Nguồn nguyên liệu bán tổng hợp steroid từ thực vật

BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
TIỂU LUẬN
NGUỒN NGUYÊN LIỆU BÁN TỔNG
HỢP THUỐC STEROID TRUYỀN
THỐNG VÀ XU HƯỚNG TƯƠNG LAI
Họ tên: Trịnh Quang Chung
Mã sinh viên: CH1112007
Lớp: Cao học 17
Hà Nội - 2012
1. Đặt vấn đề
Trung Quốc hàng năm sử dụng 700.000 tấn dược liệu, tách chiết các
hoạt chất để sản xuất khoảng 7.000 mặt hàng, doanh thu trên 18 tỷ USD. Ấn
Độ buôn bán dược liệu để tách chiết các hợp chất thiên nhiên dùng làm thuốc
đạt khoảng 60 tỷ Rupi/năm, cung cấp 12% nhu cầu dược liệu thế giới. Các
nước châu Âu và châu Mỹ dùng thuốc có các hợp chất thiên nhiên cũng ngày
càng nhiều. Ở Việt Nam số lượng thuốc có nguồn gốc dược liệu gồm các hoạt
chất thiên nhiên giàu hoạt tính sinh học chiếm từ 30 - 40% số thuốc sản xuất
trong nước vào những năm tới của đầu thế kỷ này.
Tác dụng của các saponin steroid dùng để tổng hợp các nội tiết tố
steroid. Các chất dùng để tổng hợp nội tiết tố steroid có nhiều nguồn như từ
các chất sterin, các acid mật, các sapogenin. Trong sapogenin thì nguồn quan
trọng nhất lại là diosgenin, hecogenin, solasodin. Diosgenin được thế giới tiêu
thụ tới 1.000 tấn mỗi năm vì có mạch nhánh dễ biến hoá thành testosteron,
progesteron, cortison
Các saponin steroid có thể gặp trong nhiều loài thực vật khác nhau.
Diosgenin được tách chiết từ các loài Củ mài Dioscorea spp., hecogenin từ
các loài Dứa sợi Agave spp., smilagenin từ các loài Kim cang Smilax spp.
Đây là những saponin steroid có tác dụng chống viêm, đặc biệt là để làm
nguồn nguyên liệu bán tổng hợp hormon steroid, oestrogen, progestin và

androgen.
Trong thực tế, để tổng hợp hormon steroid, người ta dùng chủ yếu
diosgenin vì 90% các dẫn chất steroid dùng làm thuốc đều đi từ nguồn nguyên
liệu này. Mặc dù diosgenin có gặp trong nhiều họ, nhưng chỉ có họ
Dioscoreaceae (chi Dioscorea) thì mới có giá trị thực tế.
2. Saponin steroid
Saponin steroid có sapogenin cấu trúc bởi khung steroid đặc trưng, có 27
carbon. Ngoài khung steroid đặc trưng (bao gồm 4 vòng A, B, C, D) các
sapogenin steroid còn có 2 dị vòng E và F. Các vòng E và F có chung một
nguyên tử C
22
với vòng Spirocetal.
2.1. Phân loại
Saponin steroid được chia thành 5 nhóm: saponin furostanol, spirostanol,
aminofurostanol, spirosolanol, và solanidanol. Một số saponin steroid thường
gặp: diosgenin, yamogenin, smilagenin, sarsasapogenin, ruscogenin,
jucagenin, liligenin, penogenin, hecogenin, digitogenin.
2.2. Phân bố
Saponin steroid thường gặp trong các loài thực vật một lá mầm như các họ
Liliaceae (Smilax), Dioscoreaceae (Dioscorea), Agavaceae (Agave, Juca),
Amaryllidaceae. Ngoài ra cũng thấy ở các loài hai lá mầm như họ
Scrophulariaceae (Digitalis), Fabaceae (Trigonella), Zygophyllaceae
(Tribulus). Các bộ phận của cây chứa hàm lượng cao saponin steroid là hạt,
rễ, củ rễ, thấp nhất là trong lá. Trong một số loài chỉ chứa saponin furostanol
(Allium), ở một số loài khác lại chứa chủ yếu là saponin spirostanol
(Digitalis).
2.3. Sinh tổng hợp saponin steroid trong cây thuốc
Nguồn quan trọng nhất để tổng hợp các saponin steroid là các sterol, chủ yếu
là cholesterol và sitosterol. (Ví dụ: con đường sinh tổng hợp của các
sapogenin steroid trong Dioscorea tokoro).

2.4. Phương pháp chiết xuất
Chiết xuất saponin steroid tinh khiết rất khó khăn vì tính chất lý hoá phức tạp.
Thường tiến hành như sau: Dược liệu được loại tạp chất béo bằng ether dầu
hoả hoặc ether, sau đó chiết với methanol hoặc ethanol ở các nồng độ khác
nhau, cô thu hồi dung môi và saponin được lắc với butanol và kết tủa với
ether hoặc aceton, hỗn hợp saponin toàn phần thu được chạy qua cột hoặc sắc
ký lớp mỏng chế luyện cho đến khi thu được saponin tinh khiết.
2.5. Tác dụng sinh học
Saponin steroid được cơ cấu vào thành phần của hàng loạt loại thuốc sử dụng
trong phòng bệnh và chữa bệnh xơ vữa động mạch như saponin thuộc chi
Dioscorea, chi Ruscus, và chi Tribulus.
Ứng dụng rộng rãi nhất của sapogenin steroid là sử dụng chúng như nguồn
nguyên liệu cơ bản để bán tổng hợp thành các hormon sinh dục và
corticosteroid. Sử dụng phổ biến nhất là diosgenin.
3. Dược liệu chứa Diosgenin
3.1. Cây sơn tỳ giải
Tên khoa học: Dioscorea tokoro
Tên khác: Tỳ giải, xuyên tỳ giải, phấn tỳ giải.
Họ: Củ nâu Dioscoreaceae
Bộ phận dùng: Thân rễ
Mô tả
Cây leo bằng thân quấn, rễ củ sống dai dưới đất, phình thành củ to, lá mọc so
le, hình tim, có 7-11 gân hình chân vịt, cuống lá dài, hoa đơn tính, khác gốc,
đều và nhỏ, màu xanh nhạt, mọc thẳng bông, quả nang có cánh, tỳ giải mọc
nhiều ở các tỉnh của Trung Quốc giáp danh với nước ta (Quảng Đông, Quảng
Tây, Vân Nam ), Trung Quốc còn khai thác một số cây khác thuộc chi
Dioscorea để làm vị thuốc tỳ giải. Ở nước ta cũng có vị thuốc mang tên tỳ giải
nhưng chưa xác định được tên khoa học chắc chắn.
Thành phần hoá học
Diosgenin và các sapogenin khác. Tỷ lệ sapogenin toàn phần 1-1,5%.

Trong những năm 80 của thế kỷ XX, với mục đích tìm nguồn nguyên liệu có
hàm lượng diosgenin cao, Viện Dược liệu đã nhập 3 loài khác thuộc chi
Dioscorea, đó là D. composita, D. deltoidea, và D. floribunda. Trong đó loài
D. deltoidea có ưu điểm chỉ chứa 1 genin là diosgenin.
Họ Dioscoreaceae có rất nhiều chi, trong đó quan hệ gần gũi nhất với chi
Dioscorea là các chi Higinbothamia, Borderea, Epipetrum, Rajana, Tamus
Đại bộ phận các sapogenin steroid tồn tại trong thực vật dưới dạng glucosid.
Lúc đầu các sapogenin steroid được ứng dụng để tổng hợp thành các hormon
steroid. Ở qui mô sản xuất công nghiệp, giai đoạn thuỷ phân và chiết xuất các
hợp chất này được tiến hành bằng một trong hai cách sau: Cách một, hỗn hợp
saponin toàn phần được chiết xuất bằng cồn ethanol hoặc methanol, đem thuỷ
phân với acid, hoặc dược liệu khô được thuỷ phân trước rồi sau đó chiết
sapogenin với xăng công nghiệp, benzen hoặc các dung môi không phân cực.
Liên xô trước đây khai thác loài Dioscorea nipponica làm nguyên liệu sản
xuất ra một loại thuốc có tác dụng hạ cholesterol và chống xơ vữa động mạch
với tên là diosponin. Loài này chứa dioscin và protodioscin, trong đó
protodioscin thuộc nhóm furostanol được đánh giá là chất có tác dụng tốt hơn,
vì dễ tan trong nước nên dễ hấp thu hơn.
Tác dụng dược lý:
Trong YHCT, sơn tỳ giải được sử dụng làm thuốc lợi tiểu, chữa viêm bàng
quang mạn tính, viêm niệu đạo và thấp khớp. Một số loài khác đã đc chứng
minh là có td chống viêm, hạ cholesterol máu và chống xơ vữa động mạch,
làm mềm thành mạch.
Công dụng:
Có thể dùng để chiết diosgenin để làm nguyên liệu bán tổng hợp các
thuốc steroid.
Một qui trình chiết diosgenin: Nguyên liệu được chiết bằng chloroform
để loại tạp. Chiết tiếp bằng ethanol 96%. Cất thu hồi ethanol. Cắn được thuỷ
phân bằng HCl 2N (đun cách thuỷ trong 5 giờ). Lọc lấy tủa, rửa tủa bằng
dung dịch natri bicarbonat bão hoà trong nước rồi sấy ở 60

o
C. Bột khô được
chiết bằng cyclohexan nóng, để lạnh diosgenin sẽ kết tinh. Có thể kết tinh lại
trong methanol, aceton.
Để nâng cao hàm lượng diosgenin trong nguyên liệu, người ta dùng
phương pháp ủ nguyên liệu tươi với nước có thêm các chất kích thích sinh
trưởng như indol-3-acetic acid, acid gibberellic, hoặc 2,4-D. Đối với củ
Dioscorea belizenzis hiệu suất tăng lên 15%, củ Dioscorea deltoidea và hạt
Trigonella foenumgraecum thì tăng 35%. Đặc biệt đối với thân hành mía dò
Costus speciosus, thí nghiệm thấy mẫu đối chứng hàm lượng diosgenin 1,3%
tăng lên 3,5% khi ủ với nước và tăng lên 5% khi ủ với 2,4-D.
Người ta đã nghiên cứu các phương pháp chuyển diosgenin thành
pregnenolon rồi từ đó chuyển thành các chất estrogen và androgen. Khả năng
dùng phương pháp vi sinh gắn nhóm hydroxyl hoặc carbonyl ở vị trí 11 dẫn
đến việc dùng diosgenin để điều chế các thuốc corticoid. Hiện nay hàng năm
trên thế giới sản xuất gần 1.000 tấn diosgenin. Nước sản xuất nhiều nhất là
Mexico, số tiền thu được lên đến 10 triệu USD.
- Dasgupta và Pandy (1971) phát hiện diosgenin có trong cây Mía dò Costus
speciosus thuộc họ Mía dò Costaceae. Viện Dược liệu Việt Nam cũng đã
chiết xuất được diosgenin (1975) từ cây Mía dò mọc ở miền Bắc với hiệu suất
0,5-0,6%.
- Trong cây bảy lá một hoa Paris polyphylla thuộc họ Bảy lá một hoa
Trilliacea có mọc ở Cúc Phương, Sa pa cũng có diosgenin
- Từ phần trên mặt đất của cây Cà lá xẻ Solanum laciniatum - Madeva và
Stepanova (1965) thấy có các saponin steroid, khi thuỷ phân cho khoảng
0,20% diosgenin bên cạnh các glycoalkaloid khác.
- Diosgenin có trong nhiều chi thực vật khác
3.2. Cây Râu hùm
Tên khoa học: Tacca chantriere - họ Râu hùm Taccaceae
Tên khác: râu hùm hoa tía

Bộ phận dùng: thân rễ, thu hái quanh năm, rửa sạch, thái lát, phơi sấy khô.
Phân bố: chi Tacca ở VN có 6 loài, trog đó râu hùm có phạm vi phân bố rộng
rãi nhất. Viện Dược liệu, từ 1986, Râu hùm đã được phát hiện ở 26 tỉnh miền
núi và trung du. Vùng phân bố cây chủ yếu tập trung ở các tỉnh miền núi từ
Tây Nguyên trở ra, gồm Gia lai, Kon tum, Quảng nam, Quảng bình, Nghệ an,
Thanh hoá, Ninh bình, Hoà bình, Sơn la, Tuyên quang , Yên bái, Thái
nguyên, Bắc cạn.
Nguồn râu hùm ở Việt nam ước tính có vài ngàn tấn.
Cây được trồng bằng phần đầu mầm thân rễ.
Thành phần hoá học
Thân rễ râu hùm chứa saponin steroid, khi thuỷ phân cho diosgenin, beta-
sitosterol, taccaosid.
Các saponin tồn tại trong cây chủ yếu dưới dạng furostanol (vòng F của
khung steroid mở) dưới td của men hoặc acid thuỷ phân vòng F sẽ đóng lại và
tạo thành dạng spirostanol ít phân cực hơn
Dựa vào tính chất trên, tuỳ theo bản chất saponin trog cây (dạng vòng F mở
hay vòng F đóng ), người ta đã xây dựng phương pháp chiết xuất khác nhau
(Phạm Kim Mãn và cs bằng sáng chế 1985)
Trong loài râu hùm Việt nam, hàm lượng diosgenin chiết được là 1,2-1,8%
Viện Dược liệu đã nghiên cứu chiết xuất từ thân rễ râu hùm hoạt chất
diosgenin. Đó là nguyên liệu để bán tổng hợp các thuốc steroid như thuốc
chống viêm, thuốc nội tiết, thuốc tránh thai, thuốc tăng đồng hoá. Những
thuốc này ngày càng có nhu cậy lớn ở trong nước và trên thế giới.
3.3. Củ nêm
TKH: Dioscorea deltoidea - họ Củ nâu Dioscoreaceae
Bộ phận dùng: rễ củ
Phân bố: ở Việt nam , loài này được người Pháp thu mẫu ở Mai Sơn, tỉnh Sơn
la. Năm 1980 Viện Dược liệu nhập giống Củ nêm Ấn Độ, trồng thử ở Sa pa
và thu được hàng tấn củ.
Thành phần hoá học

Diosgenin và các saponin steroid khác. Nguyên liệu củ nêm trồng ở sa pa,
Ngọc linh có hàm lượng diosgenin 3% sau khi trồng 3 năm.
Năm 1985, Đống Viết Thắng phân lập được từ loài D. deltoidea nhập nội vào
Việt Nam, hai saponin A và B, saponin A trùng với deltonin. Khi thuỷ phân
saponin A thì được diosgenin và phần đường gồm D-glucose và L-rhamnose.
Saponin B trùng với dioscin (mẫu phân lập từ D. caucasica của Liên xô trước
đây). Thuỷ phân saponin B thu được diosgenin và phần đường là D-glucose
và L-rhamnose.
Để chiết xuất diosgenin, người ta đem thuỷ phân các saponin steroid (tồn tại
trong cây dưới 2 dạng: dạng furostan có vòng F mở và dạng spirostan có vòng
F đóng). Acid dùng thuỷ phân là HCl và H
2
SO
4
. Để nâng cao hiệu suất chiết,
người ta ủ nguyên liệu với 5-6 lần nước ỏ 37-39 độ C trong thời gian 48 giờ.
Quá trình ủ men này xảy ra sự đóng vòng F và dạng furostan chuyên sang
dạng spirostan. Đem thuỷ phân dạng spirostan rồi chiết diosgenin bằng dung
môi không phân cực như xăng, n-hexan sẽ cho hiệu suất chiết cao hơn (tăng
đến 30%).
Diosgenin chiết từ củ nêm có độ tinh khiết cao vì không lẫn các tạp chất khác
như pennogenin (trong D. composita, và D. floriburda)
hàm lượng diosgenin trong các loài trên từ 2,7-3,5%.
Tác dụng dược lý
Diosgenin thí nghiệm trên chuộat cống trắng, tiêm xoang bụng liều
45mcmol/kg trong 3 ngày liên tiếp thì lượng cholesterol mật tăng 70%. Tác
dụng này là kết quả trực tiếp của diosgenin đối với cơ chế điều hoà sự phân
tiết cholesterol mật trog tế bào gan.
Công dụng
Củ nêm là nguồn nguyên liệu chiết xuất diosgenin

3.4. Củ mài gừng
Tên khoa học: Dioscorea zingiberensis - Họ Củ nâu Dioscoreaceae
Bộ phận dùng: thân rễ
Phân bố: Củ mài gừng ở Việt nam được phát hiện làn đầu tiên tại huyện Đức
Trọng, tỉnh Lâm đồng (Đỗ Huy Bích 1978). Sau đó cây được tìm thấy thêm ở
các huyện Bảo lộc, Đơn Dương- Lâm đồng, huyện Khánh sơn, Khánh vĩnh-
Khánh hoà, Trà my - Quảng nam, Vĩnh thạnh, An lão - Bình định, 1983, và
chưa thấy ở tỉnh phía Bắc.
Củ mài gừng ở Việt nam chưa được khai thác để làm thuốc, ở xã Vĩnh sơn và
Vĩnh kim - Bình định, đồng bào Bana thường lấy củ để duốc cá. Phạm vi
phân bố hạn chế, trữ lượng tự nhiên ít.
Thàh phần hoá học:
saponin steroid - diosgenin
Công dụng:
Thân rễ được dùng làm nguyên liệu chiết xuất diosgenin để tổng hợp các
thuốc steroid như thuốc chống viêm, thuốc nội tiết tố sinh dục và thuốc tránh
thai.
3.5. Củ nâu trắng
Tên khoa học: Dioscorea hispida - họ Củ nâu Dioscoreaceae
Tên khác: củ nê, củ nằng
Bộ phận dùng: rễ củ
Phân bố: phân bố rải rác các tỉnh vùng núi Lạng sơn, Quảng ninh, Cao bằng,
Tuyên quang, Thái nguyên, đặc biệt là từ Quảng trị trở vào. Độ cao phân bố
thường dưới 1000m.
Thành phần hoá học: diosgenin
4. Bàn luận
Chi Dioscorea có khoảng 600 loài, số loài chứa nhóm sapogenin
sprostan có hàm lượng trên 0,1% chiếm khoảng 30% phân bố ở vùng nhiệt
đới và cận nhiệt đới. Người ta đã phát hiện và đưa vào trồng trọt nhiều loài
Dioscorea chứa diosgenin với hàm lượng cao như D. composita, D.

floribunda, D. deltoidea chứa 4-5% diosgenin, đặc biệt là loài D. spiculiflora
ở Mexico hàm lượng sapogenin tới 15%, trong đó loài D. composita được
phát triển lớn ở Mexico chứa tới 15% diosgenin
Mặc dù diosgenin có gặp trong nhiều họ, nhưng chỉ có họ
Dioscoreaceae (chi Dioscorea) thì mới có giá trị thực tế. Các cây thuộc loại
này rất dễ trồng ở nước ta. Viện Dược liệu sau khi nhập nội 3 loài thuộc chi
Dioscorea đã trồng đại trà tại Sa pa, Hải dương, Hoà bình và chuyển giao
công nghệ cho Xí nghiệp Hoá dược chiết xuất diosgenin ở qui mô công
nghiệp. Ngoài ra, nguồn râu hùm ở Việt nam ước tính cũng có tới vài ngàn
tấn và hiện vẫn chưa khai thác hết.
90% các dẫn chất steroid dùng làm thuốc đều đi từ nguồn nguyên liệu
diosgenin v hà àng năm trên thế giới cần gần 1.000 tấn diosgenin. Vì vậy,
nguồn nguyên liệu dùng để chiết xuất diosgenin vẫn tiếp tục là một triển vọng
lớn của ngành dược liệu Việt nam.
Tài liệu tham khảo:
1. Viện Dược liệu (2006), Nghiên cứu thuốc từ thảo dược, NXB Khoa học và
kỹ thuật.
2. Lã Đình Mỡi và cs. (2005), Tài nguyên thực vật Việt Nam Những cây chứa
các hợp chất có hoạt tính sinh học Tập 1, NXB Nông nghiệp.
3. Bộ Y tế (2006), Bài giảng dược liệu, tập 1, NXB Y học
4. Đái Duy Ban (2008), Các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học phòng
chống một số bệnh cho người và vật nuôi, NXB KHTN&CN.
5. Viện Dược liệu (2004). Cây thuốc và động vật làm thuốc ở Việt nam Tập I,
II. NXB Khoa học và kỹ thuật