III.2 Tính chất dược lý của flavonoid
III.2.3 Khả năng kháng viêm
Tác dụng chống viêm của nhiều flavonoid thuộc nhóm flavone, flavanone, dihydroflavonol, anthocyanin…đều được chứng minh bằng thực nghiệm do các chất flavonoid này ức chế con đường sinh tổng hợp prostagladin.
Người ta đã sử dụng rutin, citrin, leucodelphinidin, quercetin để điều trị ban đỏ, viêm da, tổn thương da và màng nhày.
III.2.4 Vai trò trong phòng ngừa và điều trị bệnh tim 33
Các flavonoid kháng oxy hóa có mặt trong các loại quả, rau, trà và rượu vang đều có khả năng ức chế sự oxy hóa của LDL (low−density lipoprotein) do khi bị ảnh hưởng tác động LDL sẽ gây ra bệnh tim. Các nghiên cứu cho thấy rượu vang đỏ và các loại thực phẩm giàu flavonoid làm giảm nguy cơ bệnh tim động mạch vành.
III.2.5 Flavonoid ức chế các enzyme30
Một số flavonoid thử nghiệm cho thấy khả năng ức chế các enzyme là chìa khóa cho sự hô hấp của các ty thể, ức chế NADH (Nicotiamide adenine dinucleotide−coenzyme trong cơ thể có mặt ở các phản ứng oxy hóa khử). Một số flavonoid còn có khả năng ức chế enzyme oxy hóa xanthine, là enzyme xúc tác cho quá trình oxy hóa xanthine và hypoxanthine thành acid uric.
III.2.6 Các hoạt tính khác của flavonoid33, 53
Flavonoid có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, chống dị ứng, chống loét, và là tác nhân bảo vệ gan.
IV TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI IV.1 Các nghiên cứu trong nước
- Năm 2007, Tăng Hiến Quốc đã tách chiết, cô lập và xác định được cấu trúc dẫn xuất của luteolin: Luteolin−O−β−glucopyrannoside từ lá atisô Đà Lạt (Cynara Scolymus.L.) họ Cúc (Asteraceae), và khảo sát khả năng kháng DPPH của hợp chất.17
- Năm 2010, Lê Anh Tuấn đã tách chiết, cô lập và nhận danh được cấu trúc của luteolin từ cây Kim Tiền Thảo (Desmodium Flaracifolium (Ofdeck)) trồng tại Phú Yên.7 IV.2 Các nghiên cứu trên thế giới
- Năm 1979, A. Ulubelen, M. Miski, P. Neuman, T. J. Mabry, đã tìm ra được 7 flavonoid: 5−hydroxy−6,7,3′,4′tetramethoxyflavone, cirsimaritin, jaceosidin, luteolin, luteolin 7−glucoside, 6−methoxyluteolin, 6−methoxyluteolin 7−glucoside từ Salvia tomentosa (Labiatae). Và 7 hợp chất này là những hợp chất đầu tiên được tìm thấy trong Salvia tomentosa (Labiatae).
- Năm 2000, Siniša Đorđević, Milorad Cakić, Salameh Amr, đã chiết được luteolin và apigenin từ Salvia officinalis L. (Maramia).
- Năm 2003, Herwig Buchholz, Frankfurt (DE), Raft Rosskpf, Munster (DE), Alice Lichtenberg, Darmstadt (DE), Christine Kraus, Schwarzheide (DE) đã đề ra một số
phương pháp tổng hợp luteolin và một số dẫn xuất của luteolin từ nhiều nguồn nguyên liệu khác.
- Năm 2007, Luigi Quintieri a, Pietro Palatini a, Alberto Nassi a, Paolo Ruzza b, Maura Floreani a đã nghiên cứu về sự ức chế midazoam gan ở người, và tái tổ hợp enzyme CYP 3A4 và CYP3A5 từ hai flavonoids diosmetin và luteolin.
- Năm 2009, Tác giả Miguel López−Lázaro đã nghiên cứu về sự phân bố và xác định hoạt tính sinh học của luteolin và một vài dẫn xuất của luteolin: luteolin 7−O−glucoside (Cynaroside), luteolin 8−C−glucoside (Orientin), luteolin 6−C−glucoside (Isoorientin)
- Năm 2010, Bin Beng and Weidong Yan đã khảo sát độ hoà tan của luteolin trong hỗn hợp ethanol, nước ở những nhiệt độ khác nhau từ 273,5−323,15K.19
- Năm 2010, đồng tác giả Jing Fen Li, Sheng wang, hai Qiang Bai, Bin Yang và Zhi Gang Chen đi từ luteolin đã tổng hợp được dẫn xuất 3′,4′,7−trichloro−5−hydroxyflavone, và từ dẫn xuất 3′,4′,7−trichloro−5−hydroxyflavone đã tổng hợp được một vài dẫn xuất bằng phản ứng Vilsmeier−Haak−Arnold
O O
OH O
OH OH
O OH HO
HO HO O
OH HO
HO HO O
HO
OH O
OH OH
O HO
OH O
OH O OH
HO HO OH
HO
O HO
OH O
OH OH Luteolin 7-O-glucoside (Cynaroside)
Luteolin 8-C-glucoside (Orientin)
Luteolin 6-C-glucoside (Isoorientin) Luteolin
V LUTEOLIN VÀ DẪN XUẤT
Trên cơ sở các tính chất dược lý cùng với nguồn nguyên liệu dồi dào có chứa rutin, hợp chất đại diện cho flavonol có hoạt tính sinh học cao để tiến hành bán tổng hợp các dẫn xuất nhằm xác định các tác dụng sinh học góp phần nghiên cứu thêm về các hợp chất cũng như nâng cao khả năng sử dụng nguồn nguyên liệu thiên nhiên có sẵn trong nước.
V.1 Luteolin
V.1.1 Các loại cây có chứa luteolin
- Luteolin được tìm thấy nhiều trong lá: cần tây, húng tây, bồ công anh, cà rốt, ớt, bạc hà, tía tô, cỏ ba lá, phân hoa cỏ và phấn hương,… Nó cũng được phân lập từ Salvia tomentosa bởi A. Ulubelen, M. miski, P. Neuman, T. J. Mabry, J. Nat. prod, 1979 …Tuy nhiên vẫn chưa thấy tài liệu công bố về hàm lượng cụ thể của luteolin trong các loại cây này.
+ Bồ công anh có 2 loại bồ công anh Việt Nam (Lactuca indica L.) và Bồ công anh Trung quốc (Taraxacum mongolicum Hand−Mazz) đều thuộc loại Hoa Cúc (Asteraceae).
Bộ phận dùng làm thuốc là toàn cây có rễ. Vị đắng ngọt, tính hàn, qui kinh can vị. Chưa thấy tài liệu nghiên cứu về cây bồ công anh của Việt nam. Ở đây chủ yếu giới thiệu cây Bồ công anh Trung quốc. Trong rễ có một chất đắng bồ công anh taraxacin, chất taraxenola, đường khu, chất nhựa, chất đắng, saponozit, men tyrosinaza. Trong hoa có xanthophyl, trong lá có luteolin−7−glucozit và apigenin−7−glucozit hay cosmoziozit và rất nhiều vitamin B,C.
O HO
OH O
OH OH
O Cl
OH O
Cl Cl
POCl3 DMF
O Cl
OH N
Cl Cl
RNH2
R
R =
3a-e
3a 3b 3c 3d 3e
Luteolin 3',4',7-trichloro-5-hydroxyflavon
+ Ngoài ra năm 1961, một số nhà nghiên cứu Nhật Bản cho biết trong một loại cây có tên kim ngân (kim ngân còn gọi là nhẫn đông, tên khoa học Lonicera japonica Thunb, thuộc họ Cơm cháy caprifoliaceae) có một glucozit gọi là lonixerin có cấu tạo luteolin−7−rhamnoza.
V.1.2 Cấu tạo của luteolin48
- Các tên thường gọi: luteolol, digitoflavone, flacitran, luteolin, 2−(3,4−dihydroxyphenyl)− 5,7−dihydroxy−4−chromenone.
- Công thức phân tử: C15H10O6
- Khối lượng phân tử: 286 g.mol−1 - Công thức cấu tạo:
V.1.3 Tính chất vật lý 48
- Luteolin dạng tinh thể màu vàng - Nhiệt độ nóng chảy: 330−331°C
- Luteolin hòa tan trong dung môi hữu cơ như: ethanol, DMSO, dimethyl formamide. Độ tan của luteolin trong các dung môi đó lần lượt tương ứng là 5, 10, 20 mg/ml.
- Luteolin tan tốt trong dung dịch đệm. Trước tiên hòa tan luteolin vào DMF sau đó làm loãng với dung dịch đệm được chọn. Độ tan tương ứng là 1 mg/mL trong hỗn hợp dung môi DMF:PBS = 1:5 (pH = 7,2). Không dùng luteolin trong dung môi này quá 1 ngày.
V.1.4 Phản ứng bán tổng hợp V.1.4.1 Thuỷ phân rutin
HO O
OH O
OH OH
Luteolin được điều chế bằng phản ứng thuỷ phân trong môi trường kiềm khi có mặt tác nhân oxy hoá natri dithionite. Trong phần thực nghiệm, luteolin được nghiên cứu tổng hợp bằng hai phương pháp: chưng hồi lưu cổ điển và sử dụng lò vi sóng (microwave). So sánh kết quả đạt được từ hai phương pháp.
Rutin Luteolin Rhamnose Glucose
V.1.4.2 Demethyl hoá diosmetin
Dưới điều kiện lạnh cho halogenua acid (HBr hoặc HCl) vào bình chứa sẵn diosmetin, sau đó thêm vài giọt acetic anhydride (hay acetic acid băng). Tiến hành demethyl hoỏ, đun hồi lưu kết hợp khuấy hỗn hợp, theo dừi phản ứng bằng sắc ký bảng mỏng. Khi phản ứng kết thúc, làm lạnh hỗn hợp, lọc hỗn hợp thu được sản phẩm thô, đem sấy sản phẩm và kết tinh sản phẩm nhiều lần trong acetone thu được luteolin cần.
O OH
OH O
OH OH
OC12H21O9
Na2S2O4 NaOH
O OH
OH O
OH OH
C6H12O5 + C6H12O6
O HO
OH O
OCH3 OH
O HO
OH O
OH OH
HBr (HCl) / acetic anhydride
Tuy nhiên: Từ nguồn nguyên liệu đưa ra để tổng hợp luteolin: rutin, diosmetin.
Giữa hai nguồn nguyên liệu thì rutin có nhiều trong hoa hoè nên đây là nguồn nguyên liệu dễ tìm, vì thế phương pháp thuỷ phân tạo luteolin được sử dụng phổ biến.
V.1.5 Ứng dụng của luteolin V.1.5.1 Tác dụng hạ đường huyết34
Luteolin là một tác nhân hạ đường huyết mạnh và cải thiện độ nhạy insulin.
Luteolin có thể giúp thúc đẩy mức độ glucose máu khỏe mạnh và giúp đỡ trong việc quản lý cân nặng đối với hội chứng X
V.1.5.2 Tác dụng kháng viêm27
- So với flavonoid khác, chỉ có luteolin và quercetin ức chế yếu tố hoạt hóa tiểu cầu và ức chế một loại phản ứng viêm gây ra bởi các chất gây dị ứng bằng cách ức chế lipoxygenase. Luteolin ức chế sự sản xuất dư thừa của TNF−alpha, trực tiếp gây ra viêm và làm chết tế bào. Các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu kết luận rằng luteolin có thể được sử dụng để phát triển một kiểu mới của thuốc chống viêm và chống dị ứng.
- Chế độ ăn uống giàu luteolin, một flavonoid có trong nhiều loại rau củ quả như cà rốt, ớt, cần tây, bạc hà, tía tô… có thể giúp giảm viêm não và suy giảm trí nhớ bằng cách ức chế giải phóng những phân tử gây viêm. Đó là kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học Mỹ.
- Luteolin có thể giúp ngăn ngừa chứng mất trí nhớ ở người già: Tiến sỹ Rodney Johnson và các cộng sự tại Đại học Illinois báo cáo trong Tạp chí dinh dưỡng 10−2010 về vấn đề luteolin flavonoid giúp giảm viêm trong não của những con chuột già, khôi phục lại trí nhớ thường quan sát được ở những con chuột non hơn.
+ Nghiên cứu này được tài trợ bởi Viện Y tế quốc gia Hoa Kỳ, đánh giá những hiệu lực của luteolin ở các tế bào miễn dịch trong não được gọi là tế bào ″microglial″, chúng sản xuất ra các yếu tố là tín hiệu của phản ứng viêm. "Chúng tôi thấy khi não bộ bị lão hóa , các tế bào ″microglial″ trở thành ″dysregulated″ và bắt đầu sản xuất quá mức các cytokine viêm".
+ Tiến sĩ Johnson, Giám đốc Khoa học dinh dưỡng Đại học Illinois giải thích:
"Chúng tôi nghĩ rằng điều này góp phần vào nhận thức về lão hóa là một yếu tố tiền đề cho sự phát triển của bệnh thoái hóa thần kinh".
+ Khi Tiến sĩ Johnson và các đồng nghiệp của ông cho các tế bào microglial tiếp xúc với một độc tố của vi khuẩn, thì chúng sản xuất ra các cytokine viêm có khả năng phá hủy các tế bào não hay còn gọi là tế bào thần kinh. Trong khi xử lý trước các tế bào thần kinh với luteolin thì thấy không có tác dụng gì, nhưng khi luteolin tiếp xúc với microglia thì hợp chất này lại ngăn chặn được tế bào thần kinh chết. "Điều này chứng minh rằng luteolin không bảo vệ các tế bào thần kinh trực tiếp. Tiến sĩ Johnson nói: " Luteolin tác động bằng cách ảnh hưởng đến các tế bào microglial. Các tế bào thần kinh sống sót được là vì luteolin ức chế việc sản xuất các chất trung gian gây viêm thần kinh".
+ Trong một vài thử nghiệm ở người lớn tuổi, chế độ ăn uống có luteolin được kiểm soát hoặc tăng cường luteolin trong 4 tuần. Đánh giá trí nhớ không gian ở nhóm được bổ sung luteolin tăng lên đáng kể so với nhóm đối chứng có cùng độ tuổi. Ngoài ra, các dấu hiệu viêm ở vùng đồi thị của não bộ ″một khu vực liên quan đến nhận thức không gian và trí nhớ″, đã được giảm xuống. Thử nghiệm trên chuột cũng có một số kết quả:
″Khi chúng tôi cung cấp chế độ ăn giàu luteolin cho những con chuột già thì hiện tượng viêm trong não được giảm xuống và đồng thời phục hồi trí nhớ như những gì đã thấy trong nhóm non hơn". Tiến sĩ Johnson nói: "Chúng tôi tin rằng chế độ ăn uống giàu luteolin giúp ức chế hoặc làm giảm kích hoạt các tế bào microglial và các cytokine viêm do chúng sản xuất ra. Tác dụng kháng viêm có thể là cơ chế cho phép trí nhớ được khôi phục lại những gì đã có ở độ tuổi trẻ hơn″. Đây là nghiên cứu đầu tiên làm tăng nhận thức về chức năng của luteolin tác động lên các tế bào microglial. "Những dữ liệu này cho thấy rằng chế độ ăn uống giàu luteolin có khả năng giảm viêm trong não có liên quan đến trí nhớ ở người lớn tuổi, giúp sức khỏe tinh thần tốt hơn", Tiến sĩ Johnson kết luận.
V.1.5.3 Tác động đến các tế bào ung thư 23, 33, 43, 49
Nghiên cứu mới được công bố trong tạp chí BioMed Central BMC
Gastroenterology cho thấy luteolin có thể ức chế hoạt động của tế bào bằng tín hiệu (IGF và PI3K) quan trọng cho sự phát triển ung thư trong các tế bào ung thư ruột kết
Luteolin là chất ức chế PDE4, chất ức chế nói chung các enzyme xúc tác quá trình thuỷ phân các ester của axit phosphoric chứa 2 liên kết ester và là chất ức chế Interleukin
Nó làm đảo ngược đáng kể, gây ra cảm giác mê man trên chuột.
Các nghiên cứu tiền lâm sàng cho thấy luteolin có các tác dụng dược lý như: kháng oxy hoá, kháng khuẩn, kháng ung thư. Từ những nghiên cứu sơ bộ cho thấy khả năng ức chế sự hình thành mạch, tạo ra các kháng thể tác động đến chất sinh ung thư trong các mô của động vật, có thể làm giảm sự tăng trưởng khối u trong cơ thể, làm cho các khối u này nhạy cảm với hiệu ứng gây độc tế bào của một số loại thuốc chống ung thư, điều này cho thấy rằng các flavonoid có thể điều trị ung thư bằng thuốc, và hoá trị liệu ung thư tiềm ẩn.
Ở mức độ ROS, sự ức chế các enzyme có khả năng làm giãn, trải ra, tháo gỡ hoặc thay đổi độ xoắn quá mức của sợi axit deoxyribonucleic, giảm hoạt tính NFkappaB and AP−1,sự ổn định của p53, sự ức chế của PI3K, STAT3, IGF1R, and HER2 đó là những khả năng có thể tham gia vào cơ chế trong các hoạt tính sinh học giả định của luteolin
Ung thư đại tràng là nguyên nhân thứ hai thường gặp nhất của ung thư liên quan đến cái chết trong thế giới phương Tây. Colon tế bào ung thư có nồng độ IGF−II so với các mô đại tràng bình thường. Người ta cho rằng đây là một phần của cơ chế phân chia tế bào không kiểm soát được và sự phát triển ung thư. Các nhà nghiên cứu Hàn Quốc cho thấy luteolin có thể để ngăn chặn sự bài tiết của IGF−II bởi các tế bào ung thư ruột kết và trong vòng hai giờ giảm số lượng thụ thể (IGF−IR) tiền thân protein. Luteolin cũng làm giảm số lượng thụ thể hoạt động (đo bằng phosphoryl hóa phụ thuộc IGF−I).
Luteolin ức chế tác dụng kích thích tăng trưởng IGF−I và nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi Giáo sư Yoon Jung Han Park cho thấy rằng luteolin ảnh hưởng đến tín hiệu di truyền mà nó được kích hoạt bởi tế bào ung thư IGF−I . Giáo sư Yoon Jung Han Park giải thích, ″Luteolin làm giảm IGF−I phụ thuộc vào hoạt tính của tế bào tín hiệu PI3K, Akt, và ERK1/2 và CDC25c, nhằm ngăn chặn những tế bào ung thư từ việc phân chia và dẫn đến chết tế bào″.
V.2 Dẫn xuất của luteolin
Việc tổng hợp các dẫn xuất là để biến đổi cấu trúc các chất ban đầu nhằm thay đổi tính chất lý hoá, là nguyên nhân làm thay đổi hoạt tính sinh học của chất, từ đó có thể tạo ra các hợp chất có hoạt tính tốt hơn có thể phục vụ cho các ngành dược phẩm, mỹ phẩm, thực phẩm,..Theo nghiên cứu tổng kết của Ioan Simiti và Ioan Schwartz [6], các nhóm chức có thể ảnh hưởng tới hoạt tính sinh học của một số hợp chất khi thay đổi cấu trúc phân tử là các nhóm hydroxy, methoxy, halogenua, alkyl,…Khi đưa các nhóm chức này vào phân tử hữu cơ sẽ làm ảnh hưởng đến tính chất lý hoá kéo theo các hoạt tính sinh học cũng thay đổi. Sự thay đổi cấu trúc có thể làm tăng giảm hoặc có thêm hay làm thay đổi tác dụng sinh học mới. Với những trung tâm phản ứng trên khung flavonoid (−OH, nhân benzene) thì các phương pháp ester hoá, ether hoá các nhóm hydroxyl trên khung flavonoid, hay gắn nhóm halogen vào cấu trúc nhân được sử dụng để tổng hợp các dẫn xuất khác nhau là phổ biến nhất.
V.2.1 Tổng hợp 3′,4′,5,7−tetraacetoxyflavone (ký hiệu LAT) V.2.1.1 Cấu tạo
Công thức phân tử: C23H18O10
Khối lượng phân tử: 454,09 g/mol Công thức cấu tạo
O O
O O
O C
C C
O CH3
O H3C
O H3C
O C O
CH3
Cấu trúc hoá học của LAT V.2.1.2 Tính chất vật lý 48
3′,4′,5,7−tetraacetoxyflavone dạng tinh thể hình kim, màu trắng, tan nhiều trong acetone, Tnc=226−227°C
V.2.1.3 Phản ứng tổng hợp
LAT được tổng hợp bằng phản ứng ester hoá nhóm hydroxyl của luteolin bằng tác nhân acetic anhydride trong môi trường kiềm, kèm theo nhiệt độ (phản ứng thế ái nhân trên C của nhóm cacbonyl)
Luteolin LAT
V.2.2 Tổng hợp 3′,4′,5,7−tetramethoxyflavone (ký hiệu LMT) V.2.2.1 Cấu tạo
Công thức phân tử: C19H18O6
Khối lượng phân tử: 342,34 g/mol Công thức cấu tạo:
(CH3CO)2O CH3COONa O
HO
OH O
OH OH
O O
O O
O C
C C
O CH3
O H3C
O H3C
O C O
CH3
O H3CO
OCH3O
OCH3 OCH3
Cấu trúc hoá học của LMT V.2.2.2 Tính chất vật lý48
3′,4′,5,7−tetramethoxyflavone dạng tinh thể hình kim, màu vàng ánh xanh, tan nhiều trong acetone, Tnc= 192−193°C.
V.2.2.3 Phản ứng tổng hợp
Phản ứng được thực hiện bằng phương pháp tổng hợp Williamson. Luteolin được tiến hành ether hoá trong môi trường K2CO3, acetone với tác nhân dimethyl sulfoxide
Luteolin LMT
V.2.3 Tổng hợp 3′,4′,5,7−tetraallyloxyflavone (ký hiệu LAB) V.2.3.1 Cấu tạo
Công thức phân tử: C27H24O6
Khối lượng phân tử: 444 g/mol Công thức cấu tạo
O O
O O
O C
C C
C CH2 H H H
O C C CH2 H H
H
H2C C H H
H
H C
H H2C
H 2(CH3)2SO4
K2CO3, t0 O
HO
OH O
OH OH
O H3CO
OCH3O
OCH3 OCH3
+ acetone
+ 2H2SO4
V.2.3.2 Phản ứng tổng hợp
Phản ứng được thực hiện bằng phương pháp tổng hợp Williamson
Luteolin được tiến hành ether hoá trong môi trường K2CO3, acetone với tác nhân allyl bromide
Luteolin LAB
V.2.4 Tổng hợp 6,8−dibromo−3′,4′,5,7−tetrahydroxyflavone (ký hiệu LTB) V.2.4.1 Cấu tạo
Công thức phân tử: C15H8O6Br2
Khối lượng phân tử: 444 g/mol Công thức cấu tạo
V.2.4.2 Phản ứng tổng hợp
Đối với phản ứng tổng hợp dẫn xuất halogen của hợp chất thơm, có nhiều phương pháp: phản ứng trực tiếp với halogenua hay với acid của halogenua cùng với xúc tác HgCl2, tuy nhiên do xúc tác độc hại nên ít được sử dụng. Ở đây dùng phương pháp halogen hoá luteolin với KBr cùng với xúc tác oxon (2KHSO5.KHSO4.K2SO4), xúc tác này đáp ứng được các điều kiện tối ưu của phòng thí nghiệm: là nguồn cung cấp rẻ, ít độc, ổn định, điều kiện phản ứng đơn giản.
O HO
OH O
OH Br
Br
OH K2CO3, t0
O HO
OH O
OH OH
O O
O O
O C
C C
C CH2 H H
H
O C C CH2 H H
H
H2C C H H
H
H C
H H2C
H
+ acetone
+ 4HBr H2C C C Br
H H
H 4