a. Tác dụng sinh học
Những tác dụng sinh học của nhân sâm chủ yếu là do ginsenosid. Đã có khoảng hơn 20 ginsenosid được chỉ ra là có tác dụng sinh học [10]:
- Tác dụng lên hệ thần kinh: Gisenosid được chỉ ra là có cả tác dụng kích thích và tác dụng ức chế thần kinh, bằng cách làm thay đổi dẫn truyền thần kinh. Những ginsenosid này có thể làm tăng quá trình học hỏi, ghi nhớ và tốt cho sự phát triển của tế bào thần kinh. Một số ginsenosid có tác dụng trên hệ thần kinh: Rb1 [73] [50], Rb3 [56] [55], Rg3 [87] [13], Rg1 [19] [17], Rg5[12] [16].
- Một số ginsenosid được chỉ ra là có tác dụng chống ung thư với nhiều cơ chế khác nhau: Rb2 [22], Rg3 [39], [76], Rh2 [11] [41], Rs3[40], C-Mx [28], DM1, PM1, SM1 [51], hợp chất K [47] [87].
- Ngăn ngừa đột biến AND: Rh2 [11].
- Tăng cường miễn dịch: các ginsenosid còn được chỉ ra là có tác dụng tăng cường miễn dịch, ví dụ Rg1 được chỉ ra là làm tăng cả miễn dịch dịch thể và miễn dịch qua trung gian tế bào [19] [17], Rd [56] [55] [13], Rh1 [49].
- Tác dụng trên tim mạch: ginsenosid được chỉ ra có tác dụng điều hòa nhịp tim, điều hòa huyết áp [20].
b. Liên quan giữa cấu trúc và tác dụng chống ung thư của dammaran
Bảng 11: Liên quan giữa cấu trúc và tác dụng chông ung thư của dammaran
Ginsenosid Loại ginsenosid Snhóm ố đường Vị trí của nhóm đường/ nhóm OH Tác dchống ung thụng ư C3 C6 C12 C20
Ra1 PPD 5 2 0 1-OH 3 Không thấy
Rb1 PPD 5 2 0 1-OH 3 Không thấy Rb2 PPD 4 2 0 1-OH 2 Chống tăng sinh, tạo mạch yếu Rb3 PPD 4 2 0 1-OH 2 Chống tăng sinh, tạo mạch yếu Rc PPD 4 2 0 1-OH 2 Không có tác dụng chống tăng sinh Rd PPD 4 2 0 1-OH 2 Không có tác dụng chống tăng sinh Hợp chất K PPD 1 1 0 1-OH 0 Ngăn quá trình lớn lên của tế bào ung thư yếu
Re PPT 3 1-OH 2 1-OH 1 Không thấy
Rf PPT 1 1-OH 1 1-OH 1-OH Không thấy
Rg1 PPT 2 1-O 1 1-OH 1 Chống tăng sinh Rg2 PPT 3 1 2 1-OH 1-OH Chống tạo mạch Rg3 PPD 2 2 0 1-OH 1-OH Chống tăng sinh,
Rh1 PPT 1 1-OH 1 1-OH 1-OH Chống tăng
sinh mạnh
Rh2 PPD 1 1 0 1-OH 1-OH Chống tăng
sinh mạnh 25-OH-
PPT PPT 0 1-OH 1-OH 1-OH 1-OH Chsinh yống tếu ăng
25-OH- PPD
PPD 0 1-OH 0 1-OH 1-OH Chống tăng
sinh 25-OCH3-
- Số phân tử đường
Tác dụng chống ung thư giảm khi tăng số phân tử đường trong phân tử ginsenosid. Những ginsenosid có 4 hoặc nhiều hơn số phân tử đường, như Rb1 hoặc Rc được thấy rằng không có dấu hiệu của tác dụng chống tăng sinh tế bào trong khi Rd có 3 phân tử đường có tác dụng ức chế sự lớn lên của tế bào ung thư nhẹ. Ginsenosid Rg3 (2 phân tử đường trong phân tử, và Rh2 (1 phân tử đường trong phân tử), IH-901 (1 phân tử đường trong phân tử) , PPT (không có phân tử đường nào), và PPD (không có phân tử đường nào) ức chế các loại tế bào ung thư khác nhau và cũng nâng cao được hiệu quả của các phương pháp hóa trị thông thường khi dùng cùng chúng. Rh2, 25-OH-PPD và PPD chỉ ra là có tác dụng gấp 5-15 lần Rg3. Trong các hợp chất, PPD không có đường và có tác dụng chống ung thư mạnh nhất đã chỉ ra rằng việc chứa nhóm acetyl ở những vị trí được lựa chọn đã làm tăng tác dụng chống ung thư của PPD. Một yếu tố nữa có thể làm tăng tác dụng chống ung thư là nếu các nguyên tử khác loại như N hoặc S được thêm vào cấu trúc steroid trung tâm hoặc các mạch nhánh.
Việc có các nhóm thân lipid trong chuỗi nhánh được chỉ ra là làm tăng tác dụng chống tăng sinh tế bào. Loại biến đổi này có thể cải tiến dược động học của hợp chất. Việc có thêm các phân tử đường làm giảm tính kỵ nước của hợp chất và làm giảm tính thấm qua màng tế bào của hợp chất.
- Liên kết đường ở vị trí C6
Sự khác nhau của vị trí liên kết nhóm đường có thể ảnh hưởng đến tác dụng sinh học. Sự khác nhau nhóm thế của nhóm dammaran PPD và PPT. Ginsenosid Rh2 (loại PPD) và Rh1 (loại PPT) chứa một glucose ở C3 và C6, có cấu trúc tương tự nhau nhưng tác dụng chống ung thư của Rh2 mạnh hơn Rh1. F1(20-O-glc-PPT) và Rh1 (6-O-glc-PPT) có số phân tử đường giống nhau và khối lượng phân tử giống nhau nhưng khác nhau ở vị trí nhóm
đường, trong nghiên cứu ung thư tiền liệt tuyến thì F1 có tác dụng ngăn ngừa cao hơn Rh1
Cùng với nhóm đường ở C6, tác dụng chống ung thư của gisenosid giảm đi so vơi liên kết ở C3 và C20. Các mô hình phân tử và các thí nghiệm đã chứng minh rằng sự tồn tại của phân tử đường ở C6 làm tăng sự cản trở việc phân tử nối vào protein tiếp nhận của chúng vì vậy nó làm giảm tác dụng chống ung thư của ginsenosid.
- Các nhóm hydroxyl
Những chất phân cực thì tương tác với đầu phospholipid ở phần phân cực của màng tế bào. Ginsenosid tương tác với β-OH của cholesterol trong màng tế bào và đi được vào trong bào tương. Điều này dẫn đến làm thay đổi tính lưu hoạt của tế bào và ảnh hưởng đến chức năng của tế bào. Khả năng thâm nhập và định hướng vào tế bào bị ảnh hưởng vào số và kích thước của nhóm hydroxyl phân cực. Sự khác nhau của số và vị trí của nhóm hydroxyl ảnh hưởng đến dược động học của chất.Việc làm mất liên kết đôi C24/25 và thêm nhóm hydroxyl và hoặc methoxy ở vị trí C25 làm tăng khả năng chống ung thư của hợp chất. Khả năng chống ung thư của 25-OCH3-PPD, 25-OH-PPD, 25-OH-PPT, PPD, Rh2 và Rg3 được so sánh một cách hệ thống. 25-OCH3- PPD, 25-OH-PPD được thấy có tác dụng chống tăng sinh tế bào mạnh nhất, điều tiết chu kỳ tế bào, tác dụng ức chế, ngăn ngừa sự lớn lên của tế bào ung thư trong in vivo và có tiềm năng được phát triển sâu hơn như một chất điều trị ung thư.
Dehydrat hóa ở C20 làm tăng hoạt tính sinh học của ginsenosid. Rg5 khác với Rg3 chỉ ở nhóm hydroxyl ở vị trí C20 trong Rg3 mà tác dụng ngăn tăng sinh tế bào gấp 4 lần so với Rh3.
Cấu dạng 20(S) và 20(R) của những ginsenosid là những đồng phân quang học của nhau và phụ thuộc vào định hướng của hydroxyl C20 của ginsenosid. 20(S)-OH trong không gian gần với hydroxyl C12 của ginsenosid trong khi 20(R) thì xa. Sự khác biệt trong hóa lập thể này dẫn đến sự khác nhau trong tác dụng dược lý. 20(S)-Rg3 quét sạch gốc hydroxyl tốt hơn 20(R)-Rg3. 20(S)-Rg3 liên kết tốt hơn với nhóm hydroxyl tiếp nhận trong kênh ion hơn 20(R), khiến cho 20(S)-Rg3 điều chỉnh hiệu quả kênh ion phụ thuộc vào điện thế. Những kênh ion nhạy cảm với điện thế được thấy là đóng vai trò quan trọn trong tiến triển của bệnh ung thư. Nhìn chung các hợp chất 20(S) được thấy là có tác dụng chống tăng sinh tế bào tốt hơn 20(R). Trong khi hợp chất 20(R) thì có tác dụng ngăn ngừa tế bào ung thư xâm nhập và biến thể tốt hơn hợp chất 20(S).Mặc dù tác dụng chống lại ung thư hạn chế được nghiên cứu, nhưng 20(R)-Rh2 ngăn tế bào hủy xương tốt hơn 20(S)-Rh2. Những nghiên cứu này chỉ ra rằng cấu trúc lập thể của hydroxyl C20 ảnh hưởng đến tác dụng sinh học và dược lý của ginsenosid [67].