TỔNG QUAN VỀ CÁC ĐÍCH CỦA THUỐC ĐIỀU TRỊ ĐÁI THÁO ĐƯỜNG VÀ CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CÂY CHUỐI TIÊU (MUSA PARADISIACA L)

Tài liệu tổng quan về các đích có liên quan đến cơ chế hạ glucose máu của các dược liệu, các thuốc trong nghiên cứu thuốc điều trị đái tháo đường của các nhà khoa học trong nước và ngoài nước hiện nay. các tài liệu nước ngoài nghiên cứu về tác dụng của cây chuối tiêu (Musa paradisiaca L.)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

NGUYỄN THỊ ĐÔNG

TỔNG QUAN VỀ CÁC ĐÍCH CỦA THUỐC ĐIỀU TRỊ ĐÁI THÁO ĐƯỜNG

VÀ CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CÂY CHUỐI TIÊU (MUSA PARADISIACA L)

TIỂU LUẬN TỔNG QUAN

HÀ NỘI, NĂM 2016

MỤC LỤC TRANG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI

NGUYỄN THỊ ĐÔNG

TỔNG QUAN VỀ CÁC ĐÍCH CỦA THUỐC ĐIỀU TRỊ ĐÁI THÁO ĐƯỜNG

VÀ CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CÂY CHUỐI TIÊU (MUSA PARADISIACA L)

TIỂU LUẬN TỔNG QUAN

CHUYÊN NGÀNH: HÓA SINH DƯỢC

Mã số: 62 72 04 08

HÀ NỘI, NĂM 2016

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

TT VIẾT TẮT TÊN ĐẦY ĐỦ

1 DPP-4 Dipeptidyl peptidase-4

36 MAPK Mitogen –activated protein kinase

37 MCP-1 Monocyte chemoattractant protein-1

38 MDA – GSH Oxidative stress markers

48 QUICKI Quantitative Insulin Sensitivity Check Index

DANH MỤC HÌNH

1 Hình 1.1 Cơ chế bệnh sinh của đái tháo đường typ 1 3

4 Hình 2.2 Sự chia cắt phân tử proglucagon tại tế bào alpha và tế bào L 9

5 Hình 2.3 Sự truyền tín hiệu thông qua receptor liên kết với protein G 11

9 Hình 2.7 Vai trò của F1,6Bpase trong quá trình chuyển hóa glucose 17

10 Hình 2.8 Vai trò của GP trong quá trình tân tạo glucose 18

13 Hình 2.11 Chuỗi truyền tín hiệu của IP3 và Akt trong chuyển hóa

glucose

21

16 Hình 2.14 Vai trò điều hòa âm tính của PTP-1B với hoạt động của

insulin và leptin ở tế bào đích

24

17 Hình 2.15 Sự truyền tin của insulin và hoạt động của GSK-3 25

ĐẶT VẤN ĐỀ

Đái tháo đường (ĐTĐ) là một bệnh nội tiết đặc trưng bởi tình trạng tăng glucose máukèm theo nhiều biểu hiện rối loạn chuyển hoá Hậu quả của sự tăng glucose máu là nhữngbiến chứng nghiêm trọng có thể đe dọa đến tính mạng của người bệnh Theo nghiên cứu củaHiệp hội ĐTĐ Quốc tế, năm 2015 số lượng bệnh nhân mắc bệnh ĐTĐ là 415 triệu người,chiếm 8,8% dân số thế giới và vẫn tiếp tục gia tăng mạnh, ước tính đến năm 2040 có khoảng

642 triệu người mắc bệnh ĐTĐ Sự gia tăng đột biến về tỷ lệ người mắc bệnh ĐTĐ hiện nayđang là một gánh nặng cho ngành y tế Chi phí để quản lý, chăm sóc và điều trị bệnh rất tốnkém Theo công bố của tổ chức y tế thế giới, chi phí trực tiếp mỗi năm cho bệnh nhân ĐTĐước tính khoảng 673 tỷ đô la, chiếm khoảng 16,2% ngân sách chăm sóc sức khoẻ của thế giới[85]

Trong những năm qua, số nghiên cứu về đái tháo đường đã tăng lên nhanh chóng Sự rađời của các thuốc mới và ứng dụng trong điều trị cho phép thầy thuốc cũng như bệnh nhân cónhiều sự lựa chọn hơn Các thuốc điều trị đái tháo đường đang được sử dụng đã cho thấynhững hiệu quả nhất định [32], [178] Tuy nhiên, hiệu quả lâu dài trong việc ngăn ngừa cácbiến chứng của đái tháo đường thông qua kiểm soát glucose máu vẫn hạn chế, đồng thờinhững phản ứng bất lợi khi sử dụng thuốc vẫn là một vấn đề đáng lưu ý [165] Do đó, mộttrong những mối quan tâm hàng đầu của các nhà khoa học hiện nay là việc tìm ra nhữngthuốc mới điều trị đái tháo đường, dựa trên sự khám phá các đích tác dụng mới, nhằm nângcao hiệu quả điều trị đái tháo đường, đồng thời giảm được những phản ứng bất lợi Kế thừanền y học cổ truyền của dân tộc để từ đó nghiên cứu, sản xuất ra các loại thuốc có nguồn gốctừ thảo dược thiên nhiên hiệu quả và an toàn cao đang là hướng lựa chọn hợp lý để giải quyếtvấn đề này [6] Từ hướng nghiên cứu đó, đã có nhiều loại thảo dược được nghiên cứu vàchứng minh tác dụng hạ glucose máu như: dây đau xương, chè xanh, thổ phục linh [4],[5],[9]

Cây Chuối tiêu (Musa paradisiaca L) được biết đến như một loại thực phẩm và cũng

là một vị thuốc Theo y học cổ truyền, quả chuối tiêu xanh chữa tiêu chảy, kiết lỵ Chuối tiêuchín chữa nhuận tràng, táo bón, vỏ quả chuối tiêu chữa lỵ, đau bụng bằng cách sắc uống hoặcsắc lấy nước rửa chỗ mẩn ngứa, lở loét, bột quả chuối tiêu xanh phòng loét dạ dày, vỏ quảchuối tiêu có tác dụng làm săn se diệt nấm, nhựa quả chuối tiêu xanh chữa hắc lào, lá chuốitiêu non giã nát cầm máu vết thương làm dịu vết bỏng [2] Nhiều bộ phận của cây chuốitiêu đã được nghiên cứu và chứng minh tác dụng chữa bệnh [74], [126], [171] Theo kinhnghiệm dân gian của đồng bào dân tộc thiểu số phía bắc Việt Nam và một số quốc gia trên thếgiới [62], phần thân chuối ép lấy nước uống để điều trị ĐTĐ, kết quả hạ glucose máu rất tốt.Tuy nhiên, cho đến thời điểm này chưa có tài liệu khoa học của Việt Nam nghiên cứu về tácdụng sinh học của thân cây chuối tiêu Hiện nay, trên thế giới có một vài nghiên cứu về tácdụng chữa ĐTĐ 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 tácdụng hạ glucose máu của dược liệu này [171] Để có những bằng chứng khoa học về tác dụng

và cơ chế tác dụng của thân cây chuối tiêu trong điều trị ĐTĐ chúng tôi tiến hành tìm hiểucác đích tác dụng của thuốc điều trị ĐTĐ và các nghiên cứu về cây chuối tiêu để từ đó có

những định hường nghiên cứu cho luận án “Nghiên cứu tác dụng và cơ chế tác dụng của

thân cây chuối tiêu (Musa paradisiaca L) trong điều trị ĐTĐ trên thực nghiệm” Xuất

phát từ các lý do nêu trên tiểu luận tổng quan được thực hiện với 2 mục tiêu:

1 Tìm hiểu tổng quan về các đích của thuốc điều trị ĐTĐ

2 Tìm hiểu về các nghiên cứu trong và ngoài nước về cây chuối tiêu trong điều trị ĐTĐ trên thực nghiệm.

1 BỆNH SINH CỦA BỆNH ĐÁI THÁO ĐƯỜNG

Hình 1.1 Cơ chế bệnh sinh của đái tháo đường typ 1[]

1.1 Bệnh sinh của ĐTĐ typ 1

ĐTĐ typ 1 là tình trạng thiếu insulin tuyệt đối do tế bào beta của đảo tụy bị tổn thươnggây nên [39], [86] Hầu hết các trường hợp ĐTĐ typ 1 là hậu quả của sự phá hủy tế bào betađảo tụy tự miễn gây thiếu hụt không hồi phục nồng độ insulin trong máu [70]

Bệnh sinh của ĐTĐ typ 1 đầu tiên phải kể đến di truyền có liên quan chặt chẽ với yếu

tố kháng nguyên bạch cầu người (human leucocyte antigen -HLA) HLA là những phân tửnằm trên bề mặt các tế bào trình diện kháng nguyên (MHC [29] Các cá thể có kiểu gen chứa

2 tập hợp gen này có nguy cơ mắc ĐTĐ typ 1 cao nhất và khởi phát bệnh từ rất sớm Cónhiều giả thiết cho rằng các tập hợp gen HLA nguy cơ cao nói trên có vai trò trình diện nhữngđoạn peptid đặc hiệu của tiểu đảo tụy cho lympho T Gen có vai trò quan trọng thứ hai trongcác yếu tố di truyền liên quan đến bệnh ĐTĐ typ 1 là gen mã hóa insulin nằm trên nhiễm sắcthể số 11 Đầu 5’ của gen này có các đoạn polynucleotid lặp lại Các nghiên cứu cho thấy độdài của các đoạn lặp này sẽ quyết định nguy cơ mắc ĐTĐ typ 1 Các đoạn lặp có độ dài cànglớn thì nguy cơ mắc ĐTĐ càng thấp và ngược lại [29] Trong thực tế, nguyên nhân liên quanđến gen mã hóa insulin chiếm 10% tổng số các trường hợp nhạy cảm về di truyền của bệnhĐTĐ typ 1 [78],[135] Các nghiên cứu sàng lọc về di truyền học đã chỉ ra ít nhất 15 vị trí genkhác liên quan đến bệnh ĐTĐ typ 1 [57], trong đó, có 2 gen liên quan tới cơ chế hoạt hóalympho T Đó là gen mã hóa kháng nguyên lympho T gây độc tế bào (CTLA-4), thuộc nhiễm

sắc thể số 2 và gen mã hóa lymphoid tyrosine phosphatase (PTPN22), được biểu thị đặc hiệu

ở tế bào lympho T [95]

Yếu tố thứ hai phải kể đến trong cơ chế bệnh sinh của ĐTĐ typ 1 là sự tác động củamôi trường Một trong những yếu tố môi trường được chứng minh có liên quan đến bệnhĐTĐ là virus Sở dĩ nhiễm virus được coi là nhân tố quan trọng trong các nguyên nhân gâyĐTĐ typ 1 ở người vì tỉ lệ phát bệnh tăng theo mùa, đặc biệt trong mùa có dịch cúm Mặckhác, từ tiểu đảo tụy của một số bệnh nhân ĐTĐ typ 1 tử vong do nhiễm toan ceton, người tađã phân lập được virus Coxsacki loại B4 Khi tiến hành gây nhiễm với virus Coxsacki ở độngvật thí nhiệm cho thấy tế bào beta bị nhiễm virus và xuất hiện ĐTĐ ở những động vật này[65].

Cuối cùng là sự kết hợp của 3 yếu tố: di truyền, môi trường và miễn dịch: sau khi xuấthiện các yếu tố khởi phát của môi trường, hiện tượng thâm nhiễm đảo tụy ở các cá thể nhạycảm về di truyền với bệnh bắt đầu xảy ra ở tế bào beta, từ đó sẽ tiếp tục dẫn đến quá trình pháhủy của toàn bộ tiểu đảo tụy Tế bào beta có thể bị phá hủy bởi 2 cơ chế:

Các lympho T hiệu ứng giải phóng các hạt chứa perforin vào tế bào đích Cơ chế nàycần có sự liên kết giữa receptor của lympho T đặc hiệu với tự kháng nguyên và phức hợp hòahợp tổ chức của tế bào đích

Cơ chế làm chết tế bào beta theo chương trình (apoptosis) thông qua Fas (CD95) vàFasL (CD95L) Cơ chế này không cần sự liên kết giữa receptor của tế bào T với phức hợp hòahợp tổ chức [78]

Sau khi “khởi động”, một loạt phản ứng miễn dịch sẽ diễn ra: các tiểu đảo tụy bị thâmnhiễm bởi các tế bào đơn nhân, các đại thực bào và tế bào lympho T độc (quá trình thâmnhiễm này được gọi là viêm tiểu đảo tụy) Ở giai đoạn này, trong huyết thanh người bệnh xuấthiện rất nhiều kháng thể kháng tiểu đảo tụy, đây gọi là giai đoạn tiền ĐTĐ typ 1 Tế bào beta

bị tổn thương làm cho quá trình sản xuất insulin giảm dần, cho đến khi nồng độ insulin không

đủ để duy trì nồng độ glucose trong máu ở mức bình thường, bệnh ĐTĐ thật sự sẽ xuất hiện[36]

1.2 Bệnh sinh của ĐTĐ typ 2

ĐTĐ typ 2 thuộc bệnh rối loạn chuyển với đặc hóa đặc điểm là tăng glucose máu mạn tính với sự đề kháng insulin ở mô đích [1],[86]

- Hiện tượng kháng insulin

Kháng insulin là tình trạng giảm hoặc làm mất tính nhạy cảm của cơ quan đích vớiinsulin [1] Insulin sau khi được tiết ra từ tế bào β đảo tụy, gắn với tiểu đơn vị α của insulinreceptor (IR), thông tin sẽ được truyền qua màng tế bào tới vùng bào tương của các tiểu đơn

vị β, vùng này có hoạt tính tyrosin kinase nội tại Tiểu đơn vị β tự phosphoryl hoá tại các đuôityrosin gây ra hàng loạt các phản ứng trong tế bào thể hiện trong hình 1.2

Nồng độ glucose FFA Nồng độ glucose FFA

Gan Cơ

Giảm phosphoryl hóa tyroxin / IRS1 và IRS2 Tăng phosphoryl hóa serin

Giảm phosphoryl hóa tyroxin

giam

Sự phosphoryl hóa tyroxin

Hình 1.2 Cơ chế bệnh sinh của ĐTĐ typ 2

Trong thực tế, hiện tượng kháng insulin đã được chứng minh theo các cơ chế sau: Bấthoạt insulin receptor (IR) thông qua tăng hoạt tính của các enzym khử phosphoryl của tyrosintrong con đường truyền tin nội bào của insulin Một số enzym đã được nghiên cứu như cácprotein tyrosin phosphatase (PTP) trong đó chủ yếu là PTP1B PTP1B có trong lưới nội chất

và trong tế bào mô đích của insulin với tác dụng tăng hoạt tính các enzym khử phosphoryl (ứcchế quá trình phosphoryl hoá) của tyrosin trong IR và trong insulin receptor substrate (IRS)

do đó giảm tính nhạy cảm của insulin trên tế bào [37], [73] Sự gia tăng phosphoryl hoá cácphân tử serin hoặc threonin không những làm giảm khả năng hoạt hoá IP3 mà còn làm giảmquá trình phosphoryl hoá tyrosin của insulin receptor, tăng thoái hoá IRS do đó làm giảm tácdụng của IRS và tăng kháng insulin [41], [58] Bất hoạt IP3 thông qua ức chế tiểu đơn vị điềuhoà ngược p85 nằm trên IP3K: Sự thể hiện quá mức dạng hoạt động p100 trên PI3K hoặckích thích quá mức Akt đều ức chế p85 làm giảm tác dụng sinh học của insulin [114]

Yếu tố quan trọng làm gia tăng tình trạng kháng insulin là thừa cân, béo phì [160].Theo Venables, khoảng 80% bệnh nhân ĐTĐ typ 2 liên quan đến béo phì và lối sống ít vậnđộng [169] Theo báo cáo của trung tâm kiểm soát và phòng bệnh Mỹ, khoảng 55% bệnhnhân ĐTĐ đồng thời mắc béo phì, 85% bệnh nhân ĐTĐ bị thừa cân Một trong các nguyênnhân gây béo phì là do chế độ ăn nhiều chất béo và ít vận động Ở những bệnh nhân béo phì,nồng độ acid béo tự do (FFA) tăng cao cạnh tranh với glucose trong chuyển hóa tại cơ vân,gia tăng FFA gây rối loạn sử dụng glucose ở ngoại biên FFA còn có vai trò trong việc điềuhòa, phóng thích glucose ở gan và góp phần làm kháng insulin ở gan trên người béo phì Sựgia tăng FFA gây đề kháng insulin [86]

- Hiện tượng bù và sự suy kiệt tiếp theo của tế bào beta

Tình trạng kháng insulin làm giảm tác dụng điều hòa chuyển hóa của insulin ở các môđích, với biểu hiện rõ ràng nhất là sự tăng glucose máu Khi nồng độ glucose máu cao sẽ kíchthích tế bào beta của đảo tụy tăng tiết insulin Bên cạnh đó, các yếu tố nguy cơ còn có tácđộng trực tiếp đến tế bào beta Sự kết hợp của hai tác động này đôi khi dẫn đến hiện tượngkích thích quá mức tế bào beta, sau một thời gian sẽ dẫn đến sự suy giảm của tế bào beta.Ngoài ra, nồng độ FFA và glucose trong máu tăng làm tăng chuyển hoá tại ty thể, tăng cácgốc tự do gây gia tăng tình trạng viêm Mặt khác, tăng tổng hợp insulin ở tế bào beta gây rahiện tượng stress lưới nội chất Cả hai nguyên nhân này đều dẫn đến sự chết theo chươngtrình của tế bào beta Ở giai đoạn này, sự sản xuất và bài tiết insulin ở tụy giảm đi kèm theohiện tượng kháng insulin sẵn có làm tình trạng mất kiểm soát nồng độ glucose máu tiếp tụcxấu đi kèm theo nhiều biến chứng nghiêm trọng [86].

2 CÁC ĐÍCH TÁC DỤNG CỦA THUỐC ĐIỀU TRỊ ĐÁI THÁO ĐƯỜNG

2.1 Các đích làm tăng sản xuất insulin

2.1.1 Cơ chế bài tiết insulin

Sự bài tiết insulin được khái quát (hình 2.1), theo đó sự tiết insulin phụ thuộc vào cácyếu tố sau: Kênh KATP, các incretin, Receptor của protein G, Glucose kinase, CXCChemokine Ligand , Ghrelin, biểu hiện gen mã hóa insulin Quá trình bài tiết insulin đượckhái quát theo hình 1.1 Trong đó đặc biệt quan trọng là kênh K+ phụ thuộc ATP (kênh

K+ATPase, KATP) ở những tế bào beta tiết insulin Sự tăng các cơ chất có khả năng oxi hóa làglucose và G6P làm tăng sản xuất ATP trong tế bào, dẫn tới tăng tỉ lệ ATP/ADP, làm ức chếkênh KATP Sự ức chế kênh KATP làm giảm K+ nội bào và gây khử cực màng tế bào, dẫn tới mởkênh Ca2+ Ca2+ nội bào có hoạt tính như một chất kích thích tiết insulin, tăng giải phónginsulin từ các túi nội bào ra khỏi tế bào beta [32]

R của Protein G

Hình 2.1 Cơ chế bài tiết insulin []

2.1.2 Các đích tác dụng liên quan đến sự tăng sản xuất insulin

2.1.2.1 Kênh K ATP

Kênh KATP ở những tế bào beta tiết insulin là một protein xuyên màng gồm 4 tiểu đơn vịKIr 6.2 và 4 tiểu đơn vị Sur1 Cả 2 loại tiểu đơn vị đều chứa những phần gắn với các chấtđiều hòa hoạt động của kênh Do đó, kênh KATP là một đích tác dụng quan trọng của nhữngthuốc ĐTĐ theo cơ chế tăng tiết insulin từ tế bào beta hiện đang được sử dụng rộng rãi.Những thuốc này bao gồm các nhóm sulfonylure và meglitinid [32] Khi làm giảm nồng độ

K+, gây khử cực màng và mở kênh Ca2+ phụ thuộc điện thế Kết quả là làm tăng giải phónginsulin từ tế bào beta Với cơ chế tác dụng đó, các thuốc này được dùng trong ĐTĐ typ 2, khituỵ vẫn còn khả năng bài tiết insulin [31] Trong số các thuốc làm tăng sản xuất insulin ở tuỵ,nhóm sulfonylure là thuốc điển hình nhất và được sử dụng rộng rãi Ngoài các sulfonylurea,

có 2 hoạt chất mới cũng đã được đưa vào sử dụng Đó là 2 dẫn chất thuộc nhóm meglitinid làrepaglinid và nateglinid Hai chất này có cùng cơ chế tác dụng, kiểu tác dụng và tác dụng phụnhư sulfonylurea Sự khác biệt của các thuốc trên so với các sulfonyure ở vị trí gắn với Sur,tạo nên sự khác biệt về dược lý, do đó tạo tác dụng nhanh hơn đồng thời thời gian bán thảicũng ngắn hơn Trong nhóm này riêng nateglinid có tỷ lệ tai biến tụt glucose máu thấp nhất.Trong thực tế lâm sàng, các thuốc làm tăng sản xuất insulin có thể dùng đơn độc hoặc phốihợp với insulin để mang lại hiệu quả điều trị tốt nhất cho bệnh nhân ĐTĐ typ 2 [32]

2.1.2.2 Các đích liên quan đến incretin

Những kỹ thuật xét nghiệm miễn dịch đã chứng tỏ tác động của glucose tại tụy khôngphải là yếu tố duy nhất gây tăng tiết insulin Nghiên cứu của M Nauck cho thấy đáp ứnginsulin với glucose đường uống vượt xa so với glucose đưa vào bằng đường tiêm tĩnh mạch,hiện tượng này gọi là hiệu ứng incretin (incretin effect) Hiệu ứng này đã được định lượng khi

so sánh lượng insulin và peptid C đáp ứng với glucose khi dùng đường uống và đường tiêm

Insulin chứa trong các bọc

Tế bào Alpha Tế bào L

tĩnh mạch, kết quả là hơn 70% lượng insulin tiết ra để đáp ứng lại glucose đường uống là dohiệu ứng incretin [124]

Một số hormon được phân lập từ ruột đã được chứng minh là có thể gây ra hiệu ứngincretin, gọi chung là các hormon incretin Trong số đó, hai incretin quan trọng nhất làglucose-dependent insulinotropic peptid (GIP) và glucagon-like peptid (GLP)-1 Đây là haihormon có tác dụng tăng sinh và hoạt hóa insulin Tác dụng của hai hormon này trên sựchuyển hóa glucose đã được chứng minh bằng nhiều thử nghiệm [124]

a) Glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP)

GIP được tiết ra từ tế bào K ở vùng giữa của hỗng tràng khi có tín hiệu hấp thucarbohydrat và lipid ở tá tràng Những nghiên cứu trên người và động vật cho thấy tác dụngtăng sinh và hoạt hóa insulin của GIP là để đáp ứng lại mức glucose máu cao GIP không ứcchế tiết glucagon mà trên thực tế trong tình trạng glucose máu bình thường, nó còn kích thíchtiết glucagon GIP kích thích các con đường truyền tín hiệu qua trung gian PKA/AMP,MAPK, PI3K/PKB theo cơ chế phụ thuộc insulin và phụ thuộc liều dùng Do đó GIP làmtăng sinh và tăng tỉ lệ sống sót của tế bào beta GIP không có tác dụng trên tốc độ rỗng của dạdày, các thuốc tác dụng trên đích này hầu như không còn được sử dụng [185]

b) Glucagon-like peptide 1 (GLP-1)

GLP-1 là một hormon tách ra từ phân tử proglucagon nhờ các enzym prohormonconvertase-1 và -3 Proglucagon là một tiền hormon gồm 160 acid amin, có chủ yếu ở tế bàoalpha của tụy và tế bào L, một loại tế bào nội tiết có nhiều ở hồi tràng và kết tràng Gần đâyGLP-1 còn được chứng minh là có ở các dòng tế bào nội tiết GLUTag, STC-1 ở ruột Tại tếbào alpha và tế bào L có những dạng enzym convertase đặc trưng khác nhau, quyết định sựchia cắt thành các loại hormon khác nhau từ phân tử proglucagon ban đầu, gọi chung là cácpeptid có nguồn gốc từ proglucagon (PGDPs) (Hình 2.2)

Hình 2.2 Sự chia cắt phân tử proglucagon tại tế bào alpha và tế bào L [170]

Nhiều nghiên cứu trên cả người và động vật đã chứng tỏ rằng GLP-1 có thể thúc đẩy sự sinh trưởng và phân chia tế bào beta, tăng tỉ lệ sống sót và tăng hình thành mô mới [90], [162] Ngoài tác dụng chủ yếu của GLP1 trên tế bào beta, GLP-1 cũng biểu hiện nhiều tác dụng ngoài tụy khác Một số nghiên cứu về hoạt động của GLP-1 đã chỉ ra rằng tiêm hoặc tiêm truyền GLP-1 sẽ ức chế đáng kể nhu động của dạ dày, giảm tốc độ rỗng dạ dày dẫn tới chậm hấp thu các chất dinh dưỡng sau bữa ăn Trên gan, GLP-1 có tác dụng làm giảm lượng glucose hình thành tại gan do làm giảm sinh tổng hợp glucose và tăng sinh tổng hợp glycogen[182]

c) Receptor TAS2R38

Receptor TAS2R38 là một protein trong cơ thể người, được mã hóa bởi gen TAS2R38

Là một thụ thể giúp cơ thể nhận biết được vị đắng Receptor TAS2R38 có vai trò kích thíchsản xuất GLP 1 từ tế bào L, một loại tế bào nội tiết có nhiều ở hồi tràng và kết tràng Nghiên

cứu thử nghiệm in vitro kết quả cho thấy thụ thể TAS2R38 đóng một vai trò quan trọng trong

việc sản xuất GLP-1 từ tế bào L

Thử nghiệm trên chuột đực BALB/c 6-8 tuần tuổi với chất chủ vận của TAS2R38

(PTU-cellulose) Kết quả của nghiên cứu này chỉ ra rằng kích hoạt TAS2R38 làm tăng sản xuất GLP

-1 Các chất kích hoạt sử dụng trong nghiên cứu là các thành phần có vị đắng (an toàn) củathực phẩm có thể kích hoạt thụ thể TAS2R38 có thể trở thành ứng cử viên điều trị ĐTĐ trongtương lai [83]

d) Các chất tương tự GLP-1

Mặc dù GLP-1 có nhiều tiềm năng trong điều trị ĐTĐ, nhưng lại bị bất hoạt rất nhanhchóng bởi DPP-4 Tuy nhiên, những chất tương tự GLP-1 là exenatid và liraglutid không bịbất hoạt bởi DPP-4 và do đó chúng có những tác dụng sinh lý như một chất chủ vận trênreceptor của GLP-1 Hiện nay, hai hợp chất này đã được FDA phê duyệt để điều trị bệnhĐTĐ là Exenatid và Liraglutid [68]

Ngoài exenatid và liraglutid, hiện nay có nhiều chất cấu trúc tương tự GLP-1 khác đang được nghiên cứu và thử nghiệm như: Taspoglutid, Albiglutide [68]

e) Dipeptidyl peptidase-4 (DPP-4)

Như đã nói ở phần trước, các incretin mặc dù có nhiều tiềm năng trong điều trị ĐTĐnhưng không thể duy trì được những tác dụng sinh lý của mình, vì khi đã vào vòng tuần hoàn,các incretin bị thoái hóa rất nhanh bởi enzym dipeptidyl peptidase-4 (DPP-4) [105] Quá trìnhphân cắt các incretin bởi DPP-4 diễn ra rất nhanh, do đó thời gian bán hủy của các incretinnội sinh là rất ngắn, với GIP là 5-7 phút, còn với GLP-1 chỉ vào khoảng 1 đến 2 phút [68],[66]

Sự ức chế DPP-4

Các incretin và DPP-4 có tác dụng sinh lý liên quan mật thiết với nhau đồng thời nhữngtác dụng sinh lý đó có tiềm năng rất lớn để trở thành các đích tác dụng mới trong điều trịĐTĐ Do đó, hiện nay có một phương hướng mới để điều trị bệnh ĐTĐ, gọi là phương thức

điều trị dựa trên incretin (incretin-based therapy), trong đó GLP-1 và DPP-4 là các đích mangtính chiến lược Phương thức điều trị này bao gồm các chất tương tự GLP-1 (chủ vận trênGLP-1R) như exenatid, liraglutid; các chất ức chế DPP-4 bao gồm sitagliptin, vildagliptin,Alogliptin, Linagliptin và Saxagliptin[155] Ngoài ra còn nhiều hợp chất khác thuộc hainhóm điều trị này hiện nay đang được nghiên cứu và phát triển trong lâm sàng [179], [92],[112].

2.1.2.3 Các receptor liên kết với protein G

Protein G nằm sát bên trong màng tế bào, có liên quan đến sự truyền tín hiệu hóa họctừ bên ngoài tế bào và gây ra những thay đổi bên trong tế bào Các protein G nhận và truyềntín hiệu từ các hormon, các chất trung gian dẫn truyền thần kinh và các chất truyền tín hiệukhác để từ đó điều hòa hoạt động của các enzym chuyển hóa, các kênh ion, các chất vậnchuyển và các phần khác của bộ máy tế bào, sự vận chuyển và bài tiết, và do đó chúng điềuhòa nhiều chức năng, quá trình của cơ thể [104]

Hình 2.3 Sự truyền tín hiệu thông qua receptor liên kết với protein G [130] .

Nghiên cứu của Brian cho thấy trong các protein G thì, Gαs, Gαq có tác dụng kích thíchbài tiết insulin và Gαi thì ức chế còn Gα12/13 chưa có cơ chế rõ ràng liên quan đến việc ức chếhay kích thích bài tiết insulin [42]

- GPR119 và các chất chủ vận trên GPR119

GPR119 là một receptor thuộc nhóm A trong các receptor liên kết với protein G Có tác giảgọi là receptor gây tăng tiết và hoạt hóa insulin phụ thuộc glucose (GDIR) [100] Ở người vàloài gặm nhấm, GPR119 phân bố ở một phạm vi khá hẹp, tập trung ở tụy và những tế bào L ởruột, ngoài ra còn thấy ở một số vùng não với mật độ thấp Ở tụy của loài gặm nhấm,GPR119 phân bố chủ yếu trên các tế bào beta tiết insulin, mật độ của nó đặc biệt tăng lên ởnhững dòng tế bào insulinoma (một loại khối u tuyến tụy có nguồn gốc từ các tế bào beta)như HIT-T15, NIT-1 và MIN6 [153] Ở những tế bào có mật độ GPR119 cao, nồng độ AMPvòng nội bào cao hơn mức bình thường, điều này chứng tỏ có khả năng GPR119 liên kết vớiprotein Gs.Trong nhiều nghiên cứu, các chất chủ vận trên GPR119 cũng được ghi nhận là làmtăng AMP vòng, kích thích adenylyl cyclase và hoạt hóa protein kinase A ở những tế bào cóGPR119 tự nhiên hoặc tái tổ hợp [44, 143]

Các chất chủ vận trên GPR119 làm tăng tiết insulin khi có mặt glucose theo một cơchế gần giống với GLP-1, đó là liên kết với protein Gαs trong tế bào beta, làm tăng AMPvòng [44] Nghiên cứu của Soga (2005) đã chứng minh rằng oleyl-LPC làm tăng GSIS cả ở tếbào đảo tụy và đặc biệt là dòng tế bào NIT-1 thuộc các tế bào beta đảo tụy [153] Chu (2007)đã sử dụng một chất chủ vận trên GPR119 là AR231453 và thấy sự tăng GSIS ở các tế bàoinsulinoma dòng HIT-T15[44] GPR119 làm tăng tiết GLP-1 và GIP từ các tế bào ruột Một

số chất chủ vận phân tử nhỏ của GPR119 được chứng tỏ là có tác dụng làm tăng AMP vòng

và kích thích tiết GLP-1 từ các thế bào dòng GLUTag (một dòng tế bào được chứng minh là

có khả năng tiết GLP-1 như tế bào L) Khi sử dụng các chất chủ vận này, nồng độ GLP-1trong huyết thanh của loài gặm nhấm tăng lên nhanh chóng Rất nhiều chất chủ vận trênGPR119 đã được nghiên cứu tổng hợp và đang tiến hành thử nghiệm lâm sàng pha I và II Từcác thuốc đang được tiến hành thử nghiệm các công ty dược phẩm đã tiến hành nghiên cứuthay thế các nhóm thế và đã tổng hợp ra được 76 dẫn chất khác nhau và tiến hành thử nghiệm

và các kết quả về EC 50 đã được công bố [100]

- Receptor của acid béo

Các acid béo tự do (FFA) có ảnh hưởng quan trọng đến hoạt động của insulin ở tế bàogan và cơ Những bất thường liên quan tới FFA có thể gây ra sự kháng insulin và suy giảmchức năng tế bào beta Nồng độ cao FFA gây ảnh hưởng lớn đến cơ chế truyền tin của insulin

ở tế bào đích, làm giảm sử dụng glucose, giảm tổng hợp glycogen và sự thoái hóa glucose(hình 1.3) Tuy nhiên bên cạnh đó, FFA có vai trò quan trọng đối với chức năng tế bào beta,tác động tới sự tiết insulin do kích thích của glucose (GSIS) Cơ chế tác động lên GSIS củaFFA có thể là trung gian qua các receptor màng tế bào GPR40 là họ các receptor của FFA,thuộc nhóm A trong các recetor liên kết với protein G Họ này bao gồm các receptor GPR40,GPR41, GPR42, GPR43, và gần đây một số nghiên cứu cũng xếp GPR120 vào trong họ này.Trong đó GPR40 và GPR120 được cho là có tiềm năng lớn để trở thành đích tác dụng củathuốc chữa đái tháo đường [93]

Nghiên cứu của Steven M Sparks đã chứng minh được chất chủ vận GPR120 làGSK137647A có tác dụng làm tăng nồng độ calci nội bào Với nồng độ 100µM nồng độGLP-1 lên trên 60% trong khi nhóm chứng không sử dụng chất chủ vận nồng độ GLP-1khoảng 37% [157] Tongxing Song và cộng sự (2016) đã nghiên cứu chất chủ vận chọn lọcGPR120 có tên là TUG -89 trên dòng tế bào 3T3-L1, kết quả TUG -89 tăng tổng hợptriglyceride, giảm sự phá hủy của tế bào beta và tăng hoạt hóa ERK [167]

2.1.2.4 CXC Chemokine Ligand (CXCL)

Chemokine CXC là các thụ thể của protein G, có trên màng tế bào, cùng với cáccytokine tạo ra các phản ứng viêm Có bảy thụ thể chemokine CXC đã được phát hiện ở

động vật có vú Nhiều nghiên cứu đã cho rằng các thụ thể chemokin CXCR3, CXCR5,

CXCR6 và CXCR7, CXCR13 là yếu tố quyết định trong bệnh ĐTĐ typ 1, đặc biệt trong việcliên quan đến các bệnh tự miễn và sự phá hủy của tế bào beta Trong đó mức độ lưu hành

CXCL10 (phối tử của CXCR3) và CXCL 13 (Phối tử là CXCR5) cao ở những bệnh nhânĐTĐ typ 1, và điều này cho thấy CXCL10 đó có thể là một dấu hiệu chẩn đoán của bệnhĐTĐ typ 1 Ức chế CXCL10 / CXCR3 là một chiến lược tiềm năng để điều trị ĐTĐ typ 1.Những nghiên cứu đã được thực hiện trong điều chỉnh hoặc chẹn thụ thể chemokin CXCR5,CXCR6 và CXCR7 trong thực nghiệm nhằm thiết lập mối liên quan giữa các thụ thểchemokin và các cytokine với sinh bệnh học của ĐTĐ typ 1[133].

CXCL 10 là một yếu tố gây nên bệnh tự miễn, tiêu diệt tế bào beta tạo nên ĐTĐ typ 1phụ thuộc insulin Các nghiên cứu đã chứng minh được CXCL 10 có nồng độ cao trong bệnhnhân ĐTĐ typ 1 pCAGGS-CXCL10 là một thuốc mới đang được nghiên cứu thử nghiệm vớivai trò trung hòa CXCL 10 trên chuột NOD dẫn đến tăng sinh tế bào beta, cải thiện tình trạng

bị phá hủy của tế bào beta trên chuột ĐTĐ typ 1[133]

truyền chủng ob/ob [159]

2.1.2.6 EphrinA-EphA receptor

EphA receptors là một protein trên màng tế bào có hoạt tính kinase, có nhiều trongtuyến tụy Các tế bào β của tuyến tụy tiết insulin trong đáp ứng với nồng độ glucose trongmáu để duy trì chuyển hóa glucose trong cơ thể Khi EphrinA gắn với thụ thể EphA tăng tiếtinsulin và ức chế tiết glucagon (Hình 1.12) Như vậy, sử dụng các chất chủ vận của EphinA làmột trong những đích để nghiên thuốc điều trị ĐTĐ theo cơ chế tăng tiết insulin [168]

CYN154806 là chất chủ vận của Ephrin A được Troy Hutchens và cộng sự (2015)nghiên cứu Kết quả trên chuột ĐTĐ typ 2 khi sử dụng CYN154806 trong 16 tuần có sự giảmnồng độ glucose máu, tăng dụng nạp glucose, tăng tiết insulin tương đương với lô chuột sửdụng S961 là một chất chủ vận của receptor của insulin [168]

2.1.2.7 Gen trị liệu

Trên cơ sở những hiểu biết ngày càng sâu hơn về cơ chế bệnh sinh của đái tháo đường,đặc biệt là những bất thường về gen, các nhà khoa học ngày càng quan tâm đến việc nghiêncứu phát triển những biện pháp điều trị gen đặc hiệu cho căn bệnh này

Hướng đầu tiên khi nghiên cứu các phương pháp gen trị liệu là thay thế những tế bàobeta đã suy giảm chức năng trong đái tháo đường typ 1, giải pháp ban đầu đưa ra là cấy ghép

tế bào tụy của người bình thường cho người bệnh Tuy nhiên, do hiện tượng thải ghép miễndịch nên liệu pháp này gặp phải những vấn đề nghiêm trọng

Hiện nay, các nhà khoa học đang theo đuổi một hướng tiếp cận mới Đó là tác động lênmột số gen đặc hiệu như Nkx6.1, Nkx6.2 KO, MafB KO và Nkx2.2 KO… của chuột để địnhhướng các tế bào mầm chưa biệt hóa thành các tế bào có khả năng tổng hợp và bài tiết insulingiống như tế bào beta của tuyến tụy Thử nghiệm với liệu pháp này trên chuột đái tháo đườngtyp 1 cho thấy glucose máu và trọng lượng của chuột trở về mức bình thường Những dấuhiệu này cho thấy sự phục hồi chức năng sản xuất insulin của tế bào beta Các tác dụng nàykéo dài trong suốt 4 tháng của quá trình thử nghiệm [97]

Tiếp theo một hướng khác của gen trị liệu là tu sửa những đột biến ADN ở ty thể gây ranhững bất thường dẫn đến bệnh sinh đái tháo đường typ 2 Một cách tiếp cận theo hướng nàyđã đạt được những thành công bước đầu Đó là sử dụng tế bào dây rốn của người là UCMSCs

để biệt hóa thành tế bào beta đảo tụy[148]

Các nghiên cứu mới tiếp theo trong gen trị liệu có thể áp dụng trong điều trị cả đái tháođường typ 1 và đái tháo đường typ 2 là tác động lên sự biểu thị của các gen mã hóa nhữngprotein quan trọng trong điều hòa glucose máu như các enzym chủ chốt trong chuyển hóaglucose (F1,6BPase, G6Pase, GK), , yếu tố ao chép TCF7L2 receptor PPARG, IRS1 gen mãhóa receptor của insulin Các tác động này có thể tiến hành trực tiếp trên gen hoặc thông quacác chất điều hòa biểu thị gen đặc hiệu [69]

2.1.2.8 Chống viêm chống oxy hóa tăng sản xuất insulin

Ngoài các đích làm tăng tác bài tiết insulin đã trình bày ở trên, còn có một số đíchcũng liên quan đến sự tăng tiết insulin do tác động chống viêm, chống oxy hóa, từ đó giúp cảithiện chức năng của tế bào beta như: Angiotensin II, AngII typ 1 receptor, c-Jun N-terminalkinase và mitogen-activated protein kinase [45], [101], [72], [147]

Angiotensin II (Ang II) được biết đến như một chất co mạch toàn thân nhưng gần đâymột vai trò mới của Ang II có liên quan đến bệnh ĐTĐ typ 2 Theo một số nghiên cứu lâmsàng cho thấy, việc chặn Ang II giảm đáng kể sự tiến triển của những người có nguy cơ ĐTĐtyp 2 Với vai trò vừa tăng tiết insulin của tế bào beta và làm giảm kháng insulin của tế bào

mô đích Do đó ức chế Ang II đang là một đích có tiềm năng trong nghiên cứu thuốc điều trịĐTĐ typ 2 [45] Sự ức chế của hệ thống AngII typ 1 receptor (AT1R) cải thiện chức năng của

tế bào beta Keung (2008) đã nghiên cứu ảnh hưởng của tăng glucose máu mạn tính với sựbiểu hiện của AT1Rs, kết quả cho thấy tăng glucose máu gây ra kích hoạt AT1R làm suy giảm

sự tiết insulin do AT1R làm stress oxy hóa gây chết tế bào beta [101] C-Jun N-terminalkinase (JKK) là một cytokin gây viêm tụy đóng góp vào quá trình gây chết của tế bào betatrong bệnh ĐTĐ typ 1bằng cách gây stress lưới nội chất (ER) Ức chế JKK giảm viêm vàgiảm sự chết của tế bào beta [72]

2.2 Các đích liên quan đến tác dụng tương tự như insulin trong điều hòa, chuyển hóa glucose

PK F1,6BP

2.2.1 Vai trò của insulin trong chuyển hóa glucose

Insulin là hormon có vai trò đặc biệt quan trọng trong điều hoà glucose máu bởi đâykhông chỉ là hormon gây hạ glucose máu trong cơ thể mà còn là hormon có tác động điều hoàđối với nhiều con đường chuyển hoá khác nhau Khi glucose máu tăng cao, insulin tăngcường sự thu nhận glucose từ máu vào tế bào cơ và mỡ thông qua kích thích GLUT4, loạiGLUT duy nhất phụ thuộc vào insulin Ngoài tác dụng tăng cường thu nhận glucose từ máuvào các mô, insulin trực tiếp điều hoà các enzym chủ chốt trong quá trình tổng hợp và thoáihoá glucose theo hướng hoạt hóa các enzym thoái hoá glucose và ức chế các enzym tổng hợpglucose (hình 2.4)

Hình 2.4 Ảnh hưởng của insulin lên chuyển hoá glucose [50]

Chú thích: Insulin hoạt hóa các enzym trong hình bầu dục màu vàng đồng thời ức chế các enzym trong hình thoi màu hồng G: glucose, GK: glucokinase, PK: pyruvate kinase, PFK1: phosphofructosekinase1; PDH: pyruvate dehydrogenase, GS: glycogen synthase; G6P: glucose 6 phosphatase; F1,6BP: Fructose 1,6 biphosphatase; PEPCK: Phosphoenolpyruvate carboxykinase; GP: glycogen phosphorylase

Tác động của insulin trên enzym bao gồm tác động điều hòa trực tiếp lên hoạt tính củacác enzym sẵn có trong tế bào và điều hòa biểu hiện của các gen mã hóa enzym Ngoài tácđộng lên các enzym chủ chốt tham gia vào quá trình chuyển hoá glucose, insulin còn có tácđộng điều hòa nhiều chuyển hoá khác trong cơ thể như tăng tổng hợp đồng thời giảm thoáihoá glycogen, tăng tổng hợp protein và lipid dự trữ Các tác động này cũng gián tiếp làm tăngsử dụng glucose ở tổ chức và do đó làm hạ glucose máu [84]

2.2.2 Các đích tác dụng trong điều hòa chuyển hóa glucose

2.2.2.1 Glucose transporter type 4 (GLUT4).

Quá trình điều hoà của insulin đối với hoạt động của GLUT 4 được thể hiện ở hình2.2 GLUT4 được dự trữ trong các hạt, khi insulin gắn với receptor, các hạt chuyển ra bề mặt

tế bào, hoà lẫn vào màng, làm tăng số lượng GLUT4 ở màng tế bào, khi lượng insulin giảm,

Các hạt tập trung Vận chuyển

Sự phosphoryl hóa Màng tế bào

GLUT4 được tách khỏi màng tế bào nhờ cơ chế thực bào, hình thành các hạt nhỏ, các hạt nhỏhoà vào nhau thành các hạt endosome lớn hơn, Các hạt endosome chứa nhiều GLUT4 lạiphân chia thành các hạt nhỏ, sẵn sàng vận chuyển ra màng tế bào khi nồng độ insulin tăng lên(hình 2.5) [183]

Hình 2.5 Vai trò sinh lý của GLUT4 [183]

Karla Bianca và cộng sự (2016), đánh giá ảnh hưởng của chemokine-like receptor 1(ChemR23), đến sự chuyển hóa các chất trong cơ thể của bệnh nhân bị ĐTĐ Chemokin ứcchế trong chuỗi truyền tín hiệu của insulin qua PI3K / Akt Chuột béo phì khi sử dụng CCX

832, một chất đối kháng của ChemR23, kết quả tăng biểu hiện protein GLUT4 và IRS1phosphoryl hóa, với tăng PI3K CCX 832 làm giảm trọng lượng cơ thể , phục hồi chức năngmạch máu, cải thiện tình trạng kháng insulin và giảm các biểu hiện viêm của tế bào mỡ [94].Một nghiên cứu về tác dụng của lá cây Sung ngọt trên chuột đực Wistar trưởng thành béo phì

bị ĐTĐ typ 2, kết quả có sự giảm nồng độ glucose máu, tăng dung nạp glucose, kèm theotăng biểu hiện gen GLUT4 [146]

2.2.2.2 Glucose 6 phosphatase (G6Pase)

Glucose-6-phosphatase (G6Pase) là một phức hệ enzym xúc tác phản ứng phân cắtglucose-6-phosphat (G6P) thành glucose và gốc phosphat vô cơ (hình 2.6), đây là khâu cuốicùng trong cả hai quá trình thoái hóa glycogen và tân tạo glucose

Ức chế G6Pase

Ức chế G6PT

Glucose

Hình 2.6 Vai trò của G6Pase trong chuyển hóa glucose

Như vậy, ức chế G6PT và/hoặc ức chế G6Pase cũng là một trong các nguyên nhân gây

hạ nồng độ glucose máu Thực tế, trên mô hình động vật đái tháo đường typ 2, hoạt động củaG6Pase tăng lên, làm tăng sản xuất glucose ở gan và do đó gây tăng glucose máu Do đó, ứcchế hoạt động của G6Pase có thể làm hạn chế sự tăng glucose máu

Ngoài ra, các nhà khoa học đã có những bước tiến đáng kể trong hiểu biết về cấu trúccủa G6Pase, từ đó đưa G6Pase thành một đích tác dụng tiềm năng, dựa vào cấu trúc đểnghiên cứu những chất ức chế G6Pase ứng dụng trong điều trị ĐTĐ Sự hiểu biết về cơ chếcủa G6Pase đã có nhiều bước tiến đáng kể, đã có những giả thuyết được đưa ra để giải thích

sự liên quan giữa cấu trúc và vai trò của G6Pase [119] Giả thuyết được chấp nhận rộng rãinhất hiện nay cho rằng G6Pase là một phức hệ enzym nằm trên màng của lưới nội chất Phức

hệ này bao gồm: Protein vận chuyển G6PT đưa G6P từ bào tương vào lưới nội chất, tiểu đơn

vị G6PC mang hoạt tính phân cắt G6P thành glucose[116]

Việc sản xuất glucose nội sinh quá mức gây ra bởi glucagon, enzym G6Pase xúc tác chophản ứng cuối cùng làm tăng nồng độ glucose quá mức Dựa trên cơ chế này, hiện nay cácchất ức chế G6Pase đang được nghiên cứu theo 2 hướng: ức chế tiểu đơn vị mang hoạt tínhxúc tác G6PC và ức chế protein vận chuyển G6PT

Các nghiên cứu của Nirilanto (2013) và Filipe (2016) đã sử dụng những con chuột đựcchủng C57Bl6/J bị loại bỏ gen mã hóa G6PC, kết quả cho thấy có dự tăng tổng hợptriglyceride và giảm tổng hợp glucoe ở gan [125], [71]

2.2.2.3 Fructose-1,6-biphosphatase (F1,6BPase)

Một enzym chủ chốt khác trong con đường tân tạo glucose cũng đang là mục tiêu củacác nghiên cứu tìm kiếm thuốc mới trong điều trị đái tháo đường là F1,6BPase F1,6BPasexúc tác chuyển F1,6BP thành F6P trong con đường tân tạo glucose (hình 2.7) [80]

24

Hình 2.7 Vai trò của F1,6Bpase trong quá trình chuyển hóa glucose

Nhiều nghiên cứu sàng lọc các chất ức chế F1,6Bpase đã được tiến hành trên những

mô hình chuột đái tháo đường thực nghiệm

Một hợp chất có hoạt độ mạnh với độ an toàn cao đã được xác định là CS-917 Với tácdụng ức chế F1,6Bpase Nghiên cứu thử nghiệm được thực hiện trên chuột đái tháo đườngtyp 2 chủng Goto-Kakizaki (không béo phì, tiết insulin kém), kết quả nồng độ F1,6Bpasegiảm đi kèm với tác dụng làm hạn chế sự tăng glucose máu sau bữa ăn và hạn chế sự tăngglucose máu lúc đói Tác dụng này phụ thuộc vào liều dùng nhưng hoàn toàn không phụthuộc và sự có mặt của insulin trong máu [184] Điều trị lâu dài với CS-917 làm giảm rõ rệtglucose máu, không có ghi nhận nào về sự tăng triglycerid máu CS-917 đã được đưa vào thửnghiệm lâm sàng trên người tình nguyện khỏe mạnh và người bệnh đái tháo đường typ 2 Kếtquả cho thấy thuốc được dung nạp tốt và không thấy hiện tượng tụt glucose máu, phản ứngbất lợi phổ biến của các thuốc điều trị đái tháo đường Trên bệnh nhân đái tháo đường typ 2,CS-917 gây hạ glucose máu[184] Nồng độ F1,6BP trong nghiên cứu của Subramani (2014)với hợp chất uegenol cũng giảm tương cùng với sự giảm nồng độ glucose máu trên chuộtĐTĐ typ 2 thực nghiệm [158]

2.2.2.4 Glycogen phosphorylase (GP)

Bên cạnh các con đường thoái hóa và tổng hợp glucose, nồng độ glucose trong máucòn chịu ảnh hưởng bởi sự chuyển hóa của glycogen Quá trình thoái hóa glycogen giảiphóng ra glucose tự do cũng là một nguyên nhân quan trọng làm tăng glucose máu Enzymchủ chốt trong quá trình thoái hóa glycogen là glycogen phosphorylase (GP) (hình 2.8), GPquyết định tốc độ của quá trình thoái hóa glycogen [54]

Hình 2.8 Vai trò của GP trong quá trình tân tạo glucose

Ức chế GP làm giảm đáng kể quá trình thoái hóa glycogen, giảm nguy cơ tăng glucosemáu Do đó, nhiều nghiên cứu đã được tiến hành nhằm tìm ra các chất ức chế GP để điều trịđái tháo đường [54]

Nghiên cứu của David Goyard và cộng sự năm 2016 đã nghiên cứu khả năng ức chế

GP của các dẫn xuất carbohydrat spiro-anomeric và kết quả IC50 trên tế bào cơ của Thỏ củacác dẫn xuất carbohydrat spiro-anomeric từ 0,16 – 59,7µM [54] Cũng trong nghiên cứunày các kết quả IC 50 trên tế bào gan chuột và tế bào gan người của các dẫn chất acethylspiro-isoxazolin là 2-Naphthyl và 2-Naphthyl-6-OH với IC50 trên tế bào gan người là 2,5 và22,16 µM tương ứng trên tế bào gan chuột là 13,58 và 30,07µM

Một báo cáo tổng hợp của Marion về 23 chất có tác dụng ức chế GP với IC50 từ 0,02đến trên 625 µM Các nghiên cứu thử nghiệm trên bệnh nhân ĐTĐ typ 2 của 23 chất nàyđược thực hiện từ năm 2013-2015 [141]

2.2.2.5 Glucokinase (GK)

Có 3 enzym xúc tác 3 phản ứng không thuận nghịch của con đường đường phân gồmglucokinase (GK), phosphofructokinase-1 (PFK-1) và pyruvat kinase [80] Đây cũng là 3enzym quyết định tốc độ của con đường đường phân (hình 2.9)

GK

Acid béo tự do

Vận chuyển bọc chứa GLUT4

Insulin phụ thuộc Chất chủ vận của PPAR

Hình 2.9 Vai trò sinh lý của glucosekinase

Tăng cường hoạt động của GK sẽ làm tăng tốc độ đường phân, và do đó làm giảmglucose máu Do vậy, hiện nay GK đang được nhiều nhà khoa học cũng như các công ty dượcphẩm chú ý nhằm tìm ra những chất hoạt hóa GK để điều trị đái tháo đường [80]

Theo một báo cáo tổng hợp các chất hoạt hóa GK được công bố bao gồm các chất sau:WO2004072931 (OSI -2014), đây là một trong những chất hoạt hóa GK có tác dụng mạnhnhất chống tình trạng glucose huyết cao Tác dụng hoạt hóa GK của chất này thể hiện rõ trên

in vitro, biểu hiện ở sự kích thích tiết insulin, tăng tổng hợp glycogen ở gan, giảm tân tạo

glucose Chất này cũng được ghi nhận là có độ an toàn cao WO2005044801(Astra 2005), đây là một dẫn chất của acid benzoylaminonicotinic có tác dụng hoạt hóa GK mạnh,làm thay đổi những thông số động học của GK Trong những nghiên cứu tiền lâm sàng,GKA-50 làm hạ glucose huyết rõ rệt [115]

Zeneca-2.3 Các đích liên quan tới sự tăng nhạy cảm của insulin với mô đích

2.3.1 Con đường truyền tín hiệu của insulin

Hình 2.10 Con đường truyền tín hiệu của insulin [151]

Insulin thực hiện quá trình truyền tin nhờ gắn với receptor nằm ở màng tế bào Nhữngreceptor này có ở hầu hết các tế bào trong cơ thể người và động vật có vú bao gồm cả những

tế bào đích đặc trưng của insulin như tế bào gan, cơ, tế bào mô mỡ lẫn những loại tế bào khácnhư tế bào máu, tế bào thần kinh Receptor của insulin (IR) là một glycoprotein xuyên màng

có phân tử lượng lớn, cấu tạo gồm 2 tiểu đơn vị α và 2 tiểu đơn vị β, nối với nhau bởi các cầudisulfid, có dạng β-α-α-β Trong đó các tiểu phân α nằm ở mặt ngoài tế bào, chứa phần gắnvới insulin, các tiểu phân β nằm xuyên màng, mang hoạt tính tyrosin kinase Sự gắn insulinvào receptor ở màng tế bào làm hoạt hóa một chuỗi tín hiệu dưới dạng dòng thác Đầu tiên là

sự khởi động hoạt tính tyrosin kinase của 2 tiểu đơn vị β của IR, dẫn tới một chuỗiphosphoryl hóa liên tiếp ở các tiểu đơn vị β và các cơ chất đặc hiệu là IRS, IP3, Akt (hình2.20) Tại những tế bào đích của insulin như tế bào cơ, xương và tế bào mô mỡ, 2 con đườngtrung gian qua IP3K tới Akt dẫn tới sự chuyển vị glucose transporter 4 (GLUT4) từ nội bào ramàng màng bào tương, tạo điều kiện cho sự vận chuyển glucose vào trong tế bào [102] Nhưvậy trên con đường truyền tín hiệu của insulin trong cơ thể động vật có rất nhiều các yếu tốảnh hưởng đến quá trình này như IRS, IP3, AKt, APMK, PTP1B… chính vì vậy các nghiêncứu với mục tiêu giảm kháng insulin sẽ nhằm vào các đích trên để tìm ra các thuốc có tácdụng hoạt hóa hay ức chế các tác nhân trong chuỗi truyền tín hiệu của insulin

2.3.2 Các đích liên quan đến sự tăng nhạy cảm của insulin

2.3.2.1 Insulin receptor substrate (IRS)

IRS là một protein đóng vai trò trung gian chính trong chuỗi truyền tín hiệu củainsulin Bất hoạt insulin receptor (IR) thông qua tăng hoạt tính của các enzym khử phosphorylcủa tyrosin trong con đường truyền tin nội bào của insulin Sự gia tăng phosphoryl hoá cácphân tử serin hoặc threonin không những làm giảm khả năng hoạt hoá IP3 mà còn làm giảmquá trình phosphoryl hoá tyrosin của insulin receptor, tăng thoái hoá IRS do đó làm giảm tácdụng và tăng kháng insulin

Thuốc ức chế sự phosphoryl hóa serin như exendin-4, vildagliptin, natri salicyclat,rosiglitazon, ploglitazon đã được sử dụng với ưu nhược điểm được trình bày ở phần trên.Ruboxistaurin được sử dụng trong các trường hợp ĐTĐ có biến chứng võng mạc và ngănngừa các biến chứng trên thận của bệnh nhân ĐTĐ, Ruboxistaurin vẫn đang được nghiên cứulâm sàng để tìm ra các tác dụng không mong muốn của thuốc này trên bệnh nhân ĐTĐ [38].Còn các thuốc khác như Neprhilin, Anephril, Salmeterol vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứuthử nghiệm [55]

Các thuốc tác động trên IRS có nguồn gốc dược liệu vẫn đang được tiếp tục nghiêncứu Để đánh giá tác dụng hoạt hóa IRS1 của lá cây dâu, Shengyu và cộng sự đã sử dụngnhững con chuột đực chủng Sprague-Dawley được bị ĐTĐ typ 2 và được điều trị 4 tuầnbằng lá dâu tằm liều 7,0 g/kg/ngày Với thuốc chứng dương là rosiglitazon liều 0,3 mg/kg/ngày Các chỉ số sinh hóa, gen và biểu hiện protein IRS đã được xác định Sự giảm glucose

Giảm tổng hợp glucose/lipid tại gan Ty thể

máu, tăng dung nạp glucose, giảm kháng insulin, giảm cholesterol, triglyceride toàn phần đikèm với sự tăng biểu hiện mRNA và protein của IRS-1, PI3K P85α [149]

2.3.2.2 Inositol triphosphate (IP3) và The serine/threonine kinase (Akt)

IP3 và Akt đóng một vai trò quan trọng trong con đường truyền tín hiệu của insulin nộibào [102] Khi hoạt hóa IP3, dẫn đến tăng nồng độ callci nội bào [88], nồng độ callci tănggiúp cho sự hoạt hóa IP3kinase và tăng hoạt tính Akt dẫn đến giảm tổng hợp glucose, lipid tạigan (hình 2.11) Như vậy việc hoạt hóa IP3 và Akt là một trong các đích tiềm năng cho việc

hạ glucose máu đặc biệt là glucose máu lúc đói ở những bệnh nhân ĐTĐ [46]

Hình 2.11 Chuỗi truyền tín hiệu của IP3 và Akt trong chuyển hóa glucose [46]

Năm 2014 Chunjiong Wang và cộng sự đã nghiên cứu về FAM3A (protein tương tựcytokine có nhiều trong ty thể của tế bào gan (với vai trò sinh lý chưa rõ ràng) trong việc điềutiết glucose và chuyển hóa lipid trong gan Kết quả FAM3A đóng một vai trò rất quan trọngtrong giảm tổng hợp glucose, triglyceride ở gan của những chuột chuột đực chủng C57BL/6

so với những chuột đã lạo bỏ gen mã hóa FAM3A Tác giả giải thích cho cơ chế này là doFAM3A kích hoạt PI3K-Akt trong con đường truyền tín hiệu của insulin (hình 2.19) Nghiêncứu này cũng chỉ ra rằng FAM3A có thể là một đích hấp dẫn cho việc nghiên cứu các thuốcđiều trị ĐTĐ typ 2 trên những bệnh nhân mắc kèm gan nhiễm mỡ không do rượu [46]

2.3.2.3 AMP-activated protein kinase (AMPK)

AMP-activated protein kinase (AMPK) là một enzym serin/threonin protein kinase cómặt rất phổ biến trong cơ thể AMPK được gọi là “máy đo nhiên liệu”, nó có khả năng cảmbiến trạng thái năng lượng ở cả tế bào biệt lập và toàn bộ cơ thể Khi được hoạt hóa, AMPK

sẽ khởi động quá trình dị hóa tạo ra ATP đồng thời ức chế quá trình đồng hóa sử dụng ATP

Có 3 enzym là LKB1, CaMKK và TAK1 có khả năng hoạt hóa AMPK nhờ khả năng xúc táckinase ngược dòng, gây phosphoryl hóa AMPK AMP cũng có khả năng điều hòa hoạt độngcủa AMPK Sự gắn AMP vào tiểu đơn vị γ xúc tác sự phosphoryl hóa gốc Thr của phần manghoạt tính kinase ở tiểu đơn vị α, kích thích hoạt tính kinase của AMPK (hình 3.4)

Hình 2.12 Vai trò sinh lý của AMPK [76]

AMPK tham gia vào rất nhiều quá trình chuyển hóa trong cơ thể (hình 2.12) Sự hoạthóa AMPK có thể gây tăng gia nhập glucose vào cơ, giảm tân tạo glucose ở gan, tăng oxy hóaacid béo ở gan và cơ, giảm tổng hợp acid béo ở gan và mô mỡ, tăng hoạt động của ty thể Sựhoạt hóa AMPK ở gan gây hạ glucose máu Hiện nay, AMPK là đích tác dụng đang đượcquan tâm để phát triển các thuốc điều trị bệnh rối loạn chuyển hóa như béo phì, ĐTĐ nhưsalicylat, metformin, phenformin, quecertin, berberin và các hợp chất tự nhiên khác [76]

Nhóm biguanid, mà đại diện là metformin, là nhóm thuốc gây hoạt hóa AMPK, điềunày giải thích cho tác dụng điều trị đái tháo đường của nhóm thuốc này [166] Một nghiêncứu của Ling H Evan đã ghi nhận sự hoạt hóa AMPK ở gan chuột thực nghiệm khi điều trịbằng metformin, dẫn tới ức chế sự sản xuất glucose ở gan

2.3.2.4 Peroxisome proliferator-activated receptors (PPAR)

Peroxisome poliferator-activated receptor (PPAR) là những receptor ở màng nhân tếbào, khi gắn với các ligand đặc hiệu, PPAR tạo thành dimer với receptor X retinoid (RXR),phức hợp này sẽ gắn với ADN làm điều hoà quá trình phiên mã và dịch mã của một số proteinquan trọng trong quá trình biệt hoá tế bào cũng như chuyển hoá glucose và lipid (hình 2.13)[181]