Tiến Sĩ Nghiên cứu hoạt tính sinh học của một số hợp chất chiết tách từ lá đu đủ (Carica papay

1



ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Tính cấp thiết của đề tài
Cây đu đủ (Carica papaya Linn) là một loại cây ăn quả được trồng ở
các nước vùng nhiệt đới. Ở Việt Nam, cây đu đủ được trồng hầu hết ở các tỉnh
miền Bắc và miền Nam. Lá đu đủ được chứng minh là có khả năng chống oxy
hóa rất mạnh, có hoạt tính kháng khuẩn tốt. Ngoài ra, lá đu đủ còn có khả
năng kháng viêm, giảm đau. Đã có thông báo dịch chiết nước lá cây đu đủ có
tác dụng ức chế một số dòng tế bào ung thư người như ung thư dạ dày, ung
thư phổi, ung thư máu. Ngoài ra, nước lá cây đu đủ còn có tác dụng điều hòa
miễn dịch. Tuy nhiên, những công bố đều chỉ sơ lược ở dạng dịch chiết và
chưa xác định được thành phần nào là hoạt chất. Vì vậy, việc chứng minh
được thành phần hoạt chất cụ thể của lá đu đủ là một việc làm hết sức cần
thiết, tạo cơ sở khoa học cho việc ứng dụng nguồn nguyên liệu sẵn có ở Việt
Nam làm thuốc điều trị bệnh ung thư. Do đó, tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên
cứu hoạt tính sinh học của một số hợp chất chiết tách từ lá đu đủ (Carica
papaya Linn”
2. Mục tiêu của đề tài
- Phân lập và xác định cấu trúc một số hợp chất có hoạt tính sinh học và hợp
chất mới có trong lá đu đủ.
- Đánh giá hoạt tính sinh học của các hợp chất phân lập làm cơ sở khoa học
chứng minh cho việc người dân ở một số nước trên thế giới sử dụng lá đu đủ
chữa trị một số loại bệnh trong đó có bệnh ung thư.
3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu phân lập một số hợp chất có trong lá đu đủ.
- Xác định cấu trúc của một số hợp chất phân lập được.
- Đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ung thư của các phân đoạn cặn chiết từ lá
đu đủ.
- Đánh giá khả năng gây độc tế bào của các hợp chất phân lập được.
2



- Đánh giá khả năng kích hoạt enzyme caspase 3/7 của hợp chất carpaine và
pseudocarpaine trên dòng tế bào ung thư phổi LU-1.
- Đánh giá khả năng chống oxy hóa của các hợp chất phân lập từ lá đu đủ
bằng các phương pháp: loại bỏ gốc tự do 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl
(DPPH), thử nghiệm malonyl dialdehyd (MDA), chống oxy hóa in vitro trên
tế bào gan chuột phân lập.
- Đánh giá khả năng kháng vi khuẩn và nấm của các hợp chất phân lập từ lá
đu đủ.
- Đánh giá khả năng kích thích miễn dịch của các hợp chất phân lập từ lá đu
đủ.
4. Tính mới của đề tài
Phân lập và xác định cấu trúc của một hợp chất mới từ lá đu đủ (Carica
papaya Linn) được đặt tên là carpainone.
Đã xác định hoạt tính gây độc lên một số dòng tế bào ung thư của các
hợp chất phân lập từ lá đu đủ, trong đó hợp chất carpaine và pseudocarpaine
thể hiện hoạt tính gây độc tế bào ung thư rõ rệt.
Lần đầu tiên xác định được khả năng kích hoạt enzyme caspase 3/7 của
hợp chất carpaine và pseudocarpaine trên tế bào ung thư phổi LU-1.
Đánh giá được khả năng chống oxy hóa, kháng vi khuẩn, kháng nấm
và khả năng kích thích miễn dịch của một số hợp chất phân lập từ lá đu đủ.
5. Bố cục của luận án
Luận án gồm 113 trang: Đặt vấn đề (3 trang), chương 1: tổng quan (29
trang). Chương 2: vật liệu và phương pháp nghiên cứu (12 trang). Chương 3:
kết quả và thảo luận (56 trang với 6 bảng và 54 hình). Kết luận và kiến nghị
(2 trang). Danh mục các công trình công bố (1 trang). Tài liệu tham khảo (10
trang gồm 20 tài liệu tiếng Việt, 86 tài liệu tiếng Anh).

3


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về cây đu đủ
Họ đu đủ (Caricaceae) trên thế giới gồm có 4 chi và 45 loài, phân bố ở
các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Ở nước ta có 1 chi và một loài. Một số
giống đu đủ hiện nay đang được trồng ở Việt Nam bao gồm: giống đu đủ ta,
đu đủ Mêhico, đu đủ So Lo, đu đủ Trung Quốc, đu đủ Thái Lan, đu đủ Đài
Loan. Tại Hà Nội, chỉ có duy nhất giống đu đủ Đài Loan được trồng ở các
huyện: Gia Lâm, Đông Anh, Sóc Sơn, Thạch Thất,
1.2. Nghiên cứu về thành phần hóa học của lá đu đủ
Trong lá đu đủ có các chất: tannin, alkaloid, saponin, glycosis,
phytosterol, phenol, flavonoid, steroid, terpenoid, . Alkaloid có khung
piperidin, chủ yếu là carpaine, pseudocarpaine, dehydrocarpaine I,
dehydrocarpaine II, choline, . Ngoài ra còn có vitamin C, E, nguyên tố
khoáng Ca, K, Mg, Zn, Mn, Fe, .
N
C
H 2 C
C H 2
C
C
H H
H
C H 3 (C H 2 )7
O
C = O
N
C
C
C H 2
C H 2
C
H H
(C H 2 )7 C H 3
H
H
C = O
O
N
C
H 2 C
C H 2
C
C
H C H 3
H
H (C H 2 )7
O
C = O
N
C
C
C H 2
C H 2
C
H H
(C H 2 )7 C H 3
H
H
C = O
O

Carpaine Pseudocarpaine
1.3. Nghiên cứu về hoạt tính sinh học của lá đu đủ
Một số nhóm chất trong lá đu đủ có hoạt tính chống ung thư. Ví dụ:
nhóm glucosise bao gồm các chất benzyl glucosinolate, benzyl isothiocyanate
có hoạt tính chống nhiều dòng tế bào ung thư khác nhau. Nhóm các chất
phenol bao gồm các chất: 5,7-dimethoxy coumarin, axi protocatechui, axit ρ-
coumaric, axit caffeic, kaempferol, quercetin. Nhóm các chất này đã được
chứng minh là có hoạt tính: ưc chế sự tăng sinh tế bào, tăng cường chức năng
miễn dịch, ức chế enzyme ở pha I và II trong chu kỳ phân bào, ức chế sự kết
dính tế bào và xâm lấn, cảm ứng quá trình tự chết. Nhóm các chất carotenoid
các chất: β-carotene, lycopene, β-cryptoxanthin. Nhóm các chất này có tác
4


dụng phòng ung thư phổi, ung thư tiền liệt tuyến, ung thư vú, ung thư dạ
dày, ung thư gan,
Trong lá đu đủ có chứa protein bất hoạt ribosome (RIPs). RIPs có khả
năng gây độc tế bào ung thư vú T47D với IC 50 = 2,8 àg/ml. Chất chiết bằng
nước từ các phần khác nhau của đu đủ có tác dụng ngăn ngừa, tiêu diệt hoặc
ức chế nhiều loại tế bào ung thư như: dạ dày, phổi, tuyến tụy, gan, máu,
lymphoma, bệnh bạch cầu, Dịch chiết lá đu đủ bằng nước (nồng độ 0,625-20
µg/ml) có tác dụng ức chế nhiều dòng tế bào ung thư khác nhau. Tác giả đã
chứng minh dịch chiết từ lá đu đủ còn có tác dụng hỗ trợ hệ miễn dịch để tấn
công vào các tế bào ung thư. Bằng cách thúc đẩy sự gia tăng các sản phẩm
cytokine dạng Th1 như là IL-12p40, IL-12p70, INF-γ và TNF-α, các cytokine
này có khả năng chống lại khối u. Sau đó tác giả sử dụng màng lọc để tách
thành 2 phần có trọng lượng phân tử khác nhau. Các chất có hoạt tính ức chế
tế bào ung thư và điều hòa miễn dịch được xác định là nằm ở phần có trọng
lượng phân tử nhỏ hơn 1000.
Chất chiết lá đu đủ có hoạt tính chống oxy hóa. Các giống đu đủ khác
nhau có tổng hàm lượng phenol khác nhau và hoạt tính chống oxy hóa cũng
khác nhau. Điều đó chứng tỏ rằng các chất phenol gây ra hoạt tính chống oxy
hoá. Các bộ phận khác nhau của cây đu đủ có hoạt tính chống oxy hóa giảm
dần theo thứ tự: lá non → quả xanh → quả chín → hạt. Tuy nhiên, các hoạt
chất có tác dụng chống oxy hóa còn chưa được phân lập.
Dịch chiết lá đu đủ có khả năng ức chế nhiều loại vi khuẩn và nấm. Cao
lá đu đủ có tác dụng kháng khuẩn đối với Typhimurium mentagrophytes, T.
rubrum và Staphylococcus aureus. Ngoài ra, dịch chiết lá đu đủ còn có khả
năng kháng viêm, kháng virut sốt xuất huyết, .

5


CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mẫu thực vật
Giống đu đủ Đài Loan (Carica papaya L.) được trồng tại Nam Hồng –
Đông Anh – Hà Nội. Thu hái lá trên cây đu đủ cái, dạng lá bánh tẻ, không bị
sâu bệnh, không bị dập nát. Lá thu hái vào tháng 10 năm 2012. Lá cây đu đủ
thu hái về được sấy ở nhiệt độ 40 - 50
0
C cho đến khô rồi nghiền thành bột.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Các phương pháp phân lập và xác định cấu trúc hợp chất:
dùng phương pháp chiết ngâm, chiết bằng sóng siêu âm để thu cặn chiết từ lá
đu đủ. Sử dụng sắc ký cột, sắc ký lớp mỏng để phân lập các chất tinh khiết.
Sử dụng phổ hồng ngoại, phổ khối lượng, phổ cộng hưởng từ hạt nhân để xác
định cấu trúc của các hợp chất phân lập được.
2.2.2. Các phương pháp thử hoạt tính sinh học
2.2.2.1. Phương pháp thử độ độc tế bào (cytotoxic assay): Phép thử tiến hành
xác định hàm lượng protein tế bào tổng số dựa vào mật độ quang học (OD –
Optical Density) đo được khi thành phần protein của tế bào được nhuộm bằng
Sulforhodamine B (SRB). Giá trị OD máy đo được tỉ lệ thuận với lượng SRB
gắn với phân tử protein, do đó lượng tế bào càng nhiều (lượng protein càng
nhiều) thì giá trị OD càng lớn. Phép thử được thực hiện trong điều kiện cụ thể
như sau:
- Chất thử (10 l) pha trong DMSO 10% được đưa vào các giếng của khay
96 giếng để có nồng độ 100 g/ml; 20g/ml; 4 g/ml; 0,8 g/ml.
- Trypsin hóa tế bào thí nghiệm để làm rời tế bào, thêm lượng tế bào phù
hợp và để chúng phát triển trong vòng từ 3-5 ngày.
- Một khay 96 giếng khác không có chất thử nhưng có tế bào ung thư sẽ
được sử dụng làm đối chứng ngày 0.
- Sau giai đoạn phát triển trong tủ ấm CO2, tế bào được cố định vào đáy
giếng bằng axit trichloracetic trong 30 phút, được nhuộm bằng SRB trong
1 giờ ở 37 0C.
6


- Cuối cùng, sử dụng 10 mM unbuffered Tris base để hòa tan lượng SRB
đã bám và nhuộm các phân tử protein, đưa lên máy lắc đĩa lắc nhẹ trong
10 phút và sử dụng máy ELISA Plate Reader để đọc kết quả về hàm lượng
màu của chất nhuộm SRB qua phổ hấp phụ ở bước sóng 515 nm.
- Ellipticine luôn được sử dụng như là chất đối chứng dương.
- DMSO10% luôn được sử dụng như đối chứng âm. Chất thử nào có IC50 <
20 g/ml (với chất chiết thô, hoặc với phân đoạn hóa học) hoặc IC50  4
g/ml (với hoạt chất tinh khiết) sẽ được xem là có hoạt tính gây độc tế bào
và có khả năng ức chế sự phát triển hoặc diệt tế bào ung thư.
2.2.2.2. Phương pháp xác định hoạt tính enzyme caspase 3 / 7: Được thực
hiện dựa trên bộ kit Apo-ONE® Homogeneous Caspase-3/7 Assay (Promega)
theo đúng hướng dẫn của nhà sản xuất.
2.2.2.3. Phương pháp xác định hoạt tính chống oxy hóa bằng loại bỏ gốc tự
do DPPH
Nguyên tắc: 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) là gốc tự do được dùng để
sàng lọc tác dụng chống oxy hóa của các chất nghiên cứu. Hoạt tính chống
oxy hóa thể hiện qua việc làm giảm màu DPPH của chất thử, được xác định
bằng phép đo độ hấp thụ ở bước sóng 517 nm trên máy quang phổ.
2.2.2.4. Phương pháp xác định hoạt tính chống oxy hoá in vitro bằng thử
nghiệm malonyl dialdehyd (MDA test)
Xác định khả năng ức chế peroxy hoá lipid thông qua việc xác định
hàm lượng MDA theo phương pháp của Stroev E A, Makarova V G (1989),
Viện Dược liệu - Bộ Y Tế (2006). Khi cho phản ứng với axit thiobarbituric,
một phân tử MDA phản ứng với hai phân tử axit thiobarbituric tạo phức màu
hồng hấp thu cực đại ở bước sóng 532 nm. Phản ứng thực hiện ở môi trường
pH 2 - 3, ở nhiệt độ 90 - 100
0
C trong vòng 10 - 15 phút. Đo cường độ màu
của phức suy ra lượng MDA có trong mẫu.
2.2.2.5. Phương pháp xác định hoạt tính chống oxy hoá in vitro trên tế bào
gan chuột
7


Chuột BALB/c khoẻ mạnh được sử dụng để tách tế bào tế bào gan. Tế
bào gan sau phân lập được nuôi ổn định 1-2 ngày. Thêm hoạt chất nghiên cứu
hoặc cucurmin (đối chứng dương). Thêm 100 µM H 2 O 2 vào mỗi giếng, ủ
trong 2 giờ. Cho 50 µl/giếng MTT nồng độ 1mg/ml, ủ trong 4 giờ. Loại bỏ
dịch nổi, thêm vào mỗi giếng 100 µl DMSO 100%. Đo mật độ quang học
(OD) ở bước sóng 492 nm.
2.2.2.6. Phương pháp thử hoạt tính kháng vi khuẩn và nấm
Hoạt tính kháng vi khuẩn và nấm được thực hiện dựa trên phương pháp
pha loãng đa nồng độ (Multimicrodilution assay).
2.2.2.7. Phương pháp thử hoạt tính kích thích miễn dịch
Động vật thí nghiệm: Thỏ 3 tháng tuổi khỏe mạnh, được nuôi tại
chuồng nuôi của viện Công nghệ sinh học.
Hoạt tính kích thích miễn dịch của các mẫu được xác định theo phương
pháp MTT (Mosmann (1983)).
Tế bào lympho được đưa vào các giếng của đĩa 96 giếng với nồng độ
2x10
6
tế bào/ml. Bổ sung chất thử pha trong DMSO 10%. Concavalin A được
sử dụng làm đối chứng. Mẫu được ủ trong thời gian 48h ở 37
o
C, 5% CO 2 .
Sau giai đoạn phát triển trong tủ ấm CO 2 , thêm vào mỗi giếng 50µl MTT
1mg/ml. Sau khi ủ đĩa tế bào ở 37
o
C trong 4h, loại bỏ môi trường và thêm
vào mỗi giếng 100 µl DMSO. Đĩa tế bào được đưa lên máy lắc đĩa lắc nhẹ
trong 10 phút và sử dụng máy ELISA Plate Reader (Bio-Rad) để đọc kết quả
về hàm lượng màu qua phổ hấp phụ ở bước sóng 490nm.

8


CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Phân lập cặn chiết phân đoạn CH 2 Cl 2
Từ 101,90 gam cặn chiết CH 2 Cl 2 , tiến hành sắc ký cột silica gel với hệ
dung môi CH 2 Cl 2 /MeOH gradient (bắt đầu từ 0% MeOH đến 50% MeOH).
Cuối cùng dùng dung môi MeOH 100% để dội cột nhằm rửa toàn bộ các chất
còn bị giữ lại trên cột sắc ký.
Sử dụng sắc ký lớp mỏng để kiểm tra các phân đoạn, soi UV ở bước
sóng 254 nm và 365 nm, hiện màu bản mỏng bằng thuốc thử Ce(SO 4 ) 2 và
vanilin. Kết quả, thu được 13 phân đoạn chính như sau:
Bảng 3.1: Khối lượng các phân đoạn từ cặn chiết CH 2 Cl 2 của lá đu đủ (bảng
3.2 của luận văn)
TT Kí hiệu phân đoạn Khối lượng (g)
1 F1 1,0530
2 F2 2,4254
3 F3 2,3174
4 F4 3,6284
5 F5 2,2090
6 F6 3,0837
7 F7 1,2896
8 F8 5,2600
9 F9 13,8602
10 F10 10,0700
11 F11 20,5137
12 F12 4,2901
13 F13 27,6800
3.2. Phân lập các hợp chất từ một số phân đoạn
Từ phân đoạn F5, sau khi tinh chế bằng cột silica gel với hệ dung môi
CH 2 Cl 2 /MeOH gradient, thu được 6 phân đoạn nhỏ kí hiệu F5.1-F5.6 Phân
đoạn F5.2 được tinh chế bằng cột sephadex với dung môi MeOH thu được
chất sạch CP1 (139,6 mg).
9


Từ phân đoạn F8, sau khi tinh chế bằng cột silica gel với hệ dung môi
Hx/EtOAc gradient thu được 5 phân đoạn nhỏ kí hiệu F8.1-F8.5 Phân đoạn
F8.3 được tinh chế bằng cột sephadex với dung môi MeOH và cột silica gel
hệ dung môi Hx/EtOAc xuất hiện tinh thể. Lọc rửa bằng Hx/CH 2 Cl 2 thu được
chất sạch CP2 (6,7 mg).
Từ phân đoạn F9.I, sau khi chạy cột silica gel với hệ dung môi
CH 2 Cl 2 /EtOAc gradient và HCOOH (1%) thu được 11 phân đoạn nhỏ kí hiệu
F9.I.1-F9.I.11 Phân đoạn F9.I.3 được tinh chế bằng cột sephadex với dung
môi EtOH và cột silica gel với hệ dung môi CH 2 Cl 2 /EtOAc gradient thu được
chất sạch CP3 (6 mg). Phân đoạn F9.I.11 được tinh chế bằng cột sephadex
với dung môi MeOH và cột silica gel với hệ dung môi CH 2 Cl 2 /axeton
geadient thu được chất sạch CP4 (16,4 mg).
Từ phân đoạn F11.II, sau khi chạy cột silica gel với hệ dung môi
CH 2 Cl 2 /EtOAc/NH 4 OH và CH 2 Cl 2 /MeOH/NH 4 OH thu được 7 phân đoạn nhỏ
kí hiệu F11.II.1- F11.II.7. Kết tinh phân đoạn F11.II.4 bằng hệ dung môi
Hx/CH 2 Cl 2 thu được chất sạch CP5 (210,1 mg). Dịch cái tiếp tục được tinh
chế bằng sắc kí cột silica gel với hệ dung môi CH 2 Cl 2 /EtOAc/NH 4 OH và sắc
ký cột sephadex với dung môi MeOH thu được chất sạch CP6 (18,7 mg).
3.3. Xác định cấu trúc của các hợp chất đã được phân lập
3.3.1. Hợp chất CP1
Chất rắn màu trắng, nhiệt độ nóng chảy 145 – 146
0
C
1
H-NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) 3,58 (1H, t, J = 4,5 Hz, OH), 3,94 (6H,
s, 2 x OCH 3 ), 4,83 (2H, d, J = 4,5 Hz, CH 2 -2), 6,21 (1H, s, OH), 7,18 (1H, s,
H-2’ + H-6’).
13
C-NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) 56,5 (2 x OCH 3 ), 64,9 (C-2), 105,0 (C-
2’ + C-6’), 124,8 (C-1’), 140,8 (C-4’), 147,1 (C3’ + C5’), 196,6 (C=O).
Phân tích chi tiết các phổ
1
H-NMR,
13
C-NMR và DEPT và so sánh với
tài liệu tham khảo cho phép xác định chất CP1 là danielone. Hợp chất này
lần đầu tiên được tách ra từ lá đu đủ.
10



OCH3
OH
OCH3
HO
O
1
2
1'
2'
3'
4'
5'
6'

Hình 3.1: Cấu trúc hóa học của hợp chất danielone (hình 3.3 của luận văn)
3.3.2. Hợp chất CP2
Chất rắn màu trắng, nhiệt độ nóng chảy 135 - 137
0
C. ESI-MS: m/z 274
[M+Na]
+
. HR-ESI-MS (+) m/z: 274,1411.
1
H-NMR (500 MHz, CD 3 OD): δ (ppm): 1,37 (6H, m, CH 2 -4’+ CH 2 -5’+ CH 2 -
6’); 1,06 (2H, quint, J= 7,5 Hz, CH 2 -7’); 1,69 (2H, quint, J= 7,5 Hz, CH 2 -3’);
2,28 (2H, t, J= 7,5 Hz, CH 2 -8’); 2,30 (3H, s, CH 3 ); 2,71 (2H, t, J= 7,5 Hz,
CH 2 -2’); 5,97 (1H, d, J= 3,5 Hz, H-4); 6,92 (1H, d, J= 3,5 Hz, H-5)
13
C-NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ (ppm) 12,8 (CH 3 ); 26,1 (C-7’); 27,1 (C-3’);
30,1 (C-6’); 30,2 (C-5’); 30,3 (C-4’); 35,1 (C-8’); 38,4 (C-2’); 110,3 (C-4);
119,7 (C-5); 132,2 (C-2); 138,6 (C-3); 177,0 (C-9’); 192,1 (C-1’)