Trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu về polysaccharide sulfate (PS) từ nhiều loài hải sâm thu nhận từ các vùng khác nhau. Hoạt tính sinh học của PS được Berteau và Mulloy nghiên cứu đầu tiên ở động vật biển không xương sống [68]. Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật và các công nghệ, cùng
26
với nhiều thiết bị mới đã hỗ trợ và tạo cơ sở cho các nghiên cứu mới về PS từ các loài hải sâm. Các nghiên cứu về cấu trúc và các hoạt tính sinh học của PS chiết tách từ các loài hải sâm đã công bố trước đây cho thấy, với cùng một loài hải sâm, nhưng sống ở các vùng biển khác nhau, đồng thời khi tiến hành thu mẫu ở các thời điểm mùa vụ, vị trí khác nhau cho các kết quả về đặc điểm cấu trúc và các hoạt tính sinh học khác nhau. Alves và các cộng sự [69] đã công bố cấu trúc và hoạt tính sinh học của các polysaccharide sulfate từ loài nhím biển và hai loài hải sâm Isostichopus badionotus và Ludwigothurea grisea. Tổng kết từ các nghiên cứu PS, từ động vật không xương sống ở biển, ở đây là các loài hải sâm, có cấu trúc đồng nhất, mạch thẳng và lặp lại với chỉ từ 1-, 3- hoặc 4- đơn vị đường đơn. Tuy nhiên, mỗi loài đều có một cấu trúc fucan sulfate hóa riêng biệt với các cấu trúc khác nhau ở vị trí liên kết giữa các gốc fucose và mức độ liên kết, cũng như vị trí sulfate trên các gốc đường này. Thành phần chủ yếu của PS từ hải sâm là L-fucose và các nhóm este sulfate, nhờ có đặc điểm cấu trúc như vậy, nên các PS này thể hiện là một trong những hợp chất có hoạt tính sinh học mạnh nhất được phân lập từ các loài hải sâm. Kariya và cộng sự đã phân lập được hai loại fucan sulfate từ hải sâm Sichopus japonicus nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và hoạt tính ức chế tế bào tủy xương [20]. Nhóm tác giả Long Yu và cộng sự đã công bố các kết quả hoạt tính kháng ung thư dạ dày của fucan sulfate được phân lập từ loài hải sâm Acaudina molpadioides [30]. Chen và các cộng sự đã công bố nghiên cứu về cấu trúc và hoạt tính kháng đông tụ của fucan sulfate từ các loài hải sâm Isostichopus badionotus và Ludwigothurea grisea [54]. Trong nghiên cứu của Mohamed Ben Mansour cũng công bố về cấu trúc và hoạt tính chống đông tụ của fucan sulfate từ hải sâm Holothuria polii [70]. Gần đây nhất, năm 2020 Li và cộng sự đã nghiên cứu về PS từ loài hải sâm Stichopus chloronotus được thu nhận ở Trung Quốc, nghiên cứu chỉ ra thành phần hóa học cơ bản, đặc điểm cấu trúc và đặc biệt là các hoạt tính sinh học quý như chống oxy hóa và khả năng ảnh hưởng một số đặc tính lên hệ miễn dịch [30].
Các PS phân lập từ các loài hải sâm sở hữu nhiều hoạt tính sinh học quý hiếm và có tiềm năng ứng dụng cao trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là y sinh và dược. Hoạt tính sinh học của PS thể hiện dựa trên cơ sở cấu trúc của chúng.
27
Việc phân tích cấu trúc của PS có ý nghĩa vô cùng quan trọng dựa vào đó có thể giải thích các hoạt tính sinh học cũng như cơ chế tác động, từ đó làm cơ sở để ứng dụng hợp chất này vào thực tiễn. PS từ nhiều loài sinh vật biển như mực, cua, bạch tuộc, cá mập,…[27]; hay từ các loài rong biển [71, 72],… đã được thu nhận và tiến hành nghiên cứu; công trình nghiên cứu PS từ hơn 20 loài rong nâu khác nhau về cấu trúc được phát triển thành các thực phẩm chức năng thương mại (fucoidan) [73]; còn với PS từ hải sâm được nghiên cứu cấu trúc với một số loài phân bố ở Việt Nam.
Tại Việt Nam, với đường bờ biển dài 3260 km, giáp biển Đông, cùng với đặc điểm khí hậu nhiệt đới tạo nên sự đa dạng về nguồn lợi tài nguyên biển bao gồm một hệ sinh vật biển vô cùng phong phú và đa dạng [74]. Đây là điều kiện vô cùng thuận lợi về nguồn nguyên liệu để tiến hành các nghiên cứu nhằm tìm ra các hợp chất thiên nhiên mới có hoạt tính sinh học. Các nghiên cứu về hợp chất thiên nhiên biển đã bắt đầu từ những năm thuộc thập niên 60 của thế kỷ 20, tập trung vào một số nhóm hợp chất như protein, lipid, các nguyên tố đa lượng và vi lượng hay các nhóm chất độc tố, tuy nhiên chỉ thật sự được đẩy mạnh trong khoảng hơn 10 năm trở lại đây với sự phối hợp của các nhà nghiên cứu ở nhiều lĩnh vực khác nhau. Với sự phát triển về khoa học kỹ thuật và phương pháp, thiết bị nghiên cứu, các số lượng các công bố về hợp chất có hoạt tính sinh học từ nhiều đối tượng sinh vật biển khác nhau tại vùng biển Việt Nam ngày càng tăng. Có thể kể ra như tuyển tập cụm công trình “Khai thác sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên sinh vật Biển Việt Nam nhằm tạo ra các sản phẩm có giá trị phục vụ cuộc sống”, với sự tham gia của các nhà khoa học từ các Viện khác nhau thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam (như Viện Hóa sinh biển, Viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên, Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang, Viện Tài nguyên Môi trường Biển Hải phòng), kết quả nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của các hợp chất thiên nhiên từ 5 đối tượng sinh vật biển chọn lọc (gồm: hải sâm Holothuria vagabunda và Holothuria scabra, Cầu gai Diadema setosum, hải miên cành Haliclona sp. và bọt biển xốp đen Icrinia echinata) đã được công bố; các tác giả đã sử dụng các kỹ thuật khác nhau để chiết tách, tinh sạch và xác định được cấu trúc của khoảng 30 chất, trong đó có 4 chất mới lần đầu tiên
28
được phân lập từ thiên nhiên, kết quả thử nghiệm hoạt tính sinh học cũng cho thấy nhiều chất có hoạt tính chống ung thư và hoạt tính kháng sinh rất cao. Tác giả Phạm Đức Thịnh và cộng sự năm 2018 nghiên cứu về PS từ loài hải sâm Stichopus variegatus đã xác định được thành phần hóa học, đặc trưng cấu trúc và đặc biệt là nghiên cứu về hoạt tính chống ung thư của PS thu nhận được từ loài hải sâm này [75]. Năm 2019, nhóm tác giả Phạm Đức Thịnh và các cộng sự nghiên cứu về PS từ loài hải sâm Holothuria spinifera, kết quả của nghiên cứu cũng xác định được một số thành phần hóa học cơ bản và đặc điểm cấu trúc của PS từ loài hải sâm này [76]. Trong nghiên cứu thuộc phạm vi đề tài luận văn thạc sĩ của tác giả Mai Ngô Thương Hoài năm 2019 “Nghiên cứu chiết tách và phân tích đặc trưng cấu trúc của glycosaminoglycan từ hải sâm Holothuria atra”, kết quả bước đầu của nghiên cứu cũng xác định được thành phần hóa học và đặc trưng cấu trúc của PS thu nhận từ hải sâm Holothuria atra [77]. Polysaccharide sulfate ở sinh vật biển cũng là nhóm hợp chất sở hữu nhiều hoạt tính sinh học quý hiếm, tuy nhiên hiện nay chỉ mới được nghiên cứu trên một số loài thực vật, chủ yếu là rong và một số loài hải sâm nhất định, vẫn chưa được quan tâm đặc biệt nhiều ở các động vật biển trong đó có hải sâm.
Tóm lại, từ việc phân tích tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước, đề tài: “Xác định thành phần hóa học và đặc điểm cấu trúc của polysaccharide sulfate từ hải sâm Stichopus horrens” được đề xuất thực hiện nhằm đóng góp thêm các nghiên cứu về polysaccharide sulfate từ hải sâm theo hướng nghiên cứu các hợp chất mới có hoạt tính sinh học, nhằm ứng dụng làm thực phẩm bổ dưỡng và thực phẩm bảo vệ sức khỏe từ nguồn tài nguyên biển.
29