Nghiên cứu phân lập, chuyển hóa và đánh giá tác dụng sinh học của steroid từ loài sao biển Acanthaster planci

MỞ ĐẦU Bề mặt trái đất có đến 70% diện tích là biển và các Đại dương, nơi chứa đựng nguồn tài nguyên sinh vật biển vô cùng đa dạng và phong phú với hàng trăm ngàn loài thực vật, động vật và vi sinh vật khác nhau. Với sự đa dạng này, nguồn lợi mang lại từ biển là vô cùng dồi dào và quý báu, cung cấp nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp chủ lực, như chế biến hải sản, hóa mỹ phẩm, dược phẩm và rất nhiều nhóm ngành khác...Tuy nhiên, trước đây, giá trị mang lại từ nguồn lợi biển chủ yếu cho các ngành chế biến thực phẩm, trong khi đó, các giá trị cung cấp về nguồn dược liệu ứng dụng cho y học và dược học vẫn còn rất hạn chế. Ngày nay, các giá trị về dược, y học của tài nguyên biển đang ngày càng được quan tâm nghiên cứu, và ưu tiên phát triển. Đã có nhiều hợp chất từ sinh vật biển được phân lập, xác định cấu trúc và thử nghiệm hoạt tính sinh học. Trong đó, đã có các hợp chất thể hiện hoạt tính sinh học phong phú, có thể cung cấp hình mẫu cho các thế hệ thuốc mới. Đồng thời, khi tìm ra các hoạt chất từ sinh vật biển còn có đóng góp vô cùng quan trọng trong lĩnh vực tổng hợp và bán tổng hợp hữu cơ. Trên mô hình hoạt chất phân lập được có thể nghiên cứu tổng hợp ra lượng lớn các hoạt chất đi từ nguyên liệu đầu phổ biến hoặc chuyển hóa các dẫn xuất của chúng để có thể đánh giá chi tiết, và tối ưu hơn đối với một thế hệ thuốc có các cấu trúc tương tự nhau (analogous) [1-4]. , với khí hậu nhiệt đới gió mùa là điều kiện lý tưởng cho hệ sinh thái biển đa dạng về chủng loại và Việt Nam có dải bờ biển trên 3.260 km, diện tích trên 1 triệu km giàu về trữ lượng. Cho đến nay, đã xác định được danh mục gần 12.000 loài sinh vật biển ở Việt Nam bao gồm cả động vật và thực vật [5]. Từ những năm 1970, đã có một vài công trình nghiên cứu về các hợp chất thiên nhiên từ sinh vật biển. Những năm gần đây, với mục tiêu nghiên cứu và thăm dò nguồn dược liệu quý từ sinh vật biển, các nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của các loài sinh vật biển đã được tiến hành nghiên cứu. Tuy nhiên, so với nguồn tiềm năng sinh vật biển ở nước ta thì đến nay những công trình nghiên cứu này vẫn chưa đánh giá một cách đầy đủ, và toàn diện về nguồn tài nguyên này, đặc biệt là các sinh vật thuộc ngành Da gai. 2Ngành Da gai (Echinodermata), là một ngành động vật biển bao gồm năm lớp: Sao Biển (Asteroidea), Đuôi Rắn (Ophiuroidea), Cầu Gai (Echinoidea), Hải Sâm (Holothuria) và Huệ Biển (Crinoidea), là một trong những nguồn cung cấp dồi dào các steroid phân cực. Lớp chất này có cấu trúc rất đa dạng và có phổ sinh học rộng, chúng thể hiện nhiều hoạt tính như: kháng khuẩn, kháng nấm, kháng viêm, chống ung thư, chống virus... Steroid phân cực từ sao biển đã và đang thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới. Ở Việt Nam, đã có một số công trình nghiên cứu về lớp chất này, tuy nhiên các nghiên cứu còn hạn chế ở việc phân lập và đánh giá hoạt tính các hợp chất. Chưa có công trình nghiên cứu tổng thể nào đi vào nghiên cứu phân lập, chuyển hóa hóa học và đánh giá hoạt tính sinh học của steroid phân lập từ sao biển. Với mục đích tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính sinh học từ sinh vật biển thuộc ngành Da gai, và chuyển hóa thành các dẫn xuất polyhydroxysteroid và hydroxyminosteroid từ steroid phổ biến trong sinh vật biển nhằm đóng góp cơ sở nghiên cứu cho những nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực phát triển dược phẩm, luận án này tập trung nghiên cứu phân lập, chuyển hóa hóa học và đánh giá hoạt tính sinh học của steroid từ một loài sao biển phổ biến ở vùng biển Việt Nam. Đối tượng được tập trung nghiên cứu là loài sao biển Acanthaster planci, một loài sao biển đe dọa đến sự tồn tại của các rạn san hô do chúng ăn các mầm san hô sống. Chính vì vậy luận án: “Nghiên cứu phân lập, chuyển hóa và đánh giá tác dụng sinh học của steroid từ loài sao biển Acanthaster planci” được thực hiện với những nội dung chính như sau:  Phân lập và xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất từ loài sao biển Acanthaster planci, đặc biệt là các steroid  Chuyển hóa các dẫn xuất theo định hướng hydroxyl hóa và oxime hóa từ 1 steroid có hàm lượng lớn trong sao biển Acanthaster planci.  Thử nghiệm một số hoạt tính sinh học của các hợp chất phân lập và tổng hợp được.

Trang 1

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Trang 2

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH v

DANH MỤC SƠ ĐỒ vii

DANH MỤC BẢNG viii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT x

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Giới thiệu chung về sao biển (Asteroidea) 3

1.2 Các nghiên cứu về lớp chất steroid phân cực từ các loài sao biển 4

1.2.1 Polyhydroxysteroid 4

1.2.2 Steroid sulfate 6

1.2.3 Steroid glycoside 7

1.2.3.1 Polyhydroxysteroid glycoside 8

1.2.3.2 Asterosaponin 12

1.2.3.3 Cyclic steroid glycoside 13

1.3 Hoạt tính sinh học của các hợp chất steroid phân cực từ sao biển 14

1.3.1 Hoạt tính gây độc tế bào, chống ung thư 15

1.3.2 Hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm và kháng virus 16

1.3.3 Hoạt tính điều hòa miễn dịch 16

1.4 Tổng quan về đối tượng nghiên cứu 17

1.4.1 Đặc điểm sinh học và phân bố của loài sao biển Acanthaster planci 17

1.4.2 Tình hình nghiên cứu thành phần hóa học loài sao biển Acanthaster planci trên thế giới 18

1.4.2.1 Steroid tự do (sterol và polyhydroxysteroid) 19

1.4.2.2 Polyhydroxysteroid glycoside 20

1.4.2.3 Asterosaponin 20

1.4.2.4 Glycosphingolipid 21

1.4.2.5 Các hợp chất khác 24

1.4.3 Tình hình nghiên cứu hoạt tính sinh học loài sao biển Acanthaster planci 25 1.4.3.1 Hoạt tính tán huyết 25

1.4.3.2 Hoạt tính gây độc tế bào 25

1.4.4 Tình hình nghiên cứu loài sao biển Acanthaster planci tại Việt Nam 26

Trang 3

1.5 Tình hình cứu tổng hợp các hợp chất polyhydroxysteroid và hydroximinosteroid từ

steroid tự nhiên trên thế giới 27

1.5.1 Tổng hợp các hợp chất polyhydroxysteroid từ steroid tự nhiên 28

1.5.2 Tổng hợp các hợp chất hydroximinosteroid từ steroid tự nhiên 31

1.6 Tình hình nghiên cứu tổng hợp các hợp chất polyhydroxysteroid và hydroximinosteroid từ steroid tự nhiên tại Việt Nam 35

CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37

2.1.Đối tượng nghiên cứu 37

2.2 Phương pháp nghiên cứu 37

2.2.1 Phương pháp phân lập các hợp chất 37

2.2.2.Phương pháp xác định cấu trúc 38

2.2.3 Các phương pháp đánh giá hoạt tính 39

2.2.3.1 Phương pháp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào 39

2.2.3.2 Phương pháp thử nghiệm khả năng ức chế hình thành khối u trên thạch mềm 41 2.2.3.3 Phương pháp thử nghiệm hoạt tính ức chế sự di căn của tế bào ung thư biểu mô tuyến vú bằng xét nghiệm chữa lành vết thương (wound-healing assay) 41

CHƯƠNG III - THỰC NGHIỆM 42

3.1 Phân lập các hợp chất từ loài sao biển Acanthaster planci 42

3.2 Hằng số vật lý và các dữ kiện phổ của các chất phân lập được 47

3.2.1 Hợp chất Planciside A (AP1)(Hợp chất mới) 47

3.2.2 Hợp chất Planciside B (AP2) (Hợp chất mới) 48

3.2.3 Hợp chất Planciside C (AP3) (Hợp chất mới) 48

3.2.4 Hợp chất Planciside D (AP4) 49

3.2.5 Hợp chất AP11: Acanthaglycoside G (Hợp chất mới) 49

3.2.6 Hợp chất AP12: Pentareguloside G 50

3.2.7 Hợp chất AP13: Acanthaglycoside A 50

3.2.8 Hợp chất AP14: Maculatoside 50

3.2.9 Hợp chất AP5: 3-O-sulfothornasterol A 51

3.2.10 Hợp chất AP6: 5-ergost-7-en-3-ol 51

3.2.11 Hợp chất AP7: Cholesterol 51

3.2.12 Hợp chất AP8: Astaxanthin 51

3.2.13 Hợp chất AP9: Thymine 51

3.2.14 Hợp chất AP10: Uracil 51

3.3 Tổng hợp các dẫn xuất của cholesterol 51

Trang 4

3.3.1 Tổng hợp các dẫn xuất polyhydroxysteroid từ cholesterol 51

3.3.1.1 Tổng hợp chất cholest-3β,6α-diol (15c) và cholest-3β,6β-diol (16c) 51

3.3.1.2 Tổng hợp chất cholestan-5-ene-3β,4β-diol (17c), cholestan-5-ene-3β,7β-diol (18c) và cholestan-5-ene-3β,4β,7β-triol (19c) 52

3.3.1.3 Tổng hợp chất cholestane-3β,5α,6α-triol (20c) 54

3.3.1.4 Tổng hợp chất cholestane-3β,5α,6β-triol (21c) 54

3.3.2 Tổng hợp các dẫn xuất hydroximinosteroid từ cholesterol 55

3.3.2.1 Tổng hợp chất cholest-4-ene-3,6-dione (22c) và cholestane-3,6-dione (24c) 55

3.3.2.2 Tổng hợp chất cholest-4-ene-3β,6α-diol (26c) 56

3.3.2.3 Tổng hợp chất 6α-hydroxy-4α,5α-epoxycholeatane-3-one (27c) và 4α,5α-epoxycholeatane-3,6-dione (28c) 56

3.3.2.4 Tổng hợp các hydroximinosteroid (23c, 25c,29c,31c) và chất 30c 57

3.4 Hoạt tính sinh học của các hợp chất phân lập và các dẫn xuất tổng hợp được 59

3.4.1 Hoạt tính sinh học của các hợp chất steroid phân cực phân lập từ sao biển Acanthaster planci 59

3.4.2 Hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất tổng hợp được từ cholesterol 60

CHƯƠNG IV – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 61

4.1 Nghiên cứu thành phần hóa học loài sao biển Acanthaster planci 61

4.1.1 Hợp chất AP1: Planciside A (Hợp chất mới) 61

4.1.2 Hợp chất AP2: Planciside B (Hợp chất mới) 67

4.1.3 Hợp chất AP3: Planciside C (Hợp chất mới) 72

4.1.4 Hợp chất AP4: Planciside D 76

4.1.5 Hợp chất AP11: Acanthaglycoside G (Hợp chất mới) 81

4.1.6 Hợp chất AP12: Pentareguloside G 88

4.1.7 Hợp chất AP13: Acanthaglycoside A 93

4.1.8 Hợp chất AP14: Maculatoside 97

4.1.9 Hợp chất AP5: 3-O-sulfothornasterol A 100

4.1.10 Hợp chất AP6: 5-ergost-7-ene-3-ol 102

4.1.11 Hợp chất AP7: Cholesterol 104

4.1.12 Hợp chất AP8: Astaxanthin 106

4.1.13 Hợp chất AP9: Thymine 109

4.1.14 Hợp chất AP10: Uracil 109

4.2 Chuyển hóa hóa học của cholesterol 112

4.2.1 Chuyển hóa các dẫn xuất polyhydroxysteroid 113

Trang 5

4.2.1.1 Hợp chất cholestane-3β,6α-diol (15c) và cholestane-3β,6β-diol (16c) 113 4.2.1.2 Hợp chất cholestan-5-ene-3β,4β-diol (17c), cholestan-5-ene-3β,7β-diol

(18c) và cholestan-5-ene-3β,4β,7β-triol (19c) 115

4.2.1.3 Hợp chất cholestane-3β,5α,6α-triol (20c) 117

4.2.1.4 Hợp chất cholestane-3β,5α,6β-triol (21c) 119

4.2.2 Chuyển hóa các dẫn xuất hydroxyminosteroid 120

4.1.2.1 Hợp chất cholest-4-ene-3,6-dione (22c) và cholestane-3,6-dione (24c)……… 121

4.1.2.2 Hợp chất cholest-4-ene-3β,6α-diol (26c) 123

4.1.2.3 Hợp chất 6α-hydroxy-epoxycholestane-3-one (27c) và 4α,5α-epoxycholestane-3,6-dione (28c) 124

4.1.2.4 Các hợp chất hydroximinosteroid (23c, 25c, 29c, 31c) và hợp chất 30c……… 125

4.3 Kết quả thử nghiệm hoạt tính sinh học 129

4.3.1 Hoạt tính của các hợp chất steroid glycoside phân lập từ sao biển Acanthaster planci 129

4.3.2 Hoạt tính gây độc tế bào của các dẫn xuất cholesterol 134

CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 137

5.1 Kết luận 137

5.2 Kiến nghị 139

NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN……… 145

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 141

TÀI LIỆU THAM KHẢO 143

Trang 6

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Cấu trúc đại diện của glycosphingolipid 211

Hình 3.1: Sơ đồ phân lập các hợp chất từ sao biển Acanthaster planci 422

Hình 4.1: Phổ (+) HR ESI-MS/MS của hợp chất AP1 611

Hình 4.2: Phổ (-) HR ESI-MS/MS của hợp chất AP1 611

Hình 4.3: Phổ 1H-NMR của hợp chất AP1 622

Hình 4.4: Phổ 13C-NMR của hợp chất AP1 633

Hình 4.5: Cấu trúc hóa học của hợp chất AP1 65

Hình 4.6: Tương tác COSY, HMBC và NOESY của hợp chất AP1 65

Hình 4.8: Phổ (–) HR ESI-MS/MS của hợp chất AP2 68

Hình 4.13: Phổ (–) HR ESI-MS/MS của hợp chất AP3 733

Hình 4.14: Cấu trúc hóa học của chất AP3 74

Hình 4.16: Phổ 1H NMR của hợp chất AP4 77

Hình 4.17: Phổ 13C NMR của hợp chất AP4 77

Hình 4.18: Cấu trúc của hợp chất AP4 79

Hình 4.19: Tương tác COSY, HMBC của hợp chất AP4 79

Hình 4.20: Tương tác ROESY của hợp chất AP4 79

Hình 4.21: Phổ (+) HR-ESI-MS/MS của hợp chất AP11 822

Hình 4.22: Phổ (-) HR-ESI-MS/MS của hợp chất AP11 822

Hình 4.24: Phổ 1D TOCSY của hợp chất AP11 844

Hình 4.26: Các tương tác chính trong phổ HMBC và ROESY của hợp chất AP11 85

Hình 4.27: Phổ khối lượng (+) HR ESI-MS của hợp chất AP12 88

Hình 4.28: Phổ khối lượng (-) HR ESI-MS/MS của hợp chất AP12 88

Hình 4.30: Phổ (-) HR ESI-MS/MS của chất AP13 933

Trang 7

Hình 4.32: Phổ (-)-HR ESI-MS/MS của chất AP14 97

Hình 4.36: Tương tác HMBC của chất AP6 103

Hình 4.38: Phổ 1H NMR của hợp chất AP8 1066

Hình 4.42: Phổ 13C NMR của hợp chất 15c 1144

Hình 4.44: Tương tác HMBC của hợp chất 18c 1166

Hình 4.45: Phổ tương tác HMBC của chất 19c 11717

Hình 4.46: Phổ 1H NMR giãn rộng của hợp chất 20c 1188

Hình 4.47: Phổ 13C NMR giãn rộng của hợp chất 20c 1188

Hình 4.48: Phổ 1H NMR giãn rộng của hợp chất 21c 11919

Hình 4.49: Phổ 13C NMR giãn rộng của hợp chất 21c 11919

Hình 4.50: Phổ (+) ESI-MS của hợp chất 24c 1222

Hình 4.54: Ảnh hưởng của hợp chất AP1 đến sự tăng sinh của các dòng tế bào HCT-116, T-47D và RPMI-7951 130

Hình 4.55: Ảnh hưởng của các asterosaponin AP11-AP14 đến sự di chuyển của tế bào ung thư biểu mô tuyến vú MDA-MB-231 ở người 133

Trang 8

DANH MỤC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 1.1 Tổng hợp chất 24-methylenecholest-4-en-3β,6β-diol (201) từ stigmasterol 29

Sơ đồ 1.2 Tổng hợp chất 24-methylenecholest-4-en-3β,6α-diol (202) từstigmasterol 29

Sơ đồ 1.3 Tổng hợp chất 24-methylene-cholesta-3β,5α,6β,19-tetraol (203) từ stigmasterol 29

Sơ đồ 1.4 Tổng hợp (25R)-26-hydroxycholesterol (204) từ diosgenin 300

Sơ đồ 1.5 Các giai đoạn tổng hợp certonardosterol D2 (14) từ diosgenin 300

Sơ đồ 1.6 Tổng hợp cholestan-3β,5α,6β-triol (205) từ cholesterol 311

Sơ đồ 4.1 Sơ đồ tổng hợp các dẫn xuất polyhydroxysteroid từ cholesterol 113

Sơ đồ 4.2 Sơ đồ tổng hợp các dẫn xuất hydroximinosteroid từ cholesterol 121

Trang 9

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Một số đơn vị đường thường gặp trong các loài sao biển 8

Bảng 1.2: Kết quả thử nghiệm in vitro các chất phân lập từ sao biển C.semiregularis 15

Bảng 1.3: Hoạt tính gây độc tế bào T-47D và RPMI-7951 của các hợp chất 95-100 155 Bảng 1.4: Hoạt tính gây độc tế bào làm ức chế sự tinh của trứng cầu gai của các hợp chất asterosaponin từ sao biển Acanthaster planci 26

Bảng 1.5: Kết quả đánh giá hoạt tính chống ung thư của 4 cặn chiết sao biển A planci 26

6 Bảng 1.6: Hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất 206, 207, 209-220 333

Bảng 1.7: Hoạt tính gây độc tế bào in vitro của các hợp chất 207, 208 và 221-234 344

Bảng 1.8: Hoạt tính sinh học của 17 hợp chất hydroximinosteroid (206-208, 235-248) 35

5 Bảng 4.1: Dữ liệu phổ NMR phần aglycon của hợp chất AP1 666

Bảng 4.2: Dữ liệu phổ NMR chuỗi đường của hợp chất AP1 67

Bảng 4.3: Dữ liệu phổ NMR của hợp chất AP2 711

Bảng 4.5: Bảng so sánh dữ liệu chuỗi đường của AP3 với TLTK 766

Bảng 4.6: Dữ liệu NMR phần aglycon của hợp chất AP4 và TLTK 800

Bảng 4.7: Dữ liệu NMR chuỗi đường của hợp chất AP4 và TLTK 811

Bảng 4.8: Dữ liệu phổ phần aglycon của hợp chất AP11 86

Bảng 4.9: Dữ liệu phổ NMR của chuỗi đường của hợp chất AP11 87

Bảng 4.10: Dữ liệu phổ phần aglycon của AP12 và pentareguloside G 911

Bảng 4.11: Kết quả phổ NMR chuỗi đường của AP12 và pentareguloside G 922

Bảng 4.12: Dữ liệu phổ NMR phần aglycon của AP13 và chất tham khảo 955

Bảng 4.13: Dữ liệu phổ NMR chuỗi đường của AP13 và chất tham khảo 96

Bảng 4.14: Dữ liệu phổ NMR phần aglycon của AP14 và chất tham khảo 99

Bảng 4.15: Dữ liệu phổ NMR chuỗi đường của AP14 và chất tham khảo 99

Bảng 4.16: Dữ liệu phổ NMR của hợp chất AP5 và chất tham khảo 1022

Bảng 4.18: Dữ liệu phổ của AP7 và chất tham khảo 1055

Bảng 4.19: Dữ liệu phổ NMR của hợp chất AP8 và chất tham khảo 10808

Trang 10

Bảng 4.20: Bảng so sánh dữ liệu phổ NMR của hợp chất AP9 và AP10 1100

Bảng 4.21: Bảng tổng hợp các chất phân lập được từ sao biển Acanthaster planci 1100

Bảng 4.22: Bảng tổng hợp các dẫn xuất tổng hợp được từ cholesterol 128

Bảng 4.23: Hoạt tính gây độc tế bào in vitro của hợp chất AP1 1300

Bảng 4.24: Hoạt tính gây độc tế bào và ảnh hưởng tới sự hình thành khối u trên thạch

mềm của các hợp chất asterosaponin AP11-AP14 1311 Bảng 4.25: Hoạt tính gây độc tế bào Hep G2 và T98G của các hợp chất 15c-21c 1344 Bảng 4.26: Hoạt tính gây độc tế bào Hep G2, HeLa, T98G của các chất 22c-31c 1355

Trang 11

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Các phương pháp sắc ký

HPLC High Performance Liquid

Chromatography

Sắc ký lỏng hiệu năng cao

SiO2 Silica gel

Các phương pháp phổ

1H-NMR Proton Nuclear Magnetic Resonance

Spectroscopy

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton

13C-NMR Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance

Spectroscopy Phổ cộng hưởng từ hạt nhân carnon 13 COSY Correlated Spectroscopy Phổ tương tác proton

DEPT Distortionless Enhancement by Polarisation

Transfer

Phổ DEPT

ESI-MS Electron Spray Ionization Mass Spectrometry Phổ khối ion hóa phun mù

điện tử GC-MS Gas Chromatography-Mass Spectrometry Sắc ký khí ghép nối khối phổ HMBC Heteronuclear Multiple Bond Correlation Phổ tương tác dị hạt nhân

qua nhiều liên kết H2BC Heteronuclear Two Bond Correlation Phổ tương tác dị hạt nhân

qua hai liên kết HR-ESI-MS High Resolution – Electron Spray Ionization

– Mass Spectrometry Phổ khối phân giải cao ion hóa phun mù điện tử HSQC Heteronuclear Single Quantum Coherence Phổ tương tác dị hạt nhân

qua một liên kết

NOESY Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy Phổ NOESY

TOCSY Total Correlation Spectroscopy Phổ TOCSY

ROESY Rotating frame Overhauser effect

Trang 12

Các dòng tế bào

HeLa Human cervical adenocarcinoma cell line Dòng tế bào ung thư cổ tử

cung ở người Hep-G2 Human hepatocellular carcinoma cell line Dòng tế bào ung thư gan ở

người HT-29 Human colorectal carcinoma cell line Dòng tế bào ung thư đại

trực tràng ở người HCT-116 Human colon cancer cell line Dòng tế bào ung thư ruột

kết ở người MDA-MB-

231 Human breast adenocarcinoma cell line Dòng tế bào ung thư biểu mô tuyến vú người RPMI-7951 Human malignant melanoma cell line Dòng tế bào u sắc tố ác tính

ở người T-47D Human breast cancer cell line Dòng tế bào ung thư vú ở

người T98G Glioblastoma cell line Dòng tế bào ung thư não

H2O2 Hydrogen peroxide

NaBH4 Sodium borohydride

NH2OH.HCl hydroxylamine hydrochloride

NMO 4-Methylmorpholine N-oxide

OsO4 Osmium tetroxide

Trang 13

IC50 Inhibitory concentration 50% cell viability

of cancer cells

Nồng độ ức chế 50% khả năng sống của tế bào ung thư

IF50 Inhibitory concentration 50% reduction in

colonies formation of cancer cells Nồng độ gây giảm 50% sự hình thành khối u MIC Minimum inhibitory concentration Nồng độ ức chế tối thiểu

MTT

3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl-tetrazoli bromide MTS 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-5-(3-car-

2H-tetrazolium

Trang 14

MỞ ĐẦU

Bề mặt trái đất có đến 70% diện tích là biển và các Đại dương, nơi chứa đựng nguồn tài nguyên sinh vật biển vô cùng đa dạng và phong phú với hàng trăm ngàn loài thực vật, động vật và vi sinh vật khác nhau Với sự đa dạng này, nguồn lợi mang lại từ biển là vô cùng dồi dào và quý báu, cung cấp nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp chủ lực, như chế biến hải sản, hóa mỹ phẩm, dược phẩm và rất nhiều nhóm ngành khác Tuy nhiên, trước đây, giá trị mang lại từ nguồn lợi biển chủ yếu cho các ngành chế biến thực phẩm, trong khi đó, các giá trị cung cấp về nguồn dược liệu ứng dụng cho y học và dược học vẫn còn rất hạn chế

Ngày nay, các giá trị về dược, y học của tài nguyên biển đang ngày càng được quan tâm nghiên cứu, và ưu tiên phát triển Đã có nhiều hợp chất từ sinh vật biển được phân lập, xác định cấu trúc và thử nghiệm hoạt tính sinh học Trong đó, đã có các hợp chất thể hiện hoạt tính sinh học phong phú, có thể cung cấp hình mẫu cho các thế hệ thuốc mới Đồng thời, khi tìm ra các hoạt chất từ sinh vật biển còn có đóng góp vô cùng quan trọng trong lĩnh vực tổng hợp và bán tổng hợp hữu cơ Trên mô hình hoạt chất phân lập được có thể nghiên cứu tổng hợp ra lượng lớn các hoạt chất đi từ nguyên liệu đầu phổ biến hoặc chuyển hóa các dẫn xuất của chúng để có thể đánh giá chi tiết,

và tối ưu hơn đối với một thế hệ thuốc có các cấu trúc tương tự nhau (analogous) [1-4]

Việt Nam có dải bờ biển trên 3.260 km, diện tích trên 1 triệu km2, với khí hậu nhiệt đới gió mùa là điều kiện lý tưởng cho hệ sinh thái biển đa dạng về chủng loại và giàu về trữ lượng Cho đến nay, đã xác định được danh mục gần 12.000 loài sinh vật biển ở Việt Nam bao gồm cả động vật và thực vật [5] Từ những năm 1970, đã có một vài công trình nghiên cứu về các hợp chất thiên nhiên từ sinh vật biển Những năm gần đây, với mục tiêu nghiên cứu và thăm dò nguồn dược liệu quý từ sinh vật biển, các nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của các loài sinh vật biển đã được tiến hành nghiên cứu Tuy nhiên, so với nguồn tiềm năng sinh vật biển ở nước ta thì đến nay những công trình nghiên cứu này vẫn chưa đánh giá một cách đầy đủ, và toàn diện về nguồn tài nguyên này, đặc biệt là các sinh vật thuộc ngành Da gai

Trang 15

Ngành Da gai (Echinodermata), là một ngành động vật biển bao gồm năm lớp: Sao Biển (Asteroidea), Đuôi Rắn (Ophiuroidea), Cầu Gai (Echinoidea), Hải Sâm (Holothuria) và Huệ Biển (Crinoidea), là một trong những nguồn cung cấp dồi dào các steroid phân cực Lớp chất này có cấu trúc rất đa dạng và có phổ sinh học rộng, chúng thể hiện nhiều hoạt tính như: kháng khuẩn, kháng nấm, kháng viêm, chống ung thư, chống virus Steroid phân cực từ sao biển đã và đang thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới Ở Việt Nam, đã có một số công trình nghiên cứu về lớp chất này, tuy nhiên các nghiên cứu còn hạn chế ở việc phân lập và đánh giá hoạt tính các hợp chất Chưa có công trình nghiên cứu tổng thể nào đi vào nghiên cứu phân lập, chuyển hóa hóa học và đánh giá hoạt tính sinh học của steroid phân lập từ sao biển

Với mục đích tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính sinh học từ sinh vật biển thuộc ngành Da gai, và chuyển hóa thành các dẫn xuất polyhydroxysteroid và hydroxyminosteroid từ steroid phổ biến trong sinh vật biển nhằm đóng góp cơ sở nghiên cứu cho những nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực phát triển dược phẩm, luận

án này tập trung nghiên cứu phân lập, chuyển hóa hóa học và đánh giá hoạt tính sinh học của steroid từ một loài sao biển phổ biến ở vùng biển Việt Nam Đối tượng được

tập trung nghiên cứu là loài sao biển Acanthaster planci, một loài sao biển đe dọa đến

sự tồn tại của các rạn san hô do chúng ăn các mầm san hô sống Chính vì vậy luận án:

“Nghiên cứu phân lập, chuyển hóa và đánh giá tác dụng sinh học của steroid từ

loài sao biển Acanthaster planci” được thực hiện với những nội dung chính như sau:

 Phân lập và xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất từ loài sao biển

Acanthaster planci, đặc biệt là các steroid

 Chuyển hóa các dẫn xuất theo định hướng hydroxyl hóa và oxime hóa từ 1

steroid có hàm lượng lớn trong sao biển Acanthaster planci

 Thử nghiệm một số hoạt tính sinh học của các hợp chất phân lập và tổng hợp được

Trang 16

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu chung về sao biển (Asteroidea)

Sao biển là loài động vật không xương sống, thuộc ngành Da gai (Echinodermata), lớp Asteroidea Sao biển phân bố rộng trên khắp các Đại dương, nhưng tập trung nhiều nhất ở khu vực Bắc Thái Bình Dương Chúng sống ở đáy biển, thích nghi với những khu vực đáy có cát, bùn cát, đá nhỏ và các khu vực có rạn san hô

Cơ thể sao biển dẹp theo chiều lưng bụng và có đối xứng tỏa tròn bậc năm, gồm một đĩa trung tâm ở giữa và có 5 hay nhiều cánh (có thể lên tới 45 cánh) xếp xung quanh Cánh sao biển ở mỗi loài có độ dài ngắn tương đối khác nhau Lỗ miệng có màu sặc sỡ, khi bò trên bề mặt giá thì miệng hướng về phía dưới, hậu môn ở về phía đối diện Bên trong quanh miệng là vòng ống nước, từ đó phát ra các ống nước nhánh hình nan quạt tỏa

ra đến tận đỉnh của mỗi cánh Bao bên ngoài mỗi ống nước nhánh có hai dãy chân ống Sao biển không có đầu và việc di chuyển được thực hiện nhờ hoạt động nhịp nhàng của hai hàng chân ống nằm phía dưới mỗi cánh Tốc độ di chuyển của sao biển rất chậm từ 5 đến 10 cm trong 1 phút, chúng nhạy cảm với ánh sáng và độ mặn nước biển [6]

Theo Blacke (1987), lớp Asteroidea được chia thành 7 bộ (order) bao gồm:

Brisingida, Forcipulatida, Notomyotida, Paxillosida, Spinulosida, Valvatida và Velatida

Đến nay người ta đã thống kê có khoảng 1900 loài sao biển, được nhóm vào 370 chi phân

bố ở tất cả các Đại dương trên thế giới [7] Những nơi có nhiều sao biển phải kể đến các vùng biển Australia, Đông Thái Bình Dương và Bắc Mỹ, đặc biệt vùng biển nhiệt đới Ấn

Độ - Thái Bình Dương là nơi tập trung đại đa số các loài sao biển [6, 8] Ở Việt Nam có khoảng 78 loài sao biển khác nhau, phân bố dọc bờ biển từ Bắc đến Nam

Loài sao biển Acanthaster planci thuộc chi Acanthaster, họ Acanthasteridae trong bộ

Valvatida Theo Mah và Hansson (2013), bộ này có 17 họ (Acanthasteridae, Archasteridae, Asterinidae, Asterodiscididae, Asteropseidae, Chaetasteridae, Ganeriidae, Goniasteridae, Leilasteridae, Mithrodiidae, Odontasteridae, Ophidiasteridae, Oreasteridae, Podosphaerasteridae, Poraniidae, Solasteridae, Sphaerasteridae), 165 chi với khoảng 695 loài Theo Đăng ký thế giới về

các loài sinh vật biển (World Register of Marine Species), chi Acanthaster chỉ có 2 loài là

Acanthaster planci (Linnaeus, 1758) và Acanthaster brevispinus (Fisher, 1917)

Cho đến nay, theo thống kê của tác giả Guang Dong và cs [9] trong giai đoạn từ năm 1977-2007 đã có khoảng 98 loài sao biển được nghiên cứu về thành phần hóa học Các hợp chất phân lập được từ các loài sao biển chủ yếu là các hợp chất thuộc lớp chất

Trang 17

steroid và các hợp chất ceramide Ngoài ra, sao biển còn chứa một số lớp chất khác như: carotenoid, nucleoside, alkaloid, acid béo, peptide Trong đó, các hợp chất steroid là các hợp chất chuyển hóa thứ cấp chính của sao biển Hiện nay, đã có hơn 800 hợp chất steroid phân cực được phân lập từ các loài sao biển khác nhau, và sự đa dạng về cấu trúc của các hợp chất này dường như là vô tận [10] Trong số các loài sao biển được nghiên cứu, có

một số loài được quan tâm nghiên cứu khá chi tiết như các loài Asterina pectinifera,

Culcita novaeguineae, Certonardoa semiregularis và Linckia laevigata

1.2 Các nghiên cứu về lớp chất steroid phân cực từ các loài sao biển

Lớp chất steroid từ sao biển, đặc biệt là các steroid phân cực, thu hút được nhiều

sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới bởi các hoạt tính thú vị của chúng như: hoạt tính gây độc tế bào, chống ung thư, chống virus, kháng viêm, giảm đau, tán huyết… Dựa vào cấu trúc hóa học của các steroid đã phân lập được từ tự nhiên

có thể chia chúng thành các nhóm chất chính như sau: polyhydroxysteroid, steroid sulfate, steroid glycoside [11]

1.2.1 Polyhydroxysteroid

Các polydydroxysteroid từ sao biển là các hợp chất có chứa từ 4 đến 9 nhóm hydroxyl (-OH) trong phần nhân tetracyclic steroid của chúng và cả trong phần mạch nhánh liên kết với nhân steroid ở vị trí C-17 Điều đặc biệt, các nhóm –OH này thường

chỉ được tìm thấy ở một số vị trí xác định Chúng thường có mặt ở các vị trí như 3β, 6(α hoặc β), 8β, 15(α hoặc β) và 16β trong nhân steroid Đôi khi các nhóm –OH cũng được tìm thấy ở các vị trí 4β, 5α, 7(α hoặc β), và hiếm khi được tìm thấy ở vị trí 14α

Phần mạch nhánh của các hợp chất này khá đa dạng, tuy nhiên trong phần lớn các hợp chất polyhydroxysteroid có phần mạch nhánh như của cholestane với các nhóm –OH thường được tìm thấy ở các vị trí C-24 và C-26 (C-28 hoặc C-29 trong loại mạch nhánh giống của ergostane hoặc stigmastane) [11] Các penta- và hexaol thường chiếm ưu thế hơn trong các polyhydroxysteroid

Điển hình cho nhóm chất này, từ loài sao biển Certonardoa semiregularis thu

thập được gần đảo Komun, Hàn Quốc, các nhà khoa học Hàn Quốc đã phân lập được

36 hợp chất polyhydroxysteroid (1-36) với sự đa dạng về cấu trúc mạch nhánh và vị trí

các nhóm hydroxyl [12-17]

Trang 19

Từ loài sao biển Asterina pectinifera, năm 2010, nhóm các nhà khoa học Trung

Quốc đã phân lập được 4 hợp chất polyhydroxysteroid (37-40), trong đó có hợp chất

polyhydroxysteroid ester lần đầu được phân lập trong tự nhiên là

(25S)-5α-cholestane-3β,6α,7α,8,15α,16β-hexahydroxyl-26-O-14’Z-eicosenoate (37) [18]

Từ loài sao biển Archaster typicus thu thập được ở vùng biển Việt Nam, nhóm

nghiên cứu của Ivanchina và cs đã phân lập được 2 hợp chất polyhydroxysteroid mới

(41, 42) đều có nhóm -OH ở vị trí hiếm gặp là 14α [19]

Một loạt các dẫn xuất polyhydroxysteroid được phân lập từ các loài sao biển khác nhau cho thấy một lượng lớn các hợp chất tự nhiên có cấu trúc đa dạng có mặt trong lớp sao biển Asteroidea cũng như chỉ ra tầm quan trọng của các hợp chất này đối với sự tồn tại của sao biển

1.2.2 Steroid sulfate

Các hợp chất tự nhiên có nhóm sulfate được phân bố rộng rãi trong động vật biển, đặc biệt trong các sinh vật ngành Da gai Trong cả năm lớp của ngành Da gai, người ta đều tìm được các hợp chất monosulfate, và chứng minh đây là những hợp chất thứ cấp rất phổ biến trong sao biển Các hợp chất steroid sulfate không chỉ được tìm thấy dưới dạng các hợp chất steroid tự do mà còn được tìm thấy ở dạng sulfate hóa của các hợp chất steroid glycoside Nhóm sulfate có thể được tìm thấy ở các vị trí C-3 và C-15 trong hệ đa vòng của nhân steroid; ở phần mạch nhánh hoặc trong các đơn vị monosaccharide

Từ loài sao biển Asterina pectinifera, Yan Peng và cs đã phân lập được chất 43

và một polyhydroxysteroid glycoside (44) có mặt nhóm sulfate trong đơn vị đường

[18] Từ loài sao biển Lethasterias fusca, Ivanchina và cs đã phân lập được một steroid

glycoside sulfate, fuscaside A (45), có nhóm sulfate ở vị trí 15α và hai đơn vị

Trang 20

monosaccharide liên kết ở hai phần khác nhau của nhân steroid; và hợp chất natri

24,25-dihydromarthasterone-3-sulfate (46) [20]

Từ loài sao biển Mithrodia clavigera, Levina và cs phân lập được ba hợp chất

steroid sulfate (47-49) Hợp chất 47, 48 có nhóm sulfate ở vị trí C-3 và nhóm α-OH ở

vị trí C-6 Trước đây, các hợp chất này được cho rằng là sản phẩm thu được sau khi thủy phân các asterosaponin chứ không tồn tại ở dạng tự do Tuy nhiên sau đó chúng

đã được chứng minh tồn tại ở dạng tự do trong thành phần hóa học của sao biển Hợp

chất 49 có nhóm sulfate ở vị trí 15α [21]

Gần đây, năm 2015, từ loài sao biển Leptasterias ochotensis, Timofey và cs đã

phân lập được 4 hợp chất steroid sulfate phân cực mới [22] Trong đó bao gồm 3

monoglycoside steroid sulfate (50-52) và 1 polyhydroxysteroid sulfate (53)

Từ các kết quả nghiên cứu này cho thấy, sulfate hóa là một định hướng đặc trưng của biến đổi sinh hóa trong sao biển Các hợp chất steroid có thể bị sulfate hóa ở một số vị trí khác nhau trong hệ thống đa vòng và/hoặc trên mạnh nhánh hay thậm chí trong chuỗi saccharide

1.2.3 Steroid glycoside

Các hợp chất steroid glycoside là sản phẩm chuyển hóa nổi bật của sao biển, chúng chịu trách nhiệm trong chức năng gây độc tính của chúng [7] Dựa trên cấu trúc hóa học của chúng, có thể chia ra thành ba nhóm chất: polyhydroxysteroid glycoside, asterosaponin, cyclic steroid glycoside [23] Thông thường, các đơn vị đường của

Trang 21

chuỗi carbohydrate có dạng pentose (arabinose, xylose, hoặc các dẫn xuất methyl của chúng); hoặc hexose (glucose, galactose); và có thể có các nhóm sulfate [10] Cấu trúc của các đơn vị đường thường gặp trong các loài sao biển được thống kê ở bảng 1.1

Bảng 1.1 Một số đơn vị đường thường gặp trong các loài sao biển

β-D-Glucose (Glc) β-D-Galactose (Gal)

O HO HO

OH O

β-D-Quinovose (Qui)

β-D-Fucose (Fuc) β-D-Xylopyranose (Xyl) α-L-Arabinopyranose (Ara)

vị monosaccharide có thể ở dạng pentose, hexose hoặc dạng sulfate của chúng [10]

Những năm gần đây, có khá nhiều các hợp chất polyhydroxysteroid glycoside mới được phân lập Đa phần trong số đó là các mono-, diglycoside của polyhydroxysteroid Tuy nhiên các hợp chất hiếm gặp như steroid triglycoside cũng được công bố phân lập được từ một số loài sao biển, nhưng với số lượng không nhiều

Từ năm 2008 đến nay, ba loài sao biển thuộc chi Anthenea đã được nghiên cứu

về thành phần hóa học lớp chất steroid phân cực, và có 32 hợp chất polyhydroxysteroid glycoside mới đã được phân lập Các hợp chất này có phần glycoside chủ yếu là các mono-, hoặc diglycoside; và các đơn vị glycoside này đều liên kết với khung steroid ở

vị trí C-16 hoặc cả ở vị trí C-7 và C-16

Trang 22

Đầu tiên là nghiên cứu của Ning Ma và cs, năm 2009-2010, đã phân lập từ loài

Anthenea chinensis 11 hợp chất polyhydroxysteroid glycoside mới là anthenoside A-K

(54-64) Đơn vị monosaccharide của anthenoside A (54) ở vị trí C-2 bị thế bởi một nhóm acetamid [24, 25] Đặc biệt, trong tất cả các hợp chất 55-62 đều có mặt chuỗi

carbohydrate có dạng

6-O-methyl-β-D-galactofuranosyl-(1→3)-(6-O-methyl-β-D-galactofuranose) gắn ở vị trí C-16 Hợp chất với chuỗi hai đơn vị đường này chưa từng

được bắt gặp trước đó, lần đầu tiên các hợp chất này được phân lập từ loài Anthenea

chinensis [25] Tất cả các hợp chất này đều có một liên kết đôi ở vị trí C8/C14

Từ loài sao biển Anthenea aspera, Timofey và cs đã phân lập được 17 hợp chất

polyhydroxysteroid glycoside mới là anthenoside L-U (65-74) [26], anthenoside V-X (75-77) và anthenoside A1, A2 (78, 79) [27, 28] Chất 75 có cấu trúc nhân steroid hiếm

dạng 5α-cholest-8(14)-ene-3α,7β,16α-hydroxysteroid Phân tử đường có dạng

2-acetamido-2-deoxy-4-O-methyl-β-D-glucopyranosyl của chất 78 và 79 lần đầu tiên

được tìm thấy trong các steroid glycoside của sao biển [28]

Trang 23

Từ loài sao biển Anthenea sibogae được thu tập tại vùng biển Việt Nam,

Timofey đã phân lập được 6 hợp chất polyhydroxysteroid glycoside mới là anthenoside

S1-S6 (80-85) Tất cả các hợp chất này đều có nhân steroid dạng

5α-cholest-8(14)-ene-3α,6β,7β,16α-tetrahydroxysteroid; và đều gắn với chuỗi carbohydrate ở vị trí 7 và

C-16 (80-83, 85) hoặc chỉ ở vị trí C-C-16 (84) Đơn vị đường dạng

4-O-methyl-β-D-glucopyranose (81) và dạng mạch nhánh Δ24-cholestane (82) chưa từng được tìm thấy

trước đó trong các steroid glycoside của sao biển [29]

Trang 24

Các hợp chất polyhydroxysteroid glycoside mà trong cấu trúc phân tử có chứa 3

đơn vị đường thường rất hiếm gặp Từ loài sao biển Hippasteria kurilensis, Kicha và cs

đã phân lập được các polyhydroxysteroid glycoside loại này là kurilensoside A, B, C

(86-88) Đồng thời một hợp chất diglycoside polyhydroxysteroid cũng được phân lập

và được đặt tên là kurilensoside D (89) [30] Sau đó, 5 hợp chất monoglycoside mới

bao gồm kurilensoside E-H (90-93) và hợp chất 15-O-sulfate của echinasteroside C

(94) cũng được phân lập từ loài sao biển này [31]

Như vậy có thể thấy các hợp chất polyhydroxysteroid glycoside dường như có sự

đa dạng vô tận về cấu trúc Rất nhiều các hợp chất mới đã được phân lập từ một số loài sao biển kể trên từ những năm gần đây Do đó, đây là lớp chất có nhiều tiềm năng trong việc phân lập và xác định các cấu trúc mới cho cơ sở dữ liệu các hợp chất mới từ thiên nhiên

Trang 25

1.2.3.2 Asterosaponin

Asterosaponin là các hợp chất steroid phân cực đặc trưng của sao biển Đã có khoảng 150 asterosaponin được phân lập từ các loài sao biển Cấu trúc của chúng gồm hai phần chính là phần aglycon và chuỗi oligosaccharide Phần aglycon thường có dạng

Δ9(11)-3β,6α-dihydroxysteroid với một nhóm sulfate ở vị trí C-3 và phần mạch nhánh nói chung thường có dạng 20β-OH và 23-oxo Hầu hết phần aglycon của asterosaponin

đều có dạng mạch nhánh của cholestane, tuy nhiên dạng mạch nhánh của ergostane (24-methyl-cholestane), stigmastane (24-ethyl-cholestane), và aglycon với mạch nhánh ngắn cũng đã được phân lập [9, 32-34] Phần chuỗi oligosaccharide thông thường có 5 hoặc 6 đơn vị đường liên kết với nhau gắn với phần aglycon ở ở vị trí C-6

Năm 2014, từ loài sao biển Leptasterias ochothensis thu thập ở vùng Viễn Đông

của Nga, Kicha và cs phân lập được 6 asterosaponin mới có cấu trúc mạch nhánh khác

nhau, leptasterioside A-F (95-100) Hai hợp chất leptasterioside A (95) và B (96) có cùng cấu trúc chuỗi pentasaccharide Bốn hợp chất leptasterioside C-F (97-100) cũng

có cấu trúc chuỗi pentasaccharide giống nhau [32]

Năm 2017, nhóm nghiên cứu này phân lập được 7 hợp chất asterosaponin mới

và 4 hợp chất asterosaponin đã biết từ loài sao biển Pentaceraster regulus thu thập ở

khu vực đảo Chàm của Việt Nam Các asterosaponin mới này là pentareguloside A-G

(101-107) Chất 101 có cấu trúc phần aglycon dạng 24-methyl-5α-cholest-9(11)-en-3β,6α,16β,20-tetraol, và chất 103 có cấu trúc của phần

(20R,22R,23S,24S)-22,23-epoxy-aglycon dạng 3β,6α,20,23-tetraol Đây là những cấu trúc của phần aglycon chưa từng được phân lập

(20R,22S,23S)-16β,22-epoxy-24-methyl-27-nor-5α-cholest-9(11)-en-trước đó trong các hợp chất steroid oligoglycoside từ sao biển Khung steroid của chất

102 và 103 được chứng minh là dạng khung 5α-furostane, đây là lần đầu tiên hợp chất

asterosaponin có dạng khung này được phân lập [33]

Từ loài sao biển Astropecten monacanthus được thu thập ở vùng biển Cát Bà,

Hải Phòng, Việt Nam, nhóm nghiên cứu của GS Châu Văn Minh và cs đã phân lập

được 4 asterosaponin mới là astrosterioside A-D (108-111) và hai asterosaponin đã biết

psilasteroside và marthasteroside B [34]

Trang 26

Từ các nghiên cứu nói trên có thể thấy, các hợp chất asterosaponin cũng rất đa dạng về cấu trúc, không chỉ ở chuỗi oligosaccharide mà còn đa dạng cả về cấu trúc mạch nhánh của phần aglycon Như vậy, các hợp chất asterosaponin dường như vẫn còn rất nhiều tiềm năng trong việc tìm ra các cấu trúc mới

Các cyclic steroid glycoside là các hợp chất có cấu trúc hoàn toàn khác biệt, được phân lập lần đầu tiên bởi các nhà khoa học Ý từ hai loài sao biển thuộc chi

Echinaster [35-37] Các hợp chất này có cấu trúc độc đáo với một chuỗi cyclic

trisaccharide liên kết hai đầu ở vị trí C-3 và C-6 của phần aglycon có dạng Δ7

-3β,6β-dihydroxysteroid; và sự xuất hiện của đơn vị glucuronic axit trong chuỗi carbohydrate

Hợp chất sepositoside A (112) phân lập từ loài sao biển Echinaster sepositus có

chứa một đơn vị glucuronic acid, một glucose và một galactose trong chuỗi carbohydrate, là hợp chất cyclic steroid glycoside đầu tiên được phân lập [35] Sau đó,

từ loài sao biển này, ba hợp chất cyclic steroid glycoside khác cũng được phân lập

Trang 27

(113-115), các hợp chất này có vòng epoxy ở vị trí C-22 và C-23 của mạch nhánh [36] Chất thứ năm được biết đến thuộc dãy chất này là luzonicoside A (116) được phân lập

từ loài sao biển Echinaster luzonicus [37]

Đến năm 2015, Kicha và cs đã nghiên cứu phân lập được 5 hợp chất mới từ loài

sao biển Echinaster luzonicus được thu thập ở vùng biển Việt Nam Trong đó có 4 hợp

chất mới thuộc dạng cyclic steroid glycoside là luzonicoside B-E (117-120) và 1 hợp chất bị mở vòng của chuỗi carbohydrate ở vị trí C-6 là luzonicoside F (121) [38]

Các kết quả nghiên cứu cho thấy, các hợp chất cyclic steroid glycoside mới chỉ

được phân lập từ hai loài sao biển thuộc chi Echinaster mà chưa từng được tìm thấy ở

các loài sao biển thuộc các chi khác Vì vậy, có thể coi nhóm chất này như là các chất

nhận diện của chi Echinaster

1.3 Hoạt tính sinh học của các hợp chất steroid phân cực từ sao biển

Ngày nay, ung thư là căn bệnh phổ biến trên toàn thế giới với tốc độ gia tăng nhanh chóng, tuy nhiên các loại thuốc dùng cho điều trị vẫn còn khá hạn chế Do đó, việc tìm ra các loại thuốc cho điều trị các bệnh ung thư rất được quan tâm nghiên cứu Trong đó, các loại thuốc có nguồn gốc từ thiên nhiên được quan tâm hơn cả do chúng thể hiện ưu thế vượt trội hơn so với các thuốc tổng hợp, như: độc tính thấp, khả năng dung nạp vào cơ thể cao, ít tác dụng phụ Vì vậy, các nghiên cứu về hoạt tính gây độc

tế bào, chống ung thư của các hợp chất tự nhiên, đặc biệt là các chất phân lập từ sinh

Trang 28

vật biển gần như chiếm ưu thế Bên cạnh đó, các nghiên cứu về hoạt tính kháng vi sinh vật, kháng virus hay khả năng điều hòa miễn dịch của các chất có nguồn gốc biển tự nhiên cũng được quan tâm nghiên cứu do chúng thể hiện phổ sinh học rộng

1.3.1 Hoạt tính gây độc tế bào, chống ung thư

Từ loài sao biển Certonardoa semiregularis, 36 hợp chất polyhydroxysteroid 1-36

được phân lập [12-17] Các hợp chất này được thử hoạt tính gây độc tế bào trên mô hình in

vitro với các dòng tế bào ung thư ở người, như: ung thư phổi (A549), ung thư buồng trứng

(SK-OV-3), ung thư da (KS-MEL-2), ung thư não (XF498) và ung thư đại tràng (HCT15)

Bảng 1.2: Kết quả thử nghiệm in vitro các chất phân lập từ sao biển C.semiregularis

Kết quả nghiên cứu cho thấy các hợp chất 14, 16, 19-22, và 30 thể hiện có hoạt

tính gây độc tế bào trên các dòng tế bào được thử nghiệm Trong đó, hợp chất tetraol

14 thể hiện hoạt tính gây độc đối với các dòng tế bào ung thư mạnh hơn so với chất đối

chứng là doxorubicin, với giá trị ED50= 0,01-0,15 µg/ml [13, 15]

Khi nghiên cứu loài sao biển Leptasterias ochotensis sáu hợp chất asterosaponin

leptasterioside A-F (95-100) phân lập từ sao biển này được tiến hành đánh giá hoạt tính

gây độc tế bào trên hai dòng tế bào ung thư ở người: ung thư sắc tố ác tính 7951) và ung thư vú (T-47D) Kết quả cho thấy 6 asterosaponin, leptasterioside A-F

(RPMI-(95-100), thể hiện hoạt tính gây độc trên cả hai dòng tế bào RPMI-7951 và T-47D Trong đó, chất 97 thể hiện hoạt tính rất mạnh trên dòng tế bào T-47D [32]

Bảng 1.3: Hoạt tính gây độc tế bào T-47D và RPMI-7951 của các hợp chất 95-100

Trang 29

1.3.2 Hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm và kháng virus

Ngoài hoạt tính gây độc tế bào, các hợp chất 1-13 phân lập từ loài sao biển

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

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

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

1771 và Pseudomonas aeruginosa 1771M [9]

Các hợp chất 37-40, 43, 44 phân lập từ loài sao biển Asterina pectinifera được

tiến hành thử hoạt tính chống virus Herpes type1 (HSV-1) gây rộp da Kết quả cho thấy

các hợp chất 39, 40, 43, 44 thể hiện hoạt tính chống lại dòng virus HSV-1 này với nồng

độ ức chế thấp nhất (MIC) là 0,2; 0,05; 0,2 và 0,07 µM Điều này gợi ý rằng, nhóm –

OH ở vị trí C-4, nhóm sulfate ở vị trí C-3 có thể là yếu tố cần thiết cho hoạt tính kháng

virut HSV-1 Hơn nữa, khi cấu hình nhóm –OH của C-15 chuyển từ dạng α (39) sang β (40), hoạt tính kháng virus HSV-1 của chất 40 tăng mạnh hơn [18]

1.3.3 Hoạt tính điều hòa miễn dịch

Khi nghiên cứu các hợp chất cyclic steroid glycoside phân lập được từ loài sao

biển Echinaster luzonicus, Kicha và cs đã đánh giá hoạt tính điều hòa hệ miễn dịch,

bao gồm các hoạt tính: kích thích lysosome, mức độ của ROS (reactive oxygen

species) nội bào và sự sản sinh oxit nitric (NO) của chất luzonicoside A (116) và luzonicoside D (119) trên tế bào đại thực bào RAW 264.7 Hai chất này chỉ có sự khác

biệt nhau trong cấu trúc của đơn vị đường thứ ba trong vòng carbohydrate, đơn vị

galactose của chất 116 và đơn vị glucose của chất 119 Cả hai chất này đều không gây

độc tế bào RAW 264.7 trong khoảng nồng độ 0,001-50 µM [38] Ở liều không gây độc

tế bào, chất 116 điều chỉnh hoạt động lysosome của tế bào RAW 264.7 theo sự lệ thuộc vào liều và biểu đồ đường cong hình chuông Khi tế bào được xử lý với hợp chất 116 ở

nồng độ 10 µM thì làm giảm nhẹ hoạt động lysosome Ở trong khoảng nồng độ

0,001-1,0 µM, chất 116 gây kích thích đáng kể hoạt động lysosome, và nồng độ đạt được cực đại ở 0,1 µM, gây kích thích lên đến 50% so với đối chứng Trong khi đó, chất 119 kém ảnh hưởng trên các phép thử này Hoạt tính kích thích của 119 trên lysosome đại

thực bào là 20−40% so với các tế bào không được điều trị ở cùng khoảng nồng độ, với hiệu quả tối đa ở nồng độ 0,001 và 0,1 μM

Trang 30

Chất 116 tạo ra sự hình thành ROS trong khoảng nồng độ 0,01−10,0 µM và tăng tối

đa mức độ ROS khoảng hai lần với liều 0,01 μM Trong khi đó, chất 119 không cho thấy bất

kỳ sự kích thích đáng kể nào về sự hình thành ROS trong khoảng nồng độ 0,001−10 µM

Khi đánh giá sự sản xuất NO, chất 116 gây ra sự gia tăng sản xuất NO trong các

đại thực bào theo sự phụ thuộc vào liều và cách thức tương tự như hoạt động của lysosome Nồng độ hiệu quả nhất để tăng cường điều chỉnh sự sản sinh NO trong tế bào RAW 264.7 lên đến 15−30% khi so sánh với nồng độ kiểm chứng lần lượt là 0,01

và 0,1 μM Trong khi chất 119 kém hiệu quả và hàm lượng NO tăng lên không đáng kể

trong các tế bào mà không có mối quan hệ phụ thuộc liều rõ rệt

Lipopolysaccharide (LPS) từ E coli, một chất điều hòa miễn dịch, được sử dụng là

chứng dương trong nghiên cứu này Hợp chất 116 ở nồng độ 0,1 μM có hiệu quả hơn

trong việc kích thích hoạt động lysosome so với LPS ở liều 1 μg/mL và có tác dụng tương

tự LPS trong việc kích thích tổng hợp NO trong các tế bào đại thực bào RAW 264.7 Kích thích sản xuất NO trong các tế bào là một hiện tượng tương đối hiếm đối với các hợp chất thiên nhiên từ biển có trọng lượng phân tử thấp Trên cơ sở những thử nghiệm này,

luzonicoside A (116) hứa hẹn là một tác nhân điều hòa miễn dịch tiềm năng [38]

1.4 Tổng quan về đối tượng nghiên cứu

1.4.1 Đặc điểm sinh học và phân bố của loài sao biển Acanthaster planci

a Đặc điểm sinh học

Sao biển Acanthaster planci (A planci) là loài sao biển có kích thước cơ thể lớn

với đường kính có thể đạt tới 0,5 m Cơ thể chúng có hình dạng đối xứng, nhiều cánh (từ 16 đến 21 cánh) và toàn bộ cơ thể được bao phủ bởi các gai nhọn, dài và có độc tính Chiều dài của gai nhọn xấp xỉ 5 cm nhằm bảo vệ, và chống lại sự đe dọa từ kẻ địch Màu sắc của chúng có thể khác nhau tùy theo khu vực sinh sống, từ màu nâu nhạt đến xám-xanh Vòng đời của loài sao biển gai từ 5-7,5 năm [39] Da của chúng là một màng rất nhạy cảm, được sử dụng để lấy oxy hòa tan trong nước biển Sao biển gai nên được xử lý cẩn thận vì các gai nhọn dài của chúng có thể gây đau đớn và làm vết thương chậm lành [39, 40]

Khẩu phần ưa thích của sao biển gai là các mầm (polyp) san hô sống.Vì vậy, chúng

là mối đe dọa lớn đối với hệ sinh thái của các rạn san hô Chúng được coi là một trong 100 loài xâm lấn tồi tệ nhất thế giới Để hạn chế sự gia tăng của chúng, người ta đã mở các chiến

Trang 31

dịch săn bắt sao biển gai, hoặc tiêm natri bisulfate vào cơ thể chúng (hợp chất này là chất độc gây chết sao biển gai mà không gây ảnh hưởng tới hệ sinh thái san hô)

Sao biển A planci là loài gây nguy hại đối với hệ sinh thái của các rạn san hô

Tuy nhiên, các nghiên cứu hóa học của chúng cho thấy thành phần hóa học chính là các steroid, ceramide và các asterosaponin Đây là những lớp chất có hoạt tính sinh học quý báu đang được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu Bên cạnh việc cần tiêu diệt và hạn chế sự sinh trưởng bùng phát của loài sao biển này để bảo vệ các rạn san hô thì đây cũng là nguồn cung cấp nguyên liệu rất lớn để phục vụ cho các nghiên cứu hóa học cũng như hoạt tính của các hợp chất có trong loài sao biển này Điều này không chỉ góp phần vào bảo vệ hệ sinh thái của các rạn san hô mà còn bổ sung cho các nghiên cứu sâu hơn về hóa học của loài sao biển này cũng như góp phần

lý giải các độc tính mà chúng gây ra

b Sự phân bố

Sao biển A planci phân bố rộng khắp Ấn Độ Dương-Thái Bình Dương Chúng

xuất hiện ở các vĩ độ nhiệt đới và cận nhiệt đới từ Biển Đỏ và đông bờ biển châu Phi qua Thái Bình Dương, qua Ấn Độ Dương đến bờ tây Trung Phi

Ở Việt Nam, loài sao biển này có mặt ở hầu hết các vùng biển, nhưng đặc biệt chúng sinh trưởng và phát triển khá mạnh ở dải biển miền Trung – Nam, nơi có nhiều rạn san hô như các tỉnh: Nha Trang, Quảng Nam, Cù Lao Chàm…

1.4.2 Tình hình nghiên cứu thành phần hóa học loài sao biển Acanthaster planci

trên thế giới

Theo phân loại, chi Acanthaster chỉ có 2 loài là Acanthaster planci (Linnaeus, 1758) và Acanthaster brevispinus (Fisher, 1917) Trong đó chỉ có loài Acanthaster

planci được nghiên cứu về thành phần hóa học từ rất sớm, đầu những năm 70 của thế

kỷ trước Theo thống kê, đến nay có khoảng 80 hợp chất đã được xác định có mặt trong thành phần hóa học của loài sao biển này Tuy nhiên, các hợp chất glycosphingolipid (cerebroside và ganglioside) và các asterosaponin chiếm ưu thế hơn cả trong số này Các hợp chất steroid tự do (sterol và polyhydroxysteroid), và polyhydroxysteroid glycoside cũng đã được phân lập, nhưng số lượng các hợp chất này không nhiều Ngoài

ra còn có một số hợp chất khác như: carotenoid, nucleoside

Trang 32

1.4.2.1 Steroid tự do (sterol và polyhydroxysteroid)

Từ năm 1972, Y M Sheikh và cs đã phân lập được hai sapogenin

5α-pregn-9(11)-ene-3β,6α-diol-20-one (122) và

5α-cholesta-9(11),20(22)-diene-3β,6α-diol-23-one (123) từ loài sao biển này [41]

Năm 1975, Isao Kitagawa và cs đã phân lập thêm được 8 hợp chất khác, trong

đó có 7 hợp chất steroid (124-130) và 1 hợp chất ở dạng glycoside steroid [42] Thornasterol A (126) và thornasterol B (127) mang phần cấu trúc của mạch nhánh là

20-hydroxy-23-ketone được coi là 2 sapogenol chính của sao biển A.planci

Tiếp đó, Kitagawa đã phân lập được 3 hợp chất acetylsteroid (131-133) [43] Ba

hợp chất này có nhân steroid giống nhau với nhóm acetyl ở vị trí 3, nhóm keton ở

C-6 và liên kết đôi Δ9,11, chúng khác nhau ở cấu trúc mạch nhánh gắn với C-17

Đến năm 1980, nghiên cứu của Susumu Sato đã đưa ra kết quả phân tích sự có

mặt của 11 sterol (134-144) trong sao biển A.planci bằng phương pháp GC-MS [44]

Các sterol này có cấu trúc phần mạch nhánh khá đa dạng

(134) 5α-cholestan-3β-ol (135) Cholesterol (136)

5α-cholestan-7-en-3β-ol

(137)

(22E)-5α-ergost-7,22-dien-3β-ol

(138) Ergost-5-en-3β-ol (139) 5α-ergost-7-en-3β-ol

Trang 33

Trước đây, không có nhiều các hợp chất polyhydroxysteroid và dạng glycoside

của chúng được phân lập từ sao biển A planci Năm 1973, nhóm nghiên cứu của

Sheikh đã phân lập được hai monoglycoside steroid (145 và 146) từ sao biển A planci

[45] Sau đó, hợp chất nodososide (147) được công bố phân lập từ sao biển gai bởi

nhóm nghiên cứu của Minale [46]

Cho đến những năm trở lại đây mới tiếp tục có các công bố về sự phân lập các polyhydroxysteroid glycoside từ sao biển gai Nhóm các nhà khoa học Nga, Kicha và

cs đã phân lập được một triglycoside polyhydroxysteroid mới (148) Hợp chất này có 2

chuỗi phân tử đường khác nhau liên kết với khung aglycon qua 2 liên kết glycoside Trong đó, một đơn vị đường 2-OMe-Xyl liên kết ở C-3 của nhân steroid và chuỗi hai phân tử đường Fuc-Xyl gắn với C-28 ở mạch nhánh [47]

1.4.2.3 Asterosaponin

Asterosaponin là lớp chất phổ biến trong sao biển Thành phần các asterosaponin

trong sao biển A planci được quan tâm nghiên cứu rất sớm từ những năm 1970 Thống kê

các công bố cho thấy, đến nay đã có khoảng 10 asterosaponin đã được phân lập từ loài sao biển này Đi đầu trong các nghiên cứu về thành phần asterosaponin của loài sao biển này

là nghiên cứu của các nhà khoa học Nhật Bản Từ 1978-1986, đã có 8 asterosaponin được

Trang 34

phân lập bao gồm thornasteroside A (149) được phân lập bởi Isao Kitagawa [49], asterosaponin 150, acanthaglycoside A-D, F (151-155) và hợp chất đã biết marthasteroside

A1 (156) được phân lập bởi Tetsuya Komori [48-50]

O O O O O

O O O

O OH

NaO 3 SO

O OH HO

HO

OH HO

HO

OH

O OH

HO HO

Qui Xyl

Glc

Qui Fuc

HO

O OH

O O O

O OH

NaO 3 SO

O OH HO

HO

OH HO

OH

O OH

HO HO

Qui Xyl

Glc

Qui Fuc

HO

O O

Fuc

OH HO

HO

155 Acanthaglycoside F R

O OH

156 Marthasteroside A 1 R

R

155, 156 152-154

O O O O O

O O O

O OH

NaO3SO

O OH HO

HO

OH HO

HO HO

Qui Xyl

Qui

Qui Fuc

HO HO

151 Acanthaglycoside A

O O O O O O O O

O OH

NaO3SO

O OH HO

HO

OH HO

HO

OHOH

O OH HO

Qui Xyl

Gal

Qui Fuc

Hình 1.1: Cấu trúc đại diện của glycosphingolipid

(R = H hoặc OH/ R' =H hoặc OH) Glycosphingolipid được chia thành hai nhóm bao gồm cerebroside và ganglioside Các sphingolipid thường được phát hiện từ các mô của các loài động vật bậc cao, đây là một phần cấu tạo lên thành tế bào Do chúng nằm ở màng tế bào với đầu phân tử đường hướng ra ngoài tế bào nên chúng thường có liên quan đến các hoạt

Trang 35

động miễn dịch Trong số các glycosphingolipid phân lập từ Da gai thì cerebroside là thành phần được quan tâm nghiên cứu hơn cả Các hợp chất glycosphingolipid của sao

biển A planci cũng được quan tâm nghiên cứu khá chi tiết từ những năm 1980 bởi các

nhà khoa học thuộc ĐH Kyushu, Nhật Bản Đã có khoảng 25 glycosphingolipid đã được phân lập và được chứng minh cấu trúc

Từ năm 1980-1988, nhóm nghiên cứu Tetsuya Komori và cs đã phân lập được

10 cerebroside (156-165) [51, 52] và 2 ceramide lactoside là acanthalactoside A và B (166 và 167) [53] Ba hợp chất 160-162 được xác định thuộc dạng ceramide

phytosphingosine có liên kết glycoside với một phân tử đường dạng

1-O-β-D-glucopyranoside Hợp chất 160 và 161 có chứa một mạch acid béo bão hòa 2-hydroxy cùng với chuỗi mạch dài bão hòa Chất 162 có chứa một mạch acid béo bão hòa 2- hydroxy và một chuỗi mạch dài với 1 vị trí liên kết chưa bão hòa Các hợp chất 163-

165 được xác định thuộc dạng ceramide sphingosine có liên kết glycoside với một

phân tử đường dạng 1-O-β-D-glucopyranoside; một mạch acid béo bão hòa 2-hydroxy

và một chuỗi mạch dài có 2 vị trí liên kết chưa bão hòa Hai ceramide lactoside 166 và

167 được xác định có dạng ceramide lactoside phytosphingosine có chứa mạch acid

béo 2-hydroxy và chuỗi đường được xác định là liên kết của hai phân tử đường có dạng

β-galactopyranosyl-(1→4)-β-glucopyranose

Năm 1990, nhóm nghiên cứu của Kawano phân lập được 5 hợp chất ganglioside

từ cặn chiết lipid phân cực của loài sao biển này là acanthaganglioside A-E (168-172)

Trang 36

Cấu trúc của chúng cùng chứa một chuỗi mạch dài giống nhau, chuỗi oligosaccharide

có 5 đến 6 phân tử đường và chuỗi acid béo khác nhau [54, 55]

Ba hợp chất acanthaganglioside F-H (173-175) sau đó cũng được phân lập và được chứng minh là các dẫn xuất của acanthaganglioside C (170) chỉ có sự khác biệt ở

chuỗi mạch dài ankyl trong phần nhân cấu trúc của ceramide (gồm chuỗi acid béo và

chuỗi sphingoid) Acanthaganglioside F (173) và G (174) có cấu trúc của chuỗi

sphingoid giống nhau với 16 đơn vị cacbon và chỉ khác là hơn kém nhau 2 đơn vị carbon trong chuỗi acid béo với số đơn vị carbon tương ứng là 21 và 23 carbon Trong

khi đó thì acanthaganglioside H (175) được xác định có chuỗi sphingoid là 17 đơn vị

carbon và chuỗi acid béo là 24 đơn vị carbon [56, 57]

Năm 1998, nhóm nghiên cứu của Inagaki đã công bố phân lập được 3 ceramide dạng phytosphingosine từ phân đoạn ít phân cực của cặn chiết lipid sao biển gai và ký

hiệu là AC-1-6 (176); AC-1-10 (177) và AC-1-11 (178) [58]

Năm 2000, Miyamoto và cs đã phân lập thêm được 2 ganglioside mới cũng là dẫn xuất của acanthaganglioside C, có chuỗi phân tử đường và chuỗi sphingoid có cấu trúc giống với acanthaganglioside C, chỉ khác nhau ở chuỗi acid béo Hai ganglioside

này là acanthaganglioside I, J (179, 180) [59]

Trang 37

1.4.2.5 Các hợp chất khác

Hai nucleoside là thymine deoxyribonucleoside (181) và uracil deoxyribonucleoside (182) đã được phân lập từ sao biển gai vào năm 1980 [51]

Hợp chất carotenoid đầu tiên được phân lập từ sao biển gai là 7,8-didehydroastaxanthin

(183) vào năm 1976 [60] Đến năm 2010, thành phần chi tiết các carotenoid có trong loài sao

biển này mới được công bố bởi Maoka [61] Theo công trình này, các carotenoid chính là 7,8-

didehydroastaxanthin (183), astaxanthin (184), peridiniol (185) Một số carotenoid khác có hàm lượng nhỏ cũng được phân lập: 7,8,7’,8’-tetrahedroastaxanthin (186), diadinoxanthin (187), diatoxanthin (188), alloxanthin (189) và 4 carotenoid mới (190-193) Năm 2011, Luo và cs

nghiên cứu phân tích thành phần hóa học và độc tính của sao biển gai khi sử dụng làm thức ăn

cho chuột Khi phân tích thành phần astaxanthin (184), Luo đã chỉ ra hàm lượng của carotenoid

này trong sao biển gai (65.4-97.4 g/g mẫu khô) cao hơn trong vỏ tôm, và nhận định đây là

nguồn cung cấp astaxanthin tiềm năng Khi sử dụng sao biển A planci làm thức ăn cho chuột,

kết quả cho thấy loài sao biển này không làm ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và sức khỏe của

chuột Dựa trên kết quả nghiên cứu này, Luo đề xuất sử dụng sao biển A planci là thành phần

cho thức ăn chăn nuôi để làm giảm việc sử dụng bột cá, dầu cá và các carotenoid Đây cũng là một phương pháp góp phần vào kiểm soát tài nguyên giúp bảo vệ hệ sinh thái của các rạn san hô tránh khỏi sự tàn phá của loài sao biển này [62]

Trang 38

1.4.3 Tình hình nghiên cứu hoạt tính sinh học loài sao biển Acanthaster planci

Cho đến nay các nghiên cứu về hoạt tính sinh học của các chất tinh khiết phân lập từ sao biển gai không nhiều Các nghiên cứu chủ yếu trên các cặn chiết thô của các gai nhọn hoặc các cặn chiết thô của toàn thân loài sao biển này

1.4.3.1 Hoạt tính tán huyết

Nguyên nhân gây ra sự chậm lành và máu khó đông trên các vết thương gây ra

bởi gai nhọn của loài sao biển A planci đã được các nhà khoa học nghiên cứu và đánh

giá trên hoạt tính tán huyết để lý giải

Năm 1996, Karasudani đã tinh chế plancinin (một peptide dimer có liên kết disulfit trong phân tử, phân tử lượng được xác định khoảng 7500 Da) từ gai nhọn của

sao biển A planci và tiến hành thử nghiệm hoạt tính tán huyết của plancinin và cặn

chiết thô của các gai nhọn so sánh với heparin Kết quả sau khi tinh chế plancinin đã làm tăng hoạt tính tán huyết lên 6,5 lần so với cặn chiết thô, và yếu hơn so với đối chứng Khi làm giảm liên kết disulfit với 2-mercaptethanol của plancinin thì hoạt tính tán huyết không còn Điều này chứng tỏ chính liên kết disulfit của plancinin là yếu tố gây ra hoạt tính tán huyết [63]

Nghiên cứu của Koyama và cs năm 1998 cũng chỉ ra rằng plancinin có khả năng kéo dài thời gian kích hoạt yếu tố tổ chức thromboplastin (chất tạo thành trong các giai đoạn đông máu đầu tiên) và prothrombin (quá trình đông máu) nhưng không kéo dài thời gian đông máu thrombin Plancinin không ảnh hưởng đến sự thoái hóa của thrombin bởi tác nhân chống thrombin III hoặc thụ thể giống heparin II [64]

Năm 2013, Chi-Chiu Lee và cs đã chứng minh rằng hoạt tính tán huyết gây ra

bởi gai của sao biển A planci bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như pH, nhiệt độ, ion kim

loại, EDTA, cholesterin, protease, và sự thủy phân của glycoside Các yếu tố ion Cu2+, cholesterin, α-chymotrypsin và enzym cellulase gây ức chế tác dụng tán huyết gây ra bởi gai của loài sao biển này [65]

1.4.3.2 Hoạt tính gây độc tế bào

Năm 1996, Komori và cs đã nghiên cứu hoạt tính gây độc tế bào phôi thai làm

ức chế sự thụ tinh trên trứng cầu gai và sao biển của 7 hợp chất asterosaponin phân lập

từ sao biển A planci bao gồm: thornasteroside A (149), acanthaglycoside A-F

(151-155), marthasteroside A1 (156) Kết quả cho thấy cả 7 hợp chất này đều thể hiện có

hoạt tính gây ức chế 50% sự thụ tinh trong lần phân cắt đầu tiên sau khi thụ tinh 1,5 giờ

Trang 39

(ED50) và gây chết 99% trước giai đoạn phôi nang (LD99) Chất 149 và 155 biểu hiện

sự ức chế tốt nhất [66, 67]

Bảng 1.4: Hoạt tính gây độc tế bào làm ức chế sự tinh của trứng cầu gai của các hợp

chất asterosaponin từ sao biển A planci

Năm 2014, Chi-Chiu Lee và cs đã đánh giá hoạt tính chống ung thư của bốn cặn

chiết phân đoạn của sao biển A.planci, bao gồm các cặn chiết: cặn ether dầu hỏa, cặn

EtOAc, cặn EtOH và cặn BuOH trên 4 dòng tế bào ung thư ở người là ung thư phổi (A549), ung thư da ác tính (A375.S2), ung thư tuyến tiền liệt (PC3) và ung thư gan (Hep G2) Kết quả thử nghiệm cho thấy cặn BuOH cho hoạt tính cao nhất trong số 4 cặn chiết được thử nghiệm Trong khi đó, các cặn chiết ít phân cực (ether dầu hỏa và EtOAc) gần như không thể hiện có hoạt tính hoặc yếu Điều này cho thấy thành phần saponin trong cặn chiết BuOH có những hoạt tính gây độc tế bào rất tiềm năng [68]

Bảng 1.5: Kết quả đánh giá hoạt tính chống ung thư của 4 cặn chiết sao biển A.planci

Ether dầu hỏa >1000 >1000 >1000 >1000

EtOAc >1000 697,74±5,21 >1000 >1000

EtOH 298,45±2,42 325,85±3,39 435,75±3,12 437,10±4,71 BuOH 140,48±3,77 112,65±2,98 152,34±2,32 216,62±3,19

1.4.4 Tình hình nghiên cứu loài sao biển Acanthaster planci tại Việt Nam

Loài sao biển A planci mặc dù được quan tâm nghiên cứu rất sớm từ những

năm 1970, tuy nhiên tại Việt Nam dù được coi là vùng biển có sự phân bố rộng rãi của loài sao biển này nhưng các nghiên cứu về thành phần hóa học của loài sao biển này còn rất hạn chế

Năm 2013, nhóm nghiên cứu của GS Châu Văn Minh - Viện Hóa sinh biển đã công bố phân lập được hai hợp chất pyrrole oligoglycoside mới từ cặn chiết MeOH của

Trang 40

loài sao biển này là plancipyrroside A (194) và B (195) [69] Hai hợp chất này gây ức

chế sự sản sinh NO trên dòng tế bào đại thực bào RAW264.7 Plancipyrroside B gây

ức chế mạnh với giá trị IC50 = 5,94±0,34 µM trong khi giá trị IC50 của plancipyrroside

A là 16,61±1,85 µM, chất đối chứng dương được sử dụng là cardamonin với IC50 = 2,20±0,27 µM Khi nồng độ NO cao là dấu hiệu trong điều trị rối loạn viêm Theo chức năng và đặc điểm cụ thể, ức chế sản xuất NO bởi các tế bào miễn dịch, điển hình là đại thực bào được đề xuất là một trong những chiến lược phát triển chất chống viêm Kết quả này cho thấy plancipyrroside B là một chất tiềm năng để đánh giá sâu hơn về cơ chế hoạt động của phân tử trên mục tiêu viêm cụ thể [69]

Năm 2016, nhóm nghiên cứu này phân lập được thêm 5 hợp chất

polyhydroxylsteroid glycoside từ sao biển A.planci, trong đó có 2 hợp chất mới 199,

200 và 3 hợp chất đã biết 196-198 [70]

1.5 Tình hình cứu tổng hợp các hợp chất polyhydroxysteroid và

hydroximinosteroid từ steroid tự nhiên trên thế giới

Từ steroid tự nhiên có rất nhiều hướng để chuyển hóa như hydroxyl hóa, oxime hóa, sulfate hóa, epoxy hóa, ketone hóa, amide hóa hay dimer hóa Tuy nhiên tùy theo đối tượng và hướng nghiên cứu cụ thể mà có các định hướng nghiên cứu khác nhau

Do các hợp chất polyhydroxysteroid và hydroximinosteroid từ sinh vật biển có rất nhiều chất thể hiện hoạt tính tốt chống lại nhiều dòng tế bào ung thư Vì vậy, hai hướng nghiên cứu tổng hợp các hợp chất này đi từ steroid tự nhiên đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu Trong nội dung nghiên cứu này, hai hướng nghiên cứu hydroxyl hóa và oxime hóa steroid tự nhiên sẽ được phân tích cụ thể

Định dạng
Số trang	287
Dung lượng	6,09 MB