1.1 .GIỚI THIỆU VỀ HẢI SÂM
1.1.2.1 .Đặc điểm hình thái và sinh sản
1.2. TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC CỦA GLYCOSAMINOGLICAN
1.2.3. Hoạt tính sinh học và ứng dụng của glycosaminoglycan
Hải sâm được xem là món cao lương mỹ vị ở Malaysia, Trung Quốc, Nhật Bản, Indonesia do người ta tin tưởng vào tác dụng chữa bệnh của nó: cao huyết áp, thấp khớp, hen suyễn, liệt dương, táo bón…[11, 25]. Người ta thường mua hải sâm khơ và nấu cho mềm dưới dạng món súp hoặc món hầm hoặc om và
món hải sâm nhìn giống món thạch nhưng ăn khơng ngon lắm. Trong ẩm thực Nhật Bản, món Konotawa được nấu bằng hải sâm nấu thành cao, ướp muối và xử lý khô để ăn dần. Nhìn chung món ăn chế biến từ hải sâm không ngon lắm, và cũng không thể sử dụng được hết giá trị vốn có của nó.
Sau này nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật các nghiên cứu về hải sâm cho thấy chúng có chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học q như: các polysaccharide sulfates hóa, saponin, collagen, glycosyl shingolipid, sialic acid, … [26], trong đó được quan tâm nhất chính là các hoạt tính sinh học của các glycosaminoglycan (polysaccharide sulfates) . Các glycosaminoglycan của hải sâm có thể được chia thành hai dạng chính là fucan sulfate hóa (FS) hay cịn gọi là fucoidan Hải sâm và fucosylated chondroitin sulfate hóa (FSC) [27]. Các thành phần này đã và đang thu hút sự quan tâm nghiên cứu nhờ sở hữu nhiều hoạt tính sinh học thú vị như: kháng đông tụ, chống tắc nghẽn mạch máu [27], điều chỉnh sự hình thành mạch máu [28] ức sự di căn của tế bào ung thư [29], kháng tế bào hủy xương và kháng ung thư [27]. Trong đó hoạt tính kháng đơng tụ là một trong số các hoạt tính được nghiên cứu sâu rộng nhất của các
glycosaminoglycan hải sâm.
1.2.3.1. Hoạt tính chống đơng tụ máu của FCS
Gần đây, hầu hết các nghiên cứu về hoạt tính sinh học của FCS đã được tập trung vào chống đông máu và chống huyết khối. FCS thể hiện tác dụng chống đông máu tuyệt vời thông qua thrombin (FIIa) và ức chế yếu tố Xa (Fxa) qua trung gian antithrombin III (ATIII), và cũng chứng minh rằng trọng lượng phân tử và mức độ sulfate hóa của một FCS tác động lớn đến hoạt tính sinh học này [30, 31]. FCS chiết xuất từ hải sâm Ludwigothurea grisea cho thấy hoạt tính chống huyết khối rất tốt trên các nhánh fucose sulfate [32]. Các hoạt động chống đông máu của FCS với các kiểu sulfate khác nhau cũng đã được điều tra và nó đã được chứng minh là nhánh fucose 2,4-O-sulfate, là đặc điểm cấu trúc quan trọng cần thiết cho việc chống đông máu và ức chế thrombin. Các hoạt động chống đông máu của hải sâm Holothuria Mecicana trong cơng trình nghiên cứu xét nghiệm đơng máu huyết tương của Qinying và cộng sự [33], đem so sánh với hoạt tính chống đơng tụ máu của Heparin và hải sâm Isostichopus badionotus [4, 34]. Kết quả hiển thị FCS của Holothuria
Mecicana có hoạt tính chống đơng máu nội tại tương tự như Heparin, nhưng
lại yếu hơn của hải sâm I. badionotus, là do mật độ sulfate hóa của các nhánh fucosyl ở hải sâm I. badionotus cao hơn hải sâm H. Mecicana. Qua các cơng trình nghiên cứu[4, 30, 31, 32, 33, 34], ta có thể thấy FCS là một tiềm năng và có thể sử dụng để thay thế Heparin trong lĩnh vực chống đơng tụ máu. Ngồi ra, các nghiên cứu của Liu và cộng sự [ 30, 35], cũng đã phân lập ra hai phân đoạn FCS từ hải sâm Cucumaria frondosa và Thelenota anana, và chứng minh được FSC có tiềm năng trong điều trị ung thư và chống đơng tụ máu.
1.2.3.2. Hoạt tính tái sinh tế bào
Glycosaminoglycan đóng một vai trị quan trọng trong sự phát triển mơ mới của cơ thể vì nó có khả năng liên kết với protein hình thành treoglycans
và các yếu tố tăng trưởng tuần tự, là trung tâm của sự biệt hóa tế bào và chức năng [36] . Sự tham gia của chondroitin sulfate (CS) và dermatan sulfate (DS), trong các cơ chế tái tạo của hệ thống thần kinh trung ương, phát triển gan và tái tạo mô liên kết đã thúc đẩy sự quan tâm về glycosaminoglycan trong y học tái sinh [37]. Vì hiện tại CS khơng thể được tổng hợp hóa học, nên các nhà nghiên cứu đã tổng hợp qua các sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên thơng qua các động vật trên cạn lẫn động vật dưới biển [38, 39]. Và cơng trình nghiên cứu của J. Valcarcel và cộng sự [40] đã cơng bố rằng glycosaminoglycan có trong động vật biển tìm thấy CS có hàm lượng cao hơn trong động vật trên cạn.
1.2.3.3. Hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định
Theo các nghiên cứu được công bố, glycosaminoglycan của hải sâm [27, 28, 29] cũng như fucoidan của rong biển [41] đều sở hữu những hoạt tính sinh học q có giá trị dược học cao. Trong đó, fucoidan của rong biển đã được chứng minh là có hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định mạnh [42], nhưng ở hải sâm lại chưa có cơng bố nào. Sau đó, vào năm 2017, đã có cơng trình nghiên cứu cơng bố về hoạt tính này ở 5 mẫu hải sâm Stichopus variegatus, Holothuria
spinifera, H. atra, P.graeffei, B. argus [43], kết quả thu nhận được rằng chỉ có
2 phân đoạn F3- S. variegatus và F3- H. spinifera có thấy sự kháng lại các chủng gây bệnh với đường kính vịng vơ khuẩn là từ 10 – 11 mm trên hai chủng vi khuẩn bệnh là B. cereus và S. aureus, đây đều là hai chuẩn vi khuẩn gram
âm. Đặc biệt hai phân đoạn F3- S. variegatus và F3- H. spinifera đều là các phân đoạn fucan sulfate hóa cao với hàm lượng sulfate lần lượt là 38,60% và 32,92%, kết quả này có thể liên quan đến vai trị của nhóm sulfate với hoạt tính kháng khuẩn của hai phân đoạn glycosaminoglycan này. Như vậy, glycosaminoglycan của hải sâm cũng có thể được coi như là một chất kháng sinh tiềm năng mới và cần được nghiên cứu sâu hơn.
1.2.2.4. Hoạt tính gây độc tế bào ung thư
Theo các cơng trình nghiên cứu đã cơng bố [29, 18], glycosaminoglycan của hải sâm có phổ hoạt tính sinh học rất đa dạng, đặc biệt là hoạt tính kháng ung thư, do vậy nhóm polymer đã trở thành đề tài thu hút được sự quan tâm nghiên cứu của rất nhiều nhà khoa học trên thế giới nhằm tìm kiếm các nguồn dược liệu mới. Theo báo cáo nghiên cứu của tác giả Thịnh và cộng sự [43], thử nghiệm các phân đoạn có hàm lượng sulfate cao của 3 mẫu hải sâm S. variegatus, H. spinifera, B. argus để tiến hành thử nghiệm thăm dị hoạt tính gây độc tế bào ung
thư người trên hai dòng tế bào ung thư là ung thư phổi (LU-
1) và ung thư gan (Hep-G2). Chất đối chứng dương được sử dụng ở thí nghiệm này là DMSO (Dimethyl sulfoxide). Kết quả thí nghiệm cho thấy chỉ có 2 mẫu
F3 - H. spinifera và F3 – B. argus có hoạt tính gây độc tế bào ung thư, trong đó
mẫu F3 – B. argus có hoạt tính gây độc tế bào rất tốt trên 02 dịng tế bào ung thư phổi (LU-1) và ung thư gan (Hep-G2) với tỷ lệ gây độc tế bào là 78,22% (LU-1), 71,05% (Hep-G2). Phân đoạn F3 - H. spinifera chỉ có hoạt tính gây độc tế bào ung thư gan (Hep-G2) với tỷ lệ gây độc là 53,15%. Đặc biệt là 2 phân đoạn F3 -
H. spinifera và F3 – B.argus đều là phân đoạn của fucan sulfate. Bên cạnh đó
phân đoạn F3 - H. spinifera vừa có hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định và gây độc tế bào gan, F3 – B.argus chỉ có hoạt tính rất tốt với gây độc tế bào ung thư phổi và gan. Điều này cho thấy cơ chế sinh học của các glycosaminoglycan từ hải sâm rất khác nhau, có thể có hoạt tính tốt với dịng tế bào ung thư này, nhưng lại khơng có hoạt tính với dịng ung thư khác, đó là do sự khác nhau về đặc trưng cấu trúc. Theo những cơng trình nghiên cứu khác của Kariya và cộng sự [18], hai phân đoạn fucan sulfate được phân lập từ loài hải sâm Stichoupus japonicus đều có khả năng ức chế tế bào hủy xương tới 99,8% và 96,3% sự hình thành của tế bào hủy xương . Tác giả Su và cộng sự
lập từ hải sâm Acaudina leucoptoct có hoạt tính ức chế sự hình thành của tế bào ung thư S180.