Nghiên cứu dược liệu: Chiết xuất hợp chất quý từ cây quao nước trị tiểu đường

Quao nước là loài cây ngập mặn có tên khoa học là Dolichandrone spathacea (L.f) K. Schum. thuộc họ quao (Bignoniacea). Tại Việt Nam cây mọc phổ biến ở vùng đồng bằng sông Cửu Long, khu vực có rừng sác, sú vẹt và dọc các cửa sông. Các hợp chất phân lập được từ loài quao nước chủ yếu thuộc nhóm iridoid (có tác dụng hạ đường huyết, giảm đau, chống viêm, chống co thắt, chống sưng tấy, chống virus, nhuận tràng). Theo đó trong dân gian thường sử dụng làm thuốc nhuận gan, tiêu độc, chữa dị ứng, khử trùng. Hoa và trái non của cây quao có thể ăn được.

Xem chi tiết cây Cây dược liệu cây Quao nước - Dolichandrone spathacea (L.f.) K ...

Từ năm 2020 nhóm nghiên cứu tại Viện Hóa học đã nghiên cứu quy trình chiết xuất các hợp chất irinoid từ cây quao nước và tổng hợp một số dẫn xuất để tạo chế phẩm hạ đường huyết.

Các nghiên cứu đã chứng minh iridoid có hoạt tính hạ đường huyết mạnh. Các nghiên cứu của nhóm cho thấy lớp chất iridoid chiếm hàm lượng lớn trong cây ở cả vỏ, cành và lá quao nước. Trên cơ sở nghiên cứu quy trình chiết xuất iridoid quy mô phòng thí nghiệm, dung môi acetone được lựa chọn để làm dung môi chiết cho quy trình tạo chế phẩm quy mô 100g/mẻ. Acetone có khả năng chiết chọn lọc các iridoid, ít độc hại, dễ loại bỏ trong quá trình chiết.

Theo Viện Hóa học, lần đầu tiên 3 chất được phân lập từ loài này và 5 dẫn xuất iridoid bán tổng hợp mới được chiết xuất thành công. Đây cũng là lần đầu tiên nghiên cứu đánh giá hoạt tính ức chế enzyme α- glucosidase của các dẫn xuất và các iridoid phân lập được từ cây quao nước. Kết quả nghiên cứu được hội đồng khoa học đánh giá xuất sắc, triển vọng tạo chế phẩm chứa irinoid có tác dụng hạ đường huyết, ứng dụng vào thực tế.

Quy trình tạo chế phẩm quao nước quy mô 100g chế phẩm /mẻ: Nguồn: Viện Hóa học

Tiểu đường hay còn gọi là đái tháo đường là một dạng bệnh nội tiết do rối loạn chuyển hóa cacbohydrat khi hóc môn insulin của tụy bị thiếu hay giảm tác động trong cơ thể. Theo tổ chức Y tế thế giới và Liên đoàn Đái tháo đường, Việt Nam là một trong những nước có tỷ lệ gia tăng bệnh tiểu đường nhanh nhất thế giới. Số liệu năm 2023 Việt Nam ghi nhận khoảng 7 triệu người mắc đái tháo đường, trong đó hơn 55% bệnh nhân gặp biến chứng làm gia tăng chi phí điều trị. Thống kê từ năm 2000 tới nay cho thấy tỷ lệ mắc bệnh đái tháo đường ở người 20-79 tuổi tăng hơn gấp ba lần.

Theo kết quả điều tra toàn quốc của Bệnh viện Nội tiết Trung ương, trong số người trưởng thành tuổi 30-69, tỷ lệ đái tháo đường từ 5,4% năm 2012 tăng lên 7,3% vào năm 2020. Bệnh không chỉ xuất hiện ở đô thị mà còn khắp các khu vực từ miền núi, trung du đến đồng bằng. Bệnh gây nhiều tác hại cho sức khỏe, tàn phế, thậm chí tử vong bởi thường được chẩn đoán, điều trị muộn.

Trong khoảng 7 triệu người Việt mắc đái tháo đường có hơn 55% gặp biến chứng, gồm 34% biến chứng về tim mạch, 39% biến chứng về mắt và thần kinh, 24% biến chứng về thận. Bệnh nhân đái tháo đường bị biến chứng làm tăng chi phí y tế, giảm chất lượng cuộc sống.

Nghiên cứu quy trình chiết xuất các hợp chất iridoid từ cây Quao nước (Dolichandrone spathacea) và tổng hợp một số dẫn xuất để tạo chế phẩm hạ đường huyết

Quả, lá và hoa của cây Quao nước (Dolichandrone spathacea)

Bệnh tiểu đường hay còn gọi là bệnh đái tháo đường là một dạng bệnh nội tiết do rối loạn chuyển hóa cacbohydrat khi hóc môn insulin của tụy bị thiếu hay giảm tác động trong cơ thể. Theo tổ chức Y tế thế giới và Liên đoàn Đái tháo đường, Việt Nam là một trong những nước có tỷ lệ gia tăng bệnh tiểu đường nhanh nhất thế giới. Hiện nay, xu hướng kiểm soát bệnh tiểu đường đang chuyển dịch từ điều trị bằng tây y sang kết hợp thuốc tây điều trị với sử dụng thảo dược có nguồn gốc thiên nhiên, vừa nâng cao được hiệu quả hạ và ổn định đường huyết, vừa giúp giảm tác dụng phụ của thuốc. Đóng góp nghiên cứu trong lĩnh vực này, PGS.TS. Trần Thị Phương Thảo và nhóm nghiên cứu của Viện Hóa học đã tiến hành đề tài : Nghiên cứu quy trình chiết xuất các hợp chất irinoid từ cây Quao nước (Dolichandrone spathacea) và tổng hợp một số dẫn xuất để tạo chế phẩm hạ đường huyết, mã số: VAST04.03/19-20.

Mục tiêu nghiên cứu là đưa ra được quy trình chiết xuất các hợp chất irinoid từ cây Quao nước với hiệu suất cao, đưa ra quy trình chuyển hóa tạo các dẫn xuất của các irinoid chiết tách được, đồng thời tạo được chế phẩm chứa irinoid có tác dụng hạ đường huyết tốt.

Quao nước là một loài cây ngập mặn có tên khoa học là Dolichandrone spathacea (L.f) K. Schum. thuộc họ Quao (Bignoniacea): Cây mọc ở nhiều nơi trên thế giới, trong đó có Việt Nam. Về thành phần hóa học, các hợp chất phân lập được từ loài Quao nước chủ yếu thuộc nhóm iridoid. Ở vùng Nam bộ nước ta, đặc biệt ở vùng đồng bằng sông Cửu Long, loài Quao nước rất phổ biến. Cây mọc trên bùn, dựa rạch có triều và rừng sác, sau rừng sú vẹt và dọc các cửa sông, thường có dạng cây bụi và có khi cũng gặp ở những nơi gần bãi biển. Ở vùng sau sú vẹt thường là cây gỗ, có khi chỉ mang lá trong một thời gian ngắn (vào mùa khô), cũng có lúc cây có lá và hoa quanh năm. Trong đời sống, cây Quao có nhiều công dụng như làm thuốc nhuận gan, thuốc tiêu độc, chữa dị ứng, khử trùng. Hoa và trái non của cây Quao ăn được.

Iridoid là các hợp chất thứ cấp được tìm thấy trong nhiều loài thực vật và một số động vật. Chúng là các monoterpen được sinh tổng hợp từ isopren và thường là chất trung gian trong quá trình sinh tổng hợp alkaloid. Về cấu trúc hóa học, iridoid thường có một vòng cyclopentan được nối với 1 vòng dị tố 6 cạnh chứa oxi. Các hợp chất iridoid thường có nhiều hoạt tính thú vị như hạ đường huyết, giảm đau, chống viêm, chống co thắt, chống sưng tấy, chống virus, nhuận tràng. Đặc biệt, trong những năm gần đây, hoạt tính hạ đường huyết của các iridoid được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu.

Các iridoid có hoạt tính hạ đường huyết mạnh. Vì vậy, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thăm dò hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase của hai iridoid QN1 và QN2. Kết quả cho thấy hai hợp chất này có khả năng ức chế enzyme α- glucosidase tốt hơn acarbose với IC50 lần lượt là 191.50 và 175.52 μM (chất đối chứng acarbose 278.80 μM). Các nghiên cứu của nhóm đã cho thấy lớp chất iridoid chiếm hàm lượng lớn trong cây ở cả vỏ, cành và lá Quao nước. Trên cơ sở nghiên cứu quy trình chiết xuất iridoid quy mô phòng thí nghiệm, dung môi acetone được lựa chọn để làm dung môi chiết cho quy trình tạo chế phẩm quy mô 100g/mẻ. Acetone có khả năng chiết chọn lọc các iridoid, ít độc hại, dễ loại bỏ trong quá trình chiết.

Quy trình tạo chế phẩm Quao nước quy mô 100g chế phẩm / mẻ

Kết quả đánh giá hoạt tính ức chế enzyme α- glucosidase của 14 dẫn xuất iridoid cho thấy có 5 hợp chất có hoạt tính cao nhất theo thứ tự lần lượt là QN3 ˃ QN2 ˃ QN5 ˃ QN4 ˃ QN1 (tương ứng với các giá trị IC50 0,05; 7,24; 8,65; 20,84 và 24,89 μM, chất đối chứng acarbose IC50 285,0 μM). Hợp chất QN3 (nemoroside) thể hiện hoạt tính ức chế enzyme α-glucosidase tiềm năng nhất, mạnh gấp 5700 lần chất đối chứng. Nghiên cứu docking phân tử cho kết quả khá tương đồng, trong đó thứ tự liên kết với 3W37: QN2 ˃ QN3 ˃ QN1 ˃ QN19 ˃ QN5 và liên kết với 3AJ7: QN5 ˃ QN2 ˃ QN3 ˃ QN15 ˃ QN1 = QN19. Năm quy tắc của Lipinski cho thấy chất QN3 là hợp chất tiềm năng nhất khi ứng dụng bằng đường uống, trong khi các chất QN1, QN2 và QN5 là các chất thích hợp nhất cho môi trường sinh lý của cơ thể trong nghiên cứu này. Các kết quả thu đã cho thấy có sự tương đồng giữa tính toán lý thuyết và thực nghiệm, tương quan cấu trúc hoạt tính của các dẫn xuất iridoid trên cơ chế tác động lên các protein thủy phân carbohydrate 3W37 và 3AJ7 đã được nghiên cứu.

Docking phân tử giữa chất QN3, QN5 và QN12 với protein 3W37

Những đóng góp mới của đề tài là:
-    Lần đầu tiên thành phần hóa học của quả cây Quao nước được nghiên cứu
-    03 chất lần đầu tiên được phân lập từ loài này và 05 dẫn xuất iridoid bán tổng hợp mới
-    Lần đầu tiên nghiên cứu đánh giá hoạt tính ức chế enzyme α- glucosidase của các dẫn xuất và các iridoid phân lập được từ cây Quao nước.
-    Lần đầu tiên nghiên cứu tính toán lý thuyết trên mô hình docking phân tử của 15 iridoid để xác định mối tương quan cấu trúc hoạt tính.

Đề tài được xếp loại Xuất sắc.

Nguồn: Chu Thị Ngân, Trung tâm Thông tin - Tư liệu