Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính gây độc tế bào và kháng viêm của hai loài hải miên rhabdastrella providentiae và xestospongia muta ở vùng biển trung bộ việt nam (tt)

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ --- DƯƠNG THỊ DUNG NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC, HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO VÀ KHÁNG VIÊM CỦA HAI LOÀI HẢI MIÊN Rhabdastrella prov

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

-

DƯƠNG THỊ DUNG

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC, HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO VÀ KHÁNG VIÊM CỦA HAI LOÀI HẢI MIÊN

Rhabdastrella providentiae VÀ Xestospongia muta Ở VÙNG

BIỂN TRUNG BỘ VIỆT NAM

Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ

Mã số : 9.44.01.14

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội - 2019

Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Người hướng dẫn khoa học 1: PGS TS Phan Văn Kiệm

Người hướng dẫn khoa học 2: TS Bùi Hữu Tài

Có thể tìm hiểu luận án tại:

- Thư viện Học Viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

- Thư viện Quốc gia Việt Nam

MỞ ĐẦU

Trong nhi u năm g n đ y, với s h trợ c a các thuật ti n tiến, các hoạt chất t thi n nhi n đ n n được ph n ập và đánh giá hoạt t nh sinh học ất nhi u thuốc c nguồn gốc sinh vật iển đ

c m t tr n th trường o các h ng ược ớn tr n thế giới cung cấp, như à: Cytara ine, Ha aven, Ziconoti e, Vi ara ine, Tra ecte in…

Việt Nam với lợi thế có bờ biển ài hơn 3 260 m chạy dọc

t Bắc vào Nam, nhi u hòn đảo ven biển, đ c biệt có hai qu n đảo Trường Sa và Hoàng Sa nằm giữa biển Đông Đi u kiện đ a ý đ đ đem ại nhi u thuận lợi, ti m năng v nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú cho đất nước, tạo nên hệ sinh vật biển vô cùng đa ạng, dồi dào cả v trữ ượng và thành ph n loài Các kết quả nghiên cứu cho thấy số ượng loài hải miên ở vùng biển Việt Nam được phát hiện khoảng 160 loài và phân bố tập trung ở vùng biển quanh các đảo ven

bờ và xa bờ Trong đ mới chỉ nghiên cứu v thành ph n hóa học và hoạt tính sinh học c a khoảng 20 loài Riêng loài hải miên

Rhabastrella providentiae chưa c nghi n cứu nào trên thế giới cũng như ở Việt Nam Loài hải miên Xestospongia muta cũng chưa c

nghiên cứu nào ở Việt Nam

Việc nghiên cứu, khảo sát thành ph n hóa học và hoạt tính sinh học c a các loài hải mi n đang à vấn đ thu hút s quan tâm c a các nhà khoa học trên thế giới Ở Việt Nam, bước đ u đ c những công trình nghiên cứu v thành ph n hóa học và hoạt tính sinh học

c a các loài sinh vật biển đăng tr n các tạp chí quốc tế uy t n nhưng chưa nhi u Chính vì thế, nhiệm vụ nghiên cứu khảo sát v thành

ph n hóa học và hoạt tính sinh học c a hải miên nói riêng và sinh vật biển nói chung ở nước ta là rất quan trọng Xuất phát t điểm đ , đ

tài “Nghiên cứu thành phần hóa học, hoạt tính gây độc tế bào và

kháng viêm của hai loài hải miên Rhabdastrella providentiae và Xestospongia muta ở vùng biển Trung bộ Việt Nam” đ được l a

chọn

Mục tiêu của luận án: Nghiên cứu để làm rõ thành ph n hóa

học c a hai loài hải miên Rhabdastrella providentiae và

Xestospongia muta thu ở vùng biển Trung bộ Việt Nam Đánh giá

hoạt t nh g y độc tế bào và hoạt tính kháng viêm c a các hợp chất phân lập được để tìm kiếm các hoạt chất àm cơ sở khoa học cho những nghiên cứu tiếp theo để tạo ra sản phẩm chăm s c sức khỏe cho cộng đồng

Nội dung luận án bao gồm:

1 Phân lập các hợp chất t hai loài hải miên Rhabdastrella providentiae và Xestospongia muta thu ở vùng biển Trung bộ Việt

miên thuộc hai giống Rhabdastrella và Xestospongia

1.1 Giới thiệu chung về hải miên: ph n này giới thiệu v đ c điểm,

phân bố, các nghiên cứu v thành ph n hóa học và hoạt tính sinh học

c a hải miên nói chung

1.2 Tổng quan về hải miên thuộc giống Rhabdastrella

1.2.1 Giới thiệu vài nét về hải miên thuộc giống Rhabdastrella

Hải miên giống Rhabdastrella thuộc họ Ancorinidae, bộ

Astrophorida, lớp Demospongia Các nhà hoa học đ ph n ập và xác đ nh cấu trúc c a hoảng hơn 80 hợp chất, các hợp chất đ u thuộc khung isomalabaricane oại nortriterpenoi và triterpenoi

1.2.2 Tình hình nghiên cứu về giống Rhabdastrella trên thế giới

1.2.2.1 Các nghiên cứu về thành phần hóa học của hải miên giống Rhabdastrella

1.2.2.2 Đặc trưng phổ 13 C-NMR của một số hợp chất isomalabaricane phân lập từ hải miên giống Rhabdastrella

1.2.2.3 Các nghiên cứu về hoạt tính sinh học của hải miên giống Rhabdastrella

1.3 Tổng quan về hải miên thuộc giống Xestospongia

1.3.1 Giới thiệu chung về hải miên thuộc giống Xestospongia

Đến năm 2018 c hoảng 350 nghi n cứu v hải mi n thuộc

giống Xestospongia T các nghi n cứu đ ph n ập và xác đ nh cáu

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Mẫu hải miên Rhabdastrella providentiae (Dendy, 1916)

được thu ở rạn san hô thuộc vùng biển Cồn Cỏ, Quảng Tr Mẫu hải

miên Xestospongia muta (Schmidt, 1870) được thu ở rạn san hô

thuộc vùng biển V nh Mốc, Quảng Tr Tên khoa học c a hai mẫu được xác đ nh bởi GS TS Đ Công Thung, Viện Tài nguyên và Môi trường biển, Viện Hàn lâm Khoa học và Công Nghệ Việt Nam (VAST) Mẫu tiêu bản được ưu giữ tại Viện Hóa sinh biển, VAST

2.2 Phương pháp nghiên cứu

Hình 2.3 Sơ đồ phân lập các hợp chất từ loài Rhabdastrella providentiae

2.3.2 Phân lập các hợp chất từ loài hải miên X muta

Hình 2.4 Sơ đồ phân lập các hợp chất từ loài Xestospongia muta

2.4 Thông số vật lý và dữ liệu phổ của các hợp chất đã phân lập

được

2.5 Kết quả thử hoạt tính sinh học của các hợp chất phân lập được

2.5.1 Kết quả thử hoạt tính kháng viêm của các hợp chất phân lập được từ loài R providentiae

- Bảng 2.1 Kết quả đánh giá hoạt tính ức chế sự sản sinh NO trong

Bảng 2.2 Kết quả đánh giá hoạt tính ức chế sự sản sinh ra NO

trong tế bào BV2 của các hợp chất XM1-XM11

2.5.4 Kết quả nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các hợp chất phân lập được từ loài X muta

Bảng 2.4 Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất XM1-XM11

ĐC: Sử dụng Ellipticine làm đối chứng dương

Đánh giá cơ chế chống ung thư của hợp chất XM1 đối với dòng tế bào ung thư vú ở người MCF-7: Kết quả cho thấy hợp chất

XM1 gây nên quá trình apoptosis c a tế ào thông qua àm thay đổi

mức độ biểu hiện c a các protein liên quan trong tế ào ung thư vú người MCF-7 Đồng thời hợp chất này cũng tác động đến chu kì tế

ào ung thư vú người MCF-7 ở pha G2/M

CHƯƠNG 3 THẢO LUẬN KẾT QUẢ

3.1 Xác định cấu trúc hóa học các hợp chất phân lập từ loài R providentiae

3.1.12 Hợp chất RP12: rhabdaprovidine G (hợp chất mới)

Hình 3.30 Cấu trúc hóa học của hợp chất RP12 và hợp chất RP10

Hợp chất RP12 thu được ưới dạng chất bột vô đ nh hình

màu vàng nhạt Trên phổ khối ượng phân giải cao HR-ESI-MS c a

RP12 xuất hiện các pic ion giả phân tử tại m/z 471.3461 [M+H]+

(tính toán lí thuyết cho công thức phân tử C30H47O4, 471,3474), m/z

493,3289 [M+Na]+ (tính toán lí thuyết cho công thức phân tử

C30H46O4Na, 493,3294), m/z 515,3390 [M+HCOO]- (tính toán lí thuyết cho công thức phân tử C31H47O6, 515,3373); kết hợp với phổ 13

C-NM cho phép xác đ nh công thức phân tử c a RP12 là

C30H46O4 T công thức phân tử tr n t nh toán được độ bất bão hòa

c a RP12 là 8 Trên phổ 1H-NMR c a hợp chất RP12 xuất hiện tín

hiệu c a 7 nhóm methyl singlet cộng hưởng tại δH 0,95, 1,05, 1,09, 1,50, 1,60, 1,68, 1,71 (3H, s); tín hiệu c a 2 proton olefin tại δH 5,81

(d, J = 8,5 Hz), 5,10 (d, J = 6,5 Hz); tín hiệu c a 3 proton oxymethine

tại δH 4,15 (d, J = 5,5 Hz), 4,24 (br s), 4,70 (t, J = 6,5 Hz) Phân tích

phổ 13C-NMR thấy xuất hiện tín hiệu c a 30 car on trong đ có 1 carbon thuộc nhóm carbonyl cộng hưởng tại δC 219,9; tín hiệu c a 4 carbon olefin tại δC 121,8, 124,1, 131,6, 141,9 gợi ý cho s xuất hiện

2 liên kết đôi C-C; tín hiệu c a 3 carbon oxymethine cộng hưởng tại

δC 68,1, 76,3, 77,0; và tín hiệu c a 22 carbon khác T những dữ liệu phổ 1H-NMR và 13C-NMR gợi ý hợp chất RP12 có dạng khung

isomalabaricane, một lớp hợp chất triterpene có nh n 3 vòng ngưng

tụ 6,6,5-tricyclic Cấu trúc c a RP12 bao gồm 1 nhóm carbonyl, 2

liên kết đôi C-C, 3 vòng c a hung ch nh, như vậy có thể d đoán còn có thêm 2 vòng ở ph n mạch nhánh để phù hợp với độ bất bão

hòa là 8 Các số liệu phổ NMR c a RP12 được so sánh với số liệu

c a hợp chất RP10 thấy g n như trùng hớp t v trí C-1 đến C-8, gợi ý cho s thay đổi ở cấu trúc c a RP12 bắt đ u t vòng 5 cạnh

Hình 3.31 Các tương tác HMBC, COSY và NOESY chính của hợp chất RP12

Bảng 3.12 Số liệu phổ NMR của RP12 và hợp chất tham khảo

C * δ C a,b δ C a,b δ H a,c (mult., J = Hz)

cạnh) c a hợp chất RP12 Khác với các hợp chất RP9 và RP10, s

thay đổi hóa học c a C-11 (δC 77,0), C-12 (δC 76,3) và C-13 (δC 54,9)

đ c trưng cho hai nh m oxymethine (C-11 và C-12) và một nhóm methine hông đ nh với oxy (C-13)

Cấu trúc ph n mạch nhánh được xác đ nh d a trên phân tích phổ HMBC và COSY, bao gồm tương tác HMBC t các proton methyl H-26 (δH 1,68) và H-27 (δH 1,61) đến C-25 (δC 131,6) và C-

24 (δC 124,1), tương tác COSY giữa H-24 (δH 5,10)/H-23 (δH 2,08 và 2,14)/H-22 (δH 2,06 và 2,11), tương tác HMBC t H-21 (δH 1,71) đến C-22 (δC 39,8)/C-20 (δC 141,9)/C-17 (δC 121,8), tương tác COSY c a H-17 (δH 5,81)/H-16 (δH 4,70)/H-15 (δH 1,13 và 2,26), và tương tác HMBC t H-18 (δH 2,65 và 2,76) đến C-15 (δC 36,4)/C-14 (δC54,0)/C-13 (δC 54,9) Tiếp đ , tương tác HMBC giữa H-16 (δH 4,70)

và C-12 (δC 76,3) cho biết c u nối ether giữa C-16 và C-12 Ngoài ra,

s hiện diện c a một vòng epoxy tại C-14/C-18 đ được xác nhận bởi

s phù hợp v công thức phân tử c a RP12 (C30H46O4), độ chuyển

d ch hóa học c a carbon methylene C-18 (δC 49,8) và carbon không liên kết tr c tiếp với hydrro C-14 (δC 54,0), hằng số liên kết Jgeminal

c a proton H-18 (4,5 Hz) và so sánh số liệu phổ c a cấu trúc epoxy

đ được công bố trong tài liệu tham khảo

Tiếp tục phân tích phổ NOESY và CD c a hợp chất RP12 để

xác đ nh lập thể c a hợp chất này D a vào tương tác NOESY giữa H-16 (δH 4,70) và H-21 (δH 1,71) xác đ nh được cấu hình c a liên kết

đôi C-17/C-20 là E Các tương tác NOESY t H-19 (δH 0,95) đến

H-9 (δH 1,90) và H-29 (δH 1,05), t H-5 (δH 2,48) đến H-28 (δH 1,09) và H-30 (δH 1,49) cho biết cấu hình trans-syn-trans c a 3 vòng A-C

Đi u đ c nghĩa à C-29, C-19, H-9 nằm cùng một phía, giả sử cùng

đ nh hướng β Do đ , tương tác NOESY c a H-19 (δH 0,95) với H-11 (δH 4,24), H-9 (δH 1,90) với H-15ax (δH 2,26), H-15ax với H-16 (δH

4,70) đ chứng minh cho đ nh hướng β c a H-11 và H-16 Và tương

tác NOESY c a H-17 (δH 5,81) với H-12 (δH 4,15), H-12 với H-13 (δH 1,71) đ gợi ý cấu hình α c a H-12 và H-13 Vòng epoxy tại C-14/C-18 được xác đ nh là cấu hình α thông qua tương tác NOESY giữa H-30 (δH 1,49) và H-18 (δH 2,76) Cuối cùng, tiến hành phân tích

phổ CD th c nghiệm c a hợp chất RP12 và so sánh với phổ CD tính

toán lý thuyết cho các c p đồng ph n đối quang RP12a (5R, 8S, 9S, 10S, 11S, 12S, 13S, 14S, 16S) và RP12b (5S, 8R, 9R, 10R, 11R, 12R, 13R, 14R, 16R) cho phép kết luận cấu trúc tuyệt đối c a RP12 là (5R, 8S, 9S, 10S, 11S, 12S, 13S, 14S, 16S) Do đ , hợp chất RP12 đ được

xác đ nh và đ y à một hợp chất mới và được đ t tên là

rhabdaprovidine G

3.1.19 Tổng hợp các hợp chất phân lập được từ loài R providentiae RP18

RP1-T loài hải miên Rhabdastrella providentiae đ ph n ập

được 18 hợp chất (RP1-RP18) Trong đ bao gồm: 12 hợp chất mới

(RP1-RP12) được đ t tên là: rhabdastrellin G-K (RP1-RP5),

rhabdaprovidine A-G (RP6-RP12) và 6 hợp chất đ iết: jaspolide C

(RP13), globostelletin C (RP14), globostelletin D (RP15), jaspiferin

A (RP16), mollisolactone A (RP17), gibepyrone F (RP18) (Hình

3.50) B n cạnh t nh mới v cấu trúc h a học, một số các hợp chất

ph n ập được còn c các đ c điểm đ c iệt hác trong cấu trúc như:

- Hợp chất mới RP12 có cấu trúc phức tạp với 8 carbon bất đối và có

s đ ng vòng epoxy tạo thành hệ 5 vòng l n đ u ti n được tìm thấy ở các hợp chất khung isomalabaricane Trong nghiên cứu này chúng tôi

đ xác đ nh được cấu hình tuyệt đối c a RP12 thông qua việc phân

tích phổ NOESY và CD

- Hợp chất mới RP11 với lập thể a vòng đ c biệt được sắp xếp

trans-syn-cis thay vì trans- syn-trans thường tìm thấy t các loài hải

miên thuộc giống Rhabdastrella Cấu hình tuyệt đối c a RP11 cũng

được xác đ nh thông qua phổ NOESY và CD

- Hợp chất mới RP3 với s đ ng vòng γ-lactone ở ph n mạch nhánh

hiếm g p ở các hợp chất isomalabaricane Hai carbon bất đối ở ph n mạch nhánh c a hợp chất này cũng được xác đ nh cấu hình tuyệt đối thông qua phân tích giá tr δC, các tương tác tr n phổ NOESY và CD

- M c dù trong những công bố trước v các hợp chất dạng khung

isomalabaricane các c p đồng phân 13E/13Z thường được thông báo

tìm thấy ở dạng h n hợp Hai hợp chất globostelletin C (RP14) và D (RP15) cũng mới chỉ được công bố ở dạng h n hợp Trong nghiên

cứu này các hợp chất mới RP4/ RP5, RP6/ RP7 và hai hợp chất đ

biết RP14/ RP15 là những c p đồng phân 13E/13Z đ được phân lập

riêng rẽ với độ tinh khiết cao

- Các hợp chất hung isoma a aricane à những chất thứ cấp chuyên iệt được sinh tổng hợp ởi các oài hải mi n giống Stelletta, Jaspis, Geodia và Rhabdastrella (thuộc họ Astrophorida) Do đ , việc phát

hiện các hợp chất ạng isoma a aricane mới (RP1-RP12) c thể

được coi à các hợp chất mar er sử ụng để đ nh anh oài hải mi n

thuộc giống Rhabdastrella Cấu trúc đ c iệt c a hợp chất RP11 và

RP12 c thể được sử ụng àm chỉ th cho đ nh anh oài R

providentiae.

Hình 3.50 Cấu trúc hóa học của các hợp chất RP1-RP18

3.2 Xác định cấu trúc hóa học các hợp chất phân lập từ loài X muta

3.2.1 Hợp chất XM1: araguspongine C

Hình 3.51 Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC (H→C), COSY

(H─H) chính của hợp chất XM1

Hợp chất XM1 thu được ưới dạng chất bột màu trắng, vô

đ nh hình Phân tích TLC nhận thấy hợp chất XM1 phản ứng ương tính với ung ch c a Dragen orff cho thấy hợp chất XM1 à một

a a oi Hợp chất XM1 được xác đ nh c công thức ph n tử à

C28H50O4N2 được xác đ nh a vào phổ hối ph n giải cao H

-ESI-MS xuất hiện các pic ion giả ph n tử tại m/z: 479,3854 [M+H]+

(tính toán thuyết cho công thức ph n tử C28H51O4N2, 479,3843) và 477,3701 [M-H]- (t nh toán thuyết cho công thức ph n tử

C28H49O4N2, 477,3692) Kết hợp với 14 t n hiệu car on xuất hiện tr n phổ 13

C-NMR gợi ý cho hợp chất XM1 là một chất có cấu trúc đối xứng Do đ , ta chỉ c n làm sáng tỏ cấu trúc c a một nửa phân tử

Phân tích các tín hiệu trên phổ cộng hưởng t hạt nhân 1D-NMR

nhận thấy hợp chất XM1 có dạng khung macrocyclic

bis-1-oxa-quinolizidine Trên phổ cộng hưởng t hạt nhân proton 1H-NM c a

XM1 quan sát thấy h u hết các tín hiệu proton xuất hiện ở vùng

trường cao tại δH 1,11 – 4,85 Trên phổ 13C-NMR và DEPT c a XM1

xuất hiện các ba t n hiệu ở vùng oxymethine (δC 91,0, 77,6 và 72,0), mười một t n hiệu methylene (δC 21,8 – 53,2) T các đ c trưng phổ

NM tr n c thể thấy XM1 à một hợp chất marcrocyc ic is

1-oxaquinolizidine, một ớp chất được công ố có trong các loài hải