Nghiên cứu thành phần hóa học của 3 loài thuộc chi polygonum, họ rau răm (polygonaceae)thồm lồm gai (polygonum perfoliatuml ), nghể trắng (polygonum barbatum l ),

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _ Trần Thanh Hà NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HĨA HỌC CỦA LỒI THUỘC CHI POLYGONUM, HỌ RAU RĂM (POLYGONACEAE): THỒM LỒM GAI (POLYGONUM PERFOLIATUM L.), NGHỂ TRẮNG (POLYGONUM BARBATUM L.), MỄ TỬ LIỄU (POLYGONUM PLEBEIUM R.BR.) LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội - 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _ Trần Thanh Hà NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HĨA HỌC CỦA LỒI THUỘC CHI POLYGONUM, HỌ RAU RĂM (POLYGONACEAE): THỒM LỒM GAI (POLYGONUM PERFOLIATUM L.), NGHỂ TRẮNG (POLYGONUM BARBATUM L.), MỄ TỬ LIỄU (POLYGONUM PLEBEIUM R.BR.) Chuyên ngành: Hóa Hữu Mã số: 62.44.01.14 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Văn Đậu Hà Nội - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân, xuất phát từ yêu cầu phát sinh cơng việc để hình thành hướng nghiên cứu Các số liệu có nguồn gốc rõ ràng tuân thủ nguyên tắc kết trình bày luận án thu thập trình nghiên cứu trung thực chưa công bố trước Hà Nội, tháng 06 năm 2017 Tác giả luận án Trần Thanh Hà LỜI CẢM ƠN Luận án hồn thành Khoa Hóa học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội Khoa Hóa Thực vật - Viện Dược liệu Với lịng biết ơn sâu sắc, tơi xin bày tỏ lịng kính trọng lời cảm ơn chân thành đến: PGS TS Nguyễn Văn Đậu tin tưởng giao đề tài, tận tình hướng dẫn tạo điều kiện nghiên cứu thuận lợi suốt thời gian thực luận án Tôi gửi lời cảm ơn chân thành tới anh chị em đồng nghiệp Viện Dược liệu - nơi công tác, chia sẻ công việc, giúp đỡ suốt thời gian học nghiên cứu sinh Đồng thời gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô giáo, bạn nghiên cứu sinh khóa 2013-2016 em sinh viên khoa Hóa học tạo mơi trường nghiên cứu khoa học thuận lợi giúp đỡ tơi hồn thành tốt luận án Hà Nội, tháng 06 năm 2017 Nghiên cứu sinh Trần Thanh Hà MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 CHI POLYGONUM 1.1.1.Thực vật học 1.1.2 Thành phần hóa học 1.1.2.1 Flavonoid 1.1.2.2 Quinon 1.1.2.3 Stilbene dẫn xuất 10 1.1.2.4 Terpenoid 11 1.1.2.5 Phenylpropanoid 13 1.1.2.6 Các hợp chất khác 13 1.1.3 Tác dụng sinh học loài thuộc chi Polygonum 14 1.1.3.1 Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm 15 1.1.3.2 Tác dụng chống oxy hóa 16 1.1.3.3 Tác dụng giảm đau, chống viêm 17 1.1.3.4 Tác dụng kháng u, chống ung thư 18 1.1.3.5 Tác dụng hạ lipid 18 1.1.3.6 Tác dụng chống virus 19 1.1.3.7 Các tác dụng khác 19 1.2 CÁC CÔNG BỐ VỀ BA ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU TRONG LUẬN ÁN 20 1.2.1 Các nghiên cứu thồm lồm gai (Polygonum perfoliatum L.) 20 1.2.1.1 Đặc điểm thực vật công dụng theo y học cổ truyền 20 1.2.1.2 Thành phần hóa học P perfoliatum L 21 1.2.1.3 Tác dụng sinh học P perfoliatum L 24 1.2.2 Các nghiên cứu nghể trắng (Polygonum barbatum L.) 25 1.2.2.1 Đặc điểm thực vật công dụng theo y học cổ truyền 25 1.2.2.2 Thành phần hóa học P barbatum L 26 1.2.2.3 Tác dụng sinh học P barbatum L 27 1.2.3 Các nghiên cứu mễ tử liễu (Polygonum plebeium R.Br.) 29 1.2.3.1 Đặc điểm thực vật công dụng theo y học cổ truyền 29 1.2.3.2 Thành phần hóa học P plebeium R.Br 31 1.2.3.3 Tác dụng sinh học P plebeium R Br 31 Chương PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 2.1 PHƯƠNG PHÁP CHIẾT CÁC CHẤT TỪ NGUYÊN LIỆU THỰC VẬT .33 2.2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ PHÂN TÁCH 33 2.2.1 Phương pháp sắc ký 33 2.2.2 Phương pháp kết tinh lại 34 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT CẤU TRÚC HỢP CHẤT HỮU CƠ 34 2.3.1 Phổ khối lượng (MS) 35 2.3.2 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) 35 2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT HOẠT TÍNH SINH HỌC 36 2.4.1 Thử tác dụng gây độc tế bào ung thư in vitro 36 2.4.2 Thử tác dụng chống oxy hóa 36 2.4.3 Phương pháp xử lý số liệu 37 Chương THỰC NGHIỆM 38 3.1 THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT 38 3.1.1 Thiết bị 38 3.1.2 Hóa chất, dung mơi, dụng cụ 38 3.2 NGUYÊN LIỆU THỰC VẬT 39 3.2.1 Cây thồm lồm gai (Polygonum perfoliatum L.) 39 3.2.2 Cây nghể trắng (Polygonum barbatum L.) 39 3.2.3 Cây mễ tử liễu (Polygonum plebeium R.Br.) 40 3.3 ĐIỀU CHẾ CÁC PHẦN CHIẾT TỪ NGUYÊN LIỆU THỰC VẬT 40 3.3.1 Chuẩn bị nguyên liệu 40 3.3.2 Điều chế phần chiết 40 3.4 PHÂN TÍCH CÁC PHẦN CHIẾT BẰNG SẮC KÝ LỚP MỎNG 41 3.4.1 Phân tích phần chiết từ thồm lồm gai 41 3.4.1.1 Phân tích phần chiết n-hexan (TLH) 41 3.4.1.2 Phân tích phần chiết etyl axetat (TLE) 41 3.4.1.3 Phân tích phần chiết n-butanol (TLB) 41 3.4.2 Phân tích phần chiết từ nghể trắng 42 3.4.2.1 Phân tích phần chiết n-hexan (NTH) 42 3.4.2.2 Phân tích phần chiết etyl axetat (NTE) 42 3.4.2.3 Phân tích phần chiết n-butanol (NTB) 42 3.4.3 Phân tích phần chiết từ mễ tử liễu 42 3.4.3.1 Phân tích phần chiết n-hexan (MTH) 42 3.4.3.2 Phân tích phần chiết etyl axetat (MTE) 42 3.4.3.3 Phân tích phần chiết n-butanol (MTB) 42 3.5 PHÂN LẬP CÁC HỢP CHẤT TỪ CÁC PHẦN CHIẾT 43 3.5.1 Phân lập hợp chất từ thồm lồm gai 43 3.5.1.1 Phân tách phần chiết n-hexan (TLH) 43 3.5.1.2 Phân tách phần chiết etyl axetat (TLE) 44 3.5.1.3 Phân tách phần chiết n-butanol (TLB) 46 3.5.2 Phân lập hợp chất từ nghể trắng 46 3.5.2.1 Phân tách phần chiết n-hexan (NTH) 46 3.5.2.2 Phân tách phần chiết etyl axetat (NTE) 48 3.5.2.3 Phân tách phần chiết n-butanol (NTB) 49 3.5.3 Phân lập hợp chất từ mễ tử liễu 50 3.5.3.1 Phân tách phần chiết n-hexan (MTH) 50 3.5.3.2 Phân tách phần chiết etyl axetat (MTE) 51 3.5.3.3 Phân tách phần chiết n-butanol (MTB) 53 3.6 HẰNG SỐ VẬT LÝ VÀ DỮ KIỆN PHỔ CỦA CÁC HỢP CHẤT 53 3.6.1 Các hợp chất phân lập từ thồm lồm gai 53 3.6.2 Các hợp chất phân lập từ nghể trắng 65 3.6.3 Các hợp chất phân lập từ mễ tử liễu 72 3.7 KHẢO SÁT HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÁC CẶN CHIẾT VÀ MỘT SỐ CHẤT TINH KHIẾT PHÂN LẬP ĐƯỢC 82 3.7.1 Khảo sát hoạt tính độc tế bào 82 3.7.2 Khảo sát hoạt tính chống oxy hóa 83 3.7.2.1 Khảo sát hoạt tính chống oxy hóa cặn chiết 83 3.7.2.2 Khảo sát hoạt tính chống oxy hóa chất tinh khiết 84 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 85 4.1 HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA CÁC CẶN CHIẾT 85 4.1.1 Kết thử hoạt tính độc tế bào mẫu cặn chiết 85 4.1.2 Kết thử hoạt tính chống oxy hóa cặn chiết 86 4.2 ĐIỀU CHẾ CÁC PHẦN CHIẾT 87 4.3 PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HÓA HỌC CÁC PHẦN CHIẾT 88 4.3.1 Phân tích phần chiết từ thồm lồm gai 88 4.3.1.1 Phân tích phần chiết n-hexan (TLH) 88 4.3.1.2 Phân tích phần chiết etyl axetat (TLE) 88 4.3.1.3 Phân tích phần chiết n-butanol (TLB) 89 4.3.2 Phân tích phần chiết từ nghể trắng 89 4.3.2.1 Phân tích phần chiết n-hexan (NTH) 89 4.3.2.2 Phân tích phần chiết etyl axetat (NTE) 89 4.3.2.3 Phân tích phần chiết n-butanol (NTB) 89 4.3.3 Phân tích phần chiết từ mễ tử liễu 90 4.3.3.1 Phân tích phần chiết n-hexan (MTH) 90 4.3.3.2 Phân tích phần chiết etyl axetat (MTE) 90 4.3.3.3 Phân tích phần chiết n-butanol (MTB) 90 4.4 PHÂN TÁCH CÁC PHẦN CHIẾT 91 4.4.1 Phân lập hợp chất từ thồm lồm gai 91 4.4.1.1 Phân tách phần chiết n-hexan (TLH) 91 4.4.1.2 Phân tách phần chiết etyl axetat (TLE) 91 4.4.1.3 Phân tách phần chiết n-butanol (TLB) 91 4.4.2.1 Phân tách phần chiết n-hexan (NTH) 91 4.4.2.2 Phân tách phần chiết etyl axetat (NTE) 91 4.4.2.3 Phân tách phần chiết n-butanol (NTB) 92 4.4.3 Phân lập hợp chất từ mễ tử liễu 92 4.4.3.1 Phân tách phần chiết n-hexan (MTH) 92 4.4.3.2 Phân tách phần chiết etyl axetat (MTE) 92 4.4.3.3 Phân tách phần chiết n-butanol (MTB) 92 4.5 CẤU TRÚC CỦA CÁC HỢP CHẤT PHÂN LẬP 97 4.5.1 Các hợp chất phân lập từ thân rễ thồm lồm gai 97 4.5.2 Các hợp chất phân lập từ nghể trắng 123 4.5.3 Các hợp chất phân lập từ mễ tử liễu 138 4.6 KẾT QUẢ HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HĨA CỦA CHẤT TINH KHIẾT.154 KẾT LUẬN 157 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 160 TÀI LIỆU THAM KHẢO 161 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN Chữ viết tắt C-NMR 13 1H- 1H COSY H-NMR ABTS CC CH2Cl2, DCM DEPT DMSO DPPH EC50 EI-MS ESI-MS EtOAc EtOH FC Hela HepG2 HIV HMBC HPLC OCH3 HO OH OO OH OH OH O OH O 1'''' OH OH Isorhamnetin-3-O-rhamnosyl-rutinosid (54M) Isorhamnetin-3-O-rhamnosyl-rutinosid (54M) OH OH 2' O HO 6 O OH O O HO OH O O O O OH 1'''' OH 1' 1''' OH OH OH OH Quercetin-3-O-α-L-rhamnosyl-(1→6)-β-Dglucopyranosyl-(1→3)-β-D- glucopyranosid (55M) Quercetin-3-O-α-L-rhamnosyl-(1→6)-β-D-glucopyranosyl-(1→3)-β-Dglucopyranosid (55M) PHỤ LỤC KẾT QUẢ THỬ HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HĨA VÀ TÁC DỤNG ĐỘC TẾ BÀO TRẢ LỜI KẾT QUẢ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO (CYTOTOXICITY ASSAY) Người gửi mẫu: Trần Thanh Hà Địa chỉ: Viện Dược liệu Số lượng mẫu: 11 Loại mẫu: Mẫu thô Ngày nhận mẫu: Ngày trả lời kết quả: Người thực hiện: Trần Thị Hiền Số điện thoại:+46 76 970 21 42 E-mail: thi.hien_tran.3001@med.lu.se; hienhup@gmail.com Nơi thực hiện: Department of Experimental Medical Science, Lund University, BMC D12, SE-221 84 Lund, Sweden PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH Áp dụng phương pháp MTT biên soạn tác giả Mosmann (1983) Mẫu thử: bảng kết thực nghiệm Dòng tế bào: Cancer Foundation-7 ) Hóa chất: Dulbecco's modified Eagle’s medium (DMEM), RPMI-1640 medium, huyết phơi bị (FBS) trypsin GIBCO-BRL (Grand Island, NY, USA); 3-(4,5Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide, tetrazole) (MTT) Sigma Chemical Company (St Louis, MO, USA), Tamoxifen Sigma Aldrich Nuôi cấy tế bào: Tế bào MDA-MB 231 (tế bào ung thư tuyến vú xâm lấn), MCF-7/adr (tế bào ung thư vú người kháng adriamycin), MCF-7/TAMR (tế bào ung thư vú người kháng tamoxifen) nuôi cấy DMEM chứa 10% FBS Tế bào Hela (ung thư cổ tử cung) HT 1080 (ung thư mô ác tính) ni cấy RPMI chứa 10% FBS Các o dịng tế bào sau ủ 37 C tủ ấm chứa 5% CO2 Tiến hành thử độc tế bào (MTT assay): Mẫu thí nghiệm: Hịa mẫu thí nghiệm vào dung dịch DMSO 100% thang nồng độ gồm nồng độ 1, 3, 10, 30, 50 μg/mL Tamoxifen sử dụng làm chứng dương Quy trình ni cấy: Cho khoảng 2x10 tế bào/ml môi trường nuôi cấy Để giếng o trống làm chứng trắng (blank control) Các tế bào nuôi môi trường 37 C 5% CO2 cho phép tế bào gắn vào đáy giếng đĩa nuôi cấy Nuôi tế bào 24 để tế bào ổn định Sau 24 nuôi cấy, thêm 10 μl thuốc thử thuốc chuẩn nồng độ khác vào giếng Mỗi nồng độ lặp lại giếng Lắc nhẹ đĩa o nuôi cấy để thuốc tan hồn tồn mơi trường Ủ đĩa nuôi cấy từ 72 (37 C, 5% CO2) cho phép thuốc phát huy tác dụng Quan sát tế bào hàng ngày kính hiển vi Chuẩn bị dung dịch MTT nồng độ 5mg/ml Thêm 20 μl dung dịch MTT vào giếng đĩa nuôi cấy Lắc nhẹ cho MTT khuếch tán môi trường nuôi cấy Ủ o 37 C để MTT chuyển hóa Loại bỏ mơi trường giếng đĩa ni cấy Hồn trả formazan (sản phẩm chuyển hóa MTT) 100 μl DMSO Lắc kỹ để formazan tan hoàn toàn Đọc mật độ quang bước sóng 550 nm Mật độ quang phản ánh số lượng tế bào sống sót % tế bào sống sau xử lý thuốc so với chứng trắng tính theo cơng thức sau: % tế bào sống = [OD540 tế bào xử lý] / [OD540 tế bào không xử lý thuốc] x 100% - Cách tính giá trị IC50: Giá trị IC50 tính phân tích hồi quy khơng tuyến tính đường cong đáp ứng liều tương ứng, sử dụng phần mềm Excel KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM STT 10 11 Cây Bộ P barbatum P barbatum P barbatum P barbatum P perfoliatum P perfoliatum P perfoliatum P perfoliatum P plebeium P plebeium P plebeium thâ thâ thâ thâ thâ thâ toà Người thực (ký ghi rõ họ tên) Trần Thị Hiền VIỆN DƯỢC LIỆU KHOA HÓA THỰC VẬT KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG CHỐNG OXY HĨA (IN VITRO) Hóa chất, thiết bị -Hóa chất dùng cho phân tích định lượng polyphenol tồn phần gồm thuốc thử - Hóa chất dùng đánh giá tác dụng chống oxy hóa: DPPH, ABTS, kali persulphate, trolox Acid ascorbic - Cân kỹ thuật Precisa BJ 610C, cân phân tích Precisa 262SMA-FR, cân xác định độ ẩm Precisa HA60 Máy UV-VIS 1800 dải đo 190nm-800nm, hãng Shimadzu Phương pháp đánh giá tác dụng chống oxy hóa invitro 2.1 Phương pháp đánh giá khả quét gốc tự DPPH : Mẫu nghiên cứu : cao chiết cồn cao độ phân đoạn cao cồn cao độ Tiến hành: theo tài liệu [1], có chỉnh sửa nhỏ để phù hợp với điều kiện thực tế Pha dung dịch DPPH có nồng độ 0,06 mM methanol Dung dịch không bền với ánh sáng, pha trước dùng Pha dung dịch thử methanol có nồng độ thích hợp (từ 20-150 µg/ml) Ống thử : 300µl dung dịch thử + 3ml dung dịch DPPH Ống chứng : 300µl methanol + 3ml dung dịch DPPH Lắc ống 15 giây, để ổn định nhiệt độ phòng 30 phút đo quang bước sóng 517 nm Hoạt tính chống oxy hóa (I) tính theo cơng thức: –A I =(A % chứng )/A thử x 100 chứng Trong đó: A: mật độ quang Thí nghiệm tiến hành lặp lại lần Sử dụng phương pháp đường chuẩn để tính IC50 Acid ascorbic sử dụng làm chứng dương 2.2 Phương pháp định lượng ABTS: Mẫu nghiên cứu : cao chiết cồn cao độ phân đoạn cao cồn cao độ Phương pháp định lượng ABTS tiến hành để xác định khả dọn gốc tự cách sử dụng gốc tự ABTS•+, theo tài liệu [1] • Dung dịch gốc ABTS + pha từ mM ABTS•+ 2.45 mM kali persulfat với tỉ lệ thể tích 1:1, sau ủ tối vòng 16 nhiệt độ phòng sử dụng vịng ngày • Dung dịch thao tác phản ứng ABTS + pha loãng từ dung dịch gốc đệm phosphate 7.4 tới độ hấp thụ 0.70 ± 0.05 734 nm Pha dung dịch thử methanol có nồng độ thích hợp (từ 20-150 µg/ml) Sau đó, 30 µL dung dịch mẫu thử trộn với mL dung dịch thao tác Hỗn hợp ủ nhiệt độ phòng phút Đo độ hấp thụ ánh sáng hỗn hợp bước sóng 734 nm Khả dọn gốc tự tính theo cơng thức: SA(%) = 100 x (A chứng – A thử) / A chứng Trong đó: A : mật độ quang Thí nghiệm tiến hành lặp lại lần Sử dụng phương pháp đường chuẩn để tính IC50 Trolox sử dụng làm chất chứng dương 2.3 Xử lý kết Kết biểu diễn dạng M ± SD, tính tốn Excel phần mềm thống kê GraphPad Prism 6.0 Kết Kết đánh giá khả quét gốc tự DPPH định lượng ABTS trình bày Bảng Bảng Bảng Kết đánh giá khả quét gốc tự DPPH STT STT TLTK: Sogi, Dalbir Singh, Siddiq, Muhammad, and Dolan, Kirk D (2015), "Total phenolics, carotenoids and antioxidant properties of Tommy Atkin mango cubes as affected by drying techniques", LWT-Food Science and Technology 62(1), pp 564-568 Trưởng khoa Hóa thự c vật TS Đỗ Thị Hà DS Nguyễn Thúy An Viện Dược liệu ... l? ?m cần thiết, phù hợp với khuôn khổ đề tài luận án tiến sĩ: ? ?Nghiên cứu thành phần hóa học l? ??i thuộc chi Polygonum, họ Rau răm (Polygonaceae): Thồm l? ??m gai (Polygonum perfoliatum L .), nghể trắng. .. maritimus L R microcarpus Campd R nepalensis 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 1.1.2 Thành phần hóa học Thành phần hóa học l? ??i thuộc chi. ..ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _ Trần Thanh Hà NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HĨA HỌC CỦA L? ??I THUỘC CHI POLYGONUM, HỌ RAU RĂM (POLYGONACEAE): THỒM L? ??M GAI (POLYGONUM