1.4.2.1 Quá trình oxy hĩa và nguyên nhân gây bệnh do mất cân bằng oxy hĩa
Theo các nghiên cứu đã được cơng bố, các bệnh như ung thư, tim mạch, lão hĩa … cĩ liên hệ rất gần với các quy luật về quá trình oxy hĩa trong tế bào sống. Các quá trình oxy hĩa, diễn ra dưới tác dụng của các gốc tự do, trong tế bào là cần thiết để
tạo ra năng lượng hoặc trong các quá trình tổng hợp nucleic acid, protein, hormon.... Gốc tự do là những hợp chất hoạt động mạnh, được tạo ra trong cơ thể trong quá trình trao đổi chất hay được đưa vào từ bên ngồi do vi sinh vật hay vi rút. Các gốc tự do được tạo thành gồm các gốc cĩ hoạt tính cao như hydroxyl zOH, ion sắt (Fe2+O), Cu(OH)2, những gốc tự do hoạt tính trung bình và yếu như superoxide anion O2z, peroxyl (ROOz), hydrogen peroxide H2O2, singlet oxy (O1), nitric oxide (NOz), peroxynitrite (ONOO-), alkoxyl (ROz)…. Gốc tự do trong tế bào sinh ra trong quá trình sinh dưỡng được kiểm sốt chặt chẽ thơng qua quá trình kháng oxy hĩa nội tại bằng các hợp chất như glutathione, vitamin E, vitamin C và enzyme superoxide dismutase, ngồi ra cơ thể cịn cĩ các tế bào như neutrophil, monocyte, B-cell… cĩ khả năng chống lại các yếu tố oxy hĩa ngoại lai xâm nhập.
Tuy nhiên, trong tế bào cĩ thể xuất hiện hiện tượng các gốc tự do được tạo ra quá nhiều do mất cân bằng trong hoạt động hoặc do các yếu tố bên ngồi như các chất
độc, do nhiễm vi sinh vật, do ozone, bức xạ UV, nhiễm phĩng xạ, do thuốc lá....Các gốc tự do dư thừa, khi cơ thể thiếu các yếu tố bảo vệ để ngăn chặn, cĩ khả năng tương tác, phá hủy màng lipid khơng bão hồ của tế bào, làm giảm khả năng bảo vệ
tế bào, dẫn đến sự xâm nhập của các tác nhân gây bệnh từ bên ngồi; oxi hĩa các nucleic base làm thay đổi cấu trúc ADN, dẫn đến các quá trình đột biến, phát sinh các khối u, ung thư; làm hỏng cấu trúc các protein mang nhĩm SH (các protein này
đĩng vai trị rất quan trọng như là chất mang hoặc chất hoạt hĩa enzyme trong quá trình hơ hấp), gây ra các bệnh nghiêm trọng vềđường hơ hấp….
Các gốc tự do dư thừa là nguồn gốc phát sinh các bệnh nguy hiểm nên các nghiên cứu đều hướng tới việc khảo sát khả năng kháng oxy hĩa, quét gốc tự do trong quá
trình tìm kiếm các hợp chất trong thiên nhiên cĩ khả năng ngăn chặn hoặc chữa bệnh.
1.4.2.2 Tính kháng oxy hĩa của nhĩm hợp chất catechin [5, 13, 21, 24, 28, 34, 41, 49, 51, 53, 55]
Cơng thức hĩa học của các flavonoid với sự cĩ mặt của các hydrogen phenolic thể
hiện khả năng kháng oxy hĩa mạnh. Cơng thức cấu tạo catechin với nhiều nhĩm hydroxyl (5 nhĩm ở các catechin, 6 ở các gallocatechin, 8 ở các catechin gallate và 9 ở các gallocatechin gallate) đảm bảo khả kháng oxy hĩa rất mạnh của nhĩm hợp chất catechin.
Khi thực hiện khảo sát khả năng khảo sát trên các gốc tự do tổng hợp như DPPH, ABTS…, các catechin thể hiện hoạt tính vượt trội so với các chất kháng oxy hĩa đối chứng như vitamin C, vitamin E, trolox (các catechin thể hiện hoạt tính mạnh hơn từ 3 đến 6 lần). Hoạt tính kháng oxy hĩa của nhĩm catechin thể hiện một sự khác biệt về mối tương quan cấu trúc so với các hợp chất khác họ flavonoid. Khi so sánh với hợp chất flavonoid cĩ hoạt tính quét gốc tự do mạnh nhất trong mơi trường phân cực quercetin (do đặc điểm cấu trúc của quercetin cĩ nhĩm 4-oxo và nối đơi tại vị
trí carbon số 2 và 3 cho phép hình thành sự liên hợp giữa vịng A và vịng B giúp giải toảđiện tử tự do, 3 nhĩm hydroxyl 3,5,7 và hai nhĩm ortho-hydroxyl trên vịng B [5, 13, 49]), các hợp chất C và EC, do trong cơng thức thiếu sự liên hợp giữa vịng A và vịng B, cĩ hoạt tính quét gốc tự do kém hơn, nhưng các gallate catechin như EGCG và ECG cĩ hoạt tính trội hơn. Sự khác biệt về khả năng của EGCG và ECG được giải thích dựa trên số lượng lớn các nhĩm hydroxyl trong cơng thức, cho phép tiếp nhận electron dễ dàng hơn [13].
Hoạt tính kháng oxi hĩa của các catechin trong trà, tính theo tỷ lệ mol, trong thử
nghiệm chống lại sự hình thành các gốc tự do DPPH trong dung dịch nước được xếp theo trật tự giảm dần như sau: epicatechin gallate ≈ epigallocatechin gallte > epigallocatechin > gallic acid > epicatechin ≈ catechin [49]. Với hàm lượng
O OH OH OH HO OH O OH OH O HO OH O OH OH O HO OH H O O COOH HO OH O O O OH O O OH OH O HO OH O HO R. RH 2H. MeOH 3H.
catechin tổng chiếm khoảng 30% khối lượng khơ, trà và dịch trích trà cũng thể hiện tính kháng oxy hĩa rất mạnh trong các thử nghiệm, kết quả tính tốn cho thấy thành phần catechin đĩng gĩp khoảng 70-80% khả năng kháng oxy hĩa của trà [49, 51].
Hình 1.8 Biến đổi của catechin trong quá trình quét gốc tự do [49]
Khi tiến hành thử nghiệm khả năng kháng oxy hĩa trong mơi trường lipid như
chống oxy hĩa lipid màng tế bào (LDL), chống oxy hĩa các acid béo, hay quét các gốc tự do superoxyl, hydroxyl… trong mơi trường lipid ở các thử nghiệm in vitro và
in vivo, các hợp chất catechin đều thể hiện khả năng phản ứng rất mạnh, mạnh hơn nhiều so với trolox, vitamin E,C và cả quercetin [17, 19, 26, 28, 39]. Do đặc điểm gần với mơi trường trong cơ thể sống, các thử nghiệm kháng oxy hĩa trong mơi trường lipid mơ tả đầy đủ hơn triển vọng ứng dụng dược lý của các hợp chất. Đối với khả năng ức chế quá trình peroxide lipid, các catechin của trà được xếp theo trật tự sau: EGCG > ECG > EGC > EC; khả năng quét gốc tự do sinh ra trong quá
trình peroxide lipid thì ECG > EGCG > EC > EGC; khả năng quét gốc tự do zOH giảm theo trật tự ECG > EC > EGCG >> EGC [21, 41, 49, 53, 55].
Các kết quả khả quan nĩi trên đã mở ra nhiều hướng nghiên cứu về tác dụng cụ thể
của các hợp chất catechin lên các bệnh ở người và khả năng sử dụng trong quá trình ngăn ngừa và chữa trị bệnh.