Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học loài hải miên haliclona subarmigera

LỜI CẢM ƠN Luận văn được hoàn thành tại Viện Hóa sinh biển, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam với sự hỗ trợ kinh phí của đề tài nghiên cứu cơ bản định hướng ứng dụng: “Nghiên c

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

DƯƠNG THỊ DUNG

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH

SINH HỌC LOÀI HẢI MIÊN HALICLONA SUBARMIGERA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Chuyên ngành: Hoá học

Hà Nội – 9/2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

DƯƠNG THỊ DUNG

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH

SINH HỌC LOÀI HẢI MIÊN HALICLONA SUBARMIGERA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Chuyên ngành: Hoá học

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 TS LÊ HUYỀN TRÂM

2 PGS TS PHAN VĂN KIỆM

Hà Nội – 9/2014

LỜI CẢM ƠN

Luận văn được hoàn thành tại Viện Hóa sinh biển, Viện Hàn lâm Khoa học

và Công nghệ Việt Nam với sự hỗ trợ kinh phí của đề tài nghiên cứu cơ bản định hướng ứng dụng: “Nghiên cứu phát hiện và xây dựng quy trình phân lập các chất có hoạt tính kháng ung thư của một số loài hải miên Việt Nam”

Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, bên cạnh sự cố gắng nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự động viên và giúp đỡ rất lớn của nhiều cá nhân và tập thể

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Phan Văn Kiệm - Viện Hoá sinh biển, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, TS Lê Huyền Trâm - Viện Kỹ thuật Hoá học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, những người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các đồng nghiệp thuộc phòng Nghiên cứu cấu trúc, Viện Hoá sinh biển đã tạo điều kiện, hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian làm luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Viện Kỹ thuật Hoá học và Viện Đào tạo Sau đại học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã đào tạo và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập tại trường

Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn học viên lớp Cao học Hoá học 2012B Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập tại trường

Tôi trân trọng và biết ơn sâu sắc tới gia đình và bạn bè đã động viên và giúp

đỡ tôi vượt qua mọi khó khăn để hoàn thành luận văn này

Hà Nội, 9/2014

Dương Thị Dung

ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, các số liệu và các kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề được sử dụng trong bất kì công trình nào khác Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ trong việc hoàn thành luận văn đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đã được ghi rõ nguồn gốc

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong luận văn này

Hà Nội, 9/2014

Dương Thị Dung

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ii

Danh mục chữ viết tắt v

Danh mục các bảng vi

Danh mục các hình vii

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan về các loài hải miên 3

1.1.1 Giới thiệu chung về hải miên 3

1.1.2 Giới thiệu chung về chi Haliclona 4

1.1.3 Nghiên cứu hóa học và hoạt tính sinh học của chi Haliclona 5

1.2 Tổng quan về ung thư 14

1.2.1 Ung thư và một số phương pháp điều trị bệnh 14

1.2.2 Một số loại thuốc điển hình dùng để điều trị ung thư có nguồn gốc từ sinh vật biển 20

1.3 Các hợp chất steroid 25

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30

2.1 Đối tượng nghiên cứu 30

2.2 Phương pháp nghiên cứu 30

2.2.1 Phương pháp phân lập các hợp chất 30

2.2.2 Phương pháp xác định cấu trúc hoá học các hợp chất 31

2.2.3 Phương pháp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào in vitro 31

Chương 3 THỰC NGHIỆM 35

3.1 Xử lý mẫu nghiên cứu 35

3.2 Quy trình phân lập các hợp chất 35

3.3 Các thông số vật lí của các hợp chất đã phân lập 37

3.3.1 Hợp chất HS1: Ergostane-1β,3β,5α,6β-tetraol 37

3.3.2 Hợp chất HS2: Cholesterol 37

3.3.3 Hợp chất HS3: 5α,8α-epidioxycholest-6-en-3β-ol 37

3.3.4 Hợp chất HS4: Saringosterol 38

3.3.5 Hợp chất HS5: 24-Hydroperoxy-24-vinylcholesterol 38

3.4 Đánh giá khả năng diệt tế bào ung thư in vitro của các hợp chất 38

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39

4.1 Xác định cấu trúc hóa học các hợp chất 39

4.4.1 Hợp chất HS1: Ergostane-1β,3β,5α,6β-tetraol 39

4.4.2 Hợp chất HS2: Cholesterol 43

4.4.3 Hợp chất HS3: 5α,8α-epidioxycholest-6-en-3β-ol 46

4.4.4 Hợp chất HS4: Saringosterol 51

4.4.5 Hợp chất HS5: 24-Hydroperoxy-24-vinylcholesterol 56

4.2 Hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất đã phân lập 59

iv

Kết luận 61

Tài liệu tham khảo 62

Phụ lục 67

1 Phụ lục phổ 67

1.1 Phụ lục phổ của hợp chất HS1 67

1.2 Phụ lục phổ của hợp chất HS3 70

1.3 Phụ lục phổ của hợp chất HS4 72

1.4 Phụ lục phổ của hợp chất HS5 75

2 Công trình đã công bố 78

v

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

13C-NMR Carbon-13 Nuclear Magnetic

DMEM Dulbecco’s Modified Eagle Medium

DMSO Dimethyl sulfoxide

HeLa Human henrietta lacks Ung thư cổ tử cung người HepG2 Human hepatocellular carcinoma Ung thư gan người

HL-60 Human acute myelocytic leukemia Ung thư bạch cầu người

HMBC Heteronuclear mutiple Bond

thử nghiệm

KB Human mouth epidemoid carcinoma Ung thư biểu mô người

LNCaP Human prostatic carcinoma Ung thư tuyến tiền liệt người

MKN-7 Human gastric carcinoma Ung thư dạ dày

NF-B Nuclear Factor-kappa B Yếu tố nhân kappa B

SW-480 Human colon adesocarcinoma Ung thư tuyến đại tràng người

vi

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1 Số liệu phổ NMR của HS1 và hợp chất tham khảo 40

Bảng 2 Số liệu phổ NMR của HS2 và hợp chất tham khảo 44

Bảng 3 Số liệu phổ NMR của HS3 và hợp chất tham khảo 48

Bảng 4 Số liệu phổ NMR của hợp chất HS4 và chất tham khảo 52

Bảng 5 Số liệu phổ NMR của hợp chất HS5 và chất tham khảo 56

Bảng 6 Kết quả đánh giá hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất HS1-HS5 60

vii

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 3 Hình ảnh một số loài hải miên thuộc chi Haliclona 4

Hình 1 Hình thái tổ chức của mô từ dạng bình thường đến khi phát triển thành khối u 14

Hình 2 Sơ đồ hình thành và phát triển của bệnh ung thư 15

Hình 4 Mẫu hải miên Haliclona subarmigera thu thập tại Hạ Long 35

Hình 5 Sơ đồ phân lập các hợp chất từ loài hải miên H subarmigera 36

Hình 6 Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC của hợp chất HS1 39

Hình 7 Phổ 1 H-NMR của hợp chất HS1 41

Hình 8 Phổ 13 C-NMR của hợp chất HS1 41

Hình 9 Phổ DEPT của hợp chất HS1 42

Hình 10 Phổ HSQC của hợp chất HS1 42

Hình 11 Phổ HMBC của hợp chất HS1 43

Hình 12 Cấu trúc hóa học của hợp chất HS2 43

Hình 13 Phổ 1 H-NMR của hợp chất HS2 45

Hình 14 Phổ 13 C-NMR của hợp chất HS2 45

Hình 15 Phổ DEPT của hợp chất HS2 46

Hình 16 Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC của hợp chất HS3 46

Hình 17 Phổ 1 H-NMR của hợp chất HS3 49

Hình 18 Phổ 13 C-NMR của hợp chất HS3 49

Hình 19 Phổ DEPT của hợp chất HS3 50

Hình 20 Phổ HSQC của hợp chất HS3 50

viii

Hình 21 Phổ HMBC của hợp chất HS3 51

Hình 22 Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC của hợp chất HS4 51

Hình 23 Phổ 1 H- NMR của hợp chất HS4 53

Hình 24 Phổ 13 C-NMR của hợp chất HS4 54

Hình 25 Phổ DEPT của hợp chất HS4 54

Hình 26 Phổ HSQC của hợp chất HS4 55

Hình 27 Phổ HMBC của hợp chất HS4 55

Hình 28 Cấu trúc hóa học của hợp chất HS5 56

Hình 29 Phổ 1 H-NMR của hợp chất HS5 57

Hình 30 Phổ 13 C-NMR của hợp chất HS5 58

Hình 31 Phổ DEPT của hợp chất HS5 58

1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Biển và đại dương chiếm khoảng 71% diện tích bề mặt trái đất, là nguồn tài nguyên vô cùng đáng quý do ở đó có tới 34 trong số 36 ngành sinh vật trên trái đất sinh sống Ước tính có trên 25 triệu loài sống ở đại dương, bao gồm động thực vật như rong biển, ruột khoang, rêu biển, thân mềm, các loài vi khuẩn biển Biển cung cấp cho con người những thực phẩm đáng kể, chủ yếu là các loài cá, động vật giáp xác, động vật có vú và rong biển.v.v Ngoài vai trò to lớn trong ngành công nghiệp thực phẩm, những sản phẩm của đại dương cũng đang dần được nghiên cứu và sử dụng trong ngành công nghiệp dược phẩm Ban đầu là những dược phẩm từ cá như viên dầu cá hồi omega-3, viên sụn cá mập, tiếp sau đó là các sản phẩm từ rong tảo Trong những năm gần đây, với sự hỗ trợ của các kỹ thuật tiên tiến, nhiều hợp chất

có hoạt tính sinh học từ các loài hải miên, san hô mềm đã được phân lập, xác định cấu trúc, mô tả rõ đặc điểm của hợp chất, đánh giá hoạt tính sinh học Nhiều hợp chất trong số đó đã được nghiên cứu phát hiện và đang được sử dụng làm thuốc điều trị bệnh ung thư như: cytarabine (ara-C), variabilin, và agosterol A

Việt Nam là quốc gia có ba mặt tiếp giáp biển với bờ biển dài 3.260 km chạy dọc từ Bắc vào Nam, hàng nghìn hòn đảo ven biển Thêm vào đó, Việt Nam có bốn miền khí hậu chủ yếu Các điều kiện này đã tạo ra nguồn tài nguyên sinh vật biển phong phú với 12.000 loài bao gồm 2.038 loài cá, 6.000 loài động vật đáy, 635 loài rong biển và hàng ngàn loài động thực vật phù du Việc nghiên cứu về nguồn hợp chất tự nhiên biển của nước ta bắt đầu từ những năm 70 của thế kỷ 20 nhưng từ đó cho đến nay cũng chưa có nhiều công trình liên quan được công bố

Việc nghiên cứu, khảo sát thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của các loài sinh vật biển nói chung, các loài hải miên nói riêng đang là vấn đề quan tâm hiện nay Các nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học trên thế giới đã chỉ

ra các loài hải miên có cấu trúc hóa học đa dạng và phong phú, nhiều hợp chất đã được phát hiện có hoạt tính sinh học lí thú Xuất phát từ điểm đó, chúng tôi đã lựa

2

chọn đề tài “Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học từ loài hải

miên Haliclona subarmigera” Đề tài bao gồm các nội dung sau:

1 Phân lập các hợp chất từ loài hải miên Haliclona subarmigera;

2 Xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất phân lập được từ loài hải miên

Haliclona subarmigera;

3 Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất phân lập được trên một số

dòng tế bào ung thư ở người

3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về các loài hải miên

1.1.1 Giới thiệu chung về hải miên

Hải miên là các loài động vật thuộc ngành Porifera (động vật ăn lọc – pore bearer) Cơ thể của chúng bao gồm một lớp trung mô dạng thạch được kẹp giữa hai

màng tế bào mỏng Trong khi tất cả các loài động vật khác có các tế bào chưa biệt hóa có thể chuyển thành các dạng tế bào chuyên biệt khác nhau thì duy nhất các loài hải miên có một số tế bào đã được biệt hóa mà vẫn có thể chuyển thành các dạng tế bào khác, thông thường chúng di chuyển giữa các màng tế bào cơ bản và lớp trung

mô Hải miên không có hệ thần kinh, hệ tiêu hóa hoặc hệ tuần hoàn Thay vào đó, hầu hết chúng dựa vào việc duy trì một dòng nước ổn định chảy qua cơ thể để thu nhận thức ăn và oxy cũng như thải các chất cặn bã và hình dáng cơ thể của chúng thích nghi tối đa với việc duy trì hiệu quả của dòng nước chảy qua cơ thể Tuy có một số loài hải miên nước ngọt, còn lại đa phần hải miên là các loài động vật biển, phân bố rộng khắp từ các vùng triều cho tới tận độ sâu hơn 8800 m Trong khi hầu hết trong số khoảng từ 5.000 đến 10.000 loài hải miên đó được biết đến sống dựa vào nguồn thức ăn là các vi khuẩn và các mảnh vụn trong nước, một số vi khuẩn chủ tổng hợp quang năng thường sản xuất thức ăn và oxy nhiều hơn số chúng tiêu thụ Một số loài hải miên sống trong các môi trường nghèo dinh dưỡng và trở thành động vật ăn thịt sống dựa vào các loài giáp xác nhỏ

Hải miên được chia thành ba lớp chính, dựa trên thành phần cấu tạo bộ khung

cơ thể của chúng:

- Lớp Hexactinellida (hải miên đá – glass sponges) có các nhánh silicat, nhánh lớn

nhất có sáu cánh có thể tách rời hoặc đính với nhau Thành phần cơ thể chính của chúng

là hợp bào (syncytia) trong đó phần lớn các tế bào có chung một màng ngoài đơn

- Lớp Calcarea có bộ khung cơ thể tạo bởi canxi, một dạng canxi cacbonat,

có thể tạo thành các nhánh riêng biệt hoặc thành mạng lưới lớn Tất cả các tế bào có một nhân và màng

4

- Lớp Demospongiae: Hầu hết có các nhánh silicat hoặc sợi xốp hoặc hỗn hợp cả

hai trong các mô mềm của chúng Tuy nhiên, một số loài có chứa cơ quan ngoài đặc tạo nên bởi aragnoit, một dạng canxi cacbonat khác Tất cả các tế bào có một nhân và màng

- Ngoài ra, còn có lớp Archeocyatha chỉ dược biết đến qua các hóa thạch từ thời

Cambri [9]

1.1.2 Giới thiệu chung về chi Haliclona

Hải miên thuộc chi Haliclona thuộc họ Chalinidae, bộ Haploscleria, phân lớp Haplosclerida, lớp Demospongiae Chi Haliclona bao gồm khoảng 500 loài, điển hình như: H subarmigera, H oculata, H caerulea, H.crassiloba, H viscosa,

H simulans, H aquarius, H fulva và H viridis … Chúng sinh sống phổ biến tại các

vùng biển trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng Cũng như các loài hải

miên khác, chi Haliclona chứa hàm lượng cao các hợp chất steroid, và các hợp chất

trao đổi thứ cấp này giữ vai trò quan trọng cho sự sống sót của hải miên với các chức năng bảo vệ, cạnh tranh, sinh sản và nhiều chức năng pheromone Dưới đây là

hình ảnh một số loài hải miên thuộc chi Haliclona:

Hình 1 Hình ảnh một số loài hải miên thuộc chi Haliclona

5

1.1.3 Nghiên cứu hóa học và hoạt tính sinh học của chi Haliclona

Trên thế giới có nhiều công trình nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt

tính sinh học các loài thuộc chi Haliclona Hiện nay các nhà khoa học đã phát hiện được trên 100 hợp chất thuộc chi Haliclona Thành phần chủ yếu của chi này là các

nhóm chất thuộc nhóm terpenoid, các alkaloid, các polyene, các hợp chất chứa brom, và một số các hợp chất khác có cấu trúc phức tạp Tuy nhiên, theo kết quả tìm kiếm của chúng tôi, hiện chưa có nghiên cứu nào về thành phần hóa học cũng

như hoạt tính sinh học loài hải miên H subarmigera ở Việt Nam

1.1.3.1 Các hợp chất terpenoid

Hai hợp chất mới có tên là halicloic acid A (1) và B (2), được phân lập từ loài

hải miên Haliclona sp thu thập ở vùng biển của Philippine Trong thử nghiệm in vitro chúng thể hiện khả năng ức chế sự tái tổ hợp và là đại diện cho một sản phẩm

thiên nhiên mới có thể được sử dụng để hướng dẫn việc thiết kế tổng hợp chất ức chế IDO (Indoleamine-2,3-dioxygenase) [[57]

6

Một loạt các hợp chất adociasulfate 1-6 (3-8) đã được Christine và cộng sự

phân lập từ một loài hải miên thuộc chi Haliclona thu tại vùng biển Palau Trong

đó, hai hợp chất 4 và 8 được phát hiện là chất có khả năng kìm hãm đặc hiệu enzyme ATPase [11] Hai hợp chất steroid, haliclostanone sulfate (9) là hợp chất

mới và halistanol sulfate (10) được phân lập từ loài hải miên Haliclona sp [51]

Tám hợp chất mới đã được Yu và cộng sự phân lập từ loài H oculata,

oculatol (11), oculatolide (12), 5,24(28)-dien-4-one (13), 2-ethoxycarbonyl-24-ethyl-2β-hydroxy-A-nor-cholesta-5- en-4-one (14), 2-ethoxycarbonyl-24-ethyl-2β,7β-dihydroxy-A-nor-ergosta-5,24(28)- dien-4-one (15), 2-ethoxycarbonyl-24-ethyl-2β,7β-dihydroxy-A-nor-cholesta-5-en- 4-one (16), 2-ethoxycarbonyl-2β,7β-dihydroxy-24-methyl- A-nor-cholesta-5,22(E)- dien-4-one (17) và 2-ethoxycarbonyl-2β,7β-dihydroxy-A-nor-cholesta-5,22(E)-

2-ethoxycacbonyl-2β-hydroxy-A-nor-ergosta-dien-4-one (18) Kết quả thử hoạt tính cho thấy hợp chất 3 có hiệu quả diệt các dòng

tế bào ung thư người HL-60 (IC50 = 0,32 µg/mL), A-549 (IC50 = 0,47 µg/mL), và BEL-7402 (IC50 = 0,73 µg/mL) [60]

7

Từ một loài hải miên Haliclona sp được thu hái ở phía bắc Queensland,

Lyndon và cộng sự đã phân lập được 6 hợp chất, trong đó có 3 hợp chất

hydroquinone mới đã được xác định là: adociaquinol (19), adociasulfate 11 (20) và adociasulfate 12 (21) và 3 hợp chất đã biết adociasulfate 2 (4), adociasulfate 4 (6), adociasulfate 6 (8) [56]

1.1.3.2 Các hợp chất alkaloid

Hai hợp chất densanin A (22) và B (23) được phân lập từ loài hải miên H

densaspicula (Hàn Quốc) Hai hợp chất này được phát hiện có khả năng ức chế mạnh

sự sản sinh NO trên đại thực bào với giá trị IC50 = 1,05 và 2,14 μM [29]

8

Một nghiên cứu khác cho biết hai hợp chất papuamine (24) và haliclonadiamine

(25), được phân lập từ một loài hải miên Haliclona sp thuộc vùng biển Indonesia

Hợp chất (24) và (25) thể hiện hoạt tính ức chế sự phát triển các dòng tế bào ung

thư người: ung thư vú (MCF-7), ung thư tuyến tiền liệt (LNCap), ung thư đại trực tràng (Caco-7) với giá trị IC50 trong khoảng 0,93~4,44 µM [59]

Haliclonacyclamine A (26) được phân lập từ loài hải miên Haliclona sp (thu tại

quần đảo Solomon) Hợp chất này thể hiện hoạt tính kháng chủng vi trùng sốt rét

Plasmodium falciparum FCB1 Và trong thử nghiệm in vivo, hợp chất (26) có khả

năng chống lại vi trùng sốt rét Plasmodium vinckei petteri trên chuột [35] Từ mẫu hải miên H vicosa được thu thập ở vùng biển Spitsbergen, Nauy, Christophp và

cộng sự đã phân lập được 7 hợp chất mới: viscosamine (27), haliclamine C-F

(28-9

31), cyclic monome (32), trime vicosamine (33) và một chất đã biết

cyclostellettamine C (34) Dịch chiết methanol từ loài H vicosa có hoạt tính kháng

sinh mạnh [53] Các hợp chất alkaloid được phân lập từ một loài hải miên

Haliclona sp thu ở biển Thái Bình Dương trong đó có 2 hợp chất mới dimeric

3-alkylpyridinium alkaloid (35), trimeric 3-3-alkylpyridinium alkaloid (36) [13]

Hagit và cộng sự thông báo ba hợp chất alkaloid mới: isohalitulin (37),

haliclorensin B (38) và C (39) được phân lập từ loài hải miên H tulearensis thu ở

vịnh Salary Cũng từ loài này thu ở vịnh Sodwana, Durban, nhóm nghiên cứu trên

đã phân lập được ba hợp chất halitulin (40), haliclorensin (41) và isohaclirensin (42) Các hợp chất 37, 38 và 39 đã được thử nghiệm độc tính đối với ấu trùng tôm

biển (Artemia salina) và thể hiện độc tính trung bình

10

Trong đó, hợp chất 37 cho thấy một tiềm năng lớn hơn, với giá trị LD50 0,9

µM, trong khi 38 và 39 có giá trị LD50 là 2.2 và 2.1 µM [50] Một hợp chất mới có tên là haliclonin A (50) thuộc khung diamine macrocylic được Kyoung và cộng sự

phân lập từ loài hải miên thuộc chi Haliclona Hợp chất này được thông báo có hoạt

tính gây độc tế bào trung bình và kháng sinh mạnh đối với các chủng vi khuẩn khác

nhau [30] Salicylihalamide A (47) và B (48) được Karen và cộng sự được phân lập

từ loài hải miên Haliclona sp Lớp chất này được đánh giá có hoạt tính gây độc tế

bào cực mạnh và có tiềm năng phát triển thành thuốc chống ung thư [19] Blaine và Phillip đã thông báo và xác định một hợp chất thuộc khung sesquiterpene dị vòng,

helianane (49) từ loài H fascigera Hợp chất này lần đầu được phân lập từ thiên nhiên Trong thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào, hợp chất 49 có khả năng kháng

lại dòng tế bào bạch cầu ở chuột P-388, tế bào ung thư phổi người A-549, dòng tế bào ung thư đại tràng người HCT-8, ung thư vú người MCF-7 và nhiều dòng tế bào khác [24]

Từ loài hải miên H nigra (vùng biển Papua New Guinea), Mohamad và cộng

sự đã phân lập được hai hợp chất mới có tên là haligramide A (50) và B (51) Cả hai

hợp chất này đều được thông báo là có hoạt tính gây độc tế bào đối với một số dòng

tế bào ung thư người (A-549, HCT-15, SF-539 và SNB-19) Giá trị IC50 của hợp

chất 50 trong khoảng 5,17-15,62 (µg/mL) và của hợp chất 51 trong khoảng 3,89- 8,82 [45] Một hợp chất mới haliclorensin (52) được Gainit và cộng sự phân lập từ

11

loài hải miên H tulearensis thu ở vùng vịnh Sodwana, Durban, Nam Phi ở độ sâu

15 m Trước đó, dịch chiết thô của loài hải miên này được đánh giá là có hoạt tính gây độc tế bào mạnh tế bào ung thư bạch cầu chuột P-388 với giá trị IC50 0,1 mg/mL [32]

Hai alkaloid isoquinolin được phân lập từ một loài hải miên thuộc chi

Haliclona (Philippine) Trong đó, một hợp chất mới

1-hydroxymethyl-7-methoxyisoquinolin-6-ol (53) và một hợp chất đã biết mimosamycin (54) Trong thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào, hợp chất 54 thể hiện hoạt tính kháng u đối với khối u ác tính LOX và các dòng tế bào khối u buồng trứng người OVCAR-3 [46]

1.1.3.3 Các hợp chất polyene

12

Từ loài Haliclona tubifera thu ở vùng biển Brazil, Taduesz và cộng sự đã phân

lập được 2 hợp chất sphingoid có tên là halisphingosine A (55) và B (56) [41] Từ vùng

biển Hàn Quốc loài hải miên Haliclona cyemaformis, một loạt các hợp chất 1-glyceryl

ete được phân lập (57-62) Các hợp chất này được thông báo là có khả năng gây độc tế

bào yếu với dòng tế bào ung thư cổ tử cung Hela [3] Một axit béo không no chứa brom

được phân lập từ một loài hải miên thuộc chi Haliclona và được xác định là mới có tên

là 6-bromoicosa-3Z,5E,8Z,13E,15E-pentaene-11,19-diynoic acid (63) [6]

Từ loài hải miên Haliclona sp thu ở vịnh Eilat, một polyacetylen mới đã

được phân lập, đó là haliclonyne (64) [15] Một ceramide mới

N-docosanoyl-D-erythro-(2S,3R)-16-methyl-heptadecasphing-4 (E)-enine (65) được phân lập từ loài

hải miên Haliclona koremella Hợp chất này được thông báo là có hoạt tính chống

gỉ và chống nấm tảo [25] Richard và cộng sự đã công bố khả năng kháng nấm của

các rượu ankyl amino (66-80) được phân lập từ một loài hải miên thuộc chi

Haliclona thu ở vùng biển nhiệt đới Các hợp chất thu được đều là những hợp chất

13

mới Các hợp chất này đều có khả năng hoạt động như một tác nhân chống nấm và

ức chế sự phát triển của ấu trùng Herdmania curvata [16]

Một loạt các chất mới cerebroside (81-88) đã được phân lập từ một loài hải

miên Haliclona sp [36] Trước đó, lớp chất này đã được thông báo có khả năng kháng u, gây độc tế bào, kháng nấm, chống gỉ Từ loài hải miên Haliclona lunisimilis thu tại Point Loma, California, mười hai hợp chất polyacetylene chứa clo

đã được phân lập 89-100 [17] Trong đó, các hợp chất

(1Z,3Z)-1-chlorohexadeca-1,3-diene-5,7-diyne-14-ol (98),

(1Z,3E,9Z)-15-acetoxy-1-chlorohexadeca-5,7-diyne-1,3,9-triene (99) và

(1Z,3E)-14-acetoxy-1-chlorohexadeca-1,3-diene-5,7-diyne (100) là những chất mới

14

1.2 Tổng quan về ung thư

Ung thư là tên dùng chung để mô tả một nhóm các bệnh phản ánh những sự thay đổi về sinh sản, tăng trưởng và chức năng của tế bào Các tế bào bình thường trở nên bất thường (đột biến) và tăng sinh một cách không kiểm soát, xâm lấn các

mô ở gần (xâm lấn cục bộ) hay ở xa (di căn) qua hệ thống bạch huyết hay mạch máu Di căn là nguyên nhân gây tử vong chính của ung thư Những thuật ngữ khác

của ung thư là khối u ác tính hoặc tân sinh ác tính

1.2.1 Ung thư và một số phương pháp điều trị bệnh

1.2.1.1 Các đặc tính cơ bản của bệnh ung thư

Ung thư là một nhóm các bệnh liên quan đến việc phân chia tế bào một cách

vô tổ chức và những tế bào đó có khả năng xâm lấn những mô khác bằng cách phát triển trực tiếp vào mô lân cận hoặc di chuyển đến nơi xa (di căn) Mọi sinh vật đều được cấu tạo bằng tế bào, các tế bào họp thành các mô, các mô họp thành các cơ quan và các cơ quan họp thành cơ thể Vì vậy, bất cứ cơ quan nào và cơ thể sinh vật nào cũng có thể bị ung thư Theo thống kê của Tổ chức y tế thế giới có 14.1 triệu người mắc bệnh ung thư và có 8.2 triệu người chết vì ung thư năm 2012 [1] Theo thống kê của Viện Ung thư Quốc gia Hoa Kỳ, có 1,7 triệu người mắc bệnh ung thư mới và có 0,6 triệu người chết vì ung thư năm 2013 [49] Có thể nói ung thư đang là nguyên nhân hàng đầu gây ra cái chết trên toàn thế giới

Hình 2 Hình thái tổ chức của mô từ dạng bình thường

đến khi phát triển thành khối u

15

Nguyên nhân gây ung thư là sự sai hỏng của ADN và rối loạn ARN thông tin

di truyền, tạo nên các đột biến ở các gen thiết yếu điều khiển quá trình phân bào cũng như các cơ chế quan trọng khác Một hoặc nhiều đột biến được tích lũy lại sẽ gây ra sự tăng sinh không kiểm soát và tạo thành khối u Khối u là một khối mô bất thường, có thể ác tính, tức ung thư hoặc lành tính, tức không ung thư Chỉ những khối u ác tính thì mới xâm lấn mô khác và di căn Ung thư có thể gây ra nhiều triệu chứng khác nhau phụ thuộc vào vị trí, đặc điểm và khả năng di căn của khối u Chẩn đoán xác định ung thư thường đòi hỏi phải sinh thiết rồi quan sát trên kính hiển vi Người bị ung thư có thể được chữa trị bằng phẫu thuật, hóa trị liệu hoặc xạ trị liệu

Các giai đoạn của bệnh ung thư:

Quá trình phát triển từ một tế bào ung thư ban đầu thành một khối u ung thư

và đe dọa tính mạng người bệnh trải qua nhiều giai đoạn [23] Nhiều nghiên cứu cho thấy khoảng 50-80% ung thư ở người có thể ngăn ngừa được dựa trên nguyên nhân gây ra là các yếu tố ngoại sinh gây ô nhiễm môi trường như khói thuốc, hoá chất, bức xạ, cách ăn uống, các virut, vi khuẩn, ký sinh trùng… Sự phức tạp của quá trình tạo ung thư như trên cho thấy thời gian ủ bệnh từ lúc chịu tác động của yếu tố gây ung thư đến lúc phát triển khối u ác tính thường kéo dài khá lâu, đây cũng là cơ hội để có thể can thiệp bằng nhiều liệu pháp khác nhau trước khi khối u phát triển nếu phát hiện sớm

Quá trình hình thành và phát triển của căn bệnh ung thư có thể được tóm tắt theo sơ đồ sau:

Hình 3 Sơ đồ hình thành và phát triển của bệnh ung thư

16

1.2.1.2 Các phương pháp điều trị bệnh ung thư

Do ung thư là một căn bệnh tiến triển trong một thời gian tương đối dài kể từ khi khởi phát từ một tế bào ban đầu nên việc phòng và chữa trị bệnh là hoàn toàn có thể Tuy nhiên, khi căn bệnh đã ở giai đoạn di căn thì việc chữa trị trở nên rất khó khăn và tỉ lệ tử vong của người bệnh là rất cao Vì thế, việc phòng bệnh hay chữa trị bệnh nên được thực hiện càng sớm càng tốt Bên cạnh phương pháp cổ xưa nhất là dùng thuốc đông y và nhiều liệu pháp mới được phát triển như phương pháp điều trị bằng hormon, liệu pháp miễn dịch…, đến nay các phương pháp thông thường như phẫu thuật, bức xạ liệu pháp (xạ trị) và hoá liệu pháp được dùng riêng biệt hoặc điều trị phối hợp vẫn là các phương pháp điều trị ung thư hiệu quả [12]

Phương pháp phẫu thuật

Là sử dụng phẫu thuật để cắt bỏ khối tế bào bệnh nên liệu pháp này chỉ thực

sự đem lại hiệu quả chữa trị nếu đây là giai đoạn đầu của bệnh ung thư, khối u vẫn còn khu trú tại chỗ Nó sẽ không còn hiệu lực hoặc chỉ có hiệu lực tạm thời khi ung thư đã di căn tới các khu vực khác nhau trong cơ thể, lúc này cần kết hợp các liệu pháp toàn thân như dùng thuốc chống ung thư, các hormon, miễn dịch liệu pháp hoặc xạ trị Dù sao phẫu thuật cũng là một phương pháp hoại cơ thể rất lớn, nhiều lúc để lại cho bệnh nhân những di chứng suốt đời

Phương pháp dùng tia phóng xạ (xạ trị)

Là liệu pháp sử dụng nguồn năng lượng cao từ tia X, tia gamma, nơtron và các nguồn phóng xạ khác để tiêu diệt tế bào ung thư Liệu pháp này sử dụng máy chiếu phóng xạ từ ngoài cơ thể hoặc thông qua một số nguồn vật liệu phóng xạ được chuyển vào cơ thể ở vị trí gần khối u ung thư

Theo các nhà ung thư học thì hiện nay xạ trị có thể chữa tốt hơn một nửa số ung thư bằng cách dùng riêng lẻ hoặc phối hợp các phương pháp khác Xạ trị cũng có mặt hạn chế như không dùng được xạ trị khi ung thư đã lan ra toàn thân Một số ung thư chống chỉ định của xạ trị như ung thư dạ dày, đại tràng, tụy v.v… Để đạt hiệu quả tốt, xạ trị cần kết hợp với các phương pháp phẫu trị và hoá trị Ngoài ra, biến chứng của xạ trị

17

nhiều khi khá trầm trọng ảnh hưởng lâu dài đến sức khoẻ của người bệnh, như gây tổn thương các mô lành, làm cho các mô bị chai cứng, gây biến chứng tại các tạng rỗng (ruột, thực quản) bị teo hẹp làm khó nuốt, khó đi ngoài, gây chảy máu các chỗ lở loét và

có thể gây ung thư khác cho người bệnh Ngày nay nhờ có nhiều tiến bộ về kỹ thuật chiếu tia mà sự nguy hiểm của xạ trị được giảm bớt đi rất nhiều Hiện nay người ta đã sử dụng các chất đồng vị phóng xạ gắn với kháng thể đơn dòng để tăng cường tính hiệu quả

và đặc hiệu, tránh tổn thương các tế bào lành khác trong quá trình điều trị bệnh ung thư

Phương pháp hoá trị và các tác nhân hoá học

Liệu pháp hoá trị có thể sử dụng ở một số mức độ khác nhau Nhóm thứ nhất

là nhóm các tác nhân có tác dụng khoá chất gây ung thư như sử dụng các chất làm giảm việc tổng hợp các chất gây ung thư trong cơ thể, các chất ức chế sự kích hoạt chuyển hoá chất gây ung thư bởi các enzym giai đoạn I hoặc tăng cường khả năng giải độc bởi các enzym giai đoạn I hoặc giai đoạn II, các chất chống oxy hoá loại bỏ các gốc tự do, các chất giữ chất gây ung thư không cho tương tác với DNA Nhóm thứ hai là nhóm chặn, tiêu diệt chất gây ung thư cũng như các chất ức chế cyclooxygenase (COX, COX-2), lipoxygenase (LOX) Ngoài ra nhiều chất ức chế proteaza cũng có thể được sử dụng để ngăn ngừa tạo khối u

Điều trị hệ thống bằng các thuốc gây độc tế bào sau khi cá thể được dự đoán mắc bệnh ung thư là cơ sở của phần lớn các điều trị hiệu quả bệnh ung thư [47] Các nghiên cứu theo hướng này vẫn được các hãng dược phẩm, các nhóm nghiên cứu ở các Viện và trường Đại học tiếp tục thực hiện qua các chương trình sàng lọc độc tế bào để phát triển các tác nhân hoá trị liệu ung thư mới

Một chiến lược mới đầy triển vọng trong ngăn chặn bệnh ung thư là chiến

lược dự phòng ung thư (cancer chemoprevention) đã được đưa ra dựa trên sự hiểu

biết về cơ chế gây ung thư nghĩa là quá trình chuyển một tế bào bình thường thành một tế bào ung thư [47] Theo chiến lược này các tác nhân dự phòng ung thư

(cancer chemoprevetive agents) sẽ làm giảm nguy cơ phát triển ung thư hoặc giảm

khả năng xuất hiện bệnh trở lại [21,52]

18

Như vậy, trong khi các tác nhân điều trị hoá học (chemotherapeutic agents)

có mục đích tiêu diệt các tế bào ung thư để ngăn chặn sự tiến triển tiếp của bệnh ung thư thì các tác nhân dự phòng ung thư được định hướng can thiệp vào các giai đoạn sớm của sự gây ung thư trước khi các u ác tính bắt đầu phát triển xâm nhập cơ thể Các nghiên cứu dự phòng ung thư đã được Viện nghiên cứu ung thư quốc gia

Mỹ thực hiện từ những năm 1980 và đến nay vẫn đang phát triển mạnh mẽ với trên

400 tác nhân dự phòng ung thư triển vọng là các hợp chất nguồn gốc thiên nhiên hoạt động theo những cơ chế khác nhau [14,44] Protein NF-B cũng là một đích đầy triển vọng cho các liệu pháp chống ung thư mới [10] Ung thư là một sự rối

loạn tăng sinh cao (hyperproliferative disorder), trong đó sự xâm nhập (invasion) và

sự tạo mạch (angiogenesis) dẫn đến sự di căn khối u (tumor metastasis) Nhiều gen

khác nhau tham gia vào sự xâm nhập và sự tạo mạch lại được điều chỉnh bởi yếu tố nhân NF-B Vì vậy ngăn chặn hoạt hoá NF-B sẽ có thể triệt tiêu sự biểu hiện của các gen này làm ngăn cản sự di căn khối u

Nhiều loại tế bào ung thư khác nhau, bao gồm các dòng tế bào bệnh bạch cầu, u lympho, u tủy, u hắc sắc tố, các loại ung thư tuyến tiền liệt, ruột kết, vú, tuyến tụy, ung thư có vảy ở đầu và cổ, đã biểu hiện dạng hoạt động của NF-B một cách cơ định Người ta cũng đã chứng minh được rằng sự biểu hiện cơ định của TNF và IL-1 là nguyên nhân dẫn đến sự biểu hiện của dạng hoạt động của NF-B ở

u lympho đa tế bào T (do TNF) và bệnh bạch huyết cấp tính ở tủy xương (do IL-1)

Sự kìm hãm việc sản xuất TNF và IL-1 đã được chứng minh là có tác dụng điều chỉnh xuống sự biểu hiện của NF-B hoạt động, và việc có tương quan với sự ức chế tăng sinh các tế bào ung thư Như vậy sự ức chế NF-B trong các tế bào ung thư có thể cung cấp thêm một đích cho việc ngăn ngừa, dự phòng ung thư

Hầu hết các tác nhân điều trị hoá học (chemotherapeutic agents) như taxol,

doxorubicin, daunorubicin, etoposide, vincristine, vinblastine, ara-C, cisplatin, phenobarbital, tamoxifen, camptothecin… và sự bức xạ ion hoá gây ra quá trình chết có lập trình (apoptosis) thông qua nhiều con đường khác nhau Đồng thời

19

chúng cũng kích hoạt các yếu tố ức chế có lập trình (antiapoptosis) như 2,

Bc1-XL thông qua sự hoạt hoá NF-B, điều này rút cục dẫn đến sự đề kháng của các tế bào khối u đối với sự điều trị Trong khi đó hầu hết các tác nhân dự phòng hoá học

(chemopreventive agents) như curcumin (từ củ nghệ, Curcuma longa), resveratrol (từ quả nho, có trong rượu vang đỏ), emodin (có trong loài lô hội Aloe barbadensis;

và trong cốt khí củ Polygonum cuspidatum), các polyphenol của chè xanh (từ lá chè, Camellia sinensis), silymarin (từ quả cây cúc gai, Silybum marianum), -

lapachone (từ gỗ lõi của cây tếch, Tectona gradis) ức chế sự hoạt hoá NF-B và kích thích các yếu tố gây chết có lập trình như Bax, Bc1-Xs Bởi vậy các tác nhân điều trị hoá học và sự bức xạ gamma nên được sử dụng phối hợp với các tác nhân

dự phòng hoá học trong việc điều trị ung thư Ngoài việc ngăn cản sự hoạt hoá

NF-B, các tác nhân dự phòng hoá học như curcumin và resveratrol cũng được biết là

có tác dụng gây ra apoptosis Như vậy không giống như các tác nhân điều trị hoá

học, các tác nhân dự phòng hoá học gây ra apoptosis mà không hoạt hoá con đường antiapoptosis Hầu hết các tác nhân dự phòng hoá học là các sản phẩm có nguồn

gốc thiên nhiên từ thực vật nên độc tính của chúng thường rất thấp Điều này cung cấp thêm một lý do căn bản cho việc điều trị phối hợp giữa các tác nhân dự phòng với các tác nhân điều trị hoá học hay sự bức xạ gamma

Các hợp chất thiên nhiên thường có các hoạt tính sinh học rất chọn lọc và có đích tấn công rất cụ thể, mỗi chất lại tấn công vào một đích khác nhau và có một cơ chế tác động riêng Trong các cơ chế hoạt động khác nhau của hợp chất thiên nhiên trong điều trị ung thư, tương tác với protein tubulin tế bào là cơ chế hay gặp nhất, trên 25% các chất chống ung thư đã được thông báo là có cơ chế liên quan đến protein này

Khả năng kháng của tế bào khối u đối với các chất chống ung thư là vấn đề quan trọng nhất trong điều trị ung thư (hội chứng kháng đa thuốc - MDR) Các khối

u có thể phát triển sự đề kháng đối với các loại thuốc sau khi được sử dụng do các thay đổi trong bộ gen cũng như việc kích hoạt các protein đặc trưng (protein hấp phụ, các enzym giải độc, hay các protein đích) Hội chứng MDR đã được quan sát

20

lâm sàng đối với một số loại thuốc như alkaloid của dừa cạn, anthracyclin, kháng sinh, epipodophyllotoxin, etoposide… Những cơ chế kháng thuốc của tế bào khối u chủ yếu liên quan đến mục tiêu tấn công của các thuốc sử dụng như quá trình sao chép, tổng hợp DNA và phân bào có tơ, cản trở hoặc gây rối loạn quá trình trùng hợp và giải trùng hợp của những vi cấu trúc hình ống, bẻ gãy mạch DNA và liên kết với màng chất nguyên sinh [42]

1.2.2 Một số loại thuốc điển hình dùng để điều trị ung thư có nguồn gốc từ sinh vật biển

Sinh vật biển là một nguồn tài nguyên thiên nhiên dồi dào cung cấp hoạt chất

có cấu trúc đa dạng (một số cấu trúc độc đáo không thể được tìm thấy ở các sinh vật nước ngọt và trên cạn) và rất nhiều hợp chất trong số đó đã được chứng minh có hoạt tính chống ung thư mạnh Trong số các loài sinh vật biển, hải miên đã và đang nhận được nhiều sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học trên toàn thế giới bởi sự đa dạng về thành phần hóa học cũng như hoạt tính sinh học của chúng (hoạt tính chống ung thư biết đến như là tính chất hàng đầu thường được tìm thấy từ các loài hải miên) Có thể nói các sự khám phá đầu tiên về nguồn dược liệu biển được tính từ các công bố của Bergmann về quá trình phát hiện và xác định cấu trúc tiếp theo của spongothymidine và spongouridine từ loài hải miên vùng biển Caribe

Tethya crypta vào những năm đầu của thập kỷ 50 [7,8] Các công bố này thực tế đã

gây ra sự đảo ngược cho các quan điểm tại thời điểm đó rằng một nucleotit có hoạt tính sinh học thì nó phải chứa đường ribose hoặc deoxyribose, nhưng phần bazơ có thể bao gồm tổ hợp nhiều dị vòng và thậm chí cả vòng carboxyl Các phát hiện này

đã dẫn đến sự xác định được một số dẫn xuất tương tự như cytosine arabinoside

(Cytarabine, Ara-C, Cytosar-U, Tarabine ) từ loài hải miên Cryptothethya crypta

một dược chất điều trị bệnh bạch cầu phổ biến trên thị trường hiện nay [43] Cytarabine là thuốc tác động vào hệ thống miễn dịch và đã trở thành một phần không thể tách rời của liệu pháp điều trị bệnh bạch cầu cấp thể tủy và thể lympho

21

Ngoài ra còn rất nhiều hoạt chất chống ung thư hoạt động trên các cơ chế vô cùng phức tạp khác Một vài trong số các hợp chất này đã được nghiên cứu tương đối sâu về cơ chế hoạt động Người ta đã chứng minh được rằng việc liên kết của

azido agosterol-A, một hợp chất tách được từ loài hải miên Spongia sp, trên MRP-1

(một protein có hoạt tính kháng nhiều thuốc) và làm bất hoạt protein này đã tăng hiệu quả điều trị khối u của nó [5]

Halichondrin B được phát hiện có hoạt tính gây độc tế bào mạnh và đã phân lập

được từ nhiều loài hải miên bao gồm Halichondria okadai (Nhật Bản), Axinella sp., Phakellia carteri, Lissodendoryx sp (New Zealand) Hợp chất này đã được nghiên cứu

22

qua nhiều giai đoạn lâm sàng khác nhau cũng đã được nghiên cứu sâu về mặt cơ chế tác động Những nghiên cứu về mặt mô học trên các dòng tế bào ung thư lymphô và tiền liệt tuyến đã cho thấy hoạt chất này có liên quan đến quá trình tự chết của tế bào Halichondrin B và norhalichondrin B đã được nghiên cứu tổng hợp thành công Ngoài

ra, rất nhiều dẫn xuất có cấu trúc đơn giản hơn của chúng đã được tổng hợp và một số dẫn xuất vẫn duy trì được hoạt tính sinh học Một dẫn xuất trong số này, E-7389, đã được lựa chọn nghiên cứu phát triển thêm và hiện nay đang được tiến hành các thử nghiệm lâm sàng pha III điều trị ung thư biểu mô vú [34]

Với mục đích phát triển các thành tố chống ung thư trước khả năng kháng thuốc cao của các dòng tế bào ung thư hiện nay, Loganzo và các cộng sự đã tiến hành nghiên cứu sâu trên các dẫn xuất tổng hợp từ hemiasterin, phân lập từ các loài

hải miên Hemiasterella minor, Cymbasterla sp và Auletta sp Những nghiên cứu

này đã dẫn đến sự phát triển dẫn xuất có tên HTI-286, đã chứng minh vai trò của hợp chất này trong quá trình depolime hóa các thoi vô sắc và giúp hóa giải sự kháng thuốc gây bởi các P-glycoprotein đối với thuốc parataxel hay vincristine Các thử nghiệm lâm sàng hiện đang được tiến hành với HTI-286 [37]

Quá trình nghiên cứu tiền lâm sàng đối với hoạt chất peloruside A đang rất được quan tâm, hiện dược chất này có thể thu được lượng lớn thông qua quá trình

tổng hợp và nuôi trồng loài hải miên Mycale hentscheli Peloruside A hoạt động dựa

trên cơ chế ổn định các thoi vô sắc thông qua quá trình polyme hóa trực tiếp các

Các alkaloid cũng đóng vai trò quan trọng trong hoạt động chống ung thư Trong số trên 5300 các hợp chất đã được phân lập từ hải miên, đã có đến trên 2000 hợp chất có chứa nitơ [54] Một số chúng hiện giờ đang trở thành các chất đầu dãy nhằm tạo các thuốc chống ung thư mới Một hợp chất mới hiện đang được nghiên cứu tiền lâm sàng trong chống lây nhiễm và chống tạo mạch đó là một alkaloid có tên

motuporamine, phân lập từ loài hải miên Xetospongia exigua Từ những nghiên cứu

về cấu trúc và hoạt tính của nó, nguời ta đã tiến hành tổng hợp nên một dẫn xuất mới, dihydromotuporamine C, có tác dụng rất cao trong ngăn chặn quá trình lây lan của các tế bào ung thư Các tác giả đã cho rằng đây là một hợp chất rất đáng quan tâm để

có thể được phát triển thành các thành tố chống ung thư trong tương lai [38]

Salicylihamide A, một alkaloid phân lập từ Haliclona subarmigera được cho

là một chất kìm hãm đặc hiệu enzim ATP đồng thời cũng thể hiện hoạt tính độc tế bào đối với các dòng tế bào ung thư cao gấp 60 lần các tế bào bình thường khác Gần đây, nhiều các alkaloid mới được phân lập và thử nghiệm hoạt tính chống khối

u cho kết quả rất cao như naamine D, một alkaloid imidazole từ Leucetta cf chagosensis, jaspamide từ Hemiastrella sp., hay với N-methyl-epi-manzamine D,

hoạt chất cho khả năng diệt tế bào ung thư rất mạnh (IC50 đối với dòng B-16F-10 là

24

0.1 g/ml), Đáng chú ý hơn nữa đó là hợp chất halitulin, một cấu trúc thuộc khung

bisquinolinylpyrrole mới từ loài hải miên Haliclona tulearensis Hợp chất này được

phát hiện có khả năng diệt tế bào ung thư rất mạnh trên các dòng tế bào ung thư bạch cầu chuột P-388 (IC50=0,025 g/ml), tế bào ung thư phổi người A-549 (IC50=0,012 g/ml), tế bào ung thư ruột kết HT-29 (IC50=0,012 g/ml) và tế bào ung thư hắc sắc tố (IC50=0,025 g/ml) [18] Hoạt chất dercitin phân lập từ loài hải

miên Dercitus sp cũng cho hoạt động chống ung thư rất mạnh đối với các dòng tế

đã chứng tỏ tính không độc của thuốc, khả năng tăng cường các yếu tố miễn dịch như inteuleukin và các yếu tố thúc đẩy hoạt động đại thực bào và tế bào diệt tự nhiên (NKT) Cần chú ý rằng mức độ các tế bào NKT trong máu đối với các bệnh nhân ung thư và bệnh nhân mắc bệnh đái đường thấp hơn so với người khỏe mạnh Các thí nghiệm trên chuột đã chứng minh rằng các tế bào ung thư có thể bị loại trừ nếu hệ thống miễn dịch được tăng cường, đặc biệt khi sử dụng KRN7000 [31]

Trên cơ sở đánh giá tình hình khai thác sử dụng nguồn hải miên thế giới, có thể nhận thấy rằng hải miên có tiềm năng rất lớn cung cấp các hoạt chất chống ung

25

thư đáng chú ý và còn nhiều điều khám phá chưa được phát hiện, nghiên cứu và ứng dụng Ngày nay, nhờ có những tiến bộ của khoa học kỹ thuật, chúng ta có thể phát triển các định hướng nghiên cứu chuẩn mực nhằm rút ngắn thời gian nghiên cứu, nhanh chóng thu được những kết quả nghiên cứu cơ bản theo định hướng ứng dụng

cụ thể nhằm tạo các sản phẩm dược dụng phục vụ cuộc sống

1.3 Các hợp chất steroid

Trong tự nhiên, lớp chất terpenoid là một trong những lớp chất trao đổi thứ cấp tồn tại phổ biến và có cấu trúc đa dạng nhất Hiện nay đã phát hiện được hơn 40.000 hợp chất và rất nhiều chất mới được phát hiện mỗi năm Các hợp chất triterpenoid có mặt phổ biến trong tự nhiên và có thể tìm thấy trong tất cả các sinh vật từ sinh vật nhân sơ cũng như sinh vật nhân chuẩn Tuy nhiên, phần lớn các terpenoid có hoạt tính sinh học thường được tìm thấy trong các thực vật bậc cao

Các hợp chất terpenoid được cấu tạo từ các đơn vị isopren Dựa vào số lượng đơn vị isopren mà terpenoid được phân thành nhiều lớp như: monoterpenoid (hai đơn vị isopren), sesquiterpenoid (ba đơn vị isopren), diterpenoid (bốn đơn vị isopren), sesterpenoid (năm đơn vị isopren), triterpenoid (sáu đơn vị isopren) và tetraterpenoid (tám đơn vị isopren)

Hoạt tính sinh học của các terpenoid rất đa dạng bao gồm: hoạt tính chống ung thư, kháng khuẩn, kháng nấm, chống ký sinh trùng, kháng virus, chống dị ứng , chống co thắt, kháng viêm và các đặc tính điều hòa miễn dịch hoặc thuốc bổ Ngoài

ra, một số terpenoid còn có thể được sử dụng như chất kháng côn trùng

Thuật ngữ “triterpenoid” được đề cập cho một nhóm các hợp chất tự nhiên có cấu trúc cơ sở 30 nguyên tử cacbon dựa trên sáu đơn vị isopren Tuy nhiên cũng có một vài triterpenoid có nhiều hơn hay ít hơn 30 nguyên tử cacbon và cũng không sắp xếp theo đúng quy tắc isopren đã được phân định

26

Các chất steriod là một nhóm lớn các hợp chất có cấu tạo với khung cơ bản là cyclopentan perhydrophenantren, con gọi là gonan

Các chất steroid còn có thêm 2 nhóm –CH3 với cấu tạo như sau:

Cholesterol là chất steroid có nhiều trong các động vật, còn ở thực vật có các chất sistosterol, stigmasterol và campesterol

Trong cơ thể người, cholesterol được chuyển hóa để sinh tổng hợp các axit mật, các hormon sinh dục, các hormon vỏ tuyến thượng thận Cholesterol có công thức hóa học như sau:

Dựa vào cấu trúc hóa học của cholesterol, các nhà khoa học đã quy định cách đánh

số các cacbon trong phân tử Steroid như sau:

27

Khung cơ bản và cách đánh số các cacbon trong phân tử steroid: Tùy vào vị trí không gian của –H ở vị trí C5 là α hay β mà chúng ta có các chất 5-α-cholesteran và 5-β-cholesteran

D Barton, nhà hóa học đặt nền móng cho cấu hình không gian các các phân tử hóa hữu cơ nhận giải Nobel về chuyên ngành này đã xác định cấu hình không gian của các chất steroid Trên các cơ sở đó đã thiết lập các khung cơ bản của các nhóm, loại các chất steroid như sau:

28 Các steroid được phân loại theo hóa học và một phần hoạt tính sinh học như sau:

29

 Sterol (cholesterol, ergosterol, vitamin D, strigmasterol)

 Hormon steroid (hormon giới tính, hormon vỏ tuyến thượng thận)

 Axit mật (axit cholic, axit chenodoxycholic,…)

 Ancaloit steroid (conesin, solanidin,…)

 Glucozit trợ tim (digitoxigenin, stophantidin)

Do tác dụng sinh lí của steroid nên nó không những là mối quan tâm khoa học quan trọng mà còn có ý nghĩa quan trọng trong việc sử dụng dược học

30

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Nguyên liệu: Mẫu hải miên Haliclona subarmigera được thu thập tại Hạ

Long – Quảng Ninh vào tháng 6 năm 2011

Mẫu tiêu bản được PGS.TS Đỗ Công Thung, Viện Tài nguyên và Môi trường Biển, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam giám định và được lưu giữ tại Viện Hoá sinh biển, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp phân lập các hợp chất

 Sắc ký lớp mỏng (TLC)

Sắc ký lớp mỏng được thực hiện trên bản mỏng tráng sẵn DC-Alufolien 60 F254 (Merck 1,05715), RP18 F254s (Merck) Phát hiện chất bằng đèn tử ngoại ở hai bước sóng 254 nm và 365 nm hoặc dùng thuốc thử là dung dịch H2SO4 10% được phun đều lên bản mỏng, sấy khô rồi hơ nóng từ từ trên bếp điện đến khi hiện màu

 Sắc ký lớp mỏng điều chế

Sắc ký lớp mỏng điều chế thực hiện trên bản mỏng tráng sẵn silica gel 60G F254 (Merck 1,05875), phát hiện vệt chất bằng đèn tử ngoại hai bước sóng 254 nm

và 365 nm, hoặc cắt rìa bản mỏng để phun thuốc thử là dung dịch H2SO4 10%, hơ nóng để phát hiện vệt chất; ghép lại bản mỏng như cũ để xác định vùng chất; sau đó cạo lớp silica gel có chất, giải hấp phụ và tinh chế lại bằng cách kết tinh trong dung môi thích hợp

 Sắc ký cột (CC)

Sắc ký cột được tiến hành với chất hấp phụ là silica gel pha thường và chất hấp phụ pha đảo Silica gel pha thường có cỡ hạt là 0,040-0,063 mm (240-430 mesh) Chất hấp phụ pha đảo là octadecylsilyl (ODS) hoặc YMC (30-50 m,