Khảo sát hoạt tính ức chế enzyme α glucosidase của một số rau củ quả trồng tại an giang trong hỗ trợ điều trị bệnh đái tháo đường

Ngoài ra, bệnh ĐTĐ còn là nguyên nhân hàng đầu gây ra các bệnh tim mạch bệnh mạch vành, đột qụy, bệnh mạch máu ngoại vi, giảm thị lực và mù lòa, tổn thương thận, gây loét bàn chân có thể

ĐẠI HỌC QUỐC GIA – TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG

-oOo -

BÁO CÁO NGHIỆM THU NHIỆM VỤ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ

KHẢO SÁT HOẠT TÍNH ỨC CHẾ ENZYME

α- GLUCOSIDASE CỦA MỘT SỐ RAU, CỦ, QUẢ

TRỒNG TẠI AN GIANG TRONG HỖ TRỢ ĐIỀU

TRỊ BỆNH ĐÁI THÁO ĐƯỜNG

TS LÂM THỊ MỸ LINH ThS LÊ MINH TUẤN

NĂM 2020

i

Nhiệm vụ nghiên cứu khoa học “Khảo sát hoạt tính ức chế enzyme α- glucosidase của một số rau, củ, quả trồng tại An Giang trong hỗ trợ điều trị bệnh đái tháo đường”, do tác giả Lâm Thị Mỹ Linh, công tác tại Khoa Sư phạm thực hiện Tác giả

đã báo cáo kết quả nghiên cứu và được Hội đồng Khoa học và Đào tạo Trường Đại

học An Giang thông qua ngày 16/07/2020

Thư ký

Phản biện 1 Phản biện 2

Chủ tịch hội đồng

vụ (Số tháng quy đổi)

Tp HCM

Tham gia thực hiện

06 tháng

iii

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành gởi lời cảm ơn đến:

Sở Khoa học Công nghệ tỉnh An Giang đã tạo điều kiện cho nhóm chúng tôi thực hiện đề tài nghiên cứu

Ban giám hiệu Trường Đại học An Giang, lãnh đạo Khoa Sư phạm cùng lãnh đạo Khoa NN&TNTN đã tạo điều kiện về thời gian, cũng như các đồng nghiệp bộ môn Hóa và bộ môn KHCT đã hỗ trợ chúng tôi trong thời gian thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học

Phòng Quản trị - Thiết bị đã hỗ trợ, giúp đỡ chúng tôi trong suốt quá trình thực hiện

đề tài nghiên cứu này

Các đồng nghiệp trong Khu thí nghiệm đã hỗ trợ chúng tôi nhiệt tình và đầy trách nhiệm trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu này

Chủ nhiệm đề tài

Lâm Thị Mỹ Linh

iv

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của nhóm chúng tôi Các kết quả và số liệu có nguồn gốc rõ ràng Các kết luận mới về khoa học của đề tài này chưa từng được công bố trong bất kỳ tài liệu nào trước đây

An Giang, ngày 16 tháng 07 năm 2020

Người thực hiện

Lâm Thị Mỹ Linh

v

TÓM TẮT

Nghiên cứu hoạt tính ức chế enzyme -glucosidase của 40 loại rau, củ và quả ở tỉnh An Giang đã được tiến hành Kết quả của nghiên cứu này cho thấy 40 mẫu chiết đều có hoạt tính ức chế enzyme -glucosidase ở nồng độ 250 µg mL -1 , 36 mẫu chiết cho thấy tỷ lệ ức chế lớn hơn 50% tại nồng độ 250 µg mL -1 , 25 mẫu chiết có tỷ lệ ức chế lớn hơn 50% tại 100 µg mL -1 , 17 mẫu chiết có tỷ lệ ức chế lớn hơn 50% tại 50 µg

mL -1 , 7 mẫu chiết cho thấy tỷ lệ ức chế lớn hơn 50% ở 25 µg mL -1 , 5 mẫu chiết có tỷ lệ

ức chế lớn hơn 50% ở 10 µg mL -1 và 1 mẫu chiết có tỷ lệ ức chế lớn lớn hơn 50% tại 1

µg mL -1 Trong số đó, các mẫu được chiết xuất từ hạt Cau (Areca catechu), quả Ô môi (Cassia grandis), trái Trâm (Syzygium cumini), hạt Đậu nành (Glycine max) và rau Ngổ (Enydra varans) có hoạt tính ức chế -glucosidase mạnh nhất, với các giá trị IC 50

lần lượt là 0.15, 2.54, 4.05, 5.17 và 8.48 µg mL -1 , mạnh hơn chất đối chứng dương acarbose với giá trị IC 50 là 214,5 µg mL -1

Kết quả nghiên cứu của đề tài đã phát hiện ra nhiều cây thuốc có khả năng ức chế enzyme α-glucosidase nhằm định hướng cho việc nghiên cứu ứng dụng chúng trong ngành dược phẩm trong lĩnh vực điều trị bệnh đái tháo đường

Từ khóa: Đái tháo đường, enzyme α-glucosidase, hạt Cau, trái Ô môi, trái Trâm, hạt Đậu nành, rau Ngổ

vi

ABSTRACT

A study on the -glucosidase enzyme inhibitory activity of 40 kinds of vegetables, tubers, and fruits in the An Giang province was conducted The results of this study showed that the 40 extracted sampled displayed -glucosidase enzyme inhibitory activity at 250 µg mL -1 , 36 extracted samples showed an inhibition rate greater than 50% at 250 µg mL -1 , 25 extracted samples had over 50% at 100 µg mL -1 , 17 extracted samples possessed more than 50% at 50 µg mL -1 , 7 extracted samples sampled showed over 50% at 25 µg mL -1 , 5 extracted samples had greater than 50% at 10 µg mL -1 and

1 extracted samples had greater than 50% at 1 µg mL -1 Among them, the extracted samples taken from the seeds of Areca catechu, the fruits of Cassia grandis, the fruits

of Syzygium cumini, the seeds of Glycine max and the stems of Enydra

fluctuans exhibited in MeOH have the most strong -glucosidase inhibitory activity, with IC 50 values of 0.15, 2.54, 4.05, 5.17 and 8.68 µg mL -1 , respectively, which were stronger than a positive control acarbose with an IC 50 values of 214.5 µg mL -1

The results of the study have discovered many medicinal plants that can inhibit enzyme α-glucosidase to guide the research and application of them in the pharmaceutical in the field of treatment of diabetes

Keywords: Diabetes, enzyme α-glucosidase, Areca catechu, Cassia grandis, Syzygium cumini, Glycine max, Enydra fluctuans

vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ĐTĐ : Đái tháo đường

MODY : Đái tháo đường khởi phát ở người trẻ

LADA : Đái tháo đường tự miễn âm ỉ (Latent autoimmine diabetes in adults)

IUB : Hội Hóa sinh quốc tế

viii

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Biểu tượng của bệnh đái tháo đường 3

Hình 2.2 Phân biệt ĐTĐ loại 1 và loại 2 so với người bình thường 6

Hình 2.3 Các loại thuốc được sử dụng để điều trị ĐTĐ loại 2 10

Hình 2.4 Quá trình chuyển hóa carbohydrate trong cơ thể 12

Hình 2.5 Sự thủy phân đường sucrose bằng enzyme α-glucosidase 13

Hình 2.6 Các hợp chất thuộc nhóm disaccharid và iminosugar 15

Hình 2.7 Các hợp chất thuộc nhóm carbasugar và psuedoiminosugar 16

Hình 2.8 Các hợp chất thuộc nhóm thiosugar và hợp chất không có liên kết glycosidic 17

Hình 2.9 Các hợp chất disaccarid được phân lập từ tự nhiên 17

Hình 2.10 Cấu trúc các hợp chất iminosugar được phân lập từ tự nhiên 18

Hình 2.11 Cấu trúc các hợp chất carbasugar và pseudoaminosugar được phân lập từ tự nhiên 19

Hình 2.12 Cấu trúc các hợp chất thiosugar được phân lập từ tự nhiên 20

Hình 2.13 Cấu trúc các hợp chất không có liên kết glycosidic được phân lập từ tự nhiên 20

Hình 2.14 Cây Bứa (Clusiaceae), cây Chòi mòi (Euphorbiaceae), cây họ Cà phê (Rubiaceae) và cây họ Trúc Đào (Apocynaceae) 21

Hình 2.15 Quả mướp đắng 22

Hình 2.16 Cây và trái Nhàu 22

Hình 2.17 Năm loại lá cây có hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase 23

Hình 2.18 Năm loại Rong biển có khả năng ức chế enzyme α-glucosidase 24

Hình 2.19 Thân cây Gòn và thân cây Dâu tằm 25

Hình 2.20 Địa y 25

Hình 2.21 Cây Cỏ mực, cây Diệp hạ châu, cây Chóp mao, cây Móng bò tím, cây Me tây và cây Cỏ gấu 26

Hình 4.1 Quá trình sơ chế mẫu 49

Hình 4.2 Một số mẫu nguyên liệu đã phơi khô và được xay (cắt nhỏ) 50

Hình 4.3 Hình ảnh các mẫu nguyên liệu trong suốt quá trình trích ly và cô quay 53

Hình 4.4 Đồ thị biểu diễn phần trăm ức chế của acarbose và năm mẫu cao có hoạt tính mạnh 58

Hình 4.5 Trái và hạt Cau 60

Hình 4.6 Trái Ô môi 62

ix

Hình 4.7 Trái Trâm 63 Hình 4.8 Đậu nành 64 Hình 4.9 Rau Ngổ 65

x

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Công dụng và phân bố của các loại rau, củ, quả được lựa chọn trong nghiên

cứu 28

Bảng 3.1 Danh mục, địa điểm thu mua rau, củ, quả 41

Bảng 3.2 Thể tích các dung dịch được sử dụng trong quy trình thử hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase 47

Bảng 4.1 Tên khoa học của 40 mẫu rau, củ, quả được trồng tại An Giang 50

Bảng 4.2 Kết quả xác định độ ẩm của 40 mẫu nguyên liệu 54

Bảng 4.3 Kết quả xác định hiệu suất thu hồi của 40 mẫu nguyên liệu 55

Bảng 4.4 Kết quả thử hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase của 40 mẫu cao methanol (2001-2040) 58

Bảng 4.5 Kết quả thử hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase của 5 mẫu cao có hoạt tính mạnh 59

Bảng 4.6 Khuyến cáo chế độ rau, củ, quả đối với bệnh nhân đái tháo đường 66

xi

DANH MỤC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 3.1 Sơ đồ điều chế các mẫu cao MeOH 43

Sơ đồ 3.2 Phản ứng thủy phân enzyme α-glucosidase với cơ chất

p-Nitrophenyl-α-D-glucopyranosid 45

Sơ đồ 3.3 Quy trình thử hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase 46

xii

MỤC LỤC

DANH SÁCH NGƯỜI THỰC HIỆN ii

LỜI CẢM ƠN iii

LỜI CAM ĐOAN iv

TÓM TẮT v

ABSTRACT vi

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC HÌNH viii

DANH MỤC BẢNG x

DANH MỤC SƠ ĐỒ xi

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊUTHỰC HIỆN 1

1.3 NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1

1.4 GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU 2

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2

2.1 GIỚI THIỆU VỀ BỆNH ĐÁI THÁO ĐƯỜNG 3

2.1.1 Khái niệm 3

2.1.2 Các nguyên nhân gây bệnh đái tháo đường 4

2.1.2.1 Nguyên nhân chính gây bệnh đái tháo đường 4

2.1.2.2 Những nguyên nhân khác gây bệnh đái tháo đường 4

2.1.3 Phân loại 5

2.1.3.1 Bệnh đái tháo đường loại 1 5

2.1.3.2 Bệnh đái tháo đường loại 2 6

2.1.3.3 Các loại đái tháo đường loại khác 7

2.1.4 Các biến chứng của bệnh đái tháo đường 7

2.1.4.1 Biến chứng cấp tính 7

2.1.4.2 Biến chứng mãn tính 8

2.1.5 Phương pháp điều trị bệnh đái tháo đường 9

2.1.5.1 Phương pháp điều trị bệnh đái tháo đường loại 1 9

2.1.5.2 Phương pháp điều trị bệnh đái tháo đường loại 2 10

2.2 ENZYME α-GLUCOSIDASE 11

2.2.1 Tổng quan về enzyme 11

2.2.1.1 Định nghĩa về enzyme 11

xiii

2.2.1.2 Cấu tạo enzyme 11

2.2.1.3 Phân loại enzyme 11

2.2.2 Enzyme α-glucosidase 12

2.2.2.1 Giới thiệu enzyme α-glucosidase 12

2.2.2.2 Phân loại enzyme α-glucosidase 13

2.2.2.3 Cơ chế ức chế enzyme α-glucosidase 13

2.2.2.4 Chất ức chế enzyme α-glucosidase 14

2.2.3 Phương pháp thử hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase 26

2.2.3.1 Nguyên tắc 26

2.2.3.2 Phương pháp xác định khả năng ức chế enzyme α-glucosidase 27

2.2.3.3 Cách xác định giá trị IC 50 27

2.3 MỘT SỐ LOẠI RAU, CỦ, QUẢ ĐƯỢC LỰA CHỌN TRONG NGHIÊN CỨU 28

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40

3.1 PHƯƠNG TIỆN 40

3.1.1 Hóa chất 40

3.1.2 Thiết bị 40

3.1.3 Dụng cụ 40

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41

3.2.1 Thu thập các mẫu rau, củ, quả Thực hiện ly trích mẫu cây khô bằng dung môi methanol để thu cao khô 41

3.2.1.1 Thu thập và định danh mẫu rau, củ, quả 41

3.2.1.2 Ly trích mẫu nguyên liệu khô bằng dung môi methanol để thu được các mẫu cao thô 43

3.2.1.3 Xác định độ ẩm của nguyên liệu và hiệu suất ly trích của mẫu nguyên liệu 44

3.2.2 Sàng lọc hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase của các mẫu nguyên liệu 45

3.2.2.1 Chuẩn bị hóa chất 45

3.2.2.2 Nguyên tắc phương pháp thử hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase 45

3.2.2.3 Phương pháp khảo sát hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase 46

3.2.2.4 Xử lý kết quả 47

3.2.3.5 Nơi thực hiện thử nghiệm 48

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 49

4.1.THU THẬP CÁC MẪU CÂY NGUYÊN LIỆU THỰC HIỆN LY TRÍCH MẪU CÂY KHÔ BẰNG DUNG MÔI METHANOL ĐỂ THU CAO KHÔ 49

4.1.1 Thu thập và định danh mẫu 49

xiv

4.1.2 Ly trích mẫu nguyên liệu khô bằng dung môi methanol để thu được các mẫu cao

thô 52

4.1.3 Xác định độ ẩm của nguyên liệu và hiệu suất ly trích của mẫu nguyên liệu 54

4.1.3.1 Xác định độ ẩm nguyên liệu 54

4.1.3.2 Hiệu suất ly trích mẫu 55

4.2 SÀNG LỌC HOẠT TÍNH ỨC CHẾ ENZYME α-GLUCOSIDASE CỦA CÁC MẪU NGUYÊN LIỆU 56

4.2.1 Kết quả 56

4.2.2 Thảo luận 60

4.3 KHUYẾN CÁO CHẾ ĐỘ ĂN THÍCH HỢP CHO NGƯỜI BỆNH ĐTĐ 65

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69

5.1 KẾT LUẬN 69

5.2 KIẾN NGHỊ 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

PHỤ CHƯƠNG 1 76

PHỤ CHƯƠNG 2 77

PHỤ CHƯƠNG 3 80

1

CHƯƠNG 1

MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Đái tháo đường (ĐTĐ) là một căn bệnh mãn tính, phổ biến, dễ mắc phải và điều trị tốn kém Nó ảnh hưởng đến hàng triệu người, cả nam lẫn nữ, ở mọi lứa tuổi và mọi trình độ văn hóa Gánh nặng bệnh tật do ĐTĐ gây ra đang tăng lên trên toàn cầu, đặc biệt là ở các nước đang phát triển – nơi quá trình đô thị hóa đang làm thay đổi tập quán ăn uống, giảm hoạt động thể lực và tình trạng tăng cân Bệnh ĐTĐ nếu phát hiện muộn hoặc kiểm soát kém sẽ gây ra các biến chứng cấp và mãn tính với những hậu quả nghiêm trọng Ngoài ra, bệnh ĐTĐ còn là nguyên nhân hàng đầu gây ra các bệnh tim mạch (bệnh mạch vành, đột qụy, bệnh mạch máu ngoại vi), giảm thị lực và mù lòa, tổn thương thận, gây loét bàn chân có thể dẫn đến cắt đoạn chi…

Tuy y học hiện đại có nhiều tiến bộ thành công vượt bậc trong lĩnh vực tổng hợp thuốc tân dược để có thể giúp con người ngăn ngừa cũng như điều trị được một số loại bệnh tật nhưng ngành y học cổ truyền dân gian với nguồn gốc từ thiên nhiên vẫn còn đóng vai trò hết sức quan trọng Và cho đến nay, hẳn không ai phủ nhận y học dân gian là một trong những bộ phận cấu thành không thể thiếu của nền y học cổ truyền Hiện nay cùng với khoa học công nghệ hiện đại, việc nghiên cứu chuyên sâu về các loài thảo dược đang ngày càng phát triển hơn nhằm bảo tồn cây thuốc dân tộc và phát hiện thêm nhiều cây thuốc dân gian có ứng dụng trong việc điều trị, chăm sóc và bảo vệ sức khỏe cộng đồng

Ngày nay một số rau, củ, quả có tác dụng dược lý được dùng rộng rãi trong cuộc sống để chữa trị các bệnh thông thường hàng ngày như cảm cúm, đau bụng,… cho đến những bệnh nan y, khó chữa trị như ung thư, viêm gan, đái tháo đường,… Tuy nhiên, đa phần hiện nay người ta bán và dùng những dược phẩm này chủ yếu dựa trên kinh nghiệm của các thế hệ trước hoặc dựa trên sự giới thiệu của những người đã dùng

Vì lý do đó, để xây dựng cơ sở khoa học vững chắc cho việc ứng dụng dược

phẩm vào điều trị thực tế, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Khảo sát hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase của một số rau, củ, quả được trồng ở

An Giang trong hỗ trợ điều trị bệnh Đái tháo đường”

1.2 MỤC TIÊU THỰC HIỆN

Tìm ra một số loại rau, củ, quả được trồng tại An Giang có hoạt tính ức chế

mạnh enzyme α-glucosidase; từ đó đưa ra khuyến cáo trong điều trị bệnh đái

tháo đường

1.3 NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đề tài gồm có 3 nội dung được thực hiện tuần tự:

2

 Nội dung 1: Thu thập các mẫu rau, củ, quả được trồng tại An Giang Ly trích mẫu khô bằng dung môi methanol để thu được cao khô

 Nội dung 2: Sàng lọc hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase của các

mẫu rau, củ, quả

 Nội dung 3: Khuyến cáo sử dụng rau, củ, quả cho người bệnh ĐTĐ

1.4 GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU

- Thời gian nghiên cứu: Đề tài thực hiện từ tháng 04 năm 2019 đến tháng 07 năm 2020

- Địa điểm nghiên cứu: Thu thập mẫu được thực hiện tại vùng Chợ Mới, Châu Thành, Mỹ Hòa Hưng, Tri Tôn và Tịnh Biên - tỉnh An Giang Các thí nghiệm

sàng lọc hoạt tính ức chế enzyme α-Glucosidase của 40 mẫu rau, củ, quả được

thực hiện tại phòng thí nghiệm 315 và 504, Khu Thí nghiệm – Thực hành, Trường Đại học An Giang – ĐHQG – Tp HCM và phòng thí nghiệm I59 – Trường Đại học KHTN – ĐHQG – Tp HCM

3

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1 GIỚI THIỆU VỀ BỆNH ĐÁI THÁO ĐƯỜNG

Đái tháo đường (ĐTĐ) là một căn bệnh mãn tính, phổ biến, dễ mắc phải và điều trị tốn kém Nó ảnh hưởng đến hàng triệu người, cả nam lẫn nữ, ở mọi lứa tuổi và mọi trình độ văn hóa Gánh nặng bệnh tật do ĐTĐ gây ra đang tăng lên trên toàn cầu, đặc biệt là ở các nước đang phát triển – nơi quá trình đô thị hóa đang làm thay đổi tập quán ăn uống, giảm hoạt động thể lực và tình trạng tăng cân Bệnh ĐTĐ nếu phát hiện muộn hoặc kiểm soát kém sẽ gây ra các biến chứng cấp và mãn tính với những hậu quả nghiêm trọng Ngoài ra, bệnh ĐTĐ còn là nguyên nhân hàng đầu gây ra các bệnh tim mạch (bệnh mạch vành, đột quỵ, bệnh mạch máu ngoại vi), giảm thị lực và mù lòa, tổn thương thận, gây loét bàn chân có thể dẫn đến cắt đoạn chi…

2.1.1 Khái niệm

Bệnh ĐTĐ trong dân gian còn được gọi là bệnh tiểu đường, thuật ngữ y khoa

là diabetes mellitus Bệnh nhân được xác định mắc bệnh khi nồng độ đường trong máu (đường huyết) của họ luôn ở mức cao hơn người bình thường mà không phải do trạng thái sinh lý của cơ thể quy định Vòng tròn xanh là biểu

tượng của bệnh ĐTĐ (Hình 2.1) (Y học thường thức, 2009)

Theo Tổ chức Y tế Thế Giới 2002: “ĐTĐ là một bệnh mãn tính gây ra do sản xuất thiếu insulin của tuyến tụy hoặc tác dụng insulin không hiệu quả do nguyên nhân mắc phải hoặc do di truyền với hậu quả tăng glucose trong máu Tăng glucose trong máu gây tổn thương nhiều hệ thống trong cơ thể, đặc biệt

là mạch máu và thần kinh” (World Heath Organization, 1999)

Theo Hội ĐTĐ Hoa Kỳ 2004: “ĐTĐ là một nhóm các bệnh lý chuyển hóa đặc trưng bởi tăng glucose trong máu do khiếm khuyết tiết insulin, khiếm khuyết hoạt động insulin, hoặc cả hai dạng Tăng glucose trong máu mãn tính sẽ gây tổn thương, rối loạn chức năng hay suy nhiều cơ quan, đặc biệt là mắt, thận, thần kinh, tim và mạch máu” (World Health Organization, 2006)

Hình 2.1 Biểu tượng của bệnh đái tháo đường

4

2.1.2 Các nguyên nhân gây bệnh đái tháo đường

2.1.2.1 Nguyên nhân chính gây bệnh đái tháo đường

Glucose là một loại đường đơn (monosaccarit) có trong thực phẩm, một nguồn cung cấp năng lượng chính cho cơ thể Glucose được hấp thu trực tiếp vào máu sau khi ăn, nhưng nó không thể đi vào trong tế bào mà không có sự giúp

đỡ của insulin – một loại hormon được tiết ra bởi tuyến tụy, cơ quan nằm ở phía sau dạ dày Khi nồng độ glucose trong máu tăng, chúng phát tín hiệu cho

tế bào beta của tuyến tụy phóng thích ra insulin Insulin hoạt động như những cổng cực nhỏ cho phép glucose đi vào trong tế bào Điều này giúp cho lượng glucose trong máu không tăng cao để tránh gây nguy hiểm cho cơ thể Khoảng 10% lượng carbohydrat ăn vào sẽ được giữ lại ở gan, glucose dư thừa sẽ được gan dự trữ dưới dạng glycogen Khi nồng độ glucose trong máu xuống thấp, tuyến tụy sẽ ngưng sản xuất insulin, đồng thời gan sẽ chuyển glycogen dự trữ thành glucose và phóng thích nó vào trong máu (Y học thường thức, 2009;

Leonid Poretsky, 2010)

Tuy nhiên, thỉnh thoảng điều này không hoàn toàn đúng Hoặc cơ thể không sản xuất đủ lượng insulin để giúp đưa glucose vào trong tế bào, hoặc bản thân các tế bào trở nên đề kháng với insulin Trong trường hợp đó, hậu quả là việc tăng nồng độ glucose trong máu Nguyên nhân của tình trạng tăng glucose trong máu phụ thuộc vào từng loại ĐTĐ cụ thể Có khoảng 1 – 2% trong tổng các trường hợp chẩn đoán ĐTĐ do hậu quả của bệnh lý hoặc do thuốc mà nó làm cản trở hoạt động của insulin Chúng bao gồm những thuốc kháng viêm hoặc phẫu thuật cắt bỏ tuyến tụy, rối loạn hoạt động tuyến thượng thận, suy dinh dưỡng, nhiễm trùng …(Klaus Dugi, 2006)

2.1.2.2 Những nguyên nhân khác gây bệnh đái tháo đường

Theo Trương Văn Việt (2005) và Đỗ Trung Quân (2004) đã nghiên cứu không

biết một cách đầy đủ tại sao người ta mắc hoặc không mắc bệnh lý ĐTĐ, nhưng rõ ràng là có một số yếu tố nguy cơ làm tăng khả năng mắc bệnh ĐTĐ

Các yếu tố này bao gồm:

Tiền sử gia đình: khả năng mắc bệnh ĐTĐ của một người sẽ gia tăng khi có

họ hàng gần, chẳng hạn như bố mẹ hoặc anh chị em ruột mắc bệnh ĐTĐ

Trọng lượng: quá trọng là một trong những yếu tố nguy cơ chính của bệnh lý

ĐTĐ, có 8 trong số 10 người mắc bệnh ĐTĐ loại 2 có tình trạng quá trọng do

có quá nhiều mô mỡ sẽ trở nên đề kháng với chính insulin Thật ra, mối liên kết giữa béo phì và ĐTĐ được các nhà nghiên cứu gọi là sự đối kháng, một loại hormon được khám phá ở chuột có thể làm cho tế bào đề kháng với insulin

Kém hoạt động: hoạt động càng ít thì càng có nguy cơ cao mắc bệnh ĐTĐ

Hoạt động thể chất giúp kiểm soát được trọng lượng cơ thể, sử dụng lượng glucose dư thừa, làm cho các tế bào nhạy cảm hơn với insulin, tăng lưu lượng máu và cải thiện tuần hoàn đến các mao mạch Hoạt động thể lực giúp tạo thành khối cơ vững chắc, điều này là quan trọng bởi vì hầu hết lượng glucose

5

trong máu được hấp thu vào trong hệ cơ Khi mô cơ bị suy yếu, nhiều glucose

sẽ ở lại trong máu

Tuổi: nguy cơ mắc bệnh ĐTĐ loại 2 gia tăng theo tuổi – đặc biệt là sau 45

tuổi Thông thường, đây là khuynh hướng sinh ra do giảm hoạt động thể lực, giảm thể tích khối cơ, nhưng ĐTĐ cũng có thể gia tăng một cách đáng kể ở người trẻ từ 30 – 40 tuổi

Chủng tộc: yếu tố này hầu như không rõ ràng, người ta cho rằng có một vài

chủng tộc có nhiều nguy cơ mắc bệnh ĐTĐ Có khoảng 6% dân số được chẩn đoán ĐTĐ nhưng tỷ lệ này gấp đôi ở người da đen và người Tây Ban Nha và hơn gấp đôi ở người Mỹ gốc Ấn Độ Trong số những người Ấn Độ Pima có một nửa số người lớn mắc bệnh ĐTĐ, đây cũng là một trong những nơi có tỷ

lệ mắc bệnh ĐTĐ cao nhất thế giới Mặt khác, bệnh ĐTĐ loại 1 xảy ra phổ biến hơn ở người thuộc khu vực Cáp-ca-dơ và một số nước Châu Âu như Phần Lan và Thụy Điển

Ngoài ra còn có một số trường hợp khiếm khuyết về gen của tế bào beta như là ĐTĐ khởi phát ở người trẻ (MODY), bệnh về tuyến tụy hay tổn thương tuyến tụy như viêm tụy hay xơ hóa tụy; sản xuất quá nhiều hormon đối kháng insulin

do bệnh lý khác như hormon cortisol trong hội chứng Cushings; những loại thuốc làm giảm hoạt động của insulin như glucocorticoid, hay hóa chất phá hủy tế bào beta; hội chứng về gen kết hợp với đái tháo đường như hội chứng Down, hội chứng Prader-Willi

2.1.3 Phân loại

Có 2 nguyên nhân chính gây nên bệnh ĐTĐ và theo đó bệnh được chia thành

2 loại chính là ĐTĐ loại 1 và ĐTĐ loại 2, bên cạnh đó còn có 1 loại phụ là ĐTĐ thai kỳ và các dạng ĐTĐ hiếm gặp khác

2.1.3.1 Bệnh đái tháo đường loại 1

ĐTĐ loại 1 ảnh hưởng từ 5 – 10% trong tổng số người mắc bệnh, thường được gọi là ĐTĐ phụ thuộc insulin (insulin – dependent) qua trung gian miễn dịch (immune – medicated), hoặc là dạng khởi phát lứa tuổi vị thành niên (juvenile – onset) Trong ĐTĐ loại 1, tế bào beta trong cơ thể sản xuất rất ít hoặc không thể sản xuất được hormon insulin Điều này xảy ra do cơ chế tự miễn của cơ thể tấn công ngay chính tuyến tụy, huỷ hoại tế bào beta có chức năng sản xuất

ra insulin Bình thường, hệ thống miễn dịch tấn công virus, vi khuẩn và những

vi sinh xâm lấn khác, các nhà nghiên cứu không chắc rằng những nguyên nhân nào của hệ thống miễn dịch đã tấn công lên tuyến tụy, nhưng người ta tin tưởng rằng có một số yếu tố di truyền, một vài virus và chế độ ăn đã gây ra nguyên nhân này (Hình 2.2)

Do thiếu insulin, gan tăng cường thoái hóa glycogen và mô mỡ tăng huy động, giảm tổng hợp lipid đã dẫn đến những hậu quả trực tiếp lên người bệnh:

 Khi không có insulin, tế bào sẽ không sử dụng được glucose, do đó glucose trong máu sẽ tăng rất cao Nồng độ glucose trong máu tăng, làm tăng

áp lực thẩm thấu và gây quá ngưỡng thận Lượng glucose mất theo nước tiểu

tuần đến vài tháng (Klaus Dugi, 2006; Nguyễn Thy Khuê & cs., 2006)

2.1.3.2 Bệnh đái tháo đường loại 2

Không giống như bệnh ĐTĐ loại 1, loại này không phải là bệnh lý tự miễn, đây là loại ĐTĐ thường gặp nhất ĐTĐ loại 2 xảy ra phổ biến hơn so với loại

1 đồng thời gây ảnh hưởng đến 90 – 95% trong tổng số người mắc bệnh ĐTĐ

Nó còn được gọi là ĐTĐ không phụ thuộc insulin hay ĐTĐ người lớn Thông thường với bệnh ĐTĐ loại 2, cơ chế phát sinh bệnh chủ yếu là do rối loạn nội tiết insulin của tuyến tụy và đề kháng insulin ở các mô khác nhau trong cơ thể Trong bệnh ĐTĐ loại 2, insulin vẫn được sản sinh ra bình thường nhưng tế bào không hoặc kém nhạy cảm với sự có mặt của insulin (hiện tượng lờn hoặc kháng insulin) Khi các tế bào ít phản ứng với insulin, rất khó để glucose vào bên trong tế bào, do đó dẫn đến tình trạng tăng lượng glucose trong máu Tình trạng béo phì, ít vận động là nguyên nhân chính làm tăng nguy cơ phát triển bệnh ĐTĐ loại 2 (Hình 2.2)

Ngoài ra bệnh ĐTĐ loại 2 còn có nguyên nhân tiềm ẩn trong cấu tạo gen, điều này làm cho bệnh phát triển nhanh hơn Nếu những người mang gen tiềm ẩn bệnh ĐTĐ được phát hiện sớm và có biện pháp phòng ngừa bằng cách ăn uống hợp lí thì bệnh có thể không xuất hiện hoặc phát triển chậm, nhưng bệnh vẫn giữ ở dạng tiềm ẩn Trong trường hợp ngược lại, bệnh sẽ phát triển rất

nhanh (Klaus Dugi, 2006; Nguyễn Thy Khuê & cs., 2006)

Hình 2.2 Phân biệt ĐTĐ loại 1 và loại 2 so với người bình thường

7

Đái tháo đường thai kỳ

Loại ĐTĐ này thỉnh thoảng tiến triển trong thai kỳ – thường là ở tháng thứ 3 đến tháng thứ 9 trong thời kỳ mang thai Xảy ra ở khoảng 2 – 3% trong tổng

số phụ nữ mang thai và khi hormon được sản xuất bởi nhau thai bị gián đoạn

do ảnh hưởng của insulin ĐTĐ thai kỳ biến mất ngay sau khi sinh, nhưng có khoảng một nửa trong số này tiến triển thành ĐTĐ loại 2 vĩnh viễn sau khi sinh Trong những trường hợp hiếm gặp, ĐTĐ loại 1 cũng có thể xảy ra trong thai kỳ, dẫn đến nồng độ glucose trong máu cao sau khi sinh mà đòi hỏi phải điều trị bằng insulin

ĐTĐ thai kỳ gây ra những nguy cơ rối loạn chuyển hóa hết sức nguy hiểm Do thay đổi chuyển hóa đường từ lúc mang thai cũng như tác dụng của nội tiết tố của bánh nhau, thai nghén là một tình trạng sinh ĐTĐ, biến chứng hạ đường huyết dễ xảy ra ở 3 tháng đầu, từ tháng thứ 3 đến tháng thứ 9 sự ảnh hưởng này gây đề kháng cao với insulin nên dễ dẫn đến tình trạng bị nhiễm ketone máu

Nếu thời gian trước khi mang thai và 8 tuần lễ đầu của thai kỳ, đường huyết của người mẹ không kiểm soát tốt, thai nhi dễ bị dị dạng và có nguy cơ tử

vong đến 50%, hoặc có thể gây sẩy thai tự phát (Đỗ Trung Quân, 2004)

2.1.3.3 Các loại đái tháo đường khác

Có rất nhiều loại ĐTĐ khác, một bệnh nhân có thể có đồng thời nhiều đặc điểm của nhiều loại ĐTĐ khác nhau Ví dụ trong ĐTĐ tự miễn âm ỉ (latent autoimmine diabetes in adults (LADA)), còn gọi là ĐTĐ loại 1.5 hay ĐTĐ đôi, bệnh nhân có đặc điểm của cả ĐTĐ loại 1 và loại 2

Phần lớn bệnh nhân LADA vẫn tiết đủ insulin khi mới được chẩn đoán giống như ĐTĐ loại 2 nhưng trong vòng vài năm sau bệnh nhân cần insulin để kiểm soát đường huyết Trong loại LADA, giống như ĐTĐ loại 1, tế bào beta của tuyến tụy không sản xuất insulin vì hệ thống miễn dịch của cơ thể tấn công và phá hủy tế bào beta Các chuyên gia cho rằng ĐTĐ loại LADA là một dạng

diễn biến chậm của ĐTĐ loại 1 (Klaus Dugi, 2006; World Health

Organization, 2006)

2.1.4 Các biến chứng của bệnh đái tháo đường

Nếu không được điều trị tốt, ĐTĐ gây ra nhiều biến chứng có thể làm bệnh nhân tàn phế hoặc gây tử vong

2.1.4.1 Biến chứng cấp tính

Do đường huyết tăng cao nên có thể gây hôn mê nhiễm ketone hay hôn mê do tăng áp lực thẩm thấu, nếu không được điều trị kịp thời có thể dẫn đến tử vong

Hạ đường huyết (hypoglycemia): xảy ra khi nồng độ đường huyết hạ dưới

60 mg dL-1 và phổ biến ở những người điều trị bệnh bằng insulin, nhưng cũng

có thể xảy ra khi sử dụng thuốc uống có tác dụng làm tăng hoạt động của insulin Đường huyết có thể giảm do nhiều nguyên nhân, bao gồm nhịn ăn,

8

hoạt động thể lực căng thẳng hơn mức bình thường hoặc không điều chỉnh thuốc khi đường huyết thay đổi Triệu chứng cơ năng và thực thể như đổ mồ hôi, run, đói bụng, choáng váng và nôn Nếu có các dấu hiệu như trên cần ăn hoặc uống những chất có thể làm tăng đường huyết như kẹo, soda, nước trái cây hoặc viên glucose Thỉnh thoảng nồng độ glucose trong máu có thể giảm rất thấp và bệnh nhân có thể đi vào hôn mê Điều trị tốt nhất là tiêm glucagon, một loại hormon có chức năng kích thích việc phóng thích glucose vào máu

Tăng đường huyết (hội chứng ĐTĐ ưu trương): tình trạng này gây ra do

lượng đường trong máu tăng quá cao, lớn hơn 600 mg dL-1 Biến chứng này chủ yếu xảy ra ở ĐTĐ loại 2, đặc biệt là khi không theo dõi lượng đường trong máu hay không biết có bệnh ĐTĐ Nó cũng có thể xảy ra khi dùng corticoid liều cao, uống nhiều rượu, bị stress, có bệnh lý khác hay nhiễm trùng đi kèm Triệu chứng của nó như khát nước và tiểu nhiều, chuột rút ở chân, co giật và

có thể đi vào hôn mê Nếu đường huyết tăng trên 600 mg dL-1, có thể dẫn tới

tử vong

Tăng lượng ketone trong máu: trong quá trình thủy phân chất béo sẽ tạo ra

sản phẩm phụ là ketone, lượng ketone quá lớn sẽ được thải ra ngoài qua nước tiểu Khi quá nhiều ketone được tạo ra thì cơ thể không thể thải hết tất cả qua nước tiểu mà tích tụ trong máu gây tăng lượng ketone trong máu Đây là biến chứng rất nghiêm trọng do thiếu hormon insulin và chủ yếu xuất hiện ở bệnh nhân ĐTĐ loại 1

Tăng áp lực thẩm thấu: Bệnh nhân ĐTĐ không được điều trị thì cơ thể sẽ

mất rất nhiều nước do đi tiểu nhiều, gây ra tình trạng cô đặc máu làm áp lực thẩm thấu trong máu tăng cao Biến chứng này thường gặp ở bệnh nhân ĐTĐ loại 2 và có thể gây tử vong nếu không được điều trị

Tăng acid lactic trong máu: là do sự tích tụ quá nhiều acid lactic làm phá vỡ

cân bằng trong cơ thể Biến chứng này rất hiếm gặp và chủ yếu xuất hiện ở

bệnh nhân ĐTĐ loại 2 (Nguyễn Thy Khuê & cs., 2006; Mai Thế Trạch &

Nguyễn Thy Khuê, 2007)

2.1.4.2 Biến chứng mãn tính

Biến chứng về tim mạch: ĐTĐ làm gia tăng xuất hiện những vấn đề bệnh lý

về tim mạch như bệnh lý mạch vành với đau thắt ngực, nhồi máu cơ tim, đột quỵ, xơ hoá động mạch và cao huyết áp Nó làm tăng nồng độ triglycerid trong máu và làm giảm nồng độ của lipoprotein tỷ trọng cao – một loại cholesterol giúp bảo vệ chống lại bệnh tim

Biến chứng về mắt: bệnh lý võng mạc do mắc bệnh ĐTĐ là nguyên nhân

chính gây mù lòa, giảm thị lực Hầu như tất cả bệnh nhân ĐTĐ loại 1 và hơn 60% bệnh nhân ĐTĐ loại 2 bị tổn thương mạch máu võng mạc vào lúc ĐTĐ

đã diễn tiến được 20 năm Bệnh ĐTĐ còn có thể gây đục thuỷ tinh thể, tăng nhãn áp và mù lòa

Biến chứng về thận: là biến chứng mãn tính thường gặp của ĐTĐ Thận có

chứa hàng triệu vi mạch có chức năng lọc các chất cặn bã của cơ thể từ máu và

9

thải ra ngoài qua đường nước tiểu Nhưng bệnh lý ĐTĐ có thể gây nên tổn thương các mạch máu này trước khi có biểu hiện lâm sàng Người có ĐTĐ loại 1 bị ảnh hưởng bởi nguy cơ này nhiều hơn vì diễn tiến bệnh kéo dài với các triệu chứng như phù mắt cá chân, cẳng chân hoặc tay, thiếu máu, hơi thở ngắn và tăng huyết áp, nặng hơn nữa có thể dẫn đến gây bệnh thận giai đoạn cuối, suy thận, để điều trị cần chạy thận nhân tạo hay thẩm phân phúc mạc để duy trì sự sống

Biến chứng về thần kinh: hơn một nửa số người mắc bệnh ĐTĐ có biểu hiện

tổn thương thần kinh Các nhà nghiên cứu cho rằng, do lượng đường trong máu quá cao đã làm tổn thương các mạch máu nhỏ nuôi dây thần kinh Triệu chứng tùy thuộc vào dây thần kinh nào bị ảnh hưởng Thường gặp nhất là ảnh hưởng đến dây thần kinh cảm giác ở chân và cánh tay Triệu chứng thường gặp là cảm giác kiến bò, tê, bỏng rát và đau bắt đầu ở đầu ngón và lan dần lên phía trên Nếu không điều trị sẽ dẫn đến mất cảm giác và nhiễm trùng ở chi Ngoài ra, tổn thương thần kinh chi phối đường tiêu hoá có thể gây nên buồn nôn, tiêu chảy hoặc táo bón

Nhiễm trùng: nồng độ đường huyết cao làm giảm khả năng miễn dịch và tăng

nguy cơ nhiễm trùng Miệng, nướu răng, phổi, da, chân, thận, bàng quang và

vùng sinh dục là những cơ quan dễ bị nhiễm trùng (Mai Thế Trạch & Nguyễn

Thy Khuê, 2007)

2.1.5 Phương pháp điều trị bệnh đái tháo đường

Bệnh ĐTĐ ngày nay không còn là căn bệnh nguy hiểm gây chết người như trước nữa mà nó có thể kiểm soát được Khi bệnh nhân được kiểm tra và điều trị thường xuyên bằng cách giảm thiểu nồng độ đường trong máu, điều trị huyết áp cao thì bệnh không còn nguy hiểm Nếu được điều trị tốt và các bệnh nhân có chế độ ăn uống, hoạt động thích hợp thì họ có cơ hội sống như những người khỏe mạnh bình thường

Năm 1921 là cái mốc quan trọng nhất trong lịch sử chữa bệnh ĐTĐ Đó là lần đầu tiên các nhà khoa học tách được insulin từ tuyến tụy động vật Một năm sau đó, các bác sỹ đã tiêm insulin cho một bệnh nhân 14 tuổi, lúc đó đã gần như bất tỉnh Lần đầu tiên, bằng phương pháp này các bác sỹ đã làm giảm được nồng độ đường huyết về gần tới mức độ bình thường và ngăn chặn được quá trình phát triển bệnh mà trước đó thường dẫn đến cái chết Năm 1923 sáng kiến này đã được trao tặng giải Nobel về y học Từ thời gian đó, việc tiêm

insulin là liệu pháp cơ bản cho việc điều trị bệnh ĐTĐ (Trương Văn Việt,

2005; Emi Okuyam & cs., 2001; American Diabetes Associatio, 2006)

2.1.5.1 Phương pháp điều trị bệnh đái tháo đường loại 1

Đối với những người mắc chứng ĐTĐ loại 1 thì bệnh nhân sẽ phải tiêm insulin thường xuyên trong cả cuộc đời vì cơ thể người bệnh không có khả năng sản sinh ra loại nội tiết tố đó Việc uống insulin tạm thời dạng viên là không thể được, vì insulin sẽ bị phân hủy trong môi trường dạ dày Các nhà khoa học đang nghiên cứu bọc insulin trong một vỏ thích hợp để thuốc có thể qua được dạ dày, sau đó giải phóng ra trong ruột non và thẩm thấu vào máu

10

Thời gian gần đây xuất hiện insulin dưới dạng bột và nó được đưa vào máu qua đường phổi Qua nhiều năm nghiên cứu, người ta phát hiện được dạng

thuốc bột này có hiệu quả rất cao

Tuy nhiên, một trong những tác dụng phụ thường gặp nhất của liệu pháp bổ sung insulin là sự hạ đường huyết quá mức với các triệu chứng như mệt mỏi toàn thân, bất tỉnh, sốt lạnh, nhức đầu, hoa mắt, chóng mặt

Ngoài ra, người mắc bệnh ĐTĐ loại 1 cũng có thể được cấy ghép tuyến tụy, song liệu pháp này rất hiếm thực hiện và ít thành công Khi ghép thêm tuyến tụy, cần dùng rất nhiều thuốc ức chế miễn dịch, vì vậy thường gây ra các biến

chứng nặng hơn cả người mắc bệnh ĐTĐ bình thường (Trương Văn Việt,

2005; American Diabetes Associatio, 2006)

2.1.5.2 Phương pháp điều trị bệnh đái tháo đường loại 2

Việc điều trị ĐTĐ loại 2 phụ thuộc vào tình trạng của bệnh nhân và bao giờ cũng gắn liền với việc thay đổi cách ăn uống cho thích hợp, tăng cường hoạt động và giảm béo phì Chỉ có bệnh nhân ĐTĐ loại 2 mới có thể dùng thuốc uống với những chất đặc hiệu nhằm giảm lượng đường huyết, có thể dùng riêng thuốc viên hoặc kết hợp với phương pháp tiêm insulin

Các thuốc chữa bệnh ĐTĐ có thể được chia thành 3 nhóm chủ yếu:

 Nhóm thuốc thúc tụy tạng tiết thêm insulin như nhóm sulfonylurea: glyburide (Micronase, DiaBeta, Glynase), glipizide (Glucotrol, Glucotrol XL), glimepiride (Amaryl) và nhóm meglitinide: repaglinide (Pradin, Novonorm)

 Nhóm thuốc giúp insulin hoạt động hữu hiệu hơn như nhóm biguanide: metformin (Glucophage, Glucophage XR, Metformin XR) và nhóm thiazolidinedione: glitazone, rosiglitazone (Avandia), pioglitazone (Actos)

 Nhóm ngăn ruột bớt hấp thu chất đường khi ăn bằng chất ức chế enzyme

α-glucosidase: acarbose (Precose, Glucobay), miglitol (Glyset) (Hình 1.2)

Hình 2.3 Các loại thuốc được sử dụng để điều trị ĐTĐ loại 2

Điều trị ĐTĐ loại 2 theo hướng sử dụng chất ức chế enzyme α-glucosidase đang rất được thế giới quan tâm Tuy nhiên, các thuốc ức chế enzyme α-

glucosidase hiện nay có nhiều tác dụng phụ như tiêu chảy, đầy bụng, dị ứng,…

vì những vi khuẩn trong ruột phân hủy chậm carbohydrat

11

Trong quá trình điều trị bệnh ĐTĐ, ngoài việc sử dụng thuốc điều trị, người bệnh cần nhất là một chế độ ăn uống và vận động hợp lý Vì lượng thức ăn có ảnh hưởng lớn đến việc điều tiết insulin của tụy tạng, lượng thức ăn vào quá nhiều thì lượng đường glucose, chất mỡ, acid amin trong máu sẽ tăng cao, tụy tạng mệt mỏi, khả năng tiết insulin giảm đi, chỉ số đường huyết tăng lên Ngoài ra, vận động không chỉ giúp chúng ta kiểm soát đường huyết mà còn giảm những nguy cơ khác vì vận động giúp cải thiện khả năng sử dụng đường của cơ thể, nâng cao hiệu quả tuần hoàn máu, tăng hấp thụ glucose, giúp giảm

đường huyết và giảm nhu cầu dùng thuốc (Leonid Poretsky, 2010; Trương

Văn Việt, 2005; American Diabetes Associatio, 2006)

2.2.1.2 Cấu tạo enzyme

Enzyme được chia thành hai nhóm chính:

Enzyme đơn cấu tử: là enzyme mà trong thành phần cấu tạo chỉ là protein đơn giản Đây là các enzyme thuộc nhóm enzyme thủy phân (hydrolase) Tuy nhiên, các enzyme trong nhóm này thường có các ion kim loại như Cu2+, Fe2+,

Zn2+,… làm chất đồng yếu tố (cofacter)

Enzyme đa cấu tử: là protein phức tạp, phần protein được gọi là apoenzyme, thành phần thứ hai không phải protein gọi là nhóm ngoại (prosthetic) hay coenzyme Apoenzyme có vai trò quyết định tính đặc hiệu của enzyme, làm tăng hoạt tính xúc tác Coenzyme là các phức hữu cơ, thông thường là dẫn suất của các vitamin, trực tiếp tham gia xúc tác và tăng độ bền của apoenzyme với

các tác nhân gây biến tính (Giáo trình Công nghệ enzyme – protein, 1999;

Phạm Thị Trân Châu & Phan Tuấn Nghĩa, 2009)

2.2.1.3 Phân loại enzyme

Dựa vào tính đặc hiệu của enzyme, Hội Hóa Sinh Quốc Tế (IUB) thống nhất phân loại enzyme thành 6 lớp, đánh số từ 1 đến 6 Các số thứ tự này cố định cho mỗi lớp:

1 Oxidoreductase (enzyme oxy hoá khử)

2 Transferase (enzyme vận chuyển)

12

3 Hydrolase (enzyme thủy phân)

4 Lyase (enzyme phân cắt)

5 Isomease (enzyme đồng phân hóa)

6 Synthease (enzyme tổng hợp) (Giáo trình Công nghệ enzyme –

protein, 1999)

2.2.2 Enzyme α-glucosidase

2.2.2.1 Giới thiệu enzyme α-glucosidase

Trong thực phẩm chúng ta dùng hàng ngày chứa rất nhiều carbohydrat, đây là nguồn cung cấp năng lượng lớn cho cơ thể, đặc biệt là chất đường Trước khi các phân tử đường đến các tế bào trong cơ thể, các carbohydrat sẽ được thủy phân thành những phân tử đường nhỏ hơn bởi những enzyme trong ruột non

Đầu tiên, tụy tạng (pancreas) sẽ tiết ra enzyme α-amylase dùng để thủy phân

các phân tử đường đa thành các phân tử đường nhỏ hơn Sau đó, màng tế bào

ruột non lại tiếp tục tiết ra enzyme α-glucosidase để tiếp tục tiến hành thủy

phân các phân tử đường này thành các phân tử đường đơn rồi mới thẩm thấu vào máu Quá trình này có thể được tóm tắt theo hình 2.4

Hình 2.4 Quá trình chuyển hóa carbohydrate trong cơ thể

Enzyme α-glucosidase, có ký hiệu là EC 3.2.1.20, là một enzyme glucosidase

có nối α-1-4 liên kết hai phân tử glucose hay một phân tử glucose và những

phân tử thay thế khác (ví dụ các disaccharide), thuộc nhóm hydrolase (nhóm

enzyme xúc tác các phản ứng thủy phân) Enzyme α-glucosidase nằm ở màng

tế bào ruột non của người và động vật, hỗ trợ cho bước cuối cùng của việc tiêu hóa carbohydrat từ thức ăn Chức năng chính của enzyme này là xúc tác cho

Hình 2.4 Quá trình chuyển hóa carbohydrat trong cơ thể

Tinh bột

Maltose (Glucose + Glucose)

α-amylase

Saccharose (Glucose + Fructose)

α-glucosidase

Glucose huyết tăng

Chất ức chế Chất ức chế

13

việc cắt đứt liên kết 1,4-α-D-glucose từ đầu không khử (nonreducing) của chất

nền để giải phóng ra α-D-glucose (Hình 2.5) (Katsuhiko Suzuki & cs., 2009;

Eduardo Borges de Melo, 2006)

Hình 2.5 Sự thủy phân đường sucrose bằng enzyme α-glucosidase 2.2.2.2 Phân loại enzyme α-glucosidase

Enzyme α-glucosidase tồn tại từ nhiều nguồn khác nhau nên có sự khác biệt về

thành phần acid amin, cấu trúc không gian ba chiều, các acid amin ở trung tâm

hoạt động và vị trí liên kết,… Dựa vào đó, người ta phân loại enzyme

α-glucosidase sâu hơn, enzyme thuộc mỗi nhóm khác nhau sẽ tác dụng lên chất nền cũng như chất ức chế theo những cách khác nhau, tùy thuộc vào bản chất

và cấu trúc của enzyme đó

Hiện nay, enzyme α-glucosidase được xếp vào hai nhóm: GH-family 13 và GH-family 31 Các enzyme có nguồn gốc từ vi khuẩn Saccharomyces

cerevisiae và côn trùng được xếp vào nhóm GH-family 13 Các enzyme có

nguồn gốc các loại thực vật, động vật có vú, vi nấm được xếp vào nhóm family 31

GH-Một cách phân loại khác đó là dựa vào sự nhận dạng chất nền, ta có thể chia

enzyme α-glucosidase thành 3 nhóm như sau:

Nhóm I (thuộc GH-family 13): xúc tác thủy phân cơ chất heterogenerous như

sucrose và p-nitrophenyl-α-D-glucosidase nhanh hơn cơ chất là đường đa như tinh bột, glycogen Enzyme loại này nhận biết được cấu trúc α-glucosidase của

cơ chất

Nhóm II (thuộc GH-family 31): thích hợp với cơ chất homogenerous hơn

heterogenerous và đường đa Nhóm này nhận biết được cấu trúc “maltosyl”

Nhóm III: không hoạt động với cơ chất heterogenerous, hoạt động mạnh với

cơ chất homogenerous và đường đa, enzyme loại này nhận ra được cấu trúc

“maltosyl” cũng như các dạng đường đa (Hiroyuki Nakai & cs., 2005)

2.2.2.3 Cơ chế ức chế enzyme α-glucosidase

Các nhóm chất ức chế α-glucosidase theo những cơ chế khác nhau Thông

thường tác nhân ức chế có thể phân loại theo bốn kiểu sau: tác nhân ức chế cạnh tranh (competitive inhibitor), tác nhân ức chế không cạnh tranh (non-competitive inhibitor), tác nhân ức chế phi cạnh tranh (uncompetitive inhibitor), tác nhân ức chế hỗn hợp (mixed competitive)

Cách thức ức chế của tác nhân được thể hiện ở sơ đồ 2.1:

 EI là phức hợp của tác nhân ức chế với enzyme

 ESI phức hợp của enzyme, chất nền và tác nhân ức chế

Tác nhân ức chế cạnh tranh là chất ức chế có cấu trúc gần giống với cơ chất, tác dụng lên trung tâm hoạt động của enzyme, cạnh tranh phản ứng với chất nền Ngược lại, tác nhân ức chế phi cạnh tranh là chất ức chế chỉ liên kết với dạng phức của enzyme và chất nền chứ không liên kết với enzyme tự do Tác nhân ức chế hỗn hợp là chất ức chế không những liên kết với enzyme tự do mà còn liên kết với cả phức của enzyme và chất nền nhưng không tạo thành sản phẩm Tác nhân ức chế không cạnh tranh là chất ức chế kết hợp với enzyme ở

vị trí khác tâm hoạt động làm thay đổi dạng không gian của phân tử enzyme theo hướng không có lợi cho hoạt động xúc tác và làm chậm tốc độ phản ứng

Do đó sau khi kết hợp với chất ức chế, enzyme vẫn có thể tiếp tục kết hợp với

cơ chất để tạo sản phẩm (Phạm Thị Trân Châu & Phan Tuấn Nghĩa, 2009)

2.2.2.4 Chất ức chế enzyme α-glucosidase

Chất ức chế enzyme glucosidase nói chung và enzyme α-glucosidase nói riêng

đã được nghiên cứu trong suốt một thập kỷ qua Vì sự cắt đứt glycoside là một quá trình sinh học phổ biến, chất ức chế enzyme glucosidase có rất nhiều ứng

dụng tiềm năng trong dược phẩm Sự ức chế enzyme α-glucosidase trong ruột

có thể được sử dụng để điều trị bệnh ĐTĐ thông qua việc giảm hàm lượng

đường trong máu, nên một vài chất ức chế enzyme α-glucosidase đã được đưa

vào dược phẩm nhằm hỗ trợ điều trị bệnh ĐTĐ loại 2

Các nhóm ức chế enzyme α-glucosidase gồm có: disaccharide, iminosugar,

carbasugar, thiosugar, pseudoaminosugar và các hợp chất không có liên kết

glycosidic (Masayuki Izumi & cs., 2009; László Somsák, 2004)

15

a Tình hình nghiên cứu ngoài nước:

 Các hợp chất ức chế enzyme α-glucosidase từ tổng hợp (Eduardo Borges

de Melo, 2006)

 Nhóm disaccharide như nijibiose (Hình 2.6)

 Nhóm iminosugar như 3-O-(α-D-glucopyranozyl)-1-deoxynojirimycin,

isofagomin, noeuromycin, fagomin, australin và casuarin (Hình 2.6)

Hình 2.6 Các hợp chất thuộc nhóm disaccharid và iminosugar

 Nhóm carbasugar và pseudoaminosugar như valiolamin, hydroxyvalidamin, voglibose, aminoconduritol, conduritol B epoxide (Hình 2.7)

16

Hình 2.7 Các hợp chất thuộc nhóm carbasugar và psuedoiminosugar

 Nhóm thiosugar như tetrahydroxyazepan (Hình 2.8)

 Nhóm hợp chất không có liên kết glycosidic như feruloylputrescin; N,N’-diferuloylputrescin (Hình 2.8)

N-p-coumaroyl-N’-17

 Các hợp chất ức chế enzyme α-glucosidase được phân lập từ tự nhiên

Nhóm disaccharide

Kojibiose được phân lập từ dịch chiết xa kê năm 1953 bởi Ugalde, Staneloni,

Leloir và các cộng sự có hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase Kojibiose có

chứa liên kết α-(12) glycosidic Ngoài ra kojibiose còn là sản phẩm của quá

trình lên men gạo từ Aspergillus oryzae (Hình 2.9)

 Dịch chiết từ hạt Mướp đắng (Mormodica charantia) và từ tai nấm (Grifola

frondosa) cho hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase và phân lập được

D-(+)-trehalose Trehalose có 2 monosaccharid liên kết với nhau bởi nối

α-(11) và là chất gây nên hoạt tính này (Hình 2.9) (Eduardo Borges de

Melo & cs., 2006)

Hình 2.9 Các hợp chất disaccarid được phân lập từ tự nhiên

 Nhóm iminosugar

Hợp chất α-homonojirimycin được Kite cùng các cộng sự phân lập từ lá cây

Omphalea diandra và cây Phú quý (Aglaonema treubii) có hoạt tính kháng

enzyme α-glucosidase (Hình 2.10)

Từ dịch chiết bằng metanol của cây Hồng ba tiêu (Lobelia sessifola) phân lập

được hợp chất 7-O-(β-D-glucopyranozyl)-α-homonojirimycin Hợp chất này

có hệ thống polyhydroxy piridin kết nối với đường bằng cầu oxy-methylene

Hợp chất này có hoạt tính kháng enzyme α-glucosidase mạnh (Hình 2.10)

Hình 2.8 Các hợp chất thuộc nhóm thiosugar và hợp chất không có liên kết

glycosidic

Từ cây Angylocalyx boutiquenus, đã phân lập được hợp chất

1,4-dideoxy-1,4-imino-D-arabinitol (DAB-1), hợp chất này được công bố có hoạt kháng enzyme

α-glucosidase và được xem là một tác nhân mới trong việc điều trị bệnh ĐTĐ

loại 2 với giá trị IC50 là 1 M (Hình 2.10)

 Sự liên kết của vòng piperidin và pyrrolidin tạo thành nhóm các hợp chất indolizidin Trong đó, hợp chất (-)-swainsonin được phân lập từ cây

Swainsona canescens, Astragalus lentiginosus, Ipomoea carnea và hợp chất

castanospermine được phân lập từ dịch chiết hạt cây Castanospermum

australe Đây là những hợp chất alkaloid có khả năng ức chế enzyme

α-glucosidase mạnh (Hình 2.7) (Eduardo Borges de Melo & cs., 2006)

2.10 Cấu trúc các hợp chất iminosugar được phân lập từ tự nhiên

 Nhóm carbasugar và pseudoaminosugar

Năm 1908, Kuble đã phân lập được hợp chất conduritol A từ vỏ của quả nho

Marsdenia condurango, một hợp chất có khả năng ức chế enzyme

α-glucosidase Hợp chất này cũng được tìm thấy trong cây Glymnena sylvestre,

một loài cây bụi được dùng làm thuốc trị bệnh ĐTĐ ở một số nước châu Á và

Ấn Độ (Hình 2.11)

19

Hợp chất validamycin A được phân lập từ Streptomyces hygroscopicus var

limoneus bởi Kyosseva và các cộng sự, hợp chất này có hoạt tính với enzyme

α-glucosidase (Hình 2.11)

 Từ loài Rhizopus nigricans, người ta phân lập được hợp chất valienamine,

hợp chất này có hoạt tính mạnh với enzyme α-glucosidase (Hình 2.11)

(Eduardo Borges de Melo & cs., 2006)

Hình 2.11 Cấu trúc các hợp chất carbasugar và pseudoaminosugar được phân

lập từ tự nhiên

 Nhóm thiosugar (Eduardo Borges de Melo, 2006; Masayuki Izumi & cs., 2009)

Yoshikawa và các cộng sự đã phân lập từ dịch chiết nước của rễ và thân cây

Salacia reticulata Wight hợp chất salacinol có khả năng ức chế enzyme

α-glucosidase mạnh Hoạt tính của nó cao hơn chất đối chứng dương acarbose

và hợp chất này được sử dụng để điều trị bệnh ĐTĐ (Hình 2.12)

 Katalanol, một dẫn xuất của 1,2,3-trihydroxypropylsalacinol được phân lập

từ cây Salacia reticulate có hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase mạnh

hơn salacinol (Hình 2.12) (Eduardo Borges de Melo & cs., 2006)

20

Hình 2.12 Cấu trúc các hợp chất thiosugar được phân lập từ tự nhiên

 Nhóm các hợp chất không có liên kết glycosidic

Từ cây Streptomyces melanosporofaciens, người ta đã phân lập được hợp chất dibutyl phtalate Hợp chất này có khả năng ức chế enzyme α-glucosidase theo

kiểu không cạnh tranh (Hình 2.13)

Hợp chất 5,6,7-trihydroxyflavon được phân lập từ lá cây Origanum majorana

có khả năng ức chế enzyme α-glucosidase (Hình 2.13)

Hình 2.13 Cấu trúc các hợp chất không có liên kết glycosidic được phân lập

từ tự nhiên

Theo tác giả Berna Elya và cộng sự (2012) nghiên cứu hoạt tính ức chế

enzyme α-glucosidase cho thấy 37 trong số 45 mẫu có giá trị IC50 trong khoảng 2,33 μg/mL và 112,02 μg/mL, thấp hơn so với acarbose (117,20 μg/mL) Trong đó, chiết xuất ethanol từ lá cây Bứa (Clusiaceae), lá cây Chòi mòi (Euphorbiaceae), lá cây họ Cà phê (Rubiaceae) và lá cây họ Trúc Đào

(Apocynaceae) có hoạt tính ức chế α-glucosidase mạnh nhất với IC50 lần lượt

là 2.33 μg/mL, 2.34 μg/mL, 3.64 μg/mL và 8.16 μg/mL (Berna Elya & cs., 2012)

21

Hình 2.14 Cây Bứa (Clusiaceae), cây Chòi mòi (Euphorbiaceae), cây họ Cà

phê (Rubiaceae) và cây họ Trúc Đào (Apocynaceae)

b Tình hình nghiên cứu trong nước

Theo nghiên cứu của tác giả Phạm Thị Diệu Hạnh và cộng sự (2007) cho thấy cao chiết bởi các dung môi khác nhau từ hạt Mướp đắng có tác dụng ức chế

enzyme α-glucosidase khác nhau Kết quả khảo sát bước đầu cho thấy, cao

ethanol có tác dụng ức chế mạnh nhất (IC50 = 31.25 µg/mL), cao chlorofom có tác dụng yếu hơn, trong khi cao petrolium ether không thể hiện hoạt tính (Phạm Thị Diệu Hạnh & cs., 2007)

22

Hình 2.15 Quả mướp đắng

Cây Nhàu cũng được tác giả Đái Thị Xuân Trang và cộng sự (2014) nghiên

cứu về khả năng ức chế enzyme α-glucosidase cho thấy giá trị IC50 của tất cả

các cao chiết các bộ phận cây Nhàu (Morinda citrifolia L.) đều thấp hơn rất nhiều so với chất ức chế α-glucosidase thương mại, acarbose (IC50 = 8,78 mg/mL) Như vậy, cao ethanol các bộ phận cây nhàu đều có hoạt tính ức chế

enzyme glucosidase mạnh hơn acarbose Cao rễ nhàu ức chế enzyme

α-glucosidase mạnh nhất với giá trị IC50 = 0,36 mg/mL, kế đến là hỗn hợp cao (rễ, lá, trái xanh, trái chín) (IC50 = 0,51 mg/mL), tiếp theo là cao trái chín (IC50

= 0,72 mg/mL), và cuối cùng là cao trái xanh (IC50 = 0,97 mg/mL) (Đái Thị Xuân Trang & Nguyễn Thị Lam Phương, 2014)

Hình 2.16 Cây và trái Nhàu

Lê Quốc Duy và cộng sự (2016) đã nghiên cứu hoạt tính ức chế enzyme

α-glucosidase của một số loại cao chiết ethanol của lá cây, cho thấy cao ethanol

từ các mẫu lá cũng có hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase như: lá Bình bát

(IC50 = 18.18 µg/mL), lá Xoài (IC50 = 33.18 µg/mL), lá Mãng cầu Xiêm (IC50

= 45.49 µg/mL), lá Mãng cầu ta (IC50 = 55.73 µg/mL) và lá Ổi (IC50 = 97.47 µg/mL) (Lê Quốc Duy & cs., 2016)

agarwood.org.v n

tamduoc.com

23

Hình 2.17 Năm loại lá cây có hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase

Một số loại rong ở Khánh Hòa cũng cho thấy có tác dụng ức chế enzyme

α-glucosidase Theo nghiên cứu của tác giả Nguyễn Thế Hân và cộng sự (2018) cho thấy dịch chiết từ 5 loài rong (Turbinaria ornate, Sargassum oligocystem, Sargassum microcystem, Porphyra sp và Caulerpa lentillifera thu hoạch tại

vùng biển Khánh Hòa có khả năng ức chế enzyme α-glucosidase, trong đó

dịch chiết của rong T ornate là cao nhất trong các loài rong nghiên cứu (Nguyễn Thế Hân & cs., 2018)

.vn

vn

24

Hình 2.18 Năm loại Rong biển có khả năng ức chế enzyme α-glucosidase

Vào năm 2015, tác giả Nguyễn Xuân Hải và cộng sự đã nghiên cứu 20 dịch chiết methanol từ cây thuốc Đồng Tháp, cho thấy 20 mẫu cây thuốc thì 17 cây thuốc có hoạt tính ức chế tại nồng độ 250 µg mL-1, 16 mẫu cây có phần trăm

ức chế lớn hơn 50% tại nồng độ 250 µg mL-1, 9 mẫu cây có phần trăm ức chế lớn hơn 50% tại nồng độ 100 µg mL-1, 7mẫu cây có phần trăm ức chế lớn hơn 50% tại nồng độ 50 µg mL-1, 5 mẫu cây có phần trăm ức chế lớn hơn 50 % tại nồng độ 25 µg mL-1 và 2 mẫu cây có phần trăm ức chế lớn hơn 50 % tại nồng

độ 10 µg mL-1; trong đó, thân cây Gòn và thân cây Dâu có hoạt tính ức chế enzyme -glucosidase mạnh nhất nên được thử tiếp ở các nồng độ thấp hơn, giá trị IC50 của hai mẫu cây này lần lượt là 4,8 và 6,1 µg mL-1, mạnh hơn nhiều so chất đối chứng dương acarbose có giá trị IC50 là 138,4 µg mL-1 (Nguyễn Xuân Hải & Nguyễn Thị Thanh Mai, 2015)

wikiwand.com canthostnews.vn

pond5.com

25

Hình 2.19 Thân cây Gòn và thân cây Dâu tằm

Theo tác giả Huỳnh Thu và cộng sự (2016) nghiên cứu về hoạt tính ức chế enzyme -glucosidase của 11 loài Địa y được phân lập ở Việt Nam bao gồm Usnea, lobaria và Parmotrema; cho thấy mười một loài chiết xuất Địa y đều có hoạt tính ức chế enzyme -glucosidase với giá trị IC50 từ 75.23 – 712.51 ppm;

trong đó loài Usnea schadenbergiana Göpp & Stein có hoạt tính ức chế

enzyme -glucosidase mạnh nhất với giá trị IC50 = 75.23 ppm (Huỳnh Thu & cs., 2016)

Hình 2.20 Địa y

Tác giả Dương Thị Thanh Trúc và cộng sự (2018) nghiên cứu hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase của 85 mẫu cao MeOH từ 42 cây thu hái tại tỉnh Phú Yên Kết quả cho thấy có 61 mẫu cao có giá trị IC50 dưới 250 µg mL-1, 47 mẫu cao có giá trị IC50 dưới 100 µg mL-1, 25 mẫu cao có giá trị trị IC50 dưới

25 µg mL-1 17 mẫu cao có giá trị IC50 dưới 10 µg mL-1, trong đó có 5 mẫu cao

có hoạt tính mạnh với giá trị IC50 dưới 1 µg mL-1 đó là lá cây Cỏ mực, thân cây Diệp hạ châu, thân cây Chóp mao, thân cây Móng bò tím, thân cây Me tây

và rễ cây Cỏ gấu Chất đối chứng dương là acarbose có giá trị IC50 là 138.4 µg

mL-1 (Dương Thị Thanh Trúc & cs., 2018)

caythuoc.org