NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC LOÀI SAO BIỂN ASTERINA BATHERI Goto, 1914 VÀ ASTROPECTEN POLYACANTHUS

Chính vì vậy luận án: “Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học loài sao biển Asterina batheri Goto, 1914 và Astropecten polyacanthus Müller & Troschel, 1842” đã được thực h

Trang 1

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN HÓA SINH BIỂN

-TRẦN THỊ HỒNG HẠNH

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH

SINH HỌC LOÀI SAO BIỂN ASTERINA BATHERI Goto,

1914 VÀ ASTROPECTEN POLYACANTHUS Müller &

Troschel, 1842

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hµ Néi -2015

Trang 2

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN HÓA SINH BIỂN

-TRẦN THỊ HỒNG HẠNH

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH

SINH HỌC LOÀI SAO BIỂN ASTERINA BATHERI Goto,

1914 VÀ ASTROPECTEN POLYACANTHUS Müller &

Troschel, 1842

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ

Mã số: 62.44.01.14

Hướng dẫn khoa học 1: GS VS Châu Văn Minh Hướng dẫn khoa học 2: TS Nguyễn Hoài Nam

Hµ Néi -2015

Trang 3

Luận án này được hoàn thành tại Viện Hoá sinh biển, Viện Hàn lâm Khoa học

và Công nghệ Việt Nam

Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới GS VS Châu Văn Minh,

TS Nguyễn Hoài Nam những người thầy đã tận tình hướng dẫn, hết lòng chỉ bảo và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian làm luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ của tập thể các cán bộ Viện Hóa sinh biển và đặc biệt là GS TS Nguyễn Văn Hùng - Chủ tịch Hội đồng khoa học của Viện, người đã có những ý kiến góp ý quan trọng trong việc định hướng đề tài

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới Lãnh đạo Viện Hóa sinh biển đã tạo điều kiện cho tôi được học tập và sử dụng các thiết bị tiên tiến của Viện để hoàn thành tốt các mục tiêu đề ra của luận án

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Xuân Cường và tập thể cán bộ Phòng Dược liệu biển, Viện Hóa sinh biển đã giúp đỡ tôi nhiệt tình trong suốt thời gian thực hiện luận án này

Tôi xin chân thành cảm ơn GS Young Ho Kim, Trường Đại học Chungnam, Hàn Quốc đã nhiệt tình giúp đỡ tôi thực hiện các nghiên cứu về hoạt tính sinh học Tôi xin trân thành cảm ơn PGS TS Đỗ Công Thung đã giúp đỡ tôi thu thập mẫu và giám định tên khoa học

Luận án này được hỗ trợ kinh phí và thực hiện trong khuôn khổ đề tài Nghiên cứu cơ bản định hướng ứng dụng giai đoạn 2011-2014, do TS Nguyễn Xuân Cường làm chủ nhiệm

Trang 4

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

Đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của GS VS Châu Văn Minh và TS Nguyễn Hoài Nam

Các số liệu và kết quả được nếu trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận án

Trần Thị Hồng Hạnh

Trang 5

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH iv

DANH MỤC BẢNG viii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ix

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

I.1 Giới thiệu chung về lớp sao biển (Asteroidea) 3

I.2 Tình hình nghiên cứu về các loài sao biển trên thế giới 4

I.2.1 Các nghiên cứu về thành phần hóa học của các loài sao biển 4

I.2.1.1 Các hợp chất steroid 4

I.2.1.2 Các hợp chất steroid glycoside 9

I.2.1.2.1 Glycoside của polyhydroxysteroid 10

I.2.1.2.2 Các hợp chất asterosaponin 14

I.2.1.2.3 Cyclic steroid glycoside 17

I.2.1.3 Các hợp chất glycosphingolipid 18

I.2.1.4 Các hợp chất khác 20

I.2.2 Các nghiên cứu về hoạt tính sinh học 20

I.2.2.1 Hoạt tính gây độc tế bào 20

I.2.2.2 Hoạt tính kháng vi sinh vật 23

I.2.2.3 Hoạt tính ức chế sự thụ tinh 24

I.2.2.4 Hoạt tính chống đông máu 25

I.3 Tình hình nghiên cứu các loài sao biển ở Việt nam 26

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

II.1 Đối tượng nghiên cứu 31

II.2 Phương pháp nghiên cứu 31

II.2.1.Phương pháp phân lập các hợp chất 31

II.2.2 Phương pháp xác định cấu trúc hoá học các hợp chất 32

Trang 6

II.2.3 Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học 33

II.2.3.1 Phương pháp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào 33

II.2.3.2 Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng viêm 35

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM 37

III.1 Phân lập các hợp chất 37

III.1.1 Phân lập các hợp chất từ loài sao biển Asterina batheri 37

III.1.2 Phân lập các hợp chất từ loài sao biển Astropecten polyacanthus 38

III.2 Hằng số vật lý và các dữ kiện phổ của các hợp chất đã phân lập 40

III.2.1 Hợp chất 1 (AB1): Astebatherioside A (chất mới) 40

III.2.2 Hợp chất 2 (AB2): Astebatherioside B (chất mới) 40

III 2.3 Hợp chất 3 (AB3): Astebatherioside C (chất mới) 41

III.2.4 Hợp chất 4 (AB4): Astebatherioside D (chất mới) 41

III.2.5 Hợp chất 5 (AB5): 3-[O--D-fucopyranosyl-(13)- -D-fucopyranosyl-(14)-[-D-quinovopyranosyl-(12)]--D-quinovopyranosyl]-2-acetyl-pyrrole 41

III.2.6 Hợp chất 6 (ASP1): Astropectenol A (chất mới) 41

III.2.7 Hợp chất 7 (ASP2): Astropectenol B (chất mới) 41

III.2.8 Hợp chất 8 (ASP3): Astropectenol C (chất mới) 42

III.2.9 Hợp chất 9 (ASP4): Astropectenol D (chất mới) 42

III.2.10 Hợp chất 10 (ASP5): 5α-cholest-7-ene-3β,6α-diol 42

III.2.11 Hợp chất 11 (ASP6): 5α-cholest-8(14)-ene-3β,7α-diol 42

III.2.12 Hợp chất 12 (ASP7): 5α-cholest-7,9(11)-diene-3β-ol 42

III.3 Hoạt tính sinh học của các hợp chất đã phân lập 43

III.3.1 Hoạt tính gây độc tế bào 43

III.3.2 Hoạt tính kháng viêm 43

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44

IV.1 Xác định cấu trúc các hợp chất 44

IV.1.1 Hợp chất 1 (AB1): Astebatherioside A (chất mới) 44

IV.1.2 Hợp chất AB2: Astebatherioside B 49

IV.1.3 Hợp chất AB3: Astebatherioside C 54

Trang 7

IV.1.4 Hợp chất AB4: Astebatherioside D 58

IV.1.5 Hợp chất AB5: 3-[O--D-fucopyranosyl-(13)- -D-fucopyranosyl-(14)-[-D-quinovopyranosyl-(12)]--D-quinovopyranosyl]-2-acetyl-pyrrole 62

IV.1.6 Hợp chất ASP1: Astropectenol A (chất mới) 65

IV.1.7 Hợp chất ASP2: Astropectenol B (chất mới) 72

IV.1.8 Hợp chất ASP3: Astropectenol C (chất mới) 77

IV.1.9 Hợp chất ASP4: Astropectenol D (chất mới) 81

IV.1.10 Hợp chất ASP5: 5α-cholest-7-ene-3β,6α-diol 85

IV.1.11 Hợp chất ASP6: 5α-cholest-8(14)-ene-3β,7α-diol 87

IV.1.12 Hợp chất ASP7: 5α-cholest-7,9(11)-diene-3β-ol 90

IV.2 Kết quả thử hoạt tính sinh học 96

IV.2.1 Hoạt tính gây độc tế bào 96

IV.2.2 Kết quả đánh giá khả năng kích thích quá trình tế bào chết theo chương trình (apoptosis) 97

IV.2.3 Hoạt tính kháng viêm 100

IV.3 Nhận xét 104

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 105

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 108

TÀI LIỆU THAM KHẢO 109

PHỤ LỤC 116

Trang 8

DANH MỤC HÌNH

Hình 3.1.1 Sơ đồ phân lập các hợp chất từ sao biển A batheri 37

Hình 3.1.2a Sơ đồ phân lập các hợp chất từ phân đoạn C1, C2 loài sao biển

A polyacanthus 39

Hình 3.1.2b Sơ đồ phân lập các hợp chất từ phân đoạn C3, C4 loài sao biển

A polyacanthus 40

Hình 4.1.1a Phổ FT-ICR-MS của AB1 44

Hình 4.1.1b Cấu trúc hóa học của AB1 44

Hình 4.1.1c Phổ 1H-NMR của AB1 45

Hình 4.1.1d Phổ 13C-NMR của AB1 45

Hình 4.1.1e Phổ HSQC của AB1 47

Hình 4.1.1f Phổ HMBC của AB1 48

Hình 4.1.1g Phổ COSY của AB1 48

Hình 4.1.1h Các tương tác COSY (▬) và HMBC () chính của AB1 48

Hình 4.1.2a Phổ FT-ICR-MS của AB2 50

Hình 4.1.2b Phổ 1H-NMR của AB2 50

Hình 4.1.2c Cấu trúc hóa học của AB2 50

Hình 4.1.3a Phổ HR-ESI-MS của AB3 54

Trang 9

Hình 4.1.4a Phổ HR-ESI-MS của AB4 58

Hình 4.1.5a Phổ 1H-NMR của AB5 62

Hình 4.1.5b Cấu trúc hóa học của AB5 63

Hình 4.1.5c Phổ 13C-NMR của AB5 63

Hình 4.1.5d Phổ HSQC của AB5 63

Hình 4.1.5e Phổ HMBC của AB5 65

Hình 4.1.5f Các tương tác HMBC chính của AB5 65

Hình 4.1.6a Phổ FT-ICR-MS của ASP1 66

Hình 4.1.6b Phổ 1H-NMR của ASP1 đo trong CDCl3 (trên) và DMSO-d6 (dưới) 67

Hình 4.1.6c Cấu trúc hóa học của ASP1 67

Hình 4.1.6d Phổ 13C-NMR của ASP1 đo trong CDCl3 (trên) và DMSO-d6 (dưới) 68

Hình 4.1.6e Phổ HSQC của ASP1 đo trong DMSO-d6 68

Hình 4.1.6f Phổ HMBC của ASP1 đo trong DMSO-d6 68

Hình 4.1.6g Phổ COSY của ASP1 đo trong DMSO-d6 70

Hình 4.1.6h Các tương tác COSY (▬) và HMBC () chính 70

Hình 4.1.6i Phổ ROESY của ASP1 đo trong DMSO-d6 71

Hình 4.1.6j Các tương tác ROESY chính của ASP1 đo trong DMSO-d6 71

Trang 10

Hình 4.1.7b Phổ 1H NMR của ASP2 trong CDCl3 (trên) và DMSO-d6 (dưới)

73

Hình 4.1.7c Cấu trúc hóa học của ASP2 73

Hình 4.1.7d Phổ 13C-NMR của ASP2 đo trong CDCl3 (trên) và DMSO-d6 (dưới) 74

Hình 4.1.7e Phổ HSQC của ASP2 đo trong DMSO-d6 75

Hình 4.1.7f Phổ HMBC của ASP2 đo trong DMSO-d6 76

Hình 4.1.7g Các tương tác HMBC chính của ASP2 đo trong DMSO-d6 76

Hình 4.1.7h Phổ ROESY của ASP2 đo trong DMSO-d6 76

Hình 4.1.7i Các tương tác ROESY chính của ASP2 đo trong DMSO-d6 77

Hình 4.1.8b Cấu trúc hóa học của ASP3 78

Hình 4.1.8c Phổ 1H-NMR của ASP3 78

Hình 4.1.8d Phổ 13C-NMR của ASP3 79

Hình 4.1.8e Phổ HMQC của ASP3 80

Hình 4.1.8f Phổ HMBC của ASP3 80

Hình 4.1.8g Các tương tác HMBC chính của ASP3 80

Hình 4.1.9d Phổ 13C-NMR của ASP4 82

Hình 4.1.9e Phổ HSQC của ASP4 83

Hình 4.1.9f Phổ HMBC của ASP4 84

Hình 4.1.9g Các tương tác HMBC chính của ASP4 84

Hình 4.1.11a Phổ 1H-NMR của ASP5 85

Hình 4.1.11c Phổ 13C-NMR của ASP5 85

Hình 4.1.11d Phổ HMQC của ASP5 86

Hình 4.1.11e Phổ HMBC của ASP5 87

Hình 4.1.11f Các tương tác HMBC chính của ASP5 87

Trang 11

Hình 4.1.12a Cấu trúc hóa học của ASP6 88

Hình 4.1.12b Phổ 1H-NMR của ASP6 88

Hình 4.1.12d Phổ HMQC của ASP6 89

Hình 4.1.10a Phổ 1H-NMR của ASP7 91

Hình 4.1.10d Phổ HSQC của ASP7 93

Hình 4.2.2a Mức độ apoptosis thể hiện bằng hàm lượng DNA ở tế bào HL-60 98

Hình 4.2.2b Mức độ apoptosis thể hiện bằng ảnh huỳnh quang của nhân tế bào HL-60 nhuộm bằng Hoechst 33342 (độ phóng đại 200 lần) 99

Hình 4.2.2c Ảnh hưởng của phân đoạn ASP-C và hợp chất ASP7 lên mức độ biểu hiện Bcl-2, Bax, CASP7se-3, CASP7se-9, PARP cũng như phân cắt CASP7se-3, CASP7se-9 và PARP ở tế bào HL-60 trong 24 h 100

Hình 4.2.2d Ảnh hưởng của phân đoạn ASP-C và hợp chất ASP7 lên sự hoạt hóa ERK1/ERK2 và C-myc ở tế bào HL-60 trong 24 h 100

Hình 4.2.3a Ảnh hưởng của các hợp chất AB1-AB5 lên sự sản sinh IL-12p40, IL-6 và TNF-α từ tế bào BMDCs được kích thích bằng LPS 102

Hình 4.2.3b Ảnh hưởng của các dịch chiết methanol và diclometan lên sự sản sinh IL-12p40, IL-6 và TNF-α từ tế bào BMDCs được kích thích bằng LPS 103

Hình 4.2.3c Ảnh hưởng của các hợp chất ASP1-ASP6 lên sự sản sinh IL-12p40, IL-6 và TNF-α từ tế bào BMDCs được kích thích bằng LPS 103

Trang 12

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.2.2.1a: Hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất trên dòng tế bào

K-562, BEL-7402 và U87MG 21

Bảng 1.2.2.1b: Hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất trên dòng tế bào T-47D và PRMI-7951 22

Bảng 1.3a Hoạt tính kháng viêm của các hợp chất phân lập từ sao biển

A monacanthus trên tế bào BMDC được kích thích bằng LPS 29

Bảng 1.3b Hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất phân lập từ sao biển

A monacanthus trên các dòng tế bào HL-60, PC-3 và SNU-C5 30

Bảng 4.1.1 Số liệu phổ NMR của AB1 46

Bảng 4.1.6 Số liệu phổ NMR của ASP1 68

Bảng 4.2.1 Kết quả đánh giá hoạt tính diệt tế bào ung thư của dịch chiết CH2Cl2 và các hợp chất từ sao biển A polyacanthus trên các dòng tế bào ung thư: HL-60, PC-3 và SNU-C5 96

Bảng 4.2.3 Hoạt tính kháng viêm của các hợp chất trên tế bào BMDCs được kích thích bằng LPS 104

Trang 13

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

epithelial cell line

Dòng tế bào ung thư biểu mô phổi

Resonance Spectroscopy

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cacbon 13

Spectrum

Phổ khối ion hóa phun mù điện

tử

Spectroscopy

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton

1H-1H COSY 1H-1H Chemical Shift

Correlation Spectroscopy

Phổ tương tác proton

virus

Viruts gây suy giảm miễn dịch

ở người

carcinoma cell line

Dòng tế bào ung thư trực tràng

quản

carcinoma cell line

Dòng tế bào ung thư gan người

leukemia cell line

Dòng tế bào ung thư máu người

Trang 14

IC50 Inhibitory concentration 50% Nồng độ ức chế 50%

and Applied Chemistry

Hiệp hội Hóa học Quốc tế

leukemic cell line

Dòng tế bào ung thư máu cấp

cell line

Dòng tế bào ung thư biểu mô

chuột

adenocarcinoma cell line

Dòng tế bào ung thư vú người

MDA-MB-231

Human breast cancer cell line Dòng tế bào ung thư vú người

diphenyltetrazoli bromua]

cell line

Dòng tế bào u sắc tố ác tính

Trang 15

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trái đất là hành tinh của các đại dương với hơn 70% diện tích bề mặt trái đất được bao phủ bởi nước mặn , đồng thời đại dương cũng là nơi chiếm đến trên 90% thể tích khu vực sinh sống của trái đất và hầu hết các hoạt động của sự sống đều có liên quan đến cuộc sống dưới biển Vì vậy không có gì đáng ngạc nhiên khi nói rằng môi trường biển chính là nơi ẩn chứa sự đa dạng sinh học loài lớn nhất

Từ đầu những năm 90 của thế kỷ trước, các nhà khoa học biển đã có cùng một mối quan tâm đó là khám phá nguồn tài nguyên sinh vật vô cùng phong phú dưới đáy đại dương Tuy nhiên các nghiên cứu tại thời điểm đó thường không đầy đủ, tản mát và thiếu tính hệ thống Từ đó dẫn tới hàng loạt tranh cãi giữa các nhà khoa học, bởi một số loài được tính nhiều lần, thậm chí hàng chục lần, khiến con số thống kê trở nên không chính xác Những câu hỏi về sự đa dạng loài, nơi các sinh vật biển sinh sống và các mối quan hệ phức tạp giữa các loài sinh vật biển đã đưa đến một yêu cầu mới, cấp thiết về một nghiên cứu một cách có hệ thống toàn cầu Đến đầu năm 2000, một chương trình nghiên cứu thống kê khoa học có quy mô toàn cầu đã được thực hiện Chương trình thống kê sinh vật biển “Census of Marine Life” đã được tiến hành trong vòng 10 năm, có quy mô lớn tại khắp 5 châu lục với sự tham gia của rất nhiều nhà khoa học từ 80 quốc gia trên thế giới Theo số liệu mới được công bố của chương trình này vào ngày 4-10-2010, có khoảng từ 230.000 – 250.000 loài sinh vật sinh sống ở dưới đại dương tuy nhiên có đến 80% số loài sinh vật biển vẫn chưa được phát hiện [1] Các nhà khoa học đã làm việc hơn 10 năm trong dự án này tin rằng phần lớn các loài sống ở đại dương vẫn đầy bí ẩn Hơn 70% số loài cá

đã được ghi nhận, nhưng với hầu hết các nhóm sinh vật biển khác, có thể chưa đến 1/3 số loài đã được biết Hàng năm, có đến 1650 loài được phát hiện trong đó các loài Thân mềm (379 loài/năm) và Có vỏ (452 loài/năm) có tỷ lệ phát hiện nhiều cao nhất, Bọt biển và Da gai có tỷ lệ phát hiện hàng năm lần lượt là 59 và 30 loài [2] Các nghiên cứu trên đã cho thấy sự đa dạng vô cùng lớn của nguồn tài nguyên sinh vật biển và tiềm năng khai thác, sử dụng các nguồn tài nguyên vô giá này

Cho đến nay, có khoảng 7000 loài thuộc ngành Da gai đã được biết đến [3] Tuy số lượng loài không nhiều nhưng số lượng các cá thể các sinh vật thuộc ngành này là rất lớn, đặc biệt ở các vùng nước sạch và nước sâu Những sinh vật biển

Trang 16

thuộc ngành Da gai (Echinoderm) thường mang những đặc điểm sinh học vô cùng thú vị Các sinh vật này luôn nhận được những mối quan tâm từ các nhà nghiên cứu thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau như sinh học nguồn gen, các nghiên cứu về quá trình phát triển và đặc biệt là các nghiên cứu về các hợp chất quý báu mang nhiều giá trị dược dụng

Các sinh vật thuộc ngành Da Gai (Echinoderm) bao gồm năm lớp: Asteroidea (Sao biển), Ophiuroidea (Đuôi rắn, Sao biển giòn), Crinoidea (Huệ biển, Sao lông), Holothuroidea (Hải sâm, Dưa chuột biển) và Echinoidea (Nhím biển) [4]

Trong số đó Sao biển là một lớp lớn và khá phổ biến ở các vùng biển trên thế giới

và ở Việt Nam riêng vịnh Nha Trang đã phát hiện được 20 loài sao biển thuộc 16 chi, 11 họ và 4 bộ [5] Còn tại bãi Vạn Bội- Cát Bà – Hải Phòng có bãi sao biển với diện tích rộng trên 5ha, là nơi tập trung của các loài sao biển rãnh nông và sao biển

rãnh sâu (Astropecten polyacanthus, A monacanthus) với mật độ cao (khoảng 20

con/m2) [6] Ở Việt Nam, tính đến năm 2013 các nghiên cứu về thành phần hóa học

và hoạt tính sinh học của loài sao biển mới chỉ được bắt đầu với 02 loài đã được nghiên cứu Như vậy có thể thấy, so với sự đa dạng về các loài sao biển thì việc nghiên cứu về thành phần hóa học của các loài này vẫn còn rất hạn chế Chính vì

vậy luận án: “Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học loài sao

biển Asterina batheri Goto, 1914 và Astropecten polyacanthus Müller &

Troschel, 1842” đã được thực hiện với những nội dung chính như sau:

 Nghiên cứu phân lập các hợp chất từ hai loài sao biển của Việt nam:

Asterina batheri và Astropecten polyacanthus

 Xác định cấu trúc các hợp chất đã phân lập

 Đánh giá hoạt tính sinh học các hợp chất phân lập được nhằm định hướng cho các nghiên cứu ứng dụng tiếp theo

Trang 17

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU I.1 Giới thiệu chung về lớp sao biển (Asteroidea)

Sao biển là loài động động vật không xương sống, thuộc ngành Da gai (Echinodermata), lớp Asteroidea, sống ở đáy biển Cơ thể dẹp theo chiều lưng bụng,

có hình sao và có đối xứng bậc năm, gồm một đĩa trung tâm ở giữa và 5 hay nhiều cánh xếp xung quanh, cánh sao biển dài 1 - 1,5 cm, có khi tới 80 cm Lỗ miệng có màu sặc sỡ, khi bò trên giá thể thì miệng hướng về phía dưới Bên trong quanh miệng là ống nước vòng, từ đó phát ra năm ống nước phóng xạ toả ra năm cánh, mỗi ống nước phóng xạ có hai dãy chân ống Sao biển không có đầu và việc di chuyển được thực hiện nhờ hoạt động của hai hàng chân ống trên mỗi cánh tay, tốc

độ di chuyển rất chậm từ 5 đến 10 cm trong 1 phút

Theo phân loại của Blacke (1987), lớp Asteroidea được chia thành 7 bộ:

Brisingida, Forcipulatida, Notomyotida, Paxillosida, Spinulosida, Valvatida và Velatida Đến nay người ta đã thống kê được có khoảng 1700 loài sao biển, phân bố

ở tất cả các Đại dương trên thế giới Những nơi có nhiều sao biển phải kể đến là các vùng biển Australia, Đông Thái Bình Dương và Bắc Mỹ, đặc biệt vùng biển nhiệt

đới Indo-Pacific là nơi tập trung đại đa số các loài sao biển Ở Việt nam có khoảng

60 loài sao biển khác nhau, phân bố dọc bờ biển từ bắc đến nam

1) Bộ Brisingida: là các lớp sao biển sống dưới đáy biển sâu, chiều dài cơ thể khoảng 6-16 cm, các cánh tay mỏng dùng để kiếm thức ăn Brisingida có khoảng 100 loài với 17 chi và 6 họ

2) Bộ Forrcipulatida: các loài sao biển thuộc bộ này được nhận biết bởi các chân dạng kìm nhỏ, đây là những đặc điểm dễ nhận ra trên cơ thể chúng

Bộ Forrcipulatida chứa khoảng 300 loài trong số 68 chi và 6 họ

3) Bộ Notomyotida: là các loài sao biển sống dưới biển sâu với các cánh tay rất linh hoạt và các sợi cơ dài dọc theo bề mặt hông bên trong cơ thể Bộ Notomyotida gồm khoảng 75 loài trong số 12 chi và 1 họ

4) Bộ Paxillosida: đây là các loài sao biển được xem như là động vật sống dưới nước, chúng có thể vùi cơ thể dưới các lớp bùn cát Chúng được nhận

ra bởi một số nét đặc trưng như cánh tay nhọn Bộ Paxillosida chứa khoảng 255 loài trong số 46 chi và 5 họ

Trang 18

5) Bộ Spinulosida: đây là các loài sao biển với bộ khung khá mỏng manh và chân dạng kìm nhỏ Bộ Spinulosida chứa khoảng 120 loài trong số 9 chi

200 loài trong số 25 chi và 5 họ

I.2 Tình hình nghiên cứu về các loài sao biển trên thế giới

I.2.1 Các nghiên cứu về thành phần hóa học của các loài sao biển

Theo thống kê của tác giả Guang Dong và cộng sự [7] trong giai đoạn từ năm 1997- 2007 đã có khoảng 98 loài sao biển trên toàn thế giới được nghiên cứu về thành phần hóa học Những nghiên cứu đã chỉ ra rằng các hợp chất thứ cấp có mặt trong sao biển bao gồm: các steroid, steroid glycoside (glycoside của polyhydroxysteroid, asterosaponin và cyclic steroid glycoside), các hợp chất thuộc nhóm glycosphingolipid (cerebroside và ganglioside) Ngoài ra còn một số các hợp chất khác như: anthraquinon, alkaloid, phospholipid, peptid và acid béo Các thành phần hóa học này thể hiện rất nhiều các hoạt tính quý báu như: hoạt tính gây độc tế bào, hoạt tính làm tan máu, chống virut, kháng nấm, kháng vi sinh vật, kháng viêm…

I.2.1.1 Các hợp chất steroid

Steroid là các chất chuyển hóa quan trọng bao gồm các polyhydroxy steroid và sulfonylate polyhydroxy steroid Ngoại trừ bọt biển (hải miên) thì sao biển là một nguồn cung cấp các steroid có nguồn gốc thiên nhiên hết sức dồi dào Các hợp chất steroid phân lập từ sao biển thường là các hỗn hợp rất phức tạp tuy nhiên có thể

nhận thấy cấu trúc khung chính của các steroid này là:

3β,6α(β),8,15α(β),16β-pentahydroxycholestane, hoặc đôi khi bắt gặp các hợp chất có thêm nhóm OH ở vị

trí 4β,5α,7α(β), hoặc ở vị trí 14α Ở phần mạch nhánh thường có dạng

Trang 19

(25S)-26-hydroxy, đôi khi cũng bắt gặp các hợp chất mà vị trí C-26 có đính nhóm chức

cacboxylic Có 4 loại hợp chất sterol chính thường gặp trong các loài sao biển là sterol, 3β-O-Sulfonylated sterol, 3β-OH,6α-OH-sterol và 3β-OH,6β-OH-sterol Năm 1993, từ loài sao biển Styracaster caroli thu thập ở độ sâu 2000m tại Thio

3α-và Lifou (New Caledonia), Riccardis 3α-và cộng sự đã phân lập được 3

polyhydroxysteroid là carolisterol A-C (1-3) [8] Các hợp chất này được nhận biết

là các polyhydroxycholanic acid trong đó nhóm chức 24-COOH được thay thế bởi một dẫn xuất amid của D-cysteinolic acid Tiếp tục nghiên cứu trên loài sao biển này, đến năm 1994, nhóm nghiên cứu lại phân lập thêm 10 steroid trong đó có 8

hợp chất mới (4-11) [9] và năm 1996 phân lập được thêm 2 hợp chất nữa là

cholest-22-en-3β,5,6β,8,15α,25,26-heptol 26-sulfate (12) và cholestane-3β,5,6β,15α,25,26-heptol 26-sulfate (13) [10]

24-ethyl-5α-Từ loài Archaster typicus năm 1986, nhóm nghiên cứu của Riccio và cộng sự đã

phân lập được 9 hợp chất (14-22), đây là các hợp chất với rất nhiều nhóm thế

hydroxy trong phân tử (7 nhóm), 4 trong số 9 hợp chất này có khung

27-nor-cholestane Đây là dạng khung rất hiếm gặp trong động vật và nó mới chỉ được tìm

thấy với một lượng rất nhỏ từ loài hải miên Axinella cannabina [11, 12] Tiếp tục nghiên cứu trên loài sao biển Archaster typicus được thu thập tại Quảng Ninh, Việt

Nam, năm 2010 nhóm nghiên cứu của Ivanchina và cộng sự đã phân lập được 10

polyhydrosteroid trong đó có 4 hợp chất mới (23-26) [13]

Trang 20

Đến năm 2011 cũng từ loài sao biển này, nhóm nghiên cứu của Yang và cộng

sự lại tiếp tục phân lập được 5 hợp chất mới (27-31) và 14 hợp chất đã biết Trong

số các hợp chất mới này có 3 hợp chất có khung 27-nor-cholestane [14] Như vậy các hợp chất khung 27-nor-cholestane có thể là đặc trưng cho loài sao biển này

Năm 1988, từ loài sao biển Asterina pectinifera được phân bố khá phổ biển ở

các vùng biển Bắc Thái Bình Dương, Higuchi và cộng sự đã phân lập được 8 hợp

5α-cholestane-3β,4β,6α,7α,8β,15β,16β,26-octol (32) [15] Đến năm 1991, nhóm nghiên cứu của

Honda và cộng sự đã phân lập được hợp chất

(20S,24S,25R)-3β,6α,20-trihydroxy-24-methyl-26-homo-5α-cholest-9(11)-en-23-one (33) Cấu hình tuyệt đối của hợp

chất này được xác định bằng phương pháp X-ray và phương pháp tổng hợp [16] Tiếp tục các nghiên cứu hóa học trên loài sao biển này, năm 2005 Zhang và cộng sự

đã phân lập được một isopropylidenedioxy steroid (34) với cấu trúc khá đặc biệt

[17]

Trang 21

Năm 2010, cũng từ loài A pectinifera, Peng và cộng sự đã phân lập được 6 polyhydroxysteroid trong đó có 1 hợp chất mới là (25S)-5α-cholestane-

3β,6α,7α,8,15α,16β-hexahydroxyl-26-O-14'Z-eicosenoate (35) Hợp chất này tương

tự như hợp chất (25S)-5α-cholestane-3β,6α,7α,8,15α,16β,26-hexahydroxyl steroid

đã được phân lập lần đầu tiên từ sao biển Protoreaster nodosu năm 1982 [18] chỉ

khác ở chỗ hợp chất (35) có đính thêm mạch nhánh 20 cacbon enoyl

-COCH2(CH2)11CH=CHCH2(CH2)3CH3 Ngoài ra các hợp chất đã biết được xác định

(25S)-5α-cholestane-3β,4β,6α,7α,8,15β,16β,26-octol, cholest-7-en-3-sodium sulfate, (24S)-5α-cholestane-3β,6α,8,15α,24-pentol

[19]

Năm 1993, từ loài sao biển Tremaster novaecaledoniea thuộc New Caledonia,

Riccardis và cộng sự đã phân lập được 10 polyhydroxysterol (36-44) Trong đó hợp

chất 3α,15α,16β,26-tetrahydroxy-5β-cholestane (36) có dạng cis-A/B đây là dạng

khung thường được tìm thấy trong các loài thuộc lớp Ophiuroidea nhưng rất hiếm

khi gặp trong lớp sao biển [20, 21] Hợp chất Tremastrol D (37) có chứa nhóm phospho và các hợp chất 38-44 có chứa nhóm sulfate trong phân tử [22]

Trang 22

Trong năm 2003, Wang và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu trên loài sao biển

Certonardoa semiregularis, các tác giả này đã phân lập được 15 polyhydroxysterol

trong đó có 13 hợp chất mới là Certonardosterol A-M (45-57) [23]

Năm 2004 cũng từ loài sao biển này nhóm nghiên cứu của Wang và cộng sự tiếp tục phân lập được 23 polyhydroxysterol là Certonardosterol D2, D3, N1, O1, P1, E2,

E3, D4, C2, B2, A2, Q1- Q7, B3, A3, A4, B4, D5 (58-80) trong đó các hợp chất 69-75 là

các hợp chất 15-keto steroid rất hiếm gặp ở các loài sao biển [24, 25]

Trang 23

Năm 2005, từ loài sao biển Hippasteria phrygiana, Levina và cộng sự đã phân

lập được hai steroid (81, 82) trong đó hợp chất phrygiasterol (82) là một steroid có

chứa vòng cyclopropane lần đầu tiên được phân lập từ ngành Da gai mặc dù một số dẫn xuất sterol chứa vòng cyclopropane cũng đã được tìm thấy trong một số loài hải miên, san hô mềm và san hồ sừng [26, 27]

I.2.1.2 Các hợp chất steroid glycoside

Các glycoside là thành phần được quan tâm đầu tiên và nhiều nhất khi nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của các loài sao biển Các glycoside này chỉ tồn tại ở các động vật ngành Da gai, ngoại trừ lớp Hải sâm (Holothuroidea) thì sao biển là nguồn cung cấp chính các glycoside trong các loài sinh vật biển Chúng được tìm thấy ở tất cả các loài sao biển với hàm lượng nhiều nhất là trong dạ dày, các bộ phận khác như cánh tay, pyloric cecum cũng chứa một

Trang 24

lượng đáng kể các glycoside Hầu hết các glycoside trong sao biển tồn tại dưới dạng steroid glycoside với sự xuất hiện của rất nhiều các đơn vị đường trong phân tử

Hình 2.1: Một số các đơn vị đường thường gặp trong các loài sao biển

Các glycoside phân lập từ sao biển được chứng minh là có rất nhiều hoạt tính quý báu như: hoạt tính gây độc tế bào, làm tan máu, kháng khuẩn, kháng nấm, kháng viêm Sự thay đổi về hoạt tính sinh học cũng phụ thuộc vào số lượng, bản chất và vị trí của các đơn vị đường trong phân tử Dựa vào cấu trúc hóa học, các glycoside được chia thành các nhóm chất chính: glycoside của polyhydroxy steroid, asterosaponin và cyclic steroid glycoside

I.2.1.2.1 Glycoside của polyhydroxysteroid

Các hợp chất polyhydroxysterod glycoside là các chất chuyển hóa thứ cấp đặc trưng trong thành phần chính của sao biển Các glycoside này chứa hai thành phần chính trong phân tử: phần aglycone là các polyhydroxysteroid và một hoặc hai đơn vị đường thông thường được đính vào hệ đa vòng hoặc đính trực tiếp vào nhân

steroid ở các vị trí C-3, C-24, C-26, C-28 hoặc C-29

Năm 1997, từ loài sao biển Acodontaster conspicuus, Marino và cộng sự đã

phân lập được 13 steroid glycoside trong đó có 9 hợp chất mới là acodontasteroside

A-I (83-91) [28] Các hợp chất 90, 91 có nối đôi tại vị trí C-8/C-14 đây là điều rất

Trang 25

hiếm gặp và mới chỉ có một vài hợp chất phân lập từ loài hải miên Theonella

swinhoe và Pellina semitubulosa có cấu trúc như vậy [29-31] Như vậy, các hợp

chất này có thể được coi là đặc trưng cho loài và là chất chỉ thị trong việc phân loại

và xác định loài (ngoài phương pháp định loài về mặt hình thái học)

Từ loài sao biển Anthenea chinensis, Ning Ma và cộng sự đã phân lập được 11

polyhydroxysteroid glycoside mới là anthenoside A-K (92-102), cấu trúc của chúng

khá đặc biệt với chuỗi cacbohydrat 6-O-methyl-β-D methyl-β-D-galactofuranoside) đính ở vị trí C-16 Mới chỉ có một số ít các hợp chất

methylgalactofuranoside được phân lập tuy nhiên hợp chất với chuỗi hai đơn vị

đường này là lần đầu tiên được phân lập từ loài A chinesis.[32, 33]

Trang 26

Trong các năm 2002-2005, từ loài sao biển Certonardoa semiregularis thu thập

tại biển Komun Island (Hàn Quốc), Wang và các cộng sự đã phân lập được 20

steroidal glycoside là certonardoside A-J (103-112) [34], certonardoside H3, H4

(113, 114) [25] và certonardoside O1, P1, J2, J3, I2, H2, B2, B3 (115-122) [24] Các hợp chất certonardoside A-E (103-107) là các hợp chất mà trong phân tử đường có

chứa muối sulfat

Các hợp chất saponin mà trong phân tử của chúng có chứa 3 đơn vị đường là loại rất hiếm gặp Từ loài sao biển Formia monilis chín hợp chất moniloside A-I

(123-131) đã được phân lập trong đó lần đầu tiên 3 hợp chất steroidal triglycoside (129-131) với chuỗi 3 phân tử đường đính ở mạch nhánh được phân lập từ sao biển

[35] Các hợp chất steroid mà trong phân tử chứa 3 phân tử đường cũng đã được tìm

thấy từ loài sao biển Hippasteria kurilensis, đó là các hợp chất kurilensoside A, B,

C với một đơn vị đường đính ở C-3 và chuỗi hai phân tử đường đính ở C-24 của khung cholestan Mới chỉ có 6 hợp chất steroid triglycoside được phân lập trong số khoảng hơn 200 mono-, diglycoside của polyhydroxysteroid đã được phân lập từ trước tới nay [36]

Trang 27

Từ loài sao biển Asterias forbesi, Findlay và cộng sự đã phân lập được 7 hợp

chất là forbeside I, J, K, L (135-138) và E1, E2, E3 (139-141) [37] trong đó các hợp

chất forrbeside E1- E3 có đơn vị đường quinovose đính ở C-6 Từ loài sao biển

Mediaster murrayi nhóm nghiên cứu của Kicha và cộng sự đã phân lập được 4 hợp

chất mediasterosides M1-M4 (142-145) [38], các hợp chất này chứa hai đơn vị

đường trong phân tử và chúng được nối với nhau qua vị trí C-5, đây là trường hợp rất hiếm gặp trong số các saponin đã biết

Trang 28

Từ loài sao biển Culcita novaeguineae, Iorizzi và cộng sự đã phân lập được 11

polyhydroxysteroid glycoside trong đó có 5 hợp chất mới là culcitoside C4, C5, C6,

C7, C8 (146-150), các hợp chất này đều chứa 2 phân tử đường ở mạch nhánh [39]

Từ loài sao biển Oreaster reticulates, R.S.D Correa và cộng sự đã phân lập được hai polyhydroxysteroid glycoside là asterosaponin P-1 và một hợp chất mới là 3'-O-

sulfate 24-O-(α-arabinofuranosyl)-5α-cholestane-3β,6α,8,15α,24-pentol (151) [40]

Tiếp tục nghiên cứu trên loài sao biển này, năm 1995 Iorizzi và cộng sự phân lập

được thêm 11 hợp chất là Oreasteroside A-K (152-162) [41]

I.2.1.2.2 Các hợp chất asterosaponin

Asterosaponin là các hợp chất đặc trưng cho các loài sao biển, cấu trúc của

chúng gồm hai thành phần chính với phần aglycon là

9,11-didehydro-3β,6α-dihydroxysteroid, một nhóm sulfat đính ở vị trí C-3, phần mạch nhánh nhìn chung

thường có dạng 20β-OH và 23-oxo Chuỗi oligosaccharide thông thường có từ 5

Trang 29

đến 6 đơn vị đường đính với nhau Glycoside thornasteroside A (163) là hợp chất

asterosaponin đầu tiên được phân lập từ loài sao biển Acanthaster planci vào năm

1978, cấu trúc của nó được xác định bao gồm chuỗi 5 phân tử đường được đính với nhau tại vị trí C-6 [42] Kể từ đó đến nay đã có rất nhiều các hợp chất asterosaponin được phân lập từ các loài sao biển khác nhau

Năm 2002 từ loài sao biển Anasterias minuta, Chludil và cộng sự đã phân lập

được hai hợp chất mới là anasteroside A, B (164, 165) [43]

Từ loài sao biển Cosmasterias lurida, bốn hợp chất asterosaponin đã được phân

lập, trong đó hợp chất cosmasteroside A, B (166, 167) chứa chuỗi 5 đơn vị đường, hai hợp chất cosmasteroside C, D (168, 169) chứa chuỗi 4 đơn vị đường trong phân

tử Đây là hai trong số rất ít các hợp chất tetraglycoside được phân lập từ sao biển,

trước đó mới chỉ có các hợp chất forbeside F (170) từ loài Asterias forbesi [44], myxodermoside A (171) từ Myxoderma platyachanthum [45] và saniagoside từ

Nesmislaster georgianus [46] có cấu trúc tương tự như vậy

Từ loài sao biển Asterias amurensis, năm 2011, Hwang và cộng sự đã phân lập được 7 asterosaponin trong đó có 3 hợp chất mới là 6α-O-[β-D-fucopyranosyl-

Trang 30

-

quinovopyranosyl-(1→3)-β-D-galactopyranosyl]-5α-chol-9(11)-en-23-one-3β-yl-sodium sulfate (172), 6α-O-[β-D-fucopyranosyl-(1→2)-β-D

-galactopyranosyl-(1→4)-[β-D-quinovopyranosyl-(1→2)]-β-D-quinovopyranosyl-(1→3)-β-D

-galactopyranosyl]-5α-cholesta-9(11),24-dien-23-one-3β-yl sodium sulfate (173) và

6α-O-[β-D-fucopyranosyl-(1→2)-β-D-galactopyranosyl-(1→4)-[β-D

-quinovopyranosyl-(1→2)]-β-D-quinovopyranosyl-(1→3)-β-D

-galactopyranosyl]-5α-cholest-9(11)-en-23-one-3β-yl sodium sulfate (174) [47] Các hợp chất này đều

có chung chuỗi 5 đơn vị đường đính ở vị trí C-6 và chỉ khác nhau phần mạch nhánh

Từ loài sao biển Culcita novaeguinea, Tang và cộng sự đã phân lập được 3 asterosaponin mới là (20S)-6α-O-[β-D-fucopyranosyl-(1→2)-α-L-arabinopyranosyl-

(1→4)-[β-D-quinovopyranosyl-(1→2)-β-D-xylopyranosyl-(1→3)-β-D

-quinovopyranosyl]-20-hydroxy-23-oxo-5α-cholest-9(11)-en-3β-yl sulfate (175),

6α-O-[β-D-fucopyranosyl-(1→2)-α-L-arabinopyranosyl-(1→4)-[β-D

-quinovopyranosyl]-5α-pregn-9(11)-en-20-one-3β-yl sulfate (176) và (20S,24R)-6α-O-[β-D

-fucopyranosyl-(1→2)-α-L-arabinopyranosyl-(1→4)-[β-D-quinovopyranosyl-(1→2)-β-D

-quinovopyranosyl]-20-hydroxy-23-oxo-24-methyl-5α-cholest-9(11)-en-3β-yl sulfate (177) Cả ba hợp chất này đều có chung chuỗi phân

tử đường, đặc biệt trong chuỗi này có sự xuất hiện của phân tử đường L-arabinose- đây là điều rất hiếm khi gặp trong các hợp chất asterosaponin và chuỗi carbohydrate này cũng lần đầu tiên được tìm thấy trong sao biển [48] Tiếp tục nghiên cứu trên loài sao biển này Tang và cộng sự phân lập được thêm 2 asterosaponin mới là

novaeguinoside I (178) và novaeguinoside II (179) [49]

Đến năm 2009, Tang và cộng sự lại phân lập được thêm 4 asterosaponin mới

là novaeguinoside A-D (180-183), hợp chất A, C có chứa nhóm sulfat ở mạch

Trang 31

nhánh và novaeguinoside A là hợp chất trisulfated asterosaponin lần đầu tiên được phân lập Hợp chất novaeguinoside B, D là dẫn xuất amid với nhóm 26-cacboxylic axit [50]

Năm 2014 từ loài sao biển Leptasterias ochotensis, Timofey và cộng sự đã

phân lập được 6 asterosaponin mới leptasterioside A-F (184-189) trong đó các hợp chất (186-189) có cùng chuỗi phân tử đường D-fucopyranosyl-(12)-β-D-

-glucopyranosyl-(13)-β-D-quinovopyranosyl Đây là chuỗi cacbohydrat đầu tiên được phân lập từ sao biển [51]

I.2.1.2.3 Cyclic steroid glycoside

Các hợp chất cyclic steroid glycoside cũng đã được tìm thấy ở một số loài sao biển, cấu trúc của chúng khác so với các asterosaponin ở chỗ phần aglycon có dạng

7,8-dehydro-3β,6β-dihydroxy steroid, không có nhóm sulfat ở vị trí C-3 và chuỗi

saccharide được nối thành vòng qua vị trí C-3, C-6 của phần aglycon Thông

Trang 32

thường chỉ có 3 đơn vị đường trong chuỗi saccharide Mới chỉ có 2 loài sao biển là

Echinaster sepositus và E luzonicus là được thông báo trong thành phần có chứa

loại saponin này và cũng mới chỉ có 5 hợp chất được phân lập (190-194) [52-54]

I.2.1.3 Các hợp chất glycosphingolipid

Các hợp chất thuộc nhóm chất glycosphingolipid thường có mặt ở các loài động thực vật khác nhau Chúng được cho rằng có liên quan đến quá trình sinh sản của các loài bọt biển và quá trình sinh sản được thúc đẩy bởi các yếu tố trung gian như các phần tử đường đầu mạch glycolipid Các glycosphingolipid (GSL) là các glycolipid có cấu tạo từ một chuỗi mạch dài aminoacohol (sphingoid) hoặc một mạch dài đơn lẻ Sự liên kết của một nhóm amin và sphingoid sẽ tạo nên một ceramide Phần tử đường phía đầu của sphingolipid được nối với mạch ceramide thông qua nhóm alcol bậc một của chuỗi sphingoid Sphingolipid được phân thành hai nhóm là cerebroside và ganglioside Các sphingolipid thường được phát hiện từ các mô loài động vật bậc cao Do chúng nằm ở màng tế bào với đầu phần tử đường hướng ra ngoài tế bào nên chúng thường có liên quan đến các hoạt động miễn dịch Gần đây, ngày càng có nhiều thông báo về hoạt động điều biến miễn dịch của các hợp chất này Trong số các glycosphingolipid phân lập từ Da gai thì cerebroside là thành phần đang được quan tâm hơn cả

Năm 1994, từ loài sao biển Ophidiaster ophidianus, Jin và cộng sự đã phân lập

được 5 glycosphingolipid là ophidiacerebroside A-E (195-199) [55]

Từ loài sao biển Oreaster reticulates thu thập tại đảo Grand Bahama

(Bahamas), đã có 12 hợp chất được phân lập, trong đó 9 hợp chất mới là

oreacerebroside A-I (200-208) và 3 hợp chất đã biết ophidiacerebroside C-E

Trang 33

(197-199) [56] Các hợp chất oreacerebroside D-I là các galactocerebroside lần đầu tiên

được phân lập từ sao biển, trước đó nó mới chỉ được tìm thấy trước đó từ các loài

sao biển Culcita novaeguineae [57]

Từ phần chiết chloroform/methanol của loài sao biển Protoreaster nodosus

thu thập tại Okinawa, Nhật bản, Pan và cộng sự đã phân lập được 21 hợp chất

galactocerebroside trong đó có 16 hợp chất mới (209-224) [58]

Hai hợp chất ceramide lactoside là acathactoside A, B (225, 226) đã được

phân lập từ loài sao biển Acanthaster planci [59] Bốn ceramide lactoside

luidialactoside A-D (227-230) cũng được phân lập từ loài Luidia maculate [60]

Đây là các spingosine loại ceramide lactoside lần đầu tiên được phân lập từ Da gai

Trang 34

methyl-β-carboline-3-carboxylic acid (231) là một alkaloid được phân lập từ loài

sao biển Lethasterias nanimensis chelifera [61] hay một chuỗi các anthraquinone

(232-235) được phân lập từ loài Echinaster brasiliensis [62] Từ loài sao biển A

pectinifera một hợp chất pyrrole tetrasaccharide (236) đã được phân lập [63] Một

hợp chất khác có chuỗi 4 phân tử đường cũng đã được tìm thấy từ loài A rollentoni

tuy nhiên phần aglycon của nó là một triterpen (237) [64]

I.2.2 Các nghiên cứu về hoạt tính sinh học

I.2.2.1 Hoạt tính gây độc tế bào

Ung thư ngày nay đang là một căn bệnh phổ biến với tốc độ gia tăng ngày càng nhanh Các loại thuốc dùng để phòng và chữa trị ung thư đã được nghiên cứu rất nhiều trong đó các loại thuốc có nguồn gốc thiên nhiên ngày càng được quan tâm do chúng thể hiện ưu thế vượt trội so với các chất tổng hợp do có độc tính thấp và khả

Trang 35

năng dung nạp cao trên cơ thể sinh vật Sống trong môi trường đặc biệt như nước mặn, ánh sáng chiếu liên tục, phải bảo vệ trước sự tấn công của kẻ săn mồi, sự lây nhiễm và cạnh tranh, hầu hết các sinh vật biển đều chứa những cấu trúc đặc biệt hoặc duy nhất Rất nhiều hợp chất được phân lập từ sinh vật biển có tính độc tế bào cao, do vậy chúng là mối quan tâm nghiên cứu trong lĩnh vực bào chế dược phẩm, đặc biệt để điều trị và phòng bệnh ung thư

Bằng thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào theo phương pháp MMT

10-hydroxycamptothecine (HCP) làm đối chứng dương, Ning Ma và cộng sự đã tiến hành khảo sát hoạt tính của 11 polyhydroxysteroid glycoside phân lập từ loài sao

biển Anthenea chinensis (92-102) trên 3 dòng tế bào ung thư K-526, BEL-7402 và

-galactopyranoside đính ở vị trí C-16 và hỗn hợp hai hợp chất 101, 102 thể hiện hoạt tính gây độc tế bào mạnh trên cả 3 dòng tế bào Các hợp chất 96, 98 và hỗn hợp hai hợp chất 99, 100 thể hiện hoạt tính gây độc tế bào trên hai dòng tế bào [32, 33]

Cũng trên các dòng tế bào ung thư này một loạt các hợp chất asterosaponin

(175-183) và reguilaroside B phân lập từ loài sao biển Culcita novaeguinea cũng

thể hiện kết quả rất thú vị [48-50] Kết quả được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 1.2.2.1a: Hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất trên dòng tế bào K-562, BEL-7402 và U87MG

10-hydroxycamptothecine được sử dụng làm đối chứng dương trên dòng tế bào K-562 và Bel-7402

Nimustine (ACNU) được sử dụng làm đối chứng dương trên dòng tế bào U87MG

Trang 36

Có thể thấy các polyhydroxysteroid glycoside phân lập từ loài sao biển A

chinesis thể hiện hoạt tính tốt trên các dòng tế bào ung thư thử nghiệm Điều này

được lý giải có thể do ảnh hưởng của các đơn vị đường cũng như vị trí đính của chúng vào khung aglycon đã quyết định hoạt tính này

Từ loài sao biển Leptasterias ochotensis Timofey và cộng sự phân lập được 2 asterogenin (23S)-6α,23-dihydroxy-5α-cholesta-9(11),20(21)-dien-3β-yl sulfate, sodium salt và (22E)-6α-hydroxy-5α-cholesta-9(11),20(22)-dien-23-one-3β-yl

sulfate, sodium salt và 6 asperosaponin leptasterioside A-F (184-189) Các hợp chất

này được tiến hành thử hoạt tính chống lại 2 dòng tế bào ung thư vú T-47D và u ác

tính RPMI-7951 Hợp chất 186 thể hiện hoạt tính rất mạnh trên dòng tế bào T-47D

Trong một loạt các nghiên cứu về loài sao biển Certonardoa semiregularis,

Tang và cộng sự đã phân lập được các hợp chất 45-80, 113-122 [24, 25] và khảo sát

hoạt tính gây độc chống lại một loạt các dòng tế bào: ung thư phổi (A549), ung thư buồng trứng (SK-OV-3), ung thư da (SK-MEL-2), ung thư não (XF498) và ung thư

đại tràng (HCT15) Trong đó hợp chất 74 với nhóm xeton ở vị trí C-15 thể hiện hoạt

tính tốt với giá trị ED50 lần lượt là 0,43, 0,22, 0,17, 0,12, 0,48 µg/ml

Các hợp chất cerebroside phân lập từ các loài sao biển cũng được thông báo là

ẩn chứa rất nhiều các hoạt tính thú vị

Archastercerebroside (238) là một hợp chất cerebroside phân lập từ loài sao biển

A.typicus Đây là hợp chất thuộc nhóm chất α-galactosylceramide có hoạt động điều

biến miễn dịch Điển hình cho hoạt động này phải kể đến hỗn hợp Agelasphin từ

Agelas mauritiana Hỗn hợp này thể hiện một số các hoạt động sinh học thú vị như

chống khối u, kích ứng miễn dịch với giá trị rất ấn tượng, hỗn hợp này lại không gây độc đối với tế bào bình thường Đáng chú ý, một dẫn xuất tổng hợp của

agelasphin là KRN 7000 (239) đã và đang được thử nghiệm ở các giai đoạn lâm

Trang 37

sàng chống ung thư rất hiệu quả [65] Vì vậy, có thể thấy rằng archastercerebroside

là một hợp chất có khả năng mang những hoạt động dược học quan trọng, cần quan tâm phát triển

Từ loài sao biển Ophidiaster ophidianu, năm hợp chất cerebroside là

ophidiacerebroside A-E (195-199) đã được phân lập Các hợp chất này thể hiện hoạt

tính gây độc tế bào mạnh trên dòng tế bào ung thư bạch cầu chuột L1210 [55] Các hợp chất ophidiacerebroside B, C, D tiếp tục được nghiên cứu khi chúng được phân

lập từ loài sao biển Narcissia canariensis Nhóm nghiên cứu của Farokhi và cộng

sự đã thông báo rằng hỗn hợp 3 hợp chất này đã thể hiện hoạt tính gây độc tế bào trên 3 dòng tế bào ung thư tủy (KMS-11), tế bào u bào hình sao (GBM) và tế bào ung thư trực tràng (HCT-116) với giá trị IC50 lần lượt là 15,2, 34,6 và 18µM [66]

I.2.2.2 Hoạt tính kháng vi sinh vật

Từ loài sao biển Acodontaster conspicuus, 13 steroid glycoside (83-91) và 6

polyhydroxysteroid đã được phân lập Các hợp chất này được tiến hành thử hoạt tính vi sinh vật trên các chủng vi khuẩn McM18.1, McM13.3, McM32.2 và McM11.5 Trong đó các hợp chất acodontasteroside D, E, F, I thể hiện hoạt tính chống lại chủng McM13.3 và McM32.2, hợp chất acodontasteroside G thể hiện hoạt tính trên chủng McM32.2, hợp chất acodontasteroside thể hiện hoạt tính trên chủng McM11.5… Điều này cũng cho thấy các hợp chất này đóng một vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa các loài vi sinh vật ký sinh trên bề mặt cơ thể của loài sao biển này [28]

Ngoài hoạt tính gây độc tế bào, các hợp chất 45-57 phân lập từ loài sao biển

Certonardoa semiregularis cũng được tiến hành thử hoạt tính kháng khuẩn chống

lại 20 chủng vi khuẩn khác nhau Hầu hết các hợp chất đều thể hiện hoạt tính kháng

khuẩn yếu trên các chủng Streptococcus pyogenes 308A, Pseudomonas aeruginosa

1771 và Pseudomonas aeruginosa 1771M [23] Đồng thời các hợp chất

Trang 38

certonardoside A-J (103-112) cũng thể hiện hoạt tính kháng một loạt các loại virut

như HIV, HSV, CoxB, EMCV và VSV trong khoảng nồng độ không gây độc tế bào [34]

Từ loài sao biển Luidia clathrata thu thập tại vịnh Mexico, Iorizzi và cộng sự

đã phân lập được 13 polyhydroxysteroid và 4 asterosaponin và thử hoạt tính kháng

(24S)-5α-cholestane-3β,6β,15α,24-pentaol-15-sulfated thể hiện hoạt tính trên hai chủng vi khuẩn Staphylococcus aureus và

Bacillus subtilis ở nồng độ 50µg/đĩa [67]

Năm 2002 từ loài sao biển Anasterias minuta, Chludil và cộng sự đã phân lập

được hai hợp chất mới là anasteroside A, B (164, 165) và tiến hành thử hoạt tính

kháng khuẩn trên chủng vi khuẩn Cladosporium cucumerinum Hợp chất

anasteroside A với phần mạch nhánh dài hơn đã thể hiện hoạt tính kháng khuẩn ở tất cả các nồng độ thử trong khi hợp chất anasteroside B không có hoạt tính [43]

I.2.2.3 Hoạt tính ức chế sự thụ tinh

Từ loài sao biển A typicus, một loạt các hợp chất polyhydroxysteroid (14-26)

đã được phân lập và tiến hành thử hoạt tính ức chế sự thụ tinh trên loài cầu gai

Strongylocentrotus intermedius Trong đó hợp chất 16 thể hiện độ độc mạnh nhất

với giá trị EC100 25 µg/ml, EC50 12 µg/ml (đối với thử nghiệm ức chế sự thụ tinh của trứng loài cầu gai) và giá trị EC100 50 µg/ml, EC50 23 µg/ml (đối với thử nghiệm

ức chế sự phát triển phôi bào 8 của loài cầu gai) [11, 12] [13]

Các hợp chất kurilensoside A, B, C (132-134) và kurilensoside D từ loài sao

biển Hippasteria kurilensis cũng thể hiện hoạt tính ức chế sự thụ tinh và phát triển của phôi thai trên loài cầu gai Strongylocentrotus nuduspreincubated trong đó các

hợp chất kurilensoside B, C và D thể hiện hoạt tính với giá trị EC100 lần lượt là 5,5x10-5, 5,5x10-5 và 6,7x10-5M [36]

Bốn hợp chất mediasterosides M1-M4 (142-145) từ loài sao biển Mediaster

murrayi [38] cũng được tiến hành thử hoạt tính ức chế sự thụ tinh phát triển của

phôi thai trên loài cầu gai Strongylocentrotus intermedius Trong số đó hợp chất

Trang 39

Mediasterosides M1 và M2 thể hiện khả năng ức chế sự thụ tinh và với giá trị EC100

là 2,5 x 10-5 M và 1 x 10-4 M

I.2.2.4 Hoạt tính chống đông máu

Saponin là các chất hữu cơ khi hòa tan vào nước có khả năng làm giảm sức căng bề mặt của dung dịch tạo nhiều bọt, có tính chất phá huyết Đặc điểm chung của các loài thuộc lớp sao biển là trong thành phần của chúng chứa một lượng lớn các hợp chất saponin và các steroid phân cực mạnh do vậy hoạt tính chống đông máu cũng rất được quan tâm khi nghiên cứu về hoạt tính sinh học của các loài sao biển

Từ loài sao biển Culcita novaeguinea, Tang và cộng sự đã phân lập được 3

asterosaponin, trong đó hai hợp chất 175 và 177 thể hiện hoạt tính chống đông máu

với giá trị ED50 lần lượt là 16 và 31 µg/ml [49]

Từ loài sao biển Pteraster pulvillus, Ivanchian và cộng sự đã phân lập được 6 hợp chất (20R)-cholest-5-ene-3α,4β,21-triol 3, 21-disulfate, (20R)-5α-cholestane- 3α,4β,21-triol 3,21-disulfate, (20R)-5α-cholestane-2β,3α,21-triol 3,21-disulfate, and (20R)-5α-cholestane-3α,21-diol 3,21-disulfate, the dityrammonium salt of (20R)- 5α-cholestane-3α,21-diol 3,21-disulfate và hỗn hợp muối sodium and tyrammonium (1:1) của (20R)-cholest-5-ene-3α,21-diol 3,21-disulfate Các hợp chất này thể hiện

khả năng chống đông máu trên hồng cầu chuột với giá trị HC50 lần lượt là 8,0 × 10

chất (24S)-5α-cholestane-3β,4β,6β,8,15β,24-hexaol gây ra sự tan huyết 100% trong thời gian 5 phút trong khi hợp chất (24S)-5α-cholestane-3β,4β,6β,8,15β,24,25-

heptaol không làm tan huyết trong khoảng thời gian này Còn tại nồng độ 8.0x10-5M trong thời gian 5 phút, hợp chất henricioside H2 và leviusculoside J làm tan 70% và 100% hồng cầu chuột [69]

Trang 40

Hai hợp chất Mediasterosides M1 và M2 từ loài sao biển Mediaster murrayi

cũng thể hiện hoạt tính làm tan máu với giá trị ED50 lần lượt là 6,6 x 10-5 M và 3,5

x 10-5 M [38]

Như vậy ngoài các saponin là các hợp chất đã được chứng minh là có hoạt tính làm tan máu tốt thì các nghiên cứu trên đây cũng cho thấy các steroid phân cực từ sao biển cũng thể hiện tốt hoạt tính này

I.3 Tình hình nghiên cứu các loài sao biển ở Việt nam

Mặc dù các loài sao biển đã được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu từ rất sớm (1977) tuy nhiên Việt Nam dù được coi là có vùng biển giàu tài nguyên và sự đa dạng về các loài sinh vật biển song các công trình nghiên cứu về sao biển mới chỉ có rất ít

Năm 2007, nhóm nghiên cứu của GS Châu Văn Minh và cộng sự đã phân lập

được từ loài sao biển Archaster typicus bảy hợp chất (240-246) [70, 71] Cấu trúc

của các hợp chất được xác định là: Cholest -7-en-3-on (240), Cholesterol (241),

Batilol (242), Ergost-22-en-3β,4β,5α,6α,8β,14α,15α,22E, 24R,25R,26-nonol (243),

-galactopyranosyl)-

(2S,3S,4R)-2-[(2R)-2-hydroxytertracosanoylamino]-14-methylpentadecne-1,3,4-triol (246) Trong đó, hợp chất 246 là một cerebroside thể hiện có hoạt tính gây độc

tế bào trên 2 dòng tế bào ung thư gan (Hep-G2) và ung thư phổi (Lu) [72]

242

Định dạng
Số trang	129
Dung lượng	15,46 MB