CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU FUCOIDAN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở
1.4.2. Tình hình nghiên cứu fucoidan ở Việt Nam
Fucoidan mới chỉ được biết đến và nghiên cứu trong khoảng hơn 10 năm trở lại đây bởi các nhà khoa học thuộc Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam với nguồn tài nguyên rong nâu vô cùng đa dạng và phong phú. Tuy nhiên, các nghiên cứu về cấu trúc và hoạt tính sinh học của fucoidan rong nâu Việt Nam vẫn còn rất hạn chế.
Năm 2006, lần đầu tiên tại Việt Nam, Phân viện Khoa học Vật liệu tại Nha Trang (nay là Viện Nghiên cứu và Ứng dụng cơng nghệ Nha Trang) đã đưa ra quy trình cơng nghệ chiết xuất và phân lập fucoidan từ rong nâu Việt Nam. Đây là một quy trình cơng nghệ cao, sử dụng màng siêu lọc cho phép đồng thời cô đặc và loại bỏ tạp chất khỏi dung dịch fucoidan tại nhiệt độ
phòng, nhờ vậy giữ nguyên được hoạt tính sinh học tự nhiên vốn có của chúng. Các nghiên cứu cơng bố về fucoidan từ rong nâu Việt Nam chủ yếu đưa ra các đặc điểm về cấu trúc như thành phần đường, vị trí nhóm sulfate và phần lớn chúng thực hiện trên các mẫu fucoidan chiết thô. Năm 2008, nghiên cứu sinh Nguyễn Duy Nhứt đã công bố thành phần và cấu trúc của phân đoạn fucoidan F20 được phân lập từ rong Sargassum swartzii với thành phần chủ
yếu là fucose (> 45%), bên cạnh đó các đường đơn khác như rhamnose, mannose và galactose cũng chiếm hàm lượng đáng kể (10,81 - 22,07%), tác giả đã đưa ra trình tự liên kết giữa các gốc đường hexose, uronic acid và fucose, nhóm sulfate chủ yếu ở vị trí C4 trong phân đoạn F20 [18].
Thành Thị Thu Thủy và cộng sự đã công bố fucoidan từ rong Turbina
ornata có hàm lượng sulfate cao và thành phần đường rất đơn giản chỉ gồm
fucose và galactose theo tỉ lệ 3:1, đây là một dạng galactofucan sulfate hóa. Cấu trúc bộ khung của chúng là các gốc α-L-Fucp liên kết 3, sulfate chủ yếu ở vị trí C2 và một phần ở vị trí C4. Nhóm sulfate cũng được phát hiện thấy chiếm ưu thế ở vị trí C2 và một phần ở vị trí C4 của gốc galactose trong mạch nhánh được tạo nên bởi các gốc galactose liên kết 4. Hàm lượng fucoidan trong rong nâu Việt Nam chiếm từ 0,5-2,7 % khối lượng khơ và chúng thuộc về nhóm galactofucan sulfate. Các fucoidan chiết từ 05 loài rong S. polycystum, S. microcystum, S. swatzii, S. denticarpum và Turbinaria ornata
có hoạt tính chống ung thư gan (Hep-2), ung thư màng tim (RD) và fucoidan chiết từ rong S. mcclurei có hoạt tính chống ung thư vú, cả 6 loại fucoidan
này đều có hoạt tính chống oxy hóa và hoạt tính chống kháng trực khuẩn mủ xanh là P. Aeruginosa. Trong số fucoidan đem thử hoạt tính thì fucoidan từ rong S.polycystum và Turbinaria ornata có hoạt tính cao nhất. Sử dụng các
phương pháp phân tích hóa học, GLC, IR, NMR và ESI-MS nhóm tác giả đã bước đầu đưa ra được đặc điểm cấu trúc của các phân đoạn fucoidan từ loài rong S.polycystum; S.swartzii và Turbina ornata [51].
Vị trí nhóm sulfate trong fucoidan chiết từ 03 lồi rong thuộc chi rong
Sargassum và loài rong Turbina ornata nằm ở vị trí C4 của vịng pyranose và
fucose và galactose đối với fucoidan từ rong Turbina ornata. Liên kết
glycoside chính trong mạch là liên kết (1→3) và có thể có mạch nhánh. Tuy nhiên, các cấu trúc đưa ra trên vẫn chỉ là dự đốn và cịn một số vấn đề chưa giải quyết thỏa đáng đó là các dữ liệu phổ về các kiểu liên kết và các chuỗi oligosaccharide trong mạch chính và mạch nhánh của fucoidan.
Năm 2013, các tác giả Bùi Minh Lý, Thành Thị Thanh Thủy, Trần Thị Thanh Vân, Usov và cộng sự đã tìm ra được cấu trúc của fucoidan từ
Sargassum polycystum Việt Nam:
Hình 1. 7. Cấu trúc của fucoidan từ Sargassum polycystum
Phạm Đức Thịnh và cộng sự đã chiết fucoidan từ 5 loài rong S. denticapum, S. polycystum, S. swartzii, S. mcclurei và Turbina ornata và nghiên cứu đặc trưng cấu trúc của các phân đoạn đại diện cho fucoidan của
mỗi loài rong. Tất cả fucoidan chiết từ 5 lồi rong nói trên đều thuộc fucogalactan sulfate với liên kết chủ yếu trong mạch chính là 1-3. Đặc biệt, lần đầu tiên phát hiện ra sự có mặt đồng thời của các gốc →3)-α-L-Fucp và gốc →4)-β-D-Gal liên kết luân phiên trong mạch galactofucan từ rong
Sargassum [19].
Trong luận án của Hồ Đức Cường, fucoidan chiết từ rong nâu
Sargassum henslowianum đã được xác định với thành phần đường chính là fucose và glucose. Cấu trúc hóa học của fucoidan này có mạch chính tạo thành từ α-(1→3)-L-fucose và bị sulfate hóa chủ yếu ở vị trí C2, C4 và một phần của C3 của fucose. Glucose bị sulfate hóa tại vị trí C4 và liên kết với mạch chính qua liên kết glycoside (1 - 4). Đã xác định fucoidan chiết từ rong nâu Sargassum swartzii có cấu trúc mạch nhánh và cấu trúc không gian của cả phân tử và ở kích thước cỡ nano đều có dạng hình que. Bằng cách sử dụng cùng các phương pháp hiện đại như tán xạ ánh sáng (LS) và tán xạ tia X góc nhỏ (SAXS), cả cấu trúc hóa học và cấu trúc khơng gian của fucoidan được nghiên cứu. Hồ Đức Cường và cộng sự đã nghiên cứu hoạt tính sinh học in vivo (lần đầu tiên ở Việt Nam) và in vitro của fucoidan từ rong nâu Sargassum henslowianum và rong nâu Sargassum swartzii thể hiện hoạt tính
gây độc tế bào yếu trên các dịng tế bào ung thư thử nghiệm nhưng không thể hiện hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định. Fucoidan từ rong nâu Sargassum
henslowianum và rong nâu Sargassum swartzii ở liều 100mg/kgP/ngày đã có
tác dụng làm giảm một số chỉ tiêu sinh hố mỡ máu, khối lượng mỡ trên mơ hình chuột béo phì [22].
Đến năm 2017, Bùi Văn Nguyên và cộng sự đã chiết, phân lập, xác định các thành phần cấu tạo và khối lượng phân tử trung bình của các fucoidan từ 6 loài rong nâu của Nha Trang là: S. polycystum (Fsp), S. mcclurei (Fsm), S. oligocystum (Fso), S. denticarpum (Fsd), S. swatzii (Fss),
và T. ornata (Fto) [20].
Điểm nổi bật nhất và mới nhất cho đến hiện nay trong luận án của tác giả Bùi Văn Nguyên là đã nghiên cứu và mô tả được đặc điểm cấu trúc của fucoidan từ hai loài rong Sargassum duplicatum và Sargassum binderi [20].
Các kết quả nghiên cứu phổ IR, NMR (1D và 2D) và ESI-MS/MS chothấy phân đoạn FTD-2,0N từ rong Turbinaria decurrens là một
galactofucan tạo thành từ 2 loại đường (1→3)-α-L-Fuc với nhóm thế sulfate tại vị trí C2 và β-D-galactose mang nhóm sulfate tại vị trí C6. Galactose nối với fucose qua liên kết glucoside 1→4. Mảnh cấu trúc cơ bản của FTD-2,0N được đề xuất như sau:
[→3-α-L-Fucp2(OSO3-)-(1→4)-β-D-Gal6(OSO3-)-1→]n
Hình 1. 8. Mảnh cấu trúc cơ bản fucoidan chiết từ rong Turbinaria decurrens. Bảng 1. 4. Hàm lượng, thành phần hóa học và khối lượng phân tử trung bình
của các mẫu fucoidan phân lập từ 6 loài rong nâu Việt Nam [20].
Tên loài HS (%) Thành phần đường trung bình (% mol) Gluc A (%) Sulfate (%) MW kDa Fuc Man Gal Xyl Glc
S. polycystum 2,70 32,4 2,7 36,3 11,1 10,2 6,8 25,7 52 S. mcclurei 2,10 40,0 2,1 33,1 6,2 20,6 5,2 26,5 26 S. oligocystum 1,60 37,6 1,6 37,0 10,7 7,1 6,5 24,9 38 S. denticarpum 2,20 42,1 2,2 38,9 15,9 2,0 5,8 25,2 41 S. swatzii 0,68 37,0 0,68 34,8 15,5 6,5 7,4 23,4 41 T. ornata 2,75 30,3 vết 9,0 vết vết 7,8 25,6 88
Ngoài ra, Bùi Văn Nguyên và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu hình dáng và kích thước của các mẫu fucoidan bằng phương pháp tán xạ tia X góc nhỏ. Kết quả phân tích đồ thị Kratky của sự tán xạ tia X góc nhỏ cho thấy các mẫu fucoidan có hình dáng kiểu que (rod-like) với các mạch nhánh cồng kềnh và mức độ phân nhánh khác nhau. Kết quả tính tốn cho các mơ hình lý thuyết cho thấy các mạch nhánh có khả năng nằm kề nhau và có độ dài tới 5 gốc đường.
Tác giả Bùi Văn Nguyên đã thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào của các mẫu fucoidan trên hai dòng tế bào ung thư gan Hep-G2 và ung thư mô liên kết RD. Kết quả cho thấy các mẫu α đều thể hiện hoạt tính. Hai mẫu có hoạt tính cao nhất là Fto (IC50 đối với Hep-G2 và RD là 3,1 và 1,6 µg/mL) và Fsp (IC50 đối với Hep-G2 và RD là 5,5 và 5,7 µg/mL).
Bảng 1. 5. Hoạt tính gây độc tế bào của các mẫu fucoidan trên các dòng tế
bào ung thư gan Hep-G2 và ung thư mô liên kết RD[20].
Mẫu Fucoidan Hep-G2 RD CS% IC50 (µg/mL) CS% IC50 (µg/mL) S. polycystum 29,7 5,5 11,8 5,7 S. mcclurei 39,3 14,2 64,8 > 20 S. oligocystum 35,3 15,8 11,2 11,4 S. denticarpum 37,5 7.3 27.9 15.9 S. swatzii 31,1 5,8 16,5 18,7 T. ornata 21,8 3,1 4,5 1,6
Năm 2017, nhóm tác giả do Bilan đứng đầu và các cộng sự tại các viện nghiên cứu của Việt Nam đã công bố cấu trúc của fucoidan từ Sargassum aquifolium thu nhận tại vùng biển Việt Nam, bằng phương pháp phân tích
methyl hóa kết hợp phổ NMR các tác giả này đã xác định được 03 polysaccharide có cấu trúc khác nhau sau khi khử sulfate deS-2, deS-4, deS-6. Ngồi ra, nhóm các nhà khoa học này đã sử dụng thêm phương pháp đo phổ NMR, HSQC và chứng minh được rằng fucoidan thu nhận từ rong Sargassum
aquifolium là một polysaccharide sulfate có cấu trúc vơ cùng phức tạp. Thành
phần mạch chính được bắt đầu với fuco(xylo)glucuronomannan, xylo(fuco)glucuronan và fucogalactan, mức độ phân nhánh cao và bất thường. Trong thành phần cấu trúc có chưa các gốc đường mannose, galactose, fucopyranose, xylose, fucofuranose, glucoronic acid và một số lượng lớn nhóm sulfate đính tại các vị trí khác nhau [52].
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM