Nghiên cứu quy trình công nghệ tách chiết và tinh chế Mangostin trong vỏ quả măng cụt Garcinia Mangostnan L. làm thuốc hỗ trợ điều trị ung thư

Tổng quan về cây măng cụt; các hợp chất xanthone có trong vỏ quả măng cụt; hoạt tính sinh học của mangostin và các dẫn xuất xanthone khác; peroxidase; peroxy hóa lipid.. Sinh học thực n

Nghiên cứu quy trình công nghệ tách chiết và tinh chế Mangostin trong vỏ quả măng cụt Garcinia Mangostnan L làm thuốc hỗ trợ điều

trị ung thư Mai Thị Hiên

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Sinh học Luận văn Thạc sĩ ngành: Sinh học thực nghiệm; Mã số: 60 42 30

Người hướng dẫn: TS Đỗ Thị Tuyên

Năm bảo vệ: 2011

Abstract Tổng quan về cây măng cụt; các hợp chất xanthone có trong vỏ quả măng

cụt; hoạt tính sinh học của mangostin và các dẫn xuất xanthone khác; peroxidase; peroxy hóa lipid Giới thiệu một số vi sinh vật gây bệnh ở người như Staphylococcus aureus, pseudomonas aeruginosa, Candida albicans Nghiên cứu về mangostin ở Việt Nam và trên thế giới Trình bày về nguyên liệu và hóa chất; thiết bị thí nghiệm; phương pháp nghiên cứu -mangostin và xác định cấu trúc, tối ưu điều kiện tách(tách chiết chiết, các phương pháp tinh sạch, sắc kí bản mỏng, xác định làm lượng malondialdehyde, xác định hoạt độ peroxidase, định lượng protein, .) -mangostin từ vỏĐưa ra kết quả và thảo luận: tách chiết và tinh sạch mangostin; hoạt tính chống oxiquả măng cụt; hoạt tính kháng khuẩn của -mangostin.hóa của

Keywords Sinh học thực nghiệm; Công nghệ tách chiết; Điều trị ung thư; Quả

măng cụt

Content

1 Mở đầu

Các hợp chất có nguồn gốc tự nhiên như vinblastine từ lá cây dừa cạn (Catharanthus

roseus), taxol của cây thông đỏ (Taxus brevifolia), colchicine từ cây tỏi độc (Colchicum autunale), scutebalcaletone từ cây bán chi liên (Scutellaria barbata), một số hoạt chất từ lá

cây chè xanh (Camellia sinensis), đã được sử dụng để điều trị cho các bệnh nhân ung thư Trong khi đó, măng cụt Garcinia mangostana L là cây ăn quả được trồng khá nhiều ở miền

Nam, Việt Nam Theo kinh nghiệm dân gian, vỏ quả măng cụt còn có thể được dùng để điều

trị nhiều loại bệnh nhiễm trùng Tuy nhiên việc khai thác và ứng dụng các hoạt chất sinh học

từ vỏ cây măng cụt ở nước ta vẫn chưa được quan tâm nhiều

Xuất phát từ thực tế đó đề tài “Nghiên cứu quy trình công nghệ tách chiết và tinh chế

mangostin trong vỏ quả măng cụt Garcinia mangostana L làm thuốc hỗ trợ điều trị ung thư”

được thực hiện với mục tiêu: tách chiết và tinh chế -mangostin từ vỏ quả măng cụt và nghiên cứu một số hoạt tính sinh học của -mangostin

2 Tổng quan

Măng cụt có tên khoa học là Garcinia mangostana L thuộc họ Bứa (Clusiaceae), là loại

cây ăn quả được trồng ở các vùng khí hậu nhiệt đới, đặc biệt phổ biến nhất ở vùng Đông Nam

Á, Ấn Độ, Sri Lanka Ở Việt Nam măng cụt chủ yếu được trồng ở vùng đồng bằng sông Cửu Long với tổng diện tích lên tới 4900 ha, cho sản lượng khoảng 4500 tấn Theo dự án phát triển sản xuất và xuất khẩu rau, hoa quả tươi của Việt Nam, dự kiến phát triển diện tích trồng măng cụt ở vùng đồng bằng sông Cửu Long lên khoảng 11300 ha, cho sản lượng 24000 tấn Trong đó tập trung trồng chủ yếu tại các tỉnh Bến Tre, Vĩnh Long, Trà Vinh và Bình Dương Măng cụt đòi hỏi điều kiện thổ nhưỡng khắt khe, khí hậu nóng và ẩm Do đó, cây măng cụt chỉ phân bố ở các vùng có khí hậu ấm áp, không tiến xa ra vùng khí hậu lạnh phía bắc mà chỉ dừng lại ở Huế

Măng cụt là loài thực vật giàu các dẫn xuất xanthone nhất được phát hiện cho đến nay Trong

số hơn 200 dẫn xuất xanthone được tìm thấy ở thực vật thì có đến 60 dẫn xuất ở măng cụt, chủ yếu tập trung ở phần vỏ quả Trong số các dẫn xuất xanthone có trong vỏ quả măng cụt thì -mangostin có hàm lượng cao nhất, chiếm khoảng 0,02-0,2% trọng lượng khô Tiếp đến

là -mangostin và -mangostin, chiếm khoảng 0,016-0,07% Hàm lượng của các chất gacinone, đặc biệt là garcinone E chiếm khoảng 0,01-0,035%, đây là một chất có hoạt tính ức chế mạnh sự phát triển của nhiều loại tế bào ung thư, cho nên đang được nhiều nhà khoa học quan tâm Hiện nay, các dẫn xuất xanthone từ măng cụt, đã và đang được các nhà khoa học quan tâm nhờ các hoạt tính sinh học quan trọng như hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm, kháng viêm, chống oxi hóa, đặc biệt là hoạt tính chống ung thư, nhằm mục đích tìm ra hoạt chất có nguồn gốc tự nhiên làm thuốc hỗ trợ điều trị ung thư

3 Nguyên liệu và phương pháp

Chủng P aeruginosa JN 592444.1 được cung cấp bởi Phòng Vi sinh vật đất, Viện Công nghệ

sinh học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Chủng S aureus được cung cấp bởi Phòng Vi sinh vật, Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa

học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

Chủng nấm C albicans ATCC 10231 được mua từ bảo tàng giống chuẩn Mỹ, 10801

University Boulevard Manassas, VA 20110, USA

Chủng P aeruginosa JN 592444.1 được cung cấp bởi Phòng Vi sinh vật đất, Viện Công nghệ

sinh học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Chủng S aureus được cung cấp bởi Phòng Vi sinh vật, Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa

học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

Chủng nấm C albicans ATCC 10231 được mua từ bảo tàng giống chuẩn Mỹ, 10801

University Boulevard Manassas, VA 20110, USA

Chuột nhắt trắng, giống đực, thuần chủng, dòng Swiss, trưởng thành, khỏe mạnh, trọng lượng

22  2 g (n = 72) được cung cấp từ Ban chăn nuôi Học viện Quân Y

Chuột nhắt trắng, giống đực, thuần chủng, dòng Swiss, trưởng thành, khỏe mạnh, trọng lượng

22  2 g (n = 72) được cung cấp từ Ban chăn nuôi Học viện Quân Y

Vỏ quả măng cụt được thu thập từ các khu vực ở Hà Nội Nguyên liệu được sấy khô trong tủ

ấm ở 60C, nghiền thành bột mịn Bảo quản ở điều kiện khô ráo, thoáng mát

Các phương pháp sử dụng: Phương pháp tách chiết mangostin từ vỏ quả măng cụt; Phương pháp sắc kí, phương pháp xác định hàm lượng protein bằng Bradford; Phương pháp xác định hàm lượng MDA; Phương pháp xác định hoạt độ peroxidase

4 Kết quả

Dung môi an toàn, hiệu quả kinh tế phù hợp cho quá trình tách chiết mangostin từ vỏ quả măng cụt là ethanol, tỷ lệ dung môi : nguyên liệu là 3:1, ở 60C, trong 4 giờ Sản phẩm thu được có độ sạch là 98,5%, chiếm 0,13% khối lượng nguyên liệu ban đầu

Chế phẩm tinh sạch có khả năng kháng lại một số vi khuẩn và nấm gây bệnh ở người như S

aureus, P aeruginosa, C albicans Diệt được 100% vi khuẩn S aureus ở nồng độ 15 g/ml;

ức chế được 70% sự phát triển của P aeruginosa ở nồng độ 1000 g/ml, được 50% sự phát

độ 1500 g/ml

Hoạt chất -mangostin có khả năng chống oxi hóa, bảo vệ gan khỏi sự tấn công của chất độc

có tính oxi hóa mạnh là CCl4 Thể hiện bằng tác dụng làm tăng hoạt độ peroxidase và làm giảm hàm lượng MDA ở gan chuột ở các nhóm nghiên cứu, đặc biệt ở hai nhóm nghiên cứu:

0,1 mg/10 g thể trọng, hoạt độ peroxidase trong gan tăng 45% so với nhóm đối chứng, 57%

so với nhóm nhiễm độc CCl4; và nhóm chuột uống -mangostin liều 0,2 mg/10 g thể trọng, hàm lượng MDA trong gan chuột giảm 6% so với nhóm đối chứng, giảm 60% so với nhóm nhiễm độc CCl4

5 Kiến nghị

1 Thử nghiệm hoạt tính chống ung thư của -mangostin trên một số dòng tế bào ung thư từ chuột

2 Sản xuất -mangostin trên qui mô pilot để làm thuốc hỗ trợ phòng chống và điều trị ung thư và chống oxi hóa

References

Tiếng Việt

1 Trương Văn Châu, Trần Hồng Quang, Đỗ Ngọc Liên (2004), "Đặc tính kháng khuẩn

của các hợp chất phenolic ở một số loài cây thuộc chi Garcinia L " Tạp chí Sinh học

26(4): pp 59-62

2 Đào Hùng Cường, Đỗ Thị Thuý Vân (2010), "Nghiên cứu chiết tách và xác định

xanthone từ vỏ quả Măng cụt (Garcinia mangostin L)", Tạp chí Khoa học và công

nghệ, Đại học Đà nẵng, 5(40): pp 167-173

3 Nguyễn Thị Ngọc Dao, Đỗ Thị Hồng Cẩm (1997), "Hoạt độ peroxidase ở một số tổ

chức thực vật", Tạp chí Y học Việt Nam, 6: pp 39-43

4 Hoàng Văn Huấn (1998), "Nghiên cứu sự biến đổi hệ thống enzyme cytochrome P450

và một vài thông số hóa sinh có liên quan nhiễm độc thực nghiệm nhiên liệu lỏng tên

lửa", Luận văn thạc sỹ y học, Học viện Quân Y, Bộ Giáo dục và Đào tạo - Bộ Quốc

Phòng

5 Đỗ Tất Lợi (2000), Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam NXB Y học Hà Nội

567-568

6 Hoàng Công Minh (2001), "Nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp dichlorodiethyl

sulfide với chlorovinyl dichlorarsine lên một số chỉ tiêu độc học, hóa sinh, huyết học trên động vật thực nghiệm và tác dụng của thuốc điều trị", Luận án tiến sỹ y học, Học

viện Quân y, Bộ Giáo dục và Đào tạo - Bộ Quốc phòng

7 Nguyễn Mai Phương, Nguyễn Thị Thịnh, Nguyễn Diệu Linh, Phan Tuấn Nghĩa

(2010), "Thu nhận và tìm hiểu tác dụng sinh học của chế phẩm chứa xanthone từ vỏ

quả măng cụt (Garcinia Mangostin L.)", Tạp chí công nghệ sinh học, 8: pp 717-735

8 Nguyễn Thị Mai Phương, Phan Tuấn Nghĩa, Nguyễn Thị Ngọc Dao, Đỗ Ngọc Liên

(2004), "Thành phần polyphenol vỏ quả măng cụt (Garcinia mangostana L) và tác dụng ức chế sự sinh axit của vi khuẩn sâu răng Streptococcus mutans", Tạp chí Dược

học, 44: pp 18-21

9 Đỗ Thị Tuyên , Nguyễn Thu Thùy , Nguyễn Ngo ̣c Ha ̣nh , Nguyễn Thi ̣ Ánh Tuyết ,

Phùng Văn Trung, Quyền Đình Thi, Nguyễn Thi ̣ Mai Phương, Nguyễn Thi ̣ Ngo ̣c Dao (2010), "Nghiên cứu quy trình tách chiết và hoạt tính kháng khuẩn của

alpha-mangostin từ vỏ quả Măng cụt Garcinia mangostana L", Hội nghị Khoa học kỉ niệm

35 năm viện Công nghệ và Khoa học Việt Nam, pp 136-143

Tiếng Anh

10 Anderson, J B (2005), "Evolution of antifungal-drug resistance: mechanisms and

pathogen fitness", Nat Rev Microbiol, 3(7): pp 547-556

11 Balaram, P (2011), "Cancer: human mortality and cellular immortality", Curr Sci,

100(12): pp 1761-1762

12 Bumrungpert, K., Kalpravidh, R W., Chia-Chi Chuang, C C., Overman, A.,

Martinez, K., Kennedy, A., McIntosh, M (2010), "Xanthones from Mangosteen

inhibit inflammation in human macrophages and in human adipocytes exposed to

macrophage-conditioned media", J Nutr, 140: pp 842–847

13 Cohen, R J., Shannon, B A., McNeal, J E., Shannon, T., Garrett, K L (2005),

"Propionibacterium acnes associated with inflammation in radical prostatectomy specimens: a possible link to cancer evolution", J Urol, 173(6): pp 1969-1974

14 Daniel, M B., Michael, D R., Stuart, J E (1996), Protein methods, ed 2

Wiley-Liss, New York

15 Devi Sampath, P., Vijayaraghavan, K (2007), "Cardioprotective effect of

alpha-mangostin, a xanthone derivative from mangosteen on tissue defense system against

isoproterenol-induced myocardial infarction in rats", J Biochem Mol Toxicol, 21(6):

pp 336-339

16 Ee, G C., Daud, S., Taufiq-Yap, Y H., Ismail, N H., Rahmani, M (2006),

"Xanthones from Garcinia mangostana (Guttiferae)", Nat Prod Res, 20(12): pp

1067-1073

17 Favari, L., Perez-Alvarez, V (1997), "Comparative effects of colchicine and

silymarin on CCl4-chronic liver damage in rats", Arch Med Res, 28(1): pp 11-17

18 Gopalakrishnan, G., Banumathi, B., Suresh, G (1997), "Evaluation of the antifungal

activity of natural xanthones from Garcinia mangostana and their synthetic derivatives", J Nat Prod, 60(5): pp 519-524

19 Iinuma, M., Tosa, H., Tanaka, T., Asai, F., Kobayashi, Y., Shimano, R., Miyauchi, K

(1996), "Antibacterial activity of xanthones from guttiferaeous plants against

methicillin-resistant Staphylococcus aureus", J Pharm Pharmacol, 48(8): pp

861-865

20 Jakab, E., Zbinden, R., Gubler, J., Ruef, C., von Graevenitz, A., Krause, M (1996),

"Severe infections caused by Propionibacterium acnes: an underestimated pathogen

in late postoperative infections", Yale J Biol Med, 69(6): pp 477-482

21 Josephy, P D., Eling, T., Mason, R P (1982), "The horseradish-peroxidase catalyzed

oxidation of 3,5,3'5'-tetramethylbenzidine Free radical and charge- transfer complex

intermediates", J Biol Chem, 257: pp 3669-3675

22 Jung, H A., Su, B N., Keller, W J., Mehta, R G., Kinghorn, A D (2006),

"Antioxidant xanthones from the pericarp of Garcinia mangostana (Mangosteen)", J

Agric Food Chem, 54(6): pp 2077-2082

23 Kaomongkolgit, R., Jamdee, K., Chaisomboon, N (2009), "Antifungal activity of

alpha-mangostin against Candida albicans", J Oral Sci, 51(3): pp 401-406

24 Mahabusarakam, W., Proudfoot, J., Taylor, W., Croft, K (2000), "Inhibition of

lipoprotein oxidation by prenylated xanthones derived from mangostin", Free Radic

Res, 33(5): pp 643-659

25 Matsumoto, K., Akao, Y., Yi, H., Ohguchi, K., Ito, T., Tanaka, T., Kobayashi, E.,

Iinuma, M., Nozawa, Y (2004), "Preferential target is mitochondria in

alpha-mangostin-induced apoptosis in human leukemia HL60 cells", Bioorg Med Chem,

12(22): pp 5799-5806

26 McAlester, G., O'Gara, F., Morrissey, J P (2008), "Signal-mediated interactions

between Pseudomonas aeruginosa and Candida albicans", J Med Microbiol, 57(5):

pp 563-569

27 Misra, H., Dwivedi, B K., Mehta, D., Mehta, B K., Jain, D C (2009 ),

"Development and validation of high performance thin-layer chromatographic method

for fetermination of α-mangostin in fruit pericarp of mangosteen plant (Garcinia

mangostana L.) using ultraviolet visible detection ", Rec Nat Prod, 3(4): pp 178-186

28 Molero, G., Diez-Orejas, R., Navarro-Garcia, F., Monteoliva, L., Pla, J., Gil, C.,

Sanchez-Perez, M., Nombela, C (1998), "Candida albicans: genetics, dimorphism and pathogenicity", Int Microbiol, 1(2): pp 95-106

29 Nakagawa, Y., Iinuma, M., Naoe, T., Nozawa, Y., Akao, Y (2007), "Characterized

mechanism of alpha-mangostin-induced cell death: caspase-independent apoptosis with release of endonuclease-G from mitochondria and increased miR-143 expression

in human colorectal cancer DLD-1 cells", Bioorg Med Chem, 15(16): pp 5620-5628

30 Nakatani, K., Atsumi, M., Arakawa, T., Oosawa, K., Shimura, S., Nakahata, N.,

Ohizumi, Y (2002), "Inhibitions of histamine release and prostaglandin E2 synthesis

by mangosteen, a Thai medicinal plant", Biol Pharm Bull, 25(9): pp 1137-1141

31 Ohkawa, H., Ohishi, N., Yagi, K (1979), "Assay for lipid peroxides in animal tissues

by thiobarbituric acid reaction", Anal Biochem, 95(2): pp 351-358

32 Pedraza-Chaverri, J., Cardenas-Rodriguez, N., Orozco-Ibarra, M., Perez-Rojas, J M

(2008), "Medicinal properties of Mangosteen (Garcinia mangostana)", Food Chem

Toxicol, 46(10): pp 3227-3239

33 Peres, V., Nagem, T J., de Oliveira, F F (2000), "Tetraoxygenated naturally

occurring xanthones", Phytochemistry, 55(7): pp 683-710

34 Pothitirat, W., Chomnawang, T M., Gritsanapan, W (2009), "Anti-acne inducing

bacteria activity and alpha-mangostin content of Garcinia mangostana fruit rind extracts from different provenience", Songklanakarin J Sci Technol, 31(1): pp 41-47

35 Pothitirat, W., Gritsanapan, W (2008), "Quantitative analysis of total mangostins in

Garcinia mangostana fruit rind", J Health Res, 22(4): pp 161-166

36 Rachel, J G., Franklin, D L (2008), "Pathogenesis of methicillin-resistant

Staphylococcus aureus infection", Clin Infect Dis, 46(5): pp 350-359

37 Sakagami, Y., Iinuma, M., Piyasena, K G., Dharmaratne, H R (2005), "Antibacterial

activity of alpha-mangostin against vancomycin resistant Enterococci (VRE) and synergism with antibiotics", Phytomedicine, 12(3): pp 203-208

38 Sen, K A., Sarkar, K K., Mazumder, C P., Banerji, N., Uusvuori, R., Hase, T A

(1980), "A xanthone from Garcinia mangostana", Phytochemistry, 14(10): pp

2223-2225

39 Shankaranarayan, D., Gopalakrishnan, C., Kameswaran, L (1979), "Pharmacological

profile of mangostin and its derivatives", Arch Int Pharmacodyn Ther, 239(2): pp

257-269

40 Shibata, M A., Iinuma, M., Morimoto, J., Kurose, H., Akamatsu, K., Okuno, Y.,

Akao, Y., Otsuki, Y (2011), "alpha-Mangostin extracted from the pericarp of the

mangosteen (Garcinia mangostana Linn) reduces tumor growth and lymph node

metastasis in an immunocompetent xenograft model of metastatic mammary cancer

carrying a p53 mutation", BMC Med, 9: pp 69

41 Steinberg, D (1997), "Low density lipoprotein oxidation and its pathobiological

significance", J Biol Chem, 272(34): pp 20963-20966

42 Sun, D., Zhang, S., Wei, Y., Yin, L (2009), "Antioxidant activity of mangostin in

cell-free system and its effect on K562 leukemia cell line in photodynamic therapy",

Acta Biochim Biophys Sin (Shanghai), 41(12): pp 1033-1043

43 Szymonik-Lesiuk, S., Czechowska, G., Stryjecka-Zimmer, M., Slomka, M., Madro,

A., Celinski, K., Wielosz, M (2003), "Catalase, superoxide dismutase, and glutathione peroxidase activities in various rat tissues after carbon tetrachloride

intoxication", J Hepatobiliary Pancreat Surg, 10(4): pp 309-315

44 Williams, P., Ongsakul, M., Proudfoot, J., Croft, K., Beilin, L (1995), "Mangostin

inhibits the oxidative modification of human low density lipoprotein", Free Radic

Res, 23(2): pp 175-184

45 Yates, P., Stout, G H (1958), "The structure of mangostin", J Am Chem Soc, 80: pp

1691-1700

46 Yu, L., Zhao, M., Yang, B., Qiangzhong, Z., Jiang, Y (2007), "Phenolics from hull of

Garcinia mangostana fruit and their antioxidant activities", Food Chemistry, 104: pp

176-181