Nghiên cứu tác dụng và cơ chế hạ glucose máu của dịch ép thân cây chuối tiêu (musa x paradisiaca l ) trên thực nghiệm (

Theo kinh nghiệm dân gian của đồng bào dântộc thiểu số phía bắc Việt Nam và một số quốc gia trên thế giới, phần thân chuốiép lấy nước uống để điều trị ĐTĐ có hiệu quả làm hạ glucose máu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

HÀ NỘI, NĂM 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

NGUYỄN THNGUYNGUYÊNNỄN THỊ ĐÔNGỊ ĐÔNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƯỢC HỌC

CHUYÊN NGÀNH: HÓA SINH DƯỢC

MÃ SỐ: 62720408

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phùng Thanh Hương

GS.TS Nguyễn Hải Nam

HÀ NỘI, NĂM 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác.

Tác giả luận án

Nguyễn Thị Đông

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá tri ̀ nh hoc ̣ tâp̣ và hoàn thành luâṇ án, tôi đãnhâṇ đươc ̣ sư ̣hướng dân,̃ giúp đỡquýbáu của các nhà Khoa học, các thầy cô giáo, các anh chi,̣các em, các baṇ bè đồng nghiệp và gia đình.

Với lòng ki ́ nh trong̣ và biết ơn sâu sắc nhất tôi xin đươc ̣ bày tỏlòng

biết ơn chân thành tới PGS TS Phùng Thanh Hương, GS.TS Nguyễn Hải Nam, hai người Thầy tâm huyết, tận tình luôn sát cánh bên tôi quan

tâm giúp đỡ cũng như động viên tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hòan thành luận án này.

Lời cảm ơn tiếp theo, tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiêụ trường Trường Đại học Dược Hà Nội, Trường Cao đẳng Dược Trung ương Hải Dương, đã tạo điều kiện cho tôi được học tập và nghiên cứu.

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thày giáo, cô giáo, anh chị em kỹ thuật viên Bô ̣môn Hóa sinh, Bộ môn Dược lực, Phòng Sau đaị hoc ̣ Trường Đaị Hoc ̣ Dược Hà Nôi,̣ Bộ môn Hóa dược Trường Cao đẳng Dược Trung ương

Hải Dương, đãtaọ moị điều kiêṇ thuâṇ lơị giúp đỡtôi trong quá tri ̀ nh hoc ̣ tâp̣ và hoàn thành luâṇ án.

Trong quá trình làm thực nghiệm tại Khoa Sinh hóa và Huyết học, Khoa Giải phẫu bệnh- Bệnh viện Đa khoa tỉnh Hải Dương Viện Hóa sinh biển- Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam, Khoa Hóa sinh và Vi sinh, Đại học Hóa học và Công nghệ Praha, Cộng hòa Czech Tôi đã nhận được sự giúp đỡ về điều kiện về trang thiết bị, hóa chất và kỹ thuật giúp tôi hoàn thành luận án Xin được bày tỏ lòng biết ơn tới các chuyên gia,các Bác sĩ, Dược sĩ, các anh chị em kỹ thuật viên tại các cơ quan trên.

Xin gửi lời cảm ơn tới baṇ bè, các em sinh viên Trường Đại học Dược Hà Nội, các anh chi ̣em đồng nghiệp Trường Cao đẳng Dược Trung ương Hải Dương, luôn đông̣ viên vàgiúp đỡtôi trong thời gian qua.

Lời cảm ơn cuối cùng tôi muốn giành tặng cho những người thân trong gia đình đãluôn ởbên canḥ đông̣ viên, giúp đỡvà giành mọi thời gian

để tôi hoc ̣ tâp̣ làm viêc ̣ và hoàn thành luâṇ án này.

NCS Nguyễn Thị Đông

NCS Nguyễn Thị Đông

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ BỆNH ĐÁI THÁO ĐƯỜNG 3

1.1.1 Định nghĩa, dịch tễ, phân loại đái tháo đường 3

1.1.1.1 Định nghĩa 3

1.1.1.2 Dịch tễ 3

1.1.1.3 Phân loại đái tháo đường 3

1.1.1.4 Tiêu chuẩn chẩn đoán 4

1.1.2 Cơ chế bệnh sinh 5

1.1.2.1 Bệnh sinh của đái tháo đường typ 1 5

1.1.2.2 Bệnh sinh của đái tháo đường typ 2 7

1.2 CÁC CƠ CHẾ GÂY HẠ GLUCOSE MÁU 10

1.2.1 Tăng cường số lượng insulin nội sinh 10

1.2.1.1 Tăng cường số lượng insulin thông qua ức chế kênh KATP, tăng nồng độ calci nội bào 10

1.2.1.2 Tăng cường số lượng insulin thông qua các incretin 12

1.2.1.3 Tăng cường số lượng insulin thông qua ức chế DPP-4 12

1.2.2 Tăng cường nhạy cảm của mô đích với insulin 14

1.2.2.1 Tăng cường nhạy cảm của mô đích với insulin thông qua hoạt hóa AMPK 14

1.2.2.2 Tăng cường nhạy cảm của mô đích với insulin thông qua receptor PPAR 15

1.2.2.3 Tăng cường nhạy cảm của mô đích với insulin thông qua quá trình truyền tín hiệu của insulin 16

1.2.3 Tác dụng điều hòa, chuyển hóa tương tự như insulin 17

1.2.3.1 Tác dụng tương tự insulin thông qua các enzym 18

1.2.3.2 Tác dụng tương tự insulin thông qua hoạt hóa GLUT4 19

1.2.4 Ức chế tiêu hóa carbohydrat 19

1.2.5 Các cơ chế khác gây hạ glucose máu 20

1.3 CÁC MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM TRONG NGHIÊN CỨU THUỐC ĐIỀU TRỊ ĐÁI THÁO ĐƯỜNG 21

1.3.1 Các mô hình thực nghiệm in vivo 21

1.3.1.1 Mô hình gây bệnh ĐTĐ typ 1 21

1.3.1.2 Mô hình gây bệnh ĐTĐ typ 2 22

1.3.2 Các mô hình thực nghiệm in vitro 24

1.3.2.1 Đánh giá tác động lên hoạt tính của các enzym tiêu hóa và chuyển hóa glucid 24

1.3.2.2 Đánh giá khả năng bài tiết insulin của tế bào β đảo tụy 25

1.3.2.3 Đánh giá mức độ nhạy cảm của mô đích với insulin 25

1.4 CÂY CHUỐI TIÊU 26

1.4.1 Vị trí phân loại và đặc điểm thực vật 26

1.4.1.1 Vị trí phân loại 26

1.4.1.2 Đặc điểm thực vật và phân bố 27

1.4.2 Bộ phận dùng 27

1.4.3 Các nghiên cứu về thành phần hóa học và tác dụng dược lý của cây chuối tiêu (Musa x paradisiaca L.) 27

1.4.3.1 Nghiên cứu về thành phần hoá học 28

1.4.3.2 Nghiên cứu về tác dụng dược lý 29

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 32

2.1.1 Dược liệu nghiên cứu 32

2.1.2 Động vật thí nghiệm 32

2.1.3 Các dòng tế bào cho nghiên cứu in vitro 33

2.2 DỤNG CỤ, HÓA CHẤT NGHIÊN CỨU 33

2.2.1 Thiết bị, dụng cụ 33

2.2.2 Thuốc và hóa chất nghiên cứu 34

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35

2.3.1 Phương pháp điều chế mẫu nghiên cứu 38

2.3.1.1 Điều chế cắn toàn phần 38

2.3.1.2 Điều chế cắn phân đoạn 38

2.3.1.3 Phương pháp pha mẫu thử 38

2.3.2 Phương pháp đánh giá tác dụng hạ glucose máu thực nghiệm trên chuột 39 2.3.2.1.Trên chuột nhắt trắng tăng glucose máu thực nghiệm bởi STZ liều 150 mg/kg 39

2.3.2.2 Trên chuột cống trắng ĐTĐ typ 2 thực nghiệm 40

2.3.2.3 Trên khả năng dung nạp glucose của chuột cống trắng ĐTĐ typ 2 thực nghiệm 43

2.3.3 Các kỹ thuật định lượng hóa sinh trong thực nghiệm in vivo 44

2.3.3.1 Định lượng glucose máu 44

2.3.3.2 Định lượng insulin huyết thanh 45

2.3.3.3 Định lượng cholesterol toàn phần huyết thanh 46

2.3.3.4 Định lượng triglycerid huyết thanh 47

2.3.4 Kỹ thuật xét nghiệm mô bệnh học 47

2.3.5 Phương pháp xác định hoạt độ enzym G6Pase gan (EC 3.1.3.9) 48

2.3.6 Phương pháp đánh giá khả năng ức chế các enzym in vitro 49

2.3.6.1 Đánh giá khả năng ức chế enzym α-amylase (EC 3.2.1.1) 49

2.3.6.2 Đánh giá khả năng ức chế enzym α-glucosidase (EC 3.2.1.20) 51

2.3.6.3 Đánh giá khả năng ức chế protein tyrosin phosphatase 1B (PTP1B - EC 3.1.3.48) 52

2.3.7 Phương pháp đánh giá ảnh hưởng trên sự phosphoryl hóa AMPK và IRS-1 53

2.3.8 Phương pháp đánh giá khả năng ức chế sự biệt hóa của tế bào mô mỡ 3T3-L1 56

2.3.9 Các phương pháp nghiên cứu thành phần hóa học của cắn toàn phần thân cây chuối tiêu 57

2.3.9.1 Định tính các nhóm chất hóa học 57

2.3.9.2 Phân lập chất 57

2.3.9.3 Xác định cấu trúc 57

2.3.10 Xử lý số liệu 58

CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 59

3.1 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG HẠ GLUCOSE MÁU TRÊN ĐỘNG VẬT THỰC NGHIỆM 59

3.1.1 Kết quả tác dụng hạ glucose máu của cắn toàn phần 59

3.1.1.1 Tác dụng của cắn toàn phần trên glucose máu của chuột tiêm STZ liều 150mg/kg 59

3.1.1.2 Tác dụng của cắn toàn phần trên glucose máu của chuột ĐTĐ typ 2 60

3.1.1.3 Tác dụng của cắn toàn phần trên khả năng dung nạp glucose của chuột ĐTĐ typ 2 62

3.1.2 Kết quả tác dụng của cắn phân đoạn 64

3.1.2.1 Tác dụng của cắn phân đoạn trên glucose máu của chuột tiêm STZ liều 150mg/kg 64

3.1.2.2 Tác dụng của cắn phân đoạn trên chuột ĐTĐ typ 2 66

3.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA CẮN TOÀN PHẦN THÂN CÂY CHUỐI TIÊU 68

3.2.1 Kết quả định tính các nhóm chất 68

3.2.2 Kết quả phân lập các hợp chất trong phân đoạn ethylacetat 69

3.2.2.1 Nhận dạng hợp chất 1 (FE1C) 69

3.2.2.2 Nhận dạng hợp chất 2 (FE6B) 71

3.2.2.3 Nhận dạng hợp chất 3 (FE10A) 72

3.2.2.4 Nhận dạng các chất 4 (FE12A) 73

3.2.3 Kết quả phân lập các hợp chất trong phân đoạn n-butanol 75

3.2.3.1 Nhận dạng hợp chất 5 (FB2A) 76

3.3.3.2 Nhận dạng hợp chất 6 (FB2B) 78

3.3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ HẠ GLUCOSE MÁU CỦA CẮN TOÀN PHẦN THÂN CÂY CHUỐI TIÊU 79

3.3.1 Kết quả trên các mô hình thực nghiệm in vivo 79

3.3.1.1 Nồng độ insulin huyết thanh 79

3.3.1.2 Tình trạng mô tụy nội tiết và tế bào β của chuột ĐTĐ typ 2 84

3.3.1.3 Nồng độ lipid huyết thanh 85

3.3.1.4 Kết quả trên hoạt độ enzym G6Pase gan 86

3.3.2 Kết quả trên các mô hình thực nghiệm in vitro 89

3.3.2.1 Tác dụng ức chế enzym α-amylase 89

3.3.2.2 Tác dụng ức chế enzym α-glucosidase 90

3.3.2.3 Tác dụng ức chế enzym PTP1B 92

3.3.2.4 Tác dụng ức chế sự phosphoryl hóa IRS-1(Ser 307) trên dòng tế bào cơ vân chuột nhắt C2C12 93

3.3.2.5 Tác dụng hoạt hoá AMPK trên dòng tế bào cơ vân nguyên phát chuột nhắt C2C12 95

3.3.2.6 Tác dụng trên sự biệt hóa tế bào 3T3-L1 98

CHƯƠNG IV BÀN LUẬN 99

4.1.1 Lựa chọn liều thử nghiệm 99

4.1.2 Tác dụng của cắn toàn phần 100

4.1.2.2.Trên chuột tiêm STZ liều 150 mg/kg 100

4.1.2.2 Trên chuột cống ĐTĐ typ 2 102

4.1.2.3 Trên khả năng dung nạp glucose của chuột cống ĐTĐ typ 2 104

4.1.3 Tác dụng của cắn phân đoạn 105

4.2 VỀ VIỆC PHÂN LẬP CHẤT TRONG PHÂN ĐOẠN CÓ TÁC DỤNG HẠ GLUCOSE MÁU CHIẾM ƯU THẾ 106

4.3 VỀ CƠ CHẾ TÁC DỤNG HẠ GLUCOSE MÁU CỦA THÂN CÂY CHUỐI TIÊU 111

4.3.1 Cơ chế hạ glucose máu ở mức độ cơ thể 112

4.3.1.1 Về tác dụng trên nồng độ insulin huyết thanh 112

4.3.1.2 Về tác dụng tăng dung nạp glucose trong test dung nạp glucose bằng đường uống 114

4.3.1.3 Về tác dụng trên nồng độ lipid huyết thanh 114

4.3.2 Cơ chế hạ glucose máu ở mức độ tế bào, phân tử 116

4.3.2.1 Về tác dụng trên mô tụy nội tiết và tế bào β của chuột ĐTĐ typ 2 116

4.3.2.2 Về tác dụng trên sự biệt hóa tế bào mỡ 3T3-L1 118

4.3.2.3 Về khả năng ức chế enzym tiêu hóa glucid 119

4.3.2.4 Về tác dụng ức chế PTP1B 122

4.3.2.5 Về tác dụng ức phosphoryl hóa IRS-1(Ser 307) 124

4.3.2.6 Về tác dụng hoạt hóa AMPK 126

4.2.2.7 Về tác dụng ức chế G6Pase gan 127

4.4 BÀN LUẬN CHUNG 129

KẾT LUẬN 135

1 Tác dụng hạ glucose máu của cắn toàn phần thân cây chuối tiêu 135

2 Cơ chế hạ glucose máu của thân cây chuối tiêu 135

2.1 Trên chuyển hoá 135

2.2 Trên sự nhạy cảm của mô đích với insulin 136

2.3 Trên chuyển hoá và tăng nhạy cảm của tế bào mô đích với insulin 136

ĐỀ XUẤT 136 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Association)

AMPK Adenosine monophosphate activated protein kinase

F1,6BPase Fructose-1,6-biphosphatase

FBS Huyết thanh bào thai bê (Fetal bovine serum)

FDA Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (Food and

GLUT Hệ vận chuyển glucose (Glucose-transporter)

VIẾT TẮT TÊN ĐẦY ĐỦ

HEPES 4-(2- hydroxyethyl)-1-piperazineethane sulfonic acid HLA Kháng nguyên liên kết tế bào lympho (Human Leukocyte

Antigen)

IKK Inhibitory κB kinaseB kinase

NF-κB kinaseB Nuclear factor κB kinaseB

NPPH 2,2-diphenyl -1-picrylhydrazyl

p-AMPK Adenosine monophosphate activated protein kinase trong

đó phân tử threonin172 đã được phosphoryl hóa

PPAR Peroxisome proliferator-activated receptors

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU

1 Bang 1.1 Tiêu chuẩn chẩn đoan ĐTĐ va tiền ĐTĐ của WHO 4

12 Bảng 3.7 Dữ liệu phổ 1 H-NMR và 13 C-NMR của hợp chất 71 FE6B và chất tham khảo

13 Bảng 3.8 Dữ liệu phổ 1 H-NMR và 13 C-NMR của hợp chất 72 FE10A và chất tham khảo

14 Bảng 3.9 Dữ liệu phổ 1 H-NMR, 13 C-NMR của hợp chất 74 FB12A và chất tham khảo

15 Bảng 3.10 Số liệu phổ 1 H-NMR và 13 C-NMR của hợp chất 77 FB2A và tài liệu tham khảo

16 Bảng 3.11 Số liệu phổ 1 H-NMR và 13 C-NMR của hợp chất 78 FB2B và tài liệu tham khảo

11 Bảng 3.12 Nồng độ insulin huyết thanh của các lô chuột tiêm 80 STZ 150 mg/kg sau 15 ngày uống mẫu thử

18 Bảng 3.13 Ảnh hưởng của chế độ ăn giàu chất béo kết hợp STZ 81

TT NỘI DUNG TRANG

(50 mg/kg) trên một số chỉ số sinh học của chuột cống trắng

19 Bảng 3.14 C hức năng tế bào β và chỉ số kháng insulin của 82

các lô chuột cống béo phì tiêm STZ liều 50 mg/kg

20 Bảng 3.15 Nồng độ insulin huyết thanh của chuột cống ĐTĐ 83 typ 2 sau 15 ngày uống mẫu thử

21 Bảng 3.16 Nồng độ triglycerid và cholesterol toàn phần huyết 85 thanh của chuột ĐTĐ typ 2 sau 15 ngày uống mẫu thử

22 Bảng 3.17 Hoaṭ đô ̣G6Pase gan của các lô chuôṭ tiêm STZ 87

150 mg/kg sau 15 ngày uống mẫu thử

23 Bảng 3.18 Hoạt độ enzym G6Pase gan của chuột ĐTĐ typ 2 88 sau 15 ngày uống hỗn dịch cắn toàn phần

24 Bảng 3.19 Kết quả tác dụng ức chế enzym α- amylase in vitro 89 của cắn toàn phần thân cây chuối tiêu

25 Bảng 3.20 Khả năng ức chế enzym α-amylase của các chất 90 phân lập từ thân cây chuối tiêu

26 Bảng 3.21 IC 50 của các chất có tác dụng ức chế α-amylase 90

27 Bảng 3.22 Kết quả tác dụng ức chế enzym α- glucosidase in 91 vitro của cắn toàn phần thân cây chuối tiêu

28 Bảng 3.23 Khả năng ức chế enzym α-glucosidase của các 91 chất phân lập từ thân cây chuối tiêu

29 Bảng 3.24 IC 50 của các chất có tác dụng ức chế α- 92 glucosidase

30 Bảng 3.25 Kết quả tác dụng ức chế PTP1B in vitro của cắn 92 toàn phần

31 Bảng 3.26 Khả năng ức chế PTP1B của của các chất phân 93 lập từ thân cây chuối tiêu

32 Bảng 3.27 IC 50 của các chất có tác dụng ức chế PTP1B 93

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

1 Hình 1.1 Sự phá hủy của tế bào β trong cơ chế bệnh sinh của 6 ĐTĐ typ 1

2 Hình 1.2 Con đường truyền tín hiệu của insulin trong chuyển hóa 7 glucose

3 Hình 1.3 Acid béo tự do với sự kháng insulin 9

4 Hình 1.4 Cơ chế tác dụng của các thuốc nhóm sulfunylure 11

5 Hình 1.5 Cơ chế tác dụng của các thuốc ức chế DPP4 13

6 Hinh 1.6 Cơ chế tác dụng giảm kháng insulin thông qua hoạt hoá 14

̉̀

AMPK

9 Hình 1.9 Cây chuối tiêu chụp ở xã Giang Sơn, huyện Gia Bình, 27 tỉnh Bắc Ninh (Musa x paradisiaca L.)*

10 Hình 2.1 Thân cây chuối tiêu thu hoạch tại xã Giang Sơn, huyện 32 Gia Bình, tỉnh Bắc Ninh*

12 Hình 2.3 Sơ đồ chiết các phân đoạn dịch chiết từ thân cây chuối 38 tiêu

13 Hình 2.4 Sơ đồ quy trình định lượng insulin huyết thanh 46

14 Hình 2.5 Sơ đồ quy trình thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của 54 mẫu thử trên sự phosphoryl hoá của IRS-1 và AMPK

15 Hình 3.1 So sánh mức hạ glucose máu của các lô chuột thí 60 nghiệm tiêm STZ (150 mg/kg) sau 15 ngày uống mẫu thử

18 Hình 3.4 Sự tồn lưu glucose trong máu của chuột cống ĐTĐ typ 2 64 thực nghiệm trong test dung nạp glucose đường uống sau 120

phút

19 Hình 3.5 Mức hạ glucose máu của các lô chuột tiêm STZ 150 66 mg/kg sau 15 ngày uống hỗn dịch cắn các phân đoạn

20 Hình 3.6 Mức hạ glucose máu của các lô chuột ĐTĐ typ 2 sau 68

15 ngày uống hỗn dịch cắn phân đoạn

21 Hình 3.7 Cấu trúc hóa học của hợp chất FE1C 71

TT NỘI DUNG TRANG

22 Hình 3.8 Cấu trúc hóa học của hợp chất FE6B 72

23 Hình 3.9 Cấu trúc hóa học của hợp chất FE10A 73

24 Hình 3.10 Cấu trúc hóa học của hợp chất FE12A 75

25 Hình 3.11 Cấu trúc hóa học của hợp chất FB2A 78

26 Hình 3.12 Cấu trúc hóa học của hợp chất FB2B 79

27 Hình 3.13 Mô bệnh học tụy của các lô chuột ĐTĐ typ 2 sau 15 84 ngày uống mẫu thử (nhuộm HE x 400 lần)

(H2) trên lượng AMPK phosphoryl hóa ở Thr172

38 Hình 3.24: So sánh lượng p-AMPKα (Thr172) giữa các lô ủ với 97 cycloeucalenon (H1) và daucosterol (H2) ở các nồng độ khác

ĐẶT VẤN ĐỀ

Đái tháo đường (ĐTĐ) là một bệnh nội tiết đặc trưng bởi tình trạng tăngglucose máu kèm theo nhiều biểu hiện rối loạn chuyển hóa Hậu quả của sự tăngglucose máu là những biến chứng nghiêm trọng, có thể đe dọa đến tính mạngcủa người bệnh Theo nghiên cứu của Hiệp hội Đái tháo đường quốc tế, năm

2015 số lượng bệnh nhân mắc bệnh là 415 triệu người, chiếm 8,8% dân số thếgiới và vẫn tiếp tục gia tăng mạnh, ước tính đến năm 2040 sẽ có khoảng 642triệu người mắc bệnh ĐTĐ [67] Sự gia tăng đột biến về tỷ lệ người mắc bệnhĐTĐ hiện nay đang là một gánh nặng cho ngành y tế Chi phí để quản lý, chămsóc và điều trị bệnh rất tốn kém Theo công bố của tổ chức Y tế thế giới (WHO),chi phí trực tiếp mỗi năm cho bệnh nhân ĐTĐ ước tính khoảng 673 tỷ đô la Mỹ,chiếm khoảng 16,2% ngân sách chăm sóc sức khoẻ của toàn thế giới [181]

Trong những năm qua, sốcác nghiên cứu vềđái tháo đường đa ̃tăng lênnhanh chóng Kết quả là sư ̣ra đời của các thuốc mới vàcác ứng dung ̣ trong điềutri,̣cho phép thầy thuốc cũng như bênḥ nhân có nhiều sư ̣lưạ choṇ hơn Các thuốcđiều tri ̣ĐTĐ đang đươc ̣ sử dung ̣ cho thấy những hiêụ quảnhất đinḥ [19], [181].Tuy nhiên, hiêụ quả lâu dài trong viêc ̣ ngăn ngừa các biến chứng của ĐTĐ thôngqua kiểm soát glucose máu vẫn còn hạn chế, đồng thời những phản ứng bất lơịkhi sử dung ̣ thuốc vẫn là một vấn đề đáng lưu ý [110] Do đó, môṭ trong nhữngmối quan tâm hàng đầu của các nhàkhoa hoc ̣ hiêṇ nay làviêc ̣ tìm ra những thuốcmới điều tri ̣ĐTĐ dưạ trên sư ̣khám phácác đich́ tác dung ̣ mới, nhằm nâng caohiêụ quảđiều tri ̣đái tháo đường, đồng thời giảm đươc ̣ những phản ứng bất lơị Kếthừa nền y học cổ truyền của dân tộc để từ đó nghiên cứu, sản xuất ra các loạithuốc có nguồn gốc từ thảo dược thiên nhiên hiệu quả và an toàn đang là hướnglựa chọn hợp lý để giải quyết vấn đề này Từ hướng nghiên cứu đó, đã có nhiềuloại thảo dược được nghiên cứu và chứng minh tác dụng hạ glucose máu như:Dây đau xương, Chè xanh, Thổ phục linh [7], [8],[13]

Cây Chuối tiêu (Musa x paradisiaca L.) được biết đến như một loại thực

phẩm và cũng là một vị thuốc Theo y học cổ truyền, quả chuối tiêu xanh chữatiêu chảy, kiết lỵ Chuối tiêu chín có tác dụng nhuận tràng, chữa táo bón, vỏ quả

chuối tiêu chữa lỵ, nhựa quả chuối tiêu xanh chữa hắc lào, lá chuối tiêu non giãnát cầm máu vết thương, làm dịu vết bỏng [3] Nhiều bộ phận dùng của câychuối tiêu như quả, lá rễ đã được nghiên cứu và chứng minh tác dụng hạglucose máu [89], [150], [151] Theo kinh nghiệm dân gian của đồng bào dântộc thiểu số phía bắc Việt Nam và một số quốc gia trên thế giới, phần thân chuối

ép lấy nước uống để điều trị ĐTĐ có hiệu quả làm hạ glucose máu [103], [153].Tuy nhiên, cho đến thời điểm này chưa có tài liệu khoa học nào của Việt Namnghiên cứu về tác dụng sinh học của thân cây chuối tiêu Hiện nay, trên thế giới

có một vài nghiên cứu về tác dụng hạ glucose máu của thân cây chuối tiêu [89],[163] Các nghiên cứu chỉ mới ở mức độ sàng lọc, kết quả chưa thống nhất, chưa

có một nghiên cứu có hệ thống nào đánh giá được tác dụng và cơ chế tác dụng

hạ glucose máu của dược liệu này Để có những bằng chứng khoa học về tácdụng và cơ chế tác dụng của thân cây chuối tiêu hướng tới ứng dụng trong điều

trị ĐTĐ, luận án tiến hành đề tài “Nghiên cứu tác dụng và cơ chế hạ

glucose máu của dịch ép thân cây chuối tiêu (Musa x paradisiacal L.) trên thực nghiệm” với 2 mục tiêu:

1 Đánh giá tác dụng hạ glucose máu của cắn toàn phần từ dịch ép thân cây chuối tiêu trên chuột thực nghiệm.

2 Nghiên cứu cơ chế hạ glucose máu của cắn toàn phần và một số chất phân lập từ dịch ép thân cây chuối tiêu.

2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ BỆNH ĐÁI THÁO ĐƯỜNG

1.1.1 Định nghĩa, dịch tễ, phân loại đái tháo đường

1.1.1.1 Định nghĩa

Theo Hiêp ̣ hôịĐái tháo đường Hoa Kỳ, bênḥ đái tháo đường làmôṭtâp ̣ hơp ̣những rối loaṇ chuyển hóa maṇ tính đăc ̣ trưng bởi sư ̣tăng glucose máu do suygiảm sản xuất insulin và/ hoăc ̣ do giảm đáp ứng với insulin taịcác mô Sư ̣tăngglucose máu maṇ tính trong bênḥ đái tháo đường có liên quan mâṭ thiết vớinhững tổn thương lâu dài, rối loaṇ vàsuy giảm chức năng của nhiều cơ quankhác nhau, đăc ̣ biêṭlàmắt, thân,̣ thần kinh, tim vàmacḥ máu [19]

1.1.1.2 Dịch tễ

Đái tháo đường làbênḥ thường găp ̣ nhất trong các bênḥ nôị tiết, làmôṭ trong

3 bênḥ cótốc đô ̣phát triển nhanh nhất trên thếgiới (ung thư, tim macḥ và ĐTĐ).Trong những năm cuối thếkỷ20, đầu thếkỷ21, ĐTĐ làbênḥ không lây phát triểnnhanh nhất [19] Theo thống kê của Hiệp hội Đái tháo đường quốc tế, năm 2015

số người mắc bệnh ĐTĐ ở các khu vực điển hình như sau: Bắc Mỹ 44,3 triệungười, Châu Âu 58,9 triệu người, Đông Bắc Phi 35,4 triệu người, Nam Mỹ 29,6triệu người, Đông Nam Á 78,3 triệu người và phía Tây Thái Bình Dương 153triệu người Dự tính đến năm 2040, số người mắc bệnh ĐTĐ tại các vùng nàycàng gia tăng nhanh chóng với số lượng ước tính: Bắc Mỹ 60,5 triệu người, Châu

Âu 71,1 triệu người, Đông Bắc Phi 72,1 triệu người, Nam Mỹ 48,8 triệu người,Đông Nam Á 140,2 triệu người và phía Tây Thái Bình Dương 214,8 triệu người[67] Măc ̣ dùcósư ̣gia tăng cảvềĐTĐ typ 1 vàtyp 2 nhưng tốc đô ̣phát triển củaĐTĐ typ 2 tăng manḥ do sư ̣gia tăng tỷlê ̣béo phìvàlối sống it́ hoaṭđông ̣ thểlưc ̣ởcác nước phát triển, cứ 10 người mắc ĐTĐ thìcó9 người mắc ĐTĐ typ 2

Ở ViêṭNam, năm 2015, sốngười trong đô ̣tuổi từ 20 đến 79 tuổi mắc ĐTĐvào khoảng 3,5 triệu, chiếm 6,0 % dân sốtrong đô ̣tuổi này [67] Đặc biệt tỷ lệmắc ĐTĐ ởnhóm đối tương ̣ cóyếu tốnguy cơ, tuổi từ 30 đến 64 chiếm tỷ lê ̣làcao nhất Tần suất các yếu tốnguy cơ như BMI (Body mass index) cao, vòng eorông,̣ it́ vâṇ đông ̣ thểlưc,̣ gia đinh̀ cóngười thuôc ̣ các thếhê ̣câṇ kềmắc ĐTĐ caorõrêṭởkhu vưc ̣ đồng bằng, đô thi sọ với miền núi vàtrung du [1]

1.1.1.3 Phân loại đái tháo đường

Theo phân loaịcủa Hiêp ̣ hôịĐái tháo đường Hoa Kỳ(ADA) năm 2017, ĐTĐ đươc ̣ chia thành ĐTĐ typ 1, ĐTĐ typ 2, ĐTĐ thứ phát, ĐTĐ thai kỳ[19]

- Đái tháo đường typ 1: Chiếm 5-10% trong sốnhững người mắc ĐTĐ với

đặc điểm tếbào β đảo tuỵ bi ̣pháhủy gây thiếu huṭ insulin tuyêṭđối Nguyên

nhân của sư ̣pháhủy này cóthểlàdo tư ̣miễn dicḥ

- Đái tháo đường typ 2: ĐTĐ typ 2 chiếm khoảng 90% sốngười mắc ĐTĐ.

Đólàmôṭtâp ̣ hơp ̣ những rối loaṇ chuyển hóa do nhiều nguyên nhân khác nhau,nhưng đều cóchung đăc ̣ điểm: cósư ̣đềkháng insulin ởmô đich́ vàtiếp theo là sư

̣suy giảm tiết insulin ởtuyến tuỵ

- Đái tháo đường thứ phát: ĐTĐ cóthểlàhê ̣quảcủa những bênḥ lýkhác

như: các khuyết tâṭdi truyền của tếbào β, giảm hoaṭtinh́ của insulin do khiếmkhuyết gen, các bênḥ lýtuỵ ngoaịtiết (u tuy,̣ chấn thương, cắt bỏ tuỵ…), các bênḥnôị tiết khác (u tủy thương ̣ thân,̣ u tiết glucagon, u tiết somatostatin, hôị chứngCushing…), do dùng thuốc hoăc ̣ hóa chất, do nhiễm trùng vàmôṭsốhôị chứng vềgen khác…

- Đái tháo đường thai kỳ: Đái tháo đường ởphu ̣nữmang thai thường khởi

phát từ tuần lễthứ 24 của thai kỳ, đôi khi sớm hơn Nguyên nhân làsư ̣tăng nhu cầu

insulin khi thai phát triển do nhu cầu cung cấp năng lương ̣ của người me.̣ Đồng thời

trong quá trinh̀ mang thai, sư ̣ thay đổi nồng đô ̣ estrogen và progesteron làm thay đổi chức năng tếbào đảo tuy,̣ gây hiêṇ tương ̣ rối loaṇ dung nap ̣ glucose tiềm tàng Hơn nữa, trong giai đoaṇ này, cơ thểngười me ̣cũng sản

xuất ra các nôị tiết tố khác như các lactogen ở nhau thai có tác dung ̣ khánginsulin vàtăng thoái hóa lipid

1.1.1.4 Tiêu chuẩn chẩn đoán

Hiêp ̣ hôịĐái tháo đường Hoa Kỳ(ADA) và Tổchức Y tếthếgiới (WHO) đãđưa ra các tiêu chuẩn chẩn đoán ĐTĐ đươc ̣ áp dung ̣ rông ̣ raĩ Tiêu chuẩn chẩnđoán ĐTĐ của 2 tổchức này đươc ̣ tóm tắt trong bảng 1.1 [19],[181]

Bảng 1.1 Tiêu chuẩn chẩn đoán ĐTĐ vàtiền ĐTĐ của WHO vàADA

FPG: fasting plasma glucose – glucose huyết tương lúc đói

G 2h : Glucose huyết tương 2h sau khi uống 75g glucose (test dung nạp glucose)

Như vậy, theo WHO và ADA đều đưa ra các tiêu chuẩn chẩn đoán bệnh đáitháo đường là glucose huyết tương lúc đói ≥ 7,0 mmol/L hoặc glucose huyếttương 2h sau khi uống 75g glucose ≥ 11,1mmol/L hoặc HbA1c ≥ 6,5%.

Tuy nhiên, khi đưa ra tiêu chuẩn để chẩn đoán tiền ĐTĐ thì tiêu chuẩn củaADA (5,6 mmol/L) thấp hơn tiêu chuẩn của WHO (6,1 mmol/L) Điều này cótácđông ̣ đáng kểđến sư ̣can thiêp ̣ vào tiến triển của ĐTĐ, cũng như giúp có các biêṇpháp phòng rối loạn glucose vìtỷ lê ̣những người bi ̣tiền ĐTĐ (rối loaṇ glucosehoăc ̣ suy giảm glucose máu) chuyển thành ĐTĐ trong vòng 5 năm rất cao

1.1.2 Cơ chế bệnh sinh

1.1.2.1 Bệnh sinh của đái tháo đường typ 1

Đái tháo đường typ 1 là tình trạng thiếu hụt insulin tuyệt đối do tế bào βcủa đảo tụy bị tổn thương, thường khởi phát ở tuổi trẻ Cho tới nay chưa tìm ranguyên nhân chính, chỉ biết đây là một bệnh tự miễn.Về cơ chế bệnh sinh cónhiều bằng chứng cho thấy bệnh bệnh sinh của ĐTĐ typ 1 là sự kết hợp giữa bayếu tố di truyền, miễn dịch và môi trường Hậu quả cuối cùng của quá trình này

là tế bào β bị phá hủy, biểu hiện lâm sàng là ĐTĐ phụ thuộc insulin [52]

Cơ chế bệnh sinh của ĐTĐ typ 1 trước hết phải kể đến di truyền có liênquan chặt chẽ với yếu tố kháng nguyên bạch cầu người (human leucocyteantigen- HLA) HLA là những phân tử nằm trên bề mặt các tế bào trình diệnkháng nguyên Nguy cơ mắc bệnh ĐTĐ sẽ tăng lên đối với những cá thể mangkháng nguyên HLA như: HLA- DR3, HLA- DR4, HLA- DW3, HLA- DW4,HLA- B8, HLA- B15 [68] Các nghiên cứu sàng lọc về di truyền học đã chỉ ra ítnhất 15 vị trí gen khác liên quan đến bệnh ĐTĐ typ 1, trong đó, có 2 gen liênquan tới cơ chế hoạt hóa lympho T Đó là gen mã hóa kháng nguyên lympho Tgây độc tế bào (CTLA-4), thuộc nhiễm sắc thể số 2 và gen mã hóa lymphoid

tyrosine phosphatase (PTPN22), được biểu thị đặc hiệu ở tế bào lympho T [58].

Yếu tố thứ hai phải kể đến trong cơ chế bệnh sinh của ĐTĐ typ 1 là sựtác động của môi trường: Virus, chế độ ăn, các chất độc, stress, yếu tố địa lý.Các yếu tố này thúc đẩy quá trình khởi động quá trình tự miễn Khi tiến hànhgây nhiễm với virus Coxsacki ở động vật thí nghiệm cho thấy tế bào β bị nhiễmvirus và xuất hiện ĐTĐ typ 1 ở những động vật này [52]

MHC Virus

+TCR

Tế bào β

Sự gia tăng kháng nguyên CD4+

Hình 1.1 Sự phá hủy của tế bào β trong cơ chế bệnh sinh của ĐTĐ typ 1 [52].

Tiếp theo, các tế bào β của đảo tụy bị phá hủy theo cơ chế tự miễn dịch

Về cơ chế bệnh sinh có nhiều bằng chứng cho thấy bệnh có liên quan đến hailoại là miễn dịch dịch thể và miễn dịch qua trung gian tế bào Các yếu tố khởiphát của môi trường sẽ tấn công những cá thể có yếu tố di truyền nhạy cảm đốivới ĐTĐ typ 1 Chỉ một tổn thương rất nhỏ của tế bào β cũng làm giải phóng rakháng nguyên, kích thích cơ thể sinh tự kháng thể gây hoạt hóa phản ứng viêmtiểu đảo tự miễn (hình 1.1) Hiện tượng thâm nhiễm đảo tụy ở các cá thể nhạycảm về di truyền với bệnh bắt đầu xảy ra ở tế bào β, từ đó sẽ tiếp tục dẫn đến quátrình phá hủy của toàn bộ tiểu đảo tụy Tế bào β có thể bị phá hủy bởi 2 cơ chế

- Các lympho T hiệu ứng giải phóng các hạt chứa perforin vào tế bàođích Cơ chế này cần có sự liên kết giữa receptor của lympho T đặc hiệu với tự khángnguyên và phức hợp hòa hợp tổ chức của tế bào đích

- Cơ chế làm chết tế bào β theo chương trình (apoptosis) thông qua Fas(CD95) và FasL (CD95L) Cơ chế này không cần sự liên kết giữa receptor của tế bào

T với phức hợp hòa hợp tổ chức [68]

Sau khi “khởi động”, một loạt phản ứng miễn dịch sẽ diễn ra: các tiểu đảotụy bị thâm nhiễm bởi các tế bào đơn nhân, các đại thực bào và tế bào lympho Tđộc (quá trình thâm nhiễm này được gọi là viêm tiểu đảo tụy) Ở giai đoạn này,trong huyết thanh người bệnh xuất hiện nhiều kháng thể kháng tiểu đảo tụy, đâygọi là giai đoạn tiền ĐTĐ typ 1 Tế bào β bị tổn thương làm cho quá trình sản

xuất insulin giảm dần, cho đến khi nồng độ insulin không đủ để duy trì nồng độglucose máu ở mức bình thường, khi các triệu chứng lâm sàng xuất hiện thì hầuhết các tế bào β của tiểu đảo Langerhan đã bị phá hủy, khả năng bài tiết insulincủa tế bào β còn lại ít và cạn kiệt dần, bệnh ĐTĐ thật sự sẽ xuất hiện [176].

1.1.2.2 Bệnh sinh của đái tháo đường typ 2

Đái tháo đường typ 2 là bệnh rối loạn chuyển hóa với đặc điểm là tăngglucose máu mạn tính và sự đề kháng insulin ở mô đích [1], [47]

Cơ chế bệnh sinh của ĐTĐ typ 2 khá phức tạp, là hậu quả của sự tươngtác giữa những rối loạn liên quan đến di truyền và yếu tố môi trường dẫn đến sựxuất hiện các cơ chế gây bệnh Cơ chế diễn biến của bệnh đái tháo đường typ 2bao gồm: kháng insulin tại mô đích, tiếp theo là hiện tượng bù và sự suy kiệt của

tế bào β [1], [47]

Kháng insulin là tình trạng giảm hoặc mất tính nhạy cảm của mô đích vớiinsulin Kháng insulin xuất hiện từ giai đoạn tiền ĐTĐ typ 2, là cơ chế bệnh sinhchủ yếu và quan trọng nhất trong bệnh sinh của ĐTĐ typ 2 [139]

Có nhiều cơ chế gây kháng insulin Kháng insulin có thể do bất thườngtại các vị trí trước, sau và ngay tại receptor insulin ở mô đích Giảm số lượngreceptor insulin là yếu tố bất thường tại receptor hoặc có kháng thể khángreceptor insulin là yếu tố ức chế trước receptor [139]

Ở mức độ phân tử, kháng insulin chủ yếu do bất thường trong con đường truyền tín hiệu của insulin (hình 1.2)

Hình 1.2 Con đường truyền tín hiệu của insulin trong chuyển hóa glucose

[139]

Insulin thưc ̣ hiêṇ quátrinh̀ truyền tín hiệu nhờ gắn với receptor nằm ởmàng tếbào Những receptor này cóởhầu hết các tếbào trong cơ thểngười và đông ̣vâṭcóvúbao gồm cảnhững tếbào đich́ đăc ̣ trưng của insulin như tếbào gan, cơ,tếbào mô mỡvà những loaịtếbào khác như tếbào máu, tếbào thần kinh…

Receptor của insulin (IR) là môṭ glycoprotein xuyên màng có phân tử lương ̣ lớn, cấu taọ gồm 2 tiểu đơn vi ̣α và2 tiểu đơn vi ̣β, nối với nhau bởi các cầudisulfid, códang ̣ β-α-α-β Trong đócác tiểu phân α nằm ởmăṭngoài tếbào, chứa phần gắn với insulin, các tiểu phân β nằm xuyên màng Sư ̣gắn insulin vào

receptor ởmàng tếbào làm hoaṭhóa môṭchuỗi tiń hiêụ dưới dang ̣ dòng thác với 2 con đường truyền tin Trong đó, con đường qua trung gian Insulin receptor

substrate (IRS) cụ thể là qua IRS-1 IRS-1, IP3 và Akt có vai trò quan trọng trongđiều hòa nhiều chuyển hóa của tế bào (hình 1.2) Đầu tiên làsư ̣khởi đông ̣

hoaṭtinh́ tyrosinkinase của 2 tiểu đơn vi ̣β của IR, dẫn tới môṭchuỗi phosphoryl hóa liên tiếp ởcác tiểu đơn vi ̣β vàcác cơ chất đăc ̣ hiêụ làIRS-1, IP3, Akt Taị những tếbào đich́ của insulin như tếbào cơ, xương vàtếbào mô mỡ, con đường qua IP3 tới Akt dẫn tới sư ̣chuyển vi ̣glucose transporter 4 (GLUT4) từ nôịbào ra màng bào tương, taọ điều kiêṇ cho sư ̣vâṇ chuyển glucose vào trong tếbào, từ đó dẫn tới các chuỗi phản ứng chuyển hóa theo hướng làm giảm glucose máu [61] Trên con đường truyền tín hiệu của insulin trong tế bào có nhiều yếu tố tham gia hoặc ảnh hưởng đến quá trình này như IRS-1, IP3, Akt,… chính vì vậy sự bất thường trong con đường truyền tín hiệu này sẽ gây kháng insulin [139]

Cơ chế kháng insulin do bất thường trong con đường truyền tín hiệu củainsulin được giải thích như sau: do giảm hoạt tính tyrosin kinase của vùng saureceptor insulin làm cho insulin khi gắn vào receptor không phát huy được tácdụng sinh học Vì vậy không kích thích được sự vận chuyển glucose vào tế bào[92] Bất hoạt IR có thể do tăng hoạt tính của các enzym khử phosphoryl tạityrosin của các protein trong con đường truyền tín hiệu nội bào của insulin Một

số enzym đã được nghiên cứu như các protein tyrosinphosphatase (PTP) trong

đó chủ yếu là PTP1B [169] Sự gia tăng phosphoryl hóa các phân tử serin hoặcthreonin không những làm giảm khả năng hoạt hóa IP3 mà còn làm giảm quátrình phosphoryl hóa tyrosin tại của insulin receptor, tăng thoái hóa IRS-1 do đólàm giảm nhạy cảm với insulin [139] Bất hoạt IP3 thông qua ức chế tiểu đơn vịđiều hòa ngược p85 nằm trên IP3K Sự biểu hiện quá mức dạng hoạt động p100

8

trên PI3K hoặc kích thích quá mức Akt đều ức chế p85 làm giảm tác dụng sinhhọc của insulin [177].

Nguyên nhân chính làm gia tăng sự biểu hiện của các yếu tố gây khánginsulin là thừa cân, béo phì Theo Venables, khoảng 80% bệnh nhân ĐTĐ typ 2liên quan đến béo phì và lối sống ít vận động [171] Theo báo cáo của trung tâmkiểm soát và phòng bệnh Hoa Kỳ, khoảng 55% bệnh nhân ĐTĐ đồng thời mắcbéo phì, 85% bệnh nhân ĐTĐ bị thừa cân [19] Một trong các nguyên nhân gâybéo phì là do chế độ ăn nhiều chất béo và ít vận động Ở những bệnh nhân béophì, nồng độ acid béo tự do (FFA) tăng cao cạnh tranh với glucose trong chuyểnhóa tại cơ vân, gia tăng FFA gây rối loạn sử dụng glucose ở ngoại vi [145]

Ở bệnh nhân béo phì, sử dụng năng lượng từ acid béo tự do (FFA) tăng do

đó tạo thành acyl-CoA chuỗi dài (LCFA-CoA) trong bào tương (hình 1.3) [145]

Hình 1.3 Acid béo tự do với sự kháng insulin [145]

Khi được vận chuyển vào trong ty thể, LCFA-CoA được β-oxy hóa mộtphần tạo thành gốc tự do oxy hóa (ROS - reactive oxygen species), hoạt hoáJKK gây kháng insulin [145]

Nồng độ LCFA-CoA tăng trong bào tương làm tăng diacylglycerol(DAG) Cả DAG và LCFA-CoA hoạt hoá PKC, JKK Cả PKC và JKK làm tăngphosphoryl hóa serin của IRS-1 gây kháng insulin [145]

Mặt khác, nồng độ LCFA-CoA tăng làm tăng nồng độ ceramid do đó ứcchế sự phosphoryl hóa Akt/PKB, gây ức chế sự di chuyển GLUT4 ra màng tếbào, giảm thu nạp và sử dụng glucose trong tế bào và làm tăng nồng độ glucosemáu [145]

- Hiện tượng bù và sự suy kiệt tiếp theo của tế bào β

Ở giai đoạn đầu của ĐTĐ typ 2, có sự tăng tiết insulin nhằm bù lại sự giảmnhạy cảm của insulin đối với các mô đích, duy trì tình trạng ổn định của glucose máu Sựlàm việc quá mức của tế bào β sau một thời gian sẽ gây suy kiệt Bên cạnh đó, các yếu tốnguy cơ còn có tác động trực tiếp đến tế bào β.

Nồng độ FFA và glucose trong máu tăng làm tăng chuyển hóa tại ty thể,tăng các gốc tự do gây gia tăng tình trạng viêm (hình 1.3) Mặt khác, tăng tổnghợp insulin ở tế bào β gây ra hiện tượng stress lưới nội chất Cả hai nguyên nhânnày đều dẫn đến sự chết theo chương trình của tế bào β Ở giai đoạn này, sự sảnxuất và bài tiết insulin ở tụy giảm đi kèm theo hiện tượng kháng insulin sẵn cógây ra tình trạng mất kiểm soát nồng độ glucose máu kéo theo nhiều biến chứng[145]

1.2 CÁC CƠ CHẾ GÂY HẠ GLUCOSE MÁU

Giá trị nồng độ glucose ở thời điểm 2 giờ sau ăn <7,8 mmol/L là bìnhthường, từ 7,7- 11,0 mmol/L là rối loạn dung nạp glucose và >11,0 mmol/L làđái tháo đường Sự tăng nhanh glucose trong máu sau ăn tạo ra các đáp ứngcủa mô và góp phần vào việc hình thành biến chứng của đái tháo đường

[181]. Tăng glucose máu mạn tính là đặc trưng cơ bản của bệnh ĐTĐ, gây ra cácbiến chứng nguy hiểm [67] Vì vậy hầu hết các thuốc điều trị bệnh ĐTĐ đều nhằm mụcđích làm hạ glucose máu với các cơ chế khác nhau Nhìn chung, cơ chế hạ glucose máurất phong phú, mỗi thuốc có thể tác động theo một hoặc nhiều cơ chế khác nhau Dướiđây là một số cơ chế làm hạ glucose máu đã được áp dụng trong điều trị hoặc trong các

nghiên cứu thực nghiệm.

1.2.1 Tăng cường số lượng insulin nội sinh

Insulin là một hormon quan trọng được tiết ra từ tế bào β tuyến tụy vớivai trò sinh học là hạ glucose máu, qua đó giúp cơ thể kiểm soát và sử dụngglucose một cách hiệu quả Bên cạnh sử dụng insulin ngoại sinh, vốn chỉ đượcchỉ định trong ĐTĐ typ 1 và ĐTĐ typ 2 khi bệnh nhân không đáp ứng hoặc đápứng kém với các loại thuốc điều trị ĐTĐ bằng đường uống khác [19], có nhiềugiải pháp khác nhằm tăng cường số lượng insulin nội sinh Tác động của thuốctrên tụy chủ yếu bao gồm tác dụng kích thích tiểu đảo tụy sản xuất insulin hoặcbảo vệ và phục hồi tế bào β đã bị tổn thương do sự tấn công của các cytokinhoặc các tác nhân bệnh sinh khác [77], [129]

1.2.1.1 Tăng cường số lượng insulin thông qua ức chế kênh K ATP, tăng nồng

độ calci nội bào

Đây là cơ chế tăng tiết insulin của các thuốc điều trị ĐTĐ phổ biến hiện nay

10

Sulfonylurea gắn vào thụ thể bề mặt của màng tế bào β (ở tụy) và ức chếkênh K+ nhạy cảm với ATP ngăn không cho K+ thoát ra, làm màng tế bào β bị khửcực Sự khử cực màng tế bào gây mở kênh calci phụ thuộc điện thế, calci ngoài tếbào vào trong tế bào, lượng calci được tăng lên trong bào tương sẽ kích thích giảiphóng insulin từ các hạt tiết của tế bào β (hình 1.4) [77].

Hình 1.4 Cơ chế tác dụng của các thuốc nhóm sulfunylure [77]

Thuốc được sử dụng để điều trị đái tháo đường tác dụng theo cơ chế nàyđiển hình là các sulfunylure Ngoài ra, có 3 hoạt chất thuộc nhóm meglitinidcũng đã được đưa vào sử dụng làrepaglinid, glimepirid và nateglinid [19] Bêncạnh đó, một số dược liệu cũng được chứng minh tác dụng tăng sản xuất insulintheo cơ chế này Nghiên cứu chứng minh tác dụng kích thích tế bào β sản xuấtinsulin trên dược liệu được các nhà khoa học nghiên cứu chủ yếu thông qua địnhlượng insulin huyết thanh sau khi dùng thuốc/chế phẩm thử hoặc qua thực

nghiệm in vitro trên đảo tụy cô lập và tế bào β đơn dòng Các dòng tế bào hay

được sử dụng nhất là β-TC-6, BRIN-BD11, RIN-5F, HIT-T15 của chuột [24],

[129], [167] Ví dụ như trong thí nghiệm in vitro với dịch chiết methanol của cây

cáp gai đen (Capparis zeylanica ) trên dòng tế bào MIN6-β, kết quả cho thấynồng độ insulin tăng do tăng nồng độ Ca2+ nội bào [24] Ranjbari (2016) khi

nghiên cứu cây tầm ma (Urtica dioicand) cho thấy dịch chiết nước từ dược liệu

này tăng tiết insulin trên tế bào RIN-5 F của chuột [129] Trong nghiên cứu của

Thomas về dịch chiết nước của cây dây cóc (Tinospora crispain) thể hiện tác

dụng tăng tiết insulin trên tế bào HIT-T15 và BRIN-BD11 [167]

Ngoài cơ chế tăng cường sản xuất insulin thông qua ức chế kênh KATP,

tăng nồng độ calci nội bào, một tác động quan trọng khác đối với sự tăng sảnxuất insulin là tác động bảo vệ tế bào β trước các tác nhân gây hoại tử tế bào

hoặc các yếu tố gây chết theo chương trình (apoptosis) của tế bào β cũng đangđược các nhà khoa học nghiên cứu [49],[156] Chemokine CXC là các thụ thểcủa protein G, có trên màng tế bào, cùng với các cytokine tạo ra các phản ứngviêm Có bảy ligan chemokine CXC đã được phát hiện ở động vật có vú Trong

đó mức độ lưu hành CXCL10 (phối tử của CXCR3) cao ở những bệnh nhânĐTĐ typ 1 Ức chế CXCL10 / CXCR3 là một chiến lược tiềm năng để điều trịĐTĐ typ 1 Một thuốc mới có tên là pCAGGS-CXCL10 đang được thử nghiệmvới cơ chế trung hòa CXCL 10, tăng sinh tế bào β, cải thiện tình trạng bị phá hủycủa tế bào β trên chuột ĐTĐ typ 1 [49]

1.2.1.2 Tăng cường số lượng insulin thông qua các incretin

Những kỹthuâṭxét nghiệm miễn dịch đã chứng tỏ tác động của glucose tạitụy không phải là yếu tố duy nhất gây tăng tiết insulin Nghiên cứu của Nauckcho thấy đáp ứng tăng tiết insulin với glucose đường uống vượt xa so vớiglucose đưa vào bằng đường tiêm tĩnh mạch, hiện tượng này gọi là hiệu ứngincretin Một số hormon nguồn gốc từ ruột đãđược chứng minh là có thể gây rahiệu ứng incretin, gọi chung là các hormon incretin Trong số đó, quan trọngnhất là glucagon-like peptid -1(GLP-1) Đây là hormon có tác dụng tăng sảnxuất insulin Tác dụng của hormon này trên sự chuyển hóa glucose đã đượcchứng minh qua nhiều thử nghiệm [108]

GLP-1 gây tăng tiết insulin qua cơ chế hoạt hóa GLP-1R ở tế bào β đảo tụydẫn tới sự tăng AMP vòng và hoạt hóa PKA làm đóng kênh K+, tăng tiết insulin[122]. Các thuốc là những chất chủ vận của GLP-1 đã được phê duyệt trong điềutrị hiện nay là: exenatid, liraglutid, albiglutide, dulaglutid [19] Ngoài ra taspoglutid cócấu trúc tương tự GLP-1 đang được nghiên cứu và thử nghiệm

[48]. Bên cạnh các chất trực tiếp tác động lên receptor GLP-1R, hướng tiếp cậnthứ hai là tăng cường số lượng GLP-1 nội sinh Một chất có tên là PTU-cellulose làchất chủ vận của receptor TAS2R38 được thử nghiệm trên chuột, kết quả cho thấytăng tiết insulin thông qua tăng nồng độ GLP-1 [122] Hiệu ứng tăng tiết GLP-1 cònphụ thuộc một receptor khác là GPR119 thuộc nhóm A trong các receptor liên kết vớiprotein G Kích hoạt GPR119 làm tăng GLP-1 ở ruột, tăng tiết insulin ở tụy và hạglucose máu [34] 76 dẫn chất khác nhau là chất chủ vận trên GPR119 đã được công

bố và đang tiến hành thử nghiệm lâm sàng pha I và

II [134]

1.2.1.3 Tăng cường số lượng insulin thông qua ức chế DPP-4

12

Trong cơ thể, GLP-1 dễ dàng bị bất hoạt bởi sự phân cắt của DPP-4 (hình1.5) Do đó tăng tác dụng của GLP-1 bằng cách ức chế DPP-4 theo cơ chế ứcchế cạnh tranh là cơ chế tác dụng của 1 số thuốc đã được phê duyệt điều trị ĐTĐhiện nay là sitagliptin, saxagliptin, linagliptin, alogliptin [19].

Hình 1.5 Cơ chế tác dụng của các thuốc ức chế DPP4 [175]

Ngoài các cơ chế làm tăng cường số lượng insulin đã nêu ở trên, các nhàkhoa học còn nghiên cứu sự tăng tiết insulin thông qua các cơ chế khác như:

- Ức chế ghrelin (peptid điều hòa sự tiết hormon) [162] Một số dẫn chấtquinazolinon đang được thử nghiệm với khả năng đối vận với receptor của ghrelin, từ

đó tăng nồng độ insulin nội sinh, làm giảm glucose máu [137]

- Tăng tiết insulin do kich́ thich́ của glucose (GSIS) thông qua receptor củaacid béo Fasiglifam (chất chủ vận của GPR40) đang được nghiên cứu thử nghiệm lâmsàng pha III với cơ chế này TAK-875 là một chất chủ vận mới của GPR40 cũng đãđược các nghiên cứu về khả năng tăng tiết insulin phụ thuộc nồng độ glucose [160].Một nghiên cứu khác cũng chỉ ra rằng hoạt hóa receptor ephinA cũng tăng cường sốlượng của insulin phụ thuộc nồng độ glucose CYN154806 là chất chủ vận của ephrin Avới tác dụng giảm nồng độ glucose máu, tăng dung nạp glucose, tăng tiết insulin ởchuột ĐTĐ typ 2 [66]

1.2.2 Tăng cường nhạy cảm của mô đích với insulin

Khi tế bào của mô đích không đáp ứng với insulin trong chuyển hóaglucose Do đó, tế bào không sử dụng được glucose làm cho nồng độ glucosetrong máu tăng lên Các nghiên cứu đã ghi nhận nhiều thuốc có tác dụng làmtăng nhạy cảm của tế bào mô đích với insulin thể hiện qua sự giảm glucose máu,giảm nồng độ insulin huyết thanh lúc đói và giảm các chỉ số lipid máu [100],[157]

1.2.2.1 Tăng cường nhạy cảm của mô đích với insulin thông qua hoạt hóa AMPK

AMP-Activated protein kinase (AMPK) là môṭ enzym serin/threoninprotein kinase có măṭ rất phổ biến trong cơ thể AMPK đươc ̣ goị là“máy đo nhiênliêụ”, nócókhảnăng cảm biến trang ̣ thái năng lương ̣ ởcảtếbào biêṭlâp ̣ vàtoàn bô ̣cơthể Khi đươc ̣ hoaṭhóa, AMPK se ̃khởi đông ̣ quátrinh̀ di ̣hóa taọ ra ATP đồng thời

ức chế quá trinh̀ đồng hóa sử dung ̣ ATP Có 3 enzym là LKB1, CaMKK vàTAK1cókhảnăng hoaṭhóa AMPK nhờ khảnăng xúc tác kinase ngươc ̣ dòng, gâyphosphoryl hóa AMPK Ngoài tác dụng trên chuyển hoá như tăng hấp thuglucose, tăng tổng hợp glycogen và giảm tổng hợp lipid, AMPK còn hoạt hoáIRS-1 trong chuỗi truyền tín hiệu của insulin, làm giảm kháng insulin (hình 1.6)[100] AMPK tham gia vào nhiều quátrinh̀ chuyển hóa trong cơ thể (hình 1.6) Sư

̣hoaṭhóa AMPK cóthểgây tăng gia nhâp ̣ glucose vào cơ, giảm tân taọ glucose ởgan, tăng oxy hóa acid béo ở gan vàcơ, giảm tổng hơp ̣ acid béo ởgan vàmô mỡ,tăng hoaṭđông ̣ của ty thể, hoaṭhóa AMPK ởgan gây ha ̣glucose máu [43], [100]

Hình 1.6 Cơ chế tác dụng giảm kháng insulin thông qua hoạt hóa AMPK [100]

14

Nhóm biguanid, màđaịdiêṇ làmetformin đã được sử dụng điều tri ̣đái tháođường theo cơ chế gây hoaṭhóa AMPK [100] Bên cạnh thuốc kinh điển làmetformin, các hợp chất phân lập từ dược liệu cũng đã được chứng minh cơ chếgiảm kháng insulin thông qua hoạt hóa AMPK ví dụ như quecertin và berberin[43].

1.2.2.2 Tăng cường nhạy cảm của mô đích với insulin thông qua receptor PPAR

Một trong những cơ chế bệnh sinh của ĐTĐ typ 2 là sự đột biến hoặc thay

đổi biểu hiện gen của receptor PPAR (peroxisome proliferator-activated receptor).PPAR lànhững receptor ởmàng nhân tếbào, khi gắn với các ligand đăc ̣ hiêu,̣

PPAR taọ thành dimer với receptor X retinoid (RXR), phức hơp ̣ này se ̃ gắn với ADN làm điều hòa quá trình phiên mã và dịch mã của một số protein quan trọng trong quá trình biệt hóa tế bào cũng như chuyển hóa glucose và lipid PPAR có

hai loại PPARα và PPAR (hinh̀ 1.7) [123]

Chất béo

Màng tế bào

tế bào

Hình 1.7 Cơ chếtruyền tín hiêụ của PPAR [123]

Nghiên cứu liên quan đến thuốc điều trị ĐTĐ tác dụng theo cơ chế hoạthoá PPAR tập trung với PPAR bởi vì một trong những đáp ứng sinh học quantrọng nhất liên quan đến receptor PPAR là kích thích biệt hóa tế bào mỡ, kíchthích các enzym và protein vận chuyển của tế bào mỡ như lipoprotein lipase,protein vâṇ chuyển acid béo đểthu nạp acid béo PPAR-γ phân bốnhiều nhất ở mômỡvàruôṭgià Ligand nôịsinh đăc ̣ hiêụ với PPAR-γ làmôṭsốloaịchất béo nhưprostaglandin, leukotrien [123] Khi PPAR gắn vào ligan có tác dụng làm giảmnồng độ acid béo tự do trong huyết tương, tức là gián tiếp cải thiện nguyên

nhân gây kháng insulin ở mô đích Bên cạnh đó, còn làm tăng nhạy cảm vớiinsulin thông qua sự thay đổi các hormon đặc hiệu do tế bào mỡ sản xuất(adipokin) Hoaṭ hóa PPAR- gây kích thích sự tạo thành adiponectin, mộthormon có tác dụng làm tăng oxi hóa acid béo, tăng đáp ứng với insulin và giảm

sự tạo thành mảng vữa xơ, đồng thời làm giảm các cytokin cản trở hoạt động củainsulin như TNF- , resistin, IL6 Tổng hợp của tất cả các tác dụng nói trên là làmtăng đáng kể tác dụng của insulin tại mô đích [123]

Các thiazolidinedion lànhóm chất chủvâṇ choṇ loc ̣ trên receptor PPARthông qua hoaṭ hóa PPAR- , thiazolidindion (TZD) làm tăng nhaỵ cảm vớiinsulin ở mô đich́ Hiện nay, do nhiều tác dụng không mong muốn của cácthiazolidindion, nhóm thuốc này đã không còn được sử dụng Các nhà khoa họcđang tiếp tục mở rộng tìm kiếm các chất chủ vận khác trên receptor PPAR với

17 chất chủ vận trên receptor PPAR có tác dụng giảm kháng insulin [25]

1.2.2.3 Tăng cường nhạy cảm của mô đích với insulin thông qua quá trình truyền tín hiệu của insulin

Tăng cường nhạy cảm của mô đích với insulin thông qua quá trình truyềntín hiệu của insulin ở tế bào đích với đặc trưng là sự phosphoryl hóa Tyr hậureceptor Thực tế, hiện tượng kháng insulin trong bệnh ĐTĐ typ 2 cũng cónguyên nhân quan trọng là sự giảm phosphoryl hóa Tyr, tăng phosphoryl hóaSer hoặc Thr của insulin receptor Nhiều thuốc đã được chứng minh tác dụng ứcchế phosphoryl hóa Ser của insulin receptor, do đó trực tiếp tác động vào nguyênnhân gây kháng insulin như exendin-4, rosiglitazon, pioglitazon Các thuốc khácnhư neprhilin, anephril đang trong giai đoạn nghiên cứu thử nghiệm [92].Nghiên cứu về dược liệu tác dụng theo cơ chế này của Sridha (2007) cho thấy

dịch chiết quả Mướp đắng (Momordica charantia L.) có tác dụng khôi phục khả

năng phosphoryl hóa Tyr của insulin receptor trên chuột cống béo phì ĐTĐ typ

2 [157]

Tăng cường nhạy cảm của mô đích với insulin thông qua con đườngtruyền tín hiệu nội bào của insulin còn bị ảnh hưởng bởi số lượng và ái lực gắnhormon của receptor ở tế bào đích Các nghiên cứu chủ yếu được thực hiện trên

đối tượng là dược liệu Lá cây dâu (Folium Mori) được nghiên cứu với sự giảm

glucose máu, tăng dung nạp glucose, giảm kháng insulin, giảm cholesterol,triglycerid toàn phần đi kèm với sự tăng biểu hiện mRNA và protein của IRS-1,PI3K P85α [30]

16

Quá trình truyền tín hiệu của insulin ở tế bào đích gây ra chuỗi phosphorylhóa IR, IRS-1,2, hoạt hóa IP3 kinase và protein PDK1, Akt, dẫn tới phosphorylhóa và gây bất hoạt GSK-3αβ Hiện nay, người ta đã tìm ra nhiều vai trò quantrọng của GSK-3 trong điều hòa hoạt động tế bào, đặc biệt là trong quá trìnhtruyền tín hiệu của insulin GSK-3 gây ra sự phosphoryl hóa gốc Ser307 và Ser332của IRS-1, làm ức chế sự phosphoryl hóa tyrosin và làm giảm đi sự truyền tín hiệucủa insulin Do đó, bất hoạt GSK-3 làm tăng nhạy cảm của mô đích với insulin[59]. 7-hydroxy-benzimidazol là một hoạt chất có tác dụng theo cơ chế này [147].Tương tự như vậy muối lithium cũng là một trong những chất có tác dụng ức chế GSK-

3 [31] Theo một nghiên cứu tổng quan của Pandey (2016) cho thấy nhiều chất ức chếGSK-3 hiện nay đang được nghiên cứu thử nghiệm [119]

Quá trình phosphoryl hóa Tyr là thuận nghịch, chiều nghịch được xúc tácbởi protein tyrosin phosphatase (PTP) Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng nồng độ caoPTP-1B nội bào làm giảm sự phosphoryl hóa IR và IRS-1 Do đó, ức chế PTP-1Btăng nhạy cảm của mô đích với insulin [169] Theo một nghiên cứu tổng quan, đã

có 44 chất có tác dụng ức chế PTP1B [96] Rễ cây Chóc máu nam được nghiên cứutại Việt Nam cũng được chứng minh có tác dụng ức chế PTP1B [11] Nghiên cứucủa Nguyen P.H (2015) về chất selariscinin được phân lập từ cây trường sinh thảo

(Selaginella tamariscina) cũng cho thấy tác dụng ức chế

PTP1B [109]

Một yếu tố gây kháng insulin cũng được đề cập tới là histone deacetylase(HDAC) (các enzym xúc tác cho quá trình khử eacetyl nhóm -N-acetyl lysineamino acid ở phần đuôi của histon) [143] HDAC không chỉ ức chế IRS-1 trongchuỗi truyền tín hiệu của insulin mà còn gắn vào promoter của gen mã hóa tổnghợp GLUT4, làm giảm quá trình tổng hợp GLUT4, giảm thu nạp glucose.Vorinostat, trichostatin A và acid valproic là các chất có tác dụng giảm chế ứcchế HDAC trên chuột ĐTĐ typ 2 [60], [83],

1.2.3 Tác dụng điều hòa, chuyển hóa tương tự như insulin

Insulin là hormon có vai trò đặc biệt quan trọng trong điều hòa glucosemáu Khi glucose máu tăng cao, insulin tăng cường sự thu nhận glucose từ máuvào tế bào cơ và mô mỡ thông qua kích thích GLUT4 Ngoài ra, insulin còntham gia vào quá trình điều hòa các enzym chủ chốt trong quá trình tổng hợp vàthoái hóa glucose [64] Nghiên cứu cho thấy một số thuốc, hoạt chất và dượcliệu cũng có cơ chế tác động tương tự như insulin [64],[70]

1.2.3.1 Tác dụng tương tự insulin thông qua các enzym

Trước hết phải kể đến cơ chế ức chế các enzym trong quá trình tạo glucosenội sinh như glucose-6-phosphatase (G6Pase), fructo1,6 biphosphatase(F1,6BPase) và glycogen phosphorylase (GP)

Glucose-6-phosphatase (G6Pase) làmôṭphức hê ̣enzym xúc tác phản ứngphân cắt glucose-6-phosphat (G6P) thành glucose vàgốc phosphat vô cơ, đây làkhâu cuối cùng trong cảhai quátrinh̀ thoái hóa glycogen vàtân taọ glucose Ức chếG6Pase cũng là một trong các đích của thuốc điều trị ĐTĐ đang được quan tâm[155],[185] Metformin là thuốc điều trị ĐTĐ typ 2 kinh điển được sử dụng rộngrãi nhất hiện nay Ngoài cơ chế làm tăng nhạy cảm của mô đích với insulin thôngqua AMPK, metformin còn ức chế G6Pase làm giảm tổng hợp glucose tại gan.Tác dụng này của metformin là do ức chế biểu hiện gen của G6Pase và hòan toànđộc lập với con đường truyền tín hiệu của insulin Một hợp chất khác là eugenolkhi sử dụng cho chuột ĐTĐ typ 2 cũng có giảm glucose máu và giảm hoạt độenzym G6pase gan [159]

Môṭ enzym chủ chốt khác trong con đường tân taọ glucose là fructo1,6biphosphatase (F1,6BPase) F1,6BPase xúc tác chuyển F1,6BP thành F6P trongcon đường tân taọ glucose do đó ức chế F1,6Bpase gây hạ glucose máu [124].CS-917 là một hoạt chất được phát triển bởi Metabasis với tác dụng ức chếF1,6BPase đang đươc ̣ đưa vào thử nghiêṃ lâm sàng [186] Trong nghiên cứucủa Srinivasan, uegenol không chỉ có tác dụng ức chế G6Pase mà còn có cả tácdụng ức chế F1,6BPase trên chuột ĐTĐ typ 2 [159]

Ngoài cơ chế hạ glucose máu thông qua ức chế hai enzym tân tạo glucose

là G6Pase và F1,6Bpase, sự ức chế glycogen phosphorylase (GP), (một enzymchủchốt trong quátrinh̀ thoái hóa glycogen cũng glucose máu Đây cũng là mộtđích triển vọng trong điều trị ĐTĐ thực nghiệm được nhiều nhà nghiên cứu quantâm [44], [63]

Cơ chế gây hạ glucose máu bởi hoạt hóa các enzym trong quá trình thoáihóa glucose như glucokinase/hexokinase (GK), phosphofructokinase-1 (PFK-1)cũng được nghiên cứu [6], [21] Bên cạnh sự hoạt hóa các enzym trong quá trìnhthoái hóa glucose gây hạ glucose máu Với tác dụng hoạt hóa enzym glycogen

synthase, dịch chiết ethanol lá cây cà ri (Murraya koenigii) khi sử dụng cho

chuột ĐTĐ thực nghiệm gây bởi STZ, cho thấy sự khôi phục lượng glycogengan, tăng hoạt độ glycogen synthase và giảm hoạt độ GP [21] Kết quả nghiên

cứu trên cây hương nhu tía (Ocimum sanctum L) ở mô hình ĐTĐ thực nghiệm

18

bởi alloxan cho thấy có sự giảm glucose máu, kèm theo tăng nồng độ glycogen trong gan [82].

1.2.3.2 Tác dụng tương tự insulin thông qua hoạt hóa GLUT4

GLUT4 bình thường được dự trữ trong các hạt Khi insulin gắn vớireceptor, các hạt chuyển ra bề mặt tế bào, hòa lẫn vào màng, làm tăng số lượngGLUT4 ở màng tế bào để vận chuyển glucose vào trong tế bào Khi lượng insulingiảm, GLUT4 được tách khỏi màng tế bào nhờ cơ chế thực bào, hình thành cáchạt nhỏ, sau đó hòa vào nhau thành các hạt endosome lớn hơn Các hạt endosomenày chứa nhiều GLUT4 tiếp tục được phân chia thành các hạt nhỏ, sẵn sàng vậnchuyển ra màng tế bào khi nồng độ insulin tăng lên (hình 1.8) [182]

Hình 1.8 Liên quan giữa insulin và GLUT4 [182]

Hạ glucose máu thông qua cơ chế kích thích GLUT4 đã được chứng minhtrong một số nghiên cứu [42], [70] Nghiên cứu về tác dụng của lá cây sung ngọt

(Ficus carica L) trên chuột béo phì ĐTĐ typ 2 thực nghiệm, cho thấy có sự giảm

nồng độ glucose máu kèm theo tăng biểu hiện gen GLUT4 [70] Nghiên cứu mớiđây của Dehghan (2016) về một chế phẩm có tên là Saffron được sản xuất từ

nhụy hoa cây nghệ tây (Autumn Crocus) cho thấy tác dụng hoạt hoá và tăng biểu hiện gen của GLUT4 trên cả in vivo và in vitro [42].

1.2.4 Ức chế tiêu hóa carbohydrat

Sự tăng nhanh glucose máu sau bữa ăn góp phần vào sự hình thành cácbiến chứng của ĐTĐ Các nghiên cứu với mục đích hạn chế tăng glucose máusau ăn thường tập trung vào các enzym tham gia vào quá trình tiêu hóa glucid[80]

Enzym đã được biết đến từ lâu là α-glucosidase xúc tác phản ứng thủyphân maltose thành D-glucose, làm tăng nồng độ glucose máu sau ăn Nhómthuốc tác dụng theo cơ chế ức chế α-glucosidase, hạn chế tăng glucose máu sau

ăn như acarbose, miglitol và voglibose đã được sử dụng rộng rãi trong điều trịĐTĐ [19],[80]

Tăng nồng độ glucose máu sau ăn do thủy phân liên kết α của cácpolysaccharid, tinh bột và glycogen còn phụ thuộc vào vai trò quan trọng củaenzym α-amylase Nghiên cứu ức chế enzym α-amylase, hạn chế tăng glucose

máu sau ăn như dịch chiết lá chè xanh (Camellia sinensis L.), chàm mèo (Strobilanthes cusia N.) ức chế α-amylase giúp làm giảm glucose máu sau ăn

[38],[76]

1.2.5 Các cơ chế khác gây hạ glucose máu

Ngoài các cơ chế gây hạ glucose máu nói trên, một số nghiên cứu đãchứng minh nồng độ glucose máu còn bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khác

90% glucose được tái hấp thu bởi hệ vận chuyển protein SGLT2 ở ốnglượn gần Do vậy, ức chế SGLT2 sẽ làm giảm glucose máu [125] Các thuốcdapagliflozin, canagliflozin, empagliflozin tác dụng theo cơ chế này đã được phêduyệt sử dụng trong điều trị [19] Một số chất đang trong giai đoạn nghiên cứulâm sàng như sergliflozin, remogliflozin, ASP-1941, BI-10.773 và BI-44.847[125], [178]

Sự tái hấp thu glucose tại ống thận còn được điều hoà bởi receptor của yếu

tố tăng trưởng β (Transforming growth factor-β/TGF-β receptor), một yếu tố gây

xơ hóa thận từ đó dẫn đến giảm sức lọc của cầu thận gây tăng glucose máu Do

đó ức chế TGF-β sẽ làm tăng sức lọc của cầu thận giảm glucose máu sau ăn [50],[85]. Nghiên cứu của Kim và cộng sự với hyperosid và quercitin có trong dịch

chiết ethanol cây Osteomeles schwerinae, cho thấy 2 chất này có tác dụng hạ glucose

máu đi kèm với ức chế sự biểu hiện gen của TGF-β [85]

Haṇ chếsư ̣tăng glucose máu sau bữa ăn có còn liên quan đến amylin, mộthormon peptid đươc ̣ bài tiết từ tếbào β đảo tụy đồng thời với insulin sau khi ăn,

có tác dụng làm giảm tiết glucagon Các nghiên cứu đã chứng minh có sư ̣lắngđọng vàkết tu ̣amylin trong bệnh ĐTĐ typ 2 [93] Pramlintid là một chất tổng hợphóa học với ưu điểm không bi ̣kết tu ̣như amylin vàcónhững đăc ̣ tinh́ dươc ̣ đông ̣hoc ̣ vàdươc ̣ lưc ̣ hoc ̣ tương tư ̣như amylin nôịsinh đãđươc ̣ phê duyêṭđể điều tri đạ́itháo đường typ 1 vàđái tháo đường typ 2 [19]

Các nghiên cứu đã chứng minh béo phì có liên quan chặt chẽ với bệnh sinhcủa ĐTĐ typ 2 Béo phì liên quan đến leptin, một hormon do các tế bào mô mỡ

bài tiết ra, nhiêṃ vu ̣truyền tiń hiêụ của gen ob cho naõ nhận biết cảm giác no,

20

dẫn tới ngừng đưa thức ăn vào cơ thể Trên tuy,̣ leptin làm tăng nhaỵ cảm củainsulin và giảm triglycerid, cholesterol toàn phần Sử dụng leptin điều trị chochuột ĐTĐ typ 2 béo phì làm giảm nồng độ glucose máu [35], [165].

1.3 CÁC MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM TRONG NGHIÊN CỨU

THUỐC ĐIỀU TRỊ ĐÁI THÁO ĐƯỜNG

1.3.1 Các mô hình thực nghiệm in vivo

1.3.1.1 Mô hình gây bệnh ĐTĐ typ 1

ĐTĐ typ 1 là do tổn thương thường do tự miễn tế bào β đảo tụy Do vậy,các mô hình ĐTĐ typ 1 cũng được phát triển dựa trên nguyên tắc gây suy giảm

về cấu trúc và hoặc chức năng của đảo tụy Có nhiều phương pháp khác nhau đểgây ĐTĐ typ 1 thực nghiệm trên động vật, từ đơn giản đến phức tạp Dưới đây

là một số phương pháp được sử dụng phổ biến trong các nghiên cứu dược lýthực nghiệm

- Đái tháo đường typ 1 do di truyền

Gây bệnh ĐTĐ typ 1 theo phương pháp lai tạo và chọn giống bằng cáchchuyển gen hoặc gây đột biến gen Trên mô hình này, các nhà khoa học đã tìm ra

nhiều loại gen liên quan đến sự phá hủy tế bào β như: Idd1, Idd5, Idd 9 trên chuột NOD; Ins2 trên chuột Akita hay Iddm1 trên chuột BB [97] Mô hình này

còn có những hạn chế nhất định như quy trình gây bệnh phức tạp và khả năngthành công giữa các cá thể là không ổn định phụ thuộc vào đáp ứng miễn dịchcủa từng cá thể Mặt khác, thời gian gây bệnh kéo dài 18-20 tuần, chi phí tốnkém Hiện nay, chưa thấy có các giống chuột ĐTĐ typ 1 do di truyền tại ViệtNam

- Đái tháo đường typ 1 do cắt bỏ tuyến tụy

Mô hình gây ĐTĐ typ 1 bằng cách cắt bỏ tuyến tụy là một phương phápkinh điển gây ĐTĐ typ 1 ở một số loài động vật với các triệu chứng tương tựnhư ĐTĐ typ 1 ở người Mức độ trầm trọng của bệnh phụ thuộc vào mức độ pháhủy tụy (một phần hay hòan toàn) Điểm hạn chế của mô hình này là sự tái sinhcủa tuyến tụy còn lại Do đó mô hình này chỉ thích hợp cho các nghiên cứu về cơchế thích nghi của tế bào β tuyến tụy Cắt bỏ một phần tuyến tụy là yêu cầu kỹthuật cao, phải sử dụng thuốc mê và kháng sinh phòng nhiễm khuẩn, có thể gâyảnh hưởng đến kết quả nghiên cứu Sau khi cắt bỏ phần lớn tụy, động vật ít đápứng với các tác động nhằm hạ glucose máu Hơn nữa, trong quá trình làm thínghiệm cần phải thường xuyên bổ xung các enzym tụy ngoại tiết khác cho độngvật thực nghiệm [75]

- Đái tháo đường typ 1 do hóa chất