Tổng quan tài liệu về cây Coca - Erythroxylum coca Lamb.

Tiểu luận 2011 tổng quan về cây Coca và hoạt chất chính trong cây - cocaine Mục lục: A- Đặt vấn đề B- Tổng quan tài liệu: Thực vật học: Phân loài và phân bố - Mô tả cây - Trồng trọt và thu hái - Thà

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘIBỘ MÔN DƯỢC LIỆU

TIỂU LUẬN DƯỢC LIỆU

Chủ đề: Tổng quan về cây Coca (Erythroxylum coca Lam.)

Sinh viên thực hiện: Trần Minh Đức

HÀ NỘI, 02-2011

A– ĐẶT VẤN ĐỀ:

Cây Coca là một trong những loài thực vật được con người trồng trọt và sử dụngtừ khá sớm Các dấu vết khảo cổ học cho thấy cây Coca đã xuất hiện cách đây khoảng 3000 năm (1) Những thổ dân vùng Andes, nơi khởi nguồn của cây Coca, thường nhai lá cây Coca và coi nó như một vị thuốc bổ Vào thế kỷ 19, sự kết hợp giữa lá của cây Coca và hạt của cây Cola chính là tiền đề đầu tiên của việc phát minh ra thứ đồ uống Coca-cola nổi tiếng Càng ngày về sau, hoạt chất chính trong Coca là cocain, được phát hiện một loại thuốc gây nghiện và được sử dụng phổ biến trên thế giới, đứng thứ 2 về số lượng chỉ sau cần sa (2) (3).

Trong tiểu luận này, bên cạnh việc đề cập đến vai trò dược liệu của cây Coca, xin được trình bày những nét khái quát nhất về lịch sử, tác dụng của cocain

B – TỔNG QUAN TÀI LIỆU:I Thực vật học:

1 Phân loài và phân bố:

Cây Coca thuộc Bộ Mỏ hạc (Geraniales), Họ Coca (Erythroxylaceae) Có 4 chi

và khoảng 200 loài trong Họ Coca, trong đó chiếm số lượng lớn nhất là chi

Erythroxylum Các nghiên cứu cho thấy có 2 loài được con người trồng là Erythroxylum coca Lam và Erythroxylum novogranatense.

 Loài E.coca được trồng nhiều ở các vùng núi cao của Bolivia và Peru, có 2 thứ là E.coca var coca và E.coca var ipadu.

 Loài E novogranatense trồng nhiều ở vùng thấp, đồng bằng của Colombia,Peru …, được trồng ở Java (Indonesia) từ thế kỷ XIX, có 2 thứ là E

novogranatense var novogranatense và E novogranatense var truxillense.

Cây Coca được nhập vào Việt Nam từ những năm 1930, cả ở miền Bắc và miền Nam cây đều có thể mọc tốt, nhưng không được phát triển (hiện nay đã cấm trồng) (4).

2 Mô tả cây:

Cây nhỡ cao 3-5m, khi trồng thường nhỏ hơn Lá mọc so le, có cuống ngắn, kèm theo hai lá kèm biến đổi thành gai Phiến lá hình bầu dục nguyên, mặt trên màu xanh lục nhạt, mặt dưới màu nhạt hơn Hai bên gân giữa có hai đường cong lồi (gân giả) tương ứng với hai nếp gấp của lá trong chồi (4).

Lá của loài E novogranatense thường nhỏ hơn và tù hơn so với lá của loài

E.coca (5).

Lá cây loài E.cocaLá cây loài E.novogranatense

Hoa đều, lưỡng tính, xếp thành xim, ở kẽ lá hoặc lá bắc Cuống ngắn Tràng 5, nhánh màu trắng, mặt trong cánh hoa có 1 lưỡi nhỏ khía ở ngọn, 10 nhị hữu thụ

dính liền nhau ở gốc thành một ống phồng Bầu có 3 vòi hoàn toàn rời nhau, phình ở ngọn Hai ô của bầu lép đi, ô thứ ba đựng 1-2 noãn đảo Quả hạch nhỏ, màu đỏ tươi, ở trên đài còn lại đựng một hạt có nội nhũ (4).

Việc thu hái hoàn toàn được thực hiện bằng tay Lá Coca thu hoạch được khi chuyển sang màu hơi vàng và có xu hướng bị gãy khi bẻ cong Có thể thu hoạch 2-6 lần mỗi năm, tùy theo điều kiện khí hậu, mùa chính thường là sau mùa mưa tháng 3, mùa phụ thường vào tháng 6,7 và 11

Sau khi hái lá, đem về trải ra sàn Ngày hôm sau đem phơi khô Nếu có nhiều nắng và ít mây, quá trình phơi sẽ kéo dài khoảng 6 giờ Sự phơi khô là hết sức quan trọng, nếu độ ẩm trong lá cao hơn 14% sẽ làm giảm hàm lượng alkaloid.

Sau khi phơi khô, lá Coca được bó thành từng bó, để trong vòng 3 ngày trước khi đưa ra thị trường hoặc làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất cocain.

4 Thành phần hóa học:

Trong lá Coca có 6-7% nước; 8-10% chất vô cơ; 0,05-0,1% tinh dầu với thành phần chính là methyl salicylat; và một số chất khác như tanin, acid clororgenic, rutin, isoquexitrin, vitamin B1, B2, C … (4)

Hoạt chất chính của Coca là các alkaloid thuộc 2 nhóm chính là: Dẫn xuất của N-methyl pyrrolidin gồm 1 vòng, bay hơi: hygrin,

cuscohygrin và một lượng nhỏ nicotin

+ Tropacocain tức là benzoyl pseudotropanol.

Pseudotropanol Ecgonin

Hàm lượng alkaloid trong lá phụ thuộc vào nguồn gốc và sự thu hái Lá Coca trên thị trường nguồn gốc từ Nam Mỹ có từ 0,1 – 1% alkaloid, trong đó cocain thường chiếm từ 3/4 đến 5/6 Các lá Coca non trồng ở Java thường có hàm lượng alkaloid cao hơn, có thể lên tới 2%, nhưng lượng cocain trong đó chỉ chiếm 1/2

Trung bình, hàm lượng cocain trong lá Coca là 0,52 – 0,73% (7).

Mặc dù hàm lượng cocain có trong lá Coca ở Java là cao hơn, nhưng trong sản xuất lại ưa chuộng nguyên liệu từ Nam Mỹ, vì trong lá Coca Java có nhiều

Benzoylecgonin - H - OC‒C6H5

Cocain - CH3 - OC‒C6H5

Cinnamoylcocain - CH3 - OC‒CH=CH‒C6H5

cinnamoylcocain hơn (0,46% so với 0,18%) nên thường gặp khó khăn trong việc chiết xuất và làm tinh khiết cocain (8).

Một số alkaloid khác như benzoylecgonin chỉ có ở lá Coca ở vùng Nam Mỹ, nicotin mới được phát hiện có trong cây non và thân, rễ trưởng thành của cây Coca Java (9) Tropacocain cũng chỉ thấy ở cây Coca Java (10).

5 Kiểm nghiệm:

5.1 Chiết xuất:

Thường bằng công nghệ chiết lỏng – rắn (SLE) theo phương pháp truyền thống như chiết Soxhlet Phương pháp này có nhược điểm là tốn thời gian và tiêu tốn nhiều dung môi (chiết 2g dược liệu cần 500ml dung môi) (9).

Với cocain có thể chiết xuất thủ công dựa theo phản ứng acid-base như sau:+ Ngâm lá Coca vào dung dịch Na2CO3 0,095% trong vòng 30’.

+ Cho thêm kerosene (paraffin) vào trong dung dịch, để khoảng 60h Trong khoảng thời gian đó, trộn đều dung dịch ít nhất 4 lần, mỗi lần 10-15’.

+ Sau 60h, kerosene sẽ tách ra khỏi phần lá Tách riêng phần kerosene ở trênra, phần lá cho từng chút một vào giá để chảy từ từ phần nước xuống một bìnhđựng ở dưới Sau đó ép phần kerosene cho dịch chảy vào cùng bình đựng đó

+ Chiết 2 lần với H2SO4 5%, lần đầu sử dụng lượng H2SO4 gấp 3 lần sau Cần lắc mạnh sau khi cho acid nhằm tránh tạo nhũ tương.

+ Phần dịch chiết được làm lạnh tới 4-5°C, khi đó dịch chiết sẽ có màu nâu đỏ Mỗi 5-10’ thì thêm vào KMnO4 6%, làm 8 lần như vậy Sau đó để khoảng 30’ trước khi lọc Khi đó dịch lọc sẽ gần như không màu.

+ Thêm vào dịch lọc NH4OH 10% cho tới khi dung dịch có pH ~ 10 Cần cho từ từ để tránh độ pH quá cao sẽ phá hủy cocain Cocain dạng base sẽ bắt đầu kết tủa Sau 20-30’ thì lọc và để khô qua đêm.

+ Cho ether vào phần nguyên liệu hôm qua, phần lớn sẽ được hòa tan, trừ một số ít nước và muối vô cơ không tan ở dưới đáy.

+ Rót tất cả dung dịch ether đó vào đĩa Pyrex và làm bay hơi Phần không tan sẽ dính chặt vào thành đĩa Còn ta sẽ thu được những tinh thể trắng của cocain dạng base Với phương pháp này, 4,75kg lá Coca sẽ thu được 23,13g cocain dạng base (0,48%).

Hiện nay có thế chiết xuất alkaloid từ là Coca bằng các phương pháp hiện đại như chiết lỏng siêu tới hạn (supercritical fluid extraction - SFE), chiết hỗ trợ vi sóng (microwave-assisted extraction - MAE) hay chiết áp lực dung môi

(pressurized solvent extraction - PSE) thường nhanh hơn và hiệu quả hơn (với MAE thời gian chiết chỉ là 30s với dung môi CH3OH, vi sóng 125W) (11).

5.2 Định tính: Phản ứng Scott:

Cho dược liệu phản ứng với 5 giọt cobalt isothiocyanat 2% pha đồng thể tích với glycerin, sẽ có màu xanh nước biển xuất hiện.

Cho thêm 1 giọt HCl đậm đặc, màu xanh chuyển sang màu hồng.

Thêm tiếp vài giọt CHCl3, dung dịch chia làm 2 lớp và lớp dưới có màu xanh đậm (12).

 Phản ứng thủy phân:

Dựa vào cấu tạo là benzoat ester của các alkaloid trong lá Coca Cho phản ứng với KOH hoặc NaOH 5% trong CH3OH, đun nóng Methyl benzoat được giải phóng bay lên sẽ có mùi đặc trưng (12).

 Sắc ký lớp mỏng: Định tính sơ bộPha tĩnh: Sillicagel 60 F254 (5X10)

Pha động: Có nhiều hệ dung môi thích hợp như

MeOH : NH3 (100:1,5) hoặc Cyclohexan : Toluen : Diethyl amin (75:15:10)

Phát hiện ở UV 254 nm hoặc 360 nm, hiện màu bằng thuốc thử Dragendroff

 Phương pháp acid – base:

Với cocain hydrochlorid: Hòa tan 0,250g vào 5ml HCl 0,01M và 50ml C2H5OH.Dùng phép chuẩn độ điện thế, với dung dịch chuẩn NaOH 0,1M Đọc thể tích giữa 2 điểm uốn 1ml NaOH 0,1M tương ứng với 33,98 mg cocain hydrochlorid.

 Phương pháp sắc ký khí – khối phổ (GC-MS):

Có thể dùng trong cả định tính và định lượng để khẳng định và xác nhận.Phương pháp dựa trên sự đáp ứng của detector theo tỷ lệ với nồng độ của alkaloid trong dược liệu Một loạt mẫu đã biết trước nồng độ cũng sẽ được phân tích đồng thời (13).

 Phương pháp đo phổ UV:

Thường được áp dụng khi pha trộn alkaloid (cocain) với đường Pha các dung dịch với các nồng độ khác nhau trong CH3OH, sử dụng mẫu trắng để xác định λmax (trong khoảng 210 – 350 nm) Xây dựng đường biểu diễn phụ thuộc giữa nồng độ và độ hấp thụ Sử dụng phép hồi quy để suy ra nồng độ của mẫu thử (13).

II Hoạt chất quan trọng trong lá Coca - Cocain:

1 Lịch sử sử dụng và sản xuất:

Cách thức cổ xưa và được ưa chuộng nhất là nhai hoặc là pha nước uống từ lá Coca Khi nhai, lá Coca (gọi là chacchado) được pha lẫn với một chất gọi là Ilipta(làm từ hạt và các thành phần khác của kiềm) để chiết được cocain từ lá Coca và tăng hấp thu ở ruột Việc pha thành nước được làm từ lá Coca (truyền thống) hoặctừ các gói chè Coca (mate de coca) Dùng nước nóng để pha sẽ giúp giải phóng racocain Tỷ lệ sử dụng lá Coca là 90,1% ở Bolivia, 5-20% ở Peru, 5% ở Ecuador và <0,1% ở Colombia (14).

Vào thế kỷ XV, khi Tây Ban Nha xâm chiếm Nam Mỹ, đã thương mại hóa Coca, cho xây dựng các đồn điền để trồng cây Coca nhằm phục vụ cho mục đích kinh tế Đến cuối thế kỷ XVIII, việc nhai lá Coca trở nên rất phổ biến, và họ bắt đầu nghĩ tới việc xuất khẩu Coca sang Châu Âu, với hi vọng nó sẽ trở thành một loại chất kích thích được ưa chuộng như thuốc lá và chocolate (15).

Tới năm 1860, Albert Niemann đã phân lập được cocain từ lá Coca Năm 1884, Koller phát hiện ra tác dụng gây tê cục bộ của cocain và William Stewart Halsted phát triển công nghệ sử dụng cocain như là một loại thuốc ức chế thần kinh; tạo ra một cuộc cách mạng trong phẫu thuật (16) Khi đó, nguồn nguyên liệu dùng trong phẫu thuật ở dạng cocain hydrochloride được phân lập từ lá Coca khô của Bolivia và Peru nhờ kỹ thuật chiết của E Merck.

Năm 1863, Angelo Mariani đã sản xuất ra loại nước uống Vin Mariani có chứa cocain và nhanh chóng được toàn Châu Âu ưa chuộng (15) Tới năm 1886,

Pemberton và Candler đã phát minh ra Coca-cola, nước uống làm từ lá cây Coca và hạt cây Cola Mỗi 100ml Coca-cola ban đầu có chứa 2,5mg cocain (14) Lượng Coca sản xuất ra tăng vọt từ 500kg vào năm 1890 lên 2400kg vào năm 1902 (15).

Từ đầu thế kỷ XX, bắt đầu xuất hiện những trường hợp tử vong do lạm dụng cocain Một số tờ báo tại Hoa Kỳ cũng có những điều tra về các tác dụng phụ của

nó Năm 1914, Hoa Kỳ đã thông qua bộ luật cấm hoặc hạn chế việc phân phối cocain dưới một số hình thức, gọi là “the Federal Harrison Narcotics Act” Tới năm 1970, cocain được đưa vào danh sách các thuốc cần có sự cho phép khi sản xuất và phân phối (16).

Hiện nay, phần lớn các quốc gia đều cấm sở hữu lá Coca hoặc bất kỳ loại chất nào khác có chứa cocain Chỉ có một số công ty mới được phép nhập khẩu lá Coca phục vụ cho mục đích y học và sản xuất các hương liệu không có chứa cocain cho các sản phẩm như Coca-cola Các quốc gia ở Nam Mỹ như Colombia, Peru, Bolivia được phép trồng cây Coca dưới sự giám sát của chính phủ.

Mặc dù vậy, vì cocain là loại thuốc tiêu khiển được ưa chuộng thứ 2 trên thế giới, nên việc sản xuất cocain trái phép vẫn phát triển Năm 2008, toàn thế giới đã bắt giữ được 11,7 triệu tấn cocain.(2)

Trong môi trường acid, cocain bị ion hóa và không vào được tế bào, còn trong môi trường base, cocain ít bị ion hóa và quá trình hấp thu tăng lên (17).

Sinh khả dụng của đường uống đạt 33% (18).

Với cocain dạng base, nó không qua chuyển hóa lần đầu ở gan, do đó nồng độ trong máu tăng lên ngay lập tức Tác dụng lên não xảy ra chỉ sau 8-12s, và kéo dài 5-10’ (17).

Cocain được phân bố tới tất cả các tổ chức, và qua được hàng rào máu não (17) Thể tích phân bố biểu kiến vào khoảng 1,5-2 l/kg (19).

Cocain được chuyển hóa nhanh bởi enzym pseudocholinesterase trong máu và hệ thống enzym ở gan (18) Con đường chuyển hóa chính bởi hệ thống enzym thủy phân tạo thành benzoyl ecgonin hoặc ecgonin methyl ester, và sau đó là ecgonin Cả 3 chất này đều không còn tác dụng sinh học (19) Ngoài ra còn có con đường chuyển hóa phụ, làm mất gốc –CH3 ở N tạo ra norcocain là một chất còn hoạt tínhsinh học (17).

Có sự tương tác giữa rượu và cocain Khi có mặt ethanol, nó sẽ tác động tới chuyển hóa cocain làm mất gốc alkoxy, tạo ra cocaethylen, là một chất chuyển hóa còn hoạt tính tương tự cocain, gây ra các biến chứng về tim mạch (18).

Bên cạnh đó, những nghiên cứu gần đây cho thấy có sự tương tác giữa cocain vàcapsaicin (hoạt chất chính trong Ớt), gây kích thích hệ thống thần kinh trung ương dẫn tới tử vong (10mg/kg capsaicin làm tăng tỷ lệ tử vong của 75mg/kg cocain từ 53% lên 97%) (20).

Ngoài ra, cocain còn có tương tác với một số thuốc khác như atropin, clozapin, diamorphin, ephedrin, indometacin, các thuốc ức chế monoamin oxidase, thuốc an thần, nimodipin, suxamethonium (22).

Khoảng 1-5% cocain được thải trừ nguyên vẹn qua nước tiểu Cocain thải trừ khỏi huyết tương khá nhanh, dao động 20-30 ml/phút/kg Thời gian bán thải (t1/2) của cocain là 1-1,5 giờ, của benzoyl ecgonin là 6-8 giờ, của ecgonin methyl ester là 3-8 giờ (19).

2.2 Cơ chế tác dụng(18) :  Cơ chế gây tê cục bộ:

Cocain phong bế kênh Natri, ngăn cản Na+ từ ngoài đi vào trong màng sinh chất Sự khử cực không được diễn ra trong tế bào, do đó dòng xung điện thầnkinh truyền cảm giác đau không đến được trung tâm thần kinh ở não.

Cocain là chất gây tê cục bộ có tác dụngco mạch, vì vậy rất hữu ích trong gây tê các bệnh về tai-mũi-họng Nhưng

cocain lại có tác dụng phụ làm mờ giác mạc, vì vậy không được dùng để gây tê cho các ca phẫu thuật mắt.

 Cơ chế tác động lên hệ thần kinh trung ương (CNS):

Cocain có tác dụng phong bế cơ chế tái hấp thu của các chất dẫn truyền thần kinh như norephedrin và dopamin, dẫn đến nồng độ của các chất này tại synap tăng lên và liên kết với các receptor hậu synap Các neuron thần kinh bị tăng kích thích, dẫn tới trạng thái phấn chấn và khoan khoái

 Bột Coca (Coca Paste):

Lá Coca được ngâm và pha trộn với các chất độc (acid sulfuric, cocain sulfat, kerosene, gasoline và các chất tạp khác) và được hít cùng với thuốc lá hoặc cần sa Lượng cocain chiếm khoảng 50%, được coi có tác dụng gây nghiện gấp đôi cocain/nicotin, chỉ có ở vùng núi Andes.

 Cocain Hydrochlorid:

Sản phẩm tinh chế của bột Coca với acid hydrochloric (98% trở lên) Là dạng dùng được phép sử dụng trong y khoa để làm chất gây tê cục bộ Trên thị trường trái phép thường được trộn lẫn với đường, amphetamine, thuốc gây tê hoặc caffeine Tan tốt trong nước.

 Base tự do (Free basing):

Được chuyển dạng từ cocain hydrochlorid bằng một kiêm (ammoniac) và một dung môi (ether) Có điểm hóa hơi thấp hơn cocain hydrochlorid nên được dùng nhiều ở dạng hít.

 Crack cocain:

Là dạng rắn của cocain base tự do Gọi là “crack” vì nó gãy vỡ dưới tác dụng của nhiệt độ Chỉ khác với dạng Free basing ở chỗ điều chế bằng cách thêm natri bicarbonat NaHCO3 và nước vào cocain hydrochlorid Dạng này được dùng bằng cách hút hoặc hít bột.

Tác dụng lên hệ thần kinh tự do: Như kiểu thần kinh giao cảm, nó ức chế sự tiếpnhận noradrenalin ở mức khớp thần kinh; như chất co mạch, nó làm tăng huyết áp, giãn con ngươi; làm tăng hoạt động của tim ở liều thấp, nhưng với liều cao có thể gây ngừng đập tim.

4.2 Liều gây độc:

Nếu sử dụng cocain quá liều và lâu dài sẽ gây các tác dụng phụ cho cơ thế.Tác dụng gây độc của cocain xảy ra khi nồng độ của nó trong huyết tương ≥ 0,5mg/l và gây tử vong khi đạt 1mg/l (17).

Cocain có một phổ tác dụng dược lý Ban đầu nó tạo cảm giác khoan khoái và phấn khích; sau đó, với liều cao hơn, các trung tâm thấp hơn cũng chịu tác động, gây ra run, tăng phản xạ, tăng hô hấp, và đôi khi chóng mặt, buồn nôn, và co giật Những triệu chứng trên cuối cùng dẫn tới sự suy nhược hệ thống thần kinh trung ương (22)

Các tác động tim mạch bao gồm nhịp tim nhanh, tăng huyết áp, và tăng lên sự kích thích tim mạch; liều cao tiêm tĩnh mạch có thể gây ra suy tim mạch Sự loạn tim mạch được cho là do tác dụng gây độc trực tiếp của cocain và sự tăng nhạy cảm thứ phát của mô tâm thất với catecholamine, cùng với sự dẫn truyền tim mạch chậm đi do tác dụng gây tê cục bộ Nhồi máu cơ tim cũng tăng lên như là biến chứng của việc lạm dụng cocain (22)

Theo quy tắc thông thường, khả năng tử vong là cao hơn khi cocain được sử dụng qua đường tiêm tĩnh mạch hoặc đường hít (22)

Các triệu chứng của ngộ độc cocain cấp tính bao gồm sự kích động, sự đổ mồ hôi, nhịp tim nhanh, lên cơn co cứng giật rung, nhiễm toan hô hấp và chuyển hóa,ngạt thở và loạn tâm thất Sự lên cơn tai biến diễn ra ở liều cao, thường là tác nhân chính gây tử vong (22)

Chứng thân nhiệt cao đi kèm là nguyên nhân tiên phát của việc sốt cao, đồng thời tạo ra sự thiếu cung cấp oxy cho tim mạch gây chết ở những người có thể qua được sự ngộ độc cấp tính ban đầu (22)

Chặng cuối của sự ngộ độc cocain là sự kết hợp của đáp ứng kích thích thần kinh giao cảm cơ tim và/hoặc giảm dẫn truyền thần kinh tim do tác dụng gây tê cục bộ của cocain, dẫn tới loạn nhịp tim Trong các tài liệu công bố, chứng co giật