Nghiên cứu hoạt tính ức chế enzym α glucosidase của một số cây thuốc ở an giang và thành phần các hoạt chất của thân cây núc nác oroxylum indicum (l ) kurz

Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

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

HUỲNH NGỌC NGHIÊM THỤY

NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH ỨC CHẾ ENZYM αGLUCOSIDASE CỦA MỘT SỐ CÂY THUỐC Ở
AN GIANG VÀ THÀNH PHẦN CÁC HOẠT
CHẤT CỦA THÂN CÂY NÚC NÁC
Oroxylum indicum (L.) Kurz
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 62 44 29 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC
Người hướng dẫn khoa học: TS.Nguyễn Thị Thanh Mai

Thành phố Hồ Chí Minh-2011


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Lời cảm ơn
Xin chân thành tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:
Tiến sĩ Nguyễn Thị Thanh Mai, người cô đã
định hướng, truyền thụ những kinh nghiệm quý báo
cho tôi, người đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất
giúp tôi hoàn thành luận văn này.
Cán bộ Nguyễn Xuân Hải, người luôn nhiệt
tình giúp đỡ tôi trong lúc thực nghiệm, giải đoán cấu
trúc cũng như trình bày khóa luận.

Cán bộ Đặng Hoàng Phú, người đã hỗ trợ tôi
rất nhiều khi thực nghiệm.
Cảm ơn gia đình đã luôn ở bên cạnh, động viên,
chia sẻ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho con thực
hiện đề tài.
Thành phố Hồ Chí Minh 9-2011.


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
MỞ ĐẦU
TỔNG QUAN
1.BỆNH ĐÁI THÁO ĐƯỜNG ............................................................................... 1
1.1. Khái niệm ............................................................................................. 1
1.2. Phân loại ............................................................................................... 1
1.2.1. Bệnh đái tháo đường loại 1 ......................................................... 1
1.2.2. Bệnh đái tháo đường loại 2 ......................................................... 1
1.3. Tác hại .................................................................................................. 3
1.3.1. Các biến chứng cấp tính ............................................................. 3
1.3.2. Các biến chứng mãn tính ........................................................... 4
1.4. Phương pháp điều trị ............................................................................. 4
2. ENZYM α-GLUCOSIDASE .............................................................................. 6
2.1. Sơ lược về enzym .................................................................................. 6
2.2. Chất ức chế enzym................................................................................. 6
2.3. Động học phản ứng xúc tác của enzym ................................................. 8

2.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ enzym .................................................. 8
2.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ chất nền [S] ......................................... 9
2.3.3. Ảnh hưởng của chất ức chế ...................................................... 12
2.3.3.1. Ức chế cạnh tranh ....................................................... 12
2.3.3.2. Ức chế kháng cạnh tranh ............................................ 14
2.3.3.3. Ức chế không cạnh tranh ............................................ 16


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

- 6-

2.3.3.4. Uc chS h6n tp ........................................................... 18


2.3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ ........................................................... 20
2.3.5. Ảnh hưởng của pH ................................................................... 20
2.4. Giới thiệu về enzym α-glucosidase ...................................................... 21
2.5.Tác nhân ức chế enzym α-glucosidase ................................................. 22
2.5.1. Các hợp chất ức chế enzym α-glucosidase từ tổng hợp ........... 22
2.5.2. Các hợp chất ức chế enzym α-glucosidase cô lập tự nhiên ...... 25
3. TỔNG QUAN VỀ CÂY NÚC NÁC ................................................................. 30
3.1. Tên gọi ...................................................................................................... 30
3.2. Mô tả thực vật ........................................................................................... 31
3.3. Phân bố ..................................................................................................... 32
3.4. Dược tính .................................................................................................. 33
3.5. Thành phần hóa học ................................................................................... 33
3.5.1. Các hợp chất cô lập từ lá .................................................................. 33
3.5.2. Các hợp chất cô lập từ quả ............................................................... 34
3.5.3. Các hợp chất cô lập từ hạt ................................................................ 35

3.5.4. Các hợp chất cô lập từ vỏ thân ......................................................... 36
3.5.5. Các hợp chất cô lập từ vỏ rễ ............................................................. 37
3.6. Hoạt tính sinh học ..................................................................................... 40
3.6.1. Kháng khuẩn .................................................................................... 40
3.6.2. Chống lại tác nhân gây đột biến ....................................................... 40
3.6.3. Chống ung thư ................................................................................. 40
3.6.4. Ức chế tăng sinh tế bào .................................................................... 40
MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
THỰC NGHIỆM
1. HÓA CHẤT, THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ ........................................................... 43
1.1. Hóa chất ................................................................................................ 43
1.2. Thiết bị .................................................................................................. 43
1.3. Dụng cụ ................................................................................................. 44
2. SÀNG LỌC HOẠT TÍNH ỨC CHẾ ENZYM α-GLUCOSIDASE ................ 44


2.1. Điều chế cao thô .................................................................................... 44
2.1.1. Nguyên liệu ................................................................................ 44
2.1.2.Ly trích ........................................................................................ 49
2.2.

Thử hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase ........................................... 49
2.2.1. Nguyên tắc ............................................................................... 49
2.2.2.Quy trình thử hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase ................. 51
2.2.3.Phương pháp đánh giá khả năng ức chế enzym α-glucosidase ... 53

2.3. Khảo sát động học xác định kiểu ức chế và hằng số ức chế Ki ............... 53
2.3.1.Khảo sát thời gian phản ứng ................................................... 54
2.3.2.Khảo sát nồng độ chất nền ...................................................... 55
2.3.3.Xác định kiểu ức chế .............................................................. 55

2.3.4.Xác định hằng số ức chế Ki ..................................................... 57
3. CÔ LẬP CÁC HỢP CHẤT TỪ THÂN CÂY NÚC NÁC ................................. 59
3.1. Ly trích cao thô ...................................................................................... 59
3.2. Cô lập hợp chất ...................................................................................... 60
3.2.1.Cô lập chất từ phân đoạn A ....................................................... 60
3.2.2.Cô lập chất từ phân đoạn B ....................................................... 61
3.2.3.Cô lập chất từ phân đoạn C và D ............................................... 61
KẾT QUẢ
1. NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH ỨC CHẾ ENZYM α-GLUCOSIDASE CỦA 40
CÂY THUỐC AN GIANG .............................................................................. 65
1.1. Kết quả điều chế cao thô ................................................................. 65
1.2. Kết quả thử hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase của 40 mẫu cây . 66
2. NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN CÁC HOẠT CHẤT ỨC CHẾ ENZYM αGLUCOSIDASE CỦA THÂN CÂY NÚC NÁC .................................................. 69
2.1. Cô lập và xác định cấu trúc các hợp chất ............................................... 69
2.2. Biện luận cấu trúc các hợp chất ............................................................. 72
2.2.1. Hợp chất (1) ..................................................................... 72
2.2.2. Hợp chất (2) ..................................................................... 74


2.2.3. Hợp chất (3) ..................................................................... 77
2.2.4. Hợp chất (4) ..................................................................... 80
2.2.5. Hợp chất (5) ..................................................................... 81
2.2.6. Hợp chất (6) ..................................................................... 84
2.2.7. Hợp chất (7) ..................................................................... 87
2.2.8. Hợp chất (8) ..................................................................... 90
2.2.9. Hợp chất (9) ..................................................................... 91
2.2.10. Hợp chất (10) ................................................................. 92
2.2.11. Hợp chất (11) ................................................................. 94
2.2.12. Hợp chất (12) ................................................................. 96
2.3. Kết quả thử hoạt tính của các hợp chất cô lập được ................................ 98

2.4. Nghiên cứu động học ức chế enzym α-glucosidase của oroxylosid ........ 99
2.4.1. Khảo sát thời gian phản ứng ....................................................... 99
2.4.2. Khảo sát nồng độ chất nền ........................................................ 100
2.4.3. Xác định kiểu ức chế ................................................................ 101
2.4.4. Xác định Ki .............................................................................. 103
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Tóm tắt ảnh hưởng của kiểu ức chế lên Vmax và Km .............................. 20
Bảng 1.2: Sự phân loại khoa học của cây núc nác .................................................. 30
Bảng 2.1: Danh mục các cây thuốc nghiên cứu trong đề tài .................................. 45
Bảng 2.2: Thể tích các hóa chất trong quy trình thử hoạt tính ................................ 52
Bảng 2.3: Thể tích các dung dịch khảo sát nồng độ chất nền ................................ 55
Bảng 2.4: Tóm tắt dạng đồ thị các kiểu ức chế ...................................................... 55
Bảng 2.5: Thể tích các dung dịch nghiên cứu động học ......................................... 57
Bảng 2.6: Tóm tắt cách xác định Ki các kiểu ức chế ............................................. 57
Bảng 3.1: Bảng hiệu suất cao trích được của các mẫu cây thuốc nghiên cứu ......... 65
Bảng 3.2: Kết quả thử hoạt tính của chất đối chứng dương ................................... 66
Bảng 3.3: Kết quả thử hoạt tính của 40 mẫu cây thuốc An Giang ......................... 66
Bảng 3.4: Kết quả thử hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase của các cao phân đoạn
thô ........................................................................................................................ 69
Bảng 3.5: Kết quả thử hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase của các cao phân đoạn
thu được từ cao EtOAc ......................................................................................... 70
1

13

Bảng 3.6: Bảng số liệu phổ H-NMR (500 MHz), C-NMR (125 MHz) và tương
quan HMBC của hợp chất (1) trong dung môi cloroform-d1 .................................. 73
1

13

Bảng 3.7: Bảng so sánh phổ H-NMR, C-NMR của hợp chất (1) trong dung môi
cloroform-d1 và hợp chất oroxylin A trong dung môi dimetyl sulfoxid-d6 ............ 74
1

13

Bảng 3.8: Bảng số liệu phổ H-NMR (500 MHz), C-NMR (125 MHz) và tương
quan HMBC của hợp chất (2) trong dung môi dimetyl sulfoxid-d6 ...................... 76
1

13

Bảng 3.9: Bảng so sánh phổ H-NMR, C-NMR của hợp chất (2) trong dung môi
dimetyl sulfoxid-d6 và hợp chất oroxylosid trong dung môi dimetyl sulfoxid-d6 .. 76
1

13

Bảng 3.10: Bảng số liệu phổ H-NMR (500 MHz), C-NMR (125 MHz) và tương
quan HMBC của hợp chất (3) trong dung môi aceton-d6 ....................................... 78
1

13

Bảng 3.11: Bảng so sánh phổ H-NMR, C-NMR của hợp chất (3) trong dung môi
aceton-d6 và hợp chất hispidulin trong dung môi metanol-d4 ............................... 79


1

13

Bảng 3.12: Bảng so sánh phổ H-NMR, C-NMR của hợp chất (4) trong dung môi
aceton-d6 và hợp chất apigenin trong dung môi aceton-d6 .................................... 81
1

13

Bảng 3.13: Bảng số liệu phổ H-NMR (500 MHz), C-NMR (125 MHz) và tương
quan HMBC của hợp chất (5) trong dung môi aceton-d6 ....................................... 83
1

13

Bảng 3.14: Bảng so sánh phổ H-NMR, C-NMR của hợp chất (5) trong dung môi
aceton-d6 và hợp chất ficusal trong dung môi aceton-d6 ....................................... 84
1

13

Bảng 3.15: Bảng số liệu phổ H-NMR (500 MHz), C-NMR (125 MHz) và tương
quan HMBC của hợp chất (6) trong dung môi aceton-d6 ....................................... 86
1

13

Bảng 3.16: Bảng so sánh phổ H-NMR, C-NMR của hợp chất (6) trong dung môi
aceton-d6 và hợp chất balanophonin trong dung môi cloroform-d1 ....................... 86
1

13

Bảng 3.17: Bảng số liệu phổ H-NMR (500 MHz), C-NMR (125 MHz) và tương
quan HMBC của hợp chất (7) trong dung môi aceton-d6 ....................................... 89
1

13

Bảng 3.18: Bảng so sánh phổ H-NMR, C-NMR của hợp chất (7) trong dung môi
aceton-d6 và hợp chất 2-(1-hydroxymetyletyl)-4H,9H-naphto[2,3-b]furan-4,9-dion
trong dung môi cloroform-d1 ................................................................................ 89
1

13

Bảng 3.19: Bảng so sánh phổ H-NMR, C-NMR của hợp chất (8) trong dung môi
dimetyl sulfoxid-d6 và hợp chất acid salicylic trong dung môi dimetyl sulfoxid-d6 91
1

13

Bảng 3.20: Bảng so sánh phổ H-NMR, C-NMR của hợp chất (9) trong dung môi
aceton-d6 và hợp chất acid p-hydroxybenzoic trong dung môi aceton-d6 .............. 92
1

13

Bảng 3.21: Bảng so sánh phổ H-NMR, C-NMR của hợp chất (10) trong dung môi
metanol-d4 và hợp chất acid protocatechuic trong dung môi dimetyl sulfoxid-d6 ..93
1

13

Bảng 3.22: Bảng so sánh phổ H-NMR, C-NMR của hợp chất (11) trong dung môi
cloroform-d1 và hợp chất isovanillin trong dung môi cloroform-d1 ....................... 95
1

13

Bảng 3.23: Bảng số liệu phổ H-NMR (500 MHz), C-NMR (125 MHz) và tương
quan HMBC của hợp chất (12) trong dung môi aceton-d6 ..................................... 97
1

13

Bảng 3.24: Bảng so sánh phổ H-NMR, C-NMR của hợp chất (12) trong dung môi
aceton-d6 và hợp chất β-hydroxypropiovanillon trong dung môi cloroform-d1 .... ..98
Bảng 3.25: Bảng kết quả hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase của 10 hợp chất cô
lập từ ruột thân cây núc nác .................................................................................. 98


Bảng 3.26: Kết quả đo mật độ quang theo thời gian khảo sát ................................ 99
Bảng 3.27: Thể tích các dung dịch nền và giá trị mật độ quang đo được tương ứng
...................................................................................................................................... 100

Bảng 3.28: Kết quả mật độ quang theo sự thay đổi nồng độ chất nền và chất ức chế
............................................................................................................................ 101
Bảng 3.39: Bảng xử lý số liệu mẫu control và mẫu ức chế .................................. 102
Bảng 3.30: Giá trị Kht/Vht ứng với các nồng độ ức chế khác nhau ........................ 103


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Phân loại bệnh tiếu đường ..................................................................... . 2
Hình 1.2: Sự phụ thuộc của vận tốc phản ứng vào [E] .......................................... . 9
Hình 1.3: Biến thiên vận tốc phản ứng theo nồng độ chất nền ............................... 11
Hình 1.4: Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ chất nền theo LineweaverBurk ..................................................................................................................... 11
Hình 1.5: Kiểu ức chế cạnh tranh .......................................................................... 12
Hình 1.6: Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ chất nền theo LineweaverBurk khi có ức chế cạnh tranh .............................................................................. 13
Hình 1.7: Đồ thị biểu diễn Kct theo [I] khi có chất ức chế cạnh tranh để xác định Ki
.............................................................................................................................. 14
Hình 1.8: Kiểu ức chế kháng cạnh tranh ................................................................ 14
Hình 1.9: Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ chất nền theo LineweaverBurk khi có ức chế kháng cạnh tranh .................................................................... 15
Hình 1.10: Đồ thị biểu diễn 1/Vkct và 1/Kkct theo [I] khi có chất ức chế kháng cạnh
tranh để xác định Ki .............................................................................................. 16
Hình 1.11: Kiểu ức chế không cạnh tranh ............................................................. 16
Hình 1.12: Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ chất nền theo
Lineweaver-Burk khi có ức chế không cạnh tranh ................................................ 17
Hình 1.13: Đồ thị biểu diễn 1/Vkoct theo [I] khi có chất ức chế không cạnh tranh để
xác định Ki ........................................................................................................... 18
Hình 1.14: Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ chất nền theo
Lineweaver-Burk khi có ức chế hỗn tạp ................................................................ 19
Hình 1.15: Đồ thị biểu diễn Kht/Vht theo [I] khi có chất ức chế hỗn tạp để xác định
Ki .......................................................................................................................... 19
Hình 1.16: Hợp chất disaccarit ức chế enzym α-glucosidase ................................ 22

Hình 1.17: Các hợp chất iminosugar ức chế enzym α-glucosidase ....................... 23


Hình 1.18: Các hợp chất carbasugar và pseudoaminosugar ức chế enzym αglucosidase ........................................................................................................ .. 24
Hình 1.19: Các hợp chất thiosugar ức chế enzym α-glucosidase ............................ 24
Hình 1.20: Các hợp chất không có liên kết glycosidic ức chế enzym α-glucosidase
......................................................................................................................... .... 25
Hình 1.21: Cây núc nác và hoa ............................................................................. 31
Hình 1.22: Quả và hạt cây núc nác ........................................................................ 32
Hình 1.23: Các hợp chất cô lập từ lá cây núc nác .................................................. 34
Hình 1.24: Các hợp chất cô lập từ quả núc nác ..................................................... 35
Hình 1.25: Các hợp chất cô lập từ hạt cây núc nác ................................................ 36
Hình 1.26: Các hợp chất cô lập từ vỏ thân cây núc nác ........................................ 37
Hình 1.27: Các hợp chất cô lập từ vỏ rễ cây núc nác ............................................. 39
Hình 2.1: Cấu trúc của acarbose ........................................................................... 52
Hình 2.2: Cấu trúc của acid tannic ........................................................................ 52
Hình 2.3: Đường biểu diễn phương trình Lineweaver-Burk ................................... 54
Hình 3.1: Cấu trúc các hợp chất cô lập được từ thân cây núc nác..................... ..... 71
Hình 3.2: Cấu trúc của hợp chất (1) ...................................................................... 72
Hình 3.3: Tương quan HMBC và COSY của hợp chất (1) .................................... 73
Hình 3.4: Cấu trúc của hợp chất (2) ...................................................................... 74
Hình 3.5: Nhóm đường glucuronid của hợp chất (2) ............................................. 75
Hình 3.6: Tương quan HMBC của hợp chất (2) .................................................... 75
Hình 3.7: Cấu trúc của hợp chất (3) ...................................................................... 77
Hình 3.8: Tương quan HMBC của hợp chất (3) .................................................... 78
Hình 3.9: Cấu trúc của hợp chất (4) ...................................................................... 80
Hình 3.10: Cấu trúc của hợp chất (5) .................................................................... 81
Hình 3.11: Tương quan HMBC và COSY của hợp chất (5) .................................. 83
Hình 3.12: Cấu trúc của hợp chất (6) .................................................................... 84
Hình 3.13: Tương quan HMBC và COSY của hợp chất (6) .................................. 85

Hình 3.14: Cấu trúc của hợp chất (7) ..................................................................... 87
Hình 3.15: Tương quan HMBC và COSY của hợp chất (7) ....................................88
Hình 3.16: Cấu trúc của hợp chất (8) ......................................................................90
Hình 3.17: Cấu trúc của hợp chất (9) .......................................................................91
Hình 3.18: Cấu trúc của hợp chất (10) .............................................................. ......92
Hình 3.19: Cấu trúc của hợp chất (11) ....................................................................94
Hình 3.20: Cấu trúc của hợp chất (12) ....................................................................96
Hình 3.21: Một số tương quan HMBC của hợp chất (12) ........................................97
Hình 3.22: Đồ thị biểu diễn mật độ quang theo thời gian .................................. ..100
Hình 3.23: Đồ thị biểu diễn mật độ quang theo nồng độ chất nền .........................101
Hình 3.24: Đồ thị biểu diễn 1/V0 theo 1/[S] với các nồng độ ức chế khác nhau.... ..102
Hình 3.25: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Kht/Vht vào nồng độ chất ức chế ... ...103


DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1.1: Sơ đồ phản ứng xúc tác enzym trường hợp có 1 chất nền.................... 9
Sơ đồ 1.2: Sơ đồ chuyển hóa đường trong cơ thể .............................................. 21
Sơ đồ 2.1: Sơ đồ điều chế cao thô ...................................................................... 49
Sơ đồ 2.2: Quy trình thử hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase ......................... 51
Sơ đồ 2.3: Quy trình khảo sát thời gian phản ứng .............................................. 54
Sơ đồ 2.4: Quy trình ly trích cao từ thân cây núc nác......................................... 59
Sơ đồ 2.5: Quy trình cô lập chất từ phân đoạn A................................................ 62
Sơ đồ 2.6: Quy trình cô lập chất từ phân đoạn B................................................ 63
Sơ đồ 3.1: Hoạt tính ức chế enzym α-glucosidase các cây thuốc có IC50 50-100 μM
-1

mL .................................................................................................................. 68

MỞ ĐẦU
Bệnh đái tháo đường với các biến chứng nguy hiểm như bệnh tim mạch, tai
biến mạch máu não, mù lòa, suy thận, đoạn chi ... đã trở thành nguyên nhân gây tử
vong thứ tư ở các nước đang phát triển. Trên thế giới cứ mỗi 10 giây đồng hồ lại có
một người chết vì những biến chứng của bệnh đái tháo đường cũng như có hai
trường hợp mới được chẩn đoán. Vì vậy, việc nghiên cứu các phương pháp điều trị
bệnh đái tháo đường đang được các nhà khoa học quan tâm.
Trong các hướng điều trị bệnh đái tháo đường loại 2, hướng điều trị bằng
cách ức chế hoạt động của enzym α-glucosidase hiện đang được các nhà nghiên cứu
quan tâm vì có cơ chế đơn giản, an toàn. Tuy nhiên, những loại thuốc ức chế enzym
α-glucosidase đang sử dụng vẫn có nhiều tác dụng phụ, nên nhằm hạn chế những
tác dụng phụ và đưa thêm nhiều lựa chọn cho việc điều trị bệnh đái tháo đường, cần
phải nghiên cứu thêm các chất ức chế enzym α-glucosidase mới từ nhiều nguồn
khác nhau.
Các nhà khoa học trên thế giới đã có 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. Trong khi đó, Việt Nam có nguồn cây thuốc dồi dào,
phong phú, và trong dân gian ta từ lâu đã lưu truyền nhiều bài thuốc chữa bệnh đái
tháo đường bằng cây cỏ, thế nhưng chỉ có một vài nghiên cứu về vấn đề này. Tại
sao ta không tìm hiểu xem trong nguồn cây thuốc ấy, liệu có cây thuốc nào có hoạt
tính ức chế enzym α-glucosidase? Từ đó có thể cô lập được những hợp chất mới có
khả năng điều trị bệnh đái tháo đường từ thiên nhiên, đóng góp cho sự phát triển
của ngành hóa dược nước ta.


TỔNG QUAN


-1-

1. BỆNH ĐÁI THÁO ĐƯỜNG
1.1. Khái niệm [5]
Bệnh đái tháo đường (hay còn gọi là tiểu đường) là một bệnh nguy hiểm đặc
trưng bằng mức đường (glucose) trong máu cao, nguyên nhân là do thiếu insulin có
kèm hoặc không kèm theo kháng insulin với các mức độ khác nhau.
Những người mắc bệnh không những có lượng đường trong máu cao, mà cả
trong nước tiểu nữa. Chính vì thế mà bệnh đái tháo đường có tên gọi chuyên môn là
Diabetes mellitus, theo tiếng Hy Lạp có nghĩa là mật ong.

1.2. Phân loại

[5]

Một cách tổng quát, bệnh đái tháo đường được chia làm 2 loại chính: loại 1
và loại 2.

1.2.1. Bệnh đái tháo đường loại 1
Bệnh đái tháo đường loại 1 thường xảy ra ở trẻ em từ 10 tuổi trở lên và
chiếm 10% trong số các trường hợp bị bệnh. Nguyên nhân là do cơ thể không sản
xuất được insulin vì hệ thống miễn dịch của cơ thể nhầm lẫn đã tấn công vào các tế
bào của tuyến tụy làm cho tuyến tụy không sản xuất ra insulin. Khi không có
insulin, tế bào sẽ không chuyển hóa được glucose làm cho lượng glucose trong máu
tăng cao.

1.2.2. Bệnh đái tháo đường loại 2
Bệnh thường xảy ra ở người trên 50 tuổi, chiếm khoảng gần 90 % trong tổng
số trường hợp bị đái tháo đường. Đối với những người bị đái tháo đường loại 2, mặc
dù cơ thể vẫn sản xuất được insulin nhưng các tế bào không hoặc kém nhạy cảm với
sự có mặt của insulin. Lượng đường trong máu do không được chuyển hóa thành

năng lượng nên giữ ở mức cao. Khi đó, cơ thể phản ứng bằng cách tăng sản xuất


-2-

insulin lên và gây quá tải cho tuyến tụy. Theo thời gian, lượng insulin được tiết ra
dần dần giảm.

Hình 1.1: Phân loại bệnh tiểu đường

Bệnh đái tháo đường loại 2 còn có nguyên nhân tiềm ẩn trong cấu tạo gen,
điều này làm cho bệnh phát triển nhanh hơn. Nếu những người mang gen tiềm ẩn
được phát hiện sớm và có biện pháp phòng ngừa bằng cách ăn uống hợp lí thì bệnh
có thể không xuất hiện hoặc phát triển chậm, nhưng bệnh vẫn giữ ở dạng tiềm ẩn.
Trong trường hợp ngược lại, bệnh sẽ phát triển rất nhanh.
Ngoài ra, còn một vài trường hợp bệnh đái tháo đường khác như đái tháo
đường đôi và đái tháo đường thai kì.
Đái tháo đường đôi: Bệnh nhân có cả đặc điểm của đái tháo đường loại 1 và
loại 2. Phần lớn bệnh nhân khi mới được chẩn đoán có những biểu hiện giống như
đái tháo đường loại 2 nhưng trong vòng vài năm sau bệnh nhân cần insulin để kiểm
soát đường huyết. Các chuyên gia cho rằng đái tháo đường đôi là dạng diễn tiến
chậm của đái tháo đường loại 1.


-3-

Đái tháo đường thai kì: Đây là dạng đái tháo đường xảy ra ở một số phụ nữ
mang thai và sẽ biến mất sau khi sinh. Phụ nữ mắc bệnh đái tháo đường thai kì có
nhiều khả năng phát triển thành đái tháo đường loại 2.

1.3. Tác hại

[5]

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: 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 hormon insulin và chủ yếu
xuất hiện ở bệnh nhân bị tiểu đường loại 1.
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 tiểu đường loại 2.


-4-

1.3.2. Các biến chứng mãn tính

Tăng đường huyết lâu dài sẽ đưa đến những biến chứng sau:
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. 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 tiểu đường là suy thận mãn tính. 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 (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 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 tiểu 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.

1.4. Phương pháp điều trị

[5] [36]

Phương pháp điều trị đái tháo đường loại 1: với những người mắc bệnh
đái tháo đường loại 1, họ sẽ phải tiêm insulin thường xuyên trong cả cuộc đời vì cơ
thể họ không có khả năng tạo ra hormon này. Insulin có nhiều loại nhưng nằm trong

-5-

hai dạng chính tùy theo tác dụng nhanh hay chậm: dạng tác dụng nhanh dùng ngay
trước bữa ăn để tăng lượng insulin trong cơ thể phù hợp với lượng carbohydrat sắp
nhập vào, dạng tác dụng chậm dùng vào buổi tối để giữ lượng đường trong máu
không tăng vọt trong nhiều giờ vào hôm sau.
Hiện nay, việc uống insulin dạng viên là không thể vì insulin trong môi
trường dạ dày sẽ bị phân hủy. Do đó, các nhà khoa học đang nghiên cứu bọc insulin
trong một vỏ nang thích hợp để thuốc có thể qua được dạ dày, giải phóng ra trong
ruột non và ngấm vào máu. Thời gian gần đây, ta thấy xuất hiện insulin dưới dạng
bột, nó được đưa vào máu bằng đường phổi. Qua nhiều năm nghiên cứu, người ta
phát hiện được dạng thuốc bột này có hiệu quả rất cao.
Phương pháp điều trị đái tháo đường loại 2: phụ thuộc vào tình trạng của
bệnh nhân, phương pháp chữa trị gắn liền với việc ăn uống thích hợp, tăng cường
hoạt động. Chỉ bệnh nhân đái tháo đường loại 2 mới dùng thuốc uống kết hợp với
những chất đặc hiệu nhằm làm giảm lượng đường huyết. Bệnh nhân có thể dùng
riêng thuốc viên hoặc kết hợp với phương pháp tiêm insulin.
Thuốc sử dụng để điều trị bệnh đái tháo đường loại 2 chủ yếu chia 3 nhóm:
 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).
 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).
Phương pháp ức chế enzym α-glucosidase trong điều trị đái tháo đường loại
2 được ưu tiên sử dụng vì cơ chế đơn giản, an toàn, chỉ xảy ra trong bộ phận tiêu

-6-

hóa chứ không tham gia vào quá trình chuyển hóa đường hay cải thiện chức năng
của insulin cũng như kích thích sự sản sinh insulin … như các phương pháp khác.

2. ENZYM α-GLUCOSIDASE
2.1 Sơ lược về enzym

[2]

Enzym là chất xúc tác sinh học có thành phần cơ bản là protein và có trong
mọi tế bào sinh vật. Trong cuộc sống, nhờ có enzym mà xảy ra rất nhiều phản ứng
hóa học với một hiệu suất rất cao mặc dù ở điều kiện bình thường về nhiệt độ, áp
suất, pH.
Như vậy, enzym là một loại protein xúc tác các phản ứng hóa học. Trong các
phản ứng này, các phân tử lúc bắt đầu của quá trình được gọi là chất nền, enzym sẽ
biến đổi chúng thành các phân tử khác nhau. Tất cả các quá trình trong tế bào đều
cần enzym. Enzym có tính chọn lọc rất cao đối với chất nền của nó. Hầu hết phản
ứng được xúc tác bởi enzym đều có tốc độ cao hơn nhiều so với khi không được
xúc tác. Có trên 4000 phản ứng sinh hóa được xúc tác bởi enzym.
Hoạt tính của enzym chịu tác động bởi nhiều yếu tố. Tác nhân ức chế là các
phân tử làm giảm hoạt tính của enzym, trong khi yếu tố hoạt hóa là những phân tử
làm tăng hoạt tính của enzym.

2.2. Chất ức chế enzym

[2]

Chất ức chế enzym là những chất làm giảm tốc độ phản ứng do enzym xúc
tác. Hoạt động của một enzym có thể giết chết một mầm bệnh hoặc điều chỉnh lại

sự không cân bằng trong chuyển hóa. Có nhiều loại thuốc ức chế enzym, chúng
cũng được sử dụng như là chất diệt cỏ và thuốc trừ sâu. Không phải tất cả các phân
tử liên kết với enzym đều là chất ức chế enzym, những chất hoạt hóa liên kết với
các enzym và làm tăng hoạt tính enzym mà chúng liên kết.


-7-

Sự liên kết của một chất ức chế có thể ngăn chặn một chất nền đi vào tâm
hoạt động của enzym và gây trở ngại cho các phản ứng xúc tác của enzym đó. Chất
ức chế có thể liên kết với enzym thuận nghịch hoặc không thuận nghịch. Chất ức
chế không thuận nghịch thường phản ứng với enzym và thay đổi nó về mặt hóa học.
Những chất ức chế đó làm thay đổi dư lượng các acid amin quan trọng cần thiết cho
hoạt động của enzym. Ngược lại, chất ức chế thuận nghịch liên kết không đồng hóa
trị và theo những kiểu khác nhau tùy thuộc vào liên kết chất ức chế-enzym, phức
enzym-chất nền, hoặc cả hai.
Chất ức chế thuận nghịch liên kết với enzym bằng các tương tác không đồng
hóa trị chẳng hạn như liên kết hydrogen, tương tác kị nước và liên kết ion. Nhiều
liên kết yếu giữa các chất ức chế và tâm hoạt tính mạnh mẽ và đặc biệt. Ngược lại,
đối với các chất nền và chất ức chế không thuận nghịch, các chất ức chế thuận
nghịch thường không trải qua phản ứng hóa học khi liên kết với enzym và có thể dễ
dàng loại bỏ bằng cách pha loãng hoặc thẩm tách.
Có 4 kiểu của ức chế enzym thuận nghịch, chúng được phân chia dựa theo
tác động của sự thay đổi nồng độ chất nền của enzym trên chất ức chế:
 Ức chế cạnh tranh (competitive inhibition): chất nền và chất ức chế
không liên kết với enzym cùng một lúc. Điều này có thể là do chất ức chế có
ái lực với tâm hoạt động của một loại enzym nên xảy ra sự cạnh tranh giữa
chất nền và chất ức chế cạnh tranh vào tâm hoạt động của enzym. Đây là loại
ức chế có thể được khắc phục bằng nồng độ đủ cao của chất nền bởi vì những
chất ức chế cạnh tranh thường có cấu trúc tương tự như cấu trúc của chất nền

thật.
 Ức chế kháng cạnh tranh (uncompetitive inhibition): chất ức chế chỉ
chỉ kết hợp với phức enzym-chất nền mà không kết hợp với enzym tự do.
Đây là một dạng ức chế mà các liên kết của chất ức chế với enzym làm giảm


-8-

hoạt tính của nó nhưng không ảnh hưởng đến liên kết của enzym-chất nền.
Kết quả là mức độ của sự ức chế chỉ phụ thuộc vào nồng độ của chất ức chế.
 Ức chế không cạnh tranh (noncompetitive inhibition): chất ức chế kết
hợp với enzym ở vị trí khác với vị trí kết hợp của chất nền tạo thành phức
enzym-chất nền-chất ức chế không bị chuyển hóa tiếp. Như vậy, enzym có
thể đồng thời kết hợp cả chất ức chế và chất nền. Chất nền và chất ức chế
không cạnh tranh với nhau để kết hợp với enzym và cũng không thể loại trừ
tác dụng kìm hãm bằng cách tăng nồng độ chất nền.
 Ức chế hỗn tạp (mixed inhibition): là chất ức chế không những liên
kết với enzym tự do mà còn liên kết với cả phức hợp enzym-chất nền tạo
thành phức hợp enzym-chất ức chế-chất nền nên không tạo được sản phẩm.
Hiện tượng ức chế chỉ phụ thuộc vào nồng độ chất ức chế. Tốc độ ức chế cực
đại đo được khi không có chất ức chế là cao hơn khi có mặt chất ức chế.

2.3. Động học phản ứng xúc tác của enzym

[2]

Phản ứng do enzym xúc tác phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nồng độ enzym,
bản chất và nồng độ các chất phản ứng (chất nền), nhiệt độ, pH của môi trường, các
ion kim loại, các chất vô cơ và hữu cơ khác, ... Điều đáng lưu ý là các yếu tố hóa lý
không chỉ ảnh hưởng đến phản ứng enzym theo kiểu giống như các phản ứng hóa

học thông thường mà còn ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng thông qua tác dụng của
chúng đối với cấu trúc phân tử enzym.

2.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ enzym
Trong điều kiện dư thừa chất nền, nghĩa là [S] >> [E] thì tốc độ phản ứng
phụ thuộc vào [E], v = K[E] có dạng y = ax. Nhờ đó người ta đã đo [E] bằng cách
đo vận tốc phản ứng do enzym đó xúc tác.
Có nhiều trường hợp trong môi trường có chứa chất ức chế hay hoạt hóa thì
vận tốc phản ứng do enzym xúc tác không phụ thuộc tuyến tính với [E] đó.


-9-

Hình 1.2: Sự phụ thuộc của vận tốc phản ứng vào [E]

2.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ chất nền [S]
Ta khảo sát trường hợp đơn giản nhất: chỉ một chất nền S, E xúc tác tạo
thành một sản phẩm P

Sơ đồ 1.1: Sơ đồ phản ứng xúc tác enzym trường hợp có 1 chất nền

Phức ES gọi là phức Michaelis- Menten.
Gọi v1 là vận tốc của phản ứng tạo thành phức chất ES.
Gọi v-1 là vận tốc của phản ứng phân ly phức chất ES tạo thành E và S.
Gọi v2 là vận tốc của phản ứng tạo thành E và P (sản phẩm).
v1 = k1[E][S]
v-1 = k-1[ES]
v2 = k2[ES]
Khi hệ thống đạt trạng thái cân bằng ta có:
k-1[ES] + k2[ES] = k1[E][S]

(1)

(k-1+k2)[ES] = k1[E][S]

(2)