1 TỔNG QUAN
1.3.2 Hoạt tính sinh học của các dẫn xuất curcuminoid
Để tăng sinh khả dụng của curcumin, nhóm Misha [107] đã thực hiện liên kết curcumin với các amino acid nhƣ glycine, D-alanine là những thành phần cơ bản trong tế bào vi khuẩn, với glucose, acetic acid là những thành phần trong thực phẩm dễ dàng đƣợc tiếp nhận bởi tế bào chất. Các thành phần này đƣợc xem là các chất liên kết sinh học (bioconjugate) sẽ đóng vai tr chất mang giúp curcumin dễ dàng hấp thu vào tế bào. Sau khi phân bố trong cơ thể, các liên kết tạo thành (ester, glucoside) sẽ thủy phân phóng thích curcumin tạo tác dụng dƣợc l . Nhóm đã xác định hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm in vitro của các dẫn xuất tạo thành. Với c ng nồng độ, hợp chất 4,4’-di-O-(glycinoyl-di-N-piperoyl) curcumin và 4,4’-di-O-acetyl-curcumin (hình 1.11) thể hiện hoạt tính kháng khuẩn mạnh hơn so với cefixime, một kháng sinh đang đƣợc lƣu hành trên thị trƣờng. Hợp chất 4,4’-di-O-(glycinoyl-di-N-piperoyl) curcumin và 4,4’-di-O-piperoyl curcumin có hoạt tính kháng nấm gần nhƣ tƣơng đƣơng với
fluconazole, một loại thuốc kháng nấm khá thông dụng. Hoạt tính tăng lên của các dẫn xuất trên so với curcumin đƣợc tác giả l giải có thể nhờ sự tăng hấp thu vào tế bào, sự làm chậm quá trình chuyển hóa curcumin do liên kết mới đã giúp che 2 nhóm OH phenol, do vậy tạo nên nồng độ curcumin đủ lớn trong tế bào bị nhiễm bệnh.
Hình 1.11. 4,4’-di-O-(glycinoyl-di-N-piperoyl)curcumin, 4,4’-di-O-acetyl curcumin và 4,4’-di-O-piperoyl curcumin [107]
25
Vai tr của các chất liên kết sinh học trong việc cải thiện sinh khả dụng của curcumin c ng đƣợc chứng minh trong 1 nghiên cứu khác [108] khi các dẫn xuất monoester và diester của curcumin với valine, glycine, glutamic acid và demethylenated piperic acid (hình 1.12) đã thể hiện hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm mạnh hơn so với curcumin và tƣơng đƣơng với amoxyclav. Ngoài ra, hoạt tính một số monoester mạnh hơn so với diester tƣơng ứng, chứng tỏ vai tr nhóm OH phenol còn lại trên curcumin, nhóm OH tự do này có thể giúp tạo liên kết tại vị trí hoạt động.
Hình 1.12. Diester của curcumin với valine, glycine, glutamic acid và demethylenated piperic acid [108]
Các dẫn xuất di-piperoyl curcumin, di-glycinoyl curcumin (hình 1.11) c ng đƣợc chứng minh có khả năng gây tiến trình tự hủy tế bào mạnh hơn curcumin [109].
Mặc d chƣa có nhiều nghiên cứu về mối quan hệ giữa sự biến đổi cấu trúc curcumin với sự cải thiện tính khả dụng sinh học của curcumin, rất nhiều dẫn xuất c ng đã đƣợc chứng minh in vitro và in vivo có hoạt tính sinh học cao hơn curcumin.
Nghiên cứu của nhóm Chen về hoạt tính kháng peroxide hóa LDL (low density lipoprotein) ở ngƣời của 9 dẫn xuất khác nhau của curcumin (hình 1.13) gây ra bởi gốc tự do AAPH tan trong nƣớc hoặc ion Cu2+đều cho kết quả 2>3>1~4~5>6~7~8~9.
26
Các hợp chất 7, 8, 9 không chứa nhóm phenol không có hoạt tính hoặc hoạt tính yếu hơn các dẫn xuất c n lại, đồng thời, hợp chất 2 và 3 có hoạt tính mạnh hơn curcumin chứng tỏ vai tr quan trọng của nhóm ortho-hydroxyphenol và ortho- methoxyphenol trong hoạt tính kháng oxy hóa. Từ kết quả thực nghiệm và tính toán, nhóm thế ortho-hydroxyphenol đƣợc đề nghị giúp sản phẩm oxy hóa trung gian, gốc
ortho-hydroxyphenol, bền hơn nhờ liên kết hydro nội phân tử. Ngoài ra, gốc tự do
ortho-hydroxyphenol c ng dễ dàng bị oxy hóa tiếp thành sản phẩm cuối c ng ortho – quinone (hình 1.14).
Hình 1.14. Sự hình thành gốc tự do ortho-hydroxyphenol [39]
Vai tr của nhóm ortho-methoxyphenol trong hoạt tính kháng oxy hóa c ng đƣợc chứng minh trong nghiên cứu của nhóm Selvam [100], khi các dẫn xuất ortho- methoxyphenol nhƣ curcumin, pyrazole curcumin (4), isoxazole curcumin (7) (hình 1.15) đều thể hiện hoạt tính quét gốc tự do DPPH mạnh hơn so với trolox và các dẫn xuất c n lại, chứng tỏ vai tr của nhóm ortho-methoxy trong việc giúp tăng độ bền gốc tự do phenoxy tạo thành.
Hình 1.15. Các dẫn xuất trong nghiên cứu của nhóm Selvam [100]
C ng trong nghiên cứu của nhóm này [100], các cấu trúc pyrazole và isoxazole curcumin đã giúp tăng đáng kể khả năng ức chế enzyme COX-2 so với COX-1. Khả năng ức chế chọn lọc COX-2/COX-1 đóng vai tr quan trọng trong hiệu quả của thuốc kháng viêm thế hệ mới. Pyrazole curcumin (4) c ng thể hiện hoạt tính kháng viêm in vivo cao hơn curcumin trên chân chuột bị ph gây ra do carrageenan. Thay đổi các
27
nhóm thế khác nhau trên 2 v ng thơm của curcumin c ng đƣợc chứng minh gây ảnh hƣởng lên khả năng ức chế COX-2 [110], trong đó nhóm F ở vị trí ortho so với OH giúp tăng độ chọn lọc lên hoạt tính ức chế enzyme này.
Nhóm Zang [92] khảo sát hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất curcumin với các d ng tế bào ung thƣ: HepG2, SMMC-7221 (gan), CT26 (ruột kết), HeLa (cổ tử cung), Skov3 (buồng trứng), A549 (phổi) cho thấy khi thay OH bằng các nhóm có chứa proton có khả năng phân ly (1A, 1B, 1C, hình 1.16), các dẫn xuất tạo thành thể hiện hoạt tính mạnh, cao hơn và chọn lọc hơn curcumin trên các d ng tế bào khảo sát.
Hình 1.16. Các dẫn xuất trong nghiên cứu của nhóm Zang [92]
Nhóm Ishida [90] đã khảo sát hoạt tính gây độc tế bào in vitro của 32 dẫn xuất và chất tƣơng tự curcumin với nhiều d ng tế bào ung thƣ khác nhau. Trong khi curcumin không thể hiện hoạt tính với hầu hết các d ng tế bào khảo sát, pyrazole curcumin (chất 4, hình 1.17) lại thể hiện phổ hoạt tính gây độc tế bào rộng với ED50 từ 1 đến 3,9
g/ml với nhiều d ng tế bào ung thƣ: KB, KB-VIN (biểu mô miệng), A549 (phổi), CAK1-1 (thận), MCF-7 (ngực), 1A9 (buồng trứng), HCT-8 (ruột hồi), SK-MEL-2 (da), U87MG (não), HOS (gan), PC3, LNCaP (tuyến tiền liệt), HepG2 (gan). Dimethylcurcumin (8) thể hiện hoạt tính gây độc tế bào chọn lọc với KB, trimethylcurcumin (9) c ng dƣơng tính với một vài d ng tế bào (1A9, U87MG, HOS).
28
Kết quả nghiên cứu cho thấy khi chuyển hóa thành phần keto-enol thành dạng pyrazole tƣơng ứng đã làm tăng hoạt tính gây độc với nhiều d ng tế bào ung thƣ, trong số đó dẫn xuất pyrazole curcumin thể hiện hoạt tính với tất cả các d ng tế bào khảo sát, trong khi dẫn xuất pyrazole của DMC và BDMC thể hiện hoạt tính chọn lọc hơn với 1A9.
Một nghiên cứu khác [94] với các dẫn xuất enaminone, oxime và dị v ng isoxazole curcumin (hình 1.18) trên các d ng tế bào ung thƣ HA22T/VGH (gan), MCF-7 (ngực) và dạng biến thể đa kháng thuốc của nó MCF-7R cho thấy các dẫn xuất isoxazole và benzyl oxime curcumin cho hoạt tính tăng lên trên cả 3 d ng tế bào. Đối với d ng HA22T/VGH, benzyl oxime curcumin thể hiện sự ức chế kích hoạt yếu tố NF-kB. Từ các kết quả nghiên cứu, có thể thấy cấu trúc -diketone của curcumin không phải đóng vai tr thiết yếu trong hoạt tính kháng ung thƣ của hợp chất này. Điều này c ng tƣơng đồng với các kết quả nghiên cứu khác khi biến đổi cấu trúc - diketone thành các dị v ng isoxazole và pyrazole giúp tăng khả năng ức chế enzyme COX-2 [100]. Đây là enzyme có mặt trong tất cả các d ng tế bào ngƣời, đƣợc chứng minh liên quan nhiều mặt đến quá trình phát triển ung thƣ và sự kháng thuốc. Trong một nghiên cứu khác, dẫn xuất pyrazole curcumin ức chế với độ chọn lọc cao sự tăng trƣởng tế bào bovine aortic (tế bào động mạch chủ nội mô ở b ) và đƣợc xem là tác nhân kháng tăng trƣởng mạch tiềm năng [101].
Hình 1.18. Các dẫn xuất trong nghiên cứu [94]
Trong nƣớc, nhóm tác giả Đào H ng Cƣờng, Lê Hải Lợi (đại học Đà Nẵng) [111] đã tổng hợp dẫn xuất pyrazole curcumin và isoxazole curcumin, nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm, ức chế gốc tự do DPPH của chúng. Kết quả cho thấy hai dẫn xuất trên đều có khả năng kháng oxy hóa, có khả năng kháng 4 chủng vi khuẩn
29
dẫn xuất này đều kém hơn so với curcumin. Trong nghiên cứu này, các sản phẩm tổng hợp đƣợc có nhiệt độ nóng chảy, màu sắc khá khác biệt so với các bài báo quốc tế đã đƣợc công bố [94, 99, 100].
Các kết quả nghiên cứu trên cho thấy việc biến đổi cấu trúc curcumin c ng là
một trong những phƣơng pháp quan trọng giúp cải thiện hoạt tính sinh học của
curcumin, trong đó các cấu trúc pyrazole và isoxazole curcumin đã đƣợc nhiều nghiên
cứu chứng minh có nhiều triển vọng trong việc cải thiện hoạt tính kháng ung thƣ của
curcumin.
Chính vì vậy, trong đề tài nghiên cứu này, các dẫn xuất isoxazole và pyrazole curcuminoid được định hướng tổng hợp nhằm khảo sát thêm về hoạt tính kháng khuẩn, kháng oxy hóa và kháng ung thư của các dẫn xuất này.
