TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT TÁC DỤNG CHỐNG OXY HÓA IN VITRO CỦA CÁC DẪN CHẤT CHRYSIN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ
ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯƠNG VĂN THIỆN
TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT TÁC DỤNG CHỐNG OXY HÓA
IN VITRO CỦA CÁC DẪN CHẤT CHRYSIN
LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC
Thành Phố Hồ Chí Minh-2007
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ
ĐẠI HỌC Y DƯỢC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯƠNG VĂN THIỆN
TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT TÁC DỤNG CHỐNG OXY HÓA
IN VITRO CỦA CÁC DẪN CHẤT CHRYSIN
Chuyên ngành : Công nghệ dược phẩm và bào chế
Mã số: 60.73.01
LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC
Người hướng dẫn khoa học:
TS. TRẦN THÀNH ĐẠO
Thành Phố Hồ Chí Minh - 2007
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực
và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Trương Văn Thiện
LỜI CÁM ƠN
Em xin gởi lời biết ơn sâu sắc đến thầy TS. TRẦN THÀNH ĐẠO đã
tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu
để em hoàn thành luận văn này.
Em xin chân thành cám ơn quý thầy cô, các anh chị cùng các bạn đồng
nghiệp ở bộ môn Hóa Dược đã tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt

thời gian thực hiện đề tài tại bộ môn.
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 12
Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 15
1.1. GỐC TỰ DO 15
1.1.1. Khái niệm gốc tự do [2], [4] 15
1.1.2. Bản chất hóa học của gốc tự do [6] 15
1.1.3. Sự hình thành các gốc tự do của oxy trong cơ thể 16
1.1.3.1. Sự hình thành gốc tự do trong trao đổi bình thường 16
1.1.3.2. Sự hình thành gốc tự do ngẫu nhiên 17
1.1.4. Các yếu tố ngoại sinh ảnh hưởng đến sự hình thành gốc tự do 18
1.1.4.1. Ảnh hưởng của các xenobiotic 18
1.1.4.2. Ảnh hưởng của tác nhân gây viêm và hoại tử gan 18
1.1.4.3. Ảnh hưởng của stress [7], [5] 18
1.1.4.4. Ảnh hưởng của khu vực địa lý 19
1.1.5. Quá trình oxy hóa - phản ứng gốc tự do [2] 19
1.1.5.1. Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ 20
1.1.5.2. Quá trình oxy hóa các hợp chất vô cơ 20
1.1.6. Các phản ứng gây tổn thương của gốc tự do trong quá trình peroxy
hóa lipid [14], [17] 21
1.1.7. Các tác động của gốc tự do và sự liên quan của gốc tự do tới một
số bệnh tật con người [4], [8], [25] 23
1.2. CÁC CHẤT CHỐNG OXY HÓA 24
1.2.1. Khái niệm 24
1.2.2. Hệ thống chống oxy hóa [16] 24
1.2.3. Các kiểu tác động của các chất chống oxy hóa 25
1.2.4. Một số chất chống oxy hóa [16] 25
1.3. TỔNG QUAN CHRYSIN 27
1.3.1. Nguồn gốc 27
1.3.2. Cấu trúc chrysin 27

1.3.3. Tính chất hóa lý của chrysin 27
1.3.3.1. Tính chất vật lý 27
1.3.3.2. Tính chất hóa học 27
1.3.3.3. Tác dụng sinh học của chrysin và dẫn chất – khái quát về các
công trình nghiên cứu 28
1.3.3.4. Ứng dụng trong y học 29
1.3.3.5. Phương pháp tổng hợp chrysin 30
1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HOẠT TÍNH CHỐNG OXY
HÓA 32
1.4.1. Phương pháp đánh bắt gốc tự do DPPH [22], [25], [28], [33], [34],
[36] 32
1.4.2. Phương pháp peroxy hóa lipid - định lượng malonyl dialdehyd
(MDA) [6], [7], [22], [25] 32
1.4.3. Phương pháp đánh giá khả năng kết hợp với ion sắt II [25], [33].33
1.4.4. Phương pháp mô hình beta-caroten - acid linoleic [19], [27], [36]
33
Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 34
2.2. Nguyên liệu, trang thiết bị 36
2.2.1. Nguyên liệu 36
2.2.1.1. Nguyên liệu tổng hợp 36
2.2.1.2. Nguyên liệu kiểm nghiệm 36
2.2.1.3. Nguyên liệu khảo sát hoạt tính chống oxy hóa 36
2.2.2. Trang thiết bị 37
2.2.2.1. Trang thiết bị dùng tổng hợp 37
2.2.2.2. Trang thiết bị dùng kiểm nghiệm 37
2.2.2.3. Trang thiết bị dùng khảo sát hoạt tính chống oxy hóa 37
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37
2.3.1. Phương pháp tổng hợp 37
2.3.1.1. Từ chrysin 37

2.3.1.2. Từ rutin 38
2.3.1.3. Từ các dẫn chất 2’-hydroxychalcon 39
2.3.2. Phương pháp kiểm nghiệm 40
2.3.2.1. Xác định nhiệt độ nóng chảy 40
2.3.2.2. Sắc ký lớp mỏng 40
2.3.2.3. Phương pháp quang phổ [1] 41
2.3.3. Phương pháp xác định hoạt tính chống oxy hóa 42
2.3.3.1. Phương pháp đánh bắt gốc tự do DPPH 42
2.3.3.2. Phương pháp mô hình beta-caroten - acid linoleic 43
Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 45
3.1. TỔNG HỢP CÁC DẪN CHẤT CHRYSIN 45
3.1.1. Từ chrysin 45
3.1.1.1. Tổng hợp 6,8-dibromo-5,7-dihydroxyflavon (F1) 45
3.1.3.2. Tổng hợp 7-ethoxy-5-hydroxyflavon (F2) 45
3.1.1.3. Tổng hợp 5,7-diethoxyflavon (F3) 46
3.1.1.4. Tổng hợp 5,7-diacethoxyflavon (F4) 47
3.1.2. Từ rutin 47
3.1.2.1. Tổng hợp 3’,4’,5,7-tetrahydroxyflavon (luteolin) (F5) 47
3.1.2.2. Tổng hợp 3-hydroxy-3’,4’,5,7-tetramethoxyflavon (F6) 48
3.1.2.3. Tổng hợp 3,3’,4’,5,7-pentahydroxyflavon (quercetin) (F7) 48
3.1.2.4. Tổng hợp 3,3’,4’,5,7-pentamethoxyflavon (F8) 49
3.1.2.5. Tổng hợp 3,3’,4’,7-tetraacethoxy-5-hydroxyflavon (F9) 49
3.1.3. Từ các dẫn chất 2’-hydroxychalcon 49
3.1.3.1. Tổng hợp 4’,7-dimethoxyflavon (F10) 50
3.1.3.2. Tổng hợp 4’-benzyloxy-7-methoxyflavon (F11) 50
3.1.3.3. Tổng hợp 7-methoxy-4’-methylflavon (F12) 51
3.1.3.4. Tổng hợp 4’-bromo-7-methoxyflavon (F13) 51
3.1.3.5. Tổng hợp 3’,4’,5’,7-tetramethoxyflavon (F14) 51
3.1.3.6. Tổng hợp 3’,4’-dicloro-7-methoxyflavon (F15) 51
3.1.3.7. Tổng hợp 3’,4’-dihydroxy-7-methoxyflavon (F16) 52

3.1.3.8. Tổng hợp 3’-hydroxy-4’,7-dimethoxyflavon (F17) 52
3.2. KIỂM NGHIỆM CÁC DẪN CHẤT CHRYSIN 53
3.2.1. Tính chất vật lý 53
3.2.2. Sắc ký lớp mỏng 55
3.2.3. Phổ UV 57
3.2.4. Phổ IR 58
3.2.5. Phổ 1H NMR 60
3.3. XÁC ĐỊNH HOẠT TÍNH CHỐNG OXY HÓA 64
3.3.1. Phương pháp DPPH 64
3.3.2. Phương pháp mô hình beta-caroten-acid linoleic 67
Chương 4 BÀN LUẬN 70
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72
PHỤ LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AcO Nhóm acethoxy
BHT Butylated hydroxy toluen
BnO Nhóm benzyloxy
DMSO Dimethylsulphoxid
DPPH 1,1-Diphenyl-2-Picrylhydrazyl
GSH Glutathion
GSHPO Men glutathion peroxidase
NMR Nuclear Magnetic Resonance -
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân
IR InfraRed - Quang phổ hồng ngoại
MeOH Methanol
SOD Men superoxid dismutase
UV UntraViolet - Quang phổ tử ngoại
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
1. Bảng 2.1 Các dẫn chất chrysin tổng hợp 24

2. Bảng 2.2 Các dẫn chất chrysin thu thập 25
3. Bảng 2.3 Các đỉnh hấp thu đặc trưng trong phổ IR 32
4. Bảng 2.4 Các đỉnh chuyển dịch đặc trưng trong phổ NMR 33
5. Bảng 3.1 Kết quả tổng hợp các dẫn chất chrysin từ các dẫn
chất 2’-hydroxychalcon 44

44
5. Bảng 3.2 Tính chất vật lý và nhiệt độ nóng chảy của các dẫn
chất chrysin 45
6. Bảng 3.3 Kết quả sắc ký đồ của các dẫn chất chrysin 47
7. Bảng 3.4 Kết quả phổ UV của các dẫn chất chrysin 50
8. Bảng 3.5 Phổ IR của các dẫn chất chrysin 51
9. Bảng 3.6 Phổ
1
H NMR của các dẫn chất chrysin tổng hợp 52
10.Bảng 3.7 Kết quả khả năng đánh bắt gốc tự do của các dẫn chất chrysin 58
11.Bảng 3.8 Kết quả hoạt tính chống oxy hóa của các dẫn chất chrysin 61
DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
1. Hình 1.1 Công thức cấu tạo của chrysin

17
2. Hình 1.2 Công thức cấu tạo của một số flavon tự nhiên

19
3. Hình 1.3 Công thức gốc tự do DPPH

22
4. Hình 2.1 Công thức tổng quát của các dẫn chất chrysin

24
5. Hình 2.2 Công thức tổng quát của các dẫn chất 2’-hydroxychalcon

27
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Trang
1. Sơ đồ 1.1 Phản ứng phân hủy chrysin 18
2. Sơ đồ 1.2 Tổng hợp chrysin toàn phần 21
3. sơ đồ 1.3 Phản ứng tạo phức trimethin 23
3. Sơ đồ 2.1 Tổng hợp các dẫn chất chrysin từ chrysin 29
4. Sơ đồ 2.2 Tổng hợp các dẫn chất chrysin từ rutin 30
5. Sơ đồ 2.3 Tổng hợp các dẫn chất chrysin từ các dẫn
chất 2’-hydroxychalcon 31
6. Sơ đồ 3.1 Phản ứng tổng hợp 6,8-dibromo-5,7-dihydroxyflavon 36
7. Sơ đồ 3.2 Phản ứng tổng hợp 7-ethoxy-5-hydroxyflavon 36
8. Sơ đồ 3.3 Phản ứng tổng hợp 5,7-diethoxyflavon 37
9. Sơ đồ 3.4 Phản ứng tổng hợp 5,7-diacethoxyflavon 38
10.Sơ đồ 3.5 Phản ứng tổng hợp 3’,4’,5,7-tetrahydroxyflavon 38
11. Sơ đồ 3.6 Phản ứng tổng hợp 3-hydroxy-3’,4’,5,7-tetramethoxyflavon 39
12. Sơ đồ 3.7 Phản ứng tổng hợp 3,3’,4’,5,7-pentahydroxyflavon 39
13. Sơ đồ 3.8 Phản ứng tổng hợp 3,3’,4’,5,7-pentahydroxyflavon 40
14. Sơ đồ 3.9 Phản ứng tổng hợp 3,3’,4’,7-tetraacethoxy-5-hydroxyflavon 40
15. Sơ đồ 3.10 Phản ứng tổng hợp 4’,7-dimethoxyflavon 41
16. Sơ đồ 3.11 Phản ứng tổng hợp 4’-benzyloxy-7-methoxyflavon 41
17. Sơ đồ 3.12 Phản ứng tổng hợp 7-methoxy-4’-methylflavon 42
18. Sơ đồ 3.13 Phản ứng tổng hợp 4’-bromo-7-methoxyflavon 42
19. Sơ đồ 3.14 Phản ứng tổng hợp 3’,4’,5’,7-tetramethoxyflavon 42
20. Sơ đồ 3.15 Phản ứng tổng hợp 3’,4’-dichloro-7-methoxyflavon 42
21. Sơ đồ 3.16 Phản ứng tổng hợp 3’,4’-dihydroxy-7-methoxyflavon 43
22. Sơ đồ 3.17 Phản ứng tổng hợp 3’-hydroxy-4’,7-dimethoxyflavon 43

MỞ ĐẦU
Gốc tự do, bao gồm superoxid, hydroxyl, hydrogen peroxid, lipid peroxid, đã được
xem như là nguyên nhân của các bệnh lý thoái hóa như: rối loạn chức năng não, ung
thư, suy giảm hệ thống miễn dịch. Gốc tự do tác động lên các acid béo không no
trên màng tế bào làm giảm tính thấm, mất hoạt tính enzym và receptor gây nên bất
hoạt tế bào, và làm biến đổi ADN dẫn đến ung thư. Những dạng oxy hoạt động này
(reactive oxygen species – ROS) được sinh ra do quá trình chuyển hóa hóa sinh tự
nhiên trong cơ thể, và do sự tác động bởi các chất độc từ môi trường, tia tử ngoại. . .
[9]
Bình thường, trong cơ thể đã phát triển hệ thống các enzym như superoxid
dismutase, catalase, glutathion peroxidase . . . nhằm điều hòa tiến trình oxy hóa và
duy trì sự an toàn nồng độ các gốc tự do trong giới hạn cho phép, chúng được xem
là các enzym khử độc chính trong cơ thể. Tuy nhiên một sự gia tăng quá mức tác
động của các yếu tố bên ngoài dẫn tới phá vỡ sự cân bằng giữa các chất oxy hóa và
khả năng thu dọn của hệ thống enzym trong cơ thể. Chính sự mất cân bằng này sinh
ra nhiều bệnh tật, bệnh thoái hóa thần kinh như Alzheimers cũng được xem có liên
quan đến dạng oxy hoạt động.
Cùng với hệ thống chống oxy hóa nội sinh, nguồn bổ sung các chất chống oxy hóa
từ tự nhiên đóng vai trò quan trọng trong việc phòng chống bệnh đã được biết đến
từ lâu như vitamin A, vitamin C, vitamin E, selen, kẽm, flavonoid…
Flavonoid là một nhóm hợp chất lớn thường gặp trong thực vật, hơn 1 nửa rau quả
thường dùng có chứa flavonoid. Flavonoid thường có màu vàng nhạt, và cho đến
nay đã có trên 4.000 chất đã được xác định cấu trúc. Chỉ riêng 2 nhóm flavon và
flavonol với nhóm thế là OH và OCH
3
thì theo lý thuyết có thể gặp 38.627 chất [3].
Bên cạnh các hoạt tính sinh học như kháng khuẩn, kháng virus, kháng viêm, kháng
ung thư, giảm nguy cơ tim mạch…thì hoạt tính chống oxy hóa của các flavonoid
cũng rất khác nhau. Hoạt tính chống oxy hóa của các flavonoid được thể hiện thông
qua khả năng thu dọn gốc tự do, tạo phức với ion kim loại và ức chế hệ thống

enzym [9].
Chrysin (5,7-dihydroxyflavon) là một flavonoid được phân bố rộng rãi trong thực
vật và đã được chứng minh có nhiều tác dụng sinh học như: tác dụng kháng dị ứng,
kháng viêm, kháng ung thư, kháng enzym, chống oxy hóa… Một số chất thuộc
nhóm flavon có cấu trúc tương tự chrysin như: wogonin, baicalein, apigenin,
tectorigenin và oroxylin được ly trích từ thực vật có tác dụng kháng viêm mạnh hơn
chrysin.[30]
Trong những năm gần đây, các nhóm thế khác nhau ở vị trí C-7 trên vòng A của
chrysin cũng được nghiên cứu và cho thấy tác dụng ức chế không những trên các
chủng vi khuẩn gram dương như: Bacillus subtilis, Bacillus sphaericus,
Staphylococcus aureus mà còn trên các chủng gram âm như: Chromobacterium
vialaceum, Klebsiella aerogenes, Pseudomonas aeruginosa [10].
Các dẫn chất chrysin (như 6,8-dibromochrysin; 6,8-diiodochrysin; 6,8-dimethyl-
thiochrysin; 6,8-dimethoxy-chrysin) đã được chứng minh có tác dụng kháng viêm
tốt hơn chrysin [30]. Tuy nhiên chrysin và các dẫn chất của nó đến nay vẫn chưa
được nghiên cứu tác dụng chống oxy hóa một cách có hệ thống.
Với mục tiêu nghiên cứu tác dụng chống oxy hóa của các dẫn chất chrysin, và đánh
giá sự liên quan giữa cấu trúc và tác dụng sinh học nhằm tìm ra công thức thích
hợp, chúng tôi tiến hành đề tài:
“Tổng hợp và khảo sát tác dụng chống oxy hóa in vitro của các dẫn chất
chrysin”.
Đề tài được tiến hành với các nội dung cụ thể như sau:
 Tổng hợp các dẫn chất chrysin từ các nguyên liệu ban đầu là chrysin, rutin và
các dẫn chất 2’-hydroxychalcon.
 Khảo sát tác dụng chống oxy hóa in vitro của các dẫn chất chrysin (bao gồm
các dẫn chất tổng hợp và các dẫn chất thu thập).
 Đánh giá sự liên quan giữa cấu trúc và tác dụng chống oxy hóa.
Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. GỐC TỰ DO
1.1.1. Khái niệm gốc tự do [2], [4]

Gốc tự do (radical) là những tiểu phân hóa học (phân tử, nguyên tử, ion . . .) có điện
tử không cặp đôi ở obital hóa trị. Gốc tự do có khả năng phản ứng cao với các tác
nhân sinh học khác.
Gốc tự do có thể là đơn gốc: có 1 electron độc thân.
Gốc tự do có thể là lưỡng gốc: có 2 electron độc thân.
Gốc tự do có electron độc thân nên có moment từ vĩnh cửu. Gốc có thể trung hòa về
điện, có thể mang điện tích âm, có thể mang điện tích dương.
Trong sinh học gốc tự do được hình thành theo những khả năng sau: các phân tử
phân tách đồng ly ở một liên kết đồng hóa trị nào đó, theo cách này mỗi phân tử lấy
một điện tử đã tham gia liên kết.
Ví dụ: Phân tử CH
4
phân tách ở một liên kết với hydro tạo gốc methyl.
CH
3
−H H
3
C
°
+
°
H
Oxygen ở trạng thái cơ bản là một diradical. Muốn làm đầy vỏ điện tử của nó để tạo
sản phẩm O
2
2
−

, dianion peroxid, oxygen phải nhận 2 điện tử từ phân tử cho. Trong
khi làm việc này oxygen đã tạo ra những phân tử gốc tự do khác.

O
2
+ 1 e O
2
°
−
O
2
+ 2 e O
2
2
−
Dấu “
°
” để chỉ ký hiệu gốc tự do.
1.1.2. Bản chất hóa học của gốc tự do [6]
Các gốc tự do có khả năng phản ứng rất cao với nồng độ rất thấp (chỉ khoảng 10
-8
–
10
-11
mol/l)
Ví dụ:
R
1
°
+ R
2
H R
2

°
+ R
1
H
R
1
°
+ R
2
°
R
1
-R
2
Thời gian tồn tại ngắn, do khả năng phản ứng cao nên các gốc có thời gian tồn tại
ngắn. Thời gian tồn tại phụ thuộc vào bản chất gốc và điều kiện của hệ mà nó tồn
tại. Thông thường gốc nào tồn tại lâu hơn 10
-6
giây được gọi là gốc bền, còn tồn tại
ít hơn 10
-6
giây gọi là gốc không bền. Trong cơ thể, những gốc của oxy rất không
bền. Đó là các gốc O
2
°
(gốc superoxid),
°
OH (gốc hydroxyl), RO
°
(gốc alkoxyl), LO

°
(gốc lipoxyl) , LOO
°
(gốc lipoperoxyl). Một số gốc bền là gốc có cấu trúc
semiquinon như gốc của vitamin E (tocoferyl), vitamin C (ascorbyl), gốc của
ubiquinon (hay coenzym Q
10
).
1.1.3. Sự hình thành các gốc tự do của oxy trong cơ thể
Trong tế bào nói chung, gốc tự do được sinh ra do các phản ứng chuyển nhường
điện tử. Phản ứng này có thể thực hiện bởi enzym hoặc không enzym, thường thông
qua sự oxy hóa khử của các ion kim loại chuyển tiếp.[16]
1.1.3.1. Sự hình thành gốc tự do trong trao đổi bình thường
Trong sinh học, nguồn quan trọng sinh ra gốc tự do là sự cung cấp điện tử ở chuỗi
hô hấp tế bào trong ty lạp thể của oxy. Trong ty lạp thể có một hệ thống enzym và
các chất trung gian làm nhiệm vụ vận chuyển hydro tới oxy.
Quá trình oxy nhận điện tử ở chuỗi hô hấp tế bào thực tế phải trải qua nhiều giai
đoạn. Mỗi giai đoạn oxy chỉ nhận một điện tử. Oxy nhận điện tử đầu tiên tạo ra gốc
superoxid (O
2
°
−
).
Oxy nhận điện tử chủ yếu ở ty lạp thể. Khoảng 80% lượng O
2
°
−
hình thành chuyển
vào trong ty lạp thể, còn 20% thoát ra bào tương. Người ta thấy O
2

°
−

sinh ra để thực
hiện nhiều chức năng sinh lý như: là nguồn sinh ra H
2
O
2
, cùng

với NO và các chất
phóng thải từ tế bào thành trong tham gia chi phối trạng thái tĩnh hay hoạt động của
tiểu cầu, quyết định sự bám dính hay kết tụ của tiểu cầu vào thành mạch.
Các gốc O
2
°
−
hình thành nhanh chóng được enzym superoxid dismutase (SOD)
chuyển thành H
2
O
2
theo cơ chế tự oxy hóa khử.
O
2
°
−
+ O
2
°

−
+ 2H
+

SOD
H
2
O
2
+ O
2
H
2
O
2
là tác nhân oxy hóa, dễ dàng bị phân hủy theo phản ứng sau:
H
2
O
2
+ 2GSH
GSH-PO
GSSG + 2H
2
O
GSH : glutathion
GSH-PO : enzym glutahion peroxidase
Ngoài chuỗi hô hấp tế bào người ta còn thấy O
2
°

−
được sinh ra ở lưới nội mạc, được
bạch cầu hoạt hóa sinh ra khi thực bào hoặc do sự oxy hóa của một số chất hữu cơ
nào đó như adrenalin, các coenzym flavin Có khoảng 1-3% lượng oxy hít vào cơ
thể được chuyển thành O
2
°
−
, lượng O
2
°
−
được tạo ra ở mỗi cơ thể bình thường vào
khoảng 2 kg trong một năm.
Như vậy ở cơ thể bình thường, oxy trong các chuyển hóa cơ thể có thể tạo ra O
2
°
−
,
H
2
O
2
để thực hiện các chức năng sinh lý. Chúng chỉ tồn tại với một nồng độ vô
cùng thấp, dễ dàng bị loại bỏ và không độc hại gì cho cơ thể.
1.1.3.2. Sự hình thành gốc tự do ngẫu nhiên
Mặc dù tồn tại với nồng độ thấp, các gốc O
2
°
−

và H
2
O
2
luôn hiện diện trong cơ thể
sống và không tránh khỏi có những va đập với nhau do chuyển động giữa các tiểu
phân này. Một số gốc tự do được hình thành dưới sự xúc tác của men, một số gốc
khác được hình thành không có men xúc tác.
Sự hình thành gốc tự do không có men superoxid dismutase (SOD) xúc tác:
Các gốc O
2
°
−
có khả năng phản ứng với nhau theo phản ứng sau :
O
2

°
−
+ O
2
°
−

+ 2H
+
H
2
O
2

+
1
O
2


(oxy

đơn bội)
Oxy đơn bội có 2 điện tử không cặp đôi ở vòng ngoài, nằm ở mức năng lượng cao
hơn rất nhiều so với oxy bình thường. Vì thế, oxy đơn bội có tính oxy hóa rất mạnh,
nó có thể phản ứng với bất kỳ một chất hữu cơ nào khi nó gặp tạo ra các peroxid.
Phản ứng Harber – Weiss:
Các gốc O
2
°
−
va đập với H
2
O
2
O
2
°
−
+ H
2
O
2

1
O
2
+
°
OH + OH
−
Phản ứng này xảy ra chậm, nhưng có mặt của Fe
2+
, Cu
2+
xúc tác thì tốc độ phản ứng
xảy ra rất nhanh (được gọi là phản ứng Fenton). Hai tiểu phân O
2
°
−
và H
2
O
2
không
độc, có thể tạo ra
1
O
2
,
°
OH là những phân tử và gốc có khả năng phản ứng cao, dễ
dàng phản ứng với các chất hữu cơ tạo ra các peroxid và từ đó tạo ra nhiều sản
phẩm độc hại cho tế bào.

Sự hình thành gốc tự do do các ion kim loại chuyển tiếp:
Ion kim loại chuyển tiếp (Fe
++
, Cu
++
) dễ dàng phân tách H
2
O
2
thành gốc
°
OH.
H
2
O
2
+ Fe
2+
Fe
3+
+
°
OH + OH
−

Các ion kim loại chuyển tiếp có thể phản ứng với oxy tạo ra gốc O
2
°
−
. Phản ứng này

đặc biệt quan trọng vì nó khơi mào cho các phản ứng gốc tự do xảy ra:
Fe
2+
+ O
2
O
2
°
−
+ Fe
3+
Cu
1+
+ O
2

O
2
°
−
+ Cu
2+
Như vậy từ 4 tiểu phân O
2
°
−
, H
2
O
2

, O
2
và ion kim loại chuyển tiếp cùng hợp biến
sinh ra gốc
°
OH;
1
O
2
là những tác nhân có khả năng phản ứng mạnh. Gốc
°
OH có
khả năng phản ứng mạnh với hầu hết các phân tử sinh học ở tốc độ khuếch tán.
1.1.4. Các yếu tố ngoại sinh ảnh hưởng đến sự hình thành gốc tự do
Ngoài sự xúc tác của men, gốc tự do còn đuợc hình thành dưới tác động của một số
yếu tố ngoại sinh như:
1.1.4.1. Ảnh hưởng của các xenobiotic
Đây là chất hóa học, cơ thể không tổng hợp sẵn ra được. Ví dụ như các thuốc trừ
sâu diệt cỏ, các hợp chất nitro hữu cơ, các phẩm nhuộm. Khi xâm nhập vào cơ thể,
các chất này có giai đoạn trung gian tạo ra các gốc tự do.
1.1.4.2. Ảnh hưởng của tác nhân gây viêm và hoại tử gan
Các hợp chất halogen hữu cơ, điển hình CCl
4
là chất gây viêm hoại tử gan.
Khi vào gan chúng được chuyển hóa như sau :
CCl
4
°
CCl
3

O
2
Cl
3
COO
°
COCl
2
(phosgen)
Chính các gốc trung gian này đã làm tăng quá trình peroxy hóa lipid, quá trình này
là yếu tố gây phá vỡ màng tế bào, gây viêm và hoại tử gan.
1.1.4.3. Ảnh hưởng của stress [7], [5]
Cơ thể hoạt động một cách bình thường là do cân bằng nội môi đã được thiết lập.
Nếu có một yếu tố nào đó phá vỡ cân bằng nội môi thì được gọi là tác động của
stress. Khi cơ thể bị stress, chẳng hạn như nhiệt quá nóng, quá ồn, stress vận
chuyển, hàm lượng gốc tự do của oxy thường cao hơn 1,5 đến 2 lần so với đối
chứng.
Thông qua các dây thần kinh hướng tâm và vùng dưới đồi (hypothalamus), cơ thể
có những đáp ứng với stress. Sự giải phóng ra adrenalin và noradrenalin khi cơ thể
bị stress tác động sẽ dẫn đến khả năng chuyển hóa tương tác với oxy tạo ra các gốc
O
2
°
−
, đồng thời nhiều acid béo chưa no được giải phóng ra từ lipid. Những yếu tố đó
thúc đẩy quá trình peroxy hóa lipid tăng khi bị stress.
Khi cơ thể ở trạng thái hưng phấn, kích thích các gốc tự do bền của semiquinon như
gốc của Vitamin E, ascorbyl, coenzym Q
10
tăng lên rõ rệt giúp cơ thể đối phó với

trạng thái của stress.
1.1.4.4. Ảnh hưởng của khu vực địa lý
Các bức xạ mặt trời ảnh hưởng tới sự hình thành ra các gốc tự do của oxy theo cơ
chế như sau :
RH
hv
R
°
+ H
°
R
°
O
2
ROO
°
H
2
O
hv
H
°
+ OH
°
H
2
O
°
OH + H
+

+ e
-
hv : tia cực tím, tia phóng xạ
Tóm lại, do ảnh hưởng của các điều kiện sống như ô nhiễm môi trường, stress thì
gốc tự do gia tăng. Nếu sự gia tăng quá mức và kéo dài sẽ dẫn đến tình trạng mất
cân bằng giữa các dạng oxy hoạt động và các chất chống oxy hóa. Các dạng oxy
hoạt động tăng sẽ gây ra nhiều phản ứng bất lợi cho cơ thể, là nguyên nhân của
nhiều bệnh tật.
1.1.5. Quá trình oxy hóa - phản ứng gốc tự do [2]
Trong phần lớn các phản ứng tự oxy hóa, thường có mặt oxygen, thì sự khơi mào
phản ứng oxy hóa cũng không phải do oxygen phân tử. Có nghĩa là oxygen trong
trạng thái cơ bản không tự mình phát động phản ứng oxy hóa.
Cơ chế phản ứng được thu gọn như sau:
Chất khởi đầu
K
1
R
°

R
°
+ O
2

K
2
RO
°
2

RO
°
2
+ RH
K
3
ROOH + R
°

RO
°
2
+ RO
°
2
K
4
sản phẩm bền
RO
°
2
+ R
°
K
5
sản phẩm bền
R
°
+ R
°

K
6
sản phẩm bền
Dạng ROOH là dạng bền vững và các sản phẩm ngắt mạch là ổn định.
1.1.5.1. Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ
Xuất hiện theo cơ chế phản ứng gốc tự do. Loại phản ứng này gồm 3 giai đoạn:
 Giai đoạn khơi mào
 Giai đoạn dây chuyền tăng mạch
 Giai đoạn ngắt mạch.
Phản ứng khơi mào: nói chung chất khởi đầu không phải là oxygen, mà có thể là:
- Một số gốc peroxy khác có mặt trong dung dịch
- Một lượng vết của các ion kim loại như sắt hoặc đồng
- Những gốc tạo thành trong dung dịch từ sự hấp thu ánh sáng (khả kiến hay tử
ngoại).
Các phương trình biểu thị phản ứng dây chuyền tăng mạch có thể là:
- Một gốc tạo ra một gốc mới + hydrogen peroxid
- Gốc mới trong dung dịch tiếp tục phản ứng với oxygen hoặc các phân tử chưa
phản ứng tạo thành các gốc khác.
Phản ứng ngắt mạch: Có thể phản ứng giữa các gốc tạo ra những sản phẩm bền
vững hoặc quá bền.
1.1.5.2. Quá trình oxy hóa các hợp chất vô cơ
Trong sự oxy hóa natri sulfit (hoặc bisulfit) bước đầu của cơ chế oxy hóa là:
Phản ứng khơi mào:
SO
3
2-
+ M
+
SO
3

−
°
+ M
°

M
+
là xúc tác ion kim loại
Các phản ứng tăng mạch:
SO
3
−
°
+ O
2


SO
5
−
°

SO
5
−
°
+ HSO
3
−

HSO
5
−

+ SO
3
−
°
SO
5
−
°
+ SO
3
2
−
SO
5
2
−

+ SO
3
−
°
Các bước tiếp theo của sự oxy hóa dẫn tới các sản phẩm oxy hóa cuối cùng:
SO
3
2
−

+ HSO
5
−

HSO
4
−

+ SO
4
2
−
SO
3
2
−
+ SO
5
2
−

2SO
4
2
−
Các phản ứng ngắt mạch:
SO
3
−
°

+ SO
5
−
°
S
2
O
6
2
−

+ O
2
SO
5
−
°
+ chất ức chế các sản phẩm không phản ứng
1.1.6. Các phản ứng gây tổn thương của gốc tự do trong quá trình peroxy
hóa lipid [14], [17]
Tất cả các phân tử sinh học đều có thể bị các gốc tự do tấn công. Nhưng trong cơ
thể ngoài nước ra thì các tổ chức màng là phần lớn và quan trọng, vì cấu tạo thành
phần của màng chủ yếu là các acid béo chưa no và phospholipid. Vì vậy, xác suất
các gốc tự do tấn công vào các thành phần lipid gây ra quá trình peroxy hóa lipid
phải kể đến vị trí đầu tiên. Quá trình peroxy hóa lipid là một phản ứng gốc tự do
điển hình với ba giai đoạn: khơi mào, phát triển và dập tắt mạch .
Giai đoạn khơi mào:
Tác nhân khơi mào quan trọng là gốc
°
OH xuất hiện. Gốc này kết hợp ngay với

nguyên tử H của acid béo chưa no theo phản ứng :
LH +
°
OH H
2
O + L
°
L
°
LOO
°
L
1
°
+ LOOH
Từ một phân tử acid béo thông thường nhanh chóng bị các gốc
°
OH chuyển thành
phân tử peroxid. Gốc L
1
°
mới lại phản ứng với oxy và tương tự lại tạo ra L
2
OOH
có nghĩa là có thể tạo ra nhiều hợp chất peroxid tại vị trí xung quanh gốc
°
OH xuất
hiện. Và như vậy, gốc
°
OH,

1
O
2
xuất hiện nhiều thì nguy cơ phản ứng gốc tự do lan
truyền mạnh.
Giai đoạn phát triển mạch:
Đó là giai đoạn chuyển tâm gốc tự do từ phân tử này sang phân tử khác tạo ra nhiều
gốc mới và phân tử mới theo cơ chế:
Gốc + phân tử Gốc mới + phân tử mới
Quá trình này tăng nhanh khi có Fe
2+
, Cu
2+
xúc tác. Gốc mới xuất hiện lại phản ứng
với phân tử mới khác và cứ thế lan truyền. Điều đáng chú ý là ở giai đoạn này có sự
phân cắt của các gốc peroxid lipid. (LOO
°
)
Ví dụ : Sự phân cắt của gốc bị peroxy hóa từ acid arachidonic (thành phần chính
của tổ chức màng).
Giai đoạn dập tắt mạch:
Phản ứng gốc tự do chỉ bị ngừng khi sản phẩm của phản ứng không còn ở trạng thái
gốc. Ví dụ :
R
°
+ R
°
R − R
Các dạng peroxid của lipid (LOOH) hình thành được glutathion (GSH), glutathion
peroxidase (GSHPO) chuyển về các acid béo, khi đó các chất chống oxy hóa còn

đủ lớn nên khả năng phục hồi các peroxid về dạng acid béo chưa no vẫn có thể thực
hiện được. Nếu ngược lại các chất chống oxy hóa thấp thì sự oxy hóa peroxy hóa
lipidymer sinh học không hoạt tính. Như vậy, hậu quả của quá trình peroxy hóa
lipid mạnh thì nhiều phân tử sinh học bị biến đổi, các acid béo chưa no (acid
arachidonic ) bị cắt mạch tạo ra các aldehyd độc hại Đó là ứng với các quá trình
viêm và hoại tử.
Ngoài việc tấn công vào ADN làm sai lệch cấu trúc hóa học của ADN, gốc tự do
còn làm sai lệch cấu trúc các gen, đó là quá trình ban đầu dẫn tới đột biến, ung thư
Gốc tự do tấn công dần dần vào các phân tử protein, các cấu trúc màng làm gia tăng
tốc độ lão hóa.
1.1.7. Các tác động của gốc tự do và sự liên quan của gốc tự do tới một số
bệnh tật con người [4], [8], [25]
Gốc tự do sinh ra quá mức sẽ vượt qua hệ thống enzym bảo vệ của cơ thể (enzym
superoxid dismutase, catalase, peroxidase. . .), và tấn công vào các thành phần tế
bào như ADN, protein, hydratcarbon, lipid
Gốc tự do tấn công vào các phospholipid màng gây ra quá trình peroxy hóa lipid.
Hậu quả dẫn đến tính lỏng, tính thấm của màng bị thay đổi. Quá trình peroxy hóa ở
các bao myelin quanh các sợi thần kinh có thể dẫn đến các dấu hiệu của bệnh thần
kinh (bệnh Alzheimer). Nếu peroxy hóa các chất hoạt động ở bề mặt phế nang sẽ
gây ra các rối loạn chức năng phổi (dấu hiệu suy kiệt hô hấp ở người lớn). Quá trình
peroxy hóa lipid xảy ra mãnh liệt ở cơ quan tổ chức tế bào khiến chúng bị phá hủy
nghiêm trọng và dẫn đến ung thư hoặc do các tổn thương phân tử ADN cũng có
nguyên nhân là các gốc tự do.
Các gốc tự do còn có thể gây ra các tổn thương phân tử ADN cũng dẫn đến đột biến
và ung thư.
Sự tác động vào các yếu tố gây viêm, sự hủy hoại cấu trúc các phân tử peroxy hóa
lipidysaccharid do oxy hóa có thể làm mất tính nhớt của acid hyaluronic - chất làm
trơn ở khớp, ảnh hưởng tới quá trình viêm có thể xuất hiện các bệnh như viêm khớp
dạng thấp, lupus ban đỏ,
Gốc tự do có liên quan chặt chẽ với sự điều hòa của các chất tiết ra từ thành trong

mạch (prostacyclin, NO, ) để quyết định sự bám dính của tiểu cầu làm tiền đề cho
các cục máu đông, các mảng xơ vữa là nguyên nhân của các bệnh về tim mạch
(nhồi máu cơ tim, xơ vữa động mạch, tai biến mạch máu não )
Như vậy việc sử dụng các chất chống oxy hóa thật sự cần thiết để chống lại bệnh
tật Do đó, người ta không ngừng nghiên cứu, tìm kiếm các chất chống oxy hóa
nhằm nâng cao sức khoẻ con người.
1.2. CÁC CHẤT CHỐNG OXY HÓA
1.2.1. Khái niệm
Các chất chống oxy hóa là những chất khử mạnh và có hoạt tính với oxy cao hơn
dược chất mà nó bảo vệ [2].
Các chất chống oxy hóa là những chất mà khi hiện diện ở nồng độ thấp hơn so với
dược chất mà nó bảo vệ có khả năng làm trì hoãn hay làm giảm quá trình oxy hóa
của dược chất đó [15], [25].
Trong cơ thể chất chống oxy hóa có khả năng bảo vệ những chất hóa học từ những
phản ứng oxy hóa có hại bằng cách phản ứng với các gốc tự do hay những dạng oxy
hoạt động khác, vì vậy ngăn cản tiến trình oxy hóa. Tuy nhiên sự cung cấp các chất
chống oxy hóa có giới hạn vì một phân tử chất chống oxy hóa chỉ có thể phản ứng
với một gốc tự do. Vì thế cần có nguồn bổ sung chất chống oxy hóa thường xuyên,
có thể từ nguồn nội sinh hay ngoại sinh.
Nói chung các chất chống oxy hóa phải:[2]
- Có hiệu thế khử càng thấp càng tốt so với dược chất cần được bảo vệ
- Có cấu trúc đã được xác định và có độ tinh khiết cao
- Hóa hợp với oxy dễ dàng hơn so với thuốc cần được bảo vệ
- Dễ trùng hợp hoặc phản ứng với các gốc tự do do phản ứng oxy hóa sinh ra.
Chất chống oxy hóa có khả năng làm chậm tốc độ oxy hóa của những chất tự oxy
hóa.
1.2.2. Hệ thống chống oxy hóa [16]
Trong cơ thể có nhiều hệ thống chống oxy hóa nội sinh để chống lại sự sản xuất của
các gồc tự do. Những hệ thống này có thể chia thành 2 nhóm là enzym và không
enzym. Những chất chống oxy hóa enzym bao gồm: superoxid dismutase xúc tác

quá trình chuyển O
2
°
−
thành H
2
O
2
và H
2
O; catalase chuyển H
2
O
2
thành H
2
O và O
2
;
glutathion peroxidase chuyển H
2
O
2
thành H
2
O. Những chất chống oxy hóa không
enzym bao gồm: các vitamin tan trong lipid như vitamin E và vitamin A hay tiền
vitamin A (beta-caroten), vitamin C tan trong nước và GSH. Vitamin E được xem
như chất chống oxy hóa ngắt mạch chính yếu trong cơ thể.
Hệ thống chống oxy hóa enzym và không enzym có quan hệ và tương tác mật thiết

với nhau. Cả vitamin C và GSH đều liên quan với sự tái tạo của gốc tự do alpha-
tocopherol. Hơn nữa sự xuất hiện của các dấu vết kim loại như selen, mangan,
đồng, kẽm… cũng đóng vai trò như các yếu tố đồng vận chống oxy hóa. Selen là
yếu tố đồng vận của enzym glutathion peroxidase, và mangan, đồng, kẽm là yếu tố
đồng vận của superoxid dismutase… Sự tương tác đa dạng của các hệ thống chống
oxy hóa khác nhau gợi ý nên sử chiến lược trị liệu dựa trên sự kết hợp của những
chất chống oxy hóa khác nhau hơn là chỉ sử dụng một chất chống oxy hóa.
1.2.3. Các kiểu tác động của các chất chống oxy hóa
Các chất ngắt mạch, như alpha-tocopherol tác động trong pha lipid để bắt giữ gốc tự
do.
Làm giảm các loại oxy hoạt động: như glutathion.
Thu dọn các gốc tự do khơi mào: như superoxid dismutase tác động trong pha nước
để bắt giữ các gốc tự do superoxid.
Các tác nhân chelat hóa tạo phức với ion kim loại (như Fe
3+
,
Cu
2+
, Ni
2+
, Mn
2+
), các
ion này thường khơi mào cho phản ứng oxy hóa.
1.2.4. Một số chất chống oxy hóa [16]
Trong cơ thể bình thường, những gốc tự do
°
OH, O
2
°

−
, H
2
O
2
vô cùng ít, các gốc tự
do đã được một hệ thống các chất khử tự nhiên như: superoxid dismutase (SOD),
glutathion (GSH), glutathion peroxidase (GSHPO), catalase bảo vệ, nên cơ thể
chúng ta vẫn bình thường.
Các chất chống oxy hóa bảo vệ cơ thể chống lại các gốc tự do bao gồm:
Trong tế bào:
Superoxid dismutase (SOD): xúc tác cho phản ứng tạo ra nước từ O
2
°
−
.
Glutathion (GSH): loại
°
OH và peroxid lipid (LOOH).
Glutathion peroxidase (GSHPO), catalase: xúc tác phản ứng loại các peroxid.
Ngoài tế bào:
Transferin, lactoferin: phức hóa Fe
2+
, ức chế phản ứng Fenton.