Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của loài hải miên smenospongia cerebriformis duchassaing michelotti, 1864

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---LÊ THỊ HUYỀN NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA LOÀI HẢI MIÊN Smenospongia cerebriformis DUCHASSAING & MI

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA

HỌC TỰ NHIÊN

-LÊ THỊ HUYỀN

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH

HỌC CỦA LOÀI HẢI MIÊN Smenospongia cerebriformis

DUCHASSAING & MICHELOTTI, 1864

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội – 2017

Trang 2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-LÊ THỊ HUYỀN

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH SINH

HỌC CỦA LOÀI HẢI MIÊN Smenospongia cerebriformis

DUCHASSAING & MICHELOTTI, 1864

Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ

Mã số : 62440114

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 PGS.TS Phan Văn Kiệm

2 PGS.TS Nguyễn Văn Đậu

Hà Nội - 2017

Trang 3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

Luận án này là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Phan Văn Kiệm và PGS.TS Nguyễn Văn Đậu

Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả

Lê Thị Huyền

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Luận án này được hoàn thành tại Viện Hóa sinh biển - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội Trong quá trình nghiên cứu, tác giả đã nhận được nhiều sự giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các nhà khoa học, các đồng nghiệp, bạn

bè và gia đình.

Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc, sự cảm phục và kính trọng nhất tới PGS.

TS Phan Văn Kiệm và PGS.TS Nguyễn Văn Đậu - những người Thầy đã tận tâm hướng dẫn khoa học, động viên, khích lệ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án.

Tôi xin chân thành cảm ơn phòng Nghiên cứu cấu trúc - Viện Hóa Sinh biển đặc biệt là TS Nguyễn Xuân Nhiệm, TS Bùi Hữu Tài và ThS Đan Thị Thúy Hằng

về sự ủng hộ to lớn, những lời khuyên bổ ích và những góp ý quý báu trong việc thực hiện và hoàn thiện luận án.

Tôi xin trân trọng cảm ơn Khoa Dược, Trường Đại học Yonsei, Hàn Quốc đã giúp đỡ tôi trong việc thử hoạt tính kháng viêm.

Tôi xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô giáo và đồng nghiệp của tôi tại PTN Hóa dược – Khoa Hóa học, tới Ban lãnh đạo Khoa, Phòng Tổ chức cán bộ và Ban Giám hiệu Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà nội đã ủng hộ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian làm nghiên cứu sinh.

Tôi cũng xin được được cảm ơn sự hỗ trợ kinh phí của đề tài VAST.TĐ.DLB.01/16-18 và chương trình 911 của Chính phủ Việt Nam đã giúp tôi hoàn thành Luận án này.

Cuối cùng, xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới toàn thể gia đình tôi, đặc biệt là chồng và hai con trai đã luôn là điểm tựa vững chắc, chia sẻ mọi khó khăn trong cuộc sống; tới bạn bè và các chị em thân thiết đã luôn luôn quan tâm, khích lệ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.

Xin trân trọng cảm ơn!

Tác giả

Lê Thị Huyền

Trang 5

MỤC LỤC

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC MỤC BẢNG viii

DANH MỤC HÌNH x

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Giới thiệu về hải miên 3

1.1.1 Giới thiệu chung về hải miên 3

1.1.2 Giới thiệu chung về giống Smenospongia 4

1.2 Tình hình nghiên cứu về giống Smenospongia trên thế giới 5

1.2.1 Các nghiên cứu về thành phần hóa học của các loài hải miên thuộc giống Smenospongia 5

1.2.2 Các nghiên cứu về hoạt tính sinh học của giống Smenospongia 18

1.3 Tình hình nghiên cứu các loài hải miên ở Việt Nam 27

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

2.1 Đối tượng nghiên cứu 32

2.2 Phương pháp nghiên cứu 33

2.2.1 Phương pháp phân lập các chất 33

2.2.2 Phương pháp xác định cấu trúc hóa học 34

2.2.3 Phương pháp xác định hoạt tính sinh học 35

Chương 3 THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 44

3.1 Phân lập các hợp chất từ loài S cerebriformis 44

3.2 Thông số vật lý và dữ kiện phổ của các hợp chất 49

3.2.1 Hợp chất SM1 : Smenohaimien A (hợp chất mới) 49

Trang 6

3.2.2 Hợp chất SM2 : Smenohaimien B (hợp chất mới) 49

3.2.3 Hợp chất SM3 : Smenohaimien C (hợp chất mới) 49

3.2.4 Hợp chất SM4 : Smenohaimien D (hợp chất mới) 50

3.2.5 Hợp chất SM5 : Smenohaimien E (hợp chất mới) 50

3.2.6 Hợp chất SM6 : Smenohaimien F (hợp chất mới) 50

3.2.7 Hợp chất SM7 : Smenocerones A (hợp chất mới) 51

3.2.8 Hợp chất SM8 : Smenocerones B (hợp chất mới) 51

3.2.9 Hợp chất SM9 : Dictyoceratin-C 51

3.2.10 Hợp chất SM10 : Polyfibrospongol A 51

3.2.11 Hợp chất SM11 : Polyfibrospongol B 51

3.2.12 Hợp chất SM12 : 19-hydroxy-polyfibrospongol B 52

3.2.13 Hợp chất SM13 : Ilimaquinone 52

3.2.14 Hợp chất SM14 : Neodactyloquinone 52

3.2.15 Hợp chất SM15 : Dactyloquinone C 53

3.2.16 Hợp chất SM16 : Dactyloquinone D 53

3.2.17 Hợp chất SM17 : Dactylospongenone A 53

3.2.18 Hợp chất SM18 : Dactylospongenone B 53

3.2.19 Hợp chất SM19 : Dactylospongenone C 54

3.2.20 Hợp chất SM20 : Dactylospongenone D 54

3.2.21 Hợp chất SM21 : Amijiol 54

3.2.22 Hợp chất SM22 : Isoamijiol 54

3.2.23 Hợp chất SM23 : Indole-3-aldehyde 55

3.2.24 Hợp chất SM24 : Indole-3-carboxylic methyl ester 55

Chương 4 THẢO LUẬN KẾT QUẢ 56

4.1 Xác định cấu trúc của các hợp chất 56

4.1.1 Hợp chất SM1 : Smenohaimien A (hợp chất mới) 56

4.1.2 Hợp chất SM2 : Smenohaimien B (hợp chất mới) 64

4.1.3 Hợp chất SM3 : Smenohaimien C (hợp chất mới) 72

4.1.4 Hợp chất SM4 : Smenohaimien D (hợp chất mới) 78

4.1.5 Hợp chất SM5 : Smenohaimien E (hợp chất mới) 85

4.1.6 Hợp chất SM6 : Smenohaimien F (hợp chất mới) 92

4.1.7 Hợp chất SM7 : Smenocerone A (hợp chất mới) 99

4.1.8 Hợp chất SM8 : Smenocerone B (hợp chất mới) 104

Trang 7

4.1.9 Hợp chất SM9 : Dictyoceratin C 110

4.1.10 Hợp chất SM10 : Polyfibrospongol A 112

4.1.11 Hợp chất SM11 : Polyfibrospongol B 114

4.1.12 Hợp chất SM12 : 19-hydroxy-polyfibrospongol B 117

4.1.13 Hợp chất SM13 : Ilimaquinone 120

4.1.14 Hợp chất SM14 : Neodactyloquinone 122

4.1.15 Hợp chất SM15 : Dactyloquinone C 125

4.1.16 Hợp chất SM16 : Dactyloquinone D 127

4.1.17 Hợp chất SM17 : Dactylospongenone A 129

4.1.18 Hợp chất SM18 : Dactylospongenone B 132

4.1.19 Hợp chất SM19 : Dactylospongenone C 134

4.1.20 Hợp chất SM20 : Dactylospongenone D 136

4.1.21 Xác định cấu hình tuyệt đối của các hợp chất SM17 - SM20 138

4.1.22 Hợp chất SM21 : Amijiol 140

4.1.23 Hợp chất SM22 : Isoamijiol 142

4.1.24 Hợp chất SM23 : Indole-3-aldehyde 145

4.1.25 Hợp chất SM24 : Indole-3-cacboxylic methyl ester 146

4.2 Kết quả thử hoạt tính sinh học 149

4.2.1 Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất 149

4.2.2 Kết quả thử hoạt tính kháng viêm của các hợp chất 153

KẾT LUẬN 156

KIẾN NGHỊ 158

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN……… 159

TÀI LIỆU THAM KHẢO 160

Trang 8

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

13C-NMR Carbon-13 Nuclear Magnetic Ph cộng hưởng t hạt nhân

Resonance Spectroscopy carbon 13

1H-NMR Proton Nuclear Magnetic Ph cộng hưởng t hạt nhân

Resonance Spectroscopy protonA-498 Human kidney carcinoma Ung thư biểu mô thận ngườiA-549 Human lung carcinoma Ung thư ph i người

DEPT Distortionless Enhancement by DEPT

HMBC Heteronuclear Multiple Bond Ph tương tác dị hạt nhân qua

HPLC High Performance Liquid Sắc ký lỏng hiệu năng cao

ChromatographyHR-ESI- High Resolution Electrospray Ph khối lượng phân giải cao

MS Ionization Mass Spectrometry phun m điện

HSQC Heteronuclear Single-Quantum Ph tương tác dị hạt nhân qua

HT-29 Human colon adenocarcinoma Ung thư ruột kết người

HCT-116 Human colon carcinoma Ung thư đại tràng người

Trang 9

HEK-293 Human Embryo Kidney cell Tế bào thận phôi người

IC50 Inhibitory concentration at 50% Nồng độ ức chế 50% đối

tượng thử nghiệm

iNOS Inducible nitric oxide synthase Một enzyme tạo ra nitric

oxide t amino L-arginine

acid

KB Human epidemoid carcinoma Ung thư biểu mô người

LU-1 Human lung carcinoma Ung thư ph i người

L-NMMA N-monomethyl-L-arginine N-monomethyl-L-arginine

Enhancement SpectroscopyPACA-2 Human Pancreatic Carcinoma Ung thư biểu mô tuyến tụy

người

AdenocarcinomaRPMI Roswell Park Memorial Institute Môi trường nuôi cấy tế bào

Trang 10

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Các hợp chất sesquiterpene t

giống Smenospongia 6

Bảng 1.2 Các hợp chất sesterterpene t giống Smenospongia 8

Bảng 1.3 Các hợp chất indole alkaloid t giống Smenospongia 12

Bảng 1.4 Các hợp chất thiazole t giống Smenospongia 16

Bảng 1.5 Các hợp chất khác t các loài thuộc giống Smenospongia 17

Bảng 4.1 Số liệu phNMR của hợp chất SM1 và hợp chất tham khảo 59

Bảng 4.2 Số liệu phNMR của hợp chất SM2 và hợp chất tham khảo SM1 65

Bảng 4.8 Số liệu phNMR của hợp chất SM8 106

Bảng 4.18 Số liệu ph NMR của hợp chất SM17 , SM18 và hợp chất tham khảo 133

Trang 11

viii

Trang 12

Bảng 4.25.Thống kê hợp chất phân lập được t loài S.cerebriformis 148

Bảng 4.26 Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất 149

Bảng 4.27 % tế bào chết theo chương trình 152

Bảng 4.28 Tác dụng ức chế sự sản sinh NO trong đại thực bào 153

Trang 13

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Hình ảnh một số loài hải miên thuộc giống Smenospongia 5

Hình 2.1 Hình ảnh loài hải miên Smenospongia cerebriformis 32

Hình 3.1 Sơ đồ phân lập các hợp chất t loài S cerebriformis 47

Hình 4.1 Cấu trúc hóa học của SM1 và các hợp chất tham khảo 56

Hình 4.2 Các tương tác HMBC, COSY và NOESY chính của hợp chất SM1 59

Hình 4.3 Ph CD thực nghiệm của hợp chất SM1 và ph CD tính toán của 4 đồng phân lập thể SM1a - SM1d 60

Hình 4.4 Ph HR-ESI-MS của hợp chất SM1 61

Hình 4.5 Ph1 H-NMR của hợp chất SM1 61

Hình 4.6 Ph13 C-NMR của hợp chất SM1 62

Hình 4.7 Ph DEPT của hợp chất SM1 62

Hình 4.8 Ph HSQC của hợp chất SM1 63

Hình 4.9 Ph HMBC của hợp chất SM1 63

Hình 4.10 Ph1 H-1 H COSY của hợp chất SM1 64

Hình 4.11 Ph NOESY của hợp chất SM1 64

Hình 4.12 Cấu trúc h a học của SM2 và hợp chất tham khảo SM1 64

Hình 4.14 Ph CD thực nghiệm của hợp chất SM2 và ph CD tính toán của 4 đồng phân lập thể SM1a - SM1d 67

Hình 4.22 Ph1 H- 1 H COSY của hợp chất SM2 71

Hình 4.23 Cấu trúc h a học của SM3 và hợp chất tham khảo 72

Trang 14

Hình 4.32 Cấu trúc h a học của SM4 và hợp chất tham khảo 78

Hình 4.33 Các tương tác HMBC và NOESY chính của hợp chất SM4 81

Hình 4.40 Cấu trúc hóa học của hợp chất SM5 và hợp chất tham khảo SM11 85

Hình 4.41 Các tương tác HMBC, NOESY và COSY chính của hợp chất SM5 88

Hình 4.49 Cấu trúc h a học của hợp chất SM6 và hợp chất tham khảo SM16 92

Trang 15

Hình 4.58 Cấu trúc h a học của hợp chất SM7 và hợp chất tham khảo 99

Hình 4.66 Cấu trúc h a học của hợp chất SM8 và các hợp chất tham khảo 104

Hình 4.67 Các tương tác HMBC chính của hợp chất SM8 106

Hình 4.68 Ph HR-ESI-MS của hợp chất SM8 107

Hình 4.71 Ph HSQC của hợp chất SM8 109

Hình 4.73 Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC chính của hợp chất SM9 110

Hình 4.74 Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC chính của hợp chất SM10 112 Hình 4.75 Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC chính của hợp chất SM11 115

Hình 4.76 Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC chính của hợp chất SM12 117 Hình 4.77 Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC chính của hợp chất SM13 120 Hình 4.78 Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC chính của hợp chất SM14 122 Hình 4.79 Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC chính của hợp chất SM15 125 Hình 4.80 Cấu trúc hóa học của hợp chất SM16 127 Hình 4.81 Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC chính của hợp chất SM17 129

Trang 16

Hình 4.82 Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC chính của hợp chất SM18 132 Hình 4.83 Cấu trúc h a học và các tương tác HMBC chính của hợp chất SM19 134 Hình 4.84 Cấu trúc h a học của hợp chất SM20 136 Hình 4.85 Ph CD thực nghiệm của SM17-SM20 và phCD theo tính toán của 4 đồng

phân lập thể 139 Hình 4.86 Cấu trúc hóa học và các tương tác HMBC chính của hợp chất SM21 140 Hình 4.87 Cấu trúc h a học của hợp chất SM22 và chất tham khảo SM21 142 Hình 4.88 Các tương tác HMBC, NOESY chính và phân tích cấu dạng của vòng cyclohexanol của hợp chất SM22 144 Hình 4.89 Cấu trúc h a học của hợp chất SM23 145 Hình 4.90 Cấu trúc h a học của hợp chất SM24 146 Hình 4.91 Các hợp chất phân lập được t loài

Hình 4.92 Mức độ apoptosis thể hiện bằng ảnh huỳnh quang của nhân tế bào LU-1 nhuộm

bằng Hoechst 33342 (độ ph ng đại 200 lần) 152 Hình 4.93 Khả năng kích thích caspase 3 của SM8 và SM16 153

Trang 17

ĐẶT VẤN ĐỀ

T đầu nh ng năm 90 của thế k trước, các nhà khoa học biển đ c

c ng một mối quan tâm đ là khám phá nguồn tài nguyên sinh vật vô c ng phong phú dưới đáy đại dương Tuy nhiên các nghiên cứu tại thời điểm đchưa đầy đủ và thiếu tính hệ thống T đ dẫn tới hàng loạt tranh c i gi a các nhàkhoa học, bởi một số loài được xác định bằng nhiều tên khoa học khác nhau,thậm chí hàng chục lần, khiến con số thống kê không chính xác Nh ng câuhỏi về sự đa dạng loài, nơi các sinh vật biển sinh sống và các mối quan hệphức tạp gi a các loài sinh vật biển đ đưa đến một yêu cầu mới, cấp thiết vềmột nghiên cứu một các-h c hệ thống toàn cầu Đến đầu năm 2000, mộtchương trình nghiên cứu thống kê khoa học c quy mô toàn cầu đ được thựchiện Chương trình thống kê sinh vật biển Census of Marine Life đ được

tiến hành trong vòng 10 năm, c quy mô lớn tại khắp 5 châu lục với sự tham gia của 2700 nhà khoa học đến t hơn 80 quốc gia trên thế giới Theo số liệu mới được công bố của chương trình này vào ngày 4-10-2010, c khoảng t 230.000 – 250.000 loài sinh vật sinh sống ở dưới đại dương tuy nhiên c đến80% số loài sinh vật biển vẫn chưa được phát hiện Các nhà khoa học đ làmviệc trong dự án này tin rằng phần lớn các loài sống ở đại dương vẫn đầy bí

ẩn Hơn 70% số loài cá đ được ghi nhận, nhưng với hầu hết các nh m sinh vậtbiển khác, c thể chưa đến 1/3 số loài đ được biết Hàng năm, c đến

1650 loài được phát hiện trong đ các loài thân mềm (379 loài/năm) và có vỏ(452 loài/năm) c t lệ phát hiện nhiều nhất, tiếp đến là bọt biển (59/năm) và dagai (30 loài/năm)

Việt Nam là quốc gia c ba mặt tiếp giáp biển với bờ biển dài 3.260 kmchạy dọc t Bắc vào Nam, hàng nghìn hòn đảo ven biển Thêm vào đ , ViệtNam c bốn mùa khí hậu rõ rệt Các điều kiện này đ tạo ra nguồn tài nguyên

Trang 18

sinh vật biển phong phú với khoảng 12.000 loài bao gồm 2.000 loài cá, 6.000 loài động vật đáy, 635 loài rong biển và hàng ngàn loài động thực vật ph du Tuy nhiên, hiện nay trong phát triển kinh tế biển Việt Nam chủ yếu chỉ

tiếp cận tới nh ng loài sinh vật biển c giá trị thực phẩm, mà chưa chú ý nhiềuđến các loài cung cấp các chất c hoạt tính sinh học cao để phát triển

thuốc Trong nh ng năm gần đây, với sự h trợ của các k thuật tiên tiến, nhiều hợp chất c hoạt tính sinh học t các loài hải miên, san hô mềm đ

được phân lập, xác định cấu trúc, đánh giá hoạt tính sinh học Nhiều hợp chấttrong số đ đ được nghiên cứu phát hiện và đang được sử dụng làm thuốc điềutrị bệnh ung thư như: cytarabine (ara-C), variabilin và agosterol A,

Nghiên cứu, khảo sát thành phần h a học và hoạt tính sinh học của các loài sinh vật biển n i chung, các loài hải miên n i riêng đ và đang là vấn đề thời sự được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Các nghiên cứu về thànhphần h a học và hoạt tính sinh học trên thế giới đ chỉ ra các loài hải miên c cấutrúc h a học đa dạng và phong phú, nhiều hợp chất đ được phát hiện c hoạt

tính sinh học lí thú Chính vì vậy, chúng tôi đ lựa chọn đề tài “Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của loài hải miên

Smenospongia cerebriformis Duchassaing & Michelotti, 1864” Đề tài bao

gồm các nội dung sau:

- Phân lập các hợp chất t loài hải miên Smenospongia cerebriformis;

- Xác định cấu trúc h a học của các hợp chất phân lập được t loài hải

miên Smenospongia cerebriformis;

- Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào và hoạt tính kháng viêm của các hợp chất phân lập được

Trang 19

Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 GIỚI THIỆU VỀ HẢI MIÊN

1.1.1 Giới thiệu chung về hải miên

Hải miên là các loài động vật thuộc ngành Porifera (động vật ăn lọc –

pore bearer) Cơ thể của chúng bao gồm một lớp trung mô dạng thạch được

kẹp gi a hai màng tế bào mỏng Trong khi tất cả các loài động vật khác c các

tế bào chưa biệt h a c thể chuyển thành các dạng tế bào chuyên biệt khác nhauthì duy nhất các loài hải miên c một số tế bào đ được biệt h a mà vẫn

c thể chuyển thành các dạng tế bào khác Thông thường chúng di chuyển gi

a các màng tế bào cơ bản và lớp trung mô Hải miên không c hệ thần kinh, hệtiêu h a hoặc hệ tuần hoàn Thay vào đ , hầu hết chúng dựa vào việc duy trìmột dòng nước n định chảy qua cơ thể để thu nhận thức ăn và oxy

cũng như thải các chất cặn b , hình dáng cơ thể của chúng thích nghi tối đavới việc duy trì hiệu quả của dòng nước chảy qua cơ thể Tuy c một số loài hảimiên nước ngọt, còn lại đa phần hải miên là các loài động vật biển, phân bốrộng khắp t các v ng triều cho tới tận độ sâu hơn 8800 m Trong khi hầu

hết trong số khoảng t 5.000 đến 10.000 loài hải miên được biết đến sống dựavào nguồn thức ăn là các vi khuẩn và các mảnh vụn trong nước, một số vikhuẩn chủ t ng hợp quang năng thường sản xuất thức ăn và oxy nhiều hơn sốchúng tiêu thụ Một số loài hải miên sống trong các môi trường nghèo dinhdưỡng và trở thành động vật ăn thịt, sống dựa vào các loài giáp xác nhỏ

Hải miên được chia thành ba lớp chính, dựa trên thành phần cấu tạo bộkhung cơ thể của chúng:

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

nhánh lớn nhất c sáu cánh c thể tách rời hoặc đính với nhau Thành phần cơ thể

Trang 20

chính của chúng là hợp bào (syncytia) trong đ phần lớn các tế bào c chung

một màng ngoài đơn

- Lớp Calcarea c bộ khung cơ thể tạo bởi calci, một dạng calci

carbonate, c thể tạo thành các nhánh riêng biệt hoặc thành mạng lưới lớn

- Lớp Demospongiae: Hầu hết c các nhánh silicat hoặc sợi xốp hoặc h n

hợp cả hai trong các mô mềm của chúng Tuy nhiên, một số loài c chứa cơquan ngoài đặc tạo nên bởi aragnoit, một dạng khoáng chất khác của calcicarbonate khác Tất cả các tế bào c một nhân và màng

Ngoài ra, còn c lớp Archeocyatha chỉ được biết đến qua các h a thạch

t thời Cambri

1.1.2 Giới thiệu chung về giống Smenospongia

Hải miên giống Smenospongia thuộc họ Thorectidae, bộ Dictyoceratida,

phân lớp Keratosa, lớp Demospongiae Cho đến nay, các nhà sinh thái và hải

dương học đ xác định được giống Smenospongia bao gồm 11 loài: S aurea, S cerebriformis, S conulosa, S coreana, S dysodes, S echina, S musicalis, S nuda, S ramose, S maynadii và S lamellate [5] Qua t ng quan tài liệu nghiên cứu đ được công bố cho thấy giống Smenospongia chứa chủ yếu các hợp chất

thuộc khung sesquiterpene, sesterterpene và indole alkaloid Các hợp chất trao

đ i thứ cấp này gi vai trò quan trọng cho sự sống của hải miên với các chứcnăng bảo vệ, cạnh tranh, sinh sản và nhiều chức năng pheromone Dưới đây là

hình ảnh một số loài hải miên thuộc giống Smenospongia:

Trang 21

S aurea S echina

Hình 1.1 Hình ảnh một số loài hải miên thuộc giống Smenospongia

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ GIỐNG SMENOSPONGIA TRÊN THẾ GIỚI

1.2.1 Các nghiên cứu về thành phần hóa học của các loài hải miên thuộc

giống Smenospongia

Qua t ng quan tài liệu cho thấy có 4 loài thuộc giống Smenospongia và một số Smenospongia sp (chưa xác định được chính xác tên khoa học) đ được nghiên cứu về thành phần hóa học, bao gồm: S aurea, S cerebriformis, S conulosa và S echina Thành phần h a học chính của giống Smenospongia

Trang 22

là các hợp chất thuộc khung sesquiterpene, sesterperpene, indole alkaloid,thiazole,….

1.2.1.1 Các hợp chất sesquiterpene

Lớp chất sesquiterpene là một trong nh ng lớp chất chính của giống

Smenospongia Cho đến nay, có 30 hợp chất sesquiterpene (1-30) được công

bố t giống Smenospongia (xem Bảng 1.1).

Bảng 1.1 Các hợp chất sesquiterpene từ giống Smenospongia

Trang 24

1.2.1.2 Các sesterterpene

Ngoài các hợp chất sesquiterpene, các hợp chất sesterterpene cũng được

phát hiện là thành phần h a học chính của các loài thuộc giống Smenospongia Sesterterpene là một nhóm nhỏ của terpenoid có một số tính chất dược lý và

sinh thái thú vị Chúng thể hiện hoạt tính sinh học đa dạng như chống viêm,gây độc tế bào, chống ung thư và kháng khuẩn [22] Có khoảng 27 hợp chất

sesterterpene được phân lập t một số loài thuộc giống Smenospongia.

Bảng 1.2 Các hợp chất sesterterpene từ giống Smenospongia

32 4-hydroxy-9-deoxoidiadione Smenospongia sp. [23]

33 (7E,12E,18R,20Z)-variabilin Smenospongia sp. [23]

Trang 25

34 (7E,13Z,18R,20Z)-variabilin, (8E, Smenospongia sp. [23]

Trang 26

56 manoalide-25-acetate Smenospongia sp. [25]

57 (4E,6E)-dehydromanoalide Smenospongia sp. [25]

Trang 28

1.2.1.3 Các dẫn xuất indole alkaloid

Theo các công trình công bố, c 60 alkaloid có khung indole (58-117)

được phân lập t các loài: S aurea, S echina, S cerebriformis và Smenospongia sp.

Bảng 1.3 Các hợp chất indole alkaloid từ giống Smenospongia

acid methyl ester

66 5-bromo-1H-indole-3-carboxylic acid Smenospongia sp. [9]

methyl ester

67 5-bromo-1H-indole-3-carboxaldehyde Smenospongia sp. [9]

68 5,6-dibromo-1H-indole-3- Smenospongia sp. [9]

carboxaldehyde

69 5-bromo-1H-indole-3-carboxylic acid Smenospongia sp. [9, 12]

70 6-bromo-1H-indole-3-carboxylic acid Smenospongia sp. [9]

Trang 29

94 (1H-Indole-3-yl)acetic acid Smenospongia sp. [28]

95 6-bromo-(1H-indole-3-yl)acetic acid Smenospongia sp. [28]

Trang 31

1.2.1.4 Các hợp chất thiazole

Germana Esposito và các cộng sự đ công bố phân lập 6 hợp chất

chlorinated thiazole c chứa polyketide (118-123) được phân lập t 3 loài: S.

aurea, S conulosa, và S cerebriformis.

Trang 32

Bảng 1.4 Các hợp chất thiazole từ giống Smenospongia

Trang 33

1.2.1.5 Các hợp chất khác

Ngoài ra, t loài Smenospongia sp còn phân lập được bốn hợp chất

chromene vòng lớn: smenochromene A (124), smenochromene B (125),

smenochromene C (126) và smenochromene D (127); ba hợp chất sterol: sistosterol (128), cholesterol (129), ergosterol (130); sáu acid béo α: 2-

β-hydroxy-17-methyloctadecanoic acid (131), 2-hydroxy-21-methyldocosanoic acid (132), 2-hydroxy-22-methyltricosanoic acid (133), 2-hydroxy-24- methylpentacosanoic acid (134), 2-hydroxy-22-methyltetracosanoic acid (135), 2-hydroxy-23-methylpentacosanoic acid (136); một acid béo: linoleic

acid (137) và một hợp chất phenyl alkene mới:

131 2-hydroxy-17-methyloctadecanoic acid S aurea [33]

132 2-hydroxy-21-methyldocosanoic acid S aurea [33]

133 2-hydroxy-22-methyltricosanoic acid S aurea [33]

Trang 34

Nhận xét: Nh ng nghiên cứu nêu trên cho thấy đặc điểm n i bật về thành

phần h a học của giống Smenospongia chủ yếu là các nh m chất

sesquiterpene, sesterterpene và indole alkaloid.

1.2.2 Các nghiên cứu về hoạt tính sinh học của giống Smenospongia

T năm 1980 đến nay, gần 140 hợp chất đ được phân lập và xác định cấu

trúc t các loài thuộc giống Smenospongia Song song với quá trình đ ,

việc nghiên cứu hoạt tính sinh học và tác dụng dược lý của các cặn chiết, cáchợp chất tinh khiết t giống này không ng ng phát triển và hoàn thiện Kết quả

nghiên cứu cho thấy các hợp chất phân lập được t giống Smenospongia

c hoạt tính sinh học mạnh, tiêu biểu là hoạt tính gây độc tế bào, kháng viêm,

Trang 35

kháng khuẩn, kháng nấm, chống oxy hoá,… Trong đ , n i bật là hoạt tính gâyđộc tế bào với khả năng ức chế mạnh trên nhiều dòng tế bào ung thư khácnhau.

1.2.2.1 Hoạt tính gây độc tế bào

Ung thư ngày nay đang là một căn bệnh ph biến với tốc độ gia tăng ngàycàng nhanh Theo t chức Y tế thế giới WHO ước tính m i năm trên toàn cầu chơn 12.7 triệu người mắc mới và 7.6 triệu người chết do ung thư, trong đ gần70% là ở các nước đang phát triển Tỉ lệ mắc bệnh ung thư có xu

hướng gia tăng ở phần lớn các nước trên thế giới Hiện nay, toàn thế giới c khoảng 20 triệu người đang sống chung với bệnh ung thư Nếu không c cácbiện pháp can thiệp kịp thời thì con số này sẽ lên tới 30 triệu vào năm 2020.Tại các nước phát triển, ung thư là nguyên nhân gây ra tử vong đứng hàng thứhai sau bệnh tim mạch Ở các nước đang phát triển, ung thư đứng hàng thứ basau bệnh nhiễm tr ng/ký sinh tr ng và tim mạch [1] Các loại thuốc d ng đểphòng và ch a trị ung thư đ được nghiên cứu rất nhiều trong đ các loại

thuốc c nguồn gốc thiên nhiên ngày càng được quan tâm do chúng thể hiện

ưu thế vượt trội so với các chất t ng hợp do c độc tính thấp và khả năngdung nạp cao trên cơ thể sinh vật Sống trong môi trường đặc biệt như nướcmặn, ánh sáng chiếu liên tục, phải bảo vệ trước sự tấn công của k săn mồi, sựlây nhiễm và cạnh tranh, hầu hết các sinh vật biển đều chứa nh ng cấu trúc đặcbiệt hoặc duy nhất Rất nhiều hợp chất được phân lập t sinh vật biển c

tính độc tế bào cao, do vậy chúng là mối quan tâm nghiên cứu trong l nh vựcbào chế dược phẩm, đặc biệt để điều trị và phòng bệnh ung thư [1]

Ngay t năm 1987, hai nhà khoa học người Pháp là Marie-Lise Kondracki

và Michèle Guyo đ thông báo sự phân lập của 2 hợp chất sesquiterpene 16 và

22 t loài hải miên Smenospongia sp Kết quả thử hoạt

Trang 36

tính gây độc tế bào trên dòng ung thư bạch cầu L-1210 cho thấy hợp chất 22 c

hoạt tính rất mạnh với giá trị IC50 là 1.0 µg/mL [19]

Hai năm sau, vào năm 1989, hai nhà khoa học trên lại tiếp tục công bố hoạt tính gây độc tế bào trên dòng tế bào ung thư bạch cầu L-1210 của 8 hợp

chất quinone và hydroquinone sesquiterpene 16-23 t loài Smenospongia sp

Kết quả cho thấy 3 hợp chất 17, 22 và 23, c hoạt tính mạnh với giá trị IC50 lần

lượt là 2.5, 1.5, 1.5 µg/mL; 3 hợp chất 16, 20, 24 c hoạt tính yếu hơn với

giá trị IC50 đều bằng 4.0 µg/mL [18]

Năm 1991, Kondracki và cộng sự đ thông báo hoạt tính gây độc tế bàotrên tế bào ung thư bạch cầu người L-1210 và trên cả tế bào bình thường: tếbào lympho lách chuột và tế bào lympho ngoại vi người của 7 hợp chất

sesquiterpene quinone và sesquiterpene hydroquinone 16, 17, 19, 20, 22-24

[35] Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào trên tế bào ung thư bạch cầu

L-1210 của các hợp chất này cho thấy hai hợp chất 22, 23 c hoạt tính gây độc tế bào c ý ngh a, hợp chất 16, 17, 20, 24 c hoạt tính trung bình, chỉ c hợp cất 19

là không c hoạt tính với giá trị IC 50 > 9.8 µg/mL Kết quả xác định độc tính của

7 chất trên tế bào thường: tế bào lympho lách ở chuột và tế bào lympho ngoại

vi ở người cho thấy: 4 hợp chất 23, 22, 19, 20 đều ức chế sự tăng sinh của các

mitogen trong tế bào lympho chuột và tế bào lympho ngoại

vi ở người; hợp chất 17 và 24 chỉ ức chế đối với tế bào lympho chuột mà

không ức chế sự tăng sinh của tế bào lympho ngoại vi ở người Như vậy, 2

hợp chất 19 và 24 là nh ng tác nhân tăng cường miễn dịch đầy hứa hẹn.

Năm 2002, Deniz Tasdemir và cộng sự công bố hoạt tính gây độc tế bào

ung thư của các hợp chất 10, 31, 64, 69, 84, 85, 116 và 117 phân lập t loài

Smenospongia sp ở v ng biển Philippines đối với dòng ung thư ruột kết

HCT-116 theo phương pháp MTT [12] Nh ng hợp chất thể hiện hoạt tính gây độc

tế bào c ý ngh a được lựa chọn để tiếp tục đánh giá mức độ biểu hiện gene

Trang 37

trên dòng tế bào isogenic HCT-116 bao gồm các gen trực tiếp p53-/-, p21-/-,

và các gen sinh ra nó p53+/+, p21+/+ Gen p53 là gene đặc trưng d ng đểđánh giá khả năng ức chế khối u mà trước hết thông qua việc điều hòa gentrung gian p21 Hai gen p53 và p21 đặc trưng cho nh ng đột biến thường thấy

khi khối u xuất hiện Kết quả các hợp chất 10, 31, 60 và 81 đều thể hiện hoạt

tính ức chế mạnh đối với các dòng tế bào ung thư HCT-116

Năm 2004, các nhà khoa học Hàn Quốc đ phân lập được 5 hợp chất

sesterterpene 36, 37, 51, 52, 57 t loài Smenospongia sp Cả 5 hợp chất này đều

thể hiện hoạt tính gây độc tế bào ở mức độ trung bình đối với dòng tế bào ungthư máu người K-562 [24]

Năm 2008, Jueun Song và cộng sự đ phân lập được 10 hợp chất

sesterterpene mới (39, 42-50) và 7 hợp chất đ biết (33-36, 38, 40, 41) Các

hợp chất này được đánh giá hoạt tính gây độc tế bào trên dòng ung thư máungười K-562, kết quả cho thấy chúng đều thể hiện hoạt tính mạnh Đặc biệt,

hợp chất 45 thể hiện hoạt tính gây độc tế bào đối với tế bào ung thư người

K-562 mạnh (IC50 = 0.11 µg/mL) khi so sánh với đối chứng dương doxorubicin(IC50 = 4.9 µg/mL) [23]

Năm 2012, một loạt các sesquiterpene và các indole alkaloid đ được các

nhà khoa học người Thái Lan phân lập t loài hải miên Smenospongia sp và

được đánh giá hoạt tính gây độc tế bào trên 7 dòng ung thư người MOLT-3,HepG2, A549, HuCCA-1, Hela, HL-60, MDA-MB-231 [9] Trong số các hợp

chất đ thử, hợp chất 64 thể hiện hoạt tính gây độc tế bào c ý ngh a trên dòng tế

bào ung thư người MOLT-3 và ung thư vú người HeLa với giá trị IC50 lần

lượt là 5.4 và 9.4 µM Hợp chất 65 được phát hiện c hoạt tính ở mức độ trung

bình đối với dòng tế bào ung thư vú người HeLa với giá trị IC50 là 13.0 µM.Hợp chất10cũng c hoạt tính trung bình đối với dòng tế bào ung thư

Trang 38

HL-60 thể hiện qua giá trị IC50 là 14.6 µM, và thể hiện hoạt tính yếu đối vớidòng tế bào ung thư A-549.

Năm 2013, In Hyun Hwang và cộng sự đ phân lập được một phenyl

alkene mới 138 t hai loài hải miên S aurea và S cerebriformis t v ng biển

Florida, M Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào ung thư in vitro của hợp chất

138 cho thấy tác dụng gây độc đối với tế bào ung thư máu người HL-60 với

giá trị IC50 là 8.1 µM [34]

Cũng trong năm 2013, khi nghiên cứu sâu về thành phần h a học của loài

hải miên S aurea ở v ng biển Caribbean, Roberta Teta và các cộng sự đ phân

lập được 2 hợp chất mới 118 và 119 [31] Đây là nh ng hợp chấtpeptide/polyketide tạp chức c chứa đơn vị dolapyrrolidinone trong phân tử.Hai hợp chất này được đánh giá hoạt tính gây độc tế bào trên dòng tế bào ungthư ph i người Calu-1 ở nồng độ 100nM Kết quả cho thấy, sau khi ủ trong 72

h, cả 2 hợp chất đều thể hiện hoạt tính gây độc tế bào ung thư ph i Calu-1mạnh (% sống s t <95%) Vì thế các hợp chất này được thử ở các nồng độthấp hơn 50, 30 và 10 nM Dựa trên kết quả thực nghiệm cho thấy hợp chất

118 và 119 thể hiện tác dụng gây độc tế bào ung thư ph i người Calu-1 với giá

trị IC50 lần lượt là là 48 nM và 49 nM Như vậy, hai smenamide này là nh ng

chất chống ung thư tiềm năng ở mức độ nano mol trên dòng tế bào ung thư ph

i người Calu-1

Trong n lực phân tách nhiều smenamide hơn, nh m nghiên cứu đ tiếp tục

phân lập được 2 hợp chất chlorinated NRP/PK là smenothiazole A (120) và smenothiazole B (121), c quan hệ về sinh t ng hợp nhưng lại c cấu trúc rất khác so với hai smenamide 118, 119 [30] Hai smenothiazole này được giáhoạt tính gây độc tế bào trên 4 dòng ung thư người: ung thư ph i người Calu-1

và LC-31, ung thư buồng trứng người A-2780 và ung thư vú người MCF-7.Kết quả cho thấy smenothiazole giảm đáng kể khả năng phát triển các dòng tế

Trang 39

bào ung thư ph i Calu-1, LC-31 và ung thư buồng trứng A-2780 Đáng chú ý,

121 thể hiện hoạt tính rất mạnh đối với dòng tế ung thư buồng trứng A-2780 ở

nồng độ 10 nM và thể hiện hoạt tính thấp đối với tế bào ung thư vú ngườiMCF-7

Năm 2014, Park và cộng sự đ thông báo hợp chất 16 được phân lập t 2

loài S aurea và S cerebriformis có tác dụng chống ung thư đa u tủy bằng

cách ngăn chặn các con đường Wnt/β-catenin [7]

Trong một nghiên cứu khác của Hwang và cộng sự năm 2015, 8

merosesquiterpene 1-8 t hai loài hải miên S aurea và S cerebriformis đ được

đánh giá hoạt tính gây độc tế bào trên 3 dòng tế bào HEK-293, HCT-116 và

SW-480 Kết quả cho thấy, các hợp chất 2, 3, 4 và 8 thể hiện hoạt tính gây độc

tế bào mạnh đối với tế bào ung thư đại tràng người HCT-116 Nghiên cứu mức độ biểu hiện gene sơ bộ cho thấy hợp chất này giảm biểu hiện của β-catenin [6]

1.2.2.2 Hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm

Năm 1985, Adrienne và cộng sự thông báo phân lập và thử nghiệm hoạt

tính kháng vi sinh vật trên 4 chủng B subtilis, E coli, S cerevisiae,

P.atroventum của 4 hợp chất indole alkaloid 79, 80, h n hợp 105 và 106, và một sesquiterpene 10 t loài S aurea [11] Kết quả cho thấy, hợp chất 80 có

hoạt tính kháng khuẩn mạnh trên cả 4 chủng vi khuẩn thử nghiệm với giá trị MIC nằm trong khoảng t 18 đến 24 µg/mL Các hợp chất còn lại không c hoạttính hoặc hoạt tính rất yếu

Năm 1987, Marie-Lise Kondracki và cộng sự thông báo đ phát hiện được

hợp chất smenospongine 22 có hoạt tính kháng khuẩn mạnh đối với vi khuẩn

S aureus với giá trị MIC bằng 5 µg/mL và với một số vi khuẩn thuộc chủng Pseudomonas aeruginosa : Pyo 9 và 8203 với giá trị MIC là 25 µg/mL, tuy nhiên lại thể hiện hoạt tính yếu với vi khuẩn E.coli (MIC bằng 70 µg/mL)

[19]

Trang 40

Năm 1989, Kondracki tiếp tục nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của cácdịch chiết dichloromethane, methanol và dịch nước của loài hải miên

Smenospongia sp [18] Kết quả cho thấy, dịch chiết dichloromethane c hoạt

tính tốt nhất đối với hai chủng S aureus và E coli với bán kính kháng khuẩn

lần lượt là 23mm và 11mm ở nồng độ 500 µg/đ a, dịch chiết methanol c hoạt

tính yếu hơn với bán kính kháng khuẩn là 20 mm với chủng S aureus, dịch

nước không c hoạt tính Chính vì vậy, tác giả đ tập trung phân lập các hợpchất t dịch chiết dichloromethane T phần dịch chiết này 8 hợp chất quinone,

hydroquinone sesquiterpene 16, 17, 19-24 đ được phân lập và đánh giá hoạt tính kháng khuẩn đối với 7 chủng vi sinh vật Kết quả cho thấy hợp chất 22 và

24 c khả năng ức chế mạnh với vi khẩn S aureus, 22 cũng ức chế mạnh với vi

khuẩn thuộc chủng Pseudomonas.

Năm 1993, Anna Aiello và các cộng sự đ công bố hoạt tính kháng khuẩn

trên 8 chủng vi sinh vật Staphilococcus epidermidis, S aureus, Bacillus subtilis, B cereus var micoides, Sarcina subflava, Salmonella typhi,

Escherichia coli và Streptococcus faecalis của 2 hợp chất sesquiterpene 10 và

11 [13] Kết quả cho thấy cả 2 hợp chất đều c hoạt tính mạnh trên tất cả các

chủng vi sinh vật thử nghiệm

Năm 2002, Hu và cộng sự đ công bố hoạt tính chống vi khuẩn lao

Mycobacterium tuberculosis (chủng H37Rv) của ba sesquiterpene 10-12 và 2 dẫn xuất bán t ng hợp của 10 là aureol N,N-dimethylthiocarbamate (139) và O-methylaureol (140) Kết quả cho thấy, hợp chất 10 và dẫn xuất của nó 139

đều c hoạt tính với phần trăm ức chế lần lượt là 31 và 100% Điều này chothấy các hợp chất thuộc khung thiocarbamate cải thiện hoạt tính phòng chốngbệnh lao [10]

Định dạng
Số trang	285
Dung lượng	24,16 MB