Nghiên cứu chế phẩm polyme sinh học

Nghiên cứu chế phẩm polyme sinh học.

71Tạp chí Hóa học, T. 41, số ĐB, Tr. 71 - 77, 2003 Nghiên cứu chế phẩm Polyme sinh học PDP dùng làm thực phẩm-thuốc Đến Tòa soạn 15-12-2002 Nguyễn Thị Ngọc Tú1, Vũ Mạnh Hùng21Viện Hóa học, Trung tâm KHTN&CNQG 2Học viện Quân Y Summary PDP extracted and modified from natural material was administrated by oral feeding on chickens, white mice, white rats and rabbits. The effect of PDP on biological behavior, body weight, some organ weights such as liver, spleen, kidney and heart; rate between above organ weight and their body weight; histology on the organs .of the trial animals was investigated. It was found that the biological behavior, the central nerve activation or inhibition of the experimental animals has not been affected by PDP. The body weight, the weight of liver, spleen, kidney and the rate between them were not changed. Using PDP for long time with planned doses did not cause any toxic to the animals, even it also improved the anti-disease efficacy when they were fed by PDP. PDP has been verified to enforce the body's immune system by improving both cellular immune and humour immune. Statistical analysis of blood cell quantity of rabbit before, during and after taking PDP showed that erythrocyte, leukocyte and platelete were proliferated significantly, especially leucocyte and platelete. -globulin in the serum of white mice tested by the dose of 5mg/10g and 10mg/10g of body weight has been found to increase significantly, which means that the rate of albumin/globulin reduced. The same result also has been observed in the white rat and rabbit. The effect of PDP on the grease was investigated on Tamhoang chicken. It was found that there was a reduction of the rate of the grease over body weight reduced when the chicken was taken with PDP. Electrocardiogram of rabbit serum, which was recorded at 2 mV and 50 cs/min proved that PDP did not cause any harmful effect on heart. Besides, no physical disease occurred on heart action. I - Đặt vấn đề Các polysacarit nguồn gốc thiên nhiên có hoạt tính sinh học ngy cng đợc khai thác nghiên cứu để sử dụng vo cuộc sống trong nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó phải kể đến chitin. Cấu trúc hóa học của chitin tơng tự nhcấu trúc của xenluloza, gồm các phân tử 2-axetamido-2-deoxy--D-glucose (NAG) gắn với nhau qua liên kết (1 4) chỉ khác nhau một nhóm chức hóa học. PDP l dạng deaxetyl hóa của chitin, khác chitin ở chỗ nó có thể hòa tan trong các dung dịch axit loIng v có hoạt tính sinh học đa dạng hơn [1], không độc, hòa hợp sinh học cao với cơ thể v có tính tự phân hủy sinh học [5], có nhiều ứng dụng đặc biệt ldùng trong lĩnh vực y sinh học, thực phẩm vdinh dỡng. Hiện nay ngời ta đang quan tâm đến các loại thực phẩm-thuốc (drug-food) từ PDP để dùng thờng xuyên hng ngy bổ dỡng cơ thể nhằm nâng cao thể lực, trí lực, tuổi thọ, phòng tránh nguy cơ mắc bệnh, giảm cholesterol v lipid trong máu, hạ huyết áp, chống u v ung th, chống béo phì, chống suy 72giảm miễn dịch Với mục đích dùng PDP lmthuốc-thực phẩm bổ dỡng cho sức khỏe, chúng tôi tiến hnh nghiên cứu ảnh hởng của PDP đối với các chỉ tiêu sinh lý cơ thể về máu, protein, mô mỡ v chuyển hóa protein trên động vật thực nghiệm (ĐVTN). II - Nguyên liệu v( ph*ơng pháp nghiên cứu 1. Nguyên liệu Chế phẩm PDP, do phòng Polyme Dợc phẩm-Viện Hoá học sản xuất dới dạng bột mịn, đạt tiêu chuẩn cơ sở. Động vật thử nghiệm: - Chuột nhắt trắng, trọng lợng cơ thể 202,0 gam/1 con - Chuột cống trắng, trọng lợng cơ thể 120 -180 gam/1 con - G tam hong, trọng lợng cơ thể 1,90 - 2,50 kilogam/1 con - Thỏ nh, trọng lợng cơ thể 2,0 - 2,5 kg/1 con Tất cả động vật đều đủ tiêu chuẩn nghiên cứu thực nghiệm, đợc nuôi dỡng đúng quy định tại phòng thí nghiệm của Bộ môn Dợc lý, Học viện Quân y. 2. Phơng pháp nghiên cứu - Cách thức v liều lợng cho ĐVTN dùng PDP: PDP đợc dùng cho ĐVTN theo đờng uống liên tục trong 6 tuần (42 ngy), có so sánh giữa nhóm thử (dùng PDP) v nhóm chứng (không dùng PDP) với liều lợng nh sau [3]: + G Tam hong: trộn 0,1% PDP so với trọng lợng thức ăn + Chuột nhắt trắng: 5 mg PDP/10 g thể trọng v 10 mg/10 g thể trọng + Chuột cống: 50 mg PDP/100 g thể trọng + Thỏ: 50 mg PDP/1kg thể trọng. - Nghiên cứu tác dụng của PDP trên ĐVTN, theo phơng pháp đánh giá sng lọc hợp chất mới của Samuel Irwin [2]. Các chỉ tiêu đánh giá trong nghiên cứu: các chỉ tiêu về sinh lý, dợclý, sinh hóa v mô bệnh học. - Theo dõi mức tăng trọng lợng cơ thể vso sánh tỷ lệ giữa trọng lợng các cơ quan gan, lách, thận với trọng lợng cơ thể ĐVTN: sử dụng phơng pháp cân trọng lợng giữa nhóm thử v nhóm chứng. - Nghiên cứu mô bệnh học, xét nghiệm mô bệnh học của gan, lách, thận, tim của ĐVTN, có so sánh giữa nhóm thử v nhóm chứng. - Nghiên cứu tác dụng của PDP đối với cơ quan cấu tạo máu của thỏ, thỏ đợc gây suy dinh dỡng bằng chế độ ăn v gây mất máu trờng diễn. Các tế bo máu đợc định lợng trớc v sau khi gây suy dinh dỡng. Sau khi dùng PDP trong 15 ngy, 30 ngy, đếm các loại tế bo máu (hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu), xác định hm lợng protein trong máu, so sánh giữa nhóm thử (có dùng PDP) v nhóm chứng (không dùng PDP). - ảnh hởng của PDP lên quá trình chuyển hóa protein ở ĐVTN, điện di protein huyết thanh máu ĐVTN để tách các thnh phần , v -globulin ở nhóm thử v nhóm chứng. - Nghiên cứu tác động giảm mỡ thừa của PDP, so sánh tỷ lệ mô mỡ nội tạng v trọng lợng cơ thể ĐVTN của nhóm thử v nhóm chứng (chọn g Tam hong vì nhanh tạo mỡ nội tạng). - Nghiên cứu điện tâm đồ của thỏ, ghi biến đổi điện tim ở thời điểm trớc, trong v sau khi uống PDP. - Xử lý số liệu thí nghiệm, theo thuật toán thống kê dùng trong y-sinh-dợc học [4]. III - Kết quả v( thảo luận 1. Lợng thức ăn tiêu thụ v tập tính sinh học của các ĐVTN khi đợc dùng PDP Khi cho các ĐVTN (chuột nhắt trắng, chuột cống trắng, thỏ nh, g Tam hong) dùng PDP theo đờng uống với liều lợng ở trên (mục II.2) liên tục trong 6 tuần, không thấy có sự thay đổi về tập tính sinh học (không có kích thích hay ức chế thần kinh trung ơng) v về lợng thức ăn tiêu thụ của ĐVTN trong nhóm dùng PDP v nhóm chứng (bảng 1). Nhóm động vật đợc dùng PDP có sắc thái tốt hơn hẳn so với nhóm chứng: mo đỏ tơi 73hơn, nhanh nhẹn, hoạt bát hơn, cho lông mịn hơn. Theo Hirano (1996), chitin l loại polysacarit PDP ny v nhân tố sinh trởng của vi khuẩn bifudus có trong đờng ruột tiêu hóa của động vật, nó lm cải thiện hệ vi khuẩn đờng ruột động vật. Bảng 1: Lợng thức ăn tiêu thụ của động vật thử nghiệm (n: số lợng ĐVTN) Lợng thức ăn tiêu thụ (n = 10) TTLoại động vật thí nghiệm (ĐVTN) Đơn vịNhóm đối chứng Nhóm thử P (tính toán thống kê) 1 G Tam hong g/kg 75,642,94 62,201,55> 0,052 Thỏ nh g/kg 47,373,10 49,212,70> 0,053 Chuột cống trắng g/100g77,0612,56 61,5413,24> 0,054 Chuột nhắt trắng g/10g 3,270,82 3,180,91 > 0,052. Mức tăng trọng lợng cơ thể, trọng lợng các cơ quan gan, lách, thận của ĐVTN khi đợc dùng PDP ảnh hởng của PDP đối với mức tăng trọng lợng cơ thể đợc nghiên cứu trên chuột nhắt trắng, chuột cống trắng v g Tam hong trong 5 tuần liên tục dùng PDP (bảng 2). Việc dùng PDP không gây sự chênh lệch đáng kể đối với việc tăng trọng lơng cơ thể ĐVTN ở cả hai nhóm nghiên cứu. Sự chênh lệch chút ít về trọng lợng cơ thể ở các ĐVTN đều không có ý nghĩa thống kê (p > 0,05), vì nó còn phụ thuộc vo khả năng ăn, khả năng hấp thụ thức ăn của từng cá thể ĐVTN. Tác động của PDP đối với trọng lợng của gan, lách, thận ở ĐVTN đợc nêu ở bảng 3 vnhận thấy, PDP không gây sự khác biệt về việc tăng, giảm bất thờng trọng lợng gan, lách, thận của ĐVTN, thể hiện qua chỉ số về tỷ lệ giữa các cơ quan ny với trọng lợng cơ thể ĐVTN không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê. Nói cách khác, vật liệu PDP không gây ảnh hởng đến các cơ quan gan, lách v thận của hai nhóm chuột thử nghiệm nói trên. Bảng 2: Tác động của PDP đối với trọng lợng cơ thể của chuột nhắt trắng, chuột cống trắng v g Tam hongTrọng lợng cơ thể ĐVTN theo tuần (g, kg) ĐVTNNhóm(n = 10) I II III IV V PThử 17,951,51 20,362,38 21,183,09 24,364,08 -Chuột nhắt trắng, gĐối chứng17,501,11 21,151,86 24,452,69 27,452,64 -> 0,05 Thử 152,018,74 170,024,03 177,025,84 205,06,77 200 27,89 Chuột cống trắng, gĐối chứng138,893,64 146,1115,37 152,711,49 161,1114,31 162,7816,22> 0,05 Thử 2,370,24 2,600,28 2,760,31 3,010,37 3,160,42 G Tam hong,kg Đối chứng2,050,17 2,270,18 2,500,12 2,600,11 2,540,16 > 0,05 74Bảng 3: Tác động của PDP đối với trọng lợng của gan, lách, thận ở ĐVTN ĐVTN Nhóm nghiên cứu Trọng lợng cơ quan (TLCQ), g Trọng lợng cơ thể (TLCT), g Tỷ lệ TLCQ/TLCTGan 1,42 0,60 > 0,05 Lách 0,18 0,07 > 0,05 Thử (n = 10) Thận 0,31 23,64 0,13 > 0,05 Gan 1,57 0,57 - Lách 0,15 0,05 - Chuột nhắt trắng Đối chứng (n = 10) Thận 0,32 27,45 0,12 - Gan 5,33 2,72 > 0,05 Lách 0,39 0,20 > 0,05 Thử (n = 10) Thận 0,39 196,25 0,20 > 0,05 Gan 4,36 2,78 - Lách 0,32 0,21 - Chuột cống trắng Đối chứng (n = 10) Thận 0,36 152,14 0,23 - 3. Nghiên cứu mô bệnh học trên động vật thử nghiệm Để nghiên cứu ảnh hởng bán trờng diễn của PDP khi dùng di ngy đến cơ thể ĐVTN, chúng tôi đI tiến hnh giải phẫu bệnh học cho gan, lách, thận, tim của chuột nhắt trắng sau khi đI đợc dùng PDP theo đờng uống với liều 10 mg/10g trọng lợng cơ thể trong 6 tuần lễ liên tục ở cả hai nhóm (nhóm dùng PDP v nhóm chứng không dùng PDP) tại khoa Giải phẫuBệnh lý của Học viện Quân y (bảng 4). Kết quả giải phẫu mô bệnh học đI chứng tỏ rằng sau khi đợc dùng PDP di ngy liên tục, không những không có tác dụng xấu đến một số cơ quan trong cơ thể (gan, lách, thận, tim) của chuột nhắt trắng, m nó còn có tác dụng tăng cờng khả năng chống bệnh cho cơ thể, duy trì tốt cơ quan nội tạng của ĐVTN so với nhóm đối chứng không dùng PDP. Bảng 4: ảnh hởng của PDP trên mô bệnh học ở chuột nhắt trắng Kết quả giải phẫu mô bệnh học trên động vật thử nghiệm Các cơ quan đợc giải phẫuNhóm thử (dùng PDP) Nhóm chứng Gan - Cấu trúc gan bình thờng - Xuất hiện một số tế bo gan thoái hóa hạt nhẹ - Tĩnh mạch trung tâm v nan hoa bị xung huyết - Tế bo gan thoái hóa hạt rõ rngLách - Các nang lympho tăng sản rõ ở vùng tủy trắng v tủy đỏ - Tăng sản các lympho - Mao mạch xoang bị xung huyết Thận - Cầu thận bình thờng - Mạch máu khe không bị xung huyết - Các tế bo ống thận bình thờng- Khoảng Bowman hẹp - Các mạch máu khe thận bị xung huyết - Các tế bo biểu mô thoái hóa hạt Tim - Các tế bo cơ tim bình thờng, thể cơ tim rõ, các vân cơ rõ, nhân tế bo đều - 754. Tác dụng của PDP đối với cơ quan tạo máu của thỏ Thỏ đợc uống PDP trong 30 ngy liên tục với liều 50 mg/1 kg trọng lợng cơ thể. Số lợng các loại tế bo máu ở thời điểm trớc, trong v sau khi uống PDP đợc đếm v đợc ghi ở bảng 5. Kết quả ở bảng 5 cho thấy, so với xuất phát điểm, sau khi gây suy dinh dỡng v gây thiếu máu, các chỉ tiêu nh số lợng hồng cầu, hemoglobin đều giảm. Sau 15 ngy cho uống PDP, mức độ phục hồi đI biểu hiện tơng đối tốt. Sau 30 ngy cho uống PDP, mức độ phục hồi các tế bo trong máu trở về đạt mức gần với bình thờng. Điều đó cho thấy PDP có thể có tác dụng tốt đối với chức năng tạo máu. Bảng 5: Tác dụng của PDP đối với trọng lợng tế bo trong máu thỏ Thời điểm phân tích máu Xuất phát điểm (XPĐ) Sau khi gây suy dinh dỡng,thiếu máu Sau khi uống PDP 15 ngySau khi uống PDP 30 ngyP so với XPĐ Hồng cầu (ì1012/lít) 5,120,24 4,260,37 4,890,92 5,090,57 > 0,05 Hemoglobin (g/lít) 113,877,22 97,316,52 117,9210,9 121,7211,30> 0,05 Bạch cầu (ì109/lít) 4,450,97 4,781,42 6,121,97 6,751,21 > 0,05 Tiểu cầu (ì109/lít) 212,2541,27187,9731,52 196,38 26,17 201,1930,15> 0,05 5. ảnh hởng của PDP lên quá trình chuyển hóa protein ở động vật thực nghiệm Huyết thanh lấy từ máu chuột, thỏ ở lô dùng PDP 5 tuần liên tục v ở lô đối chứng đợc tiến hnh phân tích điện di protein (hmlợng protein ton phần, albumin, globulin v-globulin), kết quả đợc trình by ở bảng 6. Đối với chuột nhắt trắng, liều dùng PDP 10 mg/10 g trong 5 tuần liên tục lm tăng đáng kể lợng protein ton phần ở nhóm thử (80,33 g/l) so với nhóm chứng (70,25 g/l), còn khi dùng liều PDP 5 mg/10 g không đem lại sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (73,40 g/l v 75,80 g/l). Với cả 2 liều dùng PDP nói trên, qua xử lý thống kê kết quả điện di cho thấy hm lợng -globulin trong huyết thanh chuột thử nghiệm tăng có ý nghĩa thống kê (2,2 g/l so với 1,64 g/l), đặc biệt l ở liều dùng PDP 10 mg/10 g (11,52 g/l so với 6,89 g/l). Tỷ số albumin/ globulin ở chuột thử nghiệm giảm (1,37 so với 1,60) cũng chứng tỏ tỷ lệ globulin (-globulin) tăng lên. Bảng 6 cũng cho thấy, liều dùng PDP 50 mg/100 g đối với chuột cống trắng v 50 mg/1 kg đối với thỏ đều có tác dụng kích thích lmtăng việc sản xuất -globulin, đó l yếu tố có chức năng điều biến miễn dịch, khi so với nhóm đối chứng (12,51 g/l so với 8,02 g/l ở chuột cống trắng v 13,07 g/l so với 7,34 g/l ở thỏ), ở chuột cống trắng v thỏ, lợng protein ton phần không thay đổi, nhng tỷ số albumin/ globulin giảm (1,07 g/l so với 1,26 g/l ở chuột cống trắng v 1,30 g/l so với 2,54 g/l ở thỏ) cũng chứng tỏ tỷ lệ globulin tăng lên. Nh vậy PDP có tác dụng thúc đẩy quá trình tổng hợp -globulin rõ rệt. 6. Tác dụng của PDP đến lợng mô mỡ nội tạng ở gTác dụng lm giảm việc tạo mỡ của PDP đợc thí nghiệm bằng đờng uống trên g Tam hong l loại động vật nhanh tạo mỡ nội tạng. Sau 30 ngy dùng thức ăn có chứa 0,1% PDP so với trọng lợng thức ăn m g tiêu thụ, trọng lợng cơ thể v mô mỡ nội tạng của cả hai nhóm g đI đợc xác định (bảng 7). Kết quả ở 76bảng 7 cho thấy, lợng mỡ nội tạng g khi gđợc ăn PDP trong 30 ngy liên tục có giảm đi (26,59 g/kg) so với lô g không ăn PDP (29,87 g/kg). Nh vậy PDP có tác dụng giảm mỡ dthừa ở nội tạng với mức độ nhất định ở g thử nghiệm. Tác dụng giảm mỡ của PDP có thể giải thích nh sau: PDP đI gắn vo chất béo lẫn trong thức ăn đợc đa vo dạ dy trớc khi chất béo trải qua quá trình trao đổi chất. PDP bắt giữ chất béo v ngăn chặn sự hấp thụ chúng ở đờng ruột [1]. ở thí nghiệm trên, có thể bằng cách lm giảm hấp thụ chất béo của cơ thể sau khi ăn, PDP lm giảm nhất định lợng mỡ nội tạng ở g thử nghiệm. Bảng 6: Kết quả diện di protein ở huyết thanh chuột v thỏ (A: albumin; G: globumin) ĐVTN Nhóm (n = 10) Protein tonphần, g/l P Tỷ số A/GP- globulin, g/l PThử 73,406,47 0,850,09 2,220,83 Chuột nhắt trắng (liều uống 5 mg/10g) Đối chứng 75,809,34> 0,051,010,12 < 0,051,640,84 < 0,05Thử 80,332,90 1,370,42 11,524,31Chuột nhắt trắng (liều uống 10 mg/10 g) Đối chứng 70,254,26> 0,011,600,33 > 0,056,891,48 < 0,05Thử 77,456,26 1,070,24 12,512,27Chuột cống trắng (liều uống 50 mg/100 g) Đối chứng 66,205,36> 0,051,260,44 < 0,058,021,02 < 0,05Thử 71,15,64 1,300,15 13,071,29Thỏ nh(liều uống 50 mg/1 kg) Đối chứng 73,504,80> 0,052,540,25 < 0,057,342,10 < 0,05Bảng 7: Tác động của PDP đến mô mỡ nội tạng g Tam hongNhóm nghiên cứu Lợng mỡ nội tạng, g Trọng lợng cơ thể, kg Định lợng mô mỡ/kgTLCT, g/kg PNhóm thử (có PDP) 84,02 3,16 26,59 < 0,05 Nhóm chứng (không có PDP) 75,87 2,54 29,87 < 0,05 7. Tác dụng của PDP đối với cơ năng tim ở thỏ thực nghiệm Thỏ đợc uống PDP với liều 50 mg/1 kg trọng lợng cơ thể trong 5 tuần lễ. Để xác định ảnh hởng của PDP đối với sự thay đổi hoạt động của tim, điện tâm đồ đI đợc ghi ở các thời điểm trớc, trong v sau khi uống PDP. Kết quả cho thấy rằng công lực cơ tim giữa nhóm thử v nhóm đối chứng giống nhau, không có sóng bệnh lý no trên các băng điện tim trớc v sau khi dùng PDP. Nh vậy PDP dùng di ngy an ton v không gây ảnh hởng đến công năng cơ tim trên thỏ thử nghiệm. IV - Kết luận Để dùng PDP lm nguyên liệu thuốc bổ dỡng sức khoẻ, chúng tôi đI nghiên cứu ảnh hởng của PDP đến một số chỉ tiêu sinh lý trên động vật thực nghiệm v tìm thấy: Vật liệu PDP không gây ảnh hởng đối với 77tập tính sinh học, thần kinh trung ơng v còn có tác dụng tốt hơn đến một số trạng thái ở ĐVTN, không gây sự khác biệt về tăng trọng lợng cơ thể, tăng trọng lợng các cơ quan gan, lách, thận v tỷ lệ trọng lợng giữa các cơ quan ny so với trọng lợng cơ thể ở ĐVTN. Khi dùng di ngy PDP theo đờng uống ở chuột nhắt trắng, nó không gây tác động xấu đến các cơ quan gan, lách, thận, tim, lm tăng cờng khả năng kháng bệnh đối với thỏ, nó không lmảnh hởng đến công lực cơ tim, không tìm thấy sóng bệnh lý trên điện tim thỏ thực nghiệm. PDP có tác dụng tốt trên cơ quan tạo máu (ở thỏ), lm tăng lợng hồng cầu, tiểu cầu v bạch cầu rõ rệt, lm tăng cờng quá trình chuyển hóa protein, lm tăng thnh phần -globulin l yếu tố có chức năng điều biến miễn dịch, lm giảm tỷ số albumin/globulin (ở chuột nhắt trắng, chuột cống trắng v thỏ). PDP còn có tác dụng lm giảm lợng mô mỡ ở nội tạng của cơ thể (trên g Tam hong). T(i liệu tham khảo 1. Saburo Minami, Toru Fujinaga et al. Chitin and Chitosan activate complement via the alternative pathway. Elsevier pub. Carbon-hydrate Polymers, 36, P. 151 - 155 (1998). 2. Samuel Irwin Drug Screening and Evalu. of New Compounds in animals Animal and Clincial pharmacol. techni. in Drug Evalua Year book medical publishers. Inc. Chicago, P. 36 - 54 (1987). 3. A. Turner. Screeing methods in Pharma-cology, New York (1965). 4. Nguyễn Xuân Phách v cộng sự. Toán thống kê tin học ứng dụng trong Y - Sinh - Dợc học, NXB Quân đội nhân dân, HNội (1995). 5. F. Shahidi, J. K. V. Arachchi, Y. J. Jeon. J. of Trends in Food Sci. and Tech., 10, P. 37 - 51 (1999). . 71Tạp chí Hóa học, T. 41, số ĐB, Tr. 71 - 77, 2003 Nghiên cứu chế phẩm Polyme sinh học PDP dùng làm thực phẩm- thuốc Đến Tòa soạn 15-12-2002. độc, hòa hợp sinh học cao với cơ thể v có tính tự phân hủy sinh học [5], có nhiều ứng dụng đặc biệt ldùng trong lĩnh vực y sinh học, thực phẩm vdinh dỡng.