2. Mục tiêu đề tài
1.1. Tổng quan về Flavonoids
Flavonoids là các chất được chuyển hóa từ polyphenolic tự nhiên có trong các loại thực vật và tìm thấy một lượng đáng kể trong các loại trái cây, rau quả, ngũ cốc, hạt, chè và dược thảo truyền thống [1-3]. Trong cây, flavonoid có ở mọi bộ phận nhưng thường tập trung ở lá và hoa [4]. Flavonoids là các sắc tố thực vật có thể ăn được, có nhiều màu sắc trong tự nhiên. Chúng đóng một vai trị quan trọng trong q trình chuyển hóa thực vật, ví dụ: như các chất điều chỉnh tăng trưởng và chống lại ánh sáng cực tím, oxy hóa và nhi ệt. Dù có vị đắng nhưng màu sắc tươi sáng của chúng cũng giúp thu hút một số lồi cơn trùng để tạo điều kiện thụ phấn.
Flavonoids được phát hiện đầu tiên bởi Albert Szent-Györgyi, một trong những nhà hóa học nổi tiếng nhất từ đầu thế kỷ XX. Ông nhận giải Nobel năm 1937 vì khám phá mơ tả về vitamin C và khám phá ra flavonoid trong khi ông đang nghiên cứu tách ly vitamin C [5].
1.1.1. Cấu trúc của flavonoid và các sản phẩm tự nhiên liên quan
Flavonoid là một nhóm rất lớn và đa dạng trong các hợp chất của thực vật. Tuy hiên, tất cả chúng đều có cùng cấu trúc hóa học cơ bản. Cấu trúc flavonoid cơ bản là hạt nhân flavan, chứa 15 nguyên tử cacbon được sắp xếp trong ba vòng (C6-C3-C6), được định danh là A, B và C. Flavonoid được phân chia thành sáu phân nhóm: flavones, flavonols, flavanols, flavanones, Isoflavones, và anthocyanins, theo trạng thái oxy hóa của vịng trung tâm vịng C như thể hiện trong hình 1.1.
Sự biến đổi cấu trúc của chúng trong từng nhóm thế là do mức độ của sự hydroxyl hóa, sự methoxyl hóa, sự prenyl hóa hoặc q trình glycosyl hóa. Một số flavonoid phổ biến nhất bao gồm quercetin là một flavonol phong phú trong hành tây, bông c ải xanh, táo, Hoa hòe . Catechin một flavanol được tìm thấy trong trà và một số trái cây. Naringenin là một flavanone có thành phần chính trong bưởi. Các cyanidin-glycosid, anthocyanin có trong trái cây (qu ả nho đen, quả mâm xôi, blackberry, vv),
26
[6]. Vì một nhóm phenol ln bị ràng buộc với một trong các vòng benzen, các flavonoid, cùng với các axit phenolic và các polyphenol c ủa flavonoid thuộc về nhóm polyphenol lớn hơn. Sáu tiểu phân lớp có thể được phân biệt, trong đó có rất nhiều liên kết duy nhất cho từng chất. Những chất này khác nhau về số lượng các nhóm hydroxyl mà chúng ch ứa, cách thức chúng được sắp xếp theo ba chiều và mức độ mà các nhóm này được 'lấy'. Điều này dẫn đến một lượng lớn flavonoid, thường có một loạt các tính chất sinh hóa và sinh lý khác nhau phụ thuộc vào cấu trúc của chúng.
Hình 1.1. Cấu trúc cơ bản của flavonoid
Flavone và flavonol là ch ất nền cho một loạt các phản ứng, bao gồm sự glycosyl hóa, methyl hóa và acyl hóa [7 -9]. Ở thực vật, flavonoid aglycones xảy ra dưới nhiều dạng cấu trúc khác nhau. Để thuận tiện, các vòng được định danh A, B, và C.
Chất flavonoid aglycons đều bao gồm một vòng benzen (A) được kết hợp với một vòng tròn sáu cạnh (C) ở vị trí 2 chứa một vịng phenyl (B) thể hiện trong hình. 1.2. Vịng sáu c ạnh kết hợp với vòng benzen là một ether γ-pyrone (favaonoids và flavonones) ho ặc các chất dihydro
(favaonols và flavonones) v ị trí của nhóm benzenoid phân chia flavonoid (vị trí 3). Flavonols khác với flavanones bởi nhóm hydroxyl ở vị trí 3 và liên kết đơi C2-C3. Authocyanidines có liên quan ch ặt chẽ với flavonoid. Chúng khác với loại thứ hai trong vòng C, như trong authocyanidines có vịng mở nhưng tính chất sinh học của chúng cũng tương tự.
Flavonoid thường được hydroxyl hóa ở các vị trí 3, 5, 7, 3', 4' và 5'. Các ete metyl và este axetyl c ủa các nhóm ancol được biết là xảy ra trong tự nhiên khi glycosid được tạo thành, liên kết glycosidic thường nằm trong các vị trí 3 hoặc 7 và cacbonhydrat có thể là L-ramhama, D-gluco,
glucorhamnose, galactose hoặc arabinose [ 10-12]. Flavonoids có thể được phân chia thành flavonols, flavones, flavanols, flavanones, anthocyanidins,
27
và isoflavonoid dựa trên mức độ bão hòa và sự mở của vòng pyran trung tâm như trong hình. 1.2 [13-15].
Catechin (colourless) Isoflavonol Flavone (yellow) Flavonoid (colourless) IIsoflavonol Isoflavonol (colourless) O O O OH O O O O O O O O OH O chalchone Flavono-3-ol
(yellow) Authocyanidre(red, blue, violet) 1 2 3 4 1' 3' 4' 5' 6' 5 6 7 8 2' O OH O O O+ OH O OH HO OH A C B 5 7 2' 3' 4' 5' OH OH - OH OH - OH OH - - OH - OH OH - OH OH OH OH OH OH - OH - Quercetin Kaempkerol Myricetin Morin
Hình 1.2. Các cấu trúc hóa học của các phân lớp flavonoids phổ biến nhất. Phần dưới của hình minh họa cấu trúc chung của flavon-3-ol và một số hợp chất đại diện mà các nhóm hydroxyl của vịng B được hiển thị.
1.1.2.Hoạt tính dược lý của flavonoid
Flavonoids đã được chứng minh là có nhiều hoạt động sinh học và dược lý với các nghiên cứu trong phịng thí nghiệm, bao gồm: chống viêm [16-20], chống dị ứng [21], độc tế bào đối với tế bào HeLa [22], chống vi khuẩn (kháng khuẩn) [23], chống nấm [24], thuốc kháng vi-rút [25], chống tiêu chảy [26]. Flavonoids cũng đã đư ợc chứng minh là ức chế các enzyme topoisomerase [27,28] gây ra s ự đột biến DNA trong gen MLL (mixed -
28
lineage leukemia) trong các nghiên c ứu thử nghiệm [29]. Flavonoids đư ợc coi là an toàn, làm cho chúng là ứng cử viên lý tưởng để điều trị ung thư hoặc các tác nhân liên quan trong đi ều trị lâm sàng [30-32]. Hầu như tất cả các chất nhân tạo hiện đang được sử dụng trong điều trị ung thư là rất độc và gây ra tổn thương nghiêm trọng cho các tế bào bình thường [33,34]. Chất chống ung thư lý tưởng sẽ có tác dụng bất lợi tối thiểu đối với các mơ bình thường nhưng với khả năng tối đa để diệt tế bào khối u hoặc ức chế sự phát triển của khối u [35,36]. Sự hạn chế các tác động độc hại đáng kể đối với các liệu pháp lâu dài và hoạt động sinh học vốn có của flavonoid làm cho chúng trở thành ứng viên lý tưởng cho các liệu pháp điều trị mới [37,38]. Thực tế, flavonoid đã cho thấy hoạt tính gây độc tế bào đối với các tế bào ung thư khác nhau của con người có ít hoặc khơng ảnh hưởng đến các tế bào bình thường và thực tế này đã kích thích sự quan tâm lớn đến việc phát triển các liệu pháp điều trị ung thư tiềm năng bằng flavonoid [39,40].
Flavonoids làm tăng hoạt tính của chất chống oxy hoá, loại bỏ hoặc giảm các gốc tự do oxy và lipid peroxit và các hi ệu ứng chống lão hóa [41]. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng flavonoid được tách từ chi Epimedium có thể cải thiện chức năng của hệ thống thần kinh trung ương của những con chuột, nó có tác dụng chống lão hóa. Đây là khả năng chống oxy hoá từ khả năng điện tử của nó đối với hydro hoặc cho các nhóm hydroxyl trên phenol của flavonoid. Nhiều nghiên cứu cho thấy nhóm hydroxy trên vịng B là flavonoid có khả năng chống oxy hóa và loại bỏ các gốc tự do. Số lượng nhóm hydroxyl trong phenol trên vịng B flavonoids đã tr ực tiếp ảnh hưởng đến hoạt động chống oxy hóa của chúng [42]. Trong một phạm vi nhất định, tỷ lệ thuận với hoạt động chống oxy hoá của flavonoid và số nhóm hydroxyl trên phenolic. Điều này có thể liên quan đến số lượng flavonoids hình thành liên kết hydro tạo ra hydroxyl trên nhân phenyl, s ố lượng các gốc tự do và sự ổn định của các gốc tự do và các yếu tố khác [43].
29