Luận văn Nghiên cứu, xác định cấu trúc và đánh giá hoạt tính kháng viêm của một số hợp chất thiên nhiên từ Cây Đại Hoàng

Nội dung tài liệu: Luận văn Nghiên cứu, xác định cấu trúc và đánh giá hoạt tính kháng viêm của một số hợp chất thiên nhiên từ Cây Đại Hoàng

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Hoàng Thị Ngọc Ánh NGHIÊN CỨU, XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH KHÁNG VIÊM CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN TỪ CÂY ĐẠI HOÀNG LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA HỌC Hà Nội, 2021
2. i Lời cam đoan Luận văn này là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của TS.DS. Phạm Ngọc Khanh và TS. Ngũ Trường Nhân. Các số liệu và kết quả trong luận văn là trung thực. Tác giả luận văn Hoàng Thị Ngọc Ánh
3. ii Lời cảm ơn Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới TS.DS. Phạm Ngọc Khanh và TS. Ngũ Trường Nhân, người cô, người thầy bằng cả tâm huyết của mình đã hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình hoàn thiện luận văn. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban lãnh đạo Viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên (VAST), GS.TS. Nguyễn Mạnh Cường và các anh chị - phòng Hoạt chất sinh học- Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên đã giúp tôi về cơ sở vật chất, trang thiết bị, dụng cụ thí nghiệm, các kiến thức thực nghiệm để tôi hoàn thành tốt luận văn của mình. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo và các thầy cô trong Học Viện Khoa học và Công nghệ và Khoa Hóa học đã giảng dạy, hỗ trợ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn. Tôi xin gửi lời tri ân của mình tới gia đình, bạn bè, những người thân luôn động viên để tôi có động lực trong công việc và hoàn thành tốt luận văn này. Xin chân thành cảm ơn!
4. iii Danh mục kí hiệu và chữ viết tắt Kí hiệu Tiếng anh Tiếng việt TLC Thin-Layer Chromatography Sắc ký lớp mỏng Sắc ký cột dưới trọng lực CC Column Chromatography dung môi Proton Nuclear Magnetic Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR Resonance proton Carbon 13 Nuclear Magnetic Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13C-NMR Resonance cacbon 13 Disstortionless Enhancement Phổ DEPT DEPT by Polarition Transfer DFT Density Functional Theory Thuyết phiếm hàm mật độ NO Nitric oxide inhibition TNF- tumor necrosis factor IL-6 interleukin-6 IC50 Inhibitory concentration 50% Nồng độ ức chế tối thiểu 50%
5. iv Danh mục bảng Bảng 1.1. Các hợp chất anthraquinon phân lập từ chi Đại hoàng ........................ 5 Bảng 1.2: Các hợp chất anthron phân lập từ chi Đại hoàng .................................. 9 Bảng 1.3: Các hợp chất stilben phân lập từ chi Đại hoàng................................. 12 Bảng 1.4: Các flavonoid phân lập từ chi Đại hoàng ........................................... 18 Bảng 1.5: Các hợp chất acylglucoside phân lập từ chi Đại hoàng ..................... 22 Bảng 2.1: Các amino axit trong vùng hoạt động của protein ............................. 36 Bảng 3.2: Dữ kiện phổ của hợp chất MC566 so sánh với tài liệu tham khảo .... 43 Bảng 3.4: Đánh giá tiêu chí giống thuốc của các hợp chất nghiên cứu .............. 48 Bảng 3.5: Tính toán năng lượng liên kết tự do của 3 hợp chất với hai protein 1ALU và 2AZ5 .................................................................................................... 50 Bảng 3.6: Các amino axit tham gia tương tác của 3 hợp chất phân lập được với hai protein 1ALU và 2AZ5 ................................................................................. 51 Bảng 3.7: Khả năng ức chế sản sinh NO của các chất phân lập được ............... 53
6. v Danh mục hình Hình 1.1: Một số hình ảnh của chi Đại hoàng – Rheum L ................................... 4 Hình 1.2: Cấu trúc các anthraquinon phân lập từ chi Đại hoàng ......................... 5 Hình 1.3: Cấu trúc các anthron phân lập từ chi Đại hoàng .................................. 8 Hình 1.4. Cấu trúc các stilben phân lập từ chi Đại hoàng .................................. 10 Hình 1.5 Cấu trúc các flavonoid phân lập từ chi Đại hoàng .............................. 15 Hình 1.6. Cấu trúc các acylglucoside phân lập được từ chi Đại hoàng ............. 21 Hình 2.1: Mẫu tiêu bản của thân rễ cây Đại hoàng ............................................ 30 Hình 2.2: Sơ đồ chiết tách mẫu Đại hoàng ......................................................... 38 Hình 3.1: Cấu trúc các phối tử đã được tối ưu của các chất nghiên cứu ........... 46 Hình 3.2: Cấu trúc hai protein đã được tối ưu hóa ............................................. 49
7. vi MỤC LỤC Danh mục kí hiệu và chữ viết tắt ...................................................................... iii Danh mục bảng ................................................................................................... iv Danh mục hình .................................................................................................... v MỤC LỤC ........................................................................................................... vi MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................... 3 1.1. GIỚI THIỆU VỀ CHI ĐẠI HOÀNG – RHEUM L. ...................................... 3 1.1.1. Phân loại ...................................................................................................... 3 1.1.2. Đặc điểm hình thái ...................................................................................... 3 1.1.3. Phân bố và thu hái ....................................................................................... 4 1.1.4. Thành phần hóa học .................................................................................... 4 1.1.4.1. Anthraquinon ............................................................................................ 5 1.1.4.2. Anthron ..................................................................................................... 8 1.1.4.3. Stilben ..................................................................................................... 10 1.1.4.4. Flavonoid ................................................................................................ 15 1.1.4.5. Acylglucoside ......................................................................................... 21 1.1.4.6. Các hợp chất khác .................................................................................. 22 1.1.5. Các nghiên cứu về hoạt tính sinh học ....................................................... 22 1.1.5.1. Tác dụng nhuận tràng ............................................................................. 22 1.1.5.2. Tác dụng kháng ung thư ........................................................................ 23 1.1.5.3. Tác dụng kháng viêm và giảm đau ........................................................ 23 1.1.5.4. Tác dụng bảo vệ gan............................................................................... 24 1.1.5.5. Tác dụng kháng vi-rut ............................................................................ 24 1.2. GIỚI THIỆU VỀ LOÀI RHEUM OFFICINALE BAILL. ........................... 24
8. vii 1.2.1. Đặc điểm thực vật ..................................................................................... 24 1.2.2. Phân bố ...................................................................................................... 25 1.2.3. Thành phần hóa học .................................................................................. 25 1.2.4. Hoạt tính sinh học ..................................................................................... 25 1.3. GIỚI THIỆU VỀ LĨNH VỰC DOCKING PHÂN TỬ ................................ 26 1.3.1. Docking phân tử ........................................................................................ 26 1.3.2. Các đích nghiên cứu tác dụng kháng viêm ............................................... 27 1.3.3. Các tiêu chí giống thuốc của các hợp chất ................................................ 29 CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM ............................................................................................................ 30 2.1. NGUYÊN LIỆU ........................................................................................... 30 2.2. PHƯƠNG PHÁP .......................................................................................... 30 2.2.1. Thu thập mẫu thực vật ............................................................................... 30 2.2.2. Nghiên cứu thành phần hóa học ............................................................... 31 2.2.3. Nghiên cứu về khả năng kháng viêm ........................................................ 31 2.2.4. Phương pháp docking phân tử ................................................................... 34 2.2.5. Mô tả tiến trình thí nghiệm docking ......................................................... 35 2.2.5.1. Xử lý cấu trúc phối tử............................................................................. 35 2.2.5.2. Xử lý cấu trúc protein ............................................................................. 35 2.2.5.3. Xác định vùng họat động của protein .................................................... 35 2.2.5.4. Mô phỏng tương tác phân tử bằng Autodock 4.2.6 ............................... 36 2.3. THỰC NGHIỆM .......................................................................................... 36 2.3.1. Hóa chất và dụng cụ .................................................................................. 36 2.3.2. Xử lý mẫu thực vật và chiết tách ............................................................... 36 2.3.3. Tính chất vật lý và dữ liệu phổ của các hợp chất phân lập được .............. 38
9. viii CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................... 40 3.1. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CÁC HỢP CHẤT SẠCH TỪ CÂY ĐẠI HOÀNG ............................................................................................................... 40 3.1.1. Cấu trúc hợp chất MC565 ........................................................................ 40 3.1.2. Cấu trúc của hợp chất MC566 .................................................................. 42 3.1.3. Cấu trúc của hợp chất MC567 ................................................................... 44 3.2. ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG KHÁNG VIÊM CỦA CÁC HỢP CHẤT SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP DOCKING PHÂN TỬ .............................................. 46 3.2.1. Tối ưu hóa cấu trúc hợp chất nghiên cứu .................................................. 46 3.2.2. Đánh giá các tiêu chí giống thuốc của các hợp chất nghiên cứu .............. 48 3.2.3. Xử lý tối ưu hóa cấu trúc protein nghiên cứu ........................................... 49 3.3.4. Kết quả mô phỏng tương tác ..................................................................... 50 3.3. HOẠT TÍNH ỨC CHẾ SỰ SẢN SINH NO CỦA CÁC HỢP CHẤT ĐƯỢC PHÂN LẬP .......................................................................................................... 52 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................... 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 56
10. 1 MỞ ĐẦU Viêm là một đáp ứng sinh học phức tạp của cơ thể khi có các tác nhân gây bệnh xâm nhập như vi khuẩn, vi rút hoặc các yếu tố kích thích như vật lý, hóa học. Về bản chất viêm là một phản ứng tự bảo vệ của cơ thể tuy nhiên nếu quá trình viêm diễn ra trường kỳ, theo chiều hướng mất kiểm soát sẽ dẫn đến nhiều bệnh lý mạn tính như viêm khớp, bệnh tim mạch, huyết áp, ung thư, tiểu đường, rối loạn hoạt động thần kinh như bệnh Parkinson, Alzheimer’s. Các phát hiện trên dựa trên các thử nghiệm ức chế các chất trung gian gây viêm như là các cytokine (IL-1α, IL-6, IL-12), TNF -α, yếu tố phiên mã NF-kB và các enzym COX-1, COX-2, COX-3, NOS). Gần đây virut SARS-CoV-2 gây ra đại dịch toàn cầu có tên là COVID-19. Các nghiên cứu dịch tễ trên người nhiễm virus đã chỉ ra mối liên hệ quan trọng giữa sự tiến triển của bệnh viêm phổi cấp tính với dấu hiệu cơ thể bị cơn bão viêm, dẫn đến các phản ứng miễn dịch quá mẫn của cơ thể và cuối cùng là gây tử vong. Vì vậy, việc nghiên cứu tác dụng kháng viêm của các hoạt chất, các cây thuốc đang là một trong những hướng nghiên cứu được đẩy mạnh cả trong nước và trên thế giới nhằm tìm kiếm những biện pháp hữu hiệu để phòng và điều trị bệnh virut COVID-19. Từ thời xa xưa, người ta đã phát hiện rất nhiều các cây thuốc và bài thuốc điều trị các bệnh viêm nhiễm đã được sử dụng nhiều trong nền y học cổ truyền trên thế giới. Nhiều dạng hợp chất thiên nhiên khác nhau đã được phát hiện có tác dụng kháng viêm, ví dụ như các hợp chất phenolic, flavonoid và đặc biệt là các hợp chất khung anthraquinon như rubiadin-3-methyl ether, aloe-emodin, morindone và nhiều hợp chất khác. Trong số các cây thuốc của Việt Nam, cây Đại hoàng là một trong cây đã được sử dụng điều trị các bệnh viêm nhiễm trong dân gian và có thành phần hóa học chính là các hợp chất anthraquinon. Vì vậy, chúng tôi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu, xác định cấu trúc và đánh giá hoạt tính kháng viêm của một số hợp chất thiên nhiên từ cây Đại hoàng” với mục đích tìm kiếm các hợp chất kháng viêm tiềm năng từ cây Đại hoàng, định hướng trong phát triển phòng bệnh COVID-19 trong tương lai.