Định hướng ứng dụng trị liệu của quercetin

1.1. ĐẶC TÍNH HÓA LÝ VÀ SINH HỌC CỦA QUERCETIN

1.2.5. Định hướng ứng dụng trị liệu của quercetin

1.2.5.1. Hiệu quả sử dụng quercetin đối với gốc tự do (ROS) gây ra bởi yếu tố môi trường và độc tính của các tác nhân hóa học, vật lý hoặc sinh học

Thiệt hại oxy hóa chủ yếu là do các gốc tự do ROS. Quercetin có thể loại bỏ ROS, do đó chống lại tổn thương oxy hóa như tổn thương hệ hô hấp, tổn thương da do tia cực tím (UVB) và tổn thương gan. Tổn thương hô hấp là do tiếp xúc với chất hạt mịn (PM 2,5 àm trong mụi trường, dẫn đến hoạt động của cỏc tế bào 16HBE, tăng sản xuất ROS và ức chế biểu hiện của gen ti thể. Các kết quả nghiên cứu đã cho thấy r ng quercetin có thể kích thích các tế bào 16HBE, sửa chữa tổn thương oxy hóa sau khi tiếp xúc với PM 2,5 [74].

Tia tử ngoại loại UVB gây ra sự gia tăng tạm thời trong ROS và làm mất cân b ng các hệ thống chống oxy hóa nội sinh, do đó tăng mức độ gốc tự do và viêm, ảnh hưởng đến quá trình tế bào. Các nghiên cứu cho thấy quercetin ngăn ngừa thiệt hại bức xạ do UVB gây ra b ng cách loại bỏ ROS và tăng cường màng tế bào và ty thể chống lại thiệt hại do ROS gây ra. Ngoài ra, quercetin cũng ức chế di động màng tế bào và khử cực màng ti thể. Do đó, việc tiêu thụ quercetin cũng ức chế sự mất cân b ng này và được sử dụng để ngăn ngừa tổn thương da do UVB [173]. Quercetin ngăn ngừa thiệt hại oxy hóa b ng cách giảm nồng độ ROS và tăng tổng mức GSH. Các nghiên cứu khác đã ch ra r ng quercetin có thể làm giảm căng thẳng oxy hóa b ng cách điều ch nh sự biểu hiện của các gen liên quan đến chất chống oxy hóa trong các tế bào A549 [173]. Tổn thương biểu mô dạ dày gây ra bởi ROS như H2O2 có thể bị ức chế b ng cách xử lý quercetin do tác dụng bảo vệ của nó trên tế bào biểu mô dạ dày GES- 1. Trong các tế bào này, quercetin ngăn ngừa tổn thương oxy hóa và ức chế sản xuất ROS trong tổn thương niêm mạc dạ dày cấp tính ở chuột [68].

Quercetin ức chế stress oxy hóa, ngăn ngừa tổn thương theo cách chống oxy hóa.

Quercetin ức chế stress oxy hóa b ng cách điều ch nh cân b ng giữa tác dụng oxy hóa và chống oxy hóa. Cơ chế chống oxy hóa của quercetin để cải thiện tình trạng stress oxy hóa gây bởi tác nhân vật lý, hóa học và sinh học, đƣợc thể hiện trên hình 1.3.

18

Hình 1.3. Sơ đồ cơ chế chống oxy hóa của quercetin để cải thiện tình trạng stress oxy hóa gây bởi tác nhân vật lý, hóa học và sinh học [166]

Trong các nghiên cứu thực nghiệm khác nhau, quercetin hạn chế tổn thương não do phóng xạ ở chuột, vì tổn thương oxy hóa ở chuột gây ra bởi acrylamid, tổn thương thần kinh ở võng mạc của chuột mắc bệnh tiểu đường, cũng như các bệnh thoái hóa thần kinh và stress oxy hóa gây ra b ng CdCl2. B ng cách điều ch nh mức độ chống oxy hóa, quercetin bảo vệ não, dây thần kinh hoặc các tế bào khác trong cơ thể do bị tổn thương do quá trình oxy hóa [169]. Bức xạ ion hóa cũng như nhiệt độ (stress nhiệt) gây ra các loại thiệt hại khác nhau b ng cách tăng sự hình thành gốc tự do hoặc tăng tổn thương tế bào và chết tế bào do ROS. Quercetin bảo vệ hiệu quả các tế bào b ng cách nhặt sạch các gốc tự do và tăng chất chống oxy hóa nội sinh. Quercetin hoạt động nhƣ chất khử cho hydro hoặc tác nhân điện tử, ức chế hoặc giảm độc tính gốc tự do và tăng cường các đặc tính chống oxy hóa trong cơ thể, do đó bảo vệ cơ thể chống lại bức xạ và nhiệt độ cao [38, 119].

Quercetin có tác dụng chống oxy hóa và bảo vệ gan chống lại tổn thương gan cấp tính ở chuột gây ra bởi butyl hydro peroxide, paracetamol hoặc chất độc CCl4. Quercetin ức chế quá trình peroxid hóa lipid và tăng hoạt động chống oxy hóa và do đó có thể là một cách điều trị hiệu quả cho chấn thương gan do tác nhân oxy hóa [76].

Quercetin đã đƣợc tìm thấy trong phản ứng loại bỏ trực tiếp các gốc ROS và hydroxyl trong tình trạng thiếu oxi và phục hồi cân b ng nội môi oxy hóa khử b ng cách tăng mức độ glutathion và loại bỏ các hệ thống enzyme gốc tự do. Theo cách này, quercetin giúp đảo ngƣợc tình trạng thiếu oxi gây ra suy giảm trí nhớ b ng cách giảm thoái hóa

19

thần kinh do stress oxy hóa ở vùng hải mã [123] Quercetin loại bỏ các gốc tự do và tăng cường hệ thống phòng thủ chống oxy hóa trong cơ thể. Quercetin có thể ức chế stress oxy hóa bao gồm ức chế sản xuất ROS do nicotin gây ra để điều trị các bệnh nhƣ nghiện thuốc lá [80].

Quá trình trao đổi chất và năng lƣợng của hệ thống sinh học đƣợc duy trì ổn định về cân b ng về oxy hóa và khử. Stress oxy hóa là trạng thái mất cân b ng với sự gia tăng và tích lũy gốc tự do, gây tác động bất lợi và làm tăng nguy cơ mắc bệnh mạn tính ở người. Bên cạnh việc điều trị b ng thuốc, nhu cầu tái lập cân b ng, đặc biệt là cải thiện tình trạng stress oxy cho cơ thể trong điều kiện bị mắc các bệnh mạn tính hoặc cấp tính là cần thiết. Khi đó, các hợp chất tự nhiên có hoạt tính chống oxy hóa đƣợc quan tâm nghiên cứu và sử dụng [130]. Trong cơ thể sống, quercetin cũng nhƣ các hợp chất flavonoid có đa đích tác dụng với các quy luật tác động đan xen. Khi đó, hoạt tính tăng sinh tính thích nghi adaptogen đƣợc đề xuất để đánh giá hiệu quả phối hợp toàn thân của quercetin, sử dụng mô hình bơi cƣỡng bức, bơi chịu đựng và các test hành vi [117]. Các ch tiêu đánh giá là thời gian bơi gắng sức, thời gian thực hiện hành vi theo mô hình và kết hợp với các ch thị về huyết học, hóa sinh, chống oxy hóa và độc tính [129]. Hiện nay, quercetin (ở dạng có mức độ tinh khiết cao đƣợc thu nhận từ rutin đã đƣợc ghi nhận là chất có hoạt tính tăng sinh tính thích nghi cho cơ thể (chất adaptogen) để chống lão hóa, tăng cường sức chịu đựng, tăng sức bền, chống mệt mỏi, tăng quá trình hô hấp tế bào, tăng chức năng của thần kinh và trí nhớ, có tác dụng chống oxy hóa, tăng hấp thu [17]. Quercetin đƣợc sử dụng là thành phần bổ sung dinh dƣỡng an toàn, có hiệu quả tăng cường hoạt động về thần kinh và thể chất cũng như giảm nguy cơ mắc bệnh mạn tính [49, 91, 166].

1.2.5.2. Hiệu quả sử dụng quercetin trong phòng và hỗ trợ điều trị tình trạng tổn thương gan do sử dụng paracetamol liều cao

Các nghiên cứu đã cho thấy tác dụng chống oxy hóa của quercetin đóng một vai trò quan trọng trong việc phòng ngừa (sử dụng trước) và hỗ trợ điều trị (sử dụng sau) các bệnh mạn tính như tiểu đường, ung thư, các bệnh về phổi và tim mạch [166].

Trong các tác dụng có lợi về sinh học, quercetin đƣợc công nhận là một trong những bioflavonoid đƣợc sử dụng rộng rãi nhất để nghiên cứu điều trị rối loạn chuyển hóa và viêm. Quercetin là một chất chống oxy hóa toàn diện, có khả năng bảo vệ tế bào chống

20

lại các tổn thương gây ra do độc tính của thuốc hóa dược [48].

Acetaminophen APAP , còn đƣợc gọi là paracetamol là thuốc giảm đau và hạ sốt được sử phổ biến và thường xuyên nhất [46]. APAP là axit yếu với pKa khoảng 9,5, gần nhƣ hoàn toàn trung tính ở pH sinh lý và đƣợc hấp thu nhanh từ tá tràng [102].

Paracetamol là chất thuộc loại xenobiotic, được chuyển hóa ở người với thời gian bán hủy (t1/2) trong máu khoảng từ 1,5 đến 3 giờ sau một liều điều trị. Tuy nhiên, APAP có thể gây độc cho gan ở mức liều cao do quá trình tạo chất oxy hóa qua trung gian [47].

Sự kích hoạt trao đổi chất của APAP tạo ra gốc tự do loại oxy phản ứng (ROS) và N- acetyl-p-benzoquinon (NAPQI) phản ứng dễ dàng với nhóm sulfhydryl nucleophilic và gây cạn kiệt GSH. NAPQI có thể liên kết với các nhóm sulfhydryl, phản ứng tự phát với GSH và có thể cũng liên kết với protein gan. Các phản ứng này khởi đầu cho quá trình gây chết tế bào nhu mô gan và cạn kiệt GSH.

Ngăn chặn hoặc loại bỏ gốc tự do của ty thể và peroxynitrit, là giải pháp triển vọng nhất đối với nhiễm độc gan do APAP, nhƣng quan trọng là việc bảo vệ GSH để chống lại chất chuyển hóa phản ứng (NAPQI). Hiện nay, các nhà khoa học đã quan niệm r ng chất ức chế tổng hợp GSH sẽ làm trầm trọng thêm tình trạng nhiễm độc gan do APAP và các chất thúc đẩy sự hình thành GSH sẽ bảo vệ gan chống lại APAP [54].

Các chất chuyển hóa của thuốc đƣợc hình thành quá mức làm cạn kiệt GSH từ gan.

Khi đó điều trị độc tính APAP đƣợc thực hiện thông qua bổ sung GSH trong gan nhờ tiền chất glutathion. N-acetylcystein (NAC), một hợp chất sulphydryl là thuốc duy nhất được sử dụng trong thực hành lâm sàng và có sẵn dưới dạng thuốc giải độc đối với nhiễm độc gan do APAP. Nhƣng N-acetylcystein (NAC) ch có hiệu quả khi đƣợc dùng b ng đường uống hoặc tiêm tĩnh mạch trong vòng 10 giờ khi dùng quá liều APAP. Đồng thời, khi sử dụng thuốc NAC, bên cạnh các tác dụng có lợi thì cũng tiềm ẩn nhiều tác dụng bất lợi về hô hấp nhƣ là khởi phát cơn hen, gây co thắt phế quản hoặc tạo nhiều đờm loãng. Nhu cầu hiện nay cần có thêm các giải pháp thân thiện hơn để áp dụng giải độc gan trong điều kiện ngộ độc liều cao của thuốc paracetamol, đặc biệt là sử dụng dài ngày [145].

Trong thời gian qua, sự an toàn và hiệu quả của một số sản phẩm chiết xuất có nguồn gốc cây thuốc ở dạng các hợp chất dùng đơn lẻ hoặc sử dụng hỗ trợ điều trị cùng với các loại thuốc, để cải thiện tình trạng nhiễm độc gan do APAP đã đƣợc ghi

21

nhận [145]. Hiện nay, trong nghiên cứu mô hình gây viêm gan trên động vật thí nghiệm, tác nhân APAP ở mức liều cao thường được sử dụng để đánh giá khả năng cải thiện tình trạng tổn thương gan của các sản phẩm chiết xuất từ cây thuốc. Enzym CYP P450 trong con đường xenobiotic để chuyển hóa APAP thuộc loại enzym cảm ứng. Vì vậy, ở các động vật thí nghiệm khác nhau, mức độ chuyển hóa của APAP sẽ không giống nhau. Trong mô hình viêm gan b ng APAP thường hay được sử dụng ở các mức liều từ 150 đến 500 mg/kg qua đường tiêm hoặc đường uống tùy thuộc đối tượng và mục đích thí nghiệm. Khi đó các ch thị sinh học là cho tình trạng stress oxy hóa (MDA, GSH) và hoạt độ các enzym gan ALT và AST cũng nhƣ bilirubin, cholesterol, triglycerid, ure trong huyết thanh đƣợc sử dụng để đánh giá độc tính và hiệu quả can thiệp [46, 145].

Cách đây hơn 20 năm, Gilani và cộng sự lần đầu tiên công bố kết quả nghiên cứu hoạt động bảo vệ gan của quercetin [60]. Cho đến nay, hoạt tính bảo vệ gan của quercetin đã và đang tiếp tục được nghiên cứu sâu rộng theo nhiều phương diện về cơ chế, cách thức sử dụng [46, 145]. Quercetin đã đƣợc chứng minh làm giảm độc tính gan do APAP gây ra b ng cách thúc đẩy sự phục hồi của GSH và các enzyme kích hoạt glutathione-s-transferase, cho phép bắt giữ các chất chuyển hóa phản ứng của APAP và các chất gây độc gan khác [31]. Quercetin đã đƣợc ghi nhận làm giảm độc tính gan b ng cách phục hồi các men gan ở chuột. Trong một nghiên cứu khác, dẫn xuất quercetin-3,7-dimethyl-ether đƣợc phân lập từ lá của cây Cistus laurifolius L. đã đƣợc chứng minh là bảo vệ độc tính gan do APAP b ng hoạt tính chống oxy hóa.

Quercetin đã được tìm thấy có hiệu quả cải thiện tổn thương gan do APAP b ng cách phục hồi các enzym trong gan tương tự NAC và chất chống oxy hóa, ức chế peroxid hóa lipid MDA đồng thời với phục hồi mô học tương tự thuốc NAC. Quercetin cũng đƣợc chứng minh làm giảm độc tính APAP gan ở chuột, giảm stress oxy hóa và oxy hóa ở gan, thận và cải thiện năng lƣợng đƣợc tạo ra ở ti thể [52].

Trong các mô hình gây độc gan trên chuột b ng APAP liều cao, hình thức gây độc cấp tính ở mức liều 400 mg/kg đến 600 mg/kg thường được sử dụng. Cách thức sử dụng paracetamol là một lần duy nhất qua đường tiêm hoặc uống để nghiên cứu hiệu quả của các chế phẩm chiết xuất từ cây thuốc theo hướng bảo vệ dùng trước để dự phòng) hoặc phục hồi tổn thương gan dùng sau để hỗ trợ điều trị) [145, 121]. Hiện

22

nay, quercetin chủ yếu được nghiên cứu theo hướng bảo vệ trước tình trạng tổn thương gan do paracetamol liều cao. Các nghiên cứu theo hình thức dự phòng đã cho thấy quercetin có hiệu quả bảo vệ gan chống lại tình trạng stress oxy hóa do paracetamol liểu cao gây ra [46, 145]. Tuy nhiên, thí nghiệm trên chuột gần đây đã ghi nhận r ng có sự tương tác giữa APAP và chất chống oxy hóa trong đó có quercetin có thể ảnh hưởng đến đặc tính dược động học ADME và độc tính của APAP [46, 121]. Do đó, hướng nghiên cứu sử dụng trước quercetin để bảo vệ gan khỏi tổn thương do APAP sẽ có nguy cơ tăng tác dụng có hại của paractetamol. Trong khi đó, APAP ch sử dụng khi cơ thể có sự tăng thân nhiệt quá ngƣỡng điều tiết (tình trạng bị sốt). Cách thức sử dụng APAP có thể dài, ngắn khó chủ động và biết trước nên việc sử dụng sau để hỗ trợ điều trị và phục hồi tình trạng tổn thương gan là cần thiết. Hiện nay, dữ liệu so sánh đồng thời về cách thức sử dụng trước và sau) của quercetin (dạng có mức độ tinh khiết cao) trong tình trạng sử dụng APAP dài ngày trên động vật thực nghiệm chƣa được công bố. Hơn nữa, thuốc APAP thường được sử dụng trong các trường hợp cơ thể bị sốt tăng thân nhiệt đến mức shock nhiệt và có liên quan đến tình trạng nhiễm khuẩn. Vì vậy, việc đánh giá hoạt tính kháng khuẩn cũng nhƣ tác động của quercetin đối với cơ thể trong tình trạng nhiệt độ ở mức cao (shock nhiệt) là cần thiết khi nghiên cứu hoạt tính bảo vệ gan bị tổn thương do sử dụng APAP liều cao. Bên cạnh đó, hiện nay hoạt tính tăng sinh thích nghi của quercetin chủ yếu đƣợc tiến hành với tác nhân gây suy giảm sự thích nghi là sinh học gây bệnh hoặc yếu tố bất lợi về vật lý. Các dữ liệu về khả năng tăng sinh thích nghi adaptogen của quercetin trong điều kiện động vật bị gây tổn thương gan b ng paracetamol chưa được nghiên cứu.

Nhƣ vậy, từ các dữ liệu đã nghiên cứu có thể thấy quercetin đƣợc ghi nhận có hiệu quả trong hỗ trợ điều trị và phòng ngừa các bệnh liên quan đến tình trạng stress oxy hóa ở người, dựa trên sự ảnh hưởng đến glutathiol, enzym, đường dẫn truyền tín hiệu và sản xuất gốc oxy phản ứng (gốc oxy hóa, ROS) [166]. Hiện nay, các nghiên cứu in vivo, chủ yếu đƣợc thử nghiệm trên quercetin có mức độ tinh khiết cao thu nhận từ rutin đƣợc tách từ nụ hoa hòe). Hiệu ứng tác dụng của quercetin trên in vivo phụ thuộc vào liều lƣợng cũng nhƣ sự phối hợp giữa hoạt tính chống oxy hóa và tiền chất oxy hóa.Theo đó, với đặc tính khử và không tan trong nước, sau khi quét gốc tự do quercetin trở thành tiền chất oxy hóa và đƣợc gan chuyển hóa để đào thải. Chính vì

23

vậy, đồng thời với hiệu quả trị liệu có đƣợc của quercetin nhờ cách thức sử dụng ở mức liều cao trong nhiều ngày thì cũng tạo ra nguy cơ độc tính và gây hại cho gan.

Ở Việt Nam cũng nhƣ trên thế giới, đã có nhiều giải pháp để gia tăng sự phân tán trong dịch cơ thể sinh vật khi các hoạt chất tự nhiên khó tan trong nước được hấp thu vào cơ thể. Các giải pháp được phát triển từ rất sớm với cách tiếp cận tương tự như đã áp dụng đối với các thuốc hóa dƣợc nhƣ tạo hạt nano, liposome, phytosome... Gần đây, trên thế giới đã phát triển giải pháp chuyển hướng từ sử dụng hoạt chất tự nhiên ở dạng đơn chất có mức độ tinh khiết cao sang phát triển các chế phẩm gồm nhiều hoạt chất có mức độ tinh khiết thấp hơn. Theo đó, chế phẩm hỗn hợp hoạt chất chứa hợp chất đích đƣợc thu nhận từ cây thuốc cùng loài cũng nhƣ từ nhóm cây trong bài thuốc y học cổ truyền hoặc nhóm cây tương tự về hoạt tính sinh học. Quy trình thu nhận chế phẩm loại này đƣợc nghiên cứu thử nghiệm nh m gia tăng hoạt tính sinh học có lợi trên lâm sàng của hợp chất đích. Qua đó, độc tính của đơn chất tinh khiết ít tan trong nước cũng được hạn chế. Tiến hành trên nhóm flavonoid, một số nghiên cứu đã cho thấy r ng chế phẩm chứa hợp chất đích ở mức độ tinh khiết thấp có hoạt tính chống oxy hóa và khả năng phân tán trong nước tốt hơn dạng đơn chất cùng loại có mức độ tinh khiết cao hơn.Tuy nhiên, các nghiên cứu theo hướng này chưa được thực hiện trên hợp chất đích là quercetin.

Cho đến nay, các công trình nghiên cứu mới về quercetin trong lĩnh vực chiết xuất và nghiên cứu hoạt tính in vivo, in vitro vẫn tiếp tục đƣợc thực hiện, nh m gia tăng những hiểu biết về hoạt tính sinh học cũng nhƣ giá trị ứng dụng của quercetin trong chăm sóc sức khỏe cho con người [166]. Một trong những vấn đề đặt ra hiện nay là cần nghiên cứu thu nhận chế phẩm quercetin ở mức độ tinh khiết khác nhau từ thực vật và so sánh hoạt tính sinh học với quercetin đƣợc thủy phân từ rutin , để tạo ra chế phẩm quercetin với khả năng ứng dụng hiệu quả hơn.