Tổng quan các chất ức chế acetylcholinesterase hướng điều trị alzheimer

Aβ Beta-amyloid ACh Acetylcholin AChE Acetylcholinesterase AD Bệnh Alzheimer Alzhermer's disease ADMET Dược động học Absorption, distribution, metabolism, excretion, toxicity ADRDA Hiệp

HOÀNG TÙNG

Mã sinh viên: 1101579

TỔNG QUAN CÁC CHẤT ỨC CHẾ ACETYLCHOLINESTERASE TRONG

ĐIỀU TRỊ ALZHEIMER KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

HÀ NỘI - 2016

HOÀNG TÙNG

Mã sinh viên: 1101579

TỔNG QUAN CÁC CHẤT ỨC CHẾ ACETYLCHOLINESTERASE TRONG

ĐIỀU TRỊ ALZHEIMER KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

TS Đào Thị Kim Oanh - giảng viên bộ môn Hóa Dược trường Đại học Dược Hà

Nội đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới GS.TS Nguyễn Hải Nam, TS Phan

Thị Phương Dung, DS Đỗ Thị Mai Dung cùng toàn thể các thầy cô, anh chị kỹ

thuật viên bộ môn Hóa Dược, các anh chị trong nhóm Tải báo đã tạo điều kiện thuận lợi và tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô bộ môn Quản lý kinh tế Dược, bộ môn Dược lâm sàng cùng toàn thể các thầy cô trường Đại học Dược Hà Nội, các thầy cô trường THPT Trần Nguyên Hãn đã giúp đỡ, trang bị cho tôi nhiều điều bổ ích và thực sự đó là những hành trang quý báu giúp tôi thêm vững bước trên con đường đi sắp tới của mình

Tôi cũng xin gửi lời tri ân sâu sắc tới các giảng sư, môn sinh của Nhân Mỹ học đường đã tận tâm dạy dỗ, giúp đỡ và trở thành nguồn động lực to lớn đồng hành cùng tôi trong quá trình học tập và sinh sống

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt và ý nghĩa nhất tới ông bà, bố mẹ, người thân, bạn bè đã luôn chỉ bảo, động viên, chia sẻ, sát cánh bên tôi để tôi có được như ngày hôm nay

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 13 tháng 05 năm 2016

Sinh viên

Hoàng Tùng

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1 SA SÚT TRÍ TUỆ VÀ BỆNH ALZHEIMER 2

1.1 SA SÚT TRÍ TUỆ 2

1.1.1 Định nghĩa 2

1.1.2 Tỷ lệ hiện mắc 2

1.1.2.1 Tình hình sa sút trí tuệ trên thế giới 2

1.1.2.2 Tình hình sa sút trí tuệ ở Việt Nam 3

1.1.3 Triệu chứng 3

1.1.3.1 Giai đoạn đầu (1 hoặc 2 năm) 3

1.1.3.2 Giai đoạn giữa (2 đến 4 hoặc 5 năm) 4

1.1.3.3 Giai đoạn cuối (sau 5 năm) 4

1.1.4 Các thể sa sút trí tuệ 4

1.1.4.1 Phân loại các thể sa sút trí tuệ 4

1.1.4.2 Tiêu chuẩn chẩn đoán 5

1.2 BỆNH ALZHEIMER 6

1.2.1 Lịch sử phát hiện 6

1.2.2 Tiêu chuẩn chẩn đoán 6

1.2.3 Nguyên nhân và yếu tố di truyền học 7

1.2.4 Yếu tố nguy cơ và bảo vệ 7

1.2.4.1 Yếu tố nguy cơ 7

1.2.4.2 Yếu tố bảo vệ 8

1.2.5 Điều trị 8

1.2.5.4 Chất tác dụng trên amyloid bệnh lý 10

1.2.5.5 Chất tác dụng trên protein tau bệnh lý 12

1.2.5.6 Thuốc chống viêm 13

1.2.5.7 Cải thiện chức năng ty thể 13

1.2.5.8 Liệu pháp khác 13

Chương 2 ACETYLCHOLINESTERASE VÀ QUÁ TRÌNH ỨC CHẾ 14

2.1 ENZYM ACETYLCHOLINESTERASE 14

2.1.1 Acetylcholin và acetylcholinesterase 14

2.1.2 Cấu trúc 14

2.1.2.1 Cấu trúc bậc 1 14

2.1.2.2 Cấu trúc bậc 2 14

2.1.2.3 Cấu trúc bậc 3 15

2.1.3 Hiện tượng đa hình 18

2.1.4 Cơ chế xúc tác 19

2.1.5 Vai trò trong bệnh Alzheimer 19

2.2 ỨC CHẾ ACETYLCHOLINESTERASE 20

2.2.1 Cơ chế ức chế 20

2.2.1.1 Ức chế AChE có hồi phục 20

2.2.1.2 Ức chế AChE không hồi phục 21

2.2.2 Ứng dụng 21

2.2.2.1 Trong thực hành lâm sàng 21

2.2.2.2 Tiêu diệt kẻ thù 22

2.2.2.3 Chống lại môi trường bất lợi 22

2.2.2.4 Vũ khí hóa học 22

2.2.3.1 Phương pháp sử dụng thuốc thử Ellman 23

2.2.3.2 Phương pháp sử dụng thuốc thử muối Fast Blue B 24

Chương 3 CÁC CHẤT ỨC CHẾ ACETYLCHOLINESTERASE TRONG ĐIỀU TRỊ ALZHEIMER 25

3.1 NGUỒN GỐC DƯỢC LIỆU 25

3.1.1 Trên thế giới 25

3.1.2 Tại Việt Nam 26

3.2 NGUỒN GỐC VI SINH VẬT 27

3.3 NGUỒN GỐC TỔNG HỢP HÓA HỌC 28

3.3.1 Dẫn chất của tacrin 28

3.3.2 Dẫn chất của donepezil 35

3.3.3 Dẫn chất của rivastigmin 38

3.3.4 Dẫn chất của galantamin 41

3.3.5 Dẫn chất của coumarin 43

3.3.6 Dẫn chất của flavonoid 45

3.3.7 Dẫn chất khác 48

3.5 MỘT SỐ CHẤT ĐANG THỬ LÂM SÀNG 50

3.5.1 Các thử nghiệm pha 1 50

3.5.2 Các thuốc được cấp phép 50

3.5.3 Các thử nghiệm âm tính 51

3.5.4 Các thử nghiệm đã dừng lại 51

KẾT LUẬN 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

Aβ Beta-amyloid

ACh Acetylcholin

AChE Acetylcholinesterase

AD Bệnh Alzheimer (Alzhermer's disease)

ADMET Dược động học (Absorption, distribution, metabolism, excretion, toxicity) ADRDA Hiệp hội về bệnh Alzheimer và các rối loạn liên quan (Alzheimer’s

Disease and Related Disorders Association)

AHRQ Cơ quan Y tế nghiên cứu và chất lượng (Agency for Healthcare Research

and Quality)

APOE Apolipoprotein E

APP Protein tiền chất amyloid (Amyloid precursor protein)

ATCI Acetylcholin iodid

ED50 Liều tác dụng 50% (Effective dose 50%)

FDA Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (Food and Drug Administration) FTD Sa sút trí tuệ thùy trán - thái dương (Frontotemporal dementia)

GABA Acid gamma-aminobutiric

GV 2-(dimethylamino)ethyl N,N-dimethylphosphoramidofluoridat

IWG Nhóm làm việc quốc tế (International Work Group)

LBD Sa sút trí tuệ thể Lewy (Lewy body dementia)

LD50 Liều gây chết 50% (Lethal Dose 50%)

LMIC Các quốc gia thu nhập thấp và trung bình (Low and middle income

countries)

MMSE Thang đánh giá tâm thần tối thiểu (Mini-Mental State Examination) MRI Cộng hưởng từ (Magnetic resonance imaging)

NIA Viện Lão khoa Quốc gia (National Institute on Aging)

NICE Viện Y học và chăm sóc sức khỏe tối ưu (The National Institute for

Health and Care Excellence)

NINCDS Viện quốc gia về đột quỵ và các rối loạn thần kinh liên quan (Nationnal

Istitute of Neurological and Communicative Diseases and Stoke)

NMDA N-methyl-D-aspartat

NINDS Viện rối loạn thần kinh và đột quỵ quốc gia (National Institute of

Neurological Disorders and Stroke)

PAS Vị trí anion ngoại vi (Peripheral anionnic site)

THF Tetrahydrofuran

VAD Sa sút trí tuệ mạch máu (Vascular Dementia)

VE S-(Diethylamino)ethyl O-ethyl ethylphosphonothioat

VG O,O-diethyl S-[2-(diethylamino)ethyl] phosphorothioat

VM Ethyl {[2-(diethylamino)ethyl]sulfanyl}(methyl)phosphinat

VX S-[2-(Diisopropylamino)ethyl] O-ethyl methylphosphonothioat

XMC 3,5-xylenol methylcarbamat

WHO Tổ chức Y tế thế giới (World Health Organization)

YOD Sa sút trí tuệ khởi phát sớm (Younger onset dementia)

1.1 Số lƣợng và tỷ lệ bệnh nhân theo các loại sa sút trí tuệ ở Anh 5 1.2 Số lƣợng các chất trong thử nghiệm điều trị Alzheimer 8 2.1 Các chất ức chế AChE sử dụng làm vũ khí hóa học 22 3.1 Các chất ức chế AChE ở Việt Nam từ bài thuốc an thần ích trí 26 3.2 Cấu trúc hóa học, hoạt tính của dẫn chất indol-tacrin 31 3.3 Cấu trúc hóa học, hoạt tính của các chất T40-T62 34 3.4 Cấu trúc hóa học, hoạt tính của các chất D5-D19 37 3.5 Cấu trúc hóa học, hoạt tính của dẫn chất phenylcarbamat 40 3.6 Cấu trúc hóa học, hoạt tính của các chất G3a-G3s 42 3.7 Cấu trúc hóa học, hoạt tính của dẫn chất 3-coumarin 45 3.8 Cấu trúc hóa học, hoạt tính của các chất F3a-F3l 47 3.9 Cấu trúc hóa học, hoạt tính của các chất O3-O23 49

2.1 Cấu trúc bậc 2 của acetylcholinesterase 15 2.2 Cấu trúc bậc 3 của acetylcholinesterase Torpedo california 16 2.3 Trung tâm hoạt động và vị trí anion ngoại vi của AChE 16 2.4 Tương tác và trạng thái chuyển tiếp của cơ chất, trung gian tứ diện,

lỗ oxy-anion và bộ ba xúc tác

17 2.5 Cấu trúc đa hình bậc 4 của acetylcholinesterase 18

2.7 Cơ chế quá trình ức chế AChE bởi organophosphat 21 2.8 Phản ứng đo quang sử dụng thuốc thử Ellman 23 3.1 Cấu trúc các chất ức chế AChE có nguồn gốc vi sinh vật 28

3.3 Một số cấu trúc homodime và heterodime của tacrin 30

ĐẶT VẤN ĐỀ

Năm 2012, Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã đưa sa sút trí tuệ trở thành vấn

đề sức khỏe cộng đồng cần được ưu tiên [105] Trong đó, Alzheimer là thể bệnh phổ biến nhất của sa sút trí tuệ, và trên thế giới, trung bình 7 giây lại có thêm 1 ca mắc Alzheimer Dự kiến đến năm 2050, cứ 85 người lại có 1 người mắc Alzheimer,

để lại gánh nặng lớn về vật chất, tinh thần cho bệnh nhân, gia đình và cộng đồng [17]

Một trong những đích tác dụng phân tử đang được chú ý hiện nay là acetylcholinesterase (AChE) Các nghiên cứu hiện nay cho thấy sự thiếu hụt acetylcholin ở khe synap liên quan đến bệnh Alzheimer [12] Trong số 186 chất được đưa vào thử nghiệm lâm sàng điều trị Alzheimer, chỉ có 5 thuốc được cấp phép lưu hành trên thị trường, trong đó 4 thuốc thuộc nhóm ức chế AChE bao gồm tacrin (CognexTM, 1993), donepezil (AriceptTM, 1996), rivastigmin (ExelonTM, 2000)

và galantamin (RazadyneTM, 2001) [116] Vì vậy, các chất ức chế AChE đóng vai trò quan trọng trong tiến trình tìm ra thuốc mới điều trị Alzheimer

AChE và các chất ức chế AChE hiện đang được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm, nghiên cứu Tuy nhiên, ở Việt Nam, vấn đề này còn khá mới lạ Vì

vậy chúng tôi đã thực hiện đề tài “Tổng quan các chất ức chế

acetylcholinesterase hướng điều trị Alzheimer” với 3 mục tiêu chính sau:

1 Trình bày đặc điểm bệnh lý sa sút trí tuệ, Alzheimer và các liệu pháp điều trị

2 Trình bày đặc điểm enzym acetylcholinesterase và quá trình ức chế

3 Khái quát các kết quả nghiên cứu về các chất ức chế acetylcholinesterase hướng điều trị Alzheimer

Chương 1 SA SÚT TRÍ TUỆ VÀ BỆNH ALZHEIMER

1.1 SA SÚT TRÍ TUỆ

1.1.1 Định nghĩa

Theo định nghĩa WHO: “Sa sút trí tuệ là một hội chứng cấp tính hay mạn tính do bệnh của não, gây rối loạn chức năng thần kinh cao cấp bao gồm trí nhớ, tư duy, phương hướng, sự hiểu biết, tính toán, khả năng học hỏi, ngôn ngữ, và phán xét nhưng ý thức chưa bị mất hoàn toàn Hội chứng đi kèm sự suy giảm chức năng nhận thức do suy giảm trong kiểm soát cảm xúc, động cơ, hành vi xã hội Hội chứng xảy ra trong bệnh Alzheimer, bệnh mạch máu não, và trong các điều kiện khác trực tiếp hoặc gián tiếp ảnh hưởng đến não” [106]

1.1.2 Tỷ lệ hiện mắc

1.1.2.1 Tình hình sa sút trí tuệ trên thế giới

Dựa trên dự báo dân số theo tuổi và giới tính của Liên Hợp Quốc, WHO ước tính có khoảng 35,6 triệu người trên thế giới hiện mắc chứng sa sút trí tuệ vào năm

2010 (phụ lục 1) Kết quả nghiên cứu về gánh nặng bệnh tật toàn cầu (Global burden of disease) cho thấy năm 2010 Tây Âu là khu vực có số người sa sút trí tuệ cao nhất (7,0 triệu), theo sau là Đông Á (5,5 triệu), Nam Á (4,5 triệu) và Bắc Mỹ (4,4 triệu) Chín quốc gia có số lượng bệnh nhân sa sút trí tuệ cao nhất năm 2010 (trên 1 triệu) là Trung Quốc (5,4 triệu), Mỹ (3,9 triệu), Ấn Độ (3,7 triệu), Nhật Bản (2,5 triệu), Đức (1,5 triệu), Nga (1,2 triệu), Pháp (1,1 triệu), Italy (1,1 triệu) và Brazil (1,0 triệu) Cứ 20 năm, số bệnh nhân sa sút trí tuệ sẽ tăng gần gấp đôi, với 65,7 triệu năm 2030 và 115,4 triệu năm 2050 Nguyên nhân chủ yếu là do sự gia tăng về số lượng bệnh nhân sa sút trí tuệ ở các quốc gia thu nhập thấp và trung bình (LMIC) Năm 2010, 57,7% bệnh nhân sa sút trí tuệ sống ở LMIC, tỷ lệ này dự kiến

sẽ tăng lên 63,4% năm 2030 và 70,5% năm 2050 [105]

Các khu vực trên thế giới được chia làm ba nhóm lớn dựa theo tỷ lệ hiện mắc

và tốc độ gia tăng số ca mắc sa sút trí tuệ (giai đoạn 2010-2030) Các quốc gia thu nhập cao chiếm tỷ lệ bệnh nhân sa sút trí tuệ cao nhưng tốc độ gia tăng lại thấp hơn (40% ở châu Âu, 63% ở Bắc Mỹ, 77% ở nhóm Nam Mỹ Latinh và 89% ở các quốc gia phát triển khu vực châu Á Thái Bình Dương) Các quốc gia còn lại của Mỹ Latinh, Bắc Phi và Trung Đông hiện chiếm tỷ lệ bệnh nhân sa sút trí tuệ thấp, nhưng tốc độ gia tăng lại cao hơn (134-146% ở các quốc gia còn lại của Mỹ Latinh, 125%

ở Bắc Phi và Trung Đông) Trung Quốc, Ấn Độ và các nước láng giềng ở Nam Á và Tây Thái Bình Dương hiện chiếm tỷ lệ cao và tốc độ gia tăng cũng cao (108% ở Nam Á và 117% ở Đông Á) Ngoài ra, tốc độ gia tăng khiêm tốn cho tiểu vùng Sahara châu Phi (70-94%) phù hợp với quá trình chậm già hóa dân số do tỷ lệ trẻ

em tử vong cao và những tác động của đại dịch HIV ở các quốc gia này [105]

Sa sút trí tuệ khởi phát sớm (YOD) là một bệnh hiếm gặp, được xác định khi bệnh khởi phát trước 65 tuổi Một số cuộc điều tra dân số được thực hiện với cỡ mẫu đủ lớn để ước tính tỷ lệ hiện mắc với độ chính xác cao Tuy nhiên không phải tất cả những người có YOD đều sớm được đưa vào báo cáo nên tỷ lệ này sẽ bị ước tính thấp [105]

1.1.2.2 Tình hình sa sút trí tuệ ở Việt Nam

Nghiên cứu của Bệnh viện Lão khoa Trung ương tại huyện Ba Vì, Hà Nội (2005-2006) cho thấy tỷ lệ người từ 60 tuổi trở lên sống tại cộng đồng có sa sút trí tuệ là 4,63%, cứ sau 5 tuổi tỷ lệ hiện mắc tăng lên 1,78 lần Năm 2005, bệnh viện đã thành lập “Đơn vị nghiên cứu về Trí nhớ và Sa sút trí tuệ” Nghiên cứu tại Hà Nội (2009-2010) cho thấy tỷ lệ sa sút trí tuệ tại xã Thanh Xuân, Sóc Sơn là 5,1% tổng số người cao tuổi, ở phường Phương Mai, Đống Đa là 3,2% Tình hình sa sút trí tuệ tại Việt Nam cũng tương tự các nước trong khu vực [1]

1.1.3 Triệu chứng

Sa sút trí tuệ được chia làm 3 giai đoạn theo Thang đánh giá Tâm thần tối thiểu (MMSE) và đánh giá cho điểm (phụ lục 2) Cùng với đó, WHO cũng đưa ra triệu chứng ở từng giai đoạn bệnh

1.1.3.1 Giai đoạn đầu (1 hoặc 2 năm)

Giai đoạn này thường bị bỏ qua Người thân, bạn bè và đôi khi các chuyên gia coi đó là "tuổi già", là sự tất yếu của quá trình lão hóa Bệnh phát triển âm thầm nên khó xác định thời gian khởi phát Triệu chứng có thể gặp bao gồm:

- Đãng trí, đặc biệt liên quan đến việc vừa diễn ra

- Gặp một số khó khăn trong giao tiếp, như khó khăn trong việc tìm kiếm từ ngữ để diễn tả

- Bị lạc ở những nơi quen thuộc

- Quên mất thời gian, bao gồm cả thời gian trong ngày, tháng, năm, mùa

- Khó đưa ra quyết định và xử lý các khoản tài chính cá nhân

- Khó thực hiện các công việc gia đình mang tính phức tạp

- Tâm trạng và hành vi: có thể ít năng động và không quan tâm đến các hoạt động sở thích; tâm trạng thay đổi, trầm cảm hoặc lo âu; có phản ứng giận dữ hoặc quyết liệt một cách bất thường [107]

1.1.3.2 Giai đoạn giữa (2 đến 4 hoặc 5 năm)

Giai đoạn bệnh tiến triển với các triệu chứng rõ ràng và ở mức độ cao hơn:

- Rất hay quên, nhất là tên người và các sự kiện gần đây

- Khó nắm bắt thời gian, ngày tháng, địa điểm và sự kiện, bị lạc ngay trong nhà cũng như ở ngoài đường

- Gia tăng khó khăn trong giao tiếp

- Cần giúp đỡ chăm sóc cá nhân như đi vệ sinh, tắm, mặc quần áo

- Không thể nấu ăn, lau dọn hoặc mua sắm

- Không thể sống an toàn một mình

- Thay đổi hành vi như lang thang, lặp đi lặp lại câu hỏi, gọi điện thoại, rối loạn giấc ngủ, ảo giác

- Có các hành vi không phù hợp như gây gổ, ức chế [107]

1.1.3.3 Giai đoạn cuối (sau 5 năm)

Giai đoạn này bệnh nhân không hoạt động và gần như hoàn toàn phụ thuộc Rối loạn trí nhớ rất nghiêm trọng và triệu chứng trở nên rõ ràng hơn, bao gồm:

- Không biết về thời gian và địa điểm

- Không hiểu những gì đang diễn ra xung quanh

- Không nhận ra người thân, bạn bè và nhưng vật quen thuộc

- Không thể tự ăn uống, khó nuốt

- Gia tăng nhu cầu chăm sóc cá nhân như tắm và vệ sinh

- Mất kiểm soát ruột và bàng quang

- Không thể đi lại và phải nằm trên giường hoặc ngồi xe lăn

- Có những hành vi hung hăng với người chăm sóc, kích động như đá, đánh,

la hét hay rên rỉ

- Mất phương hướng ngay trong nhà [107]

1.1.4 Các thể sa sút trí tuệ

1.1.4.1 Phân loại các thể sa sút trí tuệ

Các thể sa sút trí tuệ được chia thành bệnh Alzheimer (AD), sa sút trí tuệ mạch máu (VAD), sa sút trí tuệ hỗn hợp (thể mạch máu và bệnh Alzheimer), sa sút trí tuệ thể Lewy (LBD), sa sút trí tuệ thùy trán-thái dương (FTD) và sa sút trí tuệ ở bệnh nhân Parkinson (DPD)

Cụ thể ở Anh, trong báo cáo cập nhật về sa sút trí tuệ (xuất bản năm 2014) ước tính năm 2013 AD chiếm tỷ lệ cao nhất, gần hai phần ba (62%) tổng số người

sa sút trí tuệ (bảng 1.1) Tiếp theo là VAD và sa sút trí tuệ hỗn hợp, tổng cộng chiếm hơn một phần tư (27%) Xếp sau cùng là LBD, FTD và DPD, tổng cộng chiếm 8% Sự phân bố của các phân nhóm là khác nhau ở nam và nữ Bệnh Alzheimer phổ biến hơn ở nữ (67% ở nữ so với 55% ở nam), trong khi sa sút trí tuệ hỗn hợp và thể mạch máu phổ biến hơn ở nam (31% ở nam so với 25% ở nữ) [10]

Bảng 1.1: Số lượng và tỷ lệ bệnh nhân theo các loại sa sút trí tuệ ở Anh [10]

1.1.4.2 Tiêu chuẩn chẩn đoán

Báo cáo của tiểu ban Tiêu chuẩn chất lượng Viện thần kinh Hoa Kỳ (the Quality Standards Subcommittee of the American Academy of Neurology) năm

1994 đã đánh giá chất lượng của các tiêu chuẩn chẩn đoán từng loại sa sút trí tuệ dựa trên phân loại chất lượng của khoảng 300 bài báo thu được Tiêu chuẩn chẩn đoán AD cho độ nhạy (sensitivity) cao nhưng độ đặc hiệu (specificity) không cao Biểu hiện lâm sàng trong các tiêu chuẩn chẩn đoán VAD, LBD, và FTD chưa phản ánh chính xác những bệnh lý này Tuy đã có mối liên hệ lâm sàng-bệnh lý ở đa số trường hợp, nhưng còn nhiều bệnh nhân chưa có biểu hiện lâm sàng điển hình [53] Trên cơ sở đó, báo cáo đã đưa ra các khuyến cáo cho chẩn đoán trên lâm sàng:

- Tiêu chuẩn NINCDS-ADRDA nên sử dụng thường xuyên trong chẩn đoán

tử vong Báo cáo của ông đã lưu ý đặc biệt mảng bám (plaques) và đám xơ rối (neurofibrillary tangles) trong mô não Năm 1910, Kraepelin đã lấy tên ông đặt cho tên bệnh-bệnh Alzheimer trong tái bản lần 8 bài viết Tâm thần học (Psychiatrie) của mình Alzheimer công bố thêm ba trường hợp vào năm 1909 và một trường hợp biến thể (Josef F.) chỉ xuất hiện mảng bám (plaque-only) vào năm 1911 Từ hai trường hợp Auguste và Josef, ông đã chỉ ra mảng bám cũng như đám xơ rối là các giai đoạn khác nhau của cùng một quá trình phát triển bệnh lý [48]

1.2.2 Tiêu chuẩn chẩn đoán

Cho tới nay, chẩn đoán lâm sàng duy nhất để kết luận bệnh lý Alzheimer là thông qua kết quả khám nghiệm tử thi hoặc sinh thiết mô não của bệnh nhân Thay vào đó, trên thực hành lâm sàng, nhiều bộ tiêu chuẩn được đưa ra bao gồm DSM-5, các hướng dẫn của Viện thần kinh học Hoa Kỳ (the American Academy of Neurology), AHRQ, tiêu chuẩn NINDS, NINCDS và ADRDA [51]

Để bắt đầu quá trình sửa đổi tiêu chuẩn NINCDS/ADRDA (đưa ra năm 1984), Viện Lão khoa Quốc gia (NIA) và Hiệp hội Alzheimer (AA) tổ chức các cuộc họp tư vấn vào năm 2009, thống nhất thành lập 3 nhóm làm việc độc lập xác

định mối liên hệ giữa sa sút trí tuệ, suy giảm nhận thức nhẹ và giai đoạn tiền lâm

sàng của bệnh Alzheimer và trình bày trong hội nghị bàn luận về các tiêu chuẩn chẩn đoán Alzheimer tổ chức năm 2011 [82]

Bên cạnh đó, báo cáo còn đề cập đến tiêu chuẩn DSM-5 đã đưa ra các tiêu chí cụ thể cho chẩn đoán rối loạn nhận thức thần kinh thể nhẹ và chủ yếu (mild and major neurocognitive disorders), trong đó bao gồm Alzheimer Ngoài ra, tiêu chuẩn của Dubois và cộng sự trong Nhóm làm việc quốc tế (IWG) (phụ lục 3) đã đưa ra các tiêu chí có sử dụng chỉ dấu sinh học hình ảnh não bộ và dịch não tủy ở bệnh nhân sa sút trí tuệ và suy giảm nhận thức nhẹ [82]

Mặc dù còn tồn tại một vài khác biệt về thuật ngữ và có xu hướng sử dụng tiêu chuẩn của NIA/AA, nhưng tiêu chuẩn DMS-5 và IWG/Dubois có nhiều yếu tố tích cực và tiếp tục được nghiên cứu kết hợp với tiêu chuẩn của NIA/AA [82]

1.2.3 Nguyên nhân và yếu tố di truyền học

Nguyên nhân chính xác của Alzheimer còn chưa nghiên cứu được, nhưng một số yếu tố di truyền và môi trường được xác định gây ra Alzheimer chiếm khoảng dưới 1% số trường hợp Hơn nửa trường hợp Alzheimer khởi phát sớm có liên quan đến thay đổi nhiêm sắc thể số 1, 14 hoặc 21, trong đó đa số các trường hợp do đột biến một gen sản xuất ra presenilin 1 trên nhiễm sắc thể số 14 Ngoài ra, presinilin 2 có cấu trúc tương tự presenilin 1, được sản xuất bởi gen trên nhiễm sắc thể số 1 Cả 2 protein đều mã hóa cho protein màng tế bào tham gia quá trình hình thành protein tiền chất amyloid (APP) Các nhà khoa học đã xác định được hơn 160 đột biến trong các gen presenilin làm giảm hoạt động của y-secretase, hình thành

Aβ APP được mã hóa bởi gen trên nhiễm sắc thể số 21 và chỉ số ít trường hợp khởi phát sớm liên quan đến đột biến gen mã hóa cho APP [51]

Ở các trường hợp Alzheimer khởi phát muộn lại chủ yếu liên quan đến apolipoprotein E (APOE) Có 3 loại APOE (*2, *3, *4) trong đó APOE*4 đóng vai trò nhiều trong Alzheimer khởi phát muộn thông qua kết hợp với các yếu tố nguy cơ khác như bất thường ty lạp thể, rối loạn chức năng thành tế bào và tiêu thụ glucose kém Nguy cơ Alzheimer cao gấp 3 lần ở người có một APOE*4 và 12 lần ở người

có hai APOE*4 so với người không có APOE [51]

1.2.4 Yếu tố nguy cơ và bảo vệ

1.2.4.1 Yếu tố nguy cơ

Bệnh mạch máu não bao gồm nhồi máu xuất huyết (hemorrhagic infarcts), nhồi máu thiếu máu (ischemic infarcts), viêm mạch máu (vasculopathies) và thay đổi chất trắng (white matter changes) làm tăng nguy cơ sa sút trí tuệ

Tăng huyết áp (40-60 tuổi) làm tăng nguy cơ suy giảm nhận thức giai đoạn cuối Tuy nhiên, tuổi càng cao nguy cơ này càng giảm

Đái tháo đường typ 2 tăng gần gấp đôi nguy cơ Alzheimer

Cân nặng cơ thể quá cao hoặc quá thấp đều làm tăng nguy cơ suy giảm nhận thức và Alzheimer

Nồng độ lipid máu, hội chứng chuyển hóa, hút thuốc lá và chấn thương sọ não có thể tăng hoặc giảm nguy cơ sa sút trí tuệ với các bằng chứng ở nhiều nghiên cứu khác nhau [83]

1.2.4.2 Yếu tố bảo vệ

Chế độ ăn uống nhiều rau, cá, ít thịt với dầu ô liu là nguồn chất béo chính cùng lượng vừa phải rượu vang làm giảm tỷ lệ mắc Alzheimer và sa sút trí tuệ Ngoài ra, việc cung cấp caroten, vitamin C, vitamin E làm giảm nguy cơ suy giảm nhận thức vẫn còn nhiều tranh cãi

Tập thể dục có thể làm giảm khả năng suy giảm nhận thức hoặc không ảnh hưởng ở các bằng chứng khác nhau

Các hoạt động kích thích trí não như học tập, đọc sách, chơi trò chơi làm giảm nguy cơ sa sút trí tuệ ở mọi lứa tuổi [83]

1.2.5 Điều trị

Kết quả tìm kiếm trên diễn đàn về bệnh Alzheimer cho thấy, tính đến ngày

19 tháng 9 năm 2015 hiện có 186 chất đã được đưa vào thử nghiệm trong điều trị Alzheimer (bảng 1.2) [116]

Bảng 1.2: Số lượng các chất trong thử nghiệm điều trị Alzheimer [116]

1

Pha 1/2

Pha

2

Pha 2/3

Âm tính

Dừng lại

Không hợp lệ

1.2.5.1 Chất ức chế cholinesterase

Vào đầu những năm 1980, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu đánh giá phương pháp ức chế quá trình thủy phân acetylcholin thông qua sự ức chế có hồi phục cholinesterase để tăng cường hoạt động của hệ cholinergic ở bệnh nhân Alzheimer [47] Tacrin là thuốc đầu tiên được đánh giá toàn diện theo cơ chế trên Tuy nhiên, với nhiều tác dụng phụ đáng kể, thuốc đã bị rút khỏi thị trường Mỹ và thay bằng các thuốc mới an toàn hơn bao gồm donepezil, rivastigmin và galantamin Đặc tính của thuốc và đặc điểm về giám sát sử dụng thuốc (phụ lục 4) là cơ sở lựa chọn thuốc và điều trị bệnh hiệu quả trên lâm sàng [51]

1.2.5.2 Chất đối kháng trên receptor NMDA

Memantin là chất đối kháng không cạnh tranh trên receptor NMDA

(N-methyl-D-aspartat) với ái lực vừa phải Việc sản xuất glutamat quá mức khiến các receptor NMDA hoạt động quá mức, gây tăng nhập calci vào tế bào, dẫn đến các trạng thái kích thích do nhiễm độc (excitotoxicity) và có liên quan đến suy giảm trí nhớ trong AD Do phụ thuộc vào điện thế và có động lực học nhanh nên memantin giảm ức chế receptor NMDA ở lượng glutamat sinh lý và tăng ức chế receptor này

ở lượng glutamat bệnh lý, do đó cải thiện trí nhớ và chức năng nhận thức [47]

Năm 2002, memantin lần đầu tiên được chấp thuận ở châu Âu để điều trị Alzheimer mức độ nặng và đến năm 2005 được thay đổi cho điều trị Alzheimer cả vừa và nặng Năm 2003, memantin được Phòng thí nghiệm lâm sàng (Forest Laboratories) cấp phép lưu hành ở Hoa Kỳ Các bằng chứng cho thấy memantin đem lại lợi ích lâm sàng về tổng thể, chức năng nhận thức, hành vi, và các hoạt động trong cuộc sống hàng ngày ở bệnh nhân Alzheimer vừa và nặng Điều trị Alzheimer vừa và nặng với memantin không cải thiện chức năng và hành vi, nhưng cải thiện ít tổng thể và tình trạng nhận thức [47]

1.2.5.3 Chất tác dụng dinh dưỡng thần kinh

Cerebrolysin được cấp phép cho điều trị Alzheimer và các thể sa sút trí tuệ khác ở nhiều quốc gia châu Âu và châu Á Cerebrolysin là hợp chất chứa các peptid nhỏ và acid amin đơn có thể vượt qua hàng rào máu não, được sản xuất từ protein não tinh khiết (purified brain proteins) dựa trên phương pháp dùng enzym cắt đoạn chuẩn hóa có kiểm soát Tác dụng dinh dưỡng như một yếu tố tăng trưởng thần kinh (NGF-nerve growth factor) thể hiện ở sự hỗ trợ và bảo vệ chức năng thần kinh [47]

Dữ liệu từ các thử nghiệm lâm sàng khuyến khích sử dụng cerebrolysin cho các trường hợp Alzheimer nhẹ và vừa Tuy nhiên, cần tiến hành các nghiên cứu đối

chứng với giả dược quy mô lớn hơn và các nghiên cứu so sánh để đánh giá tốt hơn hiệu quả và độ an toàn của cerebrolysin, cũng như so sánh mức độ dung nạp thuốc qua đường tiêm bắp hay tiêm tĩnh mạch với các thuốc đường uống hiện có [47]

1.2.5.4 Chất tác dụng trên amyloid bệnh lý

Tuy dòng thác amyloid (amyloid cascade) là một trọng tâm nghiên cứu trong điều trị Alzheimer nhưng đến nay vẫn chưa có thuốc đối kháng amyloid nào được phê duyệt, mặc dù nhiều chất đang ở pha cuối thử nghiệm lâm sàng [47]

- Giảm sản xuất Aβ:

 Ức chế β-secretase

Amyloid được hoạt hóa bởi β-secretase hoặc enzym β-site APP-cleaving 1 (BACE1) Nhóm thiazolidindion trong điều trị đái tháo đường typ 2 gồm rosiglitazon và pioglitazon được sử dụng chủ yếu để điều chỉnh chuyển hóa glucose

và lipid, cũng có thể ức chế β-secretase và APP thông qua kích thích peroxisom proliferator activated receptor γ (PPARγ) hạt nhân [47]

Những ảnh hưởng của rosiglitazon trên nhận thức đã bước đầu được nghiên cứu và thử nghiệm ở pha II Mặc dù khuyến cáo thực hiện những thử nghiệm lớn hơn để tiếp tục kiểm tra hiệu quả của pioglitazon trong giai đoạn đầu Alzheimer, nhưng vẫn chưa có thử nghiệm pha III nào cho các chất ức chế β-secretase [47]

 Ức chế γ-secretase

Tác động của γ-secretase lên β-secretase trong quá trình phân cắt protein tiền chất amyloid (APP) là bước cuối cùng trong sản xuất Aβ γ-secretase còn tham gia phân cắt các bề mặt khác, bao gồm cả receptor Notch [47]

Semagacestat là chất ức chế γ-secretase duy nhất được nghiên cứu trong điều trị Alzheimer, có tác dụng giảm sản xuất Aβ ở hệ thần kinh trung ương phụ thuộc liều Tuy nhiên, trong hai thử nghiệm pha III gần đây với quy mô hơn 2600 người tham gia, nguy cơ ung thư da gia tăng và tình trạng nhận thức và chức năng kém hơn so với giả dược [47]

 Hoạt hóa α-secretase

α-secretase là enzym cạnh tranh với β-secretase trong phân cắt APP, hoạt hóa con đường không amyloid tạo các sản phẩm hòa tan có tác dụng bảo vệ thần kinh, cải thiện trí nhớ và giảm sự chết tế bào (anti-apoptosis) Hoạt hóa con đường này sẽ hạn chế biểu hiện và sự tích tụ tạo mảng bám của các Aβ Các chất hoạt hóa α-secretase đang ở thử nghiệm giai đoạn đầu gồm etazolat là một chất ức chế chọn lọc

các receptor GABA, từ đó hoạt hóa α-secretase và tăng sản phẩm phân cắt APP nhờ α-secretase; bryostatin-1 hoạt hóa protein kinase C, từ đó hoạt hóa α-secretase [47]

Một số chất ảnh hưởng lên hoạt động của α-secretase thông qua các chất dẫn truyền thần kinh khác (glutamat, serotonin), hormon (estrogen, testosteron) và các statin đã được nghiên cứu Tuy nhiên, hiện tại chưa có chất tác động lên α-secretase nào được thử nghiệm pha III [47]

Trong các nghiên cứu tiền lâm sàng, tramiprosat (acid propanesulfonic [3APS]) làm giảm mảng bám trong não chuột và huyết tương qua tương tác với Aβ40 và Aβ42 để hạn chế những thay đổi cấu trúc cần thiết cho oligome và sản phẩm fibrin Mặc dù không có sự khác biệt đáng kể theo thang điểm đánh giá suy giảm nhận thức, nhưng một phân tích thăm dò của mỗi mục trong thang này cho thấy bộ nhớ, ngôn ngữ và kỹ năng thực hành được cải thiện Tuy đã được đưa ra thị trường dưới dạng thực phẩm chức năng, nhưng các thử nghiệm lâm sàng đối với tramiprosat sau đó đã dừng lại [47]

3-amino-1-Flavonoid epigallocatechin gallat (EGCG) là polyphenol chính của trà xanh,

có ái lực mạnh với Aβ42 và có tác dụng bảo vệ thần kinh khỏi độc tính của Aβ in

vitro EGCG giúp cải thiện hiệu suất sử dụng bộ nhớ, đồng thời giảm Aβ và giảm

lắng đọng tau trên mô hình chuột chuyển gen (transgenic mice model) của AD [47]

Một chất ức chế kết tập khác là PBT-2, làm ức chế quá trình oligome hóa Aβ qua trung gian kim loại (metal-mediated oligomerization), trong thử nghiệm pha IIa cho kết quả cải thiện đáng kể chức năng điều hành của não (executive function) nhưng không làm cải thiện nhận thức theo thang điểm đánh giá Một số chất chống kết tập khác như ELND-005 (scyllo inositol) và clioquinol bước đầu được thử nghiệm nhưng vẫn chưa được tiến hành thử nghiệm pha III [47]

- Tăng thải trừ Aβ:

Loại bỏ độc tính của Aβ thông qua đáp ứng miễn dịch làm giảm bớt những tác động có hại của Alzheimer với 4 cơ chế chính: (i) liên kết kháng thể và thực bào nhờ tế bào tiểu thần kinh đệm microglia; (ii) trực tiếp hòa tan thông qua sự gián

đoạn của Aβ; (iii) chiết tách hòa tan Aβ từ hệ thần kinh trung ương bởi kháng thể trong huyết tương; và (iv) liên kết kháng thể để ức chế oligome gây độc tính mà không ảnh hưởng tới amyloid [47]

Hai chiến lược để tạo ra kháng thể trung gian giải phóng Aβ gồm miễn dịch chủ động bằng việc tiêm peptid nguyên bản Aβ và miễn dịch thụ động thông qua chèn các globulin miễn dịch đối kháng lại Aβ Trong giai đoạn đầu nghiên cứu lâm sàng, bằng cách kích hoạt tế bào T độc gây viêm và sau đó viêm thần kinh nên có thể thấy rằng miễn dịch chủ động liên quan tới viêm màng não Thử nghiệm pha đầu bằng kích thích tế bào B cho thấy cơ thể dung nạp tốt vaccin Thử nghiệm lâm sàng pha III hiện đang tiến hành với các tác nhân miễn dịch thụ động [47]

Bapineuzumab là một kháng thể đơn dòng chọn lọc cho đầu nitơ của Aβ có chứa các epitop tế bào B Các phân tích pha I và II cho thấy khả năng dung nạp nhưng khác biệt trên nhận thức không có ý nghĩa giữa giả dược và kháng thể ở bất

kỳ liều nào Tuy nhiên, phân tích thăm dò thấy nhận thức được cải thiện trong quần thể muốn điều trị (ITT-intent to treat) Thử nghiệm lâm sàng pha III đa trung tâm

mù đôi có đối chứng với các chất mang (carrier) 800 APOE e4 và một thử nghiệm khác với 1000 chất không phải chất mang (non-carrier) để đánh giá hiệu quả trên 18 tháng Thử nghiệm sẽ tiếp tục giám sát tính an toàn của bệnh nhân trong 2 năm [47]

Solanezumab là một kháng thể đơn dòng nhân bản liên kết hòa tan Aβ, được chứng minh an toàn ở cả hai pha I và II Thử nghiệm pha III tiến hành truyền 400 mg/ tháng trong 19 tháng cho bệnh nhân Alzheimer, hiện đang diễn ra [47]

Một cách khác để thu được miễn dịch thụ động là tiêm tĩnh mạch globulin miễn dịch, các kháng thể đa dòng không đặc hiệu thu được từ người hiến tặng Bước đầu của thử nghiệm trên bệnh nhân Alzheimer vừa và nhẹ cho kết quả giảm

Aβ dịch não tủy và tăng Aβ huyết thanh phù hợp với giả thuyết chìm ngoại vi (peripheral sink hypothesis) cùng với những cải thiện nhỏ trong nhận thức [47]

1.2.5.5 Chất tác dụng trên protein tau bệnh lý

Tau là một protein liên kết với tubulin để ổn định cấu trúc vi ống sợi trục, đóng vai trò quan trọng trong bệnh Alzheimer Các protein tau tách khỏi vi ống khiến quá trình phosphoryl hóa bất thường, các vi ống xoắn lại hình thành các đám rối thần kinh Vì suy giảm nhận thức liên quan tới đám rối nên thoái hóa thần kinh

có thể do thiếu sự bảo vệ cấu trúc khung tế bào và sự tích lũy gây độc sợi thần kinh

Ức chế quá trình phosphoryl hóa tau và tháo rối sợi thần kinh là hai chiến lược trong phương pháp điều trị bệnh [47]

Lithiumand valproat ức chế GSK-3 là một protein kinase trung gian cho quá trình phosphoryl hóa và bảo vệ thần kinh chống chết tế bào của yếu tố BCL2

Methylthioninium chlorid (xanh methylen) có thể hòa tan sợi tau ở in vitro,

có vai trò trong dẫn truyền thần kinh, quá trình oxy hóa và chức năng của ty thể [47]

1.2.5.6 Thuốc chống viêm

Sự kích hoạt tế bào tiểu thần kinh đệm (microglia) và các chất gây viêm như các cytokin và COX-2 có liên quan với mảng bám và đám rối tìm thấy trong AD Các nghiên cứu dịch tễ học cho thấy NSAID có tác dụng bảo vệ và làm giảm tỷ lệ hiện mắc Alzheimer Tuy nhiên, thử nghiệm lâm sàng đánh giá hiệu quả điều trị Alzheimer của các thuốc chống viêm không thành công [47]

1.2.5.7 Cải thiện chức năng ty thể

Rối loạn chức năng của ty thể có thể xảy ra ở bệnh nhân Alzheimer giai đoạn sớm, dẫn đến sự chết tế bào (apoptosis) và tổn thương synap Ngoài ra, sản phẩm hòa tan của APP và protein Aβ có thể làm gián đoạn quá trình sinh hóa của ty thể, làm oxy hóa và thúc đẩy quá trình thoái hóa thần kinh Do đó, cải thiện chức năng chuyển hóa là cách tiếp cận để phát triển các phương pháp điều trị bệnh [47]

Ở Nga, Latrepirdin (dimebon) là một thuốc kháng histamin ức chế yếu AChE, BuChE và tín hiệu NMDA Tuy nhiên, latrepirdin chủ yếu dùng để tăng cường chức năng của ty thể thông qua ức chế mở các lỗ bán thấm (permeability transition pores)

dễ bị chết bởi Aβ của màng trong ty thể Ngoài ra, latrepirdin có thể bảo vệ thần kinh thông qua kiểm soát độc tính của Aβ và tăng cường sản xuất adenosin triphosphat [47]

1.2.5.8 Liệu pháp khác

Các phương pháp khác đều dựa trên sự theo dõi khi sử dụng các chất như axid béo không no nhiều nối đôi omega-3 và thuốc hạ cholesterol Bằng chứng dịch

tễ học cho thấy chế độ ăn nhiều omega-3 làm giảm nguy cơ suy giảm nhận thức và

sa sút trí tuệ Acid docosahexaenoic (DHA) có nhiều ở hệ thần kinh trung ương của người bình thường và giảm mạnh ở bệnh nhân Alzheimer, trong khi các acid béo khác như acid eicosapentaenoic (EPA) thường không có [47]

Mặc dù cơ chế chưa rõ ràng, nhưng các statin giảm cholesterol máu cũng như các chất chống viêm và chất chống oxy hóa được sử dụng để giảm sản xuất Aβ Tuy nhiên, bằng chứng dịch tễ học về mối quan hệ giữa sử dụng các statin với giảm nguy cơ Alzheimer lại cho kết quả khác nhau giữa các nghiên cứu [47]

Chương 2 ACETYLCHOLINESTERASE

VÀ QUÁ TRÌNH ỨC CHẾ

2.1 ENZYM ACETYLCHOLINESTERASE

2.1.1 Acetylcholin và acetylcholinesterase

Acetylcholin (ACh) được tìm thấy ở động vật có xương sống, động vật chân

khớp và là một trong những chất chính mà nhờ đó xung điện được truyền giữa các

tế bào thần kinh với nhau hoặc từ tế bào thần kinh tới cơ vân và cơ trơn ACh được

phát hiện lần đầu tiên vào năm 1867 dưới dạng một chất tổng hợp và được phát hiện

trong cơ thể người năm 1906 từ dịch chiết tuyến thượng thận [2, 26]

ACh được tổng hợp từ cholin và acetyl CoA do enzym cholin acetyl

transferase xúc tác phản ứng, sau đó được lưu giữ trong các túi ở vị trí cuối dây thần

kinh Các chất trong túi được giải phóng khi vị trí cuối dây thần kinh bị khử cực,

khi đó ACh được giải phóng vào khe synap, gắn với thụ thể muscarinic và nicotinic

và tạo ra đáp ứng ACh sau khi được giải phóng có thời gian bán thải rất ngắn vì sự

có mặt của AChE [2]

AChE là enzym thủy phân dây nối este trong phân tử ACh tạo ra cholin và

acid acetic Cholin sau đó được thu nhận lại vào tế bào thần kinh để tổng hợp ACh

Do đó, những chất có tác dụng ức chế AChE sẽ kéo dài thời gian tồn tại và thời gian

tác dụng của ACh [2]

2.1.2 Cấu trúc

2.1.2.1 Cấu trúc bậc 1

Cấu trúc bậc 1 thể hiện trình tự các acid amin đặc trưng bởi 3 đoạn chèn,

trong đó 2 đoạn chèn ngắn (đoạn acid amin 192-199 và 297-301) nằm ở xung quanh

các vòng lặp bề mặt (surface loop) và đoạn chèn dài (đoạn acid amin 104-139) nằm

ở bề mặt, tiếp giáp với đầu nitơ, trong đó chỉ có bốn acid amin 136-139 thể hiện

trên bản đồ mật độ electron [46]

2.1.2.2 Cấu trúc bậc 2

Cấu trúc bậc 2 (hình 2.1) gồm 14 xoắn α quấn quanh 12 gấp nếp β, trong đó

nhóm amino tận cùng nằm phía trên bên phải, nhóm carboxyl tận cùng nằm phía

dưới bên trái 12 gấp nếp β gần như song song với một mặt phẳng với bề mặt lồi

hướng lên trên Chúng được kẹp giữa 6 xoắn α (2 xoắn ở bề mặt lõm và 4 xoắn ở bề

mặt lồi) tạo cấu trúc bánh kẹp và 8 xoắn α còn lại nằm phía trên bánh kẹp này [95]

Hình 2.1: Cấu trúc bậc 2 của acetylcholinesterase [94, 95]

2.1.2.3 Cấu trúc bậc 3

AChE là enzym thủy phân liên kết este trong phân tử ACh tạo thành acid acetic và cholin, có trong tất cả các loài động vật có xương sống và không xương sống, trong tảo, trùng đế giày và nấm mốc nhầy Về mặt cấu trúc (hình 2.2), nó gồm

2 vùng riêng biệt là trung tâm hoạt động (active centre) và vị trí anion ngoại vi (peripheral anionic site-PAS) [12]

Hình 2.2: Cấu trúc bậc 3 của acetylcholinesterase Torpedo california [40]

Ghi chú: Bề mặt được hiển thị màu sắc theo khả năng tĩnh điện: Màu đỏ với điện tích âm

và màu xanh dương với điện tích dương (a) Toàn bộ cấu trúc (b) Bộ ba xúc tác-màu vàng, chỉ His440 quan sát được từ vị trí này (c) Vùng cửa trung tâm-màu cam (d) Vị trí anion ngoại vi-màu xanh lá cây

Trung tâm hoạt động nằm ở đáy hẻm (gorge) kích thước 20 Ǻ xảy ra sự thủy phân cơ chất ACh, gồm 4 vị trí hoạt động chính:

- Vị trí este hóa (catalytic/esteratic site-ES) hoạt động như nhà máy xúc tác của enzym và chứa bộ ba xúc tác Ser200, His440, Glu327 AChE sử dụng bộ ba xúc tác Ser-His-Glu để nâng cao tính ái nhân của serin và liên kết hydro bền vững giữa His440 và Ser200 nâng cao khả năng tấn công của tác nhân ái nhân vào Ser200 và Glu327 ổn định các cation histidin trong trạng thái chuyển tiếp của quá trình thủy phân của ACh (hình 2.3 và 2.4) [12]

Hình 2.3: Trung tâm hoạt động và vị trí anion ngoại vi của AChE [12]

Hình 2.4: Tương tác và trạng thái chuyển tiếp của cơ chất, trung gian tứ diện, lỗ

oxy-anion và bộ ba xúc tác [12]

- Vị trí anion (anionic subsite-AS) bao gồm số ít phân tử tích điện âm, đơn phân thơm (Trp84, Phe330 và Glu199) tương tác với amoni bậc bốn (trimethylamoni cholin) của ACh qua tương tác π-π cation (hình 2.3) Nitơ bậc bốn của amoni trong ACh tương tác với electron π của vòng thơm của tryptophan, glutamat và phenylalanin (Trp84; Glu199; Phe330) Trp84 đóng vai trò quan trọng trong mối liên kết ACh và các chất thay thế bởi alanin từ phản ứng của ACh [12]

- Túi acyl (acyl binding site-ABS) gồm Phe288 và Phe299 (hình 2.3) liên kết với nhóm acetyl của Ach, đóng vai trò chọn lọc các cholin este kích thước nhỏ [12]

- Lỗ oxy-anion (the “oxyanion hole”-OH) gồm ba peptid Gly118, Gly119 và Ala201 đóng vai trò là chất cho liên kết hydro (hydrogen bond donor) giúp ổn định trạng thái trung gian tứ diện của ACh trong quá trình xúc tác (hình 2.3 và 2.4) [12]

PAS nằm trên bề mặt của AChE, cách trung tâm hoạt động 20 Ǻ và gồm 5 acid amin (Tyr70, Asp72, Tyr121, Trp279 và Tyr334) xung quanh trung tâm hoạt động (hình 2.3) Nó liên kết với ACh đi vào bước đầu tiên của quá trình xúc tác và điều biến xúc tác Bên cạnh đó, PAS là vị trí thể hiện chức năng không cholinergic: kết dính tế bào (cell adhesion) và tương tác với Aβ trong bệnh Alzheimer [12]

Hơn nữa, PAS liên kết với các vòng lặp bề mặt (surface loop) với sự kết hợp của nhiều đơn phân Vòng omega lớn Cys69-Cys96 kết hợp với Tyr72 và Asp74 Phần thứ hai của vòng nằm bên ngoài hẻm, bao gồm Trp86 là thành phần chính của

vị trí anion (anion site) Vòng lặp bề mặt 275-305 nằm ở phía đối diện hẻm và bao gồm Trp286 Có mười đơn phân acid xung quanh PAS Các đơn phân PAS thơm, chủ yếu là Trp286, tác động hiệp đồng thể hiện qua sự tăng quá trình ức chế gây ra bởi nhiều đột biến Tương tác giữa vòng thơm của Tyr72 và Tyr124 bên cạnh khung indol của Trp286 bao gồm sự sắp xếp, tương tác thơm-thơm và tương tác π-cation,

tùy thuộc vào bản chất của các ligand và tương tác với các nhóm điện tích của phối

tử Có thể hệ thống electron π của khung indol được phân cực bởi các Glu285 liền

kề, từ đó có thể tăng độ ổn định của tương tác [12]

2.1.3 Hiện tượng đa hình

Hoạt động xúc tác thủy phân ACh đa dạng về vị trí, tần suất, hoạt lực giữa các loài đòi hỏi không chỉ sự xúc tác hiệu quả mà còn yêu cầu vị trí xúc tác chính xác Điều đó quyết định bởi hai khu vực riêng biệt gồm vùng xúc tác và vùng đầu carbon Mặt khác, AChE là một protein có tính đa hình, trong đó ba tiểu đơn vị xúc tác gồm AChES, AChEH và AChET khác nhau về các acid amin đầu carbon nhưng vẫn có cấu trúc cơ bản với 543 acid amin ở người Các tiểu đơn vị này phân bố khác nhau giữa các loài, tạo ra những biến đổi quá trình hậu dịch mã khác nhau [67]

AChES không có khả năng hình thành liên kết disulfid nên chỉ tồn tại như một monome tan được (soluble monomer) (G1) AChEH sản xuất glycophosphatidylinositol (GPI), có thể tồn tại như một màng gắn monome (membrane associated monomer) (G1a-Type I) hoặc tetrame liên kết disulfid (disulfide linked tetramer) (G2a-Type I) Tiểu đơn vị cuối cùng, AChET có thể ở dạng monome lưỡng thân (amphiphilic monomer) (G1a-Type II), dime (G2a-Type II), tetrame tan được (soluble tetramer) (G4 hoặc G4na) và tetrame kỵ nước (hydrophobic tetramer) trong đó có thêm tiểu đơn vị P (G4a) và các hình thức collagen đuôi lớn (large collagen-tailed form) của một đến ba tetrame (A4, A8 và A12) Các tetrame được hình thành bởi tương tác tĩnh điện và kỵ nước giữa hai dime disulfid (Hình 2.5) [40]

Hình 2.5: Cấu trúc đa hình bậc 4 của acetylcholinesterase [40]

2.1.4 Cơ chế xúc tác

Cơ chế phản ứng thủy phân este xúc tác bởi AChE được minh họa ở hình 2.6 Phản ứng của nhóm carboxyl este với AChE thông qua một trạng thái chuyển tiếp như một trung gian tứ diện không ổn định giữa nhóm acyl enzym và nhóm alcol tự

do Ngoài ra, nhóm histidin hỗ trợ phân tử nước tấn công nhóm acyl enzym và hoàn nguyên lại enzym tự do qua trạng thái trung gian tứ diện thứ hai [30]

Hình 2.6: Cơ chế phản ứng thủy phân acetylcholin [30]

2.1.5 Vai trò trong bệnh Alzheimer

Theo "giả thuyết cholinergic", suy giảm chức năng cholinergic đóng vai trò quan trọng trong bệnh Alzheimer, đặc biệt là các khu vực não bộ liên quan tới học tập, trí nhớ, hành vi và cảm xúc như vỏ não và vùng hải mã Teo não là phát hiện lâm sàng rõ ràng nhất trong bệnh Alzheimer trong đó mức ACh giảm mạnh do bị thủy phân bởi AChE Vì vậy, một cách tiếp cận hợp lý để nâng cao sự dẫn truyền thần kinh cholinergic là ức chế hoạt động của AChE dẫn đến tăng sự sẵn có của ACh trong khe synap, cải thiện dẫn truyền thần kinh cholinergic và chức năng nhận thức Các bằng chứng chỉ ra rằng AChE cũng có chức năng không cholinergic thứ cấp và đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của các mảng bám bằng cách tăng lắng đọng Aβ Theo "giả thuyết amyloid", lắng đọng Aβ đóng vai trò quan trọng

trong khởi phát và tiến triển của bệnh Alzheimer Aβ là một mảnh peptid kỵ nước mạnh hình thành từ các protein tiền chất amyloid (amyloid precursor protein-APP)

do tác động của β-secretase (BACE-1) và γ-secretase Dấu hiệu mô học của bệnh Alzheimer là sự tích tụ của Aβ thành các mảng bám (plaques) và đám xơ rối (neurofibrillary tangles) cả ngoại bào và nội bào Những yếu tố này tạo điều kiện cho những quá trình gây độc thần kinh bao gồm phosphoryl hóa protein tau, mất cân bằng oxy hóa (oxidative stress), viêm nhiễm, rối loạn điều hòa calci và sự chết

tế bào (apoptosis) [12]

Bên cạnh đó, nhiều nhà khoa học không cho rằng những thay đổi hệ cholinergic đóng vai trò đáng kể làm khởi phát bệnh Một số nghiên cứu lâm sàng cho thấy không có sự mất tế bào thần kinh trong giai đoạn đầu của Alzheimer cũng như không cung cấp thông tin về chức năng nguyên vẹn của các tế bào Các bằng chứng lâm sàng về dấu hiệu bệnh lý thần kinh ban đầu của 85% trường hợp mẫu đơn lẻ bệnh Alzheimer chỉ ra một trạng thái cơ bản của suy giảm chức năng hệ cholinergic liên quan đến tuổi tác và các mô hình động vật của bệnh phải kết hợp các khái niệm về nguyên nhân của rối loạn với thực tế quan sát được [31]

bị suy giảm Donepezil là chất ức chế chọn lọc có hồi phục AChE và tương tác với

vị trí anion ngoại vi (PAS) Galantamin là một alkaloid chiết tách từ loài Galanthus

woronowii, ức chế AChE nhanh có hồi phục thông qua tương tác với vị trí anion

(AS) Rivastigmin là một dẫn chất carbamat ức chế AChE chậm có hồi phục thông qua liên kết với vị trí este hóa (ES) của trung tâm hoạt động [30]

Carbamat là chất hữu cơ đi từ cấu trúc của acid carbamic (NH2COOH) Ngoài việc sử dụng trong điều trị (Alzheimer, nhược cơ, tăng nhãn áp, thể Lewy, Parkinson), chúng còn được dùng làm thuốc trừ sâu, diệt ký sinh trùng và dùng trong dự phòng độc tính phospho hữu cơ (organophosphat) Mặc dù carbamat ức chế AChE theo cơ chế tương tự organophosphat (hình 2.7) nhưng serin bị carbamoyl hóa ít ổn định hơn và quá trình thủy phân tự phát tách nhóm carbamoyl

khỏi phức hợp enzym, phản ứng chiều nghịch dễ xảy ra hơn nên carbamat được xem xét là chất ức chế AChE có hồi phục [30]

2.2.1.2 Ức chế AChE không hồi phục

Quá trình ức chế không hồi phục trải qua hai bước, bước đầu diễn ra nhanh, chiếm ưu thế và làm bất hoạt enzym có hồi phục Bước sau xảy ra chậm, ức chế không hồi phục, phức hợp enzym được phosphoryl hóa-chất ức chế giải phóng enzym dưới dạng bị phosphoryl hóa theo sơ đồ:

E + PX  E*PX => EP + X Trong đó: E-enzym, PX-organophosphat, E*PX-phức hợp enzym ức chế có hồi phục với organophosphat, EP-enzym phosphoryl hóa, X-OP-nhóm tách [30]

Organophosphat thể hiện độc tính qua quá trình phosphoryl hóa không hồi phục các enzym trong hệ thần kinh trung ương Chúng là các chất nền tự nhiên tương tự ACh gắn vào trung tâm hoạt động qua liên kết với nhóm -OH của serin Với quá trình acetyl hóa, organophosphat tách ra và enzym được phosphoryl hóa (hình 2.7) Trong khi nhóm acyl enzym nhanh chóng bị thủy phân để tạo các enzym

tự do, quá trình dephosphoryl lại diễn ra rất chậm, và enzym phosphoryl hóa không thể thủy phân chất dẫn truyền thần kinh Ức chế không hồi phục enzym dẫn đến tích

tụ ACh quá mức trong khe synap, từ đó cản trở dẫn truyền thần kinh [30]

Hình 2.7: Cơ chế quá trình ức chế AChE bởi organophosphat [30]

2.2.2 Ứng dụng

2.2.2.1 Trong thực hành lâm sàng

Một số chất ức chế AChE được sử dụng trong thực hành lâm sàng gồm:

- Donepezil, tacrin, rivastigmin, galantamin sử dụng điều trị Alzheimer

- Neostigmin dùng trong trường hợp nhược cơ, liệt ruột và liệt bàng quang sau phẫu thuật

- Physostigmin, echothiophat dùng điều trị glaucom

- Edrophonium dùng để chẩn đoán, pyridostigmin để điều trị nhược cơ [76]

2.2.2.2 Tiêu diệt kẻ thù

Nọc một số loài rắn (Dendroaspis spp.) chứa các chất kháng AChE

(Fasciculins) có tác dụng kéo dài tác dụng của acetylcholin, khử cực khối thần kinh

cơ làm tê liệt (độc tố dendrotoxin), khiến con mồi sụp mi mắt, liệt cơ mắt ngoài, giãn đồng tử, thay đổi phân bố các dây thần kinh sọ não và cột sống dẫn đến liệt hô hấp, liệt hành tủy, giảm sự tham gia của cơ bắp và nếu được trợ hô hấp sẽ đi vào trạng thái liệt mềm toàn phần [103]

2.2.2.3 Chống lại môi trường bất lợi

Một số loài thực vật sử dụng các chất ức chế AChE để chống lại những tác

động bất lợi từ môi trường sống Cyperus rotundus là loài xâm lấn nguy hại trong

các loài thân củ Dịch chiết methanol của nó ức chế mạnh hoạt động AChE loài lươn điện, lúa mỳ và cà chua, đóng vai trò quan trọng trong chống lại động vật ăn

cỏ và các loài thực vật khác trong quá trình phát triển [88]

VM, VX

Co đồng tử, mờ mắt, đau đầu, buồn nôn, tiêu chảy, đổ mồ hôi,

co giật cơ, khó thở, co giật, mất

ý thức

(Novichok agents)

Tiền chất trừ sâu organophosphat

Tác nhân không gây chết

người (Nonlethal agents)

Tác nhân hủy diệt toàn bộ

15 Kolokol-1

Ngộ độc hàng loạt, ảo giác, lú lẫn, tăng thân nhiệt, mất kiểm soát vận động, giãn đồng tử, khô

da, khô miệng

2.2.2.5 Thuốc trừ sâu

Một số dẫn chất organophosphat được sử dụng làm thuốc trừ sâu gồm: acephat, azinphos-ethyl, azinphos-methyl, bromophos, cadusaphos, carbophenothion, chlorethoxyphos, chlorfenvinphos, chlorpyrifos, chlorpyrifos-methyl, coumaphos, crotoxyphos, cyanophos, demeton-O, diazinon, dichlorvos, dicrotophos, dimethoat, disulfoton, ethion, famphur, fenamiphos, fenitrothion, fenthion, fonofos, formothion, glyphosat, glufosinate ammonium, glyphosin, isazophos, isofenphos, malathion, methamidophos, methidathion, methyl parathion,

mevinphos, monocrotophos, omethoat, paraoxon, parathion, phenthoat, phorat, phosmet, phosphamidon, phoxim, profenofos, propetamphos, quinalphos, ronnel, sulfotepp, sulprofos, terbufos, triazophos, trichlorfon [43]

2.2.2.6 Diệt côn trùng

Một số dẫn chất N-methyl carbamat được sử dụng diệt côn trùng gồm:

Aldicarb, aminocarb, bendiocarb, benfuracarb, BPMC, carbaryl, carbofuran, carbosulfan, croneton, fenoxycarb, isoprocarb, methiocarb, methomyl, metolcarb, mexacarbat, oxamyl, pirimicarb, promecarb, propoxur, trimethacarb, XMC, xylylcarb [43]

2.2.3 Thử hoạt tính ức chế acetylcholinesterase

2.2.3.1 Phương pháp sử dụng thuốc thử Ellman

Phương pháp Ellman được xây dựng, ứng dụng sớm nhất và sử dụng khá phổ biến hiện nay, trong đó phương pháp đo quang được sử dụng nhiều hơn phương pháp sắc ký lớp mỏng sinh học Phương pháp sử dụng cơ chất là acetylthiocholin iodid (ATCI) và thuốc thử là acid 5,5’-dithiobis-2-nitrobenzoic (DTNB) [5, 34]

- Phương pháp đo quang: Ở phương pháp này, cơ chất ATCI bị thủy phân nhờ xúc tác của cholinesterase tạo ra thiocholin (hình 2.8) Thiocholin phản ứng với thuốc thử DTNB giải phóng acid 5-thio-2-nitrobenzoic màu vàng Hợp chất này được xác định bằng cách đo độ hấp thụ của dung dịch ở bước sóng 412 nm [34]

Hình 2.8: Phản ứng đo quang sử dụng thuốc thử Ellman [34]

- Phương pháp sắc ký lớp mỏng sinh học: Ở phương pháp này, sau khi bản mỏng được triển khai, hỗn hợp gồm dung dịch thuốc thử DTNB và cơ chất ATCI được phun lên bản mỏng, sau đó mới phun dung dịch enzym Những chất gây ức chế AChE sẽ làm xuất hiện các vết màu trắng trên nền vàng [5]

Để khắc phục hạn chế dương tính giả, bên cạnh bản mỏng thử phải tiến hành làm thí nghiệm với một bản mỏng khác (bản đối chiếu) Các bước tiến hành trên bản đối chiếu tương tự như trên bản thử chỉ khác ở giai đoạn phun thuốc thử hiện màu Đối với bản thử, hỗn hợp dung dịch thuốc thử DTNB và cơ chất ATCI được phun trước, sau đó mới phun dung dịch AChE Với bản đối chiếu, dung dịch thuốc thử DTNB được phun trước, sau đó hỗn hợp gồm dung dịch cơ chất ATCI và dung dịch AChE được phun sau Cách bố trí như trên nhằm đảm bảo những vết màu trắng xuất hiện trên cả hai bản là những vết cho phản ứng dương tính giả [5]

2.2.3.2 Phương pháp sử dụng thuốc thử muối Fast Blue B

Phương pháp được sử dụng khá hạn chế trong sàng lọc hoạt tính ức chế

AChE in vitro, sử dụng cơ chất là α-naphthyl acetat và thuốc thử là muối Fast Blue

B (muối O-dianisidin bis(diazotized) zinc double) [101, 110]

- Phương pháp đo quang:

Ở phương pháp này, cơ chất α-naphthyl acetat bị thủy phân bởi enzym esterase giải phóng chất α-naphthol Chất này sau đó phản ứng với thuốc thử muối Fast Blue B tạo thành sản phẩm màu diazo Hợp chất này được xác định bằng cách

đo độ hấp thụ của dung dịch ở bước sóng 600 nm [101]

- Phương pháp sắc ký lớp mỏng sinh học:

Ở phương pháp này, sau khi bản mỏng được triển khai, dung dịch enzym được phun lên bản mỏng Sau đó, hỗn hợp gồm dung dịch cơ chất α-naphthyl acetat

và dung dịch thuốc thử muối Fast Blue B được phun lên bản mỏng Những chất gây

ức chế AChE sẽ làm xuất hiện các vết màu trắng trên nền màu tím sẫm [110]

Để loại trừ các vết dương tính giả, một bản mỏng đối chiếu tương tự với bản mỏng thử được triển khai Sau đó, các dung dịch α-naphthol và muối Fast Blue B được phun lên bản mỏng mà không có dung dịch enzym Nếu xuất hiện vết màu trắng thì vết đó là vết dương tính giả [110]

Chương 3 CÁC CHẤT ỨC CHẾ ACETYLCHOLINESTERASE TRONG ĐIỀU TRỊ

ALZHEIMER

Dựa theo nguồn gốc, các chất ức chế AChE hiện nay được chia làm 3 nhóm lớn, gồm nhóm các chất có nguồn gốc từ dược liệu, nhóm các chất có nguồn gốc vi sinh vật và nhóm các chất có nguồn gốc từ quá trình tổng hợp hóa học

Buxaceae là một họ nhỏ gồm 4-5 chi với 90-120 loài, được sử dụng trong y học dân gian để điều trị các rối loạn về trí nhớ, trong đó alkaloid khung terpen là thành phần hóa học chính quyết định hoạt tính sinh học [6]

Amaryllidaceae được chú ý với nhiều loại alkaloid đa dạng, chiếm hàm lượng khá cao trong cây Một số loài chứa galantamin-một chất ức chế AChE được phê duyệt để điều trị Alzheimer, cũng như các alkaloid khác với tác dụng dược lý đặc biệt như chống sốt rét, kháng virus và kìm hãm sự phân chia (antiproliferative) trong điều trị ung thư [6]

Lycopodiaceae gồm 4 chi Huperzia Bernh, Phylloglossum Kunze, Lycopodium L và Lycopodiella Holub, trong đó Lycopodium được sử dụng rộng rãi trong y học truyền thống của Argentina để cải thiện trí nhớ và huperzin A là một alkaloid ức chế AChE mạnh, có khả năng thấm qua hàng rào máu não tốt hơn sinh khả dụng đường uống cao hơn, thời gian tác dụng dài hơn một số thuốc được phê duyệt điều trị Alzheimer như donepezil, galantamin và rivastigmin [6]

Bên cạnh đó, một số chất ức chế chiết xuất từ dược liệu thuộc họ Lamiaceae, Chenopodiaceae, Papaveraceae, Apocynaceae, Labitae và một số họ khác cũng được trình bày ở phụ lục 5 [6]

3.1.2 Tại Việt Nam

Ở Việt Nam, Đỗ Quyên đã tiến hành nghiên cứu dược liệu có tác dụng ức chế AChE trên 38 mẫu dược liệu từ 36 loài thuộc 22 họ, được lựa chọn từ các bài thuốc an thần, ích trí (bảng 3.1) Dịch chiết methanol của các mẫu được thử tác

dụng ức chế AChE in vitro bằng phương pháp đo quang của Ellman [3]

Bảng 3.1: Các chất ức chế AChE ở Việt Nam từ bài thuốc an thần ích trí [3]

Loài Họ Bộ phận dùng Tỷ lệ ức chế (%)

0,1 mg/ml

0,5 mg/ml

Stephania sinica Menispermaceae Rễ củ 85,02

Stephania dielsiana Menispermaceae Rễ củ 80,60

Areca catechu Arecaceae Hạt 77,95

Crinum asiaticum Amaryllidaceae Lá 70,13

Crinum latifolium Amaryllidaceae Lá 70,65

Coptis sinensis Ranunculaceae Thân rễ 61,25

Rheum officinale Polygonaceae Rễ 57,72

Cinamomum cassia Lauraceae Vỏ than 53,54

Uncaria rhynchophylla Rubiaceae Gai móc 53,27

Angelica dahurica Apicaceae Rễ 52,97

Cassia tora Fabaceae Rễ 51,07

Piper lolot Piperaceae Toàn cây 44,61 74,63

Mimosa pudica Mimosaceae Toàn cây 38,60 43,39

Paeonia lactiflora Ranunculaceae Rễ 38,55 64,52

Elssholtzia cristata Lamiaceae Trên mặt đất 37,72 74,53

Polygonum cuspidatum Polygonaceae Thân rễ 37,03 75,76

Perilla frutescens Lamiaceae Trên mặt đất 34,14 76,52

Piper betle Piperaceae Toàn cây 33,38 70,40

Citrus deliosa Rutaceae Vỏ quả 29,40 70,53

Ziziphus jujube Phorminaceae Nhân hạt 28,71 57,45

Hymenocalis littoralis Amaryllidaceae Lá 22,15 23,99

Polygala tenuifolia Polygalaceae Rễ 21,76 23,88

Platycodon Grandiflorum Campanulaceae Rễ 21,08 15,80

Glycyrrhiza uralensis Fabaceae Thân rễ 19,01 41,06

Aconitum fortune Rannunculaceae Rễ củ 17,93 17,92

Codonopsis pilosula Campanulaceae Rễ 17,51 13,74

Dioscorea sp Dioscoreaceae Rễ củ 17,06 43,23

Cassia tora Fabaceae Thân lá 16,32 31,13

Achyranthes bidentata Amaranthaceae Rễ 15,83 15,57

Angelica sinensis Apiaceae Rễ 15,09 22,90

Scutellaria baicalensis Lamiaceae Rễ 13,37 25,99

Citrus aurantifolia Rutaceae Quả 13,12 45,84

Cassia tora Fabaceae Hạt 11,53 23,26

Scrophularia buergeriana Scrophulariaceae Rễ 11,44 31,02

Lycium sinense Solanaceae Quả 8,80 8,56

Astragalus membranaceus Fabaceae Rễ 6,06 12,98

Biota orientalis Cupressaceae Lá 0 8,50

Amemarrhena asphodeloides Liliaceae Thân rễ 0 0

Ở nồng độ 0,1 mg/ml, dịch chiết từ loài Stephania sinica Diels và Stephania

dielsiana YC Wu có hoạt tính ức chế AChE cao nhất (85,02% và 80,6%) [3]

3.2 NGUỒN GỐC VI SINH VẬT

Trong sàng lọc các chất ức chế AChE có nguồn gốc vi sinh vật, arisugacin A

và B, territrems B và C (hình 3.1) sản xuất từ Penicillium sp FO-4259 thể hiện hoạt

tính ức chế chọn lọc AChE với giá trị IC50 từ 1,0 đến 25,8 nM, mạnh 2000 lần so với tacrin (IC50 = 200 nM) [55]

Arisugacin C, D, E, F ,G, H (hình 3.1) cũng đƣợc tìm thấy trong sản phẩm chuyển hóa của FO-4259, trong đó arisugacins E, F, G, H chỉ ức chế yếu AChE, còn arisugacins C và D ức chế AChE mạnh hơn với giá trị IC50 là 2,5 và 3,5 µM [75]

Mặt khác, terreulactones A, B, C, D (hình 3.1) đƣợc tìm thấy trong quá trình

lên men của Aspergillus terreus Fb000501 với giá trị IC50 cho hoạt tính ức chế AChE từ 0,06 đến 0,42 µM và chọn lọc 500 đến 3000 lần đối với AChE [29]

Geranylphenazinediol (hình 3.1) là một sản phẩm phenazin tự nhiên đƣợc

sản xuất bởi chủng Streptomyces sp LB173, đƣợc phân lập từ mẫu trầm tích biển

với hoạt tính ức chế AChE yếu (IC50 = 2,62 ± 0,35 µM) so với một số chất tham chiếu [74]

Ngoài ra, paecilomid (hình 3.1) là một pyridon alkaloid phân lập từ sản phẩm

của nấm Paecilomyces lilacinus có bổ sung Salmonella typhimurium trong quá trình

lên men với hoạt tính ức chế AChE 57,5 ± 5,50% ở nồng độ 10 mg/ml [97]

Bên cạnh đó, một chủng xạ khuẩn Streptomyces bannaensis sp nov đã được

tìm thấy để sản xuất N98-1272 A, B, C (hình 3.1) với giá trị IC50 tương ứng 15,0

mM, 11,5 nM, 12,5 mM và ức chế AChE chọn lọc hơn so với tacrin [114]

Hình 3.1: Cấu trúc các chất ức chế AChE có nguồn gốc vi sinh vật

[29, 55, 74, 75, 97, 114]

3.3 TỔNG HỢP HÓA HỌC

Dựa trên cấu trúc các thuốc được cấp phép cũng như khung cấu trúc mang hoạt tính, các chất ức chế AChE từ quá trình tổng hợp hóa học được chia thành các dẫn chất của tacrin, donepezil, rivastigmin, galantamin, coumarin, flavonoid và các dẫn chất khác

3.3.1 Dẫn chất của tacrin

Năm 1961, tacrin được báo cáo là một chất ức chế có hồi phục AChE và butylcholinesterase (BuChE) Đến năm 1993, tacrin là thuốc đầu tiên được phê

duyệt trong điều trị Alzheimer [52] Tuy nhiên, với tác dụng phụ nghiêm trọng như độc tính gan, tacrin đã bị rút khỏi thị trường [104] Để cải thiện hoạt tính và giảm độc tính, nhiều nhóm nghiên cứu giới thiệu những thay đổi trong cấu trúc tacrin gồm 3 hướng: Thay đổi cấu trúc vòng của tacrin, gắn tacrin với dẫn chất ức chế AChE khác tạo cấu trúc dime và gắn tacrin với một nhóm mang hoạt tính khác

- Các thay đổi trong cấu trúc vòng của tacrin (phụ lục 6.1) được tóm tắt ở hình 3.2:

Hình 3.2: Một số thay đổi cấu trúc vòng của tacrin

Nhìn chung, thay đổi trong cấu trúc vòng của tacrin cho các dẫn chất có hoạt tính ức chế AChE yếu hơn tacrin, chỉ có dẫn chất tacrin-dihydropyridin và 2,3-

dihydro-1H-cyclopenta[b]quinolin do Marco-Contelles & cộng sự (năm 2009) và

Szymanski & cộng sự (năm 2012) tổng hợp cho hoạt tính ức chế mạnh hơn (lần lượt 3,60 và 1,50 lần so với tacrin)

- Cấu trúc homodime và heterodime giữa hai chất ức chế AChE (phụ lục 6.2) được tóm tắt ở hình 3.3

Hình 3.3: Một số cấu trúc homodime và heterodime của tacrin

Nhìn chung, dẫn chất dime của tacrin với một số cấu trúc khác cho hoạt tính

ức chế AChE mạnh hơn tacrin (khoảng 3 đến 8000 lần), trong đó dị vòng giữa indol

và tacrin do Munoz-Ruiz & cộng sự tổng hợp năm 2005 cho hoạt tính cao nhất Quá trình tổng hợp và kết quả thử hoạt tính ức chế AChE của dẫn chất này được trình bày cụ thể sau đây

Quá trình tổng hợp dị vòng giữa indol và tacrin gồm 3 giai đoạn (hình 3.4)

Khuấy hỗn hợp chứa dẫn chất acid indolyl carboxylic (T2) trong THF khan có

1,1'-carbonyl-diimidazol, sục khí N2 trong 4 giờ ở nhiệt độ phòng Dẫn chất

9-alkylamino-tetrahydroacridin (T1) tương ứng trong THF được thêm vào và khuấy

liên tục thêm 20 giờ thu được T3-T23 Thêm p-nitrophenyl cloroformat (T25) vào dung dịch 2-(1H-indol-3-yl)ethanol (T24) trong N-methylmorpholin và khuấy trong

24 giờ ở nhiệt độ phòng thu được 2-(1H-indol-3-yl)ethyl (3-nitrophenyl) carbonat

(T26) Thêm alkylamino-tetrahydroacridin trong DMF/ DMAP vào dung dịch T26 trong methanol và khuấy trong 24 giờ ở nhiệt độ phòng thu được T27-T29 [71]