2. ENZYM α-GLUCOSIDASE
2.3.3.3. Ức chế không cạnh tranh
Ức chế không cạnh tranh là kiểu ức chế mà enzym có thể kết hợp với hoặc chất ức chế, hoặc chất nền, hoặc cả hai.
Hình 1.11: Kiểu ức chế không cạnh tranh
Phương trình Michealis-Menton cho kiểu ức chế không cạnh tranh:
Vo Vkoct [ S ]
(10)
- 17 -
Phương trình Lineweaver-Burk khi có chất ức chế không cạnh tranh:
1 K m Vo Vkoct 1 [S ] 1 Vkoct (11)
Với Kkoct là hằng số ức chế của kiểu ức chế không cạnh tranh.
Hình 1.12: Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ chất nền theo Lineweaver-Burk khi có ức chế không cạnh tranh
Kiểu ức chế này cho thấy các đường thẳng càng có nồng độ chất ức chế càng
cao thì có độ xiên lớn hơn và các đường thẳng cùng hội tụ tại một điểm 1/Km nằm
trên trục hoành.
Xác định Ki kiểu ức chế không cạnh tranh
Vmax Ta có Vkoct 1 [I ] K i Do đó 1 Vkoct 1 Vmax [I ] K i 1 Vmax
Để xác định Ki, lập đồ thị 1/Vkoct theo [I], đường thẳng biểu diễn sẽ cắt trục
Hình 1.13: Đồ thị biểu diễn 1/Vkoct theo [I] khi có chất ức chế không cạnh tranh để xác định Ki
2.3.3.4. Ức chế hỗn tạp (mixed inhibition)
Ức chế hỗn tạp là kiểu ức chế mà chất ức chế không những liên kết với enzym tự do mà còn liên kết với cả phức hợp ES tạo thành phức hợp EIS không tạo được sản phẩm P. Hiện tượng ức chế chỉ phụ thuộc vào nồng độ chất ức chế. Tốc độ cực đại đo được khi không có mặt chất ức chế là cao hơn khi có mặt chất ức chế.
Giá trị Km thay đổi không giống như trong trường hợp ức chế cạnh tranh.
Phương trình Michealis-Menton cho kiểu ức chế hỗn tạp:
V o V ht [ S ]
(12)
1 [ I ]
K si [ S ]
Với Kht K i (K là hằng số cân bằng tạo thành ESI)
Vht 1 V si [I ] si 1 [I ] si
Phương trình Lineweaver-Burk cho kiểu ức chế hỗn tạp:
1 K ht Vo Vht 1 [S ] 1 Vht (13)
- 19 -
K K [I ]
Tương quan giữa Kht và Vht là: ht
Vht
m
1 Vmax i
Lập đồ thị 1/V0 theo 1/[S] của phương trình (13), đường biểu diễn khi có chất ức chế sẽ cắt đường biểu diễn khi không có I không nằm trên trục tung cũng không nằm trên trục hoành. (Hình 1.14)
Hình 1.14: Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ chất nền theo Lineweaver-Burk khi có ức chế hỗn tạp
Kiểu ức chế này cho thấy các đường thẳng càng có nồng độ chất ức chế càng cao thì có độ xiên lớn hơn và các đường thẳng cùng hội tụ tại một điểm không nằm trên trục tung.
Xác định Ki của kiểu ức chế hỗn tạp
Ta có: K ht K m
1 [I ] hay K ht K m
[ I ] K m
Vht Vmax K i Vht Vmax .K i Vmax
Để xác định Ki, lập đồ thị Kht/Vht theo [I], đường biểu diễn sẽ cắt trục hoành ở điểm –Ki (Hình 1.15)
Bảng 1.1: Tóm tắt ảnh hưởng của kiểu ức chế lên Vmax và Km.
Kiểu ức chế Cạnh tranh Kháng cạnh tranh Hỗn tạp Không cạnh tranh
Vmax Không ảnh hưởng Giảm Giảm Giảm
Km Tăng Giảm Tăng Không ảnh hưởng
2.3.4. Ảnh hƣởng của nhiệt độ [2]
Ta có thể tăng vận tốc của một phản ứng hóa học bằng cách tăng nhiệt độ của môi trường, hiện tượng này tuân theo định luật Vant-Hoff. Điều này có nghĩa là khi tăng nhiệt độ lên 10 lần thì tốc độ phản ứng tăng lên khoảng 1,5 đến 2 lần. Đối với phản ứng do enzym xúc tác cũng có thể áp dụng được quy luật này nhưng chỉ trong một phạm vi nhất định, vì bản chất enzym là protein. Khi ta tăng nhiệt độ lên
trên 40-50oC xảy ra quá trình phá hủy chất xúc tác. Mỗi enzym có một nhiệt độ tối
ưu khác nhau. Sau nhiệt độ tối ưu thì tốc độ phản ứng enzym xúc tác sẽ giảm.
2.3.5. Ảnh hƣởng của pH [2]
Sự phân li khác nhau của một phân tử protein ở các giá trị pH khác nhau làm thay đổi tính chất của trung tâm liên kết chất nền và hoạt động của phân tử enzym, dẫn đến giá trị xúc tác khác nhau phụ thuộc vào giá trị pH.
Đa phần các enzym bền trong khoảng 5 < pH < 9, nhiều enzym hoạt động rất mạnh ở môi trường pH trung tính và cũng có rất nhiều enzym hoạt động mạnh ở cả pH kiềm và trung tính.
Bản chất hóa học của thành phần dung dịch đệm cũng ảnh hưởng đến độ bền, hoạt động xúc tác của enzym.
Tóm lại, ngoài các yếu tố đã nói ở trên, còn có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng lên hoạt động xúc tác của enzym như: ánh sáng, chất hoạt hóa, sóng siêu âm, sự chiếu điện…
- 21 -
2.4. Giới thiệu về enzym α-glucosidase
Enzym α-glucosidase với những tên khác như maltase, glucoinvertase,
glucosidoinvertase, glucosidosucrase, maltase-glucoamylase, nitrophenyl α-D- glucosidase, transglucosidase, α-glucopyranosidase, glucosidoinvertase, α-D- glucosidase, α-glucosidase hydrolase, α-1,4-glucosidase, thuộc nhóm hydrolase (nhóm enzym xúc tác các phản ứng thủy phân).
Khi thức ăn được hấp thụ vào cơ thể thì các carbohydrat trong thức ăn được thủy phân thành những phân tử đường nhỏ hơn bởi những enzym trong ruột non.
Tiến trình phân hóa này đòi hỏi tụy tạng phải tiết ra enzym α-amylase dùng để phá
vỡ các phân tử carbohydrat lớn thành oligosaccharid. Enzym α-glucosidase ở màng
ruột non lại tiếp tục phân hoá các oligosaccharid thành các phân tử đường nhỏ hơn
nữa rồi mới thẩm thấu vào máu. Bằng cách kiềm chế hoạt động của enzym α-
glucosidase có thể làm giảm sự thủy giải của carbohydrat và làm chậm sự thẩm thấu glucose vào mạch máu. [29]
α-amylase Tinh bột Saccharose (Glucose + Fructose) Maltose (Glucose + Glucose) Chất ức chế α-glucosidase Chất ức chế
Glucose Glucose Glucose Fructose
Glucose huyết tăng
2.5. Tác nhân ức chế enzym -glucosidase
Việc tìm kiếm các hợp chất ức chế enzym -glucosidase có ý nghĩa rất lớn trong các lĩnh vực như dược phẩm, thực phẩm… Đã có rất nhiều hợp chất được tìm thấy trong tự nhiên hoặc tổng hợp có khả năng ức chế enzym α-glucosidase. Tuy nhiên, những tác nhân ức chế enzym -glucosidase hiện nay thường gây nhiều phản ứng phụ. Vì vậy, việc tìm kiếm các hoạt chất có khả năng ức chế enzym
-glucosidase vẫn đang được sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới. Thông thường, việc nghiên cứu các hoạt chất ức chế -glucosidase luôn bắt đầu từ các hợp chất có trong tự nhiên vì nguồn dược thảo rất phong phú, đa dạng và ít phản ứng phụ. Do đó, các nhà khoa học trên thế giới thường sử dụng những phương pháp sàng lọc hoạt tính ức chế enzym này để định hướng trong nghiên cứu. Nhiều nước đã công bố trên các tạp chí quốc tế về các cây thuốc có khả năng ức chế enzym - glucosidase với mục đích sử dụng trong lĩnh vực dược phẩm, cũng như đã cô lập được nhiều hợp chất có hoạt tính ức chế enzym -glucosidase từ nguồn dược thảo.
Hiện nay, các hợp chất ức chế enzym -glucosidase được chia thành các nhóm chính sau: disacccarit, iminosugar, thiosugar, pseudoaminosugar, carbasugar và các hợp chất không có liên kết glucosidic. Dưới đây liệt kê một số hợp chất có hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase.
2.5.1. Các hợp chất ức chế enzym α-glucosidase từ tổng hợp [27]
Disaccarit
Nijibiose
- 23 -
Iminosugar
3-O-( -D-Glucopyranozyl)-1-deoxynojirimycin
Isofagomin Noeuromycin
Hình 1.17: Các hợp chất iminosugar ức chế enzym α-glucosidase
Carbasugar và pseudoaminosugar
Voglibose
Hình 1.18: Các hợp chất carbasugar và pseudoaminosugar ức chế enzym α-glucosidase
Thiosugar
X = O; S; Se; N Tetrahydroxyazepan
Hình 1.19: Các hợp chất thiosugar ức chế enzym α-glucosidase
- 25 - R R1 đến R4 (CH2)Ph Cl Ph R H N-p-coumaroyl-N'-feruloyputrescin CH3 N, N'-diferuloyputrescin
Hình 1.20: Các hợp chất không có liên kết glycosidic ức chế enzym α-glucosidase
2.5.2. Các hợp chất ức chế enzym α-glucosidase cô lập tự nhiên [27]
Disaccarit
Kojibiose được cô lập từ dịch chiết xa kê năm 1953 bởi Ugalde, Staneloni, Leloir và các cộng sự có hoạt tính ức chế enzym -glucosidase. Kojibiose có nối
-(1 2) glycosidic được cô lập ra từ Aspergillus oryzae.
Dịch chiết từ hạt Mormodica charantia và từ trái Grifola frondosa cho hoạt tính ức chế -glucosidase và cô lập được D-(+)-trehalose. Trehalose có 2 monosaccarit liên kết với nhau bởi nối -(1 1) và là chất gây nên hoạt tính đó.
Trehalose Iminosugar
Hợp chất -homonojirimycin được Kite cùng các cộng sự cô lập từ lá cây
Omphalea diandra và Aglaonema treubii có hoạt tính kháng enzym -glucosidase.
-Homonojirimycin
Từ dịch chiết bằng MeOH của cây Lobelia sessifola cô lập được hợp chất
7-O-(β-D-glucopyranozyl)- -homonojirimycin. Hợp chất này có hệ thống
polyhydroxy piridin kết nối với đường bằng cầu oxy-metilen. Hợp chất này có hoạt tính kháng enzym -glucosidase mạnh.
- 27 -
Khi nghiên cứu cây Adenophora spp., một cây cùng chi với cây Lobelia sessifola, người ta cô lập từ rễ cây này một số hợp chất polyhydroxylat alkaloid có khả năng kháng enzym -glucosidase.
Adenophorin 5-Deoxyadenophorin
Từ cây Angylocalyx boutiquenus, ta cô lập được hợp chất 1,4-dideoxy-1,4-
imino-D-arabinitol (DAB-1) có hoạt ức chế enzyme -glucosidase và được xem là
một tác nhân mới trong việc điều trị tiểu đường loại 2.
1,4-Dideoxy-1,4-imino-D-arabinitol
Sự liên kết của vòng piperidin và pyrolidin tạo thành nhóm các hợp chất
indolizidin. Trong đó, hợp chất (-)-swainsonin được cô lập từ cây Swainsona
canescens, Astragalus lentiginosus, Ipomoea carnea và hợp chất castanospermin được cô lập từ dịch chiết hạt cây Castanospermum austral là những hợp chất alkaloid có khả năng ức chế enzym -glucosidase mạnh.
Carbasugar và pseudoaminosugar
Năm 1908, Kuble đã cô lập được hợp chất conduritol A từ vỏ của quả nho
Marsdenia condurango, một hợp chất có khả năng ức chế enzym α-glucosidase.
Hợp chất này cũng được tìm thấy trong cây Glymnena sylvestre, một loài cây bụi
được dùng làm thuốc trị bệnh đái tháo đường ở một số nước châu Á và Ấn Độ.
Conduritol A Thiosugar
Yoshikawa và các cộng sự đã cô lập được từ dịch chiết nước của rễ và thân cây Salacia reticulata Wight một hợp chất có khả năng ức chế -glucosidase mạnh. Hoạt tính của nó thì cao hơn hợp chất acarbose, hợp chất thường được sử dụng để điều trị bệnh đái tháo đường.
Salacinol
Katalanol, một dẫn xuất của 1,2,3-trihydroxypropylsalacinol được cô lập từ cây Salacia reticulate có hoạt tính ức chế enzym -glucosidase mạnh hơn salacinol.
- 29 -
Kotalanol Hợp chất không có liên kết glycosidic
Từ cây Streptomyces melanosporofaciens, người ta đã cô lập được hợp chất
dibutyl phtalat. Hợp chất này có khả năng ức chế enzym -glucosidase kiểu không cạnh tranh.
Dibutyl phtalat
Năm 2006, Nilubon Jong-Anurakkun và cộng sự đã cô lập được 2 hợp chất
(-)-lyoniresinol 3a-O-β-D-glucopyranosid và quercetin 3-O-β-D-
xylopyranosyl(1’’ 2’’)-β-D-galactopyranosid có hoạt tính ức chế enzym α- glucosidase từ lá cây Alstonia scholaris. [8]
Quercetin 3-O-β-D-xylopyranosyl(1 2 )-β-D-galactopyranosid
3. TỔNG QUAN VỀ CÂY NÚC NÁC 3.1. Tên gọi
Cây núc nác có những tên khoa học như: Oroxylum indicum (L.) Kurz,
Oroxylum indicum (L.) Vent, Bignonia indica L., Oroxylon indicum Vent,
Calosanthes indica (L.) Blume, Oroxylum indicum (L.) Benth.ex Kurz). [1] [3] [6]
Ngoài ra, núc nác còn có nhiều tên gọi khác: mu hu die (Trung Quốc); midnight horror, shyonaka, sonpatha, indian trumpet flower, broken bones, midday marvel (Anh); oroxyle, calosanthe (Pháp); bungli, kajeng jaler, kayu lanang, mungli, wungli (Nhật); ungca (Lào); kulai, merkulai, merulia, merlai, bonglai kayu, bolai kayu, boli, boloi, bongloi, berak, beka, beka kampung, bikir, bikir hanglap, kantatang, misai kucing, kulai (Malaysia); tatelo, karamkanda, saune tatal (Nepan); pong-porang (Sudan); Kapung-kapung (Sumantran); achi, vanga adanthay (Tamil); Pheka, Sang Mak (Thái Lan). [1] [3] [6] [16]
Ở Việt Nam núc nác còn được gọi là so đo thuyền, nam hoàng bá, mộc hồ điệp, ngọc hồ điệp, vân cố chỉ, bạch ngọc chỉ, thiêu tầng chỉ, mạy ca, phắc ca (Tày), co ca liên (Thái), p`sờ lụng (K`ho), kờ lúc (K`dong), póc ta lốp (Ba Na), ngòng pắng điẳng (Dao).[1] [3] [6]
- 31 - Giới Plantae Ngành Magnoliophyta Lớp Magnoliopsida Bộ Lamiales Họ Bignoniaceae Chi Oroxylum
Loài Oroxylum indicum
3.2. Mô tả thực vật [1] [3] [6]
Cây nhỡ, có kích cỡ từ nhỏ đến trung bình từ 5-13m. Thân hình trụ nhẵn, ít phân nhánh; vỏ cây dày, màu xám tro và có nhiều sẹo to do lá rụng để lại, mặt trong có màu vàng nhạt.
Lá kép lông chim, mọc đối, dài đến 1,5m, thường tập trung ở ngọn thân, phiến xẻ 2-3 lần lông chim. Lá chét hình bầu dục, nguyên, dài 6-14cm, rộng 3,5-8 cm, gốc tròn hơi lệch, đầu nhọn. Mặt trên lá sẫm bóng, mặt dưới nhẵn hoặc có ít lông, cuống lá kép hình trụ, có các chấm bì khổng.
Cụm hoa có cuống mập và thẳng, mọc ở ngọn, thành chùm dài 40-80 cm, mang nhiều sẹo ở phía dưới, lá bắc nhỏ. Hoa to, màu nâu đỏ sẫm, đài hình chuông, lá đài dày và ngắn, dài 2,5 cm, ống tràng hình phễu, dài 9 cm, hơi phình ở họng, 5 cánh hoa chia thành 2 môi, cong gập xuống, mép nhăn nheo. Nhị 4 cái đều và 1 cái hơi ngắn hơn, chỉ nhị có lông mịn ở gốc, bầu thuôn dài. Hoa nở về đêm, thụ phấn nhờ dơi và gió. Mùa hoa: tháng 6-8.
Hình 1.21: Cây núc nác và hoa
Quả cong, thõng đu đưa từ nhánh như cái liềm, quả nang, dẹt và cong, dài 50-80 cm, dày 8 mm, khi chín nứt làm hai mảnh. Mùa quả: tháng 9-10. Các quả chín vẫn ở trên cây khá lâu vào mùa khô khi cây rụng hết lá.
Hạt núc nác hình bầu dục, rất mỏng, dẹt ba phía. Vỏ ngoài phát triển thành màng rất mỏng, màu trắng nâu nhạt với những đường gân tỏa ra từ hạt, trông như cánh bướm. Chiều dài cả hạt và cánh từ 4-7cm, rộng 2,5-4cm (nếu chỉ kể hạt không thì chỉ dài 1,5-2,5cm, rộng 1-2cm).
Hình 1.22: Quả và hạt cây núc nác
Vỏ núc nác không mùi, vị đắng, hơi hắc. Vỏ cuộn lại thành hình ống hay hình cung, dày 0,6 - 1,3 cm, dài ngắn không nhất định. Mặt ngoài màu vàng nâu
- 33 -
nhạt, nhăn nheo, có nhiều đường vân dọc, ngang. Mặt trong nhẵn, màu ngoài xám hay vàng lục. Mặt bẻ ngang có lớp bần mỏng, mô mềm, vỏ lổn nhổn như có nhiều sạn, trong cùng có lớp sợi dễ tách theo chiều dọc.
3.3. Phân bố [1] [3] [6]
Núc nác có nguồn gốc từ tiểu lục địa Ấn Độ, ở dưới chân núi Hymalaya. Trên thế giới, núc nác phân bố rộng rãi ở vùng nhiệt đới Châu Á, bao gồm Srilanka, Ấn Độ, Mianma, Trung Quốc (Phúc Kiến, Quảng Tây, Vân Nam, Quý Châu, Tứ Xuyên, Hải Nam, Quảng Đông), Lào, Thái Lan, Campuchia, Philippin, đảo Selip và Timor của Indonesia.
Ở nước ta cây mọc hoang và được trồng khắp nơi, rải rác khắp các tỉnh miền núi và trung du như Cao Bằng, Lạng Sơn, Quảng Ninh, Bắc Kạn, Thái Nguyên, Tuyên Quang, Yên Bái, Lai Châu, Điện Biên, Sơn La, Hòa Bình, Thanh Hóa, Nghệ An, Quảng Bình, Quảng Trị, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Gia Lai, Kon Tum, Đắk Lắk, An Giang.
3.4. Dƣợc tính [1] [3] [6]
Lá núc nác có tác dụng giảm đau, kháng khuẩn, kháng sinh, dùng để trị phù lá lách, đau bao tử…
Quả chát, ngọt có tác dụng làm dễ tiêu hóa, tăng cảm giác thèm ăn, trừ giun sán, bệnh tim, đau cổ họng, bệnh trĩ, viêm phế quản, bạch bì.
Hạt được sử dụng để điều trị trong những trường hợp ho hen không ngừng, đau dạ dày, đau bụng, nhiễm trùng họng, viêm khí quản, tăng huyết áp, mụn nhọt và vết thương.
Thân núc nác còn được dùng để trị dị ứng, rắn cắn, bọ cạp chích. Vỏ thân là thuốc lợi tiểu, trị bao tử, tiêu chảy và lỵ
Rễ dùng để trị bệnh tiêu chảy và lỵ, chống viêm, long đờm, chống giun, trị đau ngực và đầu. Vỏ rễ núc nác hăng, chát, cay, đắng, có tác dụng làm se ruột, làm
R1 R2
H H Chrysin-7-O-glucuronid [38] OH H Baicalin [38]
OH OH Scutellarin [32]
mát, hạ sốt, trị kiết, bạch bì, hen suyễn, tiêu chảy, thấp khớp, viêm phế quản, sưng tấy.
3.5. Thành phần hoá học
Bằng các phương pháp sắc ký, phổ nghiệm, các nhà khoa học đã cô lập, xác định cấu trúc và định danh được những hợp chất có trong từng bộ phận của cây núc