Đánh giá khả năng bảo vệ mô lành của chuột mang khối u khi điều trị bằng xạ trị thông qua các chỉ tiêu huyết học hóa sinh và mô học

Do đó, chúng tôi quyết định thực hiện đề tài: “Đánh giá khả năng bảo vệ mô lành của chuột mang khối u khi điều trị bằng xạ trị thông qua các chỉ tiêu huyết học, sinh hóa và mô học”, với

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Bùi Thanh Duyên

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG BẢO VỆ MÔ LÀNH CỦA CHUỘT MANG KHỐI U KHI ĐIỀU TRỊ BẰNG XẠ TRỊ THÔNG QUA CÁC CHỈ TIÊU

HUYẾT HỌC, HÓA SINH VÀ MÔ HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2019

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Bùi Thanh Duyên

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG BẢO VỆ MÔ LÀNH CỦA CHUỘT MANG KHỐI U KHI ĐIỀU TRỊ BẰNG XẠ TRỊ THÔNG QUA CÁC CHỈ

TIÊU HUYẾT HỌC, HÓA SINH VÀ MÔ HỌC

Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm

Mã số: 8420101.14

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS NGUYỄN ĐÌNH THẮNG

Hà Nội - 2019

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các cán bộ, các bạn sinh viên Bộ môn Hóa sinh và sinh học phân tử cũng như Bộ môn Tế bào đã hướng dẫn giúp đỡ rất nhiều để tôi có thể hoàn thành luận văn này

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp, những người đã động viên, ủng hộ, tạo điều kiện tốt nhất để hoàn thành luận văn này

Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) trong đề tài mã số 108.02-2017.07

Hà Nội, ngày tháng năm 2019

Học viên

Bùi Thanh Duyên

Mục Lục

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Thực trạng ung thư hiện nay 3

1.1.1 Thực trạng ung thư và tử vong do ung thư trên thế giới 3

1.1.2 Thực trạng ung thư và tử vong do ung thư ở Việt Nam 3

1.1.3 Các phương pháp sử dụng trong điều trị ung thư 4

1.2 Điều trị ung thư bằng tia xạ 6

1.2.1 Cơ sở sinh học của xạ trị 6

1.2.2 Các mục tiêu của xạ trị 6

1.2.3 Các loại tia xạ thường dùng trong xạ trị 7

1.2.4 Ưu điểm và nhược điểm của xạ trị 8

1.2.5 Tác dụng phụ của tia xạ trong việc điều trị ung thư 9

1.2.6 Phương pháp bảo hộ được sử dụng khi xạ trị 11

1.3 Melanin và ứng dụng trong điều trị ung thư 15

1.3.1 Sự tổng hợp melanin 15

1.3.2 Melanin thể hiện đặc tính dược lý thông qua sự tương tác với các loại thuốc 17

1.3.3 Melanin và khả năng chống oxy hóa 18

1.3.4 Melanin tăng cường và điều hòa hệ thống miễn dịch 19

1.3.5 Ứng dụng của melanin trong điều trị ung thư 20

Chương 2 - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

2.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 23

2.1.1 Động vật thí nghiệm 23

2.1.2 Tế bào nuôi cấy 23

2.1.3 Hạt nano-melanin bọc polyme 24

2.2 Hóa chất và thiết bị 24

2.3 Các phương pháp, kỹ thuật sử dụng trong nghiên cứu 25

2.3.1 Phương pháp nuôi cấy tế bào ung thư 25

2.3.2 Phương pháp tạo khối u trên chuột thí nghiệm 25

2.3.3 Phương pháp chiếu xạ điều trị khối u trên chuột 26

2.3.4 Thu mẫu các bộ phận trên chuột 26

2.3.5 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu huyết học và hóa sinh27 2.3.6 Phương pháp phân tích mô học 27

2.3.7 Phương pháp phân tích thống kê 27

Chương 3 - KẾT QUẢ 28

3.1 Tạo khối u trên mô hình chuột 28

3.2 Đánh giá sự thay đổi trước và sau khi chiếu xạ trên mô hình chuột 29

3.2.1 Khối lượng trung bình chuột các nhóm và thể tích trung bình khối u trước và sau khi xạ trị 29

3.2.2 Đánh giá sự thay đổi của chỉ số huyết học sau khi chiếu xạ33 3.2.3 Đánh giá sự thay đổi của chỉ số hóa sinh sau khi chiếu xạ 36 3.3 Đánh giá mô học các mẫu mô lân cận 39

3.3.1 Kết quả về mô lách 39

3.3.2 Kết quả về hạch lympho 43

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ALT Alanine aminotransferase

AST Aspartate aminotransferase

ATCC American Type Culture Collection BCC Basal cell carcinoma

DNA Deoxyribo Nucleic Acid

DMSO Dimethyl sulfoxide

FDA Food & Drug Administration GOT Glutamic oxaloacetic transaminase GPT

SOD Super Oxide Dismutase

SCC Squamous Cell Carcinoma

TYRP1 Tyrosinase-related protein 1

UV

WBC

Ultraviolet White Blood Cell

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Hóa chất sử dụng cho nghiên cứu 24

Bảng 2: Thiết bị sử dụng cho nghiên cứu 24

Bảng 3: Khối lượng trung bình các nhóm chuột 29

Bảng 4: Thể tích trung bình khối u các nhóm chuột 31

Bảng 5: Kết quả xét nghiệm công thức máu các nhóm chuột 33

Bảng 6: Chỉ số chức năng gan của các nhóm chuột 36

Bảng 7: Chỉ số chức năng thận của các nhóm chuột 37

DANH MỤC HÌNH

Hình 1: Ưu điểm của hạt proton so với tia X [90] 8

Hình 2: Công thức hóa học của eumelanin và pheomelanin [80] 16

Hình 3: Sự tổng hợp melanin [80] 17

Hình 4: Chuột Swiss trắng 23

Hình 5: Mẫu u của nhóm NC và IR 28

Hình 6: Biểu đồ biểu diễn khối lượng trung bình các nhóm chuột 30

Hình 7: Thể tích trung bình khối u trước và sau khi xạ trị 32

Hình 8: Khối lượng trung bình lách các nhóm chuột 34

Hình 9: Chỉ số chức năng gan của các nhóm chuột 37

Hình 10: Chỉ số Ure của các nhóm chuột 38

Hình 11: Chỉ số Creatinin của các nhóm chuột 39

Hình 12: Mẫu lách của nhóm NIL và NC 40

Hình 13: Mẫu lách của nhóm IR và IR+MEL 41

Hình 14: Mẫu hạch lympho của nhóm NIL và NC 44

Hình 15: Mẫu hạch lympho của nhóm IR và IR+MEL 45

1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Ung thư là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tử vong trên toàn thế giới, là nguyên nhân gây tử vong đứng thứ 2, chỉ sau bệnh tim mạch Theo ước tính trên thế giới, trong năm 2018 có 9,6 triệu người chết vì ung thư Còn ở Việt Nam, mỗi năm có khoảng 160.000 ca mới mắc và trên 110.000 ca tử vong

do ung thư [88]

Ung thư là một bệnh lý ác tính, mục tiêu điều trị tùy thuộc giai đoạn bệnh,

lý tưởng nhất là phát hiện bệnh ở giai đoạn sớm và loại bỏ hoàn toàn tế bào ung thư Điều trị ung thư hiện nay là đa mô thức, trong đó xạ trị là một phương pháp

có nhiều điểm ưu việt Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm thì cũng có những tác dụng phụ mà tia gây ra, đặc biệt là sự gây chết tế bào thường, mô lành, hình thành ung thư thứ cấp [77] Hơn nữa, quá trình chiếu xạ còn làm sản sinh các chất oxy hóa có hoạt tính cao (ROS) có tác động tiêu cực tới tế bào thường và

mô lành [14] Do đó các phương pháp, các loại thuốc có khả năng làm giảm tác dụng phụ trong quá trình chiếu xạ vẫn đang không ngừng được nghiên cứu và phát triển

Melanin là một polymer không tan trong nước có nguồn gốc tự nhiên, có khả năng hấp thụ các loại tia xạ và tiêu thụ ROS hiệu quả Vì vậy, melanin được thử nghiệm trong việc bảo vệ tủy xương, cũng như các loại tế bào thường khác kháng lại quá trình apoptosis, giảm stress oxy-hóa ở các mô trong quá trình xạ trị toàn thân [70]

Từ những thực tế này, chúng tôi tin rằng việc tăng cường và phân bố melanin ở các vùng mô lành trong cơ thể sẽ giúp bảo vệ tế bào thường và mô lành của cơ thể, góp phần làm giảm tác dụng phụ của tia xạ Tuy nhiên, các nghiên cứu về khả năng này của melanin còn hạn chế Do đó, chúng tôi quyết

định thực hiện đề tài: “Đánh giá khả năng bảo vệ mô lành của chuột mang khối u khi điều trị bằng xạ trị thông qua các chỉ tiêu huyết học, sinh hóa và

mô học”, với mục tiêu đánh giá được khả năng bảo vệ tế bào của melanin khỏi

2

sự phá hủy của tia xạ trên mô hình chuột Trên cơ sở đó có thể tiếp tục nghiên cứu khả năng ứng dụng trong lâm sàng, góp phần tăng hiệu quả điều trị ung thư cho bệnh nhân

3

Chương 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Thực trạng ung thư hiện nay

1.1.1 Thực trạng ung thư và tử vong do ung thư trên thế giới

Ung thư là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tử vong trên toàn thế giới, là nguyên nhân gây tử vong đứng thứ hai, chỉ sau bệnh tim mạch Trong năm 2018, có khoảng 18,1 triệu trường hợp ung thư được phát hiện mới và có đến 9,6 triệu ca tử vong liên quan đến ung thư Trong đó, số lượng các ca tử vong do các dạng ung thư chủ yếu là: ung thư phổi (1,76 triệu ca), ung thư gan (781 nghìn ca), ung thư dạ dày (782 nghìn ca), ung thư vú (626 nghìn ca), ung thư đại tràng (551 nghìn ca) Số lượng các ca ung thư mới được dự đoán sẽ tăng khoảng 70 trong vòng 2 thập kỷ tới Hơn 60% số các ca ung thư mới hàng năm trên thế giới xảy ra ở Châu Phi, Châu Á, Trung và Nam Mỹ, chiếm 70% số các

ca tử vong do ung thư trên toàn thế giới Đối với nam giới, 5 ung thư phổ biến nhất được chẩn đoán trong năm 2018 là ung thư phổi, ung thư tuyến tiền liệt, ung thư đại trực tràng, ung thư dạ dày và ung thư gan Đối với nữ giới, 5 ung thư phổ biến nhất được chẩn đoán là ung thư vú, ung thư đại trực tràng, ung thư phổi, ung thư cổ tử cung và ung thư dạ dày [6]

Tại Việt Nam các bệnh ung thư phổ biến nhất ở nam giới là: ung thư phổi, ung thư dạ dày, ung thư gan, ung thư đại-trực tràng, ung thư thanh quản và ung thư tiền liệt tuyến Ở nữ giới các bệnh ung thư phổ biến nhất là: ung thư vú, ung thư cổ tử cung, ung thư đại-trực tràng, ung thư phổi, ung thư dạ dày và ung thư gan Trong năm 2018, số lượng các ung thư gặp phổ biến ở nam giới là: gan 19.568 ca, phổi 16.722 ca, dạ dày 11.161 ca, đại-trực tràng 7.607 ca và vòm họng 4.559 ca; còn các ung thư gặp phổ biến ở nữ giới là: vú 15.229 ca, phổi 6.945 ca, gan 5.767 ca, cổ tử cung 4.177 ca và dạ dày 6.366 ca Tổng số ca tử

4

vong do ung thư năm 2018 là 114.871 ca, trong đó: số nam giới tử vong do ung thư là 70.888 ca, số nữ giới tử vong do ung thư là 43.983 ca: ung thư gan chiếm 22,1%, phổi 18,0%, dạ dày 13,1%, vú 5,3%, đại trực tràng 4,1% và các ung thư khác [88]

Nguyên nhân gây ung thư chủ yếu là do các yếu tố môi trường (90-95%), còn lại là do yếu tố di truyền (5-10%) Các yếu tố môi trường góp phần vào con

số tử vong do ung thư gồm: thuốc lá (25-30%), chế độ ăn không hợp lý và béo phì (30-35%), nhiễm khuẩn (15-20%), bức xạ (cả ion hóa và không ion hóa, 10%), sự căng thẳng, thiếu hoạt động thể chất và các chất ô nhiễm môi trường [89]

1.1.3 Các phương pháp sử dụng trong điều trị ung thư

Ung thư là một bệnh lý ác tính, mục tiêu điều trị phụ thuộc vào giai đoạn phát hiện bệnh, lý tưởng nhất là phát hiện bệnh ở giai đoạn sớm và loại bỏ hoàn toàn tế bào ung thư Hiện nay, điều trị ung thư là đa mô thức, bao gồm các phương pháp: phẫu thuật, xạ trị, hóa trị, liệu pháp miễn dịch và cấy ghép tế bào gốc [89]

Phẫu thuật là biện pháp mà phương tiện thường được sử dụng là dao mổ

Để loại trừ tổ chức khối u, phẫu thuật viên phải cắt qua da, cơ hay thậm chí là xương, Sau phẫu thuật, vết mổ có thể gây đau đớn và phải mất thời gian để bình phục Ngoài phẫu thuật bằng dao, hiện nay còn một số cách phẫu thuật giảm gây thương tổn hơn cho cơ thể bệnh nhân, như là: Phẫu thuật lạnh, sử dụng tia laser,

sử dụng nhiệt và liệu pháp quang động Đầu tiên, phẫu thuật lạnh là phương pháp mà trong đó cực lạnh được tạo ra bởi nitơ lỏng hoặc khí argon được sử dụng để phá hủy các mô bất thường Phương pháp này thường được sử dụng để điều trị ung thư da ở giai đoạn đầu Thứ hai, sử dụng tia laser là phương pháp sử dụng các chùm ánh sáng mạnh để cắt xuyên qua mô Laser có thể tập trung rất chính xác vào các khu vực nhỏ, vì vậy chúng có thể được sử dụng cho các ca phẫu thuật đòi hỏi độ chính xác cao Thứ ba, điều trị bằng nhiệt là phương pháp

5

sử dụng nhiệt độ cao tiếp xúc với các mô nhỏ của cơ thể Nhiệt độ cao có thể làm tổn thương và tiêu diệt các tế bào ung thư hoặc làm cho chúng nhạy cảm hơn với bức xạ và một số loại thuốc hóa trị Cuối cùng là liệu pháp quang động, một loại điều trị sử dụng các loại thuốc phản ứng với một loại ánh sáng nhất định Khi khối u tiếp xúc với ánh sáng này, các loại thuốc này sẽ hoạt động và tiêu diệt các tế bào ung thư gần đó Liệu pháp quang động thường được sử dụng

để sử dụng để điều trị hoặc làm giảm các triệu chứng của ung thư da, ung thư phổi [89]

Xạ trị là liệu pháp sử dụng tia xạ với mức năng lượng cao để tiêu diệt hoặc thu nhỏ khối u bằng cách gây tổn thương tới ADN của tế bào ung thư Xạ trị không tiêu diệt tế bào ung thư ngay lập tức mà phải kéo dài nhiều ngày tới nhiều tuần để làm tổn thương ADN Sau đó xạ trị kéo dài trong nhiều tuần tới nhiều tháng cho tới khi tế bào ung thư bị tiêu diệt [77, 89]

Hóa trị là liệu pháp dùng hóa chất để tiêu diệt hoặc làm chậm phát triển tế bào ung thư Hóa trị có thể được sử dụng để chữa trị, làm giảm khả năng tái phát của ung thư hay thu nhỏ khối u [89]

Liệu pháp miễn dịch là liệu pháp giúp hệ miễn dịch chiến đấu chống lại ung thư Có hai hướng đi chính của liệu pháp: một là giúp hệ miễn dịch tấn công trực tiếp tế bào ung thư và thứ hai là kích thích hệ miễn dịch một cách tổng thể

Hướng đi thứ nhất có các dạng sau:

(1) Thuốc ức chế điểm kiểm tra, là sử dụng những loại thuốc giúp hệ thống miễn dịch phản ứng mạnh hơn với khối u Những loại thuốc này không nhắm trực tiếp vào khối u Thay vào đó, chúng can thiệp vào khả năng tránh sự tấn công của hệ thống miễn dịch đối với tế bào ung thư

(2) Liệu pháp chuyển tế bào T, là liệu pháp điều trị giúp tăng cường khả năng chiến đấu của tế bào T với ung thư Trong liệu pháp này, các tế bào T được lấy từ khối u của người bệnh và chuyển vào các phòng thí nghiệm Sau đó,

Cấy ghép tế bào gốc là liệu pháp giúp phục hồi tế bào gốc tạo máu ở những người đã bị ảnh hưởng do tác dụng phụ của hóa trị và xạ trị Có 3 kiểu cấy ghép chính: thứ nhất là từ chính người bệnh, thứ hai là từ người khác và thứ

ba là từ anh chị em sinh đôi [89]

1.2 Điều trị ung thư bằng tia xạ

1.2.1 Cơ sở sinh học của xạ trị

Xạ trị là liệu pháp chiếu xạ sử dụng tia xạ có năng lượng cao để tiêu hủy các mô ung thư và giết tế bào ung thư Các loại tia X, tia gamma hay các hạt tích điện là những loại phổ biến được sử dụng trong điều trị ung thư Liệu pháp xạ trị

sử dụng các chất phóng xạ di chuyển trong máu để giết các tế bào ung thư Tia

xạ giết tế bào ung thư bằng cách phá hủy ADN của chúng [89]

1.2.2 Các mục tiêu của xạ trị

Hiện nay, việc sử dụng tia xạ trong điều trị ung thư đang là một trong các biện pháp điều trị chính và được dùng phổ biến Xạ trị sử dụng trong lâm sàng

có thể chữa lành các bệnh ung thư bằng cách tiêu hủy các mô ung thư, ngăn cản

sự tái phát của ung thư hay cả hai Tuy nhiên, xạ trị cũng có thể chỉ có tác dụng tạm thời nhằm giảm đau đớn về thể xác và kéo dài tuổi thọ của bệnh nhân ung thư mà không thể chữa khỏi, chẳng hạn như làm giảm khối u di căn trong não,

mổ được, hoặc hỗ trợ cho hoá trị đạt hiệu quả (4) Xạ trị tạm thời, điều trị giảm nhẹ các triệu chứng: giảm đau trong ung thư di căn xương, gan; giảm áp trong ung thư di căn não, tuỷ sống, chèn ép tĩnh mạch chủ, cầm máu trong chảy máu

do ung thư vòm họng, bàng quang, tử cung; giảm thể tích khối u, giảm chèn ép nhằm tạo sự thoải mái cho bệnh nhân ở giai đoạn cuối hoặc bệnh nhân tuổi quá cao, bệnh nhân mắc bệnh lý khác mà các biện pháp điều trị khác không thực hiện được [77, 89]

1.2.3 Các loại tia xạ thường dùng trong xạ trị

Tia X chính là loại tia được sử dụng nhiều nhất cho việc xạ trị cho tới nay hầu hết tia X có dải bước sóng trong khoảng từ 0,01 đến 10 nano mét tương ứng với dãy tần số từ 30 Petahertz đến 30 Exahertz (3x1016 Hz đến 3x1019 Hz) và có năng lượng từ 120 eV đến 120 keV Bước sóng của nó ngắn hơn tia tử ngoại nhưng dài hơn tia gamma Do có tính chất đâm xuyên tia X còn có ứng dụng lớn trong việc chẩn đoán hình ảnh sử dụng để chụp hình y tế

Kể từ khi được tìm ra vào cuối thế kỷ 19 tia X được sử dụng trong xạ trị ung thư khoảng 5 thập kỷ cho tới năm 1946 khi nhà khoa học Robert Wilson giới thiệu sử dụng hạt proton thay cho tia X trong việc điều trị ung thư

Robert Wilson đưa ra được những lợi ích về việc sử dụng hạt proton chính

là khi bay ở tốc độ 70-80% vận tốc ánh sáng thì đặc điểm của hạt proton là bị

8

mất năng lượng khi đi vào cơ thể Trong khi tia X đâm xuyên khối u và còn tiếp tục đâm xuyên một cách không kiểm soát ra phía sau các mô khỏe mạnh, chùm tia proton sẽ dừng lại ở đúng vị trí khối u và mất năng lượng ở điểm cuối (hình 1) [42]

Hình 1: Ưu điểm của hạt proton so với tia X [90]

Điều này giúp liệu pháp sử dụng hạt proton tập trung liều vào vị trí khối u

và tránh gây ảnh hưởng tới các mô lành xung quanh Mặc dù vậy, xạ trị với proton vẫn có các thách thức như để thiết lập nguồn chiếu đòi hỏi một máy gia tốc lớn để cung cấp năng lượng cho proton, thiết bị đi kèm phức tạp hơn rất nhiều so với tạo tia X

1.2.4 Ưu điểm và nhược điểm của xạ trị

 Những ưu điểm của phương pháp xạ trị:

 Đối với ung thư giai đoạn sớm, bức xạ ion hoá có khả năng điều trị khỏi tương tự như phẫu thuật, thậm chí trong một số trường hợp, xạ trị còn tỏ ra ưu việt hơn phẫu thuật do ít gây tổn thương và rối loạn chức năng của cơ quan và tổ chức lân cận hơn và ít gây đau đớn hơn

 Chiếu xạ có thể điều trị được ung thư ở một số vị trí mà các phương pháp khác không có khả năng can thiệp hoặc nếu can thiệp dễ gây ảnh

 Những nhược điểm của phương pháp xạ trị:

 Vùng lõi của khối u thường bị hoại tử, thiếu oxy, do đó ít nhạy cảm với tia xạ hơn Vì vậy sự tái phát thường từ các tế bào ở vùng trung tâm của khối u

 Sự nhạy xạ của các mô lành và cơ quan khác nằm sát cạnh u là yếu tố cản trở việc nâng liều xạ đến mức tối đa để có thể tiêu diệt hoàn toàn khối u

 Bức xạ ion hóa có nguy cơ gây ung thư thứ phát

1.2.5 Tác dụng phụ của tia xạ trong việc điều trị ung thư

Xạ trị và hóa trị là những phương pháp trị liệu chính được sử dụng trong điều trị bệnh ung thư hiện nay Tuy nhiên, cả hai đều có ảnh hưởng mạnh đến tế bào thường và tác dụng phụ của chúng lên sự chết của tế bào hay sự tăng sinh

mô là những vấn đề rất quan trọng và khó giải quyết Xạ trị có thể gây ra các phản ứng phụ cấp tính cũng như mãn tính [77, 89] Ảnh hưởng cấp tính là nguyên nhân gây ra sự chết hoặc sự phân chia nhanh của các tế bào thường trong vùng điều trị Những tác dụng phụ này có thể bao gồm sự nổi mẩn ngứa hay sự phá hủy trên da tại vùng chiếu xạ, phá hủy các tuyến nước bọt hay sự rụng tóc khi xạ trị các vùng đầu và cổ hay các vấn đề liên quan đến đường tiết niệu khi điều trị vùng bụng dưới

Hầu hết các tác dụng phụ cấp tính sẽ hết sau khi kết thúc điều trị Sự mệt mỏi cũng là một tác dụng phụ thường thấy và xuất hiện với sự điều trị ở bất cứ

10

vùng nào trên cơ thể [77, 89] Các tác dụng phụ lâu dài (mạn tính) có thể xảy ra hoặc không, phụ thuộc nhiều vào vùng điều trị trên cơ thể Các tác dụng phụ lâu dài có thể là: sự xơ hóa (sự hình thành các mô sẹo); sự phá hủy ruột, gây ra chảy máu hay tiêu chảy; Sự giảm sút và có thể dẫn đến mất trí nhớ; mất khả năng sinh sản; và có thể gây ra một loại ung thư khác (ung thư thứ cấp) cho bệnh nhân Sự hình thành loại ung thư thứ cấp trong quá trình điều trị bằng xạ trị phụ thuộc nhiều vào vùng cơ thể được xạ trị [77] Ví dụ như phụ nữ khi chiếu xạ ở vùng ngực để chữa trị bệnh ung thư Hodgkin lymphoma thì nguy cơ mắc bệnh ung thư

vú cũng tăng lên rất cao [77] Nhìn chung, sự xuất hiện ung thư thứ cấp thường xuất hiện khi xạ trị các bệnh nhân là trẻ em hay vị thành niên [77, 89] Ngoài ra, bệnh nhân có phải chịu các tác dụng phụ lâu dài hay không còn tùy thuộc nhiều vào các yếu tố cụ thể, chẳng hạn như các nguy cơ mắc bệnh của mỗi người, thuốc sử dụng trong hóa trị, yếu tố di truyền, thói quen trong sinh hoạt hằng ngày, môi trường sống

Xạ trị hay hóa trị thường gây ra sự phá hủy ADN và sinh ra các gốc oxy hóa có hoạt tính cao (ROS) [38, 85] Sự tăng nồng độ của ROS không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến tế bào mà nó còn ảnh hưởng đến các mô bình thường [38, 79] Sự phá hủy ADN và sự sinh ra ROS sẽ dẫn tới sự đáp ứng với những sự phá hủy ADN bằng cách kích hoạt chuỗi các tương tác sinh học thông qua sự hoạt hóa của rất nhiều nhân tố phiên mã, các cytokine tiền viêm hay các enzyme, chẳng hạn như NF-κB, IL-1 β, IL-6, TNFα, enzyme SOD [86]

Sự sinh ra các cytokine tiền viêm hay các nhân tố phiên mã này sẽ làm tăng cường sự tiết các enzyme phân hủy chất nền ngoại bào là các metalloprotease và các cytokine viêm [59], những protein đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển và di căn của tế bào ung thư Sự phơi nhiễm các hóa chất trong hóa trị hay các tia xạ trong xạ trị cũng gây sự chết của tế bào [19], dẫn tới sự tiết ra các interleukin, chemokin, nhân tố phát triển, protease, và sự phân hủy của các protein màng [15] ROS hoạt động như là các chất truyền tin thứ cấp trong tín hiệu tế bào và là yêu cầu bắt buộc để một số quá trình sinh học xảy ra

11

trong tế bào [30, 68] Tuy nhiên, nếu lượng ROS sinh ra quá lớn có thể làm tăng cường phá hủy do sự oxy hóa đối với các phân tử trong tế bào như lipid, protein, ADN và dẫn tới sự chết của tế bào [25] Vì vậy, tiêu thụ ROS sinh ra trong quá trình hóa trị và xạ trị là cần thiết để bảo vệ cơ thể tránh khỏi tác dụng phụ của quá trình điều trị Nhiều nghiên cứu trước đây đã sử dụng các loại enzyme kháng oxy hóa như là các tác nhân tiêu thụ ROS nhằm giảm tác hại của ROS lên các quá trình sinh học của tế bào [30, 68]

1.2.6 Phương pháp bảo hộ được sử dụng khi xạ trị

Hiện nay nhằm tăng hiệu quả của xạ trị và giảm tác dụng phụ trong điều trị ung thư là một trong những vấn đề quan trọng mà các bác sĩ lâm sàng, các nhà nghiên cứu y sinh quan tâm Phương pháp được sử dụng đó là sử dụng tia xạ

có thể theo dõi trực tiếp hình ảnh theo thời gian thực của khối u đích trong suốt thời gian trị liệu để tăng tính chính xác của tia xạ lên khối u cũng như giảm sự chiếu xạ vào các mô thường

Các loại thuốc bảo vệ được nghiên cứu trong thời gian dài, có thể chia làm

ba loại chính là chất bảo vệ bức xạ, chất điều trị bức xạ và chất giảm nhẹ bức xạ [13, 51, 74] Thêm vào đó, các nhà nghiên cứu sử dụng các chất gây nhạy cảm bức xạ và các chất bảo vệ bức xạ, thường là các hóa chất có thể cải biến sự đáp ứng của tế bào đối với tia xạ Các chất gây nhạy cảm bức xạ là những thuốc làm cho tế bào ung thư trở nên nhạy cảm hơn tới tác dụng của liệu pháp xạ trị Nhiều chất đã được nghiên cứu và được ứng dụng trong lâm sàng như 5-fluorouracil và cisplatin [9] Các chất bảo vệ bức xạ là những thuốc có khả năng bảo vệ tế bào thường tránh khỏi những tác dụng phá hủy của tia xạ Những thuốc này có khả năng giúp tế bào thường nhanh chóng sửa chữa những hư hỏng khi tiếp xúc với tia xạ Một số loại thuốc cũng đã được FDA Hoa Kỳ chứng nhận cho phép sử dụng trong lâm sàng nhằm bảo vệ các mô thường dưới tác dụng của tia xạ trong thời gian xạ trị như amifostine, neupogen, neulasta và leukine [51] Thuốc giảm nhẹ bức xạ thường được sử dụng sau quá trình xạ trị khi mà các tác dụng phụ

12

chưa xuất hiện, nhằm thúc đẩy quá trình sửa chữa ADN, còn chất điều trị bức xạ được sử dụng khi xuất hiện các tác dụng phụ giúp hạn chế hậu quả của tác dụng phụ cũng như kích thích phục hồi lại vùng hư tổn [13]

Tuy nhiên, để dễ dàng phân loại cụ thể các hợp chất bảo vệ bức xạ này một cách rõ ràng hơn, người ta chia thành các nhóm dựa vào đặc tính sinh hóa của các nhóm chất khi áp dụng trong lâm sàng Nhằm đánh giá khả năng bảo vệ của các chất, hiệu quả các chất bảo vệ phóng xạ khác nhau thể hiện ở yếu tố thay đổi liều lượng phóng xạ Yếu tố này được xác định nhờ tỉ lệ liều lượng bức xạ tạo ra hiệu ứng tương tự khi có hoặc không có chất này Vì thí nghiệm trên cơ thể người là không khả thi, các thí nghiệm được thực hiện bằng cách sử dụng phương pháp nuôi cấy tế bào và trên mô hình động vật Các chất bảo vệ bức xạ

và dẫn xuất được chia thành các nhóm, cụ thể như sau: hợp chất sulphahydryl; vitamin, khoáng chất, hoocmon; hóa thực vật và các chất chống oxy hóa; chiết xuất từ thực vật và thảo dược; chiết khuất từ vi khuẩn; các cytokine; các tác nhân liên kết ADN; các chất hấp thụ [51]

Các hợp chất sylphahydryl có cơ chế bảo vệ nhờ vào đặc tính tăng cường sửa chữa và bảo vệ ADN Tuy nhiên các hợp chất sylphahydryl có tính gây độc cao và thời gian bán hủy ngắn nên thúc đẩy các nhà nghiên cứu tìm kiếm các hợp chất không chứa thiol Một số chất như nitrioxit, superoxide dismutase cũng

đã được nghiên cứu và được xếp vào các chất bảo vệ bức xạ tự nhiên không gây độc [81]

Các vitamin và khoáng chất đều là những chất có sẵn trong tự nhiên Hầu hết là các chất chống oxy hóa tự nhiên nhờ khả năng vô hiệu hóa các gốc tự do

và hoạt động như các chất đồng yếu tố trong các hoạt động trao đổi chất khác nhau Các vitamin và khoáng chất là những chất dinh dưỡng cần thiết nhưng chỉ cần một lượng nhỏ để đảm bảo chức năng bình thường của cơ thể sống Vậy nên khi sử dụng liều lượng lớn có thể gây hại hơn là mục đích bảo vệ bức xạ ban đầu [51]

13

Ngoài ra, các hợp chất từ nhiều loại thực phẩm và đồ uống cũng được sàng lọc về khả năng điều tiết đối với các loại bệnh khác nhau, với niềm tin rằng chúng không chỉ cung cấp chất dinh dưỡng, mà còn tăng cường khả năng chống oxy hóa Một vài chất phổ biến trong tự nhiên như là curcumin, genistein, sesamol cũng được nghiên cứu [11, 28, 44] Mặc dù còn nhiều hạn chế trong việc sử dụng những chất này như là chất bảo vệ bức xạ, nhưng tác dụng điều hòa miễn dịch có thể được sử dụng cho các nghiên cứu sâu hơn trong tương lai

Trên thế giới, các chế phẩm thực vật, thảo dược cũng được sử dụng theo cách truyền thống để điều trị các bệnh khác nhau, bao gồm các bệnh rối loạn do căng thẳng Do đó, người ta cho rằng các chế phẩm này cũng có khả năng chống lại tử vong do bức xạ [36] Nhiều chiết xuất thực vật và thảo dược cũng được nghiên cứu để xác định khả năng bảo vệ bức xạ của chúng Các chiết xuất thô từ các bộ phận của cây như là rễ, lá, vỏ cây, hạt, hoa được sử dụng Từ đó một số đặc tính bảo vệ bức xạ được tìm thấy ở các loài thực vật và thảo dược, như là

Tinospora cardifolia, Panax ginseng, Rosemarinus officinalis, Aloe vera, Embilica officinalis, Alstonia scholaris và Mentha piperata Chiết xuất từ những

loài cây này thể hiện được khả năng bảo vệ cơ thể (hệ thống tiêu hóa, hệ thống tạo máu) khỏi những ảnh hưởng gây ra bởi tia xạ, cũng như những tổn thương tế bào và phân tử trên mô hình chuột [27, 37, 65] Tuy nhiên, kiến thức hạn chế về việc sử dụng chế phẩm thảo dược và thực vật khác nhau trong quá trình điều trị tình trạng bệnh lý khác nhau sẽ hạn chế ứng dụng cũng như làm giảm hiệu quả

và gây độc khi sử dụng liều lượng không hợp lý

Thêm vào đó, nhiều loài vi khuẩn có thể tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt của nhiệt hay tia xạ bằng cách thay đổi cấu tạo sinh lý và di truyền [67] Người ta cho rằng việc hiểu cơ chế chống lại tia xạ và bắt chước được trạng thái

ấy có thể bảo vệ con người khỏi sự ion hóa bức xạ Một số loài vi khuẩn như là:

Deinococcus radiodurans, radiophilus, grandis trong các mô hình thí nghiệm

khác nhau đã cho thấy chiết xuất từ những vi khuẩn này có thể có những đặc tính bảo vệ bức xạ [16, 20] Phương thức hoạt động chính của những chất được chiết

14

xuất từ vi khuẩn là làm thay đổi điều hòa miễn dịch trên vật chủ Tuy nhiên, các phản ứng miễn dịch trên cơ thể con người rất phức tạp và cơ chế sử dụng chất này như một loại thuốc thì vẫn cần nghiên cứu thêm

Bên cạnh đó, các cytokin, bao gồm: chemokin, interferon, interleukin, lymphokin và các yếu tố hoại tử khối u là các protein có trọng lượng phân tử nhỏ điều chỉnh sự tương tác giữa các tế bào bạch huyết, tế bào gây viêm và tế bào tạo máu Các cytokin rất đa dạng về bản chất và chức năng Khi chiếu xạ toàn thân trên mô hình động vật, các hoạt động phức tạp cũng như mục tiêu trong suốt quá trình chiếu xạ của các cytokin vẫn chưa được sáng tỏ Cũng bởi những phân truyền tử tín hiệu này được tạo ra trong những điều kiện sinh lý khác nhau, và mỗi interleukin lại liên quan đến nhiều con đường, nên rất khó để chứng minh được cơ chế hoạt động nào chịu trách nhiệm với khả năng bảo vệ bức xạ nào Mặt khác, trên thực tế, những interleukin này cũng làm khối u phát triển và cũng

là nguyên nhân gây ra những tiên lượng xấu trong nhiều trường hợp ung thư [62]

Các chất chống ung thư còn là những chất liên kết hoặc phá hủy ADN Nhìn chung, có ba kiểu liên kết phân tử nhỏ với ADN sợi đôi: intercaltion, liên kết rãnh và liên kết cộng hóa trị Rãnh nhỏ của ADN được đặc biệt quan tâm do các tương tác giữa các trình tự đặc hiệu với số lượng lớn các phân tử nhỏ Các phối tử rãnh nhỏ liên kết với các chuỗi giàu AT, gây ra tổn thương ADN vĩnh viễn, hoặc chỉ ức chế đảo ngược chức năng phụ thuộc ADN [4] Mặc dù các phân tử nhỏ này có hoạt tính gây độc tế bào, nhưng một số ít điều chỉnh các con đường làm thúc đẩy sự sống của tế bào, thể hiện đặc tính bảo vệ bức xạ [29] Cơ chế bảo vệ bức xạ là chuyển hydro hoặc electron từ các phối tử sang gốc ADN tại các vị trí gắn, dẫn tới ổn định cấu trúc ADN Dù vậy, các thuốc gắn ADN có thể gây ra đột biến Nhiều loại phối tử liên kết rãnh nhỏ ADN gây ra dị tật, đa bội, khử nhiễm sắc thể tại những vùng dị nhiễm sắc giàu AT, dẫn tới khả năng phát triển các bệnh ung thư [78] Do vậy, cần tiến hành các nghiên cứu tiếp theo

để xác định vai trò của các liên kết rãnh nhỏ trong việc bảo vệ bức xạ

15

Tiếp đó, chất hấp thụ là chất có đặc tính gắn các chất khác vào bề mặt của

nó mà không cần liên kết cộng hóa trị, trong khi chất chelator là chất liên kết với các ion kim loại Trong bảo vệ bức xa, các chất này có thể cô lập các hạt nhân phóng xạ và vô hiệu hóa tác dụng gây độc để bảo vệ hệ thống sinh học [55] Một loạt các sản phẩm tự nhiên và tổng hợp được nghiên cứu phân rã hạt nhân phóng

xạ từ cơ thể Cơ chế bảo vệ bức xạ của những chất này có thể là ức chế sự hấp thụ bằng cách thay đổi trạng thái hóa học của các hợp chất [17] Tuy nhiên những chất này vẫn còn nhiều tác dụng phụ, các nghiên cứu vẫn đang được tiến hành để tìm ra các tác nhân phù hợp hơn, ít gây độc cho các cơ quan khác nhau hơn

Như vậy, các nghiên cứu về các loại thuốc tự nhiên và thực phẩm lành mạnh để chữa trị những tổn thương do chiếu xạ vẫn đang được quan tâm và phát triển, nhất là việc sử dụng các hợp chất tự nhiên có khả năng bảo vệ bức xạ [46]

Trong đó, melanin là một chất có khối lượng phân tử cao được tìm thấy trong nhiều sinh vật sống, có nhiều chức năng sinh học Và có nhiều nghiên cứu gần đây cho thấy triển vọng của melanin có thể được sử dụng làm chất bảo vệ bức xạ [70]

1.3 Melanin và ứng dụng trong điều trị ung thư

1.3.1 Sự tổng hợp melanin

Màu sắc của da, tóc, mắt chủ yếu phụ thuộc vào sự hiện diện của sắc tố melanin ở các mô này Melanin được sản xuất bởi các tế bào sắc tố (melanocyte) Không chỉ loại melanin nào được sản xuất đóng vai trò quan trọng, mà cả sự phân bố của chúng trong các mô cũng ảnh hưởng lớn đến màu sắc cũng như xác định chức năng của sắc tố [24]

Sắc tố melanin được tìm thấy trong rất nhiều các sinh vật sống, từ nấm cho đến động vật có vú Melanin thường gồm 2 loại: đỏ-vàng (pheomelanin) và nâu-đen (eumelanin), trong đó eumelanin phong phú hơn pheomelanin [18, 22]

16

Hình 2: Công thức hóa học của eumelanin và pheomelanin [80]

Cả 2 loại eumelanin và pheomelanin đều xuất phát từ hợp chất ban đầu là dopaquinone (DQ) DQ có nguồn gốc từ sự oxy hóa acid amin tyrosine nhờ enzyme tyrosinase DQ là hợp chất đóng vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp melanin Khi không có mặt hợp chất sulfhydryl, dopaquinone chuyển hóa tạo thành cyclodopa, sau đó nhanh chóng bị oxy hóa tạo thành dopachrome và dopa Dopachrome sau đó tự sắp xếp lại tạo thành 5,6-dihydroxyindole và 5,6-dihydroxyindole-2- carboxylic Quá trình oxy hóa tiếp theo của 2 hợp chất này dưới sự có mặt của enzyme TYRP1 sẽ tạo thành eumelanin [14] Khi có mặt của cysteine, DQ sẽ tham gia quá trình tạo thành các đồng phân của cysteinyldopa là 5-S-cysteinyldopa (5-S-CD) và 2-S-cysteinyldopa (2-S-CD) 5-S-CD sau đó trải qua các quá trình biến đổi cuối cùng tạo ra pheomelanin [14] Sơ đồ quá trình tổng hợp melanin được trình bày như trong hình 3

rõ ràng, nhưng cũng phần nào chứng minh được rằng melanin bảo vệ các tế bào

18

sắc tố và các mô lân cận bằng cách hấp phụ các chất có khả năng gây hại, sau đó được giải phóng chậm ở nồng độ không gây độc Tuy nhiên, Larsson cũng đề cập rằng việc tiếp xúc với hóa chất trong thời gian dài có thể dẫn đến tích tụ nhiều hóa chất độc hại trong melanin, cuối cùng có thể gây thoái hóa tế bào và tổn thương thứ phát ở mô xung quanh [53] Melanin do đó có thể góp phần điều hòa một số kim loại (như sắt và đồng) có tầm quan trọng trong quá trình trao đổi chất và sinh lý Gần đây, Karlsson và Lindquist [40, 41] đã xem xét ý nghĩa độc tính của melanin, khi melanin tương tác với các loại thuốc và hóa chất Nhiều nghiên cứu cho rằng việc melanin giữ lại các loại thuốc và kim loại, ban đầu sẽ bảo vệ các tế bào, nhưng cũng đóng vai trò như một kho chứa từ từ giải phóng các hợp chất tích lũy và có khả năng sẽ gây độc khi tiếp xúc quá mức

1.3.3 Melanin và khả năng chống oxy hóa

Melanin được tìm thấy từ nhiều nguồn khác nhau trong tự nhiên, thể hiện hoạt tính chống oxy hóa đáng kể [21, 71, 83] Melanin có khả năng tương tác với các gốc oxy hóa có hoạt tính cao (ROS) được tạo ra trong các phản ứng sinh lý nhất định Các melanin chống oxy hóa này bao gồm các chất chiết xuất từ quả

mọng của Cinnamomum burmannii và Osmanthus Fragrans, đồng thời cũng có

hoạt tính thải sắt phụ thuộc vào nồng độ Hoogduijn [33] quan sát thấy rằng melanin bảo vệ melanocytes và keratinocytes khỏi tổn thương ADN gây ra bởi hydro peroxide, chỉ ra rằng sắc tố có vai trò chống oxy hóa quan trọng trong da Melanin chiết xuất từ lá trà có khả năng ức chế quá trình oxy hóa lipoprotein mật

độ thấp, góp phần tăng tác dụng chống lại các gốc peroxyl của melanin

Simon và cộng sự [73] đã chỉ ra rằng các hợp chất melanin được tổng hợp

từ các phân đoạn eumelanin và pheomelanin, trong đó thể hiện tác dụng chống oxy hóa do tác dụng của eumelanin trong khi pheomelanin có xu hướng gây ra

sự oxy hóa Theo đó, khả năng chống oxy hóa của melanin nên được coi là do sự kết hợp của hai tác dụng ngược nhau Nhưng vì eumelanin là phần chiếm ưu thế

19

trong hầu hết các cơ quan sinh học, nên tác dụng chủ yếu là chống oxy hóa liên quan đến eumelanin

1.3.4 Melanin tăng cường và điều hòa hệ thống miễn dịch

Một số nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng cả melanin thực vật và melanin tổng hợp đều có thể điều hòa sản xuất cytokine và tăng cường một số thông số miễn dịch [52, 60, 61, 69] Gần đây, người ta đã chứng minh rằng

melanin động vật (nguồn gốc từ chuột) và nấm (có nguồn gốc từ Aspergillus

fumigatus) cũng điều hòa sản xuất cytokine [10, 54] Sava (2001) [69] đã chiết

xuất các sắc tố giống như melanin (MLPs) từ trà đen, cho thấy khả năng kích thích đáng kể mô lympho lách trên mô hình chuột Sau đó, Hung và cộng sự đã chứng minh rằng melanin chiết xuất từ các loài trà khác nhau làm tiết các cytokine, với melanin trong trà xanh có hoạt tính mạnh hơn ít nhất 100 lần so với melanin trong trà đen [34] Họ cũng đã chỉ ra rằng các tế bào tiết kháng thể tạo

ra nhiều kháng thể hơn đáng kể ở động vật được điều trị bằng melanin từ trà (32

- 34%) so với chứng Tương tự, Al-Mufarrej cho thấy, ở chuột bạch tạng, melanin hạt đen tạo ra phản ứng kháng thể mạnh và lâu dài đối với các tế bào hồng cầu cừu bằng cách kích thích hệ thống miễn dịch [3] Tác dụng kích thích miễn dịch của các chế phẩm melanin từ 30 loại thảo dược y học cổ truyền cũng

đã được nghiên cứu và điều trị bởi Pasco và cộng sự (2005) [58] Các tác giả chỉ

ra rằng melanin với mức độ hoạt tính cao nhất đã được tìm thấy trong các loài Allium sativum, Tabebuia spp., Serenoa repens và Echinacea spp

Ngoài ra, melanin chiết xuất từ Nigella sativa L đã được chứng minh là kích hoạt trực tiếp đường dẫn tín hiệu TLR trong bạch cầu đơn nhân, tế bào đơn nhân máu ngoại vi và trong dòng tế bào đơn nhân của THP-1 [57] Gần đây, Muller [54] đã chứng minh rằng melanin chiết xuất từ tế bào B16F1 của murine melanoma làm tăng bài tiết chemokine MIP-1β (CCL4) trong các tế bào đuôi gai

có nguồn gốc từ các tế bào đơn nhân nguyên phát và một dòng tế bào đơn nhân (MoDCs và THP-1)

20

Kunwar và cộng sự (2012) [46] cho rằng melanin phân lập từ nấm Gliocephalotrichum simplex làm giảm stress oxy hóa trong mô gan và mất cân bằng miễn dịch bằng cách giảm sản xuất cytokine (IL6 và TNFα) ở chuột BALB/C

Hầu hết các thực vật có đặc tính tăng cường miễn dịch có chứa LPSs hoặc lipoprotein phân tử cao Do đó, phần lớn các đặc tính kích hoạt đại thực bào trong ống nghiệm của chúng có thể là kết quả của sự nhiễm với các tác nhân này [45] Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng điều trị bằng axit (pH 2) và dung dịch kiềm (pH 14) vẫn duy trì đặc tính miễn dịch của chúng [64] Ngược lại, người ta biết rằng melanin có ái lực cao với các phân tử khác nhau có thể liên kết với chúng, và polysaccarit liên kết cộng hóa trị đã được phát hiện trong melanin tồn tại qua các phương pháp điều trị bằng enzym và axit Một vấn đề có thể xảy ra trong việc sử dụng melanin làm tác nhân dược lý để điều chỉnh hệ thống miễn dịch là khi kích hoạt hệ thống miễn dịch quá mức, melanin thần kinh ngoại bào

có thể kích hoạt tế bào thần kinh đệm trong hệ thống thần kinh trung ương và cuối cùng có thể gây ra thoái hóa thần kinh thông qua các con đường viêm [82]

1.3.5 Ứng dụng của melanin trong điều trị ung thư

Melanin là polyme tự nhiên vô định hình Đa phần melanin đều không tan trong nước, chỉ tan trong dung dịch NaOH đặc, tan ít trong dimethyl sulfoxide (DMSO) Chính vì vậy, để nghiên cứu khả năng bảo vệ tế bào hay mô lành của melanin, melanin sẽ được bọc liposome hoặc polyme để đưa chúng về dạng tan trong nước

Melanin có nhiều chức năng quan trọng trong cơ thể người chẳng hạn như hấp thụ tia UV và triệt tiêu các gốc tự do Melanin còn được tìm thấy trong vùng chất đen của cuống não, tuy vậy vai trò sinh học của chúng còn chưa thực sự được biết rõ Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây cho thấy melanin đóng vai trò như là một chất bán dẫn có khả năng dẫn điện và dẫn ion, có thể được ứng dụng

xạ trị ung thư [70]

Khả năng hấp thụ tia UV là một trong những đặc tính quan trọng nhất của melanin trong việc bảo vệ cơ thể người khỏi sự tấn công của tia xạ từ mặt trời Tia UV là yếu tố môi trường quan trọng nhất ảnh hưởng đến chức năng và sự sinh tồn của nhiều loại tế bào, và là nguyên nhân chính gây ra các loại ung thư

da như ung thư tế bào đáy BCC (basal cell carcinoma), ung thư tế bào vẩy SCC (squamous cell carcinoma) và ung thư tế bào sắc tố melanoma [24, 31] Một trong những ảnh hưởng cấp tính quan trọng nhất của tia UV đó là gây ra sự phân hủy hoặc đột biến ADN Các tia UV có bước sóng càng ngắn thì tác động càng mạnh Trong khi UVB được cho là bị hấp thu trực tiếp bởi ADN và vì vậy là nguyên nhân trực tiếp gây đột biến gen thì UVA tác động lên ADN một cách gián tiếp bởi sự sinh ra các gốc tự do hoạt tính cao (ROS), từ đó dẫn tới sự phá

vỡ cấu trúc mạch đôi của ADN và hình thành các liên kết ngang giữa ADN và protein [47, 76] Các nghiên cứu trước đây đã cho thấy trên 50% các loại ung thư BCC và SCC là có liên quan đến những sự đột biến dưới tác động của UVB [5, 87] Các nghiên cứu dịch tễ học đã cho thấy có mối quan hệ giữa hàm lượng sắc

tố và sự phát sinh của các loại ung thư da Những người da trắng có nguy cơ bị ung thư da cao gấp 70 lần so với những người da đen Nồng độ melanin dưới da được cho là đóng vai trò chính yếu trong kết quả này với khả năng hấp thu và phân tán tia UV của nó, làm cho tia UV không có khả năng xuyên thấu và tiếp xúc với các tế bào ở các lớp sâu hơn của da [39, 43] Nghiên cứu trước đây cũng cho thấy chỉ có 7,4% UVB và 17,5% UVA đi qua lớp biểu bì của người da đen, trong khi đó có tới 24% UVB và 55% UVA đi qua biểu bì của người da trắng

22

Thêm vào đó, các melanosomes trong da đen kháng lại sự phân hủy của các enzyme lysozyme và giữ sự tương tác với các lớp biểu bì và hình thành nên các

mũ ở phía trên nhân của các tế bào melanocyte và keratinocyte giúp bảo vệ nhân

tế bào khỏi sự tấn công của tia UV Trong khi đó ở sắc tố của người da trắng dễ

bị phân hủy hơn và chỉ có khả năng tạo thành các lớp hạt bụi melanin trên nhân

tế bào nên khả năng chống tia UV kém [7] Trong điều trị melanoma, melanin được sử dụng làm đích nhận diện của thuốc kết hợp hóa xạ trị để điều trị ung thư melanoma [12, 35, 63]

Một số nghiên cứu khác cũng cho thấy có mối liên hệ giữa hàm lượng sắc

tố melanin và khả năng nhiễm virus HIV Hàm lượng melanin càng cao thì làm giảm khả năng nhiễm virus HIV qua đường tình dục [50] Các nghiên cứu trên tế bào MT-2 cho thấy melanin ức chế sự hợp bào và sự ly giải tế bào gây ra bởi HIV-1 [72] Các nghiên cứu trước đây cho thấy melanin có khả năng ức chế sự nhân lên của HIV-I và HIV-II trong các dòng tế bào lymphoblastoid MT-2 và H9 và trong các tế bào T Nồng độ melanin tới 10 microgam/ml không gây độc

tế bào Melanin ngăn cản sự xâm nhiễm virus vào tế bào cũng như cản trở và cạnh tranh với virus trong sự bao bọc lên bề mặt tế bào thông qua sự gắn kết với các glycoprotein [53] Chính vì vậy, melanin được nghiên cứu sử dụng làm thuốc trong điều trị HIV

Động vật thí nghiệm trong nghiên cứu là chuột Swiss 5 tuần tuổi (từ Viện

Vệ sinh Dịch tễ Trung ương) sẽ được sử dụng trong nghiên cứu này Chuột được nuôi trong lồng với chu kì 12 giờ sáng-tối trong điều kiện nhiệt độ được giữ ổn định ở 24oC +/- 3oC, độ ẩm 55% Thực phẩm và nước được cung cấp thường xuyên hai ngày/lần

Hình 4: Chuột Swiss trắng

2.1.2 Tế bào nuôi cấy

Tế bào ung thư 3LL, được cung cấp bởi ATCC (Hoa Kỳ), tế bào da thường HaCaT nhận từ GS.TS.BS Masashi Kato, khoa Y dược, Đại học Nagoya, Nhật Bản

Hóa chất sử dụng cho nghiên cứu này được liệt kê dưới Bảng 1

Bảng 1: Hóa chất sử dụng cho nghiên cứu

2 Formalin 10%, xylen, PBS, thuốc nhuộm

 Thiết bị

Thiết bị sử dụng cho nghiên cứu được liệt kê ở Bảng 2

Bảng 2: Thiết bị sử dụng cho nghiên cứu

1 Máy chiếu tia X (Presise Digital Accelerator

152377)

ELEKTA (Anh)

3 Máy phân tích huyết học Unicel DxH 600 Beckman Coulter (Mỹ)

4 Máy xét nghiệm Cobas 6000 Roche (Thụy Sỹ)

6 Ống xét nghiệm chứa EDTA, Heparin Việt Nam

7 Pipet, ống eppendort, đầu côn Eppendort (Đức)