Nghiên cứu sự biến đổi một số chỉ số chống oxy hóa ở người tiếp xúc nghề nghiệp với chì vô cơ tác dụng bảo vệ của sâm ngọc linh trên động vật thực nghiệm

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN QUÂN Y NGUYỄN VĂN BẰNG NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI MỘT SỐ CHỈ SỐ CHỐNG OXY HOÁ Ở NGƢỜI TIẾP XÚC NGHỀ NGHIỆP VỚI CHÌ VƠ CƠ, TÁC DỤNG BẢO VỆ CỦA SÂM NGỌC LINH TRÊN ĐỘNG VẬT THỰC NGHIỆM CHUYÊN NGÀNH: SỨC KHOẺ NGHỀ NGHIỆP Mã số: 62.72.01.59 LUẬN ÁN TIẾN SĨ Y HỌC Hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Hoàng Thanh TS Trịnh Thanh Hùng HÀ NỘI - 2013 ĐẶT VẤN ĐỀ Chì hợp chất vơ chì (gọi chung chì) sử dụng từ hàng ngàn năm trước cơng ngun Mặc dù có nhiều tác hại sức khoẻ người, song chì nguyên liệu thay nhiều ngành công nghiệp [25] Vì vậy, chì tiếp tục sử dụng rộng rãi tương lai số lượng người tiếp xúc khơng khơng giảm mà cịn có xu hướng tăng lên Hiện có khoảng 150 nghề 400 q trình cơng nghệ khác có sử dụng chì hợp chất chì [3] Trong q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, sản xuất ắc quy sản xuất thuốc gợi nổ hai ngành quan trọng, phục vụ cho quốc phòng mà phục vụ cho phát triển đất nước Chì gây nhiều tổn thương đa dạng phức tạp hầu hết quan tổ chức tổn thương hệ thống thần kinh, tiêu hóa, sinh sản, tim mạch, xương khớp, thận tiết niệu đặc biệt bật hệ thống tạo máu… Các nhà khoa học chứng minh rằng, chế gây độc chì ức chế liên kết đặc hiệu enzym, chất sinh học có chứa nhóm -SH cấu trúc phân tử [25] Từ hiểu biết này, người ta điều chế số thuốc điều trị đặc hiệu để sử dụng điều trị nhiễm độc chì dimercaprol (British Anti Lewisite, BAL), D-penicillamin, succimer, CaNa2EDTA Các thuốc đưa vào thể can thiệp vào chế bệnh sinh chì gây [5], [25], [62] Tuy nhiên, hiệu điều trị chưa mong muốn, nhiễm độc chì mạn tính Bởi vậy, người ta đặt vấn đề: phải chế gây nhiễm độc thừa nhận nêu trên, chì cịn gây tổn thương thể theo chế khác Vấn đề đặt cần phải có hướng nghiên cứu tiếp chế bệnh sinh điều trị người tiếp xúc nghề nghiệp với chì Gần đây, số nghiên cứu người động vật gợi ý rằng, chì có khả kích thích tạo gốc tự làm giảm chức hệ thống chống gốc tự thể Như vậy, chì xem xenobiotic, vào thể có khả tác động stress oxy hóa Có thể chế sinh bệnh học quan trọng cần phải làm sáng tỏ Điều phù hợp với đặc điểm tổn thương đa dạng khơng mang tính đặc hiệu nhiều tổ chức quan nhiễm độc chì Làm rõ vấn đề này, cần đánh giá thay đổi enzym chống oxy hóa cơng nhân tiếp xúc nghề nghiệp với chì [36], [70], [123], [152] Hiện nay, thị trường có nhiều loại dược phẩm có tác dụng chống oxy hóa belaf, selen, glutathion… Ngồi tác dụng coi bổ, tăng lực, sinh thích nghi, chống viêm, giảm đau, bảo vệ gan…thì sâm Ngọc Linh tự nhiên sâm Ngọc Linh sinh khối chứng minh có khả chống oxy hóa tốt, bảo vệ thể chống lại stress oxy hóa [20] Việc ứng dụng đánh giá hiệu bảo vệ sâm Ngọc Linh tự nhiên sâm Ngọc Linh sinh khối đối tượng tiếp xúc độc hại nói chung chì nói riêng vấn đề thực tế chưa nghiên cứu nhiều Làm sáng tỏ vấn đề này, góp phần tìm kiếm thêm loại chế phẩm tốt phục vụ cho cơng tác dự phịng điều trị nhiễm độc chì tương lai Chính vậy, chúng tơi thực đề tài với mục tiêu: Xác định thay đổi số thơng số chống oxy hóa hóa sinh máu người tiếp xúc nghề nghiệp với chì chuột nhắt trắng gây nhiễm độc chì Đánh giá tác dụng bảo vệ sâm Ngọc Linh sinh khối chuột nhắt trắng gây nhiễm độc chì bán trường diễn CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Gốc tự hệ thống chống gốc tự thể 1.1.1 Khái niệm Gốc tự nguyên tử, nhóm nguyên tử hay phân tử mà lớp ngồi chứa điện tử khơng ghép cặp (điện tử đơn độc) Chúng mang điện tích âm khơng mang điện có khả phản ứng cao Vì vậy, gốc tự thường bất ổn lượng động học Nó có khuynh hướng đạt tới ổn định, thời gian tồn ngắn, hoạt tính mạnh Quá trình sinh gốc tự trình chuyển hóa bình thường thể [12], [38], [138] Gốc tự có xu hướng điện tử để trở thành gốc khử nhận điện tử để trở thành gốc oxy hóa Gốc tự khơng ghép cặp nên dễ dàng công vào phân tử tạo phân tử mới, gốc gây phản ứng dây chuyền Các gốc tự chủ yếu dạng oxy hoạt động hình thành qua chuỗi hơ hấp tế bào, q trình peroxy hóa lipid acid béo chưa bão hòa [2], [12], [38] 1.1.2 Gốc tự dạng oxy hoạt động thể Trong đời sống tế bào bình thường, oxy nhiên liệu chủ yếu cần thiết cho sống tế bào nguồn gốc sản sinh gốc tự Các dạng oxy hoạt động (reactive oxygen species - ROS) gốc tự do, ion hoạt động, phân tử có chứa nguyên tử oxy, có khả sinh gốc tự hoạt hóa gốc tự [39] Những dạng ROS quan trọng thể sinh vật gồm: anion superoxid O 2 , hydrogen peroxide (H2O2), gốc hydroxyl (•OH), oxy đơn bội O2, gốc alkoxyl (LO•) peroxyl (LOO•)… + Superoxid tạo thành từ chuỗi hô hấp tế bào từ số phản ứng tự oxy hóa q trình bùng nổ hơ hấp tượng thực bào e- + •O-O• O 2 + Hydrogen peroxid (H2O2) hình thành sau phản ứng dị ly O 2 phản ứng khử hai điện tử oxy H2O2 có hoạt tính hóa học hạn chế, chất tan lipid xuyên qua màng sinh học + Gốc hydroxyl (•OH) hình thành từ phản ứng Fenton phản ứng Haber-Weiss xảy chậm Khả phản ứng gốc hydroxyl lớn mơi trường sinh học, có khả phản ứng với nhiều thành phần tế bào + Gốc alkoxyl (LO•) peroxyl (LOO•), tạo tác động gốc tự có chứa oxygen ( O 2 , HO• ) chuỗi acid béo có nhiều nối đơi + Oxy đơn bội (1O2) dạng oxy có lượng cao, hình thành O2 cung cấp lượng, khơng phải gốc tự có khả oxy hóa cực mạnh, tồn nước thời gian bán hủy 2µs Oxy đơn bội tạo thành hệ thống sinh học số sắc tố chlorophyll, retinal flavin chúng chiếu sáng với có mặt oxy 1.1.3 Stress oxy hóa Trong thể sống khí khỏe mạnh, gần có cân sản sinh dạng oxy hoạt động với hệ thống chống oxy hóa [42] Stress oxy hóa dùng để cân nghiêm trọng trình tạo thành dạng oxy hoạt động với hệ thống chống oxy hóa Nếu stress oxy hóa mức độ nhẹ, phân tử sinh học bị tổn thương sửa chữa thay Ở mức độ nặng nề hơn, stress oxy hóa gây tổn thương khơng hồi phục chết tế bào [12], [38] Stress oxy hóa kết ba yếu tố: suy giảm hệ thống chống oxy hóa, tăng tạo thành dạng oxy hoạt động thiếu khả sửa chữa tổn thương q trình oxy hóa thể [12] 1.1.4 Quá trình hình thành gốc tự Các gốc tự thể tạo thường xuyên: qua chuỗi hô hấp tế bào, tác nhân phóng xạ, hội chứng viêm, tượng thiếu máu cục - tưới máu lại, tác nhân xenobiotic số tác nhân khác 1.1.4.1 Chuỗi hô hấp tế bào Hô hấp tế bào thực ty thể, bao gồm phản ứng oxy hóa khử oxy để sinh nước lượng dạng ATP (phản ứng oxy hóa khử q trình cho nhận điện tử, sản sinh gốc), O2 mà hít thở nhận điện tử bước tạo O 2 e- + •O-O• Cơ chất O 2 O 2 sinh tỷ lệ thuận với cường độ hô hấp tế bào (tỷ lệ với lượng sinh ra), gốc anion độc hại mức trung bình chúng bị phân hủy nhiều chế khác Sự phân huỷ O 2 xúc tác enzym SOD, chuyển thành H2O2 theo chế tự oxy hóa khử  O2 + 2H+ SOD   H2O2 + O2 SOD có hai dạng MnSOD (là SOD mà trung tâm hoạt động có mangan) CuZnSOD (là SOD mà trung tâm hoạt động có đồng kẽm) Trong ty thể, enzym MnSOD phân hủy khoảng 80% gốc O 2 chúng vừa sinh ra, gốc thoát bào tương (khoảng 20%) bị loại bỏ enzym CuZnSOD nhờ hai enzym mà gốc O 2 không đến màng tế bào, vượt tế bào dịch ngoại bào khơng có O 2 [39], [134] H2O2 thường xuyên sinh phân hủy O 2 , nồng độ H2O2 (10-8 mol/L) O 2 (10-12 mol/L) tế bào tương đối ổn định Tuy nồng độ thấp vậy, tồn đồng thời chúng môi trường sinh học nguy hại Phản ứng chúng sinh sản phẩm 1O2 nguy hại, gốc •OH với hoạt tính cao, có khả phá hủy cấu trúc hữu bền vững thể gây q trình bệnh lý Khi khơng có mặt ion Fe2+, Cu2+ phản ứng xảy chậm, gọi phản ứng Harber-Weiss O 2 + H2O2 HO• + HO- + 1O2 Khi có mặt ion Fe2+, Cu2+ tốc độ phản ứng xảy nhanh (phản ứng Fenton) Hai tiểu phân O 2 H2O2 khơng độc tạo 1O2, • OH có khả phản ứng cao, dễ dàng phản ứng với chất hữu tạo peroxid từ tạo nhiều sản phẩm độc hại cho tế bào O 2 + H+ H2O2 + O2 Và ion kim loại chuyển tiếp (Fe2+, Cu2+) dễ dàng phân tách H2O2 thành gốc hydroxyl Fe2+ + H2O2 HO• + HO- + Fe3+ Gốc •OH có khả phản ứng mạnh với hầu hết phân tử sinh học tốc độ khuếch tán, thường phản ứng trước khuếch tán tới nơi có khoảng cách xa tế bào Gốc •OH có thời gian tồn ngắn, khả gây tổn thương lớn, gây tổn thương phạm vi bán kính nhỏ [3], [12], [39], [145] 1.1.4.2 Tác nhân phóng xạ Các tia phóng xạ xạ có lượng cao, có khả bẻ gãy phân tử tạo hay nhiều gốc tự Trong thể chiếm phần lớn nước, xạ có lượng cao tác động thể, phân huỷ nước tạo thành phân tử khác sản sinh gốc tự [3], [43] 1.1.4.3 Trong hội chứng viêm Theo Almagor M cs (1984) [34], hội chứng viêm phản ứng tự vệ thể có tác nhân lạ xâm nhập vào thể Khi tác nhân (là kháng nguyên) xâm nhập vào thể bị bạch cầu đa nhân trung tính bắt giữ, đồng thời lại kích hoạt bạch cầu đa nhân trung tính tăng tiêu thụ oxy, kích thích enzym màng tế bào NADPH-oxidase, từ gây phản ứng xúc tác enzym này, kết cuối tạo O 2 Nếu số lượng gốc tự sinh nhiều gây nên tỷ lệ bạch cầu bị chết, giải phóng gốc ROS ngoại bào gây nên tượng viêm 1.1.4.4 Trong trình thiếu máu cục tưới máu lại Khi thiếu máu cục lòng mạch máu bị hẹp có cục máu đơng, chất xanthine tích lũy tăng thối hóa ATP xanthine oxidase hoạt hóa Khi có tưới máu trở lại, với có mặt oxy, xanthine oxidase xúc tác phản ứng chuyển điện tử từ hypoxanthine xanthine sang O2 phản ứng oxy hóa xảy mạnh, lượng lớn gốc O 2 hình thành lại chuyển thành H2O2, •OH 1O2 [3], [12], [138] H+ Xanthin dạng oxy hoá + O 2 Xanthin + O2 H+ O 2 H2O2 + O2 1.1.4.5 Tác nhân xenobiotic Các chất xenobiotic (thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, chì, CCl4, dioxin ) xâm nhập vào thể nhiều đường khác nhau, vào thể bị chuyển hóa làm biến đổi sinh học Sau q trình chuyển hóa đó, cấu trúc xenobiotic bị biến đổi rõ rệt, chúng gắn thêm nhóm -OH, -NH2, -SH, -COOH tạo thành chất dễ tan nước tiếp tục liên hợp với chất, đào thải khỏi thể Trong q trình chuyển hóa chất xenobiotic, tạo dạng ROS O 2 , 1O2 có độc tính cao gây tình trạng stress oxy hóa Các chất chống oxy hóa thể SOD, catalase, protein có nhóm SH, ceruloplasmin hồng cầu gan nhạy cảm với xenobiotic Do vậy, có xenobiotic xâm nhập vào thể, chất chống oxy hóa thay đổi theo hướng chống lại tác nhân [27], [68], [138] 1.1.4.6 Một số tác nhân khác Trong số bệnh lý: bệnh đái đường, vữa xơ động mạch, bệnh lý nhãn khoa, lão hóa, bệnh Parkinson Alzheimer…cũng tăng tạo dạng ROS [7], [12] 1.1.5 Hệ thống chống oxy hóa thể Trong thể ln tồn dạng oxy hoạt động, đồng thời tồn hệ thống chống oxy hóa để loại bỏ tác hại chúng Hệ thống hoạt động theo đường sau: (1) tạo phức làm khả xúc tác kim loại chuyển tiếp (transferin), (2) làm gián đoạn phản ứng lan truyền (α-tocoferol), (3) làm giảm nồng độ gốc tự hoạt động (glutathion), (4) thu dọn gốc tự tham gia khơi mào phản ứng (superoxid dismutase) [41] Hệ thống gồm chất chống oxy hóa có chất enzym có chất khơng enzym Sơ đồ 1.1 Mối liên quan enzym bảo vệ tế bào 10 chất chống oxy hóa (Nguồn: theo William J Marshall, Stephen K Banger (1995) [161]) 1.1.5.1 Hệ thống chống oxy hóa có chất enzym - Superoxid dismutase (SOD, EC 1.15.1.1) Superoxid dismutase (SOD) enzym chống oxy hóa có chứa kim loại thuộc loại oxidoreductase, xúc tác cho phản ứng chuyển hóa superoxid thành O2 H2O2:  O2 + 2H+ SOD   H2O2 + O2 SOD có hoạt tính cao O2• có hoạt tính nhỏ, SOD chất chống oxy hóa bản, làm hạ thấp nồng độ tiền chất O 2 , mà từ sản sinh tất dạng oxy hoạt động khác Cơ chế phản ứng SOD: SOD metalloenzym chống oxy hóa hữu hiệu tế bào, xúc tác phản ứng dị ly oxy hóa khử, phân hủy gốc superoxid Quá trình trao đổi điện tử thực chất xảy trung tâm hoạt động ion kim loại (Me) theo chế phản ứng oxy hóa khử vịng gồm bước: Me3+ + O 2 Me2+ + O 2 + 2H+ Me2+ + O2 Me3+ + H2O2 Đầu tiên Me3+ bị khử cách nhận điện tử gốc O 2 trở thành dạng oxy hóa Me2+, cịn O 2 chuyển thành O2 Khi Me2+ tiếp tục tương tác với gốc O 2 nhường điện tử cho nó, với có mặt H+ chúng kết hợp với để tạo thành H2O2 Quá trình tiếp tục lặp đi, lặp lại tạo nên chu trình phản ứng khép kín Chu kỳ bán hủy SOD từ vài phút đến vài giờ, phụ thuộc vào nhóm SOD khác SOD khơng qua màng tế bào nên có tác dụng cải thiện khả chống oxy hóa nội bào [12], [39] - Catalase (CAT, EC 1.15.1.1) ... Sâm Ngọc Linh sinh khối 35 1.4 Một số nghiên cứu stress oxy hóa nhiễm độc chì tác dụng chống oxy hóa, bảo vệ thể Sâm Ngọc Linh sinh khối 36 1.4.1 Một số nghiên cứu stress oxy. .. 1.3 Tác dụng Sâm Ngọc Linh Sâm Ngọc Linh sinh khối 29 160 1.3.1 Thành phần hóa học 29 1.3.2 Độ an toàn Sâm Ngọc Linh sinh khối 30 1.3.3 Một số tác dụng Sâm Ngọc Linh Sâm Ngọc Linh. .. mục tiêu: Xác định thay đổi số thông số chống oxy hóa hóa sinh máu người tiếp xúc nghề nghiệp với chì chuột nhắt trắng gây nhiễm độc chì Đánh giá tác dụng bảo vệ sâm Ngọc Linh sinh khối chuột nhắt