Nghiên cứu tác dụng và cơ chế hạ glucose máu của dịch ép thân cây chuối tiêu (musa x paradisiacal l ) trên thực nghiệm (tt)

Hiện nay, trên thế giới có một vài nghiên cứu về tác dụng điều trị đái tháo đường của thân cây chuối tiêu nhưng chỉ mới ở mức độ sàng lọc, kết quả chưa thống nhất, chưa có một

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ

Mã số: 62720408

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƢỢC HỌC

HÀ NỘI, NĂM 2017

Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn Hoá sinh,

trường Đại học Dược Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS Phùng Thanh Hương GS.TS Nguyễn Hải Nam

Phản biện 1 : ………

………

Phản biện 2 : ………

………

Phản biện 3 : ………

………

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp trường họp tại: Trường Đại học Dược Hà Nội Vào hồi ….giờ……ngày….tháng… năm 2017

Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Quốc gia Việt Nam

Thư viện Trường ĐH Dược HN

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong những năm qua, số các nghiên cứu về đái tháo đường đã tăng lên nhanh chóng Kết quả là sự ra đời của các thuốc mới và các ứng dụng trong điều trị Các thuốc điều tri ̣ đái tháo đường đang được sử dụng đã cho thấy những hiệu quả nhất định Tuy nhiên, hiệu quả lâu dài trong viê ̣c ngăn ngừa các biến chứng của đái tháo đường thông qua kiểm soát glucose máu vẫn còn hạn chế, đồng thời những phản ứng bất

lơ ̣i khi sử du ̣ng thuốc vẫn là một vấn đề đáng lưu ý Do đó, mô ̣t trong những mối quan tâm hàng đầu của các nhà khoa ho ̣c hiê ̣n nay là viê ̣c tìm ra những thuốc mới điều trị đái tháo đường dựa trên sự khám phá các đích tác dụng mới, nhằm nâng cao hiê ̣u quả điều tri ̣ đái tháo đường, đồng thời giảm được những phản ứng bất lợi Từ hướng nghiên cứu đó,

đã có nhiều loại thảo dược được nghiên cứu và chứng minh tác dụng hạ glucose máu như: Dây đau xương, Chè xanh, Thổ phục linh

Cây Chuối tiêu (Musa x paradisiaca L.) được biết đến như một loại

thực phẩm và cũng là một vị thuốc Theo kinh nghiệm dân gian của đồng bào dân tộc thiểu số phía Bắc Việt Nam và một số quốc gia trên thế giới, phần thân chuối ép lấy nước uống để điều trị đái tháo đường, kết quả hạ glucose máu Tuy nhiên, cho đến thời điểm này chưa có tài liệu khoa học nào của Việt Nam nghiên cứu về tác dụng sinh học của thân cây chuối tiêu Hiện nay, trên thế giới có một vài nghiên cứu về tác dụng điều trị đái tháo đường của thân cây chuối tiêu nhưng chỉ mới ở mức độ sàng lọc, kết quả chưa thống nhất, chưa có một nghiên cứu có hệ thống nào đánh giá được tác dụng và cơ chế tác dụng hạ glucose máu của dược liệu này Để có những bằng chứng khoa học về tác dụng

và cơ chế tác dụng của thân cây chuối tiêu trong điều trị đái tháo đường

luận án tiến hành đề tài “Nghiên cứu tác dụng và cơ chế hạ glucose máu của dịch ép thân cây chuối tiêu (Musa x paradisiacal L.) trên thực nghiệm” với 2 mục tiêu

1 Đánh giá tác dụng hạ glucose máu của cắn toàn phần từ dịch ép thân cây chuối tiêu trên chuột thực nghiệm

2 Nghiên cứu cơ chế hạ glucose máu của cắn toàn phần và một số chất phân lập từ dịch ép thân cây chuối tiêu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ BỆNH ĐÁI THÁO ĐƯỜNG

Trong phần đại cương về bệnh đái tháo đường, luận án đã trình bày các nội dung: định nghĩa, dịch tễ, phân loại, tiêu chuẩn chẩn đoán, cơ chế bệnh sinh của bệnh đái tháo đường

1.2 CÁC CƠ CHẾ GÂY HẠ GLUCOSE MÁU

Tăng glucose máu mạn tính là đặc trưng cơ bản của bệnh đái tháo đường , gây ra các biến chứng nguy hiểm Vì vậy hầu hết các thuốc điều trị bệnh đái tháo đường đều nhằm mục đích làm hạ glucose máu với các cơ chế khác nhau Nhìn chung, cơ chế hạ glucose máu rất phong phú Mỗi thuốc có thể tác động theo một hoặc nhiều cơ chế khác nhau Luận án đã trình bày một số cơ chế hạ glucose máu đã được áp dụng trong điều trị hoặc trong các nghiên cứu thực nghiệm như:

Tăng cường số lượng insulin thông qua ức chế kênh KATP,tăng nồng độ calci nội bào, kích thích tiểu đảo tụy sản xuất insulin

và thông qua các incretin, một số hormon nguồn gốc từ ruột tăng tiết insulin

Tăng cường nhạy cảm của mô đích với insulin thông qua việc hoạt hóa AMPK, tăng gia nhâ ̣p glucose vào cơ , giảm tân tạo glucose ở gan , tăng hoa ̣t đô ̣ng của ty thể gây ha ̣ glucose máu Thông qua receptor PPAR là kích thích biệt hoá tế bào mỡ, kích thích các enzym và protein vận chuyển của tế bào mỡ, làm tăng nhạy cảm với insulin ở mô đích Thông qua quá trình truyền tín hiệu của insulin ở tế bào đích tác động vào nguyên nhân gây kháng insulin

Tác dụng điều hòa, chuyển hóa tương tự như insulin thông qua ức chế G6Pase và thông qua hoạt hóa GLUT4

Ức chế tiêu hóa carbohydrat thông qua ức chế enzym amylase và α-glucosidase làm hạ glucose máu sau ăn

α-1.3 CÁC MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM TRONG NGHIÊN CỨU THUỐC ĐIỀU TRỊ ĐÁI THÁO ĐƯỜNG

Luận án đề cập tới mô hình thực nghiệm in vivo và in vitro

Mô hình thực nghiệm in vivo luận án trình bày các mô hình

gây bệnh đái tháo đường typ 1 và typ 2 Trong đó mô hình gây bệnh đái tháo đường typ 1 bao gồm các phương pháp: Đái tháo đường typ

1 do di truyền, cắt bỏ tuyến tụy, nhiễm virus, sử dụng hóa chất (Streptozocin, Alloxan liều cao) Mô hình gây bệnh đái tháo đường typ 2 gồm các phương pháp: gây đái tháo đường typ 2 do đột biến gen, chế độ ăn nhiều carbohydrat, sử dụng hóa chất (Streptozocin liều thấp, Streptozocin kết hợp với nicotinamid, kết hợp STZ liều thấp và chế độ ăn giàu chất béo)

Mô hình thực nghiệm in vitro bao gồm: Đánh giá tác động

lên hoạt tính của các enzym tiêu hóa và chuyển hóa glucid Đánh giá khả năng bài tiết insulin của tế bào β đảo tụy (trên đảo tụy cô lập hoặc tế bào β đảo tụy, trên khả năng chết theo chương trình hoặc sự sinh sản, thay đổi kích thước tế bào β) Đánh giá mức độ nhạy cảm của mô đích với insulin (thông qua mức độ mức độ biểu hiện của các protein có vai trò quan trọng trong hoạt động của insulin như IRS-1, Akt, GSK3, AMPK, PPAR, GLUT4 trên các dòng tế bào cơ xương

và tế bào mô mỡ) Đánh giá thông qua ức chế PTP1B, GSK-3α giảm kháng insulin trong con đường truyền tín hiệu của insulin

1.4 CÂY CHUỐI TIÊU

Phần tổng quan về cây chuối tiêu, luận án trình bày các nội dung về: vị trí phân loại và đặc điểm thực vật, tên khoa học, bộ phận dùng, các nghiên cứu về thành phần hóa học và tác dụng dược lý của cây chuối tiêu đặc biệt là các nghiên cứu về tác dụng hạ glucose máu liên quan đến đái tháo đường của thân cây chuối tiêu

Mặc dù đã có một số nghiên cứu bước đầu chứng minh tác dụng hạ glucose máu của thân cây chuối tiêu trên chuột thực nghiệm nhưng chưa có nghiên cứu nào đi vào tìm hiểu cơ chế hạ glucose máu cũng như tác động trên chuyển hóa của bộ phận dùng này

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

2.1.1 Dược liệu nghiên cứu: Thân giả cây chuối tiêu (Musa x

paradisiaca L.) thống nhất gọi thân cây chuối tiêu

2.1.2 Động vật thí nghiệm: Chuột nhắt và chuột cống trắng

2.1.3 Các dòng tế bào: Tế bào cơ vân chuột nhắt (C2C12) và tế bào

mô mỡ chuột nhắt (3T3-L1)

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.3.1 Phương pháp điều chế mẫu nghiên cứu

- Điều chế cắn toàn phần: Thân cây chuối tiêu ép lấy dịch,

cất quay chân không thu cắn, sấy áp xuất giảm, thu cắn toàn phần

- Điều chế cắn phân đoạn: Dịch ép toàn phần được lắc với

các dung môi hữu cơ (n-hexan, chloroform, ethylacetat, n-butanol, cắn nước còn lại), sấy áp xuất giảm thu được cắn phân đoạn

Cắn toàn phần và cắn phân đoạn được pha trong dung môi NaCMC 0,5% thành hỗn dịch Sử dụng liều 1000mg/kg chuột nhắt

và 500mg/kg chuột cống Thí nghiệm in vitro phụ thuộc mô hình

thực nghiệm để sử dụng các dung môi pha mẫu thử cho thích hợp

2.3.2 Đánh giá tác dụng hạ glucose máu trên chuột thực nghiệm

- Trên chuột nhắt trắng tăng glucose máu thực nghiệm bởi Streptozocin (STZ) liều 150 mg/kg

+ Đánh giá tác dụng của cắn toàn phần: Chuột nhắt thí

nghiệm gây tăng glucose máu bằng cách tiêm màng bụng STZ liều

150 mg/kg Sau 72 giờ, chọn các chuột có glucose máu trên 11,0 mmol/L chia thành 4 lô (chứng bệnh, gliclazid, metformin, mẫu thử), song song tiến hành thí nghiệm với 1 lô chuột bình thường Chuột được uống mẫu thử liên tục 15 ngày Ngày thứ 16 chuột nhịn đói 10h, thu máu toàn phần để định lượng glucose, insulin huyết thanh, xác định hoạt độ G6Pase

- Trên chuột cống đái tháo đường typ 2 thực nghiệm + Mô hình gây bệnh đái tháo đường typ 2 thực nghiệm:

chuột cống trắng, được nuôi bằng chế độ ăn 60% tổng số calo của khẩu phần ăn là chất béo Sau 60 ngày tiêm màng bụng STZ với liều

50 mg/kg Sau 72 giờ định lượng glucose máu lúc đói của chuột Chọn những chuột có glucose máu trên 11 mmol/L để làm thí nghiệm

+ Đánh giá tác dụng của cắn toàn phần: Chuột đái tháo

đường typ 2 được chia thành 3 lô (chứng bệnh, chứng dương, mẫu thử) lô chuột bình thường uống dung môi pha hỗn dịch thử Ngày thứ 16, chuột nhịn đói 10h, định lượng glucose, insulin huyết thanh, triglycerid (TG), cholesterol toàn phần (Cho TP), hoạt độ G6Pase gan, tình trạng đại thể và vi thể của tụy

- Trên khả năng dung nạp glucose của chuột cống đái tháo đường typ 2 thực nghiệm

Chuột đái tháo đường typ 2 uống mẫu thử 15 ngày, cho chuột nhịn đói 10 giờ, sau đó cho uống dung dịch glucose 3 g/kg thể trọng Định lượng glucose máu sau khi uống dung dịch glucose ở các thời điểm 0 phút; 30, 60, 90 và 120 phút

- Đánh giá tác dụng của cắn phân đoạn: Tiến hành trên

chuột tiêm STZ liều 150 mg/kg để tìm ra phân đoạn có tác dụng hạ glucose máu chiếm ưu thế Sau đó chọn phân đoạn này thử nghiệm trên chuột đái tháo đường typ 2 thực nghiệm Từ đó lựa chọn phân đoạn phân lập chất định hướng điều trị đái tháo đường

2.3.3 Các kỹ thuật định lượng hóa sinh trong thực nghiệm in vivo

Định lượng glucose máu, insulin, cholesterol toàn phần, triglycerid huyết thanh, xác định hoạt độ enzym G6Pase

2.3.4 Kỹ thuật xét nghiệm mô bệnh học

Nguyên tắc: Theo phương pháp nhuộm (HE) thường quy

nhân tế bào beta bắt màu xanh đen, bào tương bắt màu hồng

2.3.5 Phương pháp xác định hoạt độ enzym G6Pase gan (EC 3.1.3.9)

- Nguyên tắc

2.3.6 Phương pháp đánh giá khả năng ức chế các enzym in vitro

- Đánh giá khả năng ức chế protein tyrosin phosphatase 1B (PTP1B - EC 3.1.3.48)

Nguyên tắc: Dựa vào phản ứng loại bỏ nhóm phosphat ở

phân tử tyrosin đã được phosphoryl hóa (pTyr 1158) trong tiểu đơn vị beta của insulin receptor dưới tác dụng của PTP1B Phần phospho

Glucose-6-phosphat + H2OG6 Pase

Glucose + phospho vô cơ (Pi)

tự do (Pi) tạo ra từ phản ứng được định lượng bằng phương pháp đo quang ở bước sóng 595nm

- Đánh giá khả năng ức chế α-amylase (EC 3.2.1.1)

Nguyên tắc: Dựa vào phản ứng thủy phân cơ chất là

2-chloro-4-nitrophenyl-α-D-maltotriosid bởi enzym α-amylase tạo thành 2-chloro-4-nitrophenol, phát hiện màu của 2-chloro-4-nitrophenol ở bước sóng 400 nm

- Đánh giá khả năng ức chế α-glucosidase (EC 3.2.1.20) Nguyên tắc: Dựa vào phản ứng thủy phân cơ chất p-

nitrophenyl-α-D-glucopyranosid (PNP-G) bởi α-glucosidase tạo ra

p-nitrophenol (PNP) Định lượng p-nitrophenol/môi trường kiềm

bằng phương pháp đo quang ở bước sóng 405nm

2.3.4 Đánh giá ảnh hưởng trên sự phosphoryl hóa AMPK và IRS-1

Nguyên tắc: AMPK được hoạt hóa khi phosphoryl hóa gốc

Threonin 172 trên tiểu đơn vị α của AMPK Trong khi đó IRS-1 bị mất hoạt tính, từ đó làm gián đoạn chuỗi truyền tín hiệu nội bào của insulin khi gốc Serin 307 trên protein này được phosphoryl hóa.Đánh giá khả năng phosphoryl hóa AMPK và ức chế sự phosphoryl hóa IRS-1 (Ser307) thông qua bán định lượng p-AMPKα (Thr 172)

và p-IRS-1 (Ser 307) ở tế bào C2C12 sau khi đã được ủ với các mẫu thử bằng kĩ thuật Western Blot

2.3.5 Đánh giá khả năng ức chế biệt hóa của TB mô mỡ 3T3-L1

Nguyên tắc: Tế bào 3T3-L1 trong môi trường nuôi cấy thích

hợp sẽ biệt hóa để tạo thành các tế bào mô mỡ thông qua khả năng tổng hợp triglycerid (TG) Lượng TG hòa tan trong dầu đỏ (Oil Red) được định lượng bằng phương pháp đo quang ở bước sóng 500nm

2.3.7 Phương pháp nghiên cứu thành phần hóa học

Định tính các nhóm chất hóa học bằng các phản ứng hoá học

thường quy, phân lập chất từ 2 phân đoạn có tác dụng hạ glucose

máu chiếm ưu thế bằng sắc ký cột ở pha thường và pha đảo Xác định cấu trúc thông qua nhiệt độ nóng chảy, dữ liệu các phổ

2.3.8 Xử lý số liệu

Kết quả được biểu diễn dưới dạng Xtb±SD (giá trị trung bình của từng lô và độ lệch chuẩn) Xử lí số liệu bằng phần mềm SPSS 16 và Microft Excel 2007, Graphpad Prism 7.03, Wolframalpha, Image J, khác biệt khi p < 0,05

CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG HẠ GLUCOSE MÁU TRÊN ĐỘNG VẬT THỰC NGHIỆM

3.1.1 Kết quả tác dụng hạ của cắn toàn phần

3.1.1.1 Tác dụng của cắn toàn phần trên glucose máu của chuột tiêm STZ liều 150mg/kg

Sau 15 ngày uống mẫu thử, mức hạ glucose máu của các lô chuột thí nghiệm so với ngày đầu tiên được trình bày tại hình 3.1

Hình 3.1 Mức hạ glucose máu của các lô chuột thí nghiệm tiêm

STZ (150 mg/kg) sau 15 ngày uống mẫu thử

Nhận xét: sau 15 ngày uống mẫu thử, mức hạ glucose máu của lô

chuột uống hỗn dịch cắn toàn phần khác biệt (p < 0,01) so với lô chứng bệnh

3.1.1.2 Tác dụng của cắn toàn phần trên nồng độ glucose máu của chuột đái tháo đường typ 2

Sự thay đổi nồng độ glucose máu của các lô chuột đái tháo đường typ 2 sau 15 ngày điều trị được thể hiện ở bảng 3.2

Bảng 3.2 Nồng độ glucose máu của chuột cống đái tháo đường

typ 2 sau 15 ngày uống mẫu thử

Lô chuột Mẫu thử Glucose máu (mmol/L)

Lô 1 (chứng sinh lý) DM pha hỗn dịch thử 5,88  0,94*** 5,69  0,88***

Lô 2 (chứng bệnh) DM pha hỗn dịch thử 18,95  2,48 18,75  2,00

Lô 3 (chứng dương) Metformin 19,18  1,97 9,01  1,37**

Nhận xét: sau 15 ngày uống mẫu thử, nồng độ glucose máu của lô 3

giảm khác so với lô chứng bệnh (p < 0,05) Kết quả mức hạ glucose máu của các lô chuột thử nghiệm sau 15 ngày uống mẫu thử được thể hiện trên hình 3.2

Hình 3.2 Mức hạ glucose máu của các lô chuột đái tháo đường

typ 2 sau 15 ngày uống mẫu thử Nhận xét: lô chuột uống hỗn dịch cắn toàn phần có mức hạ glucose

máu khác so với lô chứng bệnh (p<0,05)

3.1.1.3 Tác dụng của cắn toàn phần trên khả năng dung nạp glucose của chuột cống đái tháo đường typ 2

Đồ thị biểu diễn nồng độ glucose máu của các lô chuột đái tháo đường typ 2 trong test dung nạp glucose bằng đường uống được thể hiện trong hình 3.3

Hình 3.3 sự thay đổi nồng độ glucose máu của các lô chuột đái tháo đường typ 2 thực nghiệm trong test dung nạp glucose

Nhận xét: glucose máu của các lô chuột uống metformin và cắn toàn

phần tăng khác so với lô chứng bệnh (p<0,01 và p<0,05) Sự tồn lưu glucose trong máu của chuột được đánh giá bằng diện tích dưới đường cong (AUC), kết quả được thể hiện trong hình 3.4

Hình 3.4 Sự tồn lưu glucose trong máu của chuột cống đái tháo

đường typ 2 Nhận xét: AUC glucose của lô 3 và lô 4 (uống metformin và

cắn toàn phần), giảm khác biệt so với lô chứng bệnh (p<0,01 và 0,05)

3.1.2 Kết quả tác dụng của cắn phân đoạn

3.1.2.1 Tác dụng của cắn phân đoạn trên glucose máu của chuột tiêm STZ liều 150mg/kg

Mức hạ glucose máu của các lô chuột thí nghiệm sau 15 ngày uống hỗn dịch cắn các phân đoạn, cắn toàn phần và metformin được thể hiện trong hình 3.5

Hình 3.5 Mức hạ glucose máu của các lô chuột tiêm STZ 150 mg/kg sau 15 ngày uống hỗn dịch cắn các phân đoạn

Nhận xét: trong các phân đoạn dịch chiết, chỉ có lô 5 và lô 6 (uống

cắn phân đoạn ethylacetat và phân đoạn n-buthanol) có mức hạ

glucose khác biệt có ý nghĩa thống kê so với lô chứng bệnh (p<0,01)

3.1.2.2 Kết quả tác dụng của cắn phân đoạn ethylacetat và butanol trên chuột đái tháo đường typ 2

n-Sau 15 ngày uống cắn ethylacetat và n-butanol, mức hạ glucose máu của các lô chuột được thể hiện trong hình 3.6

Hình 3.6 Mức hạ glucose máu của các lô chuột đái tháo đường typ 2 sau 15 ngày uống cắn phân đoạn n-butanol và ethylacetat Nhận xét: mức hạ glucose máu ở cả 2 lô chuột uống cắn PĐ

ethylacetat và n-butanol khác (p<0,01) so với lô chứng bệnh

3.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC

3.2.1 Định tính các nhóm chất

Thân cây chuối tiêu có chứa các hợp chất tanin, sterol, đường khử và acid hữu cơ Phân đoạn ethylacetat có tannin, sterol, acid hữu cơ và phân đoạn n-butanol có sterol, đường khử

3.2.2 Kết quả phân lập chất

Phân đoạn ethylacetat và n-butanol phân lập được 6 chất là: cycloeucalenon, acid procatechuic, acid myristic, daucosterol, β-sitosterol và bis-(2-ethyl hexyl hexanoat)

3.3 KẾT QUẢ CƠ CHẾ HẠ GLUCOSE MÁU

3.3.1 Kết quả trên các mô hình thực nghiệm in vivo

3.3.1.1 Kết quả nồng độ insulin huyết thanh

- Trên chuột tiêm tiêm STZ liều 150mg/kg: sau 15 ngày

uống mẫu thử, định lượng insulin huyết thanh, tính chỉ số kháng insulin và chức năng tế bào beta của chuột thể hiện trong bảng 3.12

Bảng 3.12 Nồng độ insulin huyết thanh của các lô chuột tiêm

STZ 150 mg/kg sau 15 ngày uống mẫu thử

Lô Mẫu thử Insulin

Lô 2 (Chứng

bệnh,)

DM pha HD thử

Trong đó %β là chức năng tế bào β, IR là chỉ số kháng insulin

Nhận xét: hai lô chuột uống metformin và cắn toàn phần có

nồng độ insulin huyết thanh, chức năng tế bào β không khác biệt so với lô chứng bệnh Lô chuột uống gliclazid có nồng độ insulin và chức năng tế bào β cao khác biệt với lô chứng bệnh (p<0,05)

- Trên chuột đái tháo đường typ 2: Sau 15 ngày uống mẫu

thử, định lượng insulin huyết thanh, chỉ số kháng insulin và chức năng tế bào beta của chuột, kết quả được trình bày trong bảng 3.15

Bảng 3.15 Nồng độ insulin huyết thanh của chuột cống đái tháo đường typ 2 sau 15 ngày uống hỗn dịch cắn toàn phần

Lô Mẫu

thử

Insulin HT (ng/ml)