Nghiên cứu hoạt tính ức chế enzym α glucosidade của một số cây thuốc an giang và thành phần các hoạt chất của thân cây ngũ linh chỉ embelia ribes burm f

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LÊ THỊ NGỌC HẠNH

NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH ỨC CHẾ ENZYM
α-GLUCOSIDASE CỦA MỘT SỐ CÂY THUỐC
AN GIANG VÀ THÀNH PHẦN CÁC HOẠT
CHẤT CỦA THÂN CÂY NGŨ LINH CHỈ
Embelia ribes Burm.f.

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA PHÂN TÍCH

TP. HỒ CHÍ MINH – 2011


ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LÊ THỊ NGỌC HẠNH

NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH ỨC CHẾ ENZYM
α-GLUCOSIDASE CỦA MỘT SỐ CÂY THUỐC
AN GIANG VÀ THÀNH PHẦN CÁC HOẠT
CHẤT CỦA THÂN CÂY NGŨ LINH CHỈ
Embelia ribes Burm.f.
Chuyên ngành: HÓA PHÂN TÍCH
Mã số: 60 44 29

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA PHÂN TÍCH

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN THỊ THANH MAI

TP. HỒ CHÍ MINH – 2011


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được đề tài luận văn này, tôi đã nhận được rất nhiều sự góp ý,
chỉ bảo và giúp đỡ tận tình của nhiều thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Nguyễn Thị Thanh Mai, cô đã
hết lòng dạy bảo, động viên, truyền thụ các kinh nghiệm quý báu và chỉ dẫn tôi
trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài luận văn này.
Xin bày tỏ lòng biết ơn đến GS.TSKH. Nguyễn Công Hào, PGS.TS. Nguyễn
Ngọc Hạnh, PGS. TS. Trần Lê Quan, TS. Tôn Thất Quang, TS. Nguyễn Trung
Nhân đã có những góp ý quí báu để hoàn thành luận văn này.
Xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô và các anh chị, các bạn học viên cao
học các khóa 17, 18, 19, 20, các em sinh viên trường Đại học Khoa học tự nhiên
Thành phố Hồ Chí Minh đã động viên, giúp đỡ và có những góp ý quý báu cho tôi
trong suốt quá trình học tập, thực nghiệm và hoàn chỉnh đề tài tốt nghiệp này.
Xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô, đồng nghiệp trường Đại học An
Giang đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi có thể hoàn thành quá trình học tập và
hoàn thành đề tài luận văn.
Và hơn tất cả, con xin cám ơn cha mẹ và gia đình đã luôn ở bên cạnh động
viên và hỗ trợ con trong suốt quá trình học và thực hiện đề tài luận văn.
Tôi xin cám ơn tất cả thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình của tôi! Xin
cám ơn mọi người!
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2011
Lê Thị Ngọc Hạnh

MỤC LỤC
Trang
LỜI MỞ ĐẦU
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ
TỔNG QUAN
1. KHÁI QUÁT VỀ BỆNH ĐÁI THÁO ĐƯỜNG .................................................. 1
1.1. Định nghĩa bệnh đái tháo đường................................................................... 1
1.2. Phân loại bệnh đái tháo đường ..................................................................... 1
1.2.1. Đái tháo đường loại 1 ........................................................................ 1
1.2.2. Đái tháo đường loại 2 ....................................................................... 2
1.3. Tác hại của bệnh đái tháo đường ................................................................. 3
1.3.1. Các biến chứng cấp tính .................................................................... 3
1.3.2. Các biến chứng mãn tính ................................................................... 4
1.4. Phương pháp chữa trị bệnh đái tháo đường .................................................. 5
1.4.1. Phương pháp điều trị bệnh đái tháo đường loại 1.............................. 5
1.4.2. Phương pháp điều trị bệnh đái tháo đường loại 2.............................. 6
2. ENZYM a-GLUCOSIDASE................................................................................ 7
2.1. Sơ lược về enzym ......................................................................................... 7
2.2. Chất ức chế enzym........................................................................................ 7
2.3. Sơ lược về enzym α-glucosidase .................................................................. 9
2.4. Tác nhân ức chế enzym α-glucosidase ....................................................... 10
2.4.1. Disaccharid ...................................................................................... 11
2.4.2. Iminosugar ....................................................................................... 12
2.4.3. Carbasugar và pseudoaminosugar ................................................... 14
2.4.4. Thiosugar ......................................................................................... 14
2.4.5. Hợp chất không có liên kết glycosidic ............................................ 15

2.4.6. Một số chất ức chế tổng hợp............................................................ 16
2.5. Nguyên tắc thử hoạt tính ức chế enzym a-glucosidase ............................. 18
2.5.1. Nguyên tắc ....................................................................................... 18
2.5.2. Phần trăm ức chế I%........................................................................ 18
2.5.3. Cách xác định IC50 ........................................................................... 19
3. KHÁI QUÁT VỀ CÂY NGŨ LINH CHỈ........................................................... 20
3.1. Danh pháp .................................................................................................. 20
3.2. Mô tả thực vật ............................................................................................ 21
3.3. Phân bố ...................................................................................................... 21
3.4. Công dụng trong dân gian .......................................................................... 22
3.5. Tính chất dược lý ........................................................................................ 23
3.5.1. Kháng khuẩn.................................................................................... 23
3.5.2. Kháng viêm, làm lành vết thương ................................................... 23
3.5.3. Ngừa thai ......................................................................................... 23
3.5.4. Trừ giun, sán .................................................................................... 24
3.5.5. Ức chế enzym acetyl cholinesterase ................................................ 24
3.5.6. Ức chế enzym α-amylase................................................................. 24
3.5.7. Chữa bệnh đái tháo đường............................................................... 24
3.5.8. Chống co giật................................................................................... 25
3.6. Các hợp chất đã được cô lập từ cây Ngũ Linh Chỉ..................................... 25
3.6.1. Các hợp chất được cô lập từ rễ ....................................................... 25
3.6.2. Các hợp chất được cô lập từ hạt ..................................................... 27
3.6.3. Các hợp chất được cô lập từ quả .................................................... 27
3.6.4. Các hợp chất được cô lập từ lá ....................................................... 27
THỰC NGHIỆM
1. HÓA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ............................................................ 28
1.1. Hóa chất ...................................................................................................... 28
1.2. Dụng cụ....................................................................................................... 28
1.3. Thiết bị ........................................................................................................ 29

2. QUY TRÌNH SÀNG LỌC HOẠT TÍNH ỨC CHẾ ENZYM
α-GLUCOSIDASE CỦA MỘT SỐ CÂY THUỐC AN GIANG ....................... 29
2.1. Chuẩn bị mẫu nguyên liệu .......................................................................... 29
2.2. Quy trình điều chế cao thô ......................................................................... 30
2.3. Quy trình thử hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase của một số cây
thuốc An Giang........................................................................................... 34
2.3.1. Chuẩn bị hóa chất ............................................................................ 34
2.3.2. Quy trình thử hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase ...................... 34
3. KHẢO SÁT THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA THÂN CÂY NGŨ LINH
CHỈ ...................................................................................................................... 36
3.1. Quá trình ly trích mẫu thân cây Ngũ Linh Chỉ ........................................... 36
3.2. Quá trình cô lập hợp chất từ cao etyl acetat của thân cây Ngũ Linh Chỉ ... 38
3.2.1. Cô lập các hợp chất từ phân đoạn A................................................ 38
3.2.2. Cô lập các hợp chất từ phân đoạn C ................................................ 40
3.3. Xác định cấu trúc các hợp chất cô lập được từ thân cây Ngũ Linh Chỉ ..... 43
3.4. Khảo sát hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase của các hợp chất cô lập
được từ thân cây Ngũ Linh Chỉ .................................................................. 43
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
1. KẾT QUẢ SÀNG LỌC HOẠT TÍNH ỨC CHẾ ENZYM
a-GLUCOSIDASE CỦA MỘT SỐ CÂY THUỐC AN GIANG....................... 44
1.1. Kết quả điều chế cao thô của một số cây thuốc An Giang ......................... 44
1.2. Kết quả thử hoạt tính ức chế enzym a-glucosidase của một số
cây thuốc An Giang .................................................................................... 45
2. KHẢO SÁT THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA THÂN CÂY NGŨ LINH
CHỈ ...................................................................................................................... 49
2.1. Kết quả thử hoạt tính ức chế enzym a-glucosidase các mẫu cao của
thân cây Ngũ Linh Chỉ................................................................................ 49
2.2. Kết quả thử hoạt tính ức chế enzym a-glucosidase của các mẫu cao
phân đoạn từ cao etyl acetat của thân cây Ngũ Linh Chỉ ........................... 50

2.3. Biện luận cấu trúc các hợp chất cô lập được từ thân cây Ngũ Linh Chỉ .... 52
2.3.1. Hợp chất 1........................................................................................ 53
2.3.2. Hợp chất 2........................................................................................ 56
2.3.3. Hợp chất 3........................................................................................ 58
2.3.4. Hợp chất 4........................................................................................ 63
2.3.5. Hợp chất 5........................................................................................ 65
2.3.6. Hợp chất 6........................................................................................ 70
2.3.7. Hợp chất 7........................................................................................ 72
2.4. Kết quả thử hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase của các chất
cô lập được từ thân cây Ngũ Linh Chỉ........................................................ 73
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, trên thế giới, bệnh đái tháo đường (hay còn gọi là bệnh tiểu đường)
là một trong những bệnh không lây phổ biến nhất, gây nhiều biến chứng trầm trọng,
ảnh hưởng đến cuộc sống bệnh nhân và xã hội. Tại Việt Nam, tình hình mắc bệnh
đái tháo đường có chiều hướng gia tăng, đặc biệt là tại các thành phố lớn. Đái tháo
đường là gánh nặng cho nền kinh tế xã hội toàn thế giới trong thế kỉ 21. Chính vì
vậy, việc nghiên cứu và tìm ra các phương pháp điều trị bệnh đái tháo đường đang
thu hút sự quan tâm của rất nhiều nhà khoa học trên thế giới.
Trong các phương pháp điều trị bệnh đái tháo đường loại 2 hiện nay thì
phương pháp ức chế enzym α-glucosidase là phương pháp đang được quan tâm nhất
vì nó có cơ chế đơn giản và khá an toàn. Tuy nhiên, các thuốc ức chế enzym αglucosidase đang được sử dụng vẫn còn các tác dụng phụ, chủ yếu là xảy ra ở hệ
tiêu hóa. Do đó, để hạn chế tối đa các tác dụng phụ này, các nhà khoa học luôn
mong muốn tìm ra các hợp chất có khả năng ức chế enzym α-glucosidase có nguồn

gốc từ tự nhiên. Và nhiều nhà khoa học trên thế giới đã công bố nhiều công trình
nghiên cứu về hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase, cũng như cô lập được nhiều
hợp chất thiên nhiên có hoạt tính ức chế mạnh.
Việt Nam là một nước nhiệt đới gió mùa, có một hệ thực vật phong phú. Từ
xưa, trong dân gian cũng đã lưu truyền nhiều bài thuốc dùng để chữa bệnh đái tháo
đường bằng các loại dược thảo. Song, thật sự các loại dược thảo này có khả năng ức
chế enzym α-glucosidase hay không? Và nếu có, thì thành phần hóa học nào trong
đó quyết định khả năng này? Để trả lời cho câu hỏi này, chúng tôi đã tiến hành khảo
sát hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase của một số cây thuốc An Giang và chọn ra
mẫu cây có hoạt tính mạnh để tiếp tục khảo sát thành phần các hoạt chất của nó
nhằm tìm ra các chất mới có hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase, góp phần làm
cho ngành hóa dược nước ta ngày càng phát triển hơn. Đây cũng chính là mục tiêu
nghiên cứu của đề tài.


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
13
1

C-NMR : phổ cộng hưởng từ hạt nhân của 13C

H-NMR

: phổ cộng hưởng từ hạt nhân của 1H

brs

: mũi đơn bành rộng (broad singlet)

CD3OD

: metanol deuteri hóa

CDCl3

: cloroform deuteri hóa

CHCl3

: cloroform

COSY

: phổ tương quan (COrrelation SpectroscopY) giữa 1H-1H

d

: mũi đôi (doublet)

dd

: mũi đôi- đôi (doublet of doublets)

DEPT

: Distortionless Enhancement by Polarization Transfer

dq

: mũi đôi-bốn (doublet of quartets)

dt

: mũi đôi-ba (doublet of triplet)

HMBC

: phổ tương quan 1H-13C qua 2, 3 nối (Heteronuclear Multiple-Bond
Correlation spectroscopy)

HSQC

: phổ tương quan 1H-13C qua 1 nối (Heteronuclear Single-Quantum
Correlation spectroscopy)

Hz

: hertz

IC50

: nồng độ ức chế 50 % enzym (Inhibitory Concentration 50 %)

J

: hằng số ghép

m

: mũi đa (multiplet)

MeOH

: metanol

MHz

: megahertz

MS

: khối phổ (Mass Spectrometry)

NMR

: phổ cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear Magnetic Resonance
spectroscopy)

NXB

: nhà xuất bản

pp.

: trang (paper)


ppm

: part per million

quin

: mũi năm (quintet)

s

: mũi đơn (singlet)

SKBM

: sắc kí bản mỏng

SKC

: sắc kí cột

t

: mũi ba (triplet)

δH, δC

: độ dịch chuyển hóa học của 1H, 13C


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1 :

Danh mục các cây thuốc nghiên cứu trong đề tài.................... ........... 31

Bảng 2.2 :

Thể tích các dung dịch được sử dụng trong quy trình thử
hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase..................................... ........... 35

Bảng 3.1 :

Thu suất cao ly trích của các mẫu cây thuốc nghiên cứu ........ ........... 44

Bảng 3.2 :

Kết quả thử hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase của chất
đối chứng dương...................................................................... ........... 45

Bảng 3.3 :

Kết quả thử hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase của 30
mẫu cây thuốc An Giang ......................................................... ........... 46

Bảng 3.4 :

Kết quả thử hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase các mẫu
cao của thân cây Ngũ Linh Chỉ ............................................... ........... 50

Bảng 3.5 :

Kết quả thử hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase các
mẫu cao phân đoạn từ cao etyl acetat của thân cây Ngũ

Linh Chỉ ................................................................................... ........... 51

Bảng 3.6 :

Dữ liệu phổ 1H-NMR (500MHz),

13

C-NMR (125MHz) và

tương quan HMBC của hợp chất 1 trong dung môi CDCl3 .... ........... 54
Bảng 3.7 :

Bảng so sánh dữ liệu phổ 1H-NMR, 13C-NMR của hợp chất
1 (500MHz) và hợp chất 3,4-methylenedioxy-5-methoxy
cinnamyl alcohol (400MHz) trong dung môi CDCl3 .............. ........... 55

Bảng 3.8 :

Dữ liệu phổ 1H-NMR (500MHz),

13

C-NMR (125MHz) và

tương quan HMBC của hợp chất 2 trong dung môi CDCl3 ... ........... 57
Bảng 3.9 :

Bảng so sánh dữ liệu phổ 1H-NMR, 13C-NMR của hợp chất
2 (500MHz) và hợp chất myristicin (400MHz) trong dung

môi CDCl3 ............................................................................... ........... 58

Bảng 3.10: Dữ liệu phổ 1H-NMR (500MHz),

13

C-NMR (125MHz) và

tương quan HMBC của hợp chất 3 trong dung môi CDCl3 .... ........... 60


Bảng 3.11: Bảng so sánh dữ liệu phổ 1H-NMR, 13C-NMR của hợp chất
3 (500MHz) và hợp chất eupomatenoid-8 (300MHz) trong
dung môi CDCl3 ...................................................................... ........... 61
Bảng 3.12: Bảng so sánh dữ liệu phổ 1H-NMR, 13C-NMR của hợp chất
4 (500MHz) và hợp chất 5-O-methylrapanone (500MHz)
trong dung môi CDCl3 ............................................................. ........... 64
Bảng 3.13: Dữ liệu phổ 1H-NMR (500MHz),

13

C-NMR (125MHz) và

tương quan HMBC của hợp chất 5 trong dung môi CDCl3 .... ........... 67
Bảng 3.14: Bảng so sánh dữ liệu phổ 1H-NMR và

13

C-NMR của hợp

chất 5 (500MHz) và hợp chất 5,6-dihydroxy-7-tridecyl-3[4-tridecyl-3-hydroxy-5-oxo-2(5H)-furylidene]benzo-2oxo-3(2H)-furan (500MHz) trong dung môi CDCl3 ............... ........... 68
Bảng 3.15: Dữ liệu phổ 1H-NMR (500MHz),

13

C-NMR (125MHz) và

tương quan HMBC của hợp chất 6 trong dung môi CDCl3 .... ........... 71
Bảng 3.16: Bảng so sánh dữ liệu phổ 1H-NMR và

13

C-NMR của hợp

chất 6 (500MHz, CDCl3) và hợp chất 2-hydroxybutanedioic
acid dimethylester (300MHz, CD3OD) ................................... ........... 72
Bảng 3.17: Bảng so sánh dữ liệu phổ 1H-NMR và
chất 7 (500MHz) và hợp chất

13

C-NMR của hợp

butanedioic acid

monomethylester (300MHz) trong dung môi CDCl3 .............. ........... 73
Bảng 3.18: Kết quả thử hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase của 7
hợp chất cô lập được từ thân cây Ngũ Linh Chỉ...................... ........... 74

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ
Trang
HÌNH VẼ
Hình 1.1 : Phân loại bệnh đái tháo đường ................................................................ 2
Hình 1.2 : Cây Ngũ Linh Chỉ, hoa và quả Ngũ Linh Chỉ ...................................... 20
Hình 2.1 : Cấu trúc của acarbose (C25H43NO18)..................................................... 36
Hình 2.2 : Cấu trúc của acid tannic (C76H52O46) .................................................... 36
Hình 3.1 : Đồ thị biểu diễn 7 mẫu thử có hoạt tính ức chế enzym
α-glucosidase với IC50 ≤ 1 mg mL-1....................................................... 48
Hình 3.2 : Đồ thị biểu diễn 12 mẫu thử có hoạt tính ức chế enzym
α-glucosidase với 1 mg mL-1 < IC50 < 100 mg mL-1............................... 48
Hình 3.3 : Cấu trúc các chất cô lập được từ thân cây Ngũ Linh Chỉ ...................... 52
Hình 3.4 : Cấu trúc của hợp chất 1......................................................................... 53
Hình 3.5 : Tương quan HMBC (

) và COSY (

) của hợp chất 1.................... 54

Hình 3.6 : Cấu trúc của hợp chất 2......................................................................... 56
Hình 3.7 : Tương quan HMBC (

) và COSY (

) của hợp chất 2.................... 57

Hình 3.8 : Cấu trúc của hợp chất 3......................................................................... 58
Hình 3.9 : Tương quan HMBC (

) và COSY (

) của hợp chất 3.................... 60

Hình 3.10 : Cấu trúc của hợp chất 4......................................................................... 63
Hình 3.11 : Cấu trúc của hợp chất 5......................................................................... 65
Hình 3.12 : Tương quan HMBC (

) và COSY (

) của hợp chất 5.................... 66

Hình 3.13 : Cấu trúc của hợp chất 6......................................................................... 70
Hình 3.14 : Tương quan HMBC (

) và COSY (

) của hợp chất 6.................... 70

Hình 3.15 : Cấu trúc của hợp chất 7......................................................................... 72
SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1.1 : Quá trình chuyển hóa carbohydrat trong cơ thể...................................... 9
Sơ đồ 2.1 : Quy trình ly trích cao thô ...................................................................... 30
Sơ đồ 2.2 : Quy trình thử hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase............................ 35


Sơ đồ 2.3 : Quy trình ly trích bột thân cây Ngũ Linh Chỉ ....................................... 37
Sơ đồ 2.4 : Quá trình sắc kí cột hấp phụ cao etyl acetat của thân cây
Ngũ Linh Chỉ......................................................................................... 38
Sơ đồ 2.5 : Quá trình cô lập chất từ phân đoạn A của cao etyl acetat ..................... 39
Sơ đồ 2.6 : Quá trình cô lập chất từ phân đoạn C của cao etyl acetat ..................... 41

Sơ đồ 2.7 : Quá trình cô lập chất từ phân đoạn C1 của phân đoạn C...................... 42


TỔNG QUAN


HVCH: Lê Thị Ngọc Hạnh

-1-

HDKH: TS. Nguyễn Thị Thanh Mai

1. KHÁI QUÁT VỀ BỆNH ĐÁI THÁO ĐƯỜNG
1.1. Định nghĩa bệnh đái tháo đường [8][26]
Bệnh đái tháo đường trong dân gian còn được gọi là bệnh tiểu đường, thuật
ngữ y khoa là Diabetes mellitus. Bệnh nhân được xác định mắc bệnh khi nồng độ
đường trong máu (đường huyết) của họ luôn ở mức cao hơn bình thường mà không
do các trạng thái sinh lý của cơ thể quy định.
Theo WHO 2002: “Đái tháo đường là một bệnh mạn tính gây ra do thiếu sản
xuất insulin của tuyến tụy hoặc tác dụng insulin không hiệu quả do nguyên nhân
mắc phải và/hoặc do di truyền với hậu quả tăng glucose máu. Tăng glucose máu gây
tổn thương nhiều hệ thống trong cơ thể, đặc biệt mạch máu và thần kinh”.
Theo Hội Đái tháo đường Hoa Kỳ 2004: “Đái tháo đường là một nhóm các
bệnh lý chuyển hóa đặc trưng bởi tăng glucose máu do khiếm khuyết tiết insulin,
khiếm khuyết hoạt động insulin, hoặc cả hai. Tăng glucose máu mạn tính trong đái
tháo đường sẽ gây tổn thương, rối loạn chức năng hay suy nhiều cơ quan, đặc biệt là
mắt, thận, thần kinh, tim và mạch máu”.
Insulin là một loại nội tiết tố (hormone) giúp chuyển hóa đường trong máu
thành năng lượng trong tế bào. Khi gặp tế bào, insulin sẽ bám vào màng tế bào, gây
nên một loạt phản ứng phức tạp, kết quả là màng tế bào mở ra cho phân tử đường

vào trong nhân của mình. Đối với tế bào, đường là một nguồn năng lượng rất quan
trọng. Vì vậy, vai trò của insulin trong quá trình chuyển hóa đường thành năng
lượng là không thể thay thế.
1.2. Phân loại bệnh đái tháo đường [5][6][7][8][26]
Về cơ bản có thể chia bệnh đái tháo đường thành 2 loại chính dựa vào nguyên
nhân gây bệnh.
1.2.1. Đái tháo đường loại 1 (hay còn gọi là đái tháo đường phụ thuộc insulin)
Các tế bào b của đảo Langerhans ở tuyến tụy bị thương tổn và không thể sản
xuất đủ lượng insulin cần thiết, làm cho đường được sinh ra từ các phản ứng sinh
hóa trong cơ thể không được hấp thụ vào các tế bào dự trữ đường (tế bào cơ, mỡ,
gan…), gây nên tình trạng dư thừa đường tự do trong máu.


HVCH: Lê Thị Ngọc Hạnh

-2-

HDKH: TS. Nguyễn Thị Thanh Mai

Bệnh đái tháo đường loại 1 thường gặp ở lứa tuổi nhi đồng và thanh thiếu
niên.
1.2.2. Đái tháo đường loại 2 (hay còn gọi là đái tháo đường không phụ thuộc
insulin)
Insulin được sản sinh hoặc ở mức bình thường, hoặc dưới mức bình thường.
Tuy nhiên, vì lý do nào đó sự nhận biết của các tế bào dự trữ đường đối với insulin
không còn nhạy như bình thường và hệ quả là insulin, theo cơ chế bù trừ, được tăng
cường sản sinh nhằm đưa mức đường huyết về giới hạn bình thường. Cơ chế này
chỉ kéo dài trong một thời gian nhất định, sau đó mức đường huyết lại trở về trạng
thái cao hơn bình thường.
Bệnh đái tháo đường loại 2 có thể xảy ra ở bất kỳ tuổi nào, đặc biệt nó mang

tính chất di truyền. Đây là loại thường gặp nhất và được gọi là đề kháng insulin.

Hình 1.1: Phân loại bệnh đái tháo đường

Ngoài ra, còn có bệnh đái tháo đường thai kỳ. Loại bệnh đái tháo đường này
thường gặp ở 10 % các phụ nữ mang thai khi lượng đường trong máu tăng xảy ra
trong giai đoạn thai kỳ. Điều này được lý giải bởi tác động ức chế của các nội tiết tố


HVCH: Lê Thị Ngọc Hạnh

-3-

HDKH: TS. Nguyễn Thị Thanh Mai

sinh ra trong giai đoạn thai kỳ lên insulin. Insulin ít được nhận biết hơn và lượng
đường trong máu cũng tăng lên. Các triệu chứng đái tháo đường sẽ tự mất đi sau khi
sinh. Tuy nhiên, phụ nữ bị bệnh đái tháo đường loại này dễ có khả năng bị đái tháo
đường loại 2 sau này.
1.3. Tác hại của bệnh đái tháo đường [5][7][8][26]
Đái tháo đường nguy hiểm không chỉ về sự thay đổi lượng đường trong máu,
mà nó còn gây ra nhiều biến chứng khác. Một trong những biến chứng điển hình
nhất của đái tháo đường là rối loạn lipid máu dẫn đến các biến chứng tim mạch như:
nhồi máu cơ tim, đột quỵ, mù lòa, hoại tử chi… Nếu không được điều trị, đái tháo
đường có thể gây tổn thương thận, thần kinh, mắt, xơ cứng mạch máu, …
Sau đây là một số biến chứng thường gặp ở các bệnh nhân đái tháo đường.
1.3.1. Các biến chứng cấp tính
Một số biến chứng cấp tính có thể xảy ra khi đường huyết quá cao hay quá
thấp, nếu không được điều trị sớm sẽ đe dọa đến tính mạng của nạn nhân. Các biến
chứng này bao gồm các loại sau:

Hạ đường huyết (hypoglycemia): Bệnh nhân tiêm insulin sẽ gặp hiện tượng
đường huyết hạ thấp quá mức do lượng insulin cần thiết cho cơ thể quá cao. Hạ
đường huyết có thể được điều trị nhanh chóng bằng cách nạp đường vào cơ thể,
ngược lại có thể dẫn tới ngất xỉu.
Tăng lượng ceton trong máu: Ở bệnh nhân đái tháo đường, khi nồng độ
insulin trong huyết thanh giảm thấp nghiêm trọng, glucose không được sử dụng tốt
làm cho cơ thể thiếu năng lượng. Để bù đắp vào năng lượng cần thiết, cơ thể bắt
đầu sử dụng và phân giải chất béo thành acid béo. Trong quá trình thủy phân chất
béo sẽ tạo ra sản phẩm phụ là ceton. Cơ thể không thể tích trữ lượng ceton quá lớn
nên sẽ tìm cách thải chúng ra ngoài qua nước tiểu. Khi quá nhiều ceton được tạo ra
thì cơ thể không thể thải hết tất cả qua nước tiểu mà tích tụ trong máu gây tăng
lượng ceton trong máu. Đây là biến chứng rất nghiêm trọng do thiếu insulin và chủ
yếu xuất hiện ở bệnh nhân bị đái tháo đường loại 1.


HVCH: Lê Thị Ngọc Hạnh

-4-

HDKH: TS. Nguyễn Thị Thanh Mai

Tăng áp lực thẩm thấu: Bệnh nhân đái tháo đường không được điều trị sẽ
mất rất nhiều dịch do đi tiểu nhiều, gây ra tình trạng cô đặc máu làm áp lực thẩm
thấu trong máu tăng cao. Biến chứng này thường gặp ở bệnh nhân đái tháo đường
loại 2 và có thể gây tử vong nếu không được điều trị.
Tăng acid lactic trong máu: Là do sự tích tụ acid lactic trong cơ thể. Nếu có
quá nhiều acid lactic trong cơ thể thì độ cân bằng sẽ bị phá vỡ. Biến chứng này rất
hiếm gặp và chủ yếu xuất hiện ở bệnh nhân bị đái tháo đường loại 2.
1.3.2. Các biến chứng mãn tính
Bệnh võng mạc (retinopathy): Biến chứng quan trọng nhất về mắt với bệnh

nhân đái tháo đường là bệnh võng mạc, có thể dẫn đến mù lòa. Theo số liệu thống
kê, mỗi năm trong số những bệnh nhân mù có đến 12 % là do bệnh đái tháo đường
dẫn đến mù. Đây là nguyên nhân chính của các bệnh mù không bẩm sinh. Ngoài ra,
điều này có thể dẫn đến một số bệnh về mắt khác như cườm, liệt cơ vận nhãn.
Bệnh thận (nephropathy): Biến chứng thận có thể dẫn đến khi mắc bệnh đái
tháo đường là suy thận mãn tính. Ước chừng có khoảng 40 % bệnh nhân đái tháo
đường bị suy thận và bệnh nhân phải thường xuyên chạy thận nhân tạo. Đây là
nguyên nhân giải thích vì sao người mắc bệnh đái tháo đường thường chiếm đa số
trong những trường hợp lọc thận nhân tạo.
Bệnh thần kinh ngoại biên (neuropathy): Biến chứng thần kinh ngoại biên
có thể gặp phải với bệnh nhân đái tháo đường là tê và đau bàn tay, bàn chân, đôi khi
làm chân mất cảm giác. Điều này có thể dẫn đến bệnh nhân không hề biết khi bị
thương tổn, từ đó gây nên nhiễm trùng nghiêm trọng và giảm sức đề kháng. Đây là
nguyên nhân mà những người mắc bệnh đái tháo đường thường bị nhiễm trùng và
lâu lành. Kết hợp với hai biến chứng trên là tắc nghẽn mạch máu ngoại biên ở tay
chân dẫn đến tay chân bị hoại tử phải cắt bỏ chi.
Bệnh tim mạch (cardiovascular diseases): Nguy cơ mắc bệnh tim của những
người bị bệnh đái tháo đường cao hơn gấp 2 đến 4 lần người thường. Đây là nguyên
nhân chủ yếu gây tàn tật và tử vong ở người bệnh đái tháo đường loại 2 ở các nước
công nghiệp hóa.


HVCH: Lê Thị Ngọc Hạnh

-5-

HDKH: TS. Nguyễn Thị Thanh Mai

1.4. Phương pháp chữa trị bệnh đái tháo đường [5][6][7][8][26]
Trong quá trình điều trị bệnh đái tháo đường, ngoài việc sử dụng thuốc điều

trị, người bệnh cần nhất là một chế độ ăn uống và vận động hợp lý. Vì lượng thức
ăn có ảnh hưởng lớn đến việc điều tiết insulin của tụy tạng, lượng thức ăn vào quá
nhiều thì đường glucose, chất mỡ, acid amin trong máu sẽ tăng cao, tụy tạng mệt
mỏi, chức năng tiết insulin giảm đi, chỉ số đường huyết cao lên. Do đó, cần có một
chế độ ăn uống vừa phải, đa dạng, thường xuyên thay đổi món ăn. Đối với con
người chúng ta, vận động là việc vô cùng cần thiết, đặc biệt là người bệnh đái tháo
đường. Vận động không chỉ giúp chúng ta kiểm soát đường huyết mà còn giảm
những nguy cơ khác vì vận động giúp cải thiện khả năng sử dụng đường của cơ thể,
nâng cao hiệu quả tuần hoàn máu, tăng hấp thụ glucose, giúp giảm đường huyết và
giảm nhu cầu dùng thuốc.
1.4.1. Phương pháp điều trị bệnh đái tháo đường loại 1
Đối với những người mắc chứng đái tháo đường loại 1 thì họ sẽ phải tiêm
insulin thường xuyên trong cả cuộc đời vì cơ thể họ không có khả năng sản sinh ra
loại nội tiết tố đó. Tạm thời việc uống insulin dạng viên là không thể được vì insulin
trong môi trường dạ dày sẽ bị phân hủy. Các nhà khoa học đang nghiên cứu bọc
insulin trong một vỏ thích hợp để thuốc có thể qua được dạ dày, giải phóng ra trong
ruột non và ngấm vào máu. Thời gian gần đây xuất hiện insulin dưới dạng bột và nó
được đưa vào máu bằng đường phổi. Qua nhiều năm nghiên cứu, người ta phát hiện
được dạng thuốc bột này có công hiệu rất cao.
Tuy nhiên, một trong những tác dụng phụ thường gặp nhất của liệu pháp bổ
sung insulin là sự hạ đường huyết quá mức với các triệu chứng như mệt mỏi toàn
thân, bất tỉnh, sốt lạnh, nhức đầu, hoa mắt, chóng mặt… làm giảm chất lượng cuộc
sống.
Ngoài ra, người mắc bệnh đái tháo đường loại 1 cũng có thể được cấy ghép
tuyến tụy, song liệu pháp này rất hiếm thực hiện và ít thành công. Khi ghép thêm


HVCH: Lê Thị Ngọc Hạnh

-6-

HDKH: TS. Nguyễn Thị Thanh Mai

tuyến tụy, cần dùng rất nhiều thuốc ức chế miễn dịch, vì vậy thường gây ra các biến
chứng nặng hơn cả bản thân bệnh đái tháo đường.
1.4.2. Phương pháp điều trị bệnh đái tháo đường loại 2
Việc điều trị đái tháo đường loại 2 phụ thuộc vào tình trạng của bệnh nhân và
bao giờ cũng gắn liền với việc thay đổi cách ăn uống cho thích hợp, tăng cường
hoạt động và giảm béo phì. Chỉ có các bệnh nhân đái tháo đường loại 2 mới có thể
dùng thuốc uống với những chất đặc hiệu nhằm giảm lượng đường huyết, có thể
dùng riêng thuốc viên hoặc kết hợp với phương pháp tiêm insulin.
Các thuốc chữa bệnh đái tháo đường có thể được chia thành 3 nhóm chủ yếu:
· Nhóm thuốc thúc tụy tạng tiết thêm insulin như nhóm sulfonylurea:
glyburide (Micronase, DiaBeta, Glynase), glipizide (Glucotrol, Glucotrol XL),
glimepiride (Amaryl); và nhóm meglitinide: repaglinide (Pradin, Novonorm)).
· Nhóm thuốc giúp insulin hoạt động hữu hiệu hơn như nhóm
biguanide: metformin (Glucophage, Glucophage XR, Metformin XR); nhóm
thiazolidinedione: glitazone, rosiglitazone (Avandia), pioglitazone (Actos).
· Nhóm ngăn ruột bớt hấp thu chất đường khi ăn bằng chất ức chế
enzym α-glucosidase: acarbose (Precose, Glucobay), miglitol (Glyset).
Điều trị đái tháo đường loại 2 theo hướng sử dụng chất ức chế enzym αglucosidase đang rất được thế giới quan tâm. Tuy nhiên, các thuốc ức chế enzym αglucosidase hiện nay có nhiều tác dụng phụ như tiêu chảy, sinh hơi ở ruột, dị ứng vì
những vi khuẩn trong ruột phân hủy chậm carbohydrat.
Do đó, để hạn chế những tác dụng phụ kể trên và đặt ra nhiều lựa chọn cho
việc điều trị bệnh đái tháo đường loại 2, cần thiết phải nghiên cứu thêm chất ức chế
enzym α-glucosidase từ nhiều nguồn khác nhau, đặc biệt là từ các hợp chất thiên
nhiên.


HVCH: Lê Thị Ngọc Hạnh

-7-

HDKH: TS. Nguyễn Thị Thanh Mai

2. ENZYM α-GLUCOSIDASE
2.1. Sơ lược về enzym [1]
Enzym là các chất xúc tác sinh học. Nó là những chất phân tử lớn (protein) tồn
tại trong tự nhiên, hay được tổng hợp có khả năng xúc tác cho một hay nhiều phản
ứng với mức độ đặc hiệu khác nhau ở nhiệt độ và áp suất bình thường.
Nếu so về hiệu suất xúc tác thì hiệu suất xúc tác của enzym lớn hơn so với tất
cả các chất xúc tác vô cơ và hữu cơ khác.
Các chất tham gia trong phản ứng do enzym xúc tác được gọi là cơ chất hay
chất nền (substrate) của enzym.
Người ta nói rằng enzym có tính đặc hiệu hay tính chuyên hóa (specificity)
cao, bởi vì mỗi enzym chỉ xúc tác cho sự chuyển hóa một hay một số chất nền nhất
định theo một kiểu phản ứng nhất định tạo thành một hay một số sản phẩm nhất
định. Chính tính đặc hiệu cao này của enzym bảo đảm cho các quá trình trao đổi
chất trong cơ thể sống thực hiện được chính xác, đặc biệt là quá trình sao chép ADN
và sinh tổng hợp protein. Ngoài ra, tính đặc hiệu của enzym còn có ý nghĩa đặc biệt
quan trọng đối với việc sử dụng chúng trong thực tế.
Mặc dù toàn bộ phân tử enzym có vai trò quan trọng đối với hoạt tính xúc tác
của enzym, nhưng chỉ có một phần nhỏ của phân tử enzym kết hợp với chất nền,
tham gia trực tiếp trong việc tạo thành, hoặc cắt đứt các liên kết của phân tử chất
nền tạo thành sản phẩm phản ứng gọi là trung tâm hoạt động của enzym.
2.2. Chất ức chế enzym [1]
Chất ức chế (hay còn gọi là chất kìm hãm, inhibitor) enzym là chất có tác dụng
làm giảm hoạt độ hay làm enzym không còn khả năng xúc tác biến chất nền thành
sản phẩm.
Chất ức chế enzym có bản chất hóa học rất khác nhau, nó có thể là chất hữu cơ
hoặc vô cơ, có thể là các ion, có thể là chất nền hay là sản phẩm của phản ứng

enzym.
Các chất ức chế có thể tác dụng theo nhiều cách khác nhau, như: ức chế thuận
nghịch hay không thuận nghịch. Các chất ức chế thuận nghịch kết hợp với enzym


HVCH: Lê Thị Ngọc Hạnh

-8-

HDKH: TS. Nguyễn Thị Thanh Mai

theo cách thuận nghịch, hoạt độ của enzym có thể được hồi phục sau khi làm giảm
nồng độ của chất ức chế bằng cách thẩm tích hay pha loãng. Tác dụng của chất ức
chế không thuận nghịch không bị loại bỏ khi thẩm tích. Tuy nhiên, ranh giới giữa
hai loại này cũng không phải là tuyệt đối.
Các chất ức chế thuận nghịch có thể tác dụng theo nhiều kiểu khác nhau, người
ta thường phân biệt ức chế thuận nghịch thành 4 kiểu:
· Ức chế cạnh tranh (competitive inhibition): phần lớn giữa chất ức chế
và chất nền có cấu trúc tương tự nhau. Do đó, cả chất ức chế và chất nền đều tác
động lên trung tâm hoạt động của enzym, chất ức chế sẽ choán chỗ của chất nền.
Khi chất nền có nồng độ cao hơn chất ức chế thì có thể loại bỏ tác dụng của chất ức
chế; ngược lại thì ức chế hoàn toàn enzym.
· Ức chế không cạnh tranh (non-competitive inhibition): enzym có thể
đồng thời kết hợp với cả chất nền và chất ức chế, trong đó chất ức chế kết hợp với
enzym ở vị trí khác với vị trí kết hợp của chất nền với enzym tạo thành phức
enzym–chất nền–chất ức chế không bị chuyển hóa tiếp. Sự kết hợp này sẽ làm thay
đổi cấu trúc không gian theo hướng không thuận lợi cho hoạt động xúc tác của
enzym. Đối với kiểu ức chế này, tác dụng ức chế không thể bị loại trừ bằng cách
tăng nồng độ chất nền.
· Ức chế kháng cạnh tranh (uncompetitive inhibition): chất ức chế chỉ

kết hợp với phức enzym–chất nền mà không kết hợp với enzym tự do. Trong trường
hợp này, có thể là khi enzym kết hợp với với chất nền làm thay đổi dạng không gian
của phân tử, tạo thành trung tâm kết hợp với chất ức chế. Đối với kiểu ức chế này,
tác dụng ức chế cũng không thể bị loại bỏ bằng cách tăng nồng độ chất nền.
· Ức chế hỗn tạp (mixed inhibition): đây là kiểu ức chế có tính chất
trung gian giữa hai kiểu ức chế, ví dụ như cạnh tranh–không cạnh tranh, không cạnh
tranh–kháng cạnh tranh. Trong kiểu ức chế này, chất ức chế không chỉ liên kết với
enzym tự do mà còn liên kết với cả phức enzym–chất nền tạo thành phức enzym–
chất nền–chất ức chế không tạo được sản phẩm. Hiện tượng ức chế này chỉ phụ
thuộc vào nồng độ chất ức chế.


HVCH: Lê Thị Ngọc Hạnh

-9-

HDKH: TS. Nguyễn Thị Thanh Mai

2.3. Sơ lược về enzym α-glucosidase [5][6]
Trong thực phẩm mà chúng ta dùng hàng ngày chứa rất nhiều carbohydrat.
Đây là nguồn cung cấp năng lượng lớn cho cơ thể. Khi vào cơ thể, các carbohydrat
sẽ được thủy phân thành những phân tử đường nhỏ hơn bởi những enzym trong ruột
non. Đầu tiên, tụy tạng (pancreas) sẽ tiết ra enzym α-amylase dùng để phá vỡ các
phân tử carbohydrat lớn thành oligosaccharid. Sau đó, màng tế bào ruột non lại tiết
ra enzym α-glucosidase để tiếp tục phân hoá các oligosaccharid thành các phân tử
đường nhỏ hơn nữa rồi mới thẩm thấu vào máu. Như vậy, nếu enzym α-glucosidase
bị ức chế thì quá trình thủy phân các oligosaccharid sẽ bị chậm lại và lượng đường
đi vào máu sẽ giảm đi. Quá trình này có thể được tóm tắt theo sơ đồ 1.1.
Saccharose
(Glucose + Fructose)

Tinh bột
α-amylase
Maltose
(Glucose + Glucose)
α-glucosidase

Chất ức chế

Glucose

Glucose

Chất ức chế

Glucose

Fructose

Glucose huyết tăng
Sơ đồ 1.1: Quá trình chuyển hóa carbohydrat trong cơ thể

Enzym α-glucosidase có ký hiệu là EC 3.2.1.20. Enzym này còn có các tên
khác như maltase; glucoinvertase; glucosidosucrase; maltase-glucoamylase; αglucopyranosidase; glucosidoinvertase; α-D-glucosidase; α-glucoside hydrolase; α1,4-glucosidase, thuộc nhóm hydrolase (nhóm enzym xúc tác các phản ứng thủy
phân).


HVCH: Lê Thị Ngọc Hạnh

-10-

HDKH: TS. Nguyễn Thị Thanh Mai

Hiện nay, có hai loại enzym α-glucosidase. Enzym α-glucosidase I là loại
enzym được cô lập từ vi khuẩn, nấm men, enzym côn trùng, chỉ thể hiện hoạt tính
trên chất nền không đồng nhất như saccharose, ít hoặc không hoạt tính trên chất nền
đồng nhất như maltose. Còn loại enzym α-glucosidase II là loại enzym được cô lập
từ nấm mốc, thực vật, động vật có vú, thuỷ phân chất nền đồng nhất nhanh hơn
không đồng nhất. Glucosidase I có cấu trúc glucosyl trong khi glucosidase II có cấu
trúc malto; như vậy về cấu tạo của hai nhóm này có sự khác biệt. Do đó, mỗi nhóm
sẽ có sự “ưu ái” riêng với các chất ức chế, enzym hoạt động theo nguyên tắc “ổ
khoá và chìa khoá”.

Maltose

Saccharose

Vì vậy, để khảo sát hoạt tính ức chế α-glucosidase từ Saccharomyces
cerevisa (là một loại nấm), p-nitrophenyl α-D-glucopyranosid (pNPG) được sử dụng
như là cơ chất ban đầu và bị α-glucosidase chuyển hóa sinh ra α-D-glucose và
p-nitrophenol (PNP). Với α-glucosidase II thì cơ chất ban đầu sử dụng sẽ là
p-nitrophenyl 2-deoxy-α-D-arabino-hexopyranosid (pNPA).
2.4. Tác nhân ức chế enzym α-glucosidase [5][24]
Enzym α-glucosidase có vai trò quan trọng trong việc chuyển hóa các phân
tử carbohydrat thành các phân tử đường đơn trong quá trình trao đổi chất, tạo năng
lượng cho cơ thể sống. Việc ức chế hoạt động của enzym này đóng vai trò quan
trọng đối với việc điều trị bệnh đái tháo đường loại 2 và hiện đang thu hút rất nhiều
sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới nhằm tìm ra những hợp chất có khả
năng ức chế hoạt động của enzym α-glucosidase mà ít hoặc không gây ra các phản
ứng phụ như các chất ức chế trước đây.