PHẦN 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.8. Vai trò của polysaccharide từ nấm đối với sức khỏe
1.8.1. Tính kháng u, điều trị ung thư và miễn dịch của polysaccharide
Polysaccharide từ nấm đã được sử dụng rộng rãi và có tác dụng trong điều trị khối u bởi chúng làm tăng cường miễn dịch của cơ thể. Các polysaccharide với hoạt tính kháng u mạnh có cấu trúc hóa học khá đa dạng từ homoglycan cho tới các heteroglycan với các loại monomer như glucose, galactose, mannose, xylose, arabinose, fucose, ribose, axit glucuronic. Ngoài các β-glucan mạch thẳng, một số β- glucan mạch nhánh cũng có hoạt tính kháng u. Nhóm các polysaccharide có hoạt tính kháng u thường là heteroglycan gồm các galactan, fucan, xylan, và mannan tùy thuộc vào loại đường đơn trong chuỗi chính và các đường nhánh gồm arabinose, mannose, fucose, galactose, xylose, axit glucuronic [118], [119].
trong khuẩn ty hoặc trong dịch lên men của một số nấm đảm Basidiomycetes. Những chất này tuy khác nhau về thành phần hóa học, cấu trúc không gian và hoạt tính kháng u nhưng phần lớn thuộc nhóm b-1,3/1,6-glucan. Hoạt tính kháng u ở nấm phần lớn do các polysaccharide có đơn phân tử là glucose và được gọi chung là glucan. Trong các phân tử glucan có tương đối nhiều kiểu liên kết, và phần nhiều trong số đó là heteroglycan. Các phân tử glucan này tập trung chủ yếu ở vách tế bào nấm cùng với một số polysaccharide khác như chitin, cellulose, galactomannan-protein, glucuromannan-protein v.v.Tuy nhiên, chitin, chitosan hay cellulose không có hoạt tính kháng u.
Các cơ chế hoạt động kháng u của các polysaccharide không hoàn toàn rõ ràng; người ta tin rằng hoạt động gây nguyên phân của các polysaccharide từ nấm gồm nhiều phản ứng miễn dịch thông qua việc kích hoạt các tế bào miễn dịch cụ thể để tăng cường một loạt các chức năng của tế bào. Chúng bao gồm việc kích hoạt các đại thực bào, tế bào lympho T và các tế bào diệt tự nhiên (NK)- là các tế bào có khả năng tiết chất trung gian gây kích thích và các cytokine như các yếu tố hoại tử khối u α (TNF - α), interferon γ (IFN - γ), hoặc 1β interleukin (IL - 1β). Các polysaccharide cũng có thể ức chế các protein E - selectin và sự biểu hiện gen, ức chế tế bào ung thư bám dính tế bào (tumoral cell-to-cell adhesion) [148]. Các cơ chế khác bao gồm các hiệu ứng chống tăng sinh (antiproliferative), sự cảm ứng cơ chế gây chết tế bào theo chương trình (apoptosis), và sự khác biệt của các tế bào ung thư [130].
Các nghiên cứu đã chứng minh rằng các polysaccharide được phân lập từ các chi nấm khác nhau đa số có khả năng cung cấp các hoạt tính kháng ung [51], [66], [71] [130] [148]. Một số nghiên cứu lâm sàng đã làm rõ được tác dụng ức chế ung thư của Lentinus edodes [149] [48], Grifola frondosa [15], Schizophyllum commune [15] [48], Ganoderma lucidum [69] [78], Trametes versicolor [48], Inonotus obliquus [91], Phellinus linteus [50], Flammulina velutipes [82], Hypsizygus marmoreus [83]
Ophicordyceps (Cordyceps), [49] Agaricus brasiliensis [136] và Tremella mesenterica [71] [64]. Bảng 1.3 trình bày một số polysaccharide có hoạt tính kháng
Hình 1.1 Cơ chế tham gia miễn dịch của β- glucan từ nấm
Các hợp chất miễn dịch được tách từ hơn 30 loài nấm thuốc đã chứng minh hoạt động kháng u trong điều trị ở động vật. Tuy nhiên, chỉ một số ít đã được thử nghiệm tiềm năng chống ung thư ở người. Một vài nghiên cứu trong số đó đã được tiến hành mà đối tượng là β-d-glucans hoặc phức hợp β-d-glucans liên kết với protein. Hơn nữa, các thử nghiệm cũng cho thấy hoạt tính miễn dịch của phức hợp β-d- glucan- protein cao hơn so với glucan tự do. Hình 1.1 minh họa cơ chế miễn dịch đơn giản của β- glucan [8].
Các hoạt chất miễn dịch hoạt động chủ yếu bằng cách cải thiện hệ thống miễn dịch của vật chủ. Như đã đề cập ở phần trên, quá trình này bao gồm kích hoạt các tế bào đuôi gai, tế bào tiêu diệt tự nhiên (NK), tế bào T, đại thực bào, và sinh ra các cytokine. Một số sản phẩm của nấm thuốc, chủ yếu là các polysaccharide (đặc biệt là β-glucans), được phát triển cho mục đích lâm sàng và thương mại như Krestin (PSK) và PSP (Polysaccharide peptide) từ T. versicolor; Lentinan được phân lập từ L. edodes; Schizopyllan (Sonifilan, Sizofiran, hoặc SPG) từ S. commune; Befungin từ I.
Gr. frondosa; GLPS polysaccharide phần từ
hexose hoạt động tương quan hợp chất (AHCC); và nhiều hoạt chất khác.
Bảng 1.3. Một số polysaccharide có hoạt tính kháng ung thư từ các loài nấm điển hình
Loài Trị u hay ung thư Nguồn gốc
phân lập Cấu trúc hóa học Tên gọi
C. versicolor Ung thư hệ tiêu
hóa, phổi và vú Sợi nấm
Chuỗi β -1,3-glucan
có nhánh β-1,4 và 1,6 PSK và PSP
L. edodes Ung thư dạ dày Quả thể β1,3/1,6-glucan Lentinan
S. commune Ung thư cổ tử cung Dịch lên men β1,3/1,6-glucan Schizophyllan
G. lucidum Chữa ung thư Quả thể, Sợi nấm β-glucan, heteropolysaccarit glycoprotein Ganoderans Protein LZ8 GLP
A. blazei Chữa ung thư Quả thể,
Sợi nấm β-1,6-glucan
G. frondosa Chữa ung thư Quả thể Galactoxyloglucan-
protein complex
Sclerotium rolfsii,
S. glucanicum β-1,3/1,6-glucan Scleroglucan
1.8.2. Hạ lipid máu và hạ đường huyết
Hầu hết các polysaccharide có hoạt tính sinh học từ nấm có thể ví như là chất xơ, vì vậy chúng không được tiêu hóa trong hệ tiêu hóa ở người [40]. Theo các nghiên cứu trên một vài động vật và ở người, glucan từ các nấm L. endodes, G. lucidum, S. commune, P. ostreatus, G. frondosa, A. blazei, C. sinensis và C. miltaris có khả năng làm giảm lượng đường trong máu và cholesterol trong huyết thanh [ 65], [70]. Tác dụng hạ đường huyết có được thông qua việc gắn các polysaccharide khó tiêu hóa vào biểu mô ruột làm giảm tốc độ hấp thu glucose trong khi hiệu ứng hypolipidemic là do sự gián đoạn tuần hoàn ruột gan của các axit mật [40], [65].
Bệnh tim mạch (Cardiovascular Disease- CVD) là một trong những nguyên nhân chính gây tử vong ở các nước đang phát triển. Bệnh tim mạch do nhiều nguyên nhân gây ra và bệnh sinh của các hình thức động mạch của bệnh tim mạch có liên quan đến xơ vữa động mạch. Một số dấu hiệu sinh học có nguy cơ tiềm ẩn liên quan
đến bệnh tim mạch đã được xác định, như sự chuyển hóa lipid và lipoprotein (mật độ lipoprotein thấp [LDL] và mật độ lipoprotein cao [HDL], hàm lượng cholesterol và triacylglycerol), chức năng đông máu, tổn thương oxy hóa, chuyển hóa homocysteine, huyết áp [89]. Polysaccharides từ nấm đã được chứng minh có khả năng bảo vệ và chống lại bệnh tim mạch và các biến chứng của chúng. Ở đường ruột, β-glucans làm giảm sự hấp thu cholesterol và các chuỗi axit béo dài [30]. Chuột đực được cho ăn 2% cholesterol và 1% polysaccharide loại β-glucan ngoại bào tách chiết từ Volvariella volvacea (nấm rơm) cho thấy cholesterol tổng số trong huyết thanh giảm đáng kể,
LDL-cholesterol trong gan và cholesterol toàn phần cũng giảm ở các mức độ khác nhau. Trong khi đó không có thay đổi nhiều triacylglycerol trong huyết thanh; HDL- cholesterol và lipid gan tổng số [23]. Tương tự như vậy, các polysaccharide từ
Agaricus auricula có hiệu quả đáng kể làm giảm cholesterol và HDL cholesterol tăng
trong chuột được nuôi với chế độ ăn giàu cholesterol [19]. Các phân đoạn polysaccharide từ nấm Pleurotus nebrodensis đã được chứng minh có khả năng làm
giảm huyết áp tâm thu ở những chuột mắc chứng tăng huyết áp tự nhiên [90]. Ảnh hưởng của dịch chiết từ Cordyceps sinensis trong nước nóng được đánh giá ở chuột với chế độ ăn uống không chứa cholesterol và chuột với chế độ ăn giàu cholesterol. Lượng cholesterol huyết thanh tổng của tất cả các nhóm chuột giảm sau khi có sự tác động của polysaccharide. Trong số chuột được nuôi với chế độ ăn giàu cholesterol, mức HDL cholesterol tăng nhưng giảm mật độ lipoprotein xuống rất thấp (VLDL) và giảm mức cholesterol LDL [62].
Ngoài ra, các polysaccharide có hoạt tính sinh học từ nấm cũng có tác dụng hạ đường huyết thông qua sự điều tiết quá trình chuyển hóa carbonhydrat và tổng hợp insulin. Các polysaccharide đường uống có vai trò rất quan trọng vì chúng có thể được sử dụng làm thực phẩm chức năng cho người bệnh tiểu đường.
1.8.3. Tính chống oxy hóa của polysaccharide từ nấm
Các polysaccharide được chiết xuất từ các nấm G. lucidum, T. versicolor, L. endodes, P. linteus và Agaricus có khả năng khử và đặc tính tạo phức và có thể ức
liên kết với chuỗi chính β- glucan bằng các liên kết cộng hóa trị [40], [63], [147]. Mặc dù các hợp chất phenolic có trong quả thể và sợ nấm của G. lucidum là các hợp chất có hoạt tính chống oxy hóa cao nhất nhưng polysaccharide của G. lucidum cũng thể hiện đặc tính khử các gốc tự do, thế khử và ức chế peroxy hóa lipid [47], [127]. Saltarelli và đtg (2009) đã nhận thấy trong số các polysaccharide khác nhau được chiết từ sợi nấm của G. lucidum thì các polysaccharide khối lượng phân tử thấp có
hoạt tính chống oxy hóa cao nhất, dựa vào hoạt tính tạo phức với Fe2+, xác định lipoxygenase và gốc tự do1,1- diphenyl- dipicrylhydrazyl (DPPH) trong khi đó các polysaccharide nội bào không có tác dụng chống oxy hóa [110]. Tương tự, các nghiên cứu in vitro đã chỉ ra rằng peptidedoglucan từ G. lucidum có tác dụng bảo vệ ty thể, lưới nội chất và các tiên mao của các đại thực bào khỏi các tác dụng tie cực từ hóa chất và các biến cố [146]. Thêm nữa, dịch chiết trong methanol của các glucan và proteoglucan từ G. lucidum và G. tsugae cũng thể hiện hoạt tính chống oxy hóa bằng cách thu các yếu tố của phản ứng oxy hóa [65].
Một cơ chế chống oxy hóa khác là khả năng của các polysaccharide trong việc hạn chế quá trình sản xuất các gốc oxy tự do từ nấm và hoạt động của các tế bào đơn nhân ngoại vi ở các đại thực bào có gai, điều này liên quan đến quá trình suy hô hấp và lão hóa [142], [146], hoặc làm tăng hoạt tính của các enzyme chống oxy hóa trong huyết thanh [141]. Các dịch chiết trong methanol từ sợi nấm của các loài G. frondosa,
M. esculenta và Termitomyces albuminosus cũng thể hiện các hoạt tính chống oxy
hóa nhưng chủ yếu liên quan đến sự có mặt của các hợp chất phenolic trong dịch chiết [84]. Các polysaccharide khác từ nấm bao gồm các polysaccharide được chiết bằng nước từ quả thể của G. lucidum, Auricularia auricula và Cordyceps militaris
cho thấy có các đặc tính thu dọn, tạo phức và tính khử do đó làm tăng hiệu quả chống oxy hóa tổng số [22], [75], [140], [92]. Không chỉ các dịch chiết từ quả thể, một số nghiên cứu đã tìm thấy hoạt tính chống oxy hóa của dịch nuôi cấy và sinh khối nấm thu được trong điều kiện lên men lỏng. Trong môi trường nuôi cấy Hericium enrinaceum có bổ sung các nguồn selen (sodium selenite và selol), một exopolysaccharide chứa selen được sinh tổng hợp. Exopolysaccharide này bộc lộ khả
năng chống oxy hóa tuyệt vời, dựa trên sự khử và ức chế quá trình peroxy hóa lipid và thu dọn các gốc tự do DPPH [79]. Hai mươi lăm chủng nấm thuộc các chi
Agaricus, Lentinus, Schizophyllium, Pleurotus sinh tổng hợp các hợp chất có hoạt
tính chống oxy hóa với hoạt tính thu được từ 753 đến 9.384 % quercetin/l/ngày theo một công bố của Umeo và đtg [202].
1.8.4. Prebiotic từ nấm
Prebiotic là các chất tiền trợ sinh học tạo ra thức ăn và môi trường thuận lợi cho vi khuẩn có lợi (probiotic) phát triển trong đường ruột. Các chất tiền trợ sinh học này góp phần duy trì sự cân bằng của hệ vi khuẩn đường ruột, kích thích miễn dịch đường tiêu hóa, giảm khả năng ung thư ruột kết, giảm cholesterol trong máu. Các tác dụng prebiotic từ các polysaccharide từ nấm cũng đã được mô tả trong nhiều nghiên cứu. Vì các enzyme tiêu hóa của người không thể thủy phân liên kết β-glucosid nên nhiều polysaccharide nấm có thể hoạt động như là các nguồn prebiotic [8]. Synytsya và đtg (2009) đã đánh giá hiệu quả prebiotic của các glucan được phân lập từ quả thể của P. ostreatus và P. eryngii trên một vài chủng probiotic như Lactobaciluss, Bifidibacterium và Enterococusii [123]. Cả 2 dạng glucan tan trong nước β-1,3/β-1,6-
glucan và gtan trong kiềm α-1,3-glucan của các loài nấm nói trên đều được đánh giá là có khả năng kích thích sự tăng trưởng của các vi khuẩn probiotic, đặc biệt là các glucan từ P. eryngii. Trong một nghiên cứu khác, các β- glucan từ màng cứng của P.
tuber-regium đã được đánh giá hiệu quả của chúng đối với Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium longum, và Bifidobacterium adolescentis trong môi trường dịch thể, sử dụng inulin như là chất kiểm soát prebiotic [150]. Người ta nhận thấy rằng sau 24 giờ lên men, quần xã vi khuẩn có ích có bổ sung glucan từ nấm có mức tăng trưởng gấp 3-4 lần tương tự như sự tăng trưởng khi bổ sung inulin [150]. Gần đây, Chou và đtg (2013) đã chỉ ra rằng các polysaccharide từ các phần bỏ đi của nấm như cuống của L.endodes, gốc của P.eryngii, và gốc của F.velutipes có thể làm tăng tỷ lệ sống
sót của Lactobacillus acidophilus , Lactobacillus casei , và B. longum trong sữa chua [25]. Các tác giả cũng quan sát thấy tác dụng hiệp đồng của các polysaccharide với các peptide và amino acid có trong môi trường sữa chua để duy trì số lượng vi khuẩn có lợi trên 107 CFU/ml ở điều kiện lạnh. Họ cũng phát hiện ra rằng các
khuẩn có lợi probiotic trong dịch dạ dày và mật mô phỏng.
1.8.5. Tính kháng virus của polysaccharide từ nấm
Một vài polysaccharide từ nấm dược liệu và nấm ăn đã được công bố có các chất thể hiện hoạt tính kháng virus thông qua tăng sự giải phóng IFN- γ và tăng cường sự phát triển của các tế bào đơn nhân máu ngoại vi (PBMC- peripheral blood mononuclear cell) [70], [81]. Các dịch chiết carbohydrate khác nhau từ nấm Lentinus
edodes đã được thử nghiệm và kết quả chỉ ra rằng dịch chiết này có hoạt tính kháng
virus gây bệnh sốt bại liệt loại 1 (PV - 1) và virus đậu bò loại 1 (BoHV - 1). Các minh chứng thu được cho thấy các polysaccharide có tác dụng kháng virus và chúng hoạt động ở giai đoạn đầu của quá trình sao chép ở cả hai chuỗi virus [108]. Đối với việc điều trị vi rút gây suy giảm miễn dịch ở người (HIV), chưa có một số lượng nghiên cứu thực nghiệm đủ lớn liên quan đến các polysaccharide từ nấm. Đáng chú ý, lentinan và một proteoglucan có tính acid từ G. lucidum đã được áp dụng thành công như một liệu pháp điều trị bổ sung đối với HIV trong việc kết hợp với các thuốc kháng HIV thông thường vì chúng có khả năng tăng cường sức đề kháng đối với virus HIV và hạn chế độc tính của các thuốc chống HIV. Một nghiên cứu đã được tiến hành đối với 88 bệnh nhân HIV dương tính với CD4 ở mức 200-500 tế bào/mm. Các bệnh nhân được điều trị với sự kết hợp của lentinan polysaccharide từ L. edodes
và didanosine (ddI). Sự kết hợp này đã tạo nên sự tăng đáng kể CD4 kéo dài đến 38 tuần, trong khi nếu chỉ điều trị bằng ddI thì mức tăng CD4 là 5 % ở 14 tuần [42]. Hoạt tính kháng HIV tương tự cũng đã được phát hiện ở các glucan từ G. frondosa và
T. versicolor [70], [81].
1.8.6. Hoạt tính kháng khuẩn của polysaccharide từ nấm
Sự phát triển của kháng sinh là một trong những thành tựu khoa học quan trọng nhất trong 70 năm qua. Các hợp chất này hoạt động bằng nhiều cách như can thiệp vào quá trình chuyển hóa hoặc trong các cấu trúc sinh vật [38]. Trong những năm gần đây, việc ứng dụng các thuốc kháng sinh thương mại được tổng hợp hóa học đã thu hút sự quan tâm của lớn do các tác động nguy hại của chúng đến sức khỏe.
Hiện tượng kháng các thuốc kháng sinh hiên nay đang là mối quan tâm lớn của các bác sỹ, bệnh nhân, các nhà sản xuất dược và cộng đồng [86]. Ngoài ra, việc điều trị các bệnh truyền nhiễm phổ biến ngày càng trở nên phức tạp do sự gia tăng tính kháng nhiều loại thuốc của các vi sinh vật gây bệnh ở con người. Vì vậy, điều thiết yếu là phải phát triển các tác nhân điều trị mới và hiệu quả chống lại được các mầm bệnh kháng thuốc [10]. Mặc dù số lượng các hợp chất kháng khuẩn rất nhiều và đa dạng nhưng thực tế sự kháng lại kháng sinh của các vi khuẩn gây bệnh đang có chiều hướng gia tăng mạnh. Năm 2010, tổ chức Y tế thế giới (WHO) đã khuyến cáo tất cả các nước tiến hành việc kiểm soát sự lây truyền của các vi khuẩn kháng đa thuốc cũng như nêu bật lên những rủi ro gặp phải khi thiếu các trị liệu luân phiên để chống