Sau 12 tuần thử nghiệm trên khẩu phần ăn giàu béo kết hợp streptozocin kích ứng gây bệnh, cao chiết ethanol 70% với liều 200 mg/kg thể trọng/ngày tương ứng14 g/ngày đối với một người nặn
TỔNG QUAN
Giới thiệu chung về cây Dương đầu (Olax imbricata)
Mặc dù có nhiều phương pháp điều trị bệnh đái tháo đường như liệu pháp insulin và dược phẩm, điều trị bằng thực vật vẫn rất hiệu quả và đã được sử dụng từ thời Ebers, khoảng 1550 trước Công nguyên Các thành phần thực vật thường có độc tính thấp và ít tác dụng phụ, với nhiều nghiên cứu chứng minh lợi ích của chúng trong việc hạ đường huyết và kiểm soát bệnh Nhiều loại thảo dược chứa các hoạt chất như flavonoid, tannin, phenolic và alkaloid, giúp cải thiện hoạt động của tuyến tụy bằng cách tăng tiết insulin hoặc giảm hấp thu glucose ở ruột.
Cây Dương đầu, với tên khoa học là Olax imbricata Roxb, thuộc họ Olacaceae và chi Olax, là một trong những loài thực vật quan trọng trong khu rừng nhiệt đới châu Á, bao gồm Việt Nam, Thái Lan, Myanmar và Malaysia, cũng như một số quốc gia ở châu Phi, Nam Á và châu Úc (Vo và cộng sự 2019) Tại Việt Nam, cây Dương đầu chủ yếu được trồng ở tỉnh Phú Yên.
Cây Dương có chiều cao từ 3-8m, với lá xếp thành hai dãy đối nhau so le, phiến lá hình bầu dục dài 7-10cm, không lông và cuống dài 6-8mm Hoa của cây có màu trắng, dài 1cm, mọc thành chùm nhỏ từ 3-7 bông ở đầu cành hoặc kẽ lá, với cấu trúc gồm 1 bầu nhụy, 2 thùy và chỉ nhị ngắn Quả của cây là hạch hình cầu, được bao bọc bởi đài hoa, và cây thường ra hoa từ tháng 4 đến tháng 10.
Theo nghiên cứu của Vo và cộng sự (2018), hai hợp chất phenolic và ba hợp chất glycoside phenolic đã được phân lập thành công từ rễ cây Olax imbricata Ngoài ra, ba hợp chất béo, bao gồm (E)-henicos-7-en-9-ynoic acid, (E)-henicos-7-en-9-ynoylglycerol và 6,7,8,9-tetrahydroxyhexadeca-4,10-diynoic acid, cũng đã được xác định Trong một nghiên cứu khác, Vo và cộng sự (2019) đã phân lập ba hợp chất triterpenoid glycosides, bao gồm 3-O-α-L-rhamnopyranosyl-(1→4)-β-D-glucopyranosyl-(1→3)-6′-O-ethyl-β-D-glucuronyl oleanolic acid, oleanolic acid 28-O-β-D-glucopyranoside và spergulacin Ngoài ra, nhóm tác giả cũng đã làm sáng tỏ một sesquiterpenoid tropolone và các dẫn xuất 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene (Nguyen và cộng sự 2019).
Hình 2 1 Thành phần hóa học của rễ cây Dương đầu
Chú thích: 1 (E)-henicos-7-en-9-ynoic acid; 2 (E)-henicos-7-en-9-ynoylglycerol (hoặc 2,3-dihydroxypropyl (E)- henicos-7-en-9-ynoate); 3 6,7,8,9-tetrahydroxyhexadeca-4,10-diynoic acid (Vo và cộng sự 2018)
Cây Dương đầu được biết đến với hoạt tính kháng khuẩn, chống oxy hóa và chống viêm, là một trong những cây thuốc truyền thống điều trị bệnh đái tháo đường tại Việt Nam (Nguyen và cộng sự 2019) Nghiên cứu của Kannika P (Thái Lan) chỉ ra rằng sự hiện diện của các hợp chất như flavonoid, polyphenol, glycoside, tannin, saponin và alkaloid cho thấy chúng có khả năng chống oxy hóa và kháng khuẩn (Panyaphu và cộng sự 2012).
Cao chiết methanol từ rễ Olax viridis có khả năng bảo vệ gan khỏi tổn thương do acetaminophen trên mô hình chuột Cao chiết ethanol từ lá O supscorpioidea có tác dụng an thần, chống co giật và giảm đau (Adeoluwa và cộng sự 2014) Hai triterpenes rhoiptelenol và glutinol, được chiết xuất từ O mannii, được sử dụng trong y học dân gian để điều trị sốt, rắn cắn và vàng da (Sule và cộng sự 2011) Saponin olaxoside, được phân lập từ O andronensis, O glabriflora và O psittacorum, đã được nghiên cứu với tác dụng nhuận tràng và chống viêm (Forgacs và Provost, 1981).
Chiết xuất từ rễ Olax imbricata ở Phú Yên đã phân lập ba glycoside triterpenoid: 3-O-a-L-rhamnopyranosyl-(14)-b-D-glucopyranosyl-(13)-6′-O-ethyl-b-D-glucuronyl oleanolic acid, oleanolic acid 28-O-b-D-glucopyranoside và spergulacin Đặc biệt, oleanolic acid 28-O-b-D-glucopyranoside cho thấy hoạt động ức chế α-glucosidase mạnh mẽ với IC50 là 56,15 1,31 mM, chứng minh tiềm năng của Olax imbricata trong việc điều trị bệnh đái tháo đường theo y học dân gian (Vo và cộng sự 2019).
Giới thiệu các phương pháp thu nhận cao trích
Cây thuốc cung cấp một nguồn phong phú các hoạt chất sinh học cho y học cổ truyền, y học hiện đại, và dược phẩm Các chất phytochemical như phenolics và flavonoid đã được chứng minh có tác động tích cực đến sức khỏe, phòng chống ung thư và ngăn ngừa các bệnh liên quan đến tuổi tác nhờ vào hoạt động chống oxy hóa Để nghiên cứu và thu nhận các thành phần hoạt tính sinh học, cần tiến hành quá trình trích ly từ nguyên liệu.
Trích ly là quá trình tách các thành phần có hoạt tính sinh học từ mô thực vật và động vật bằng dung môi chọn lọc Kỹ thuật này giúp tách các chất hòa tan và loại bỏ các chất không hòa tan trong tế bào Trong quá trình này, dung môi thẩm thấu vào nguyên liệu và hòa tan các hợp chất có độ phân cực phù hợp Sản phẩm thu được chứa hỗn hợp phức tạp của nhiều chất chuyển hóa từ cây thuốc, bao gồm alkaloid, flavonoid, tecpen, saponin, steroid và glycoside (Poojar và cộng sự 2017).
Có nhiều phương pháp chiết xuất cây thuốc, bao gồm ngâm dầm, hãm, sắc, ngâm chiết, chưng, chiết xuất Soxhlet, chiết xuất bề mặt, chiết xuất hỗ trợ siêu âm (UAE), chiết xuất hỗ trợ vi sóng (MAE) và chiết xuất siêu tới hạn (SFE) Các kỹ thuật phân tích như sắc ký lớp mỏng (TLC), sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), sắc ký giấy (PC) và sắc ký khí (GC) cũng được áp dụng để tách và tinh chế các chất chuyển hóa thứ cấp Việc lựa chọn phương pháp chiết xuất phù hợp phụ thuộc vào bản chất của nguyên liệu thực vật, dung môi, pH, nhiệt độ và mục đích sử dụng của sản phẩm cuối cùng.
2.2.1 Phương pháp ngâm dầm, ngâm chiết, sắc
Ngâm dầm là một kỹ thuật quan trọng trong nấu rượu và nghiên cứu cây thuốc, được sử dụng để chiết xuất các thành phần từ nguyên liệu thực vật như lá, vỏ thân và vỏ rễ Quy trình này bao gồm việc cho nguyên liệu vào thùng chứa, đổ dung môi cho đến khi ngập hoàn toàn, sau đó đậy nắp và giữ trong ít nhất ba ngày, khuấy định kỳ hoặc lắc nếu trong chai Cuối cùng, dịch chiết được tách ra bằng cách lọc hoặc gạn, và dung môi được loại bỏ bằng cách bay hơi Phương pháp này rất tiện lợi và phù hợp cho các vật liệu thực vật dạng rắn.
Ngâm chiết là phương pháp chiết xuất trong đó nguyên liệu thuốc được xay thành bột mịn và cho vào dụng cụ chứa Dung môi chiết xuất, có thể là nóng hoặc lạnh, được thêm vào nguyên liệu và ngâm trong thời gian ngắn Kỹ thuật này hiệu quả cho việc chiết xuất các thành phần có hoạt tính sinh học dễ hòa tan, với tỷ lệ dung môi so với mẫu thường là 4:1 hoặc 16:1 tùy theo mục đích sử dụng (Poojar và cộng sự 2017).
Sắc là quá trình chiết xuất nóng liên tục, sử dụng nước làm dung môi với tỷ lệ 4:1 hoặc 16:1 so với nguyên liệu thực vật khô Nguyên liệu được xay hoặc nghiền, sau đó cho vào thùng sạch và khuấy đều với nước Gia nhiệt được áp dụng trong khoảng 15 phút để tăng tốc độ chiết xuất, giúp thu được các hợp chất hòa tan trong nước từ nguyên liệu thực vật (Pandey và Tripathi, 2014; Poojar và cộng sự, 2017).
2.2.2 Phương pháp trích ly Soxhlet
Phương pháp trích ly Soxhlet là một kỹ thuật trích ly rắn/lỏng liên tục, được sử dụng phổ biến để chiết xuất các hợp chất sinh học có giá trị từ nguồn tự nhiên (Patel và cộng sự 2019; Rakhee và cộng sự 2018) Trong quy trình này, mẫu được nghiền mịn, sau đó được gói trong túi giấy lọc và đặt vào ống chiết của thiết bị Soxhlet.
Dung môi trích ly được rót từ ống sinh hàn qua ống chiết và chảy xuống bình cầu ở dưới đáy Bếp đun làm nóng dung môi trong bình cầu, khiến dung môi bay hơi vào ống bay hơi cùng với hợp chất cần trích ly Sau đó, dung môi được ngưng tụ bởi hệ thống sinh hàn và nhỏ giọt xuống ống chiết Khi dung môi trong ống chiết đạt đến ống siphon, nó sẽ chảy xuống bình cầu, mang theo dịch trích giúp thu hồi sản phẩm dễ dàng Quá trình bay hơi – ngưng tụ này diễn ra tuần hoàn cho đến khi hoàn tất việc trích ly hợp chất trong mẫu.
Phương pháp trích ly Soxhlet là một kỹ thuật truyền thống hiệu quả để trích ly lipid từ thực phẩm, với ưu điểm sử dụng dung môi ít hơn so với phương pháp ngâm dầm Phương pháp này cho phép thu hồi dung môi tốt, có hệ thống chi phí thấp và dễ dàng vận hành Dịch chiết thu được không cần lọc cặn, làm cho quy trình trở nên đơn giản Tuy nhiên, yêu cầu về độ tinh khiết cao của dung môi có thể làm tăng chi phí, và dung môi hữu cơ lỏng có thể gây nguy hiểm do tính dễ cháy và khả năng ô nhiễm môi trường Ngoài ra, mẫu trích ly cần phải ở dạng rắn khô và nghiền mịn, cùng với việc kiểm soát các yếu tố như nhiệt độ, tỷ lệ dung môi – mẫu và tốc độ khuấy.
2.2.3 Các phương pháp trích ly khác
Các phương pháp chiết xuất như chiết xuất dung môi tăng tốc (ASE) và chiết xuất ở áp suất siêu tới hạn (SFE) đang được áp dụng trong khai thác vật liệu thực vật Mặc dù hiệu quả cao, nhưng những phương pháp này vẫn ít phổ biến do chi phí đầu tư lớn.
Ngoài phương pháp trích ly truyền thống, còn có các phương pháp hiện đại như trích ly hỗ trợ sóng vi âm (UAE) và trích xuất hỗ trợ vi sóng (MAE).
2.3 Chuyển hóa các chất dinh dưỡng trong cơ thể
Tiêu hóa là quá trình phân giải thức ăn thành các thành phần nhỏ hơn để cơ thể hấp thụ Quá trình này diễn ra nhờ các enzym từ hệ tiêu hóa, bắt đầu từ khoang miệng nơi thức ăn được nhai và kết hợp với enzyme amylase từ tuyến nước bọt Sau đó, thức ăn di chuyển qua thực quản, một ống nối hầu họng với dạ dày, nhờ vào sự co bóp của thực quản Đến dạ dày, quá trình tiêu hóa chính thức bắt đầu với sự tiết ra 1,2 – 1,5 lít dịch vị mỗi ngày, bao gồm nước, acid clohydric và các chất điện giải cần thiết.
PO4 3-), chất nhầy, enzyme (lipase, pepsinogen) và hormone (gastrin, serotonin) là những yếu tố quan trọng trong quá trình tiêu hóa Sự kết hợp của các yếu tố này tạo ra dịch nhũ trấp, giúp ruột non dễ dàng hấp thụ chất dinh dưỡng Ruột non, dài khoảng 6-7 m và được gấp nếp để phù hợp với khoang bụng, là nơi dịch nhũ trấp kích thích tuyến tụy tiết ra dung dịch bicarbonate đậm đặc để trung hòa dịch vị có độ axit cao.
Dịch nhũ trấp kết hợp với các chất tiết từ tuyến tụy, túi mật và các tuyến trong thành ruột làm tăng thể tích của thức ăn Khi thức ăn đủ nhỏ, chúng được đưa vào ruột non, nơi nhiều enzym được thêm vào và quá trình trộn tiếp tục diễn ra Ruột non là nơi diễn ra khoảng 80% sự hấp thu qua các cơ chế khác nhau như vận chuyển chủ động và thụ động Hoạt động cơ học giúp nhào trộn dưỡng trấp với dịch tiêu hóa và chuyển dưỡng trấp xuống ruột già Ruột già là bộ phận lên men của cơ thể, nơi diễn ra quá trình hấp thụ cuối cùng, bao gồm hấp thu nước và vitamin, cũng như chuyển hóa chất thải thành phân.
Carbohydrate là nhóm chất dinh dưỡng thiết yếu, cung cấp năng lượng chính cho cơ thể và ảnh hưởng đến cảm giác no, lượng đường trong máu, insulin, chuyển hóa lipid, chức năng đại tràng, miễn dịch và hấp thụ canxi Những đặc tính này rất quan trọng cho sức khỏe tổng thể, đặc biệt trong việc kiểm soát trọng lượng, bệnh đái tháo đường, lão hóa, bệnh tim mạch, ung thư ruột già, táo bón và khả năng chống nhiễm trùng đường ruột.
Các bệnh lý liên quan đến chế độ dinh dưỡng thường gặp ở người
2.4.1 Bệnh thừa cân béo phì (Overweight – Obesity)
Béo phì là một bệnh lý nghiêm trọng, trong đó lượng mỡ thừa trong cơ thể tăng lên, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe và giảm tuổi thọ Béo phì làm gia tăng nguy cơ mắc các bệnh như đái tháo đường, đột quỵ, bệnh tim mạch, ung thư, và nhiều vấn đề sức khỏe khác Chỉ số khối cơ thể (BMI) được sử dụng để xác định tình trạng béo phì, với mức độ béo phì độ I có giá trị BMI từ 30-35 kg/m² và độ II, III khi BMI lớn hơn hoặc bằng 35 kg/m² và 40 kg/m², liên quan đến nguy cơ bệnh tim mạch Tình trạng béo phì toàn cầu bị ảnh hưởng bởi các yếu tố kinh tế xã hội, khu vực sinh sống, dân tộc, văn hóa, cùng với lối sống ít vận động và các yếu tố tâm lý như trầm cảm và mất ngủ.
Nguyên nhân chính gây ra bệnh thừa cân béo phì là sự mất cân bằng năng lượng giữa lượng thức ăn nạp vào và năng lượng tiêu thụ Béo phì kích thích sự phát triển của mô mỡ, dẫn đến tình trạng viêm do sản xuất cytokine quá mức từ tế bào miễn dịch, tế bào mỡ trưởng thành và tiền tế bào mỡ, gây ra kháng Leptin.
2.4.2 Bệnh gan nhiễm không do rượu (NAFLD – Non-alcohol Fatty Liver Disease)
Bệnh gan nhiễm mỡ không do rượu (NAFLD) là dạng bệnh mãn tính phổ biến nhất ở người lớn và trẻ em trên toàn cầu, với sự tích tụ mỡ ở gan vượt quá 5% trọng lượng gan mà không liên quan đến việc tiêu thụ rượu Ban đầu, bệnh có thể chỉ là nhiễm mỡ đơn thuần, nhưng nếu không được điều trị, nó có thể tiến triển thành viêm gan nhiễm mỡ không do rượu (NASH), gây ra các biến chứng nghiêm trọng như viêm gan, hoại tử, bong tế bào gan, xơ hóa và xơ gan.
Đặc điểm mô bệnh học của NAFLD tương tự như tổn thương gan do rượu, tuy nhiên, NAFLD không phải là do rượu gây ra.
NAFLD, hay bệnh gan nhiễm mỡ không do rượu, được đặc trưng bởi sự tích tụ của chất béo trung tính trong tế bào gan, do quá trình ester hóa FFA và glycerol (Dowman và cộng sự, 2009) Bệnh này xảy ra do mất cân bằng trong hấp thu, tổng hợp, giải phóng và oxy hóa axit béo (Oosterveer và cộng sự, 2009) NAFLD là một trong những dấu hiệu chính của hội chứng chuyển hóa, bao gồm các tình trạng như béo phì, đái tháo đường type 2, tăng huyết áp động mạch và tăng lipid máu, thể hiện qua nồng độ triglycerid (TG) cao và kháng insulin (Oosterveer và cộng sự, 2009; Postic và Girard, 2008).
Việc tiêu thụ các chế độ ăn giàu calo, chế độ ăn giàu béo (chủ yếu là axit béo omega-
6) và carbohydrate (chủ yếu là fructose) dẫn đến tăng cân, béo phì và kháng insulin góp phần dẫn đến sự phát triển của gan nhiễm mỡ (Wree và cộng sự, 2013) Các cơ chế có thể gây nhiễm mỡ bao gồm giảm tổng hợp lipoprotein tỷ trọng thấp (VLDL) hoặc tăng tổng hợp triglyceride ở gan (giảm quá trình oxy hóa chất béo/ giảm giải phóng chất béo dưới dạng VLDL hoặc tăng tích tụ quá nhiều triglyceride ở gan) (Postic và Girard, 2008) Hình 2.5 cho thấy tiêu bản mô gan của động vật bình thường và động vật bị gan nhiễm mỡ (chứa rất nhiều tế bào mỡ kích thước lớn và dày đặc so với chuột bình thường)
Hình 2 4 Mô gan của chuột (Lim và cộng sự, 2016)
Chú thích: A) Chuột bình thường; B) Chuột bị gan nhiễm mỡ H: Hepatocytes: Tế bào gan; MaV: Macrovesicular: Vĩ mô; MiV: Microvesicular: Vi mô; N: Neutrophils: Bạch cầu hạt trung tính; S: Sinusoids
NAFLD thường không có triệu chứng lâm sàng rõ ràng, nhưng có thể gây ra mệt mỏi, buồn ngủ và rối loạn chức năng nhận thức Các xét nghiệm đường huyết và rối loạn lipid máu, như tăng triglyceride và giảm HDL-C, là dấu hiệu quan trọng của NAFLD Béo phì và kháng insulin là nguyên nhân chính dẫn đến gan nhiễm mỡ, ảnh hưởng đến khoảng 30% người lớn và 70% bệnh nhân đái tháo đường loại 2 Để điều trị NAFLD, cần kiểm soát cân nặng qua chế độ ăn uống và hoạt động thể chất, cũng như phòng ngừa các yếu tố nguy cơ Ngoài ra, có thể sử dụng thuốc giảm glucose như pioglitazone, chất chống oxy hóa như vitamin E, hoặc các loại thuốc hạ lipid khác.
2.4.3 Bệnh đái tháo đường loại 1 (Type 1 Diabetes Mellitus - T1DM)
Bệnh đái tháo đường loại 1 là một bệnh tự miễn dịch mãn tính, gây ra sự phá hủy các tế bào beta trong tuyến tụy, dẫn đến thiếu hụt insulin và tăng đường huyết (King, 2012) Việc chẩn đoán bệnh này dựa vào nồng độ đường huyết lúc đói.
Để chẩn đoán bệnh đái tháo đường, nồng độ đường huyết lúc đói cần đạt 7 mmol/L (126 mg/dL) hoặc nồng độ đường huyết ngẫu nhiên trên 11,1 mmol/L (200 mg/dL) kèm theo các triệu chứng Ngoài ra, nồng độ hemoglobin glycated trên 48 mmol/mol (6,5%) cũng có thể được sử dụng để xác định bệnh này (Care và Suppl, 2018).
T1DM là một trong những tình trạng nội tiết phổ biến ở giới trẻ, với 70-90% bệnh nhân mất tế bào β do quá trình tự miễn dịch, dẫn đến bệnh tự miễn dịch T1DM (bệnh đái tháo loại 1A) Một nhóm nhỏ bệnh nhân không có tự kháng thể và nguyên nhân phá hủy tế bào β vẫn chưa rõ (T1DM vô căn hoặc đái tháo đường loại 1B), có đặc điểm di truyền mạnh mẽ T1DM liên quan đến sự xuất hiện của các kháng thể tự động trước khi triệu chứng khởi phát, tấn công vào insulin và các protein liên quan Cơ chế sinh bệnh bao gồm nhiều giai đoạn từ phát hiện kháng thể đến sự phá hủy tế bào β, rối loạn đường huyết và triệu chứng tăng đường huyết.
2.4.4 Bệnh đái tháo đường loại 2 (Type 2 Diabetes Mellitus - T2DM)
Bệnh đái tháo đường loại 2 chiếm từ 90% đến 95% tổng số ca bệnh đái tháo đường, với tỷ lệ cao nhất ở các nước có thu nhập thấp và trung bình (Indrani, 2017) Đây là một rối loạn không đồng nhất, đặc trưng bởi sự suy giảm bài tiết insulin và kháng insulin, dẫn đến tăng đường huyết (Smushkin và Vella, 2010) Nguyên nhân của bệnh bao gồm sự kết hợp giữa các yếu tố di truyền và môi trường như béo phì, ăn uống không hợp lý, lười vận động, căng thẳng và lão hóa (Kaneto, 2015).
Insulin là hormone polypeptide chủ yếu do tế bào của tuyến tụy Langerhans tiết ra, có vai trò điều chỉnh mức đường huyết thông qua con đường đồng hóa, phối hợp với glucagon thực hiện chức năng dị hóa Hormone này không chỉ điều chỉnh lượng glucose trong máu mà còn dự trữ glucose trong gan, cơ và mô mỡ, đóng vai trò trung tâm trong chuyển hóa carbohydrate và lipid Béo phì là yếu tố chính dẫn đến tình trạng kháng insulin, làm giảm hiệu quả hoạt động của insulin và gây ra các vấn đề như tăng đường huyết và tăng lipid máu Cơ, mỡ và gan là những cơ quan chịu ảnh hưởng nặng nề do sự tích tụ lipid, dẫn đến kháng insulin Tình trạng này làm suy giảm khả năng thải glucose, dẫn đến tăng sản xuất insulin từ tế bào beta và tăng insulin máu Các đặc điểm của kháng insulin bao gồm tăng insulin máu, tăng đường huyết khi đói, tăng hemoglobin glycosyl hóa (HbA1c), rối loạn dung nạp glucose và tăng sản xuất glucose ở gan.
Tiền đái tháo đường là tình trạng chuyển hóa glucose bất thường mà chưa đạt tiêu chuẩn của bệnh đái tháo đường Cụ thể, đường huyết lúc đói nằm trong khoảng từ 5,6 mmol/l (100 mg/dl) đến dưới 7,0 mmol/l (126 mg/dl), hoặc đường huyết sau 2 giờ thử nghiệm dung nạp đường uống vượt quá 7,8 mmol/l.
Bệnh đái tháo đường loại 2 thường khởi phát từ từ với các triệu chứng ít rõ ràng hơn so với bệnh đái tháo đường loại 1, bao gồm cảm giác khát tăng, đi tiểu nhiều, sụt cân không rõ nguyên nhân và cảm giác đói Giai đoạn đầu của bệnh được đặc trưng bởi mức đường huyết và insulin cao, do các tế bào tiết insulin trong tuyến tụy cố gắng bù đắp cho tình trạng kháng insulin bằng cách sản xuất nhiều insulin hơn Tuy nhiên, trong giai đoạn thứ hai, các tế bào này sẽ bị suy kiệt và chết.
Bệnh nhân đái tháo đường loại 2 thường có đặc điểm béo phì hoặc tỷ lệ mỡ cơ thể cao, chủ yếu tập trung ở vùng bụng Tình trạng này dẫn đến kháng insulin (IR) do mô mỡ kích thích thông qua các cơ chế viêm, bao gồm việc tăng giải phóng axit béo tự do (FFA) và làm giảm điều tiết adipokine.
Thử nghiệm in vivo trên động vật
Thử nghiệm in vivo trên động vật là phương pháp phổ biến để nghiên cứu thuốc và độc tính, do những hạn chế đạo đức trong thử nghiệm trên con người Các loài động vật như chuột, thỏ, cá, chim, động vật lưỡng cư, linh trưởng, chó và mèo được sử dụng để phát triển phương pháp điều trị cho các bệnh truyền nhiễm và không truyền nhiễm Chúng cũng giúp hiểu rõ tác dụng của các thủ thuật y tế và thí nghiệm phẫu thuật, đồng thời được sử dụng để sản xuất vắc-xin và kháng sinh cho chẩn đoán và điều trị.
2.5.1 Giới thiệu về phương pháp thử nghiệm trên động vật
Các nhà khoa học đã sử dụng động vật, đặc biệt là động vật có vú, trong nghiên cứu từ nhiều thế kỷ trước, vì chúng có thể phản ánh sự phát triển, hành vi và sinh học của con người Hàng năm, hàng chục triệu động vật được sử dụng cho nghiên cứu y học toàn cầu, giúp hiểu rõ hơn về bệnh lý và sự tiến triển của nhiều loại bệnh Những thí nghiệm này đã đóng góp vào sự tiến bộ nhanh chóng của y học và nhiều khám phá quan trọng.
Nghiên cứu trên động vật đã đóng vai trò quan trọng trong nhiều tiến bộ khoa học và y học, giúp chúng ta hiểu biết về các loại bệnh khác nhau Nhiều loài động vật như chuột, chuột cống, thỏ, cá (cá ngựa vằn, cá hồi), chim (gà), chuột lang, động vật lưỡng cư (ếch xenopus), động vật linh trưởng, chó và mèo đã được sử dụng trong nghiên cứu từ lâu.
Các mô hình động vật mô phỏng bệnh đái tháo đường loại 2 có giá trị lớn trong nghiên cứu cơ chế sinh bệnh và phương pháp điều trị Chúng được chia thành hai loại chính: mô hình di truyền và mô hình không di truyền Mô hình không di truyền phổ biến hơn nhờ chi phí thấp, tính khả dụng rộng rãi và dễ duy trì Trong ba thập kỷ qua, nhiều mô hình không di truyền đã được phát triển để nghiên cứu bệnh đái tháo đường, bao gồm mô hình alloxan/streptozotocin (STZ), cắt bỏ một phần tụy, chế độ ăn giàu chất béo (HF), ăn fructose, chế độ HF/STZ, nicotinamide-STZ, và gây cảm ứng monosodium-glutamate (MSG).
Alloxan được sử dụng lần đầu tiên vào năm 1943 để gây ra bệnh đái tháo đường loại
Alloxan, một dẫn xuất axid uric, gây phá hủy có chọn lọc các tế bào beta tuyến tụy thông qua cơ chế ứng suất oxy hóa Tuy nhiên, do tác dụng phụ như tổn thương gan và thận, alloxan hiện ít được sử dụng và đã được thay thế bằng thuốc STZ Để tạo ra tình trạng kháng insulin, động vật thường được cho ăn chế độ ăn giàu béo trước khi tiêm STZ, gây rối loạn chức năng tế bào β Mô hình này có ưu điểm hơn so với mô hình di truyền vì nó phản ánh cơ chế sinh bệnh tương tự ở người, mặc dù thời gian cảm ứng lâu hơn do chế độ ăn béo tương đối thấp và liều tiêm STZ thấp đến trung bình Đây là mô hình lý tưởng để nghiên cứu bệnh đái tháo đường loại 2 trên loài gặm nhấm và sàng lọc nhanh chóng tác dụng của các loại thuốc chống đái tháo đường cũng như các sản phẩm tự nhiên.
Mô hình chế độ ăn giàu béo HF, được nghiên cứu từ cuối những năm 1980, cho thấy rằng chế độ ăn chứa 40-60% tổng lượng calo từ chất béo có thể dẫn đến bệnh đái tháo đường loại 2, với béo phì là một trong những nguyên nhân chính Chế độ ăn này gây ra tình trạng thừa cân, béo phì, rối loạn khả năng dung nạp glucose và kháng insulin Để đạt hiệu quả cao trong việc phát triển bệnh béo phì, nên bắt đầu chế độ ăn giàu béo ở loài gặm nhấm từ 6-8 tuần tuổi Mức độ tăng đường huyết phụ thuộc vào loại và lượng chất béo cũng như thời gian cho ăn, và cần một khoảng thời gian dài để phát triển bệnh (Mendez và Ramos, 1994).
2.5.2 Các quy định đạo đức
Con người và động vật có nhiều loại bệnh tật giống nhau, do đó, các mô hình nghiên cứu bệnh tật ở người đã được áp dụng trên động vật thí nghiệm Thử nghiệm trên động vật là cần thiết để ngăn ngừa và chữa trị nhiều loại bệnh, nhưng việc sử dụng động vật cho mục đích nghiên cứu đã gây ra tranh cãi Cuốn sách “Các nguyên tắc của Kỹ thuật Thí nghiệm Nhân đạo” của Russell và Burch đã đề xuất phương pháp 3R, trở thành nguyên tắc đạo đức và pháp lý được chấp nhận rộng rãi Nguyên tắc này nhằm giảm số lượng thí nghiệm và hạn chế tác hại đến động vật Nguyên tắc giảm thiểu (Reduction) yêu cầu giảm số lượng động vật trong thí nghiệm nhưng vẫn đảm bảo kết quả có giá trị khoa học Nguyên tắc thay thế (Replacement) khuyến khích sử dụng các phương pháp không cần động vật, như dữ liệu dịch tễ học và mô hình máy tính Cuối cùng, nguyên tắc sàng lọc (Refinement) tập trung vào việc giảm thiểu đau đớn và cải thiện phúc lợi cho động vật trong quá trình nghiên cứu.
2.5.3 Giới thiệu về động vật thí nghiệm
Chuột, đặc biệt là chi Mus musculus, là đối tượng thí nghiệm phổ biến nhất trong nghiên cứu khoa học từ những năm 1600 Chúng được thuần hóa qua nhiều thế kỷ và được công nhận là mô hình ưu việt cho các nghiên cứu di truyền hiện đại, bao gồm ung thư, miễn dịch học, chuyển hóa, bệnh đái tháo đường, béo phì, lão hóa và tim mạch Với kích thước nhỏ, tuổi thọ ngắn và khả năng nhân giống dễ dàng trong phòng thí nghiệm, chuột thí nghiệm có đặc điểm di truyền, sinh học và hành vi gần giống với con người, làm cho chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho các nghiên cứu khoa học (Suckow và cộng sự, 2000) Các loài chuột thường được sử dụng bao gồm Mus musculus castaneus, Mus musculus molossinus, Mus spretus, Mus caroli và Mus pahari.
Môi trường nuôi chuột trong phòng thí nghiệm có ảnh hưởng lớn đến tâm sinh lý của động vật gặm nhấm, dẫn đến các thay đổi không đặc hiệu như thay đổi nội tiết và miễn dịch, ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm Do đó, việc thiết kế và kiểm soát môi trường thí nghiệm theo tiêu chuẩn Hướng dẫn Chăm sóc và Sử dụng Động vật phòng thí nghiệm là cần thiết để đảm bảo trạng thái sinh lý của động vật luôn ở mức tốt nhất Các yếu tố quan trọng cần được thiết lập và kiểm soát bao gồm chuồng nuôi, nhiệt độ, độ ẩm, hệ thống thông gió, ánh sáng, tiếng ồn và dinh dưỡng.
Chuồng nuôi cần được giữ sạch sẽ, chống sâu bọ và bảo trì tốt để đảm bảo vệ sinh hiệu quả, đồng thời hình dạng chuồng cũng ảnh hưởng đến sự an toàn và thoải mái của động vật Môi trường không đáp ứng nhu cầu của động vật có thể dẫn đến sự phát triển bất thường của não và rối loạn hành vi Vật liệu làm chuồng phải bền, an toàn, không độc hại và dễ dàng vệ sinh Việc bổ sung chất độn chuồng giúp cách nhiệt, hút ẩm và giảm mùi hôi, với nhiều loại vật liệu như mùn cưa và vỏ trấu Cần thay chuồng hàng ngày để duy trì vệ sinh và sức khỏe cho động vật, có thể sử dụng sáp thơm để khử mùi Ánh sáng cũng ảnh hưởng lớn đến hành vi và sinh lý của động vật, đặc biệt là chuột, loài gặm nhấm sống về đêm, thường dựa vào khứu giác, xúc giác và thính giác để tìm kiếm thức ăn và tương tác với môi trường.
Mắt của chuột thích nghi với điều kiện ánh sáng mờ, nhưng tổn thương võng mạc do ánh sáng có thể xảy ra ngay cả trong điều kiện ánh sáng bình thường (trên 60 lux) và dẫn đến mù lòa khi tiếp xúc với ánh sáng trên 100 lux trong hơn 16 giờ mỗi ngày Cường độ ánh sáng có thể làm tăng tính hung dữ và tỷ lệ ăn thịt đồng loại ở loài gặm nhấm Chu kỳ chiếu sáng phổ biến trong các thí nghiệm in vivo là 12:12 (sáng:tối) và 14:10 (sáng:tối) Chuột cần thời gian để thích nghi với sự thay đổi ánh sáng nhằm tránh ảnh hưởng đến các thông số sinh lý như tăng trưởng, trao đổi chất, sinh sản, nội tiết và miễn dịch, cũng như hành vi của chúng Tính nhất quán trong chu kỳ sáng tối là rất quan trọng để đảm bảo kết quả nghiên cứu đáng tin cậy.
Nhiệt độ và độ ẩm môi trường ảnh hưởng đến khả năng duy trì nhiệt độ cơ thể bình thường của chuột Để đảm bảo sức khỏe cho chuột, các phòng nuôi nên duy trì độ ẩm tương đối từ 30% đến 70%.
Chuột hoạt động tốt nhất trong phạm vi độ ẩm tương đối từ 45% - 60%, đặc biệt là đối với những con chuột hoang dã Để đạt được hiệu quả tối ưu, nhiệt độ môi trường lý tưởng nên duy trì ở mức 68°F - 69°F (Suckow và cộng sự 2000; Victorian Government of Primary Industries, 2004) Ngoài ra, nhiệt độ nuôi cũng có thể dao động từ 68°F - 79°F (20°C - 26°C) (National Research Council, 2010).
Cung cấp đủ nước sạch cho chuột thí nghiệm là rất quan trọng để đảm bảo sức khỏe của chúng Nước cần phải không có tạp chất gây hại; nếu không, chuột sẽ gặp phải những thay đổi về hành vi và tình trạng căng thẳng, dẫn đến sụt cân (Armstrong và cộng sự, 1980).
Tình hình nghiên cứu trước đây
Bệnh đái tháo đường là một căn bệnh phổ biến ở nhiều quốc gia, trong đó Việt Nam có tỷ lệ mắc bệnh cao nhất trong khu vực Đông Nam Á Hiện nay, bên cạnh việc sử dụng thuốc điều trị, dược liệu thiên nhiên ngày càng được ưa chuộng trong dân gian nhờ vào nguồn gốc tự nhiên, tính tiện lợi và giá thành hợp lý.
Nghiên cứu của Lao Đức Thuận và cộng sự (2013) cho thấy cao chiết rễ cây Hoàng Liên (Coptis teeta Wall) bằng dung môi ethanol có tác dụng hạ đường huyết hiệu quả trên hai mô hình chuột bị đái tháo đường Qua khảo sát với ba liều lượng 150, 200 và 250 mg/kg, sau 20 ngày thí nghiệm, lượng đường huyết của chuột giảm từ 500 mg/dL xuống dưới 200 mg/dL.
Năm 2013, Đái Thị Xuân Trang và cộng sự đã nghiên cứu tác dụng của cao chiết cây nhàu (Morinda citrifolia L.) đối với enzyme glucose-6-phosphatase, liên quan đến việc duy trì cân bằng glucose trong cơ thể chuột mắc bệnh đái tháo đường sau 20 ngày điều trị Kết quả cho thấy bốn loại cao chiết nhàu đều làm giảm hoạt tính của enzyme này, có tác dụng hạ đường huyết và điều hòa hoạt động enzyme tương đương với thuốc trị đái tháo đường glucofast.
Năm 2019, Trần Chí Linh và Đái Thị Xuân Trang đã nghiên cứu tác dụng ức chế in vitro của cao chiết lá cây Cò sen (Miliusa velutina) đối với enzyme α – glucosidase và α – amylase, cũng như các gốc tự do hóa học Kết quả cho thấy cao chiết có khả năng ức chế α – amylase với IC50 = 260,46±6,61 μg/mL và α – glucosidase với IC50 = 14,81±0,58 μg/mL Ngoài ra, cao chiết còn thể hiện khả năng trung hòa và khử hiệu quả các gốc tự do DPPH và ABTS, cùng với khả năng khử sắt (FRAP), kháng oxy hóa tổng (TAC) và năng lực khử (RP).
Nhiều nghiên cứu trên toàn cầu đã tìm kiếm các loại thảo mộc có tác dụng chống bệnh đái tháo đường loại 2 thông qua thử nghiệm in vivo Một trong những nghiên cứu đáng chú ý là của Kar và cộng sự vào năm
Năm 2003, các nghiên cứu đã xác nhận tác dụng hạ đường huyết của các mẫu thử nghiệm dược liệu chỉ sau một tuần sử dụng liều duy nhất cao chiết ethanol 95% (250 mg/kg) Các loại dược liệu có hoạt tính hạ đường huyết theo thứ tự giảm dần bao gồm Coccinia indica, Tragia involucrata, Gymnema sylvestre, Pterocarpus marsupium, Trigonella foenum-graecum, Moringa oleifera, Eugenia jambolana và Tinospora cordifolia Ngoài ra, hoạt động hạ đường huyết cao hơn cũng được xác nhận trong vòng hai tuần với liều duy nhất của Swertia chirayita và Momordica charantia (Kar và cộng sự, 2003).
Nghiên cứu của Ndong và cộng sự (2007) cho thấy rằng chiết xuất từ lá Moringa oleifera có tác dụng giảm lượng đường huyết ở chuột đực Goto-Kakizaki (GK) mắc bệnh đái tháo đường tự phát và chuột đực Wistar không bị đái tháo đường Sau khi uống một liều duy nhất dung dịch glucose và chiết xuất Moringa oleifera, kết quả từ OGTT cho thấy Moringa oleifera làm giảm đáng kể lượng đường huyết ở chuột GK tại các thời điểm 20, 30, 45 và 60 phút so với nhóm đối chứng Đối với chuột Wistar, sự giảm này cũng được ghi nhận ở 10, 30 và 45 phút Đặc biệt, ở chuột GK, điều trị bằng cao Moringa oleifera làm giảm giá trị AUC 23%, trong khi không có ảnh hưởng đáng kể đến các giá trị này ở chuột đối chứng.
Lá của Cyclocarya paliurus, một loại trà ngọt truyền thống, được sử dụng để điều trị bệnh béo phì và bệnh đái tháo đường tại Trung Quốc Cao chiết từ lá này mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe.
Cyclocarya paliurus, khi được sử dụng bằng đường uống trong 5 tuần, đã cho thấy hiệu quả giảm đáng kể trọng lượng cơ thể, lượng thức ăn và lượng đường trong máu Nó cũng làm giảm mức tăng insulin trong máu, số lượng tế bào β và các tế bào β sản xuất insulin trong mô hình chuột bị đái tháo đường do chế độ ăn giàu chất béo với liều thấp STZ Hơn nữa, dịch chiết từ lá của cây này cũng có tác dụng tích cực.
Cyclocarya paliurus có tác dụng cải thiện rõ rệt tình trạng nhiễm mỡ gan, bệnh thận và phì đại cơ tim ở chuột mắc bệnh đái tháo đường (Xiao và cộng sự, 2017).