin B thu được diosgenin và phần đường là D-glucose và L-rhamnose

Để chiết xuất diosgenin, người ta đem thuỷ phân các saponin steroid (tồn tại trong cây dưới 2 dạng: dạng furostan có vòng F mở và dạng spirostan có vòng F đóng) Acid dùng thủy phân là HCl vả H2SO4 Để nâng cao hiệu suất chiết, ngưòi ta ủ nguyên liệu

với 5-6 lần nước ở 37 – 390C trong thời gian 48 giờ Quá trình ủ men này xảy ra sự đóng vòng F và dạng furostan chuyên sang dạng spirostan Đem thuỷ phân dạng spirostan rồi chiết diosgenin bằng dung môi không phân cực như xăng, n-hexan sẽ cho hiệu suất chiết cao hơn (tăng đến 30%)

Diosgenin chiết từ củ nêm có độ tinh khiết cao vì không lẫn các tạp chất khác như pennogenin (trong D.composita, và D floriburda)

Hàm lượng diosgenin trong các loài trên từ 2,7-3,5%

+ Tác dụng dược lý.

Diosgenin thí nghiệm trên chuột cống trắng, tiêm xoang bụng liều 45µmol/kg trong 3 ngày liên tiếp thi lượng cholesterol mật tăng 70% Tác dụng này là kết quả trực tiếp của diosgenin đối với cơ chế điều hoà sự phân tiết cholesterol mật trog tế bào gan

+ Công dụng

Củ nêm là nguồn nguyên liệu chiết xuất diosgenin để bán tổng hợp Steroid

+ Tên khoa học: Dioscorea zingiberensis - Họ Củ nâu Dioscoreaceae

+ Bộ phận dùng: thân rễ

+ Phân bố:

Củ mài gừng ở Việt nam được phát hiện lần đầu tiên tại huyện Đức Trọng, tinh Lâm đồng (Đỗ Huy Bích 1978) Sau đó cây được tìm thấy thêm ở các huyện Bảo Lộc, Đơn Dương - Lâm đồng, huyện Khánh sơn, Khánh vĩnh- Khánh hoà, Trà my - Quảng nam, Vĩnh Thạnh, An Lão - Bình Định, 1983, và chưa thây ờ tinh phía Băc

Cù mài gừng ở Việt nam chưa được khai thác để làm thuốc, ở xã Vĩnh Sơn và Vĩnh Kim - Bình Định, đồng bào Bana thường lấy củ để duốc cá Phạm vi phân bố hạn chế, trữ lượng tự nhiên ít

+ Thành phần hoá học: saponin steroid - diosgenin

+ Công dụng:

Thân rễ được dùng làm nguyên liệu chiết xuất diosgenin để tổng hợp các thuốc steroid như thuốc chống viêm, thuốc nội tiết tố sinh dục và thuốc tránh thai

+ Tên khoa học: Dioscorea hispida - họ Củ nâu Dioscoreaceae; Tên khác: củ nê, củ

nàng

+ Bộ phận dùng: rễ củ

+ Phân bố: phân bố rải rác các tỉnh vùng núi Lạng son, Quảng Ninh, Cao Bằng, Tuyên

Quang, Thái Nguyên, đặc biệt là từ Quảng Trị trở vào Độ cao phân bố thường dưới

1000 m

+ Thành phẩn hoá học: Diosgenin

+ Cây mía dò:

- Tên khoa học: Costus speciosus, thuộc họ Mía dò Costaceae

- Phân bố: Cây mọc nơi đất ẩm ven rừng, nương rẫy, rải rác khắp các tỉnh miền núi và

trung du

- Bộ phận dùng: Thân rễ.

- Thành phần hóa học:

Diosgenin (2,12%), tigogenin và một số saponin khác

Viện Dược liệu Việt Nam cũng đã chiết xuất được diosgenin (1975) từ cây Mía dò mọc

ở miền Bắc với hiệu suất 0,5-0,6%

Chi Dioscorea có khoảng 600 loài, số loài chứa nhóm sapogenin sprostan có hàm lượng trên 0,1% chiếm khoảng 30% phân bố vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Người ta

đã phát hiện và đưa vào trồng trọt nhiêu loài Dioscorea chứa diosgenin với hàm lượng cao như D composite, D floribunda, D deltoiđea chứa 4-5% diosgenin, đặc biệt là loài D spiculiflora ở Mexico hàm lượng sapogenin 15%, trong đó loài D composita được phát triển lớn ở Mexico chứa tới 15% diosgenin

Mặc dù diosgenin có gặp trong nhiều họ, nhưng chỉ có họ Dioscoreaceae (chi Dioscorea) thì mới có giá trị thực tế Các cây thuộc loại này rất dễ trồng ở nước ta Viện Dược liệu sau khi nhập nội 3 loài thuộc chi Dioscorea đã trồng đại trà tại Sapa, Hải Dương, Hoà Bình và chuyển giao công nghệ cho Xí nghiệp Hoá dược chiết xuất diosgenin ở qui mô công nghiệp Ngoài ra, nguồn râu hùm ở Việt nam ước tính cũng có tới vài ngàn tấn và hiện vẫn chưa khai thác hết

Đặc biệt trong tương lai gần, các nhà sản xuất Dược tập trung nghiên cứu sử dụng, tách chiết và bán tổng hợp các steroid có tính hướng dục (kích thích tố nội tiết sinh dục) ví dụ Nghiên cứu sử dụng cây Bạch Tật Lê hay Thích tật lê, Gai chống, Gai ma vương (Tribulus terrestris), thuộc họ Tật Lê (Zygophyllaceae) trong cây có chứa nhiều diosgenin, hecogenin, tigogenin và pseudodiosgenin… Các saponin này có tác dụng làm tăng sinh tổng hợp testosteron trong cơ thể nam giới và do hàm lượng testosteron trong máu được nâng cao lên 30 – 40%

Ngoài ra còn phát hiện nhiều steroid khác đáng quan tâm trong cây Bạch Tật Lê: Bảy chất glycosid steroid mới, được gọi là Pentandrosid A (1) - G (7), được phân lập

từ chất chiết xuất từ Bạch Tật Lê (Viện Đại học South Valley, Ai Cập) ; 2 chất saponin steroid mới khác, gọi là Terrestrinin A (1) và B (2) (Viện Khoa học Sinh học Thượng Hải,Trung Quốc)

2.2. Nguồn dược liệu chứa Heosgenin.

Cây dứa mỹ