TỔNG HỢP DẪN XUẤT CỦA QUERCETIN VÀ LUTEOLIN

MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN I TÓM TẮT II ABSTRACT III MỤC LỤC IV DANH MỤC HÌNH VII DANH MỤC BẢNG VII DANH MỤC PHỤ LỤC VIII DANH MỤC VIẾT TẮT X CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1 1.1 FLAVONOID 1 1.1.1 Khái niệm 1 1.1.2 Phân loại 2 1.1.3 Vai trò của Flavonoid 17 1.2 UNG THƯ 19 1.3 HIỆN TƯỢNG GÂY ĐỘC TẾ BÀO VÀ TÍNH KHÁNG UNG THƯ CỦA FLAVONOID 20 1.3.1 Hiện tượng gây độc tế bào 20 1.3.2 Tính kháng ung thư của flavonoid 21 1.4 QUERCETIN 22 1.4.1 Nguồn gốc tự nhiên 22 1.4.2 Tên gọi và cấu tạo 22 1.4.3 Tính chất vật lý 22 1.4.4 Ứng dụng 22 1.5 LUTEOLIN 25 1.5.1 Nguồn gốc tự nhiên 25 1.5.2 Tên gọi và cấu tạo 26 1.5.3 Tính chất vật lý 26 1.5.4 Ứng dụng 26 1.6 DẪN XUẤT CỦA QUERCETIN VÀ LUTEOLIN 30 1.6.1 Tổng hợp 3,4,5,7tetraallyloxy-3-hydroxyflavonol (QAL) 31 1.6.2 Tổng hợp 3,4,5,7tetraallyloxyflavone (LAB) 32 1.6.3 Tổng hợp 2-(3,4-dihydroxyphenyl)-3,5,7-trihydroxy-6,8-(dipyrolidin-1-ylmethyl)4H-chromen-4-one (Q12) 32 1.6.4 Tổng hợp 2-(3,4-dihydroxyphenyl)-3,5,7-trihydroxy-8-((4-methyl-piperazin-1-yl)methyl)4H-chromen-4-one (Q13) 33 CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM 34 2.1 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT 34 2.1.1 Dụng cụ 34 2.1.2 Thiết bị 34 2.1.3 Hóa chất 34 2.2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN LẬP CÁC HỢP CHẤT 35 2.2.1 Sắc ký lớp mỏng (TLC) 35 2.2.2 Sắc ký cột 35 2.2.3 Kết tinh nhiều lần 35 2.3 TỔNG HỢP DẪN XUẤT 35 2.3.1 Tổng hợp dẫn xuất 3,4,5,7-tetraallyloxy-3-hydroxyflavonol (QAL) 36 2.3.2 Tổng hợp dẫn xuất 3,4,5,7tetraallyloxyflavone (LAB) 38 2.3.3 Tổng hợp dẫn xuất 2-(3,4-dihydroxyphenyl)-3,5,7-trihydroxy-6,8-(dipyrolidin-1-ylmethyl)4H-chromen-4-one (Q12) 39 2.3.4 Tổng hợp dẫn xuất 2-(3,4-dihydroxyphenyl)-3,5,7-trihydroxy-8-((4-methyl-piperazin-1-yl)methyl)4h-chromen-4-one (Q13) 41 2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA SẢN PHẨM 42 2.4.1 Đo điểm chảy 42 2.4.2 Xác định bằng phổ UV-Vis 43 2.4.3 Xác định bằng phổ IR 43 2.4.4 Xác định bằng phổ sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC 43 2.4.5 Phổ sắc ký khối phổ với độ phân giải cao (HPLCHRMS 43 2.4.6 Xác định bằng phổ NMR 43 2.5 THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG GÂY ĐỘC TẾ BÀO 43 2.5.1 Thiết kế khảo sát 44 2.5.2 Xử lý kết quả 45 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 47 3.1 DẪN XUẤT 3,4,5,7-TETRAALLYLOXY-3-HYDROXYFLAVONOL (QAL) 47 3.1.1 Nhận danh sản phẩm 47 3.1.2 Bàn luận 50 3.2 DẪN XUẤT 3,4,5,7TETRAALLYLOXYFLAVONE (LAB) 51 3.2.1 Nhận danh sản phẩm 51 3.2.2 Bàn luận 54 3.3 DẪN XUẤT 2-(3,4-DIHYDROXYPHENYL)-3,5,7-TRIHYDROXY-6,8-(DIPYROLIDIN-1-YLMETHYL)4H-CHROMEN-4-ONE (Q12) 55 3.3.1 Nhận danh sản phẩm 55 3.3.2 Bàn luận 58 3.4 DẪN XUẤT 2-(3,4-DIHYDROXYPHENYL)-3,5,7-TRIHYDROXY-8-((4-METHYL-PIPERAZIN-1-YL)METHYL)4H-CHROMEN-4-ONE (Q13) 58 3.4.1 Nhận danh sản phẩm 58 3.4.2 Bàn luận 61 3.5 KHẢO SÁT HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO 62 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 4.1 KẾT LUẬN 65 4.2 KIẾN NGHỊ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

LỜI CÁM ƠN

Con xin cảm ơn cha mẹ - những người con yêu quí nhất

Em xin chân thành cảm ơn:

- Cô Hoàng Thị Kim Dung đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện luận văn.

- Chị Trịnh Thị Thanh Huyền và chị Lý Tú Uyên đã chỉ bảo và giúp đỡ em rất nhiều để hoàn thành tốt luận văn này.

- Các thầy cô bộ môn Kỹ Thuật Hóa Hữu cơ đã dạy em rất nhiều kiến thức trong quá trình học tập tại trường.

- Chị Hưởng, chị Chi, bạn Phang Ngọc Xuân cùng các anh chị phòng Công nghệ Hữu cơ cao phân tử - Viện Công Nghệ Hóa học đã nhiệt tình chỉ bảo

và giúp đỡ em trong suốt thời gian làm luận văn.

Và tất cả những người bạn đã giúp đỡ, động viên tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn.

Xin chân thành cảm ơn!!!

TÓM TẮT

Một số flavonoid bán tổng hợp, đặc biệt là các dẫn xuất của quercetin và luteolin, được sử dụng như một tác nhân điều trị một số bệnh do các gốc tự do gây ra: ung thư, lão hoá, Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã tổng hợp được 3 dẫn xuất của quercetin (3′,4′,5,7−tetraallyloxy-3-hydroxyflavonol (QAL), 2-(3,4-dihydroxyphenyl)-3,5,7-trihydroxy-6,8-(dipyrolidin-1-ylmethyl)4H-chromen-4-one (Q12) và 2-(3,4-dihydroxyphenyl)-3,5,7-trihydroxy-8-((4-methyl-piperazin-1-yl)methyl)4H-chromen-4-one (Q13)) và 1 dẫn xuất của luteolin (3′,4′,5,7−tetraallyloxyflavone (LAB)) bằng phản ứng ether hóa của Williamson và phản ứng Mannich

Công thức cấu tạo của các dẫn xuất được xác định bằng các loại phổ HPLC, NMR, DEPT, HSQC, HMBC, HRMS và IR, sau đó các dẫn xuất được xác định hoạt tính gây độc tế bảo bằng phương pháp SRB

Some semi−synthetic flavonoids, particularly derivatives of quercetin and luteolin, are used as therapeutic agents in the treatment of diseases involving free radicals In this thesis, we synthesized three derivatives of quercetin (3′,4′,5,7−tetraallyloxy-3-hydroxyflavonol (QAL), 2-(3,4-dihydroxyphenyl)-3,5,7-trihydroxy-6,8-(dipyrolidin-1-ylmethyl)4H-chromen-4-one (Q12) and 2-(3,4-dihydroxyphenyl)-3,5,7-trihydroxy-8-((4-methyl-piperazin-1-yl)methyl)4h-

chromen-4-one (Q13)) and one derivative of luteolin (3′,4′,5,7−tetraallyloxyflavone (LAB)) These derivatives were synthesized by Williamson reaction and Mannich reaction

The structure of these derivatives were determined by HPLC, NMR, DEPT, HSQC, HMBC, HRMS and IR spectroscopies, then observed the anticancer activity by SRB method

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNHHình 1.1 Cấu trúc hóa học của PCO

Hình 1.2 Cấu trúc của hóa học Quercetin

Hình 1.3 Quá trình phát triển của tế bào ung thư

Hình 1.4 Cấu trúc hóa học của Quercetin

Hình 1.5 Cấu trúc hóa học của Luteolin

Hình 1.6 Cấu trúc hóa học của QAL

Hình 1.7 Cấu trúc hóa học của LAB

Hình 1.8 Cấu trúc hóa học của Q12

Hình 1.9 Cấu trúc hóa học của Q13

Hình 2.1 Cấu trúc hóa học của Sulforhodamin B

Hình 3.1 Sản phẩm QAL

Sơ đồ 2.2 Quy trình tổng hợp QAL

Sơ đồ 2.3 Quy trình tổng hợp LAB

Sơ đồ 2.4 Quy trình tổng hợp Q12

Sơ đồ 2.5 Quy trình tổng hợp Q13

DANH MỤC BẢNGBảng 1 Kết quả NMR của QAL

Bảng 2 Kết quả NMR của LAB

Phụ lục 1.7 Phổ DEPT của QAL

Phụ lục 1.8 Phổ DEPT-01 của QAL

Phụ lục 2.4 Phổ 13C-NMR của LAB

Phụ lục 2.5 Phổ 13C-NMR-01 của LAB

Phụ lục 2.6 Phổ 13C-NMR-02 của LAB

Phụ lục 2.7 Phổ DEPT của LAB

Phụ lục 2.8 Phổ DEPT-01 của LAB

LAB: 3′,4′,5,7−tetraallyloxyflavone

Q12 chromen-4-one

(3,4-dihydroxyphenyl)-3,5,7-trihydroxy-6,8-(dipyrolidin-1-ylmethyl)4H-Q13 yl)methyl)4H-chromen-4-one

2-(3,4-dihydroxyphenyl)-3,5,7-trihydroxy-8-((4-methyl-piperazin-1-PCO Procianidolic oligomer

MỞ ĐẦUNgày nay cùng với sự phát triển như vũ bão của nền khoa học công nghệ, đời sống con người đã được tiện nghi hơn trước Tuy nhiên kéo theo nó là những hậu quả đối với môi trường và con người Sự bùng nổ về công nghiệp đã làm cho môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng gây ra rất nhiều bệnh tật cho con người trong đó

có ung thư, và cuộc đua tìm thuốc chữa bệnh được bắt đầu Một số loại thuốc được tổng hợp hoàn toàn, một số có nguồn gốc từ tự nhiên Theo các nhà khoa học, các hợp chất trong cây cỏ có hoạt tính sinh dược học cao Hoạt tính này có được một phần là docác thành phần flavonoid trong những bộ phận của cây cỏ Không

những vậy, nhiều nghiên cứu phát hiện rằng các dẫn xuất tổng hợp từcác flavonoid cho hoạt tính sinh dược học cao hơn, có nhiều ứng dụng trong ngăn ngừa và chữa trị một số bệnh như ung thư, tim mạch, kháng sinh, kháng viêm Trong số đó có

những nghiên cứu sâu hơn về flavonoid.

Cách đánh số tuỳ theo dây C3 đóng hay hở, nếu dây C3 đóng thì đánh số bắt đầu từ dị vòng với dị nguyên tố oxygen mang số 1 rồi đánh tiếp đến vòng A, còn vòng B đánh số phụ Nếu dây C3 hở thì đánh số chính trên vòng B và đánh số phụ trên vòng A.

Thường flavonoid có mang một hoặc nhiều nhóm –OH ở vị trí 5 và 7 trên nhân A và ở vị trí 3, 4, 5 trên nhân B Các flavonoid có thể hiện diện ở dạng tự do hoặc dạng glycoside Các đường thường gặp nhất là đường D- glucose, kế đó là D- galactose, L- rhamnose, D- apipse và acid uronic

Trong đa số trường hợp thì mạch 3carbon đóng vòng với vòng A và tạo nên dị vòng C có chứa oxy Dị vòng C có thể là dihydroxypyrane, γ- pyrone, dihydro γ-

Dihydropyran γ- pyrone Dihydro γ- pyrone PyriliumCác polyphenol có thể phản ứng lẫn nhau qua các nhóm hydroxyl để tạo thành các phân tử phức tạp hơn hoặc có thể liên kết với các hợp chất khác trong cây như các ose (dạng glycoside), hoặc protein.

1.1.2 Phân loại 4 5 6 7 8 9 10

1.1.2.1 Phân loại theo nhóm tác dụng

Gồm bốn nhóm chính là PCO, quercetin, bioflavonoid họ citrus và rượu đa chức ở trà xanh

Procyanidolic oligomer (PCO) 5 8

Một trong những nhóm flavonoid thực vật hữu ích nhất là proanthocyanidin (procyanidin) Nhóm này mang lại rất nhiều ích lợi cho sức khỏe Một hỗn hợp gồm các proanthocyanidin nhị trùng, tam trùng, tứ trùng và

các phân tử trùng phân lớn hơn được gọi chung là procyanidolic oligomer, gọi

tắt là PCO PCO có trong nhiều loại thực vật và rượu vang đỏ, tuy nhiên về mặt mặt thương mại người ta hay dùng PCO trong dịch chiết hạt nho hoặc vỏ cây thông vùng biển

Chiết xuất proanthocyanidin và PCO có rất nhiều tác động dược lý: tăng nồng độ vitamin C nội bào, giảm tính thấm tính dễ vỡ của thành mạch máu, bắt các chất oxy hóa và các gốc tự do, ức chế sự phá hủy collagen Collagen là loại protein phổ biến nhất trong cơ thể giúp duy trì sự toàn vẹn của chất nền,

cơ, khớp Collagen cũng hỗ trợ cho cấu trúc da và thành mạch máu

Hình 1.1 Cấu trúc hóa học của PCO

Chiết xuất PCO hỗ trợ và bảo vệ các cấu trúc collagen một cách hữu hiệu, ảnh hưởng lên chuyển hóa collagen bằng nhiều cách Chúng làm tăng cường các sợi liên kết chéo, giúp củng cố thêm các sợi collagen liên kết chéo trong chất căn bản của mô liên kết Chúng cũng ngăn ngừa các tổn thương

do gốc tự do nhờ khả năng chống oxy hóa mạnh và hoạt tính bắt gốc tự do Hơn nữa, PCO còn ức chế sự phân hủy collagen xảy ra do các men mà bạch cầu hoặc vi khuẩn tiết ra trong quá trình viêm nhiễm

PCO ngăn chặn sự phóng thích và tổng hợp các hợp chất làm tăng tình trạng viêm và dị ứng, như histamine, serine protease, prostaglandins, leukotrien…

Hầu hết các tác động trên não của PCO đều do khả năng chống oxy hóa mạnh của nó Chống oxy hóa và bắt gốc tự do giúp ngăn ngừa các tổn thương

do gốc tự do cũng như do sự oxy hóa Các thương tổn do gốc tự do liên quan chặt chẽ với tiến trình lão hóa cũng như với mọi bệnh lý thoái hóa mãn tính khác, gồm bệnh tim, viêm khớp, ung thư,… Mỡ và cholesterol rất dễ bị tổn thương do các gốc tự do Khi bị tổn thương như vậy, chúng tạo ra các dẫn xuất

có độc tính tương ứng là lipid peroxide, cholesterol epoxide

điều trị các bệnh

lý mạch máu Các phương pháp này cho thấy PCO có khả năng:

• Giữ gốc tự do hydroxyl

• Giữ lipid peroxide

• Làm chậm trễ đáng kể sự khởi đầu của quá trình peroxide hóa lipid

• Kìm giữ các phân tử sắt tự do, giúp ngăn chặn sự peroxide hóa lipid

do sắt

• Ức chế sự sản sinh ra gốc tự do bằng cách ức chế không cạnh tranh men xanthin oxidase

•Ức chế sự tổn thương do các enzyme (hyaluronidase, elastase, collagenase…) có thể làm thoái hóa cấu trúc mô liên kết

Hoạt động chống oxy hóa của PCO rất mạnh, gấp khoảng 50 lần so với vitamin C và E Ở cấp độ tế bào, một trong những đặc tính hữu ích nhất của PCO là bắt gốc tự do nhờ vào cấu trúc hóa học cũng như sự liên kết chặt chẽ của nó với màng tế bào Nhờ vậy mà PCO có thể bảo vệ tế bào chống lại các tổn thương do các gốc tự do tan trong nước lẫn các gốc tan trong dầu một cách hiệu quả

Quercetin 5 8 9

Quercetin là một flavonoid được phân bố rộng rãi nhất trong tự nhiên Quercetin là một flavonoid bền vững và hoạt động nhất của flavonoid trong các nghiên cứu từ trước đến nay Nhiều chế phẩm từ dược thảo có tác động tốt nhờ vào thành phần quercetin với hàm lượng cao

Hình 1.2 Cấu trúc của hóa học Quercetin

Quercetin có khả năng chống viêm do ức chế trực tiếp hàng loạt phản ứng khởi phát hiện tượng này: ức chế sự sản xuất và phóng thích histamin và các chất trung gian khác trong quá trình viêm và dị ứng Ngoài ra quercetin còn có khả năng chống oxy hóa và tiết kiệm lượng vitamin C sử dụng Quercetin

ức chế men aldose reductase rất mạnh, men này có nhiệm vụ chuyển glucose máu thành sorbitol – một hợp chất liên quan chặt chẽ với sự tiến triển các biến chứng của tiểu đường

Bioflavonoid của họ citrus 5 8 10

Các bioflavonoid trong cam quít gồm rutin, hesperidin, quercitrin, và naringin Hầu hết các khảo sát về rutin và hỗn hợp bioflavonoid thô đều được thực hiện trong thập niên 1970.Từ đó đến nay người ta thường dùng loại hỗn hợp rutinoside định chuẩn gọi là hydroxyethylrutoside (HER)

Về mặt ứng dụng, các bằng chứng lâm sàng rõ rệt nhất trong điều trị tăng tính thấm thành mạch, kháng oxy hóa, ngăn ngừa ung thư vú, kích thích và ngăn ngừa lão hóa xương, chữa các vết bầm dưới da, trĩ và các trường hợp dãn tĩnh mạch

Polyphenol của chè xanh 5 8

Cả chè xanh (hay trà xanh, green tea) và chè đen (black tea) đều có nguồn

gốc từ cây chè (Camellia sinensis) Chè xanh được làm từ đọt lá sấy nhẹ,

còn chè đen được hình thành sau một quá trình oxy hóa lá chè Trong quá trình oxy hóa này, các enzyme trong chè chuyển đổi nhiều hợp chất polyphenol với những khả năng hoạt động và điều trị vượt trội trở thành những hợp chất ít hoạt động điều trị hơn

Đối với chè xanh quá trình sấy không làm hoạt hóa các men oxy hóa polyphenol Polyphenol có chứa vòng phenol trong cấu trúc phân tử Polyphenol chính trong trà xanh là các flavonoid (Catechin, Epicatechin, Epicatechin Gallate, Epigallocatechin Gallate, và Proanthocyanidin) Epigallocatechin Gallate (EGCG) là thành phần hoạt động mạnh nhất, đặc biết là tính kháng oxy hóa

1.1.2.2 Phân loại theo nhóm cấu trúc 4

Các flavonoid được phân loại dựa vào vị trí của gốc aryl (vòng B) và các mức

độ ngưng tụ người ta còn phân ra các biflavonoid là những flavonoid dimer, triflavonoid cấu tạo bởi 3 đơn vị monomer hay flavolignan là những flavonoid mà phân tử có một phần cấu trúc lignan

1.1.2.2.1 Euflavonoid

• Flavan 3-ol

Nhóm flavan 3-ol còn được gọi là nhóm catechin.Nhóm này có một nhóm –OH

ở vị trí C-3 và không có nhóm carbonyl ở vị trí C-4.Các chất tiêu biểu cho họ này là catechin, epicatechin, proanthocyanidin

Flavan 3-ol

Proanthocyanidin dimer

• Flavan 3,4-diol (hoặc leucoanthocyanidin)

Khác flavan 3-ol ở chỗ có thêm gốc OH ở C-4

Flavan 3,4-diolPhần lớn các flavan 3,4-diol tồn tại trong tự nhiên ở dạng dimer, được gọi là protoanthocyanidin Chưa phát hiện các flavan 3,4-diol ở dạng glycoside.

• Anthocyanidin

Về cấu trúc, nhóm này khác các flavonoid khác ở chỗ không có nhóm carbonyl ở C-4 và luôn luôn có các nhóm ose gắn vào –OH.Sau khi thủy phân chúng cho các Anthocyanidin tương ứng Có 3 nhóm là: pelargonidin màu vàng cam hoặc hồng, cyanidin màu hồng xỉn, delfinidin màu đỏ hoặc tím

Isoflavanol Lapathinol

• Isoflavone

Đây là nhóm isoflavonoid phổ biến nhất với 364 chất đã biết và có nhiều tác dụng chữa bệnh Ví dụ: daidzein có trong cát căn hoặc formonometin có trong cam thảo

Isoflavone

Daidzein: R1 = R2 = HFormonometin: R1 = H, R2 = Me

3-Aryl-coumarin Pachyrrhizin (hạt củ đậu)

Aryl benzofuran Mulberoside F( lá dâu tằm)

• Homoisoflavone (có cơ cấu C6-C4-C6)

1.1.2.2.3 Neoflavonoid

• 4-aryl-chroman

• 4-aryl-coumarin

1.1.3 Vai trò của Flavonoid

1.1.3.1 Vai trò đối với thực vật 1

• Vai trò đối với các phản ứng sinh hóa

Các nhóm phenol có vai trò trong sự hoà tan các chất vì di chuyển dễ dàng qua các màng sinh lý, một số flavonoid có tác dụng như chất chống oxy hoá, bảo vệ acid ascorbic, một thành phần quan trọng trong tế bào thực vật Một số có tác dụng

ức chế enzyme và các chất độc của cây

• Vai trò ức chế và kích thích sinh trưởng

Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy nhóm chức hydroxyl có vai trò quyết định về tác dụng này

Ví dụ: trong cây ổi các flavonoid có nhóm hydroxyl ở vị trí 4’ làm tăng hoạt tính của enzyme còn flavonoid có nhóm hydroxyl ở cả 3’ và 4’ thì lại có tính ức chế Flavonoid còn tham gia vào sự hô hấp và quang hợp

• Vai trò tạo màu

Flavonoid có khả năng tạo màu cho thực vật để trông hấp dẫn hơn, góp phần thúc đẩy sự sinh tồn của cây và phát triển hoa, quả

Sâu bọ nhờ hệ thống thị giác đặc biệt, chúng rất nhạy cảm đối với màu sắc của cây cỏ Thực nghiệm cho thấy các loài ong thích màu xanh và màu vàng, các

• Vai trò bảo vệ cây

Một số flavonoid không màu trong lá có khả năng bảo vệ cây, ngăn động vật ăn

cỏ Vị đắng và khó chịu của flavonoid làm cho động vật khi ăn phải mất cảm giác ngon và không thích ăn các loại cây cỏ này Quercetin với nồng độ rất thấp đã có cảm giác mất ngon, nhưng với nồng độ 0.2% sẽ gây ức chế sự bài tiết nước bọt

1.1.3.2 Vai trò trong y học 5 8 10 11 12

Các dẫn chất flavonoid có khả năng dập tắt các gốc tự do như ●OH, ROO● Các gốc này nếu sinh ra cạnh các DNA sẽ gây ra những nguy hại như biến dị, ung thư và tăng nhanh sự lão hóa Các gốc tự do này còn có thể peroxide hoá thành phần lipid của màng tế bào, sinh ra các sản phẩm làm rối loạn trao đổi chất và huỷ hoại tế bào.Ngoài ra flavonoid còn có khả năng tạo phức với các ion kim loại

mà những kim loại này là xúc tác cho các phản ứng oxy hoá

Trong cơ thế chúng ta, khi có quá nhiều LDL (low−density lipoprotein), cholesterol bị đưa vào các màng của động mạch, dần dần làm hẹp đường kính của mạch.Sau đó, kết hợp với các chất khác trong màng của thành động mạch tạo thành những mảng xơ vữa.Những mảng này có thể bị rạn nứt làm cho thành động mạch không được trơn tru.Khi chảy qua những chỗ gồ ghề này, dòng máu dễ bị hỗn lọan không đều, trì trệ và dễ đông lại thành cục máu đông Nếu trường hợp này xảy ra trong động mạch vành tim thì kết quả là nghẽn mạch tim, gây chứng nhồi máu cơ tim Nhờ khả năng kháng oxy hóa mà các flavonoid có khả năng ức chế sự oxy hóa của LDL, ngăn ngừa nguy cơ bệnh tim mạch Các nghiên cứu cho thấy rượu vang đỏ và các loại thực phẩm giàu flavonoid (các loại rau quả, và trà)

sẽ giúp giảm đáng kể nguy cơ bệnh tim động mạch vành

Đặc biệt flavonoid có khả năng ức chế lại sự tạo thành các chất trung gian của quá trình viêm như prostaglandins, leukotrienes hoặc nitric oxide…, giảm các triệu chứng của phản ứng viêm Flavonoid còn ức chế tác động của hyaluronidase (enzyme này làm tăng tính thấm của mao mạch) Khi nó thừa sẽ gây hiện tượng xuất huyết dưới da hay còn gọi thiếu vitamin P Thí nghiệm cho thấy flavonoid

có nhóm OH ở 3’, 4’ thì nâng cao tính bền vững thành mạch

Flavonoid cùng với các acid ascorbic tham gia quá trình hoạt động của enzyme oxy hoá- khử Một số flavonoid thử nghiệm còn cho thấy flavonoid có khả năng ức chế các enzyme thiết yếu cho sự oxy hóa xảy ra ở ty thể, như NADH

(Nicotiamide adenine dinucleotide −coenzyme) Một số flavonoid còn có khả năng ức chế enzyme oxy hóa xanthine, là enzyme xúc tác cho quá trình oxy hóa xanthine và hypoxanthine thành acid uric.

Ngoài các vai trò kể trên thì flavonoid còn có một khả năng đang rất được các nhà khoa học quan tâm, đó là khả năng kháng ung thư, đặc biệt là các dẫn xuất của quercetin và luteolin

1.2 UNG THƯ

Ung thư là chứng bệnh của các tế bào Trong cơ thể của chúng ta luôn tạo ra những tế bào mới để phát triển, thay thế các tế bào cũ Quá trình này được kiểm soát bởi các gene nhất định Tất cả các bệnh ung thư được gây ra do sự biến đổi của các gene này Có nhiều nguyên nhân gây đột biến về gene như các yếu tố bên ngoài (hóa chất, bức xạ, virus mang gene gây ung thư, thuốc trị ung thư) hay các yếu tố bên trong (yếu tố di truyền, hormone, khả năng miễn nhiễm của từng cá thể)

Thông thường các tế bào phát triển và nhân rộng một cách có trật tự Tuy nhiên nếu có sự biến đổi về gene thì các tế bào này có thể phát triển thành các khối u Có hai loại là khối u lành tính và khối u ác tính ( ung thư) Những khối u lành tính không lan tràn đến những nơi khác trong cơ thể hay xâm lấn vào các mô khác, và chúng hiếm khi đe dọa đến tính mạng trừ khi chúng chèn ép đến các cấu trúc sống còn

Một khối u ác tính được tạo thành từ các tế bào ung thư Khi mới phát triển các khối u tương đối nhỏ Nếu các tế bào này không được điều trị thì nó sẽ lây lan sang các mô xung quanh và các bộ phận khác của cơ thể

Khi các tế bào này phát triển đến một trạng thái nhất định nó có thể tạo thành một khối u khác gọi là di căn Các tế bào này di chuyển đến các bộ phận khác qua

ba con đường:

• Phát triển trực tiếp sang các mô lân cận

Hình 1.3 Quá trình phát triển của tế bào ung thư

1.3 HIỆN TƯỢNG GÂY ĐỘC

TẾ BÀO VÀ TÍNH KHÁNG UNG THƯ CỦA FLAVONOID

1.3.1 Hiện tượng gây độc tế bào

Đối với những tế bào bình thường trong cơ thể người khi nó được tạo ra thì đến một thời gian nhất định nó sẽ chết đi (apoptosis) Khi một người bị ung thư ác tính thì cơ chế này sẽ bị rối loạn dẫn đến việc các tế bào ung thư ác tính được sinh ra nhưng không bao giờ chết đi theo cơ chế thông thường Cũng như những tế bào

thông thường các tế bào ung thư phát triển và gia tăng số lượng tế bào thông qua quá trình phân bào Chính vì vậy trong điều trị ung thư dùng phương pháp thông thường là dùng các tác nhân hóa học để giết chết tế bào ung thư hoặc dùng các tác nhân chống tăng sinh (antiproliferative) để làm cho tế bào ung thư không phát triển được nữa.

1.3.2 Tính kháng ung thư của flavonoid 13 14 15 16

Flavonoid có hoạt tính sinh học mạnh Các tế bào ung thư dường như nhạy cảm với polyphenol hơn những tế bào thường Các flavonoid được xem như là những ứng cử viên tiềm tàng trong việc điều trị ung thư đặc biệt là khả năng gây chết tế bào (apoptosis)

Tính kháng ung thư của các flavonoid phụ thuộc rất nhiều vào tính kháng oxy hóa Vị trí và số lượng nhóm hydroxyl đóng một vai trò rất quan trọng đối với vai trò kháng oxy hóa kaempferol với một nhóm hydroxyl ở vị trí số 3 thì có tính bảo

vệ cao hơn apigenin Quercetin có thêm một nhóm hydroxyl ở vị trí 3’ và Myricetin có thêm nhóm hydroxyl ở vị trí 3’ và 5’ còn có tính bảo vệ cao hơn nữa Hoạt tính của tính kháng oxy hóa không chỉ ở chố bắt gốc tự do mà còn điều chỉnh tín hiệu tế bào để chống ung thư bằng cách làm chết tế bào (apoptosis) và chống tăng sinh (antiproliferative)

Tangeretin và nobiletin là những flavonoid hiệu quả trong điều trị ung thư Các

thí nghiệm in vitro và in vivocủa đại học Western Ontario, Canada đối với những

người bị ung thư vú MDA-MB-435 và MCF-7, và ung thư ruột kết HT-29 cho thấy tangeretin và nobiletin làm ức chế sự phát triển của các tế bào ở giai đoạn G1, làm

ức chế sự phát triển của tế bào ung thư mà không gây độc tế bào Do đó đây cũng

là một lợi thế trong quá trình điều trị ung thư, vì trong một số thuốc điều trị ung thư ngoài khả năng gây độc tế bào ung thư các thuốc này còn gây độc lên cả những

tế bào bình thường gây ra những tác dụng phụ trong quá trình điều trị ung thư đối

họ citrus như cam, chanh, quít, bưởi…Ngoài ra trong rau diếp cá và hoa hòe còn

có một lượng lớn rutin và có thể thu được quercetin với tỷ lệ cao nhờ phản ứng thủy phân trong môi trường acid

1.4.2 Tên gọi và cấu tạo

Tên gọi: Quercetin,

2-(3,4-dihydroxyphenyl)-3,5,7-trihydroxy-4H-chromen-4-one

Công thức phân tử: C15H10O7

Khối lượng phân tử: 302.236

Công thức cấu tạo:

Hình 1.4 Cấu trúc hóa học của Quercetin

Quercetin) được trích ly từ Abelmoschus manihot Trong thí nghiệm in vitro, trên

tế bào gan người được tải nạp plasmid mang gene protein HBeAg và HbsAg của

virus, khả năng ức chế của hyperoside lần lượt là 86.41% và 82.27% sau thời gian

8 ngày Mô hình thí nghiệm in vivotrên vịt con nhiễm virus viêm gan vịt (Duck

Hepatitis B Virus – DHBV) cũng cho kết quả khả quan tương tự, lượng DNA của virus đã giảm một lượng đáng kể, cho thấy khả năng ức chế DHBV của hyperoside là 69.78% sau thời gian điều trị 13 ngày.Điều đáng chú ý là loài cây này cũng có tại Việt Nam, gọi là cây thục quỳ vàng, thu quỳ hay bụp mì, được trồng nhiều tại Cao Bằng và Lai Châu.17

Trong một nghiên cứu của Bộ Môn Thảo Mộc - Viện Đông Dược Hàn Quốc, các nhà khoa học đã tiến hành trích ly 18 loại cây trồng tại Hàn Quốc Trong số

các chiết xuất được nghiên cứu thì chiết xuất methanol của Alnus firma có khả

năng gây ức chế HIV-1 Phân lập thành phần của dịch chiết methanol và thử nghiệm hoạt tính của các chất thu được, các nhà khoa học đã phát hiện các flavonoid quercetin, quercitrin and myricetin 3-O-beta-D-galactopyranoside có

khả năng ức chế enzyme reverse transcriptasecủa HIV-1, với giá trị IC50 là 60

microM Ngoài ra trong dịch chiết, còn có alnustic acid methyl ester có khả năng

ức chế enzymeprotease của HIV-1 với giá trị IC50 là 15.8 microM.18

1.4.4.2 Kháng viêm 19 20 21

Nghiên cứu của Thomas W Gettys và cộng sự trên loài chuột cho thấy quercetin làm tăng quá trình tiêu hao năng lượng và giảm quá trình viêm đối với chuột khi thử nghiệm với một chế độ ăn nhiều chất béo

Hen, viêm phế quản, dị ứng ở trẻ em có thể được điều trị bằng các vitamin B6,

P và E Voprosy Meditsinskoi Khimii và cộng sự đã phát hiện thấy việc bổ sung quercetin để sửa chữa những khiếm khuyết của quá trình trao đổi chất của lipid qua màng tế bào làm tăng hiệu quả hấp thụ vitamin

1.4.4.3 Điều trị xơ hóa cơ 22

sự tăng tiết CRH và SP từ các tế bào thần kinh kích thích các tế bào mast phóng thích các chất trung gian gây viêm, gây ra đau nhức cơ nghiêm trọng Cho đến hiện nay, phương pháp điều trị duy nhất là sử dụng thuốc chống trầm cảm 3 vòng

và thuốc tropisetron đối vận thụ thế serotonin-3.Một nghiên cứu năm 2006 của Lucas HJ, Brauch CM, Settas L cho thấy trong khẩu phần ăn hằng ngày nếu có chứa quercetin có thể giảm được nguy cơ xơ hóa cơ, mở rộng hướng điều trị mới cho căn bệnh mãn tính này

1.4.4.4 Hạ huyết áp 23 24

Bộ Môn Dinh Dưỡng, trường Đại học Utah, Hoa Kỳ đã tiến hành một thí nghiệm với các bệnh nhân cao huyết áp và cho thấy kết quả như sau: đối với người trước khi bị tăng huyết áp thì huyết áp của họ khoảng (137 ± 2/86 ± 1) mmHg và đối với người cao huyết áp thì vào khoảng (148 ± 2/96 ± 1) mmHg Sau khi bổ sung 730mg quercetin/ngày và tiến hành trong 28 ngày thì huyết áp tâm thu của những bệnh nhân cao huyết áp giảm một lượng khoảng (-7 ± 2) mmHg và huyết

áp tâm trương giảm khoảng (-5 ± 2) mmHg

Viện Khoa Học Thực Phẩm Và Dinh Dưỡng thuộc đại học Christian-Albrechts của Đức đã tiến hành thí nghiệm với một nhóm người có độ tuổi từ 25 đến 65 với liều lượng 150 mg quercetin/ngày và tiến hành trong 6 tuần cho thấy: đối với những người cao huyết áp thì huyết áp tâm thu giảm khoảng 2.6 mmHg Bên cạnh

đó thí nghiệm cũng cho thấy quercetin còn có khả năng giúp giảm lượng cholesterol trong máu, do vậy quercetin có hiệu quả đối với các bệnh về tim mạch

1.4.4.5 Kháng oxy hóa 25

Quercetin là một flavonoid có tính kháng oxy hóa vào loại mạnh nhất có trong chế độ ăn thường ngày Nó có khả năng bắt gốc tự do tốt và khả năng kháng sự oxy hóa của LDL LDL là một trong những nguyên nhân gây ra xơ vữa động mạch Trong thí nghiệm của Peter C.H Hollman và các cộng sự đối với các loại thực phẩm hằng ngày đã chỉ ra rằng: việc tiêu thụ Quercetin có thể làm tăng tính bền vững của thành mạch giảm nguy cơ về bệnh tim mạch, huyết áp

1.4.4.6 Kháng ung thư 26 27 28 29 30 31

Một chế độ ăn nhiều rau củ quả có thể giảm nguy cơ ung thư đối với những loại ung thư phổ biến như: ung thư vú, phổi, tuyến tiền liệt và đại tràng Các cấu trúc polyphenol có trong thực vật đặc biệt là quercetin có thể giảm nguy cơ ung thư phổi Nhóm –OH ở vị trí thứ 3 của quercetin có khả năng bắt gốc tự do tốt Một nghiên cứu trên chuột chứng minh rằng: trong chế độ ăn hằng ngày ở chuột nếu có

bổ sung flavanol như quercetin thì có thể hạn chế khả năng ung thư ruột kết.26 27

Một nghiên cứu trên những người hút thuốc lá cho thấy một chế độ ăn có các flavanol như quercetin, kaempferol và myricetin có thể giảm nguy cơ mắc bệnh ung thư tuyến tụy.28 29

Các bioflavonoid như quercetin gần đây nổi lên như một nhóm chất có tác dụng hóa trị trong bệnh ung thư tuy nhiên hiệu quả và tính chọn lọc còn thấp Do vậy khoa kỹ thuật hóa học, đại học California đã tiến hành một thí nghiệm kết hợp giữa quercetin và sóng siêu âm tần số thấp (20 kHz, 2 Wcm-2, 60s) đối với tế bào ung thư da Kết quả cho thấy 90% tế bào ung thư da đã chết sau 48h điều trị bằng quercetin và sóng siêu âm.30

Các nhà khoa học của trường cao đẳng kỹ thuật thực phẩm và khoa học dinh dưỡng Tây An Trung Quốc đã tiến hành một khảo sát về khả năng kháng ung thư của quercetin (Q) và một đồng phân tan trong nước của nó là quercetin-5’, 8-disulfonate (QS) lên hai dòng tế bào ung thư là ung thư ruột kết (LOVO) và ung thư vú (MCF-7) Kết quả của cuộc nghiên cứu cho thấy cả Q và QS đều có khả năng kháng ung thư với trị số IC50 đối với LOVO lần lượt là 40.2 M và 28 M và trị

số IC50 đối với MCF-7 lần lượt là 30.8 M và 19.9 M từ kết quả IC50 nêu trên nhóm nghiên cứu đã rút ra kết luận nhóm sulfonate ở vị trí 5’ và 8 đóng một vai trò quan trọng trong điều trị ung thư.31

Quercetin và luteolin có khả năng làm tăng độ nhạy của 5-fluorouracil (5- FU) trong điều trị ung thư trực tràng

1.5.2 Tên gọi và cấu tạo

Tên gọi: Luteolin , 2−(3,4−dihydroxyphenyl)− 5,7−dihydroxy−4−chromenone luteolol, digitoflavone, flacitran, luteoline

Công thức phân tử: C15H10O6

Khối lượng phân tử: 286.048

Công thức cấu tạo:

Hình 1.5 Cấu trúc hóa học của Luteolin

Luteolin tan tốt trong dung dịch đệm Trước tiên hòa tan luteolin vào DMF sau

đó làm loãng với dung dịch đệm được chọn Độ tan tương ứng là 1 mg/ml trong hỗn hợp dung môi DMF:PBS = 1:5 (pH = 7.2) Không dùng luteolin trong dung môi này quá 1 ngày

1.5.4 Ứng dụng

1.5.4.1 Tác nhân hạ đường huyết 32

Luteolin là một tác nhân hạ đường huyết mạnh và cải thiện độ nhạy insulin.Luteolin có thể giúp ổn định nồng độ glucose trong máu ở giới hạn bình thường và giúp kiểm soát cân nặng ở những bệnh nhân bị hội chứng X (hội chứng

đề kháng insulin)

1.5.4.2 Kháng viêm 33

So với flavonoid khác, chỉ có luteolin và quercetin ức chế yếu tố hoạt hóa tiểu cầu và ức chế một loại phản ứng viêm gây ra bởi các chất gây dị ứng bằng cách ức chế lipoxygenase Luteolin ức chế sự sản xuất dư thừa của TNF−alpha, trực tiếp gây ra viêm và làm chết tế bào Các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu kết luận rằng luteolin có thể được sử dụng để phát triển một kiểu mới của thuốc chống

viêm và chống dị ứng.

Chế độ ăn uống giàu luteolin có thể giúp giảm viêm não và suy giảm trí nhớ bằng cách ức chế giải phóng những phân tử gây viêm Đó là kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học Mỹ

Luteolin có thể giúp ngăn ngừa chứng mất trí nhớ ở người già: Tiến sĩ Rodney Johnson và các cộng sự tại Đại học Illinois báo cáo trong Tạp chí dinh dưỡng 10−2010 về vấn đề luteolin giúp giảm viêm trong não của những con chuột già, khôi phục lại trí nhớ thường quan sát được ở những con chuột non hơn

Nghiên cứu này được tài trợ bởi Viện Y tế quốc gia Hoa Kỳ, đánh giá những hiệu lực của luteolin ở các tế bào miễn dịch trong não được gọi là tế bào

″microglial″, chúng sản xuất ra các yếu tố là tín hiệu của phản ứng viêm Khi não

bộ bị lão hóa, các tế bào ″microglial″ trở thành ″dysregulated″ và bắt đầu sản xuất quá mức các cytokine viêm

Tiến sĩ Johnson, Giám đốc Khoa học dinh dưỡng Đại học Illinois giải thích:

"Chúng tôi nghĩ rằng điều này góp phần vào nhận thức về lão hóa là một yếu tố tiền đề cho sự phát triển của bệnh thoái hóa thần kinh"

Khi tiến sĩ Johnson và các đồng nghiệp của ông cho các tế bào microglial tiếp xúc với một độc tố của vi khuẩn, thì chúng sản xuất ra các cytokine viêm có khả năng phá hủy các tế bào não hay còn gọi là tế bào thần kinh Trong khi xử lý trước các tế bào thần kinh với luteolin thì thấy không có tác dụng gì, nhưng khi luteolin tiếp xúc với microglial thì hợp chất này lại ngăn chặn được tế bào thần kinh chết Điều này chứng minh rằng luteolin không bảo vệ các tế bào thần kinh trực tiếp Tiến sĩ Johnson nói: " Luteolin tác động bằng cách ảnh hưởng đến các tế bào microglial Các tế bào thần kinh sống sót được là vì luteolin ức chế việc sản xuất các chất trung gian gây viêm thần kinh"

Trong một vài thử nghiệm ở người lớn tuổi, chế độ ăn uống có luteolin được

những con chuột già thì hiện tượng viêm trong não được giảm xuống và đồng thời phục hồi trí nhớ như những gì đã thấy trong nhóm non hơn" Tiến sĩ Johnson nói:

"Chúng tôi tin rằng chế độ ăn uống giàu luteolin giúp ức chế hoặc làm giảm kích hoạt các tế bào microglial và các cytokine viêm do chúng sản xuất ra Tác dụng kháng viêm có thể là cơ chế cho phép trí nhớ được khôi phục lại những gì đã có ở

độ tuổi trẻ hơn″ Đây là nghiên cứu đầu tiên làm tăng nhận thức về chức năng của luteolin tác động lên các tế bào microglial "Những dữ liệu này cho thấy rằng chế

độ ăn uống giàu luteolin có khả năng giảm viêm trong não có liên quan đến trí nhớ

ở người lớn tuổi, giúp sức khỏe tinh thần tốt hơn", Tiến sĩ Johnson kết luận

1.5.4.3 Kháng oxy hóa và ung thư 34 35 36 37 38 39 40 41

Luteolin là một trong những flavone phổ biến nhất Nó đóng một vai trò quan trọng trong cơ thể con người như chất chống oxy hóa, có khả năng bắt gốc tự do, một tác nhân trong việc phòng chống viêm nhiễm, một chất trợ xúc tác cho quá trình chuyển hóa carbohydrate, và là một hệ thống điều biến miễn dịch Với những đặc điểm này, luteolin đóng một vai trò quan trọng trong việc phòng chống bệnh ung thư

Một nghiên cứu trên các động vật gặm nhấm của phòng thí nghiệm hóa sinh thuộc đại học Ioannina, Hy lạp cho thấy luteolin có khả năng ức chế sự tăng trưởng của khối u, ức chế khả năng hình thành mạch, ức chế yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu (VEGF) ở động vật găm nhấm Do đó với IC50 = 5 µmol/L, luteolin có khả năng ức chế sự dẫn truyền tín hiệu của PI3K và làm giảm khả năng phân bào của các tế bào ung thư

Nghiên cứu mới được công bố trong tạp chí BioMed Central BMC Gastroenterology cho thấy luteolin có thể ức chế hoạt động của tế bào bằng tín hiệu (IGF và PI3K) quan trọng cho sự phát triển ung thư trong các tế bào ung thư ruột kết

Luteolin là chất ức chế PDE4, chất ức chế nói chung các enzyme xúc tác quá trình thuỷ phân các ester của acid phosphoric chứa 2 liên kết ester và là chất ức chế Interleukin

Các nghiên cứu tiền lâm sàng cho thấy luteolin có các tác dụng dược lý như: kháng oxy hoá, kháng khuẩn, kháng ung thư Từ những nghiên cứu sơ bộ cho thấy