Phân lập, xác định cấu trúc một số sesquiterpen từ củ nghệ vàng (Curcuma longa) và sàng lọc tác dụng chống viêm bằng docking phân tử

Công trình nghiên cứu KHOA HC TRNG I HC Y DƯỢC HẢI PHÒNG

PHÂN LẬP, XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC MỘT SỐ SESQUITERPEN
TỪ CỦ NGHỆ VÀNG (Curcuma longa) VÀ SÀNG LỌC TÁC DỤNG
CHỐNG VIÊM BẰNG DOCKING PHÂN TỬ
Ngô Thị Quỳnh Mai1, Nguyễn Thị Thu Phương1,
Trần Thị Ngân1, Vũ Thị Quỳnh1
TÓM TẮT

29

Thân rễ hay củ Nghệ vàng trong Y học cổ
truyền được gọi là Khương hoàng. Dược liệu này
được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước châu Á,
trong đó có Việt nam, làm gia vị và thuốc. Trong
nghiên cứu này, ch ng t i đã phân lập được 2
sesquiterpen (8-hydroxy-ar-tumerone và bisabola
3,10 diene-2-one) từ thân rễ Nghệ vàng thu hái
tại Hải Phòng. Tác dụng chống viêm của ch ng
được sàng lọc bằng docking phân tử với phần
mềm Autodock Vina, từ đó cơ chế tác dụng của
ch ng c ng được dự đoán bằng liên kết với các
protein đích. Kết quả cho thấy 2 hợp chất này có
liên kết bền vững với cyclooxygenase 2 với năng
lượng liên kết tương ứng là -7.9 và -7.6 kcal/mol.
Từ khóa: Nghệ vàng, docking, sesquiterpene.

SUMMARY
STUDY ON PHYTOCONSTITUENTS
OF RHIZOMA OF CURCUMA LONGA
AND ANTI-INFLAMMATORY

ACTIVITY SCREENING BY
MOLECULAR DOCKING
Rhizome or yellow turmeric in Traditional
Medicine is called Khuong Hoang. This herb is
widely used in many Asian countries, including
Vietnam, as a spice and medicine. In the present
Trường Đại Học Y Dược Hải Phòng
Chịu trách nhiệm chính: Ngơ Thị Quỳnh Mai
Email:
Ngày nhận bài: 11.2.2022
Ngày phản biện khoa học: 19.3.2022
Ngày duyệt bài: 20.5.2022
1

200

study, we isolated 2 sesquiterpenes (8-hydroxyar-tumerone and bisabola 3,10 diene-2-one) from
turmeric rhizomes collected in Hai Phong. Their
anti-inflammatory effects were screened by
molecular docking with Autodock Vina software.
Hence their mechanism of action is also
predicted by binding to target proteins. The
results show that these two compounds have
interaction with cyclooxygenase 2 active site
with binding energies of -7.9 and -7.6 kcal/mol,
respectively.
Keywords: Turmeric, docking, sesquiterpene.

I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Nghệ vàng có tên khoa học là Curcuma

longa, là một cây thân thảo thuộc họ Gừng
(Zingiberaceae) được trồng rộng rãi khắp các
tỉnh thành trên cả nước. Loài này được sử
dụng làm gia vị c ng như làm thuốc trong Y
học cổ truyền ở nhiều nước trên thế giới như
Trung Quốc, Ấn ộ, angladesh, và các
nước châu Á khác. Các nghiên cứu về thành
phần hóa học c ng chỉ ra sự có mặt của các
curcuminoid (curcumin, demethoxycurcumin, bisdemethoxycurcumin) [11], sesquiterpenoid, [1,
2] Các tác dụng sinh học đáng ch ý của loài
này bao gồm chống oxy hóa[12], chống
viêm, chống ung thư [4], kháng khuẩn [5], hạ
đường huyết [10] c ng đã được báo cáo. ể
nghiên cứu về thành phần hóa học của lồi
Nghệ vàng thu hái tại Hải Phòng, ch ng t i
tiến hành phân lập và xác định cấu tr c của


TạP CHí Y học việt nam tP 515 - tháng 6 - sè ĐẶC BIỆT - 2022

một số hoạt chất trong thân rễ và sàng lọc
hoạt tính chống viêm của ch ng bằng
phương pháp docking phân tử.
II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Thân rễ Nghệ vàng được thu hái tại Hải
Phòng vào tháng 10 năm 2020. Sau khi thu
hái, dược liệu được rửa sạch, sấy kh và
nghiền nh và bảo quản trong tủ lạnh ở nhiệt
đọ dưới 10°C để phục vụ nghiên cứu.

Hình 1. Thân rễ Nghệ vàng
2.2. Phương pháp nghiên cứu
Chiết xuất và phân lập
ột Nghệ được chiết xuất bằng phương
pháp chiết hồi lưu với methanol. Dịch chiết
được thu hồi dung m i dưới áp suất giảm
bằng máy c quay chân kh ng đến khối
lượng kh ng đổi thu được cao toàn phần.
Cao toàn phần được chiết phân đoạn với các
dung m i có độ phân cực tăng dần: n-hexan,
cloroform, ethylacetat và nước thu được cao
các phân đoạn tương ứng.
Dùng các phương pháp sắc ký lớp m ng,
sắc ký cột hở để phân lập và tinh chế.
Xác định cấu tr c bằng các phương pháp
phổ.

Các chất phân lập được xác định cấu tr c
dựa vào các phương pháp phổ cộng hưởng từ
hạt nhân c ng như so sánh với tài liệu tham
khảo để xác nhận các cấu tr c.
Sàng lọc hoạt tính chống viêm bằng
docking phân tử
Kiểm tra tương tác giữa các hợp chất phân
lập được với enzym cyclooxygenase 2
(COX-2), tính tốn năng lượng liên kết
(kCal/mol) bằng phần mềm Autodock Vina
[7]. Kết quả được so sánh với một hợp chất
có hoạt tính ức chế COX-2 mạnh là

diclofenac. Cấu tr c enzym COX-2 người
được chuẩn bị từ cấu tr c tinh thể của phức
hợp COX-2 - Vioxx lấy từ ngân hàng dữ liệu
protein
( Hiển
thị hình ảnh m ph ng liên kết giữa enzym
và cơ chất bằng phần mềm Discovery studio
visualizer [9].
III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. Phân lập và xác định cấu trúc
Chiết xuất và phân lập
Nghệ được phơi kh , nghiền nh . ột
nghệ kh (1 kg) được chiết hồi lưu trong 1
giờ với methanol 3 lần, mỗi lần 3 lít. Dịch
chiết th được cất thu hồi dung m i dưới áp
suất giảm thu được 100g cao. Sau đó, cao
tồn phần này được hịa trong một lượng tối
thiểu nước tạo hỗn dịch và phân đoạn lần
lượt với các dung m i có độ phân cực tăng
dần nhexane, cloroform và EtOAc. Dịch
chiết các phân đoạn được cất thu hồi dung
m i thu được các cao phân đoạn nhexane,
cloroform và EtOAc với khối lượng tương
ứng là 5.4 g, 41.1 g và 12.5 g. Phân đoạn có
khối lượng nhiều nhất, phân đoạn cloroform

201


Công trình nghiên cứu KHOA HC TRNG I HC Y DƯỢC HẢI PHÒNG

(41.1 g) được lựa chọn để tiến hành các bước
phân lập tiếp theo.
Hịa một ít cao phân đoạn cloroform trong
methanol, tiến hành khảo sát bằng phương
pháp SKLM để lựa chọn phương pháp chạy
sắc ký cột phù hợp nhất. Kết quả khảo sát
cho thấy hệ dung m i CH2Cl2:MeOH là phù
hợp nhất. Vì vậy tiến hành sắc ký cột với pha
tĩnh là silica gel pha thuận cỡ hạt 63200 μm,
pha động là CH2Cl2:MeOH với tỉ lệ tăng

dần độ phân cực (CH2Cl2:MeOH, 100:0 ~
10:1). Kết quả thu được 5 phân đoạn (CL1 ~
CL5) dựa trên sự tương đồng kết quả sắc ký
lớp m ng. Phân đoạn CL2 được tiếp tục phân
lập bằng sắc ký cột hở sử dụng dung m i pha
động là n-hexane:EtOAc (2:1), thu được chất
1 (4.18.4, 23.5 mg). Phân đoạn CL3 được
tinh chế bằng cột silicagel pha đảo và sắc ký
cột hở bằng hệ pha động MeOH:H2O (2:1)
thu được 30.2 mg chất 2.

Xác định cấu trúc
Cấu tr c chất được xác định bởi kết quả đo phổ 1H và 13C NMR (Hình 2).

Hình 2. Cấu trúc các hợp chất phân lập từ thân rễ nghệ vàng
8-Hydroxy-ar-tumerone (1):
1H NMR (CDCl3) δH 7.47 (2H, d, J = 8.0
Hz, H-2, H-6), 7.35 (2H, d, J = 8.0 Hz, H-3,

H-5), 6.32 (1H, s, H-10), 4.50 (1H, d, J = 3.1
Hz, H-8), 3.38 (1H, dd, J = 6.9, 3.1 Hz, H-7),
2.55 (3H, s, H-15), 2.44 (3H, s, H-13), 2.15
(3H, s, H-12), 1.36 (3H, d, J = 7.1, H-14).
13C NMR (CDCl3) δC 200.2 (C-9), 159.4
(C-11), 140.8 (C-1), 135.9 (C-4), 129.0 (C-2,
C-6), 127.6 (C-3, C-5), 119.8 (C-10), 80.4
(C-8), 42.3 (C-7), 27.9 (C-12), 21.3 (C-15),
21.0 (C-13), 14.0 (C-14).
Hợp chất 1 thu được dưới dạng chất l ng
sánh màu vàng nhạt. Dữ liệu phổ 1 chiều 1H
NMR và 13C NMR cho thấy các tín hiệu đặc
202

trưng của cấu tr c vịng toluene thế para, một
nhóm methine (δH 3.38 [1H, dd, J = 6.9, 3.1
Hz, H-7]; δC 42.3 [C-7]), một nhóm oxy
methine (δH 4.50 [1H, d, J = 3.1 Hz, H-8];
δC 80.4 [C-8]), một nhóm carbonyl (δC
200.2 [C-9], bốn nhóm methyl (δH 2.55 [3H,
s, H-15], 2.44 [3H, s, H-13], 2.15 [3H, s, H12], 1.36 [3H, d, J = 7.1, H-14]; δC 27.9 [C12], 21.3 [C-15], 21.0 [C-13], và 14.0 [C14]). ối chiếu với dữ liệu phổ của 8hydroxy-ar-tumerone thấy sự tương đồng [6].
Do đó kết luận chất 1 là 8-hydroxy-artumerone.
Bisabola 3,10 diene-2-one (2):


TạP CHí Y học việt nam tP 515 - tháng 6 - sè ĐẶC BIỆT - 2022

1H NMR (CDCl3) δH 5.80 [1H, m, H-3];
5.05[1H, ddd, J = 7.1, 5.8, 2.8, H-10]; 1.1 2.4 [10H, m]; 2.10 [1H, m]; 1.88 [3H, s, H15]; 1.62 [3H, s, H-13]; 1.54 [3H, s, H-12];
1.23 [2H, ddd, J = 8.8, 7.4, 4.1, H-9]; 0.74

[3H, d, J = 6.8Hz, H-14].
13C NMR (CDCl3) δC 201.1 (C-2), 161.2
(C-4), 131.4 (C-11), 127.2 (C-3), 124.6 (C10), 49.9 (C-5), 34.8 (C-8), 31.0 (C-7), 30.3
(C-1), 26.1 (C-9), 25.8 (C-6), 24.2 (C-14),
22.5 (C-15), 17.7 (C-12), 15.7 (C-13).
Hợp chất 2 thu được dưới dạng chất l ng
sánh, màu vàng nhạt. Các dữ liệu phổ cho
thấy sự có mặt của 1 nhóm isopropyliden
(δH 5.05[1H, ddd, J = 7.1, 5.8, 2.8, H-10];
1.62 [3H, s, H-13]; 1.54 [3H, s, H-12]), 1
nhóm methyl gắn với C bậc 3 (δH 0.74 [3H,
d, J = 6.8Hz, H-14]), 1 proton olefin (δH
5.80 [1H, m, H-3]). Các tín hiệu trên phổ
13C NMR c ng cho thấy cấu tr c của khung
bisabolen. ối chiếu với dữ liệu phổ của
bisabola 3,10 diene-2-one trong tài liệu tham
khảo cho thấy thấy sự tương đồng [8]. Cấu
hình R tại vị trí C-1 được khẳng định bởi sự
xuất hiện của tín hiệu nhóm methyl (H-14)
trên phổ 1H NMR tại δH 0.74. Cấu hình S
được loại trừ vì khi so sánh với cấu hình S
trong các nghiên cứu trước đó, tín hiệu của
nhóm methyl này sẽ xuất hiện tại δH khoảng
0.94 [3]. Do đó cấu tr c hợp chất 2 được xác
định là isabola 3,10 diene-2-one.
3.2. Sàng lọc hoạt tính chống viêm bằng
docking phân tử
Tiến hành sàng lọc hoạt tính chống viêm
th ng qua cơ chế ức chế COX-2 bằng phần
mềm Autodock Vina. Kết quả thu được cho

thấy năng lượng liên kết của 1 và 2 tương
đương nhau (-7.9 và -7.6 kcal/mol) và tương

đương với diclofenac (-7.9 kcal/mol). Tuy
nhiên, các liên kết với các hợp chất này v n
có sự khác nhau ở vị trí và loại liên kết với
các acid amin trong trung tâm hoạt động. Vị
trí liên kết của 1 và diclofenac có sự tương
đồng khi tương tác với các acid amin Tyr
355 và Val 523, trong khi chất 2 rất khác biệt
với chủ yếu là các liên kết dạng alkyl do
thiếu các cấu tr c vòng thơm và hydroxyl
(Hình 3).
IV. BÀN LUẬN
Về phân lập và xác định cấu tr c các hợp
chất từ Nghệ vàng: 2 hợp chất phân lập được
đều thuộc khung sesquiterpene, một nhóm
hợp chất rất phổ biến trong các lồi thuộc chi
Curcuma. Nhóm hợp chất này c ng đã được
chứng minh có nhiều tác dụng sinh học đáng
ch ý như hạ triglycerid máu, bảo vệ gan,
chống oxy hóa, chống viêm, kháng khuẩn
[13,14,15]… Từ nghệ vàng các hợp chất có
cấu tr c này c ng đã được phân lập [1,2].
Về kết quả docking phân tử 2 hợp chất với
enzym COX-2: các d n xuất sesquiterpen
chưa được nghiên cứu nhiều trên các m
hình sàng lọc in silico. Trong một nghiên cứu
của các nhà khoa học Ai-cập về các chất từ
cây C phấn hương lớn (Ambrosia maritima,

Asteraceae), các sesquiterpen trong cây này
c ng có khả năng liên kết với năng lượng
liên kết là -7.44 đến -8.06 kcal/mol, phù hợp
với các kết quả nghiên cứu in vitro [16]. Các
nghiên cứu sàng lọc ảo (in silico) gi p r t
ngắn thời gian c ng như tiết kiệm chi phí
nghiên cứu, được coi là bước đầu chứng
minh tác dụng trước khi triển khai các nghiên
cứu tiếp theo về hoạt tính.

203


Công trình nghiên cứu KHOA HC TRNG I HC Y DƯỢC HẢI PHỊNG

A

B

C

Hình 3. Mơ phỏng liên kết giữa các chất 1 và 2 với trung tâm hoạt động của COX-2.
A. 8-Hydroxy-ar-tumerone (1)
B. Bisabola 3,10 diene-2-one (2)
C. Diclofenac

204


TạP CHí Y học việt nam tP 515 - tháng 6 - sè ĐẶC BIỆT - 2022

V. KẾT LUẬN
Từ thân rễ Nghệ vàng thu hái tại Hải
Phòng, 2 hợp chất có cấu tr c sesquiterpene
là 8-hydroxy-ar-tumerone (1) và bisabola
3,10 diene-2-one (2) đã được phân lập và xác
định cấu tr c. Sàng lọc hoạt tính chống viêm
của 2 hợp chất này bằng docking phân tử với
enzym COX-2 cho thấy ch ng có liên kết
bền vững với năng lượng liên kết tương ứng
là -7.9 và -7.6 kcal/mol. Chỉ số này tương
đồng với diclofenac, một thuốc chống viêm
ức chế chọn lọc trên COX-2. Do đó, các hợp
chất chuyển hóa thứ cấp từ cây nghệ vàng có
khả năng tiếp tục nghiên cứu và phát triển để
tìm kiếm các chất d n đường có tác dụng
chống viêm.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Feng L-P, Lu L-H, Yuan M-R, Mei S-X, Li
X-H: Two pairs of bisabolane sesquiterpenoid
stereoisomers, bisacurone D-G, from the
rhizome of Curcuma longa L. Fitoterapia
2020, 146:104701.
2. Feng Q: Chemical constituents of Curcuma
longa I:bisabolane sesquiterpenes. Chinese
Journal of Medicinal Chemistry 2007.
3. Hagiwara H, Okabe T, Ono H, Kamat VP,
Hoshi T, Suzukib T, Ando M: Total
synthesis of bisabolanesesquiterpenoids, αbisabol-1-one, curcumene, curcuphenol and
elvirol: utility of catalytic enamine reaction in

cyclohexenone synthesis. Journal of the
Chemical Society, Perkin Transactions 1
2002(7):895-900.
4. Hewlings SJ, Kalman DS: Curcumin: A
Review of Its Effects on Human Health.
Foods 2017, 6(10).
5. Khatun M, Nur MA, Biswas S, Khan M,
Amin MZ: Assessment of the anti-oxidant,

anti-inflammatory and anti-bacterial activities
of different types of turmeric (Curcuma
longa) powder in Bangladesh. Journal of
Agriculture and Food Research 2021,
6:100201.
6. Liu J, Zhang M, Fu W-j, Hu J-f, Dai G-h:
Efficacy of bioactive compounds from
Curcuma longa L. against mosquito larvae.
Journal of Applied Entomology 2018,
142(8):792-799.
7. O. Trott AJO: AutoDock Vina: improving
the speed and accuracy of docking with a new
scoring function, efficient optimization and
multithreading. Journal of Computational
Chemistry 2010, 31:455-461.
8. Ohshiro M, Kuroyanagi M, Ueno A:
Structures of sesquiterpenes from Curcuma
longa. Phytochemistry 1990, 29(7):22012205.
9. Orlando BJ, Malkowski MG: Crystal
structure of rofecoxib bound to human
cyclooxygenase-2. Acta Crystallogr F Struct

Biol Commun 2016, 72(Pt 10):772-776.
10.
Panda V, Deshmukh A, Singh S, Shah
T, Hingorani L: An Ayurvedic formulation
of Emblica officinalis and Curcuma longa
alleviates insulin resistance in diabetic rats:
Involvement
of
curcuminoids
and
polyphenolics. Journal of Ayurveda and
Integrative Medicine 2021, 12(3):506-513.
11. Sultana S, Munir N, Mahmood Z, Riaz M,
Akram M, Rebezov M, Kuderinova N,
Moldabayeva Z, Shariati MA, Rauf A et al:
Molecular targets for the management of
cancer using Curcuma longa Linn.
phytoconstituents: A Review. Biomedicine &
Pharmacotherapy 2021, 135:111078.
12.
Tapsell LC, Hemphill I, Cobiac L,
Patch CS, Sullivan DR, Fenech M,
Roodenrys S, Keogh JB, Clifton PM,
Williams PG et al: Health benefits of herbs

205