CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.3. Các chất có hoạt tính sinh học từ nấm nội sinh
1.3.3.5. Các chất từ nấm Ampelomyces sp nội sin hở cây thuốc Urospermum
picroides
Mƣời bốn chất tự nhiên, trong đó có các chất mới, đƣợc tách ra từ nấm nói trên ni trong các môi trƣờng lỏng và đặc [19]. Từ chất chiết của nấm nuôi trên các môi trƣờng lỏng đã tách đƣợc một pyron (2) và các antraquinon sulfat hóa (7 và 9) cùng với các chất đã biết (1, 3, 6 và 8). Từ chất chiết của nấm nuôi trên mơi trƣờng đặc thì tách đƣợc các chất 4, 5 và 11 cũng nhƣ các chất đã biết 6, 8, 10, 12, 13, và 14. Các chất 4, 8, và 10 có tính độc mạnh nhất đối với dịng tế bào L5178Y với các trị số EC50 từ 0,2 đến 7,3 µg/mL. Ngồi ra, các chất 8 và 10 còn biểu thị hoạt tính kháng các vi khuẩn Gram (+) gây bệnh.
Đặc biệt, các chất 6 và 8 đƣợc nhận biết là những hợp phần của một chất chiết từ một mẫu cây chủ khỏe mạnh. Điều này cho thấy việc sản sinh các hoạt chất bởi nấm nội sinh có lẽ cũng có thể xảy ra trong các điều kiện in situ bên trong cây chủ.
1.3.4. Các chất chống oxy hóa
Hoạt tính chống oxy hóa đã đƣợc tìm thấy ở hai chất pestaxin và isopestaxin đƣợc tách ra từ nấm nội sinh Pestalotiopsis microspora của cây Terminalia morobensis, một loài thực vật thuộc họ Combretaceae tại hệ thống sông Sepik, New
Guinea [158]. Chất đầu tiên có bản chất là isobenzofurano, còn chất thứ hai - 1,3,dihydro isobenzopuran. Cả hai chất vừa có hoạt tính chống oxy hóa vừa có hoạt tính kháng nấm (Pythium ultimum).
Pestaxin Isopestaxin
Hình 1.1. Cấu trúc hóa học của pestaxin và isopestaxin
Phép đo quang phổ cộng hƣởng điện từ đã chứng tỏ isopestaxin có khả năng làm sạch các gốc peroxit và hydroxyl tự do trong dung dịch. Hoạt tính chống oxi hóa của pestaxin ít nhất mạnh hơn một độ so với trolox, dẫn xuất của vitamin E.
1.3.5. Các chất kháng kí sinh trùng
Kí sinh trùng nguyên sinh động vật thuộc các chi Leishmania và Trypanosoma (bộ Kinetoplastida, họ Tripanosomatidae) thƣờng gặp ở các vùng
nhiệt đới, cận nhiệt đới, và gây những bệnh nghiêm trọng, gây tổn thất nặng nề về kinh tế, xã hội, ảnh hƣởng tới hàng trăm triệu ngƣời.
Những thuốc đang lƣu hành hiện nay để điều trị các bệnh do hai loại kí sinh trùng này đã đƣợc sử dụng từ nhiều thập kỷ nay, nhƣng có những bất cập lớn về hiệu quả, thời lƣợng dùng thuốc, phƣơng thức dùng thuốc, độc tính, và giá thành. Cho đến nay, ngay cả các hãng dƣợc phẩm lớn cũng không đƣa ra đƣợc một loại thuốc mới nào để điều trị những căn bệnh này [164].
Trong khi đó, ngƣời ta biết rõ rằng những vi sinh vật mà có mối tƣơng tác về trao đổi chất với cây thì sinh ra hàng loạt chất trao đổi có cấu trúc mới lạ và có các hoạt tính sinh học đáng chú ý [77, 143, 159]. Thật vậy, một số khả năng chữa bệnh và một số hoạt tính sinh học, lúc đầu đƣợc cho là của các loài cây, nhƣng về sau đƣợc biết là của các chất trao đổi bậc hai do chính vi sinh vật nội sinh thực vật sinh ra [92].
thông qua các thử nghiệm sinh học [39]. Các tác giả đã phân lập đƣợc NNS mà về sau đƣợc định tên là Cochliobolus sp. có quan hệ gần với C. melimidis, từ cây Piptademia adiantoides (Fabaceae). Cây này đƣợc chọn để nghiên cứu về NNS có
các hoạt chất mới vì dịch chiết của nó đã thể hiện hoạt tính trong Chƣơng trình Sàng lọc khu hệ thực vật của Brazil để tìm các hợp chất tự nhiên có hoạt tính.
Để tìm ra các hoạt chất từ NNS này, các tác giả đã dùng hai thử nghiệm sinh học, một liên quan đến các cá thể kí sinh trùng Leishmania, và một liên quan đến
enzym trypanotion reductaza (TryR) của chúng. Flavoenzym này là một phần của hệ thống enzym phức tạp có mặt ở các động vật nguyên sinh thuộc họ Kinetoplastida, giúp chúng sống sót qua các stress oxy hóa [64]. Điều quan trọng hơn là ở chỗ, TryR là thành phần thiết yếu đối với sinh trƣởng và sự sống sót của các kí sinh trùng này và là đích nhắm tới của thuốc, do đó rất có tác dụng để phát hiện và thiết kế ra các thuốc mới diệt hai loại kí sinh trùng Leishmania và Trypanosoma [64, 65, 68].
Kết quả cho thấy rằng, dịch chiết thô của một NNS trong cây Piptadenia adiantoides có thể giết chết 90% kí sinh trùng Leishmania amozonensis và ức chế
100% sự khử thuốc thử Eblman trong thử nghiệm TryR khi thử ở nồng độ 20 µg/mL. Sau đó họ đã tách đƣợc hai chất, cochlioquinon A và isocochlioquinon A. Trong hai chất này thì chỉ có chất đầu có hoạt tính trong thử nghiệm TryR, nhƣng cả hai đều có tác dụng diệt Leishmania với các trị số EC50 là 1,7 và 4,1 µM, theo thứ tự. Những kết quả này gợi ý rằng, các cochlioquinon có thể đƣợc dùng làm chất khởi đầu để tạo ra các thuốc mới điều trị bệnh do Leishmania, và củng cố quan
điểm cho rằng các NNS là một nguồn quan trọng các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học [39].
Đƣợc biết, các cochlioquinon và các hợp chất tƣơng tự có mặt trong nhiều chi nấm khác nhau, nhƣng những kết quả trên đây của Compos và cs là báo cáo đầu tiên về hoạt tính diệt kí sinh trùng Leishmania của các chất thuộc nhóm chất này
1.3.6. Các chất ức chế miễn dịch
Thuốc ức chế miễn dịch đƣợc sử dụng để tránh việc thải bỏ mô ghép ở các bệnh nhân đƣợc cấy ghép mô.
Trƣớc khi phát hiện ra rằng nấm nội sinh có khả năng sinh ra các chất ức chế miễn dịch thì ngƣời ta đã sử dụng thành cơng xyclosporin trong cấy ghép mơ.
Sau đó từ NNS Fusarium subglutinans của cây Tripterigeum wilfordii đã
tách ra đƣợc chất diterpen pyron subglutinol A và B [105,158]. Cả hai chất này thể hiện hoạt tính với cả tế bào lympho và tế bào tymoxyt thử nghiệm; gây ức chế 50% tế bào bạch cầu thử nghiệm với nồng độ 0,1 µM. Hơn nữa, các subglutinol A và B khơng có độc tính, chính vì vậy cần tiến hành nhiều nghiên cứu sâu hơn để sớm ứng dụng những chất này vào thực tiễn.
1.3.7. Các chất chữa bệnh tiểu đường
Từ các cây ở rừng mƣa nhiệt đới gần Kinshasa, Công-gô, các nhà khoa học đã phân lập đƣợc NNS Pseudomassaria sp. và từ nấm đó tách đƣợc hợp chất L-
783,281. Hợp chất này không chứa peptit và hoạt động giống nhƣ insulin, nhƣng khác insulin ở chỗ nó khơng hề bị phân hủy trong ống tiêu hóa nên có thể uống đƣợc. Khi thử nghiệm cho chuột bị bệnh tiểu đƣờng uống L-783,281 theo liều lƣợng xác định, sau một thời gian lƣợng glucoza trong máu của chúng giảm đi rõ rệt. Những kết quả trên góp phần mở ra một liệu pháp mới để điều trị bệnh tiểu đƣờng [176].
Trong một nghiên cứu khác [94], từ cây Catharanthus roseus (Apocynaceae) ở miền bắc Ấn Độ, các tác giả đã phân lập đƣợc rất nhiều nấm nội sinh. Cây này vốn đƣợc dùng nhƣ một phƣơng thuốc dân gian để chữa bệnh tiểu đƣờng và bệnh huyết áp cao. Tác dụng chữa bệnh tiểu đƣờng của nó đƣợc qui cho sự khởi động quá trình tổng hợp insulin hoặc cho sự tăng tiêu thụ đƣờng của cơ thể. Một số ít nghiên cứu đối với dịch chiết của cây này dùng để tiêm hoặc uống cho thấy tác dụng chống tiểu đƣờng ở động vật thí nghiệm, nhƣng chƣa có tác dụng làm giảm đáng kể lƣợng đƣờng trong máu ở ngƣời. Tuy vậy nghiên cứu này càng thúc đẩy các nhà khoa học đi tìm những chất chữa bệnh tiểu đƣờng từ các NNS.
1.3.8. Các độc tố
Sự sinh ra các độc tố của NNS chính là cơ chế mà nhờ đó cây chủ đƣợc bảo vệ trƣớc sự tấn công của côn trùng. Khả năng của NNS trong việc xua đuổi côn trùng, gây ra ức chế sinh trƣởng và phát triển, thậm chí tăng tỷ lệ chết của côn trùng hại cây là tƣơng quan với sự sản sinh độc tố. Trong một số trƣờng hợp, có những nấm có khả năng làm cho cây chủ trở nên có vị khó chịu đối với một số sâu hại nhƣ các loại rệp cây, các loại châu chấu, các bọ cánh cứng, v.v. [47].
Dƣới đây là tóm tắt một số nghiên cứu về lĩnh vực này.
- Lần đầu tiên vào năm 1977, Bacon và cs xác định có sự tƣơng quan giữa
một NNS, Epichloe typhina, và độc tính của cây chủ của nó, cỏ Festuca arundinaceae, đối với gia súc ăn cỏ [23]. Ngày nay ngƣời ta biết rằng một số độc tố
là do NNS trong cây chủ đó tổng hợp, và những chất này bảo vệ cây chủ chống lại các động vật ăn cỏ khác nhau.
- Những độc tố quan trọng nhất đƣợc tìm thấy ở Lolium perenne là các
alcaloit thuộc hai dạng, ergopeptin và clavin, và các độc tố thần kinh đƣợc gọi là lolitrem [25].
- Sự bảo vệ cây thông Canada chống lại sâu đục chồi cây bách là do sự tổng hợp các sản phẩm thứ cấp bởi NNS [115].
- Sự có mặt của nấm Acremonium lolii ở cây Lolium perenne có ảnh hƣởng
đến sinh trƣởng, sự sống sót, và tập tính ăn của ấu trùng sâu Listronotus bonariensis. Trong trƣờng hợp này, sự giảm sức tấn công của của côn trùng đối với
những cây có NNS là do tác dụng của một độc tố mạnh, lolitrem B, cũng độc đối với động vật có vú. Độc tố này, khi đƣợc bổ sung vào thức ăn của côn trùng đã làm giảm sinh trƣởng và độ sống sót của chúng, và chỉ đƣợc côn trùng hấp thu qua thức ăn chứ không qua da [132].
- Trong một số trƣờng hợp, chỉ có thể giải thích những mối tƣơng tác dẫn đến việc côn trùng bị khống chế trong tự nhiên là do sự tổng hợp độc tố của NNS. Theo đó, trong số 900 chủng nấm phân lập từ cây Abies balsamea và cây bách đỏ Picea rubens có 5 chủng sản sinh các độc tố và 3 trong số đó sinh ra các độc tố
mạnh; những độc tố mạnh này đƣợc chiết ra, đƣa vào cơn trùng C. fumiferana thì đã gây chết hoặc giảm tốc độ phát triển của nó [44].
- Sự có mặt của các alcaloit N-formil, N-axetil lolin, peramin, lolitrem B, và ergovalin, trong lúc các rệp cây tấn công cây chủ, đã đƣợc Siegel và cs xác nhận [148]. Theo đó, một số cỏ nhiễm NNS Acremonium spp. và Epichloe typhina đã đƣợc phân tích. Những nấm này nói chung tổng hợp các alcaloit, chủ yếu là peramin và ergovalin. Peramin, lolitrem B và ergovalin đƣợc tìm thấy ở cỏ Lolium và cỏ Festuca chứa NNS A. coenophialum và A. lolii, cũng nhƣ ở cỏ Festuca longiflora chứa nấm E. typhina. Các cá thể sâu Rhopalosiphum padi và Schizaphis graminum đã không sống sót trong những cỏ chứa alcaloit lolin. Tuy nhiên
ergovalin đã khơng ảnh hƣởng đến cả hai lồi sâu này.
- Các dịch chiết bằng metanol của cây F. arundinaceae có NNS A. coenophialum, chứa các lolin từ nấm, có khả năng làm thay đổi tập tính ăn và trọng
lƣợng cơ thể của sâu hại. Những thức ăn đƣợc bổ sung dịch chiết chứa các dẫn xuất của lolin làm giảm trọng lƣợng và làm thay đổi một vài tập tính của sâu S. frugiperda và O. nubialis [137].
- Đáng chú ý là những thay đổi của môi trƣờng xung quanh có thể ảnh hƣởng đến sự sinh độc tố của NNS. Chẳng hạn, những thay đổi về nhiệt độ và mùa trong năm thì làm thay đổi hàm lƣợng độc tố trong cây. Đó là trƣờng hợp của độc tố peramin do nấm A. lolii sinh ra ở cây L. perenne [33].
- Hai độc tố khác, độc đối với sâu đục chồi C. fumiferana, đƣợc tìm thấy ở
một NNS chƣa định tên, ở cây Gaultheria procumbent [50].
- Các alcaloit từ cây N. lolii và L. perenne có tác dụng làm thay đổi tập tính
của cơn trùng. Một số trong những alcaloit này đƣợc bổ sung vào thức ăn của sâu
Heteronynchus arator (Coleoptera) trƣởng thành. Trong số đó, peramin, lolitrem B,
các alcaloit kiểu lysergol, festuclavin, và axit lysergic không có tác dụng đối với cơn trùng. Ergovin thì có hiệu quả vừa phải, còn ergotamin, ergovalin thuộc họ alcaloit kiểu ergot thì dƣờng nhƣ tạo nên tính đề kháng của cây đối với côn trùng [26].
- Các chủng NNS Neotyphodium sp. tổng hợp N-formilomin và một chất
giống với paxilin ở cây chủ Echinopogum ovatus. Những chất này có hoạt tính diệt L. bonariensis và các côn trùng khác [115].
- Đa số các nghiên cứu về sự sinh độc tố của NNS đƣợc thực hiện trên cỏ. Tuy nhiên, lần đầu tiên vào năm 1992 Calhoun và cs đã nhận dạng các sản phẩm độc do NNS trong các cây gỗ sinh ra; những chất này ức chế sinh trƣởng và làm tăng tỉ lệ chết của ấu trùng sâu đục chồi C. fumiferana ăn hại cây thơng có nhựa thơm. Các
NNS ở đây là Phyllosticta và Hormonema dematioides, còn các chất độc chủ yếu là axit heptelidic và ruguloxin [38]. Bills và cs cũng phát hiện đƣợc các độc tố trong
cây gỗ nhiệt đới có một NNS thuộc chi Phomopsis [30].