Những vấn đề nghiên cứu về PI như trên đã cho thấy tầm quan trọnc của việc nghiên cứu PI trong giai đoạn hiện nay, những mặt mạnh cần phát huy và những vấn đề cần phải nshiên cứii và hoàn thiện thêm. Nhiều nghiên CLỸLI cũim đã cho thấy mối liên hệ của cơ chế tác động, dược động học, dược lý cũng như cấu trúc của PI với việc điều trị.
3.1. V ề cơ c h ế tác d ụ n g của ch ất ức c h ế p ro tea se
Các PI đều có một cơ chế gần giống nhau là ngăn cản hoạt động của protease, làm mất vai trò của nó đối với sự hình thành và phát triển của bệnh. Từ đó, PI được sử dụng trong các chế phẩm thuốc. Tuy nhiên, do đặc điểm từng bệnh khác nhau nên tác dụng của PI trong từng bệnh cũng khác nhau.
- Cơ ch ế trong kháng Virus và các sinh vật gây bệnh nói chuno n h ư vi khuẩn, nấm, kí sinh trùng...
PI ức chế hoạt động của protease ngăn cản sự phân cắt tiền protein thành cctc acid amin cần thiết cho việc tạo hạt vi sinh vật mới, đồng thời ngăn chặn sự lây lan của chúng.
Đây là một cơ chế quan trọng, tạo ra hướng nghiên cíai những chất ức chế đặc hiệu với từng loại virus, vi khuẩn, nấm,...ứng dụng trong việc điều trị. Những cấu trúc cơ sở của protease vi sinh vật làm nền tảng để tạo nên chất ức chế protease đặc hiệu. Điều này đặc biệt quan trọng để giảm tác dụng không mong muốn của thuốc có bản chất là PI khi protease của sinh vật gây bệnh trở thành mục tiêu điều trị. Mặc dù theo cơ chế này các thuốc điều trị HIV có bản chất PI vẫn còn rất nhiều tác dụng không mong muốn nhưng trons quá trình phát triển, PI ngày càng có nhiều tiến bộ cả về tác dụng điều trị lẫn tác dụns; phụ. Nghiên cứu chức năng của protease trong vòng đời sinh vật gây bệnh sẽ thấy được vai trò của chất ức chế protease trong điều trị bệnh liên quan. Cơ chế ức chế protease này của PI liên quan đến cấu trúc cơ sở của protease, chất
ức chế protease và phức hợp enzym- chất ức chế. Cụ thể là là liên quan đến trung tâm hoạt động của enzym và trung tâm phản ứng của chất ức chế. Vì vậy theo cơ chế này mỗi chất ức chế sẽ có một cấu trúc cốt lõi làm chuẩn và được sử dụng để tổng họfp chất ức chế.
- Cơ ch ế trong điều trị unẹ thư
Có nhiều cơ chế nhưne quan trọng nhất là các chất ức chế protease ức chế hoạt động của protease, ngăn cản quá trình di căn của ung thư tới các tổ chức khác. Nhiều nghiên cứu đã cho thấy có sự tăng lên của các protease trong quá trình di căn tế bào ung thư. Như vậy, protease có vai trò quan trọng dẫn tới sự phát triển tế bào ung thư sang các tổ chức khác trong cơ thể, tăng nguy cơ tử vong của bệnh nhân, ức chế hoạt động của protease (sử dụng các chất ức chế protease) sẽ có tác dụng ngăn chặn sự phát triển đó. Các nghiên cứu trên chuột ung thư đã cho thấy vai trò chống di căn của PI. Qua đó cho thấy PI có thể được sử dụng trong phác đồ điều trị ung thư giai đoạn chống di căn khối u đến các tổ chức khác sau phẫu thuật.
Vấn đề còn lại sẽ là nghiên cíai nhận rõ cấu trúc của protease trong mỗi bệnh ung thư cụ thể để có thể đưa ra được chất ức chế đặc hiệu.
- Cơ ch ế liên quan đến P1 sinh lý
Trong mỗi tổ chức tế bào, các protease và các chất ức chế protease đóng vai trò nhất định. Sự tăng quá mức protease ở tổ chức nào đó có thể sẽ gây ra những bệnh lý, gây bất lợi cho cơ thể. Khi đó các PI sẽ đóng vai trò ức chê hoạt động của protease, đưa cơ thể về trạng thái ổn định (ví dụ trong một số phản ứng viêm có sự tăng lên của protease)
Các chất ức chế protease cũng có những cơ chế tác động sinh học riêng tronc nhữnc tổ chức nhất định, đảm bảo cân bằng sinh lý trono; cơ thể.
3.2. Vê những lưu ý kh i sử dụ n g P I trong điều trị
Khi sử dụng PI, để đạt được hiệu quả điều trị thì bệnh nhân cần phải tuân thủ nghiêm ngặt những lưu ý đã được đưa ra. Điều này được qui định rõ nhất là trong phác đồ điều trị HIV.
- Sửdụn^ thuốc ctúno liều
Trong điều trị HIV, đa phần các thuốc PI sử dụng có số lượns; viên lớn nên việc thực hiện rất khó khăn khi bệnh nhân phải điều trị cả đời. Vì vậy, một trong những cố gắng của các nhà nghiên cứu là đưa ra những loại thuốc có thể giảm số lượng viên cần phải uống.
- Liều dùng thường xuyên
Hiện nay chưa có thuốc đặc hiệu điều trị khỏi hẳn bệnh nên đối với bệnh nhân HIV có thể phải sử dụng thuốc cả đời.
- Liên quan với chế độ ăn lỉốn^
Khi sử dụng PI, bệnh nhân phải thực hiện một chế độ ăn kiêng phù họfp với từng loại thuốc (trừ những thuốc không chịu ảnh hưởng của chế độ ăn uống).
Ngoài ra, cũng cẩn phải chú ý đến những phản ứng nhạy cảm với thuốc (như phản ứng quá mẫn) của bệnh nhân. Những phản ứng này có thể gây nguy hiểm cho bệnh nhân. Vì vậy, đối vói những thuốc đã có báo cáo về phản ứng quá mẫn, cần được làm test thử phản ứng trước khi dùng điều trị, ví dụ như khi sử dụng aprotinin.
3.3. V ề tác dụ ng không m ong m uốn khi sử dụng P I
Có thể nói trong bất kì tổ chức nào của cơ thể cũng có Protease, như vậy khi đưa PI vào cơ thể, sự lưu thông trong vòng tuần hoàn có thể PI sẽ ức chế cả protease của cơ thể dẫn đến nhiều tác dụng không mong muốn cho bệnh nhân như:
- Tác dụng lên hệ tiên hoá như nôn, tiêu chảy,... - Tác dụng lên tim mạch
- Làm rối loạn sự phân bố lipid, tăng cholesterol và triglycerid trong máu.
- Gây vàng da, vàng mắt,... - Tác dụng lên xương khófp,...
Những tác dụng phụ sẽ siảrn đi khi tính đặc hiệu của thuốc được tans lên. Mỗi chất ức chế protease có thể thuộc nhiều nhóm ức chế (như chymostatin ức chế serin protease, cystein protease,...) nên tính đặc hiệu không cao. Như vậy, để có thể tăng hoạt tính và giảm tác dụng không mong muốn cần phải tạo ra được chất ức chế đặc hiệu. Những PI được tạo ra theo con đưòfng tổng hợp đang là một hướng đi triển vọng.
3.4. L ọi ích của việc sử dụng P I tron g điều trị
Cải thiện phác đồ điều trị theo hướng phát triển
- Với những cơ chế tác động của mình, PI đã cho thấy được vai trò tích cực của nó trong điều trị. Điều này được thấy rõ nhất trong phác đồ điều trị HIV, giảm tỷ lệ tử vong, kéo dài sự sống cho người bệnh,...
- Có thể là hướng nghiên cứu điều trị triệt để nhiều căn bệnh mà những liệu phác hoá học khác hiện nay chưa hiệu quả như Chagas’disease- PI hứa hẹn mang lại hiệu quả điều trị cao.
- Kết họp với liệu pháp khác chống di căn khối u hiệu quả trong điều trị ung thư.
- PI mang tính đặc hiệu đối với từng protease nên hoạt tính của thuốc
mạnh, hiệu quả cao.
3.5. Các ph ư ơ n g p h á p sử dụ ng trong nghiên cứu P I
- Phân tích cấu trúc protease cơ sở của từng loại sinh vật gây bệnh như
virus HIV, nấm candida, virus herpes, ...để tìm ra cấu trúc của chất ức chế protease đó. Trên thực tế, hầu hết cấu trúc PI được tìm ra theo hướns nơhiên cứii này.
- Nghiên cứu thử nghiệm hoạt tính của chất ức chế protease trên sinh vật thí nghiệm, thấy được tác dụng của PI đến các tổ chức bệnh. Sau đó có thể tiến hành thử nghiệm trên người và đưa vào sử dụng trong điều trị.
3.6. N guồn gốc của ch ấ t ức chê protease
- Nguồn gốc tự nhiên: PI có thể tồn tại ở hầu hết các tổ chức của độiiíĩ
vật, thực vật, vi sinh vật, nấm.
- Nguồn gốc tổng hợp: thông qua việc nghiên cứu cấu trúc protease sẽ đưa ra được cấu trúc của những chất ức chế cơ sở từ đó tổng hơp nên PI.
Phân tích nguồn gốc của PI cho phép tìm kiếm cũng như tạo ra PI phục vụ trong thực tế.
3.7. Phương hướng nghiên cứu và ứng dụ ng P I tron g điều trị
a. Hướng nghiên cứu tạo nguồn chcít ức chếprotease
Dựa vào nguồn gốc của PI ta có thể tạo nguồn PI bằng hai cách chính; - Khai thác PI trong tự nhiên:
Trong tự nhiên PI tồn tại ở nhiều tổ chức nhưng chúng ta có thể khai thác theo những hướng sau:
+ Từ dược liệu
Dựa theo các bài thuốc y học cổ truyền để tiến hành phân tích ảnh hưởng của PI đến hiệu quả điều trị, nó có tác dụng tăng cường, kìm hãm hoặc khônc làm thay đổi tác dụng của bài thuốc? Từ đó có thể chọn lọc ra được những dược liệu chứa PI có tác dụng trong điều trị sử dụng để tách chiết PI. Tuy nhiên, hàm lượng PI trong dược liệu không lớn, quá trình tách chiết, phân lập khó khăn nên giá thành khi đưa vào sử dụng sẽ rất cao. Vì vậy, hướng nehiên cứii này có thể nên được sử dụng để phân lập, tìm ra những cấu trúc PI cơ sở phục vụ cho quá trình tổng hợp hoá học tạo ra một số lưọTig lớn PI phục vụ điều trị.
+ Từ các tổ chức của vi sinh vật và động vật
PI tồn tại trong sinh vật với những vai trò nhất định. Việc tách, tinh chế PI từ các tổ chức này sẽ đem lại một nguồn PI dồi dào. Thông qua nghiên cứu, các nhà khoa học đã xác định được rất nhiều tổ chức sinh học cụ thể chứa những chất ức chế protease có giá trị như aprotinin từ gan, tiiỵ, ...của động vật; Amastatin \h Streptamyces sp.,...
Ngày nay, kỹ thuật DNA tái tổ họp là một công cụ quan trọng để tạo ra nhiều chất ức chế protease có giá trị.
- Tổng hợp chất ức chế protease
Điều này gắn liền với việc nghiên cứu protease tương ứng hay nghiên cún tạo ra những cấu trúc PI cơ sở làm khuôn mẫu để tổng hợp ra các PI có tác dụng tương tự. Phương pháp này có thế tạo những PI cải thiện hoạt tính và đáp ứng được yêu cầu điều trị.
b. ứng dụng chất ức chếprotease trong điều trị
- Tiếp tục sử dụng và hoàn thiện những phác đồ điều trị với PI đã qua thử
nghiệm lâm sàng.
Thông qua việc tìm hiểu những phác đồ điều trị chứa PI đã được sử dụng trên thế giói, lựa chọn những phác đồ phù họp đưa vào sử dụng tại Việt Nam. Hiện nay, ở nước ta cũng đã có nhiều chế phẩm PI, trong đó phải kể đến thuốc điều trị HIV/AIDS. Tuy nhiên những hiểu biết về PI thì còn nhiều hạn chế, dẫn đến việc ứng dụng còn hạn chế.
- Nghiên cứu, thử nghiệm tác dụng điều trị mới của PI
Các nhà khoa học vẫn không ngừng tìm tòi, thử nghiệm tác dụng điều trị mới của PI trên động vật thí nghiệm.
4 KẾT LUẬN VÀ ĐỂ XUÂT
4.1. K ết luận
1. Chất ức chế protease cũng như protease đã và đang được nghiên cứu ứng dụng rộns rãi trên nhiều lĩnh vực của đời sống, đặc biệt là trong điều trị. Chúng có thể có nguồn gốc tự nhiên (động vật, thực vật, vi sinh vật...) hoặc tổng hợp, bán tổng hợp. Bản chất của PI rất phong phú, có thể là protein, họfp chất hữu cơ phân tử nhỏ,...
2 . ứng dụng các chất ức chế protease để làm thuốc chữa bệnh chủ yếu được tiến hành ở cuối thể kỷ 20 và hiện nay đang được chú ý phát triển một cách mạnh mẽ.
3. Cơ chế tác động trong điều trị của PI chủ yếu là kìm hãm sự phát triển của các vi sinh vật gây bệnh như virus, nấm, ký sinh trùng,...Tác động đó có thể là đặc hiệu liên quan chặt chẽ đến quá trình chuyển hoá, sinh sản và di chuyển của vi sinh vật. Ngoài ra còn có cơ chế điều trị liên quan đến protease và PI sinh lý.
4. Các chất ức chế protease có thể được dùng đơn lẻ hoặc phối họp để điều trị những bệnh hiểm nghèo. Sử dụng PI trong điều trị HIV/AIDS cần phải được phối hợp để chống virus kháng thuốc và đem lại hiệu quả điều trị cao.
5. Các PI có thể có hoặc không có tác dụng phụ hoặc tương tác với các thuốc cùng tham gia trong quá trình điều trị. Những tác dụng có hại của PI có thể được biểu hiện ngay trong lần đầu dùng thuốc hoặc khi dùng thuốc kéo dài. Tuỳ vào mức độ ảnh hưởng đến cơ thể mà quyết định ngưng sử dụng PI hay không.
6 . Thế giới cũng như Việt Nam hoàn toàn có thể chiết tách, phân lập hoặc tổng họp được các chất ức chế protease và nghiên cứu sử dụns: làm
thuốc chữa bệnh, đặc biệt là những bệnh mới xuất hiện có nguy cơ cao và khả năng lan tràn lófn như H5N 1, SARS,...
4.2. Đ ê xu ất
- Việt Nam có thể đầu tư nghiên cứư phát triển các chất ức chế protease trong điều trị có nguồn gốc từ tự nhiên, đặc biệt trong nhữnc cây thuốc cổ truyền.
- Tiếp tục tìm hiểu về các chất ức chế protease ứng dụng trong điều trị trên thế giới và kịp thời tiếp nhận, triển khai ứng dụng tại Việt Nam.
PHỤ LỤC 1
Bảng: Đặc tinh của những PI đã được sử dụng trong hoá sinh và sinh vật hạc
Chất ức chế protease Khối lượng phân tử M.W.
Miêu tả tính đặc hiệu ức chế Khả năng hoà tan và tính ổn định Nồng độ Sử dụng 1. AEBSF- HCl 239,7 ức chế không thuận nghịch thrombin và những serin protease khác, ức chế bằng quá trình acyl hoá vị trí hoạt động của enzym. ít đôc hơn PMSF và DFP H2O, ổn đinh ở pH từ 5-6 0 ,1- 2mM 2. Amastatin-HCl 511 ức chế thuận nghịch metalloprotease. ức chế nhiều enzym liên kết màng
peptidase như aminopeptidase A, M nhưng không ức chế aminopeptidase B. Cũng ức chế cả leucine aminopeptidase. Etanol 0,5%, acetylic 1- lOOịuM 3. (epsilon)- Aminocaproic acid 131,2 Tác động ức chế mạnh trên sự tiêu huyết và Chymotrypsin
H2O l-20mM 4. (alpha)l- Antichymotrypsi n từ huyết thanh người 68000 Glycoprotein, ức chế Chymotrypsin (trên tất cả cathepsin G ở tế bào thần kinh người) bằng việc hình thành phức hợp bền vững. Nồng độ trong huyết tương tăng lên sau viêm hoặc tổ
Dung dịch đệm Sử dụng ở nồng độ đẳng trương
chức mô bị phá huỷ. 5.
Antipain-HCl
678,2 ức chế thuận nghịch serin và cystein protease. ức chế papain và trypsin đặc hiệu hơn leupeptin, ức chế plasmin yếu. ức chế cả sự tổng hợp RNA. H2O, methanol 1- IOOịuM 6. Antithrombin III từ huyết thanh người ca. 60000 Glycoprotein có vai trò chính kiểm soát serin protease trong ca nghẽn mạch máu. Sự bất hoạt trên tất cả thrombin nhờ hình thành một phức hợp cực kì bền vững, một tác dụng đã được tăng lên nhờ heparin. Nó cũng ức chế các protease khác của sự đông máu như plasmin, kallikrein, các yếu tố Ixa, Xa, và X lla
H2O Sử dụng ở nồng độ đẳng trương 7. Alpha 1- antitrypsin từ huyết tương người ca. 53000
Glycoprotein được liên quan chính tới sự kiểm soát hoạt động của elastase bạch cầu trung tính. Cũng ức chế phần lớn serin protease của động vật có vú nhưng ở tỉ lệ thấp. Ngăn chặn hoạt động của những enzym mục tiêu nhờ liên kết gần không thuận nghịch với vị trí hoạt động của chúng H jO ,dung dịch đệm Sử dụng ở nồng độ đẳng trương 8. APMSF- HCl (4- Amidinophenyl- methanesulfonyl- flu o rid e) 252,7 Úc chế không thuận nghịch trypsin, mạnh hơn PMSF nhưng không ức chế chymostrysin và acetylcholineesterase. H2O 10- 50|aM
9. Ca. Chuỗi đơn polypeptide ức chế H2O, dung
nhiều serin protease nhờ liên dịch đệm,
Trong tế bào nuôi
Aprotinin (chất ức chế trypsin từ phổi bo)
6500 kết vào vị trí hoạt động của enzym, hình thành phức hợp chặt chẽ. Nó ức chế trên tất cả plasmin, kallikrein, trypsin, chymostrypsin và urokinase nhưng không ức chế
carboxypeptidase ( A, B), papain, pepsin, subtilisin, thrombin và yếu tố X. Được sử dụng trong tế bào nuôi cấy