Đặc điểm, cấu trúc và các tính chất của fucoidan

L ỜI MỞ ĐẦU 1.

1.3.2 Đặc điểm, cấu trúc và các tính chất của fucoidan

Fucoidan là một polysacarit sulfat được tách chiết từ rong nâu, có cấu tạo gồm mạch chính có mặt -L-Fucose sulfat, ngoài ra có thể có D- Galactose, D-Mannose, D-Xylose, L-Rhamnose, D-Glucose, D-Uronic axít và có thể có phân bố ngẫu nhiên của các gốc acetyl [23],[37]. Fucoidan trong rong nâu chiếm hàm lượng rất lớn khoảng 4-8% trọng lượng khô.

Cấu trúc đầu tiên của fucoidan

Năm1937 Lunde, Heen và Oy phát hiện được fucoidin kết tủa trong alcohol và họ xác định được công thức phân tử của fucoidin là: (R.R1.O.SO2.OM)n .

Trong đó R là fucose M có thể là Na, K, Ca, Mg, R1 không rõ là gì [16]. Dưới đây là một số ví dụ về cấu trúc của fucoidan được phân lập từ rong biển:

-L-fucp-4(SO3-) s 

3

2)--L-fucp-(12)--L-fucp-(12)--L-fucp-(12)--L-fucp-(12) 4 4 4 4     SO3 - SO3 - SO3 - SO3 -

Cấu trúc từ Fucus anescens [21].

CÊu tróc fucoidan tõ Fucus distichus L[29].

SO3- SO3- SO3- SO3-

   

2 2 2 3

4)--L-fucp-(13)--L-fucp-(1 4)--L-fucp-(12)--L-fucp-(

4 4  

1.2.3 Công dụng sinh học của fucoidan 1. Một số tác dụng chữa bệnh của fucoidan

Từ rất lâu người dân vùng ven biển và vùng đảo đã biết sử dụng rong nâu làm thuốc để duy trì sinh lực, tăng cường sức khoẻ. Cũng chính vì thực tế có nhiều người sống thọ trên 100 tuổi ở vùng đảo Tonga (nam Thái Bình Dương) mà các nhà khoa học đã tìm đến nghiên cứu và phát hiện ra fucoidan.

Các hoạt tính sinh học của fucoidan được tác gỉa Rita Elkins M.H., [17] tổng kết dựa trên nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới, các ứng dụng chữa bệnh của fucoidan có thể kể ra như sau:

Cấu trúc fucoidan từ Ascophyllum nodosum [22]

3)--L-fucp(2R1,4R2)-(14)--L-fucp(2SO3-)-(1

(a)(~50%): R1 = SO3-, R2 = H

(b)(~50%): R1 = H, R2 = -L-fucp-(14)--L-fucp(2SO3-)-(13)-L-fucp(2SO3-)-(1

1. Sự hớt da, sự mài mòn, vết da bong 2. Xơ vữa động mạch 3. Viêm (nhiễm trùng) bàng quang 4. Bỏng

5. Tuần hoàn máu kém 6. Sự xung huyết (huyết khối)

7. Bệnh đái tháo đường 8. Sốt

9. Đau đầu 10.Huyết áp cao 11.Giảm đường huyết 12.Sự khó tiêu

13.Cơn đau thắt lúc có kinh

14.Chứng béo phì 15.Viêm phúc mạc

16.Viêm nhiễm đương hô hấp

17.Họng loét đau phía sau miệng 18.Đau răng 19.Vết thương 20.Dị ứng 21.Các bệnh miễn dịch 22.Nhọt 23.Ung thư 24.Cúm và cảm lạnh 25.Bệnh táo bón 26.Đau tai 27.U xơ

28.Chứng đau cơ do xơ hóa

29.Bệnh tim

30.Cholesterol cao 31.Mất ngủ

32.Giảm chức năng tuyến giáp

33.Rối loạn thần kinh 34.Đau

35.Bệnh tiền liệt 36.Viêm xoang

37.Viêm nhiễm khuẩn 38.Viêm nhiễm do nấm 39.Viêm khớp

40.Đau lưng

41.Rối loạn đường ruột 42.Mệt mãn tính

43.Đau kết tràng 44.Trầm cảm 45.Viêm mắt

46.Viên nướu (thường do các mảng ở bề mặt răng và cổ tay)

47.Lậu

49.Rối loạn miễn dịch 50.Rối loạn gan

51.Mụn, lở, loét miệng 52.Ký sinh trùng 53.Bệnh phát ban 54.Rối loạn da 55.Đột quỵ Loét [74]

1.1.Các nghiên cứu về hoạt tính của fucoidan

* Chất kích hoạt và tăng cường miễn dịch

Các hệ thống miễn dịch của chúng ta nằm dưới sự tấn công không ngừng và các rối loạn miễn dịch leo thang ở một mức độ lo ngại khác nhau. Trong các nghiên cứu mới đây liên tục xuất hiện quan điểm cho rằng sự trục trặc miễn dịch là nguyên nhân thật sự tạo điều kiện gây ra các bệnh tim, béo phì và nhiều loại xơ cứng mô . Ngăn chặn bệnh bằng điều chỉnh nhẹ nhàng và hỗ trợ hệ thống miễn dịch là sự đầu tư tốt nhất chúng ta cần làm để kéo dài tuổi thọ và tăng cường sức khỏe.

Fucoidan, một hợp chất thiên nhiên có tính chất kháng u, kháng ung thư. Nó được so sánh với sữa mẹ do sự hỗ trợ chống miễn dịch siêu đẳng của nó. Fucoidan kích thích sự sản xuất tế bào miễn dịch cần cho sự sống, giúp cho cơ thể có được vũ khí tốt hơn có khả năng chống lại những kẻ thù chết người như vi khuẩn, virut, nấm, ký sinh trùng và ngay cả các tế bào ung thư.

Fucoidan chứa các đường đặc biệt được gọi là gluconutrients thúc đẩy các tế bào diệt tự nhiên (natural killer - NK) chống tất cả các bệnh. Phòng tuyến bảo vệ hệ miễn dịch đầu tiên của chúng ta là các tế bào NK. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi những người sức khỏe yếu tăng mức sử dụng glyconutrients, số tế bào NK tăng lên đáng kể làm cho họ có khả năng tự bảo vệ bản thân nhiều hơn khỏi sự suy nhược của các mô mà nó đi kèm với bệnh tật, thoái hóa. Tập hợp cân bằng các glyconutrients của fucoidan làm tăng sự tái tạo tế bào

NK và tế bào B, nhờ vậy làm tăng tốc độ miễn dịch của cơ thể, chống lại sự xâm nhập bên ngoài.

Trong một nghiên cứu được tiến hành ở phòng thí nghiệm nông học trường đại học Kagoshima, fucoidan chứa trong rong biển được cho chuột ăn trong 20 ngày. Qua xét nghiệm, các tế bào diệt tự nhiên và các đại thực bào của động vật thử nghiệm đã tăng lên hai lần [9], [31].

* Fucoidan kháng khuẩn và kháng virus

Năm 1995, các nhà khoa học Rumani đã công bố rằng fucoidan có khả năng ức chế đáng kể sự phát triển của các vi khuẩn gram dương (Gr(+)) và vi khuẩn gram âm (Gr(-)), trong khi đó lại kích thích hệ thống miễn dịch bằng cách tăng cường thực bào (một tế bào nuốt và tiêu hóa các vi khuẩn và các hạt lạ).

Hơn thế nữa, fucoidan được công bố ngăn chặn loại viêm nguy hiểm xuất hiện trong viêm màng não một biến chứng của viêm do virut và vi khuẩn. Phát hiện này cùng những phát hiện khác đã chỉ ra rằng fucoidan làm được những việc mà ít thuốc nào có thể làm, đó là diệt vi khuẩn trong khi đó lại tăng cường hệ miễn dịch [20].

Tiềm năng của fucoidan chống lại các virút như HIV [5] có lẽ là còn hấp dẫn hơn khả năng kháng vi khuẩn của nó. Fucoidan được liệt kê là một hợp chất dùng điều trị HIV [7], fucoidan làm tăng khả năng sản xuất các dạng interleukin và interferon được tiết ra nhờ các tế bào miễn dịch giống tế bào T. Nói cách khác, fucoidan tăng cường việc sản xuất interleukins và interferons kích hoạt các tế bào miễn dịch khác nhau (T cells, NK cells và macrophage- đại thực bào) cần thiết để đề phòng nhiễm trùng và bệnh tật. Nhờ hiệu ứng này, các nhà khoa học tin rằng fucoidan có thể cung cấp một sự điều trị rất hiệu quả chống lại các virút gây ra viêm gan, mệt mãn tính và ngay cả AIDS [31].

Các nghiên cứu còn đề xuất rằng uống fucoidan bằng đường miệng có thể là hữu ích đối với những người bị nhiễm trùng virút mãn tính ví dụ như herpes và cytomegalovirus-một loại virút có thể gây ra các dị tật khi sinh và sẩy thai [20]. Fucoidan còn thể hiện khả năng liên kết với các virut cản trở khả năng tấn công vào tế bào chủ của chúng. Nếu một virut không thể tấn công vào tế bào chủ, nó sẽ không thể sao chép.

* Fucoidan, cholesterol và cao huyết áp

Mặc dù fucoidan được biết đến bởi sự hỗ trợ hệ miễn dịch của nó, đồng thời nó còn có tác dụng dương tính lên các hệ cơ thể khác. Thực ra, số liệu từ phòng thí nghiệm cho thấy rằng, những con chuột ăn rong nâu có mức mỡ máu thấp hơn đáng kể so với những con không ăn rong. Sau 21 ngày thử rong biển các nhà khoa học đã kết luận rằng các hợp chất rong nâu làm thay đổi hoạt tính của các enzym trong gan, kiểm soát cách các axít béo được chuyển hóa, dẫn đến mức cholesterol thấp hơn trong máu.

Các nhà nghiên cứu của Nhật Bản đã tiến hành một nghiên cứu mà trong đó các đối tượng kiểm tra được cho ăn 5g rong biển (có chứa fucoidan)/ngày trong 3 tuần. Kết quả, huyết áp và mức cholesterol cao của họ được cải thiện đáng kể. Các kết quả như vậy đã được công bố bởi tổ chức y tế thế giới (WHO) và họ khẳng định rằng thành phần fucoidan của một số thực vật biển xúc tiến việc đốt chất béo trong gan-một tác động hỗ trợ và bảo vệ hệ tim mạch. Fucoidan đồng thời còn tối ưu hóa các mức của men HGF trong gan mà ở đó cholesterol được tạo ra và các axit béo được tổng hợp. Hơn nữa, rõ ràng là fucoidan có thể ngăn chặn sự tạo thành các cục máu đông, làm giảm rủi ro do các cơn đau tim và đột quị. Hoạt tính này đã được khảo sát trên người và đã được FDA của Mỹ cấp chứng nhận.[32]

Một số nghiên cứu khoa học khẳng định khả năng của fucoidan ngăn chặn sự tạo thành cục máu đông. Các nhà khoa học kết luận fucoidan là một polysacarit sulfat chống tăng sinh hiệu nghiệm hơn heparin. Các bác sỹ Thụy Điển ở bệnh viện trường đại học Malmo còn công bố rằng fucoidan ức chế việc tạo thành các cục máu bằng cách ngăn chặn các tố huyết kết thành nhóm và dính vào thành động mạch [8], [18].

* Fucoidan điều trị ung thư

Xét về hoạt tính kháng ung thư, năm 1990 Noda, Hiroyuki, Amano và các cộng sự đã sàng lọc trên 46 loàI rong ở dạng bột khô trong không khí (trong đó có 4 loài rong lục, 21 loài rong nâu, 21 loài rong đỏ), hoạt tính chống ung thư biểu mô dạng Ehrlich có tín hiệu ở rong nâu Scytosiphon lomentaria (ngăn chặn 69.8%), Lessonia nigrescens (60.0%), Laminaria japonica (57.6%), Sargassum ringgoldianum (46.5%), rong đỏ Porphyra yezoensis (53.2%), Eucheuma gelatinae (52.1%) và rong lục Enteromorpha prolifera (51.7%). Năm loài rong nâu và bốn loài rong đỏ cho tín hiệu chống ung thư dạng Meth-A fibrosarcoma. [27], Ba năm sau cũng nhóm tác giả này tiến hành chiết các hợp chất trong rong nâu theo 31 phân đoạn từ trung tính đến axít, đem thử hoạt tính kháng ung thư và họ nhận ra rằng hai phân đoạn 13500Da và 19000Da có hoạt tính kháng ung thư. Chúng đã tương tác trực tiếp với tế bào ung thư và tiêu diệt chúng, hai phân đoạn này không tan trong nước và phải chiết ra bằng axít nóng. Bằng các phương pháp phân tích hoá học cũng như các phương pháp phổ cơ bản họ đã chứng minh được các hợp chất này chính là fucoidan[42].

Năm 1995 qua tạp chí Nghiên cứư chống ung thư (Anticancer Research) các nhà khoa học đã công bố rằng fucoidan ức chế việc lan truyền ung thư phổi [4]. Dùng chuột thí nghiệm họ đã phát hiện ra rằng, tiêm fucoidan ngăn chặn ung thư biểu bì phổi lan truyền. Họ đã kết luận rằng những phát hiện của họ làm xuất hiện khả năng rõ ràng rằng fucoidan có thể

có giá trị lâm sàng thực sự trong việc ngăn chặn ung thư trong cơ thể. Các nhà khoa học đã khám phá ra tác dụng chống ung tương tự và ám chỉ cho fucoidan tác dụng chống sinh sôi nảy nở trong các tế bào ung thư trong một ấn phẩm xuất bản năm 1993 [13].

Hơn nữa, khoa học phương tây bây giờ ủng hộ truyền thống sử dụng fucoidan ở Châu á và Nam Thái Bình Dương để điều trị các u ung thư. Các số liệu khẳng định một cách mạnh mẽ rằng lượng fucoidan của rong nâu là nguyên nhân vì sao nó thể hiện khả năng kháng ung thư. Một cách rõ ràng cụ thể hơn, các nhà khoa học tin tưởng rằng tính chất tăng cường miễn dịch của fucoidan có thể liên quan đến các tác dụng tốt của nó lên các khối u.

* Ba cơ chế chống ung thư của fucoidan

- Các hợp chất fucoidan trên thực tế thúc đẩy các tế bào ung thư tự phá hủy. Những nghiên cứu gần đây cho thấy rằng các hợp chất fucoidan thực sự ngăn chặn sự phát triển tế bào lạ thường. Ung thư thực ra là hiện tượng các tế bào tự sinh sản nhưng không kiểm soát được. Một nghiên cứu của người Nhật đã phát hiện ra rằng khi U-fucoidan được đưa vào các tế bào ung thư trong ống nghiệm chúng sẽ bị chết trong vòng 72 giờ. Cách mà trong đó các tế bào này bị phá hủy hoàn toàn là quan trọng không kém. Dường như fucoidan bật công tắc tế bào loại bỏ sự sao chép ác tính. Nói cách khác DNA được tìm thấy bên trong các tế bào ung thư cá thể này bị bẽ gãy bởi các enzym sống trong bản thân các tế bào đó. Về phương diện kỹ thuật, đây là một quá trình được gọi là giáng hóa (tế bào tự chết) một cơ chế bảo vệ giúp chúng ta không bị ung thư [10].

- Những nghiên cứu thêm ở phòng thí nghiệm chỉ ra rằng fucoidan có thể ngăn chặn sự phân chia tế bào nguy hiểm. Trong các thử nghiệm sử dụng các tế bào ung thư biểu bì tĩnh mạch phế quản người (tế bào ung thư phổi) fucoidan phong bế pha phân chia tế bào G1, làm suy giảm sự phát triển của

các u ác tính. Fucoidan tác dụng thẳng lên tế bào ung thư ngăn chặn không cho chúng phát triển [15], [33].

- Các tính chất tăng cường hệ miễn dịch của fucoidan có thể kiềm hãm sự phát triển của tế bào ung thư. Các tế bào ung thư được phép tái tạo do hệ miễn dịch không còn nhận biết và tiêu diệt chúng. Fucoidan sản xuất ra các hợp chất interleukin và interferon trong hệ miễn dịch ngăn chặn sự phát triển tế bào ác tính, nhờ vậy nó có tác dụng kháng ung thư. Với cách làm như vậy, hiệu quả của tế bào giết tự nhiên được tăng lên cho phép hệ miễn dịch hủy diệt các tế bào ác tính một cách có hiệu quả hơn. Vì những tác dụng này, fucoidan có thể đóng một vai trò then chốt trong phản ứng miễn dịch của chúng với ung thư và nhiễm trùng. Thực ra, hiện nay nó được sử dụng cho ung thư dạ dày. Và trong điều trị của người Nhật nó được sử dụng để điều trị ung thư phổi và ruột kết cũng như ung thư máu. Các bác sĩ sử dụng bổ sung fucoidan trên các bệnh nhân là có hiệu quả và không có tác dụng phụ.

Sự suy yếu trong hệ thống kiểm soát miễn dịch của chúng ta dẫn đến các tế bào ung thư phát triển không nhận biết được. Fucoidan phục hồi lại các tế bào phòng vệ miễn dịch và trong cách làm như vậy, chúng có thể trở nên cảnh giác hơn trong việc nhằm vào các tế bào khác thường để phá hủy.

Để ung thư xuất hiện và sau đó liên tục phát triển, nó phải vượt qua nhiều binh chủng dài của hàng rào bảo vệ. Hệ miễn dịch vừa là hàng rào phòng thủ đầu tiên và vừa là cuối cùng chống lại ung thư [26].

* Kiểm soát đường huyết với fucoidan

Fucoidan có thể giúp đỡ những người bị đái tháo đường. Các nhà nghiên cứu đã công bố rằng các polysacarit tìm thấy trong rong biển tác động dương tính lên phản ứng insulin và đường huyết trong các động vật thí nghiệm. Việc đưa thêm các polysacarit này dẫn đến cái mà họ đã mô tả như một chất giảm một cách đột ngột cân bằng hấp thụ đường. Điều này giả thiết

rằng các hợp chất polysacarit giống fucoidan làm chậm việc truyền glucose vào máu từ ruột, nhờ vậy giúp giữ mức đường máu ổn định và ngăn chặn phản ứng insulin quá mức[40].

* Fucoidan với viêm loét và các vấn đề dạ dày

Fucoidan còn có thể có ích cho các vấn đề về dạ dày và ruột non. Trong một số nghiên cứu của người Nhật ở Tokyo, fucoidan được sử dụng trong các đối tượng thử nghiệm có các vần đề về dạ dày thường gặp. Việc bổ sung fucoidan thích hợp có tác dụng cải thiện hoạt động của đường dẫn dạ dày-ruột non. Hơn nữa các nhà khoa học mới đây đã công bố rằng fucoidan ngăn chặn sự gắn của Helicobacteria pylori (một loại vi khuẩn gây loét dạ dày) lên tế bào tạo thành lớp lót dạ dày. Họ đã phỏng đoán rằng hợp chất fucoidan này có thể thực chất bao phủ bề mặt vi khuẩn làm cho chúng khó bám vào các tế bào dạ dày [35], [36].

* Fucoidan dành cho khớp

Trong năm 1995, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng fucoidan giúp