Nghiên cứu phân lập, chuyển hóa và đánh giá tác dụng sinh học của steroid từ loài sao biển acanthaster planci

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

ĐINH THỊ HÀ

NGHIÊN CỨU PHÂN •LẬP, CHUYỂN HÓA VÀ ĐÁNH GIÁ
7

TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA STEROID TỪ LOÀI SAO BIỂN
ACANTHASTER PLANCI

LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Hà Nội-2020


ĐINH THỊ HÀ

NGHIÊN CỨU PHÂN
• LẬP, CHUYỂN HÓA VÀ ĐÁNH GIÁ
7

TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA STEROID TỪ LOÀI SAO BIỂN
ACANTHASTER PLANCI

Chuyên ngành: Hóa học các hợp chất thiên nhiên
Mã số: 9 44 01 07

LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS. TS. Trần Thị Thu Thủy
PGS. TS. Ngô Đại Quang

Tôi xin cam đoan luận án này là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự
hướng dẫn của PGS. TS. Trần Thị Thu Thủy và PGS. TS. Ngô Đại Quang. Các số liệu và
kết quả được nêu trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ
công trình nào khác.
Tác giả luận án

Đinh Thị Hà

Hà Nội-2020


3
Luận án này được hoàn thành tại Viện hóa học các Hợp chất thiên nhiên, Viện
Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc tới hai người thầy hướng dẫn là
PGS. TS. Trần Thị Thu Thủy - Viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên (INPC), Viện Hàn
lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, và PGS. TS. Ngô Đại Quang - Tập đoàn hóa chất
Việt Nam, những người thầy đã tận tình hướng dẫn, định hướng nghiên cứu một cách
khoa học cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện
luận án.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới Ban Lãnh đạo Học Viện Khoa học và Công nghệ,
Ban Lãnh đạo Viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên - Viện Hàn lâm Khoa học và Công
nghệ Việt Nam đã luôn tạo điều kiện cho tôi được học tập và sử dụng các thiết bị tiên tiến
của Viện để hoàn thành tốt các mục tiêu đề ra của luận án. Tôi cũng xin trân trọng cảm
ơn Hội đồng Khoa học Viện hóa học các Hợp chất thiên nhiên, GS. TS. Phạm Quốc Long,
GS. TS. Lê Mai Hương, PGS. TS. Nguyễn Mạnh Cường về những lời khuyên bổ ích và
những góp ý quý báu trong việc hoàn thiện luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn Viện sĩ Valentin A. Stonik, TSKH Alla A. Kicha - Viện
Hóa sinh Hữu cơ Thái Bình Dương (PIBOC), Viện Hàn lâm Khoa học liên bang Nga đã
tạo điều kiện cho tôi được thực tập, học hỏi và tiếp cận các phương pháp nghiên cứu
cũng như các trang thiết bị tiên tiến của Viện trong quá trình làm thực nghiệm và hoàn
thiện luận án.
Tôi xin trân trọng cảm ơn TS. Lee Jae Wook - Viện Khoa học và Công nghệ Hàn
Quốc (KIST) tại Gangneung, Hàn Quốc và TS. Đỗ Hữu Nghị (INPC) đã tận tình giúp đỡ
tôi trong quá trình thử nghiệm các nghiên cứu về hoạt tính sinh học.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Đoàn Lan Phương và tập thể cán bộ
Phòng Hóa sinh hữu cơ (INPC), bạn bè đồng nghiệp và gia đình đã nhiệt tình giúp đỡ,
động viên và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án này.
Tác giả luận án


4
MỤC LỤC


11
1.1.

Tình hình cứu tổng hợp các hợp chất polyhydroxysteroid và hydroximinosteroid từ

6


I
V
4.2.1.1 Hợp chất cholestane-3p,6a-diol (15c) và cholestane-3p,6p-diol (16c) . 113
4.2.I.2.

Hợp chất cholestan-5-ene-3p,4p-diol (17c), cholestan-5-ene-3p,7p-diol


8
DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC SƠ ĐỒ


vill
DANH MỤC BẢNG


10

Bảng 4.25: Hoạt tính gây độc tế bào Hep G2 và T98G của các hợp chất 15c-21c... 1344
Bảng 4.26: Hoạt tính gây độc tế bào Hep G2, HeLa, T98G của các
chất 22c-31c ... 1355
DANH MUC CHtf VIET TAT
Ky hieu
Tiêng Anh

Tiêng Việt
Các phương pháp săc ký
CC
HPLC

Column Chromatography

Săc ký cột thường

High Performance Liquid Chromatography

TLC

Thin Layer Chromatography

SiO2

Silica gel

Săc ký lỏng hiệu năng cao
Săc ký bản mỏng

Các phương pháp phổ
!H-NMR
C-NMR

13

COSY
DEPT

ESI-MS
GC-MS
HMBC
H2BC

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân
proton

Proton Nuclear Magnetic Resonance
Spectroscopy
Carbon-13 Nuclear Magnetic
Spectroscopy
Correlated Spectroscopy

Resonance Phổ cộng hưởng từ hạt nhân
carnon 13
Phổ tương tác proton

Distortionless Enhancement by Polarisation Phổ DEPT
Transfer
Electron Spray Ionization Mass Spectrometry Phổ khối ion hóa phun mù
điện tử
Gas Chromatography-Mass Spectrometry Săc ký khí ghép nối khối phổ
Heteronuclear Multiple Bond Correlation
Heteronuclear Two Bond Correlation

Phổ tương tác dị hạt nhân qua
nhiều liên kết
Phổ tương tác dị hạt nhân qua
hai liên kết

HR-ESI-MS High Resolution - Electron Spray Ionization - Phổ khối phân giải cao ion hóa
Mass Spectrometry
phun mù điện tử
HSQC
Heteronuclear Single Quantum Coherence Phổ tương tác dị hạt nhân qua
một liên kết
IR
Infrared Spectroscopy
Phổ hồng ngoại
NOESY

Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy

TOCSY

Total Correlation Spectroscopy

ROESY

Rotating
frame
Spectroscopy

Overhauser

Phổ NOESY
Phổ TOCSY

effect Phổ ROESY

11
J (Hz)
d (ppm)

Hăng số tưong tác tính băng
Hz
(ppm = part per million)

Độ dịch chuyên hóa học tính
bằng phần triệu

Cäc dong te bäo
HeLa

Human cervical adenocarcinoma cell line

Dòng tê bào ung thư cổ tử
cung ở người

Hep-G2

Human hepatocellular carcinoma cell line

Dòng tê bào ung thư gan ở
người

HT-29

Human colorectal carcinoma cell line

Dòng tê bào ung thư đại trực
tràng ở người

HCT-116

Human colon cancer cell line

Dòng tê bào ung thư ruột kêt ở
người

MDA-MB231

Human breast adenocarcinoma cell line

Dòng tê bào ung thư biêu mô
tuyên vú người

RPMI-7951

Human malignant melanoma cell line

Dòng tê bào u săc tố ác tính ở
người

T-47D

Human breast cancer cell line

T98G

Glioblastoma cell line

Dòng tê bào ung thư vú ở
người
Dòng tê bào ung thư não

Cäc hoa chat
BH3

T rihydridoborane

CeCl3.7H2O

Cerium (III) chloride heptahydrate

CHCI3

Chloroform

Cloroform

CH2CI2

Dichloromethane

Diclometan

DMAP

4-Dimethylaminopyridine

4-dimethylaminopyridin

DMEM

Dulbecco’s Modified Eagle Medium

Môi trường nuôi cây tê bào
DMEM

DMSO

Dimethyl sulfoxide

EtOH

Ethanol

Cồn

EtOAc

Ethyl acetate

Etyl acetat

HCOOH

Formic acid

Acid formic

H2O2

Hydrogen peroxide

m-CPBA

meta-Chloroperoxybenzoic acid

MeOH

Methanol

(D C M)


12
NaBH4

Sodium borohydride

NH2OH.HCI

hydroxylamine hydrochloride

NMO

4-Methylmorpholine N-oxide

OsO4

Osmium tetroxide

PCC

Pyridinium chlorochromate

THF

T etrahydrofuran

TMS

T etramethylsilane

SeO2

Selenium dioxide
Cac ky hiêu viêt tât khac

ED50

Effective dose 50%

Lieu hiêu dung 50%

IC50

Inhibitory concentration 50% cell viability of Nông dô ûc chê 50% kha nang
sông cua tê bào ung thu
cancer cells

IF50
MIC

Inhibitory concentration 50% reduction in Nông dô gây giam 50% su
hinh thành khôi u
colonies formation of cancer cells
Minimum inhibitory concentration
Nông dô ûc chê tôi thiêu

M.p.

Melting point

MTT

3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazoli bromide

MTS

3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-5-(3-carboxymethoxyphenyl)-2-(4-sulfophen-yl)2H-tetrazolium

Diêm chay

[a]D

Dô quay cuc riêng

CTPT

Công thûc phân tù

cs

Công su


13
MỞ ĐẦU
Bề mặt trái đất có đến 70% diện tích là biển và các Đại dương, nơi chứa đựng
nguồn tài nguyên sinh vật biển vô cùng đa dạng và phong phú với hàng trăm ngàn loài
thực vật, động vật và vi sinh vật khác nhau. Với sự đa dạng này, nguồn lợi mang lại từ biển
là vô cùng dồi dào và quý báu, cung cấp nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp chủ
lực, như chế biến hải sản, hóa mỹ phẩm, dược phẩm và rất nhiều nhóm ngành khác...Tuy
nhiên, trước đây, giá trị mang lại từ nguồn lợi biển chủ yếu cho các ngành chế biến thực
phẩm, trong khi đó, các giá trị cung cấp về nguồn dược liệu ứng dụng cho y học và dược
học vẫn còn rất hạn chế.
Ngày nay, các giá trị về dược, y học của tài nguyên biển đang ngày càng được quan
tâm nghiên cứu, và ưu tiên phát triển. Đã có nhiều hợp chất từ sinh vật biển được phân lập,
xác định cấu trúc và thử nghiệm hoạt tính sinh học. Trong đó, đã có các hợp chất thể hiện
hoạt tính sinh học phong phú, có thể cung cấp hình mẫu cho các thế hệ thuốc mới. Đồng
thời, khi tìm ra các hoạt chất từ sinh vật biển còn có đóng góp vô cùng quan trọng trong
lĩnh vực tổng hợp và bán tổng hợp hữu cơ. Trên mô hình hoạt chất phân lập được có thể
nghiên cứu tổng hợp ra lượng lớn các hoạt chất đi từ nguyên liệu đầu phổ biến hoặc
chuyển hóa các dẫn xuất của chúng để có thể đánh giá chi tiết, và tối ưu hơn đối với một
thế hệ thuốc có các cấu trúc tương tự nhau (analogous) [1-4].

Việt Nam có dải bờ biển trên 3.260 km, diện tích trên 1 triệu km 2, với khí hậu nhiệt
đới gió mùa là điều kiện lý tưởng cho hệ sinh thái biển đa dạng về chủng loại và giàu về
trữ lượng. Cho đến nay, đã xác định được danh mục gần 12.000 loài sinh vật biển ở Việt
Nam bao gồm cả động vật và thực vật [5]. Từ những năm 1970, đã có một vài công trình
nghiên cứu về các hợp chất thiên nhiên từ sinh vật biển. Những năm gần đây, với mục tiêu
nghiên cứu và thăm dò nguồn dược liệu quý từ sinh vật biển, các nghiên cứu về thành
phần hóa học và hoạt tính sinh học của các loài sinh vật biển đã được tiến hành nghiên
cứu. Tuy nhiên, so với nguồn tiềm năng sinh vật biển ở nước ta thì đến nay những công
trình nghiên cứu này vẫn chưa đánh giá một cách đầy đủ, và toàn diện về nguồn tài nguyên
này, đặc biệt là các sinh vật thuộc ngành Da gai.


14
Ngành Da gai (Echinodermata), là một ngành động vật biển bao gồm năm lớp: Sao
Biển (Asteroidea), Đuôi Rắn (Ophiuroidea), Cầu Gai (Echinoidea), Hải Sâm (Holothuria)
và Huệ Biển (Crinoidea), là một trong những nguồn cung cấp dồi dào các steroid phân
cực. Lớp chất này có cấu trúc rất đa dạng và có phổ sinh học rộng, chúng thể hiện nhiều
hoạt tính như: kháng khuẩn, kháng nấm, kháng viêm, chống ung thư, chống virus... Steroid
phân cực từ sao biển đã và đang thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới.
Ở Việt Nam, đã có một số công trình nghiên cứu về lớp chất này, tuy nhiên các nghiên cứu
còn hạn chế ở việc phân lập và đánh giá hoạt tính các hợp chất. Chưa có công trình nghiên
cứu tổng thể nào đi vào nghiên cứu phân lập, chuyển hóa hóa học và đánh giá hoạt tính
sinh học của steroid phân lập từ sao biển.
Với mục đích tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính sinh học từ sinh vật biển thuộc
ngành Da gai, và chuyển hóa thành các dẫn xuất polyhydroxysteroid và
hydroxyminosteroid từ steroid phổ biến trong sinh vật biển nhằm đóng góp cơ sở nghiên
cứu cho những nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực phát triển dược phẩm, luận án này tập
trung nghiên cứu phân lập, chuyển hóa hóa học và đánh giá hoạt tính sinh học của steroid
từ một loài sao biển phổ biến ở vùng biển Việt Nam. Đối tượng được tập trung nghiên cứu
là loài sao biển Acanthasterplanci, một loài sao biển đe dọa đến sự tồn tại của các rạn

san hô do chúng ăn các mầm san hô sống. Chính vì vậy luận án: “Nghiên cứu phân lập,
chuyển hóa và đánh giá tác dụng sinh học của steroid từ loài sao biển
Acanthasterplanci" được thực hiện với những nội dung chính như sau:

• Phân lập và xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất từ loài sao biển
Acanthasterplanci, đặc biệt là các steroid
• Chuyển hóa các dẫn xuất theo định hướng hydroxyl hóa và oxime

hóa từ 1

steroid có hàm lượng lớn trong sao biển Acanthaster planci.
• Thử nghiệm một số hoạt tính sinh học của các hợp chất phân
hợp được.
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.

Giới thiệu chung về sao biển (Asteroidea)

lậpvà tổng


15
Sao biển là loài động vật không xương sống, thuộc ngành Da gai (Echinodermata),
lớp Asteroidea. Sao biển phân bố rộng trên khắp các Đại dương, nhưng tập trung nhiều
nhất ở khu vực Bắc Thái Bình Dương. Chúng sống ở đáy biển, thích nghi với những khu
vực đáy có cát, bùn cát, đá nhỏ và các khu vực có rạn san hô.
Cơ thể sao biển dẹp theo chiều lưng bụng và có đối xứng tỏa tròn bậc năm, gồm
một đĩa trung tâm ở giữa và có 5 hay nhiều cánh (có thể lên tới 45 cánh) xếp xung quanh.
Cánh sao biển ở mỗi loài có độ dài ngắn tương đối khác nhau. Lỗ miệng có màu sặc sỡ,
khi bò trên bề mặt giá thì miệng hướng về phía dưới, hậu môn ở về phía đối diện. Bên

trong quanh miệng là vòng ống nước, từ đó phát ra các ống nước nhánh hình nan quạt tỏa
ra đến tận đỉnh của mỗi cánh. Bao bên ngoài mỗi ống nước nhánh có hai dãy chân ống.
Sao biển không có đầu và việc di chuyển được thực hiện nhờ hoạt động nhịp nhàng của hai
hàng chân ống nằm phía dưới mỗi cánh. Tốc độ di chuyển của sao biển rất chậm từ 5 đến
10 cm trong 1 phút, chúng nhạy cảm với ánh sáng và độ mặn nước biển [6].
Theo Blacke (1987), lớp Asteroidea được chia thành 7 bộ (order) bao gồm:
Brisingida, Forcipulatida, Notomyotida, Paxillosida, Spinulosida, Valvatida
và Velatida. Đến nay người ta đã thống kê có khoảng 1900 loài sao biển, được nhóm vào
370 chi phân bố ở tất cả các Đại dương trên thế giới [7]. Những nơi có nhiều sao biển phải
kể đến các vùng biển Australia, Đông Thái Bình Dương và Bắc Mỹ, đặc biệt vùng biển
nhiệt đới Ân Độ - Thái Bình Dương là nơi tập trung đại đa số các loài sao biển [6, 8]. Ở
Việt Nam có khoảng 78 loài sao biển khác nhau, phân bố dọc bờ biển từ Bắc đến Nam.
Loài sao biển Acanthaster planci thuộc chi Acanthaster, họ Acanthasteridae
trong bộ Valvatida. Theo Mah và Hansson (2013), bộ này có 17 họ (Acanthasteridae,
Archasteridae, Asterinidae, Asterodiscididae, Asteropseidae, Chaetasteridae, Ganeriidae,
Goniasteridae, Leilasteridae, Mithrodiidae, Odontasteridae, Ophidiasteridae, Oreasteridae,
Podosphaerasteridae, Poraniidae, Solasteridae, Sphaerasteridae), 165 chi với khoảng 695
loài. Theo Đăng ký thế giới về các loài sinh vật biển (World Register of Marine Species),
chi Acanthaster chỉ có 2 loài là Acanthaster planci (Linnaeus, 1758) và
Acanthaster brevispinus (Fisher, 1917).
Cho đến nay, theo thống kê của tác giả Guang Dong và cs [9] trong giai đoạn từ
năm 1977-2007 đã có khoảng 98 loài sao biển được nghiên cứu về thành phần hóa học.
Các hợp chất phân lập được từ các loài sao biển chủ yếu là các hợp chất thuộc lớp chất


16
steroid và các hợp chất ceramide. Ngoài ra, sao biển còn chứa một số lóp chất khác như:
carotenoid, nucleoside, alkaloid, acid béo, peptide... Trong đó, các hợp chất steroid là các
hợp chất chuyển hóa thứ cấp chính của sao biển. Hiện nay, đã có hơn 800 hợp chất steroid
phân cực được phân lập từ các loài sao biển khác nhau, và sự đa dạng về cấu trúc của các

hợp chất này dường như là vô tận [10]. Trong số các loài sao biển được nghiên cứu, có
một số loài được quan tâm nghiên cứu khá chi tiết như các loài Asterina pectinifera,
Culcita novaeguineae, Certonardoa semiregularis và Linckia laevigata.
1.2.

Các nghiên cứu về lớp chất steroid phân cực từ các loài sao biển
Lóp chất steroid từ sao biển, đặc biệt là các steroid phân cực, thu hút được nhiều sự

quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giói bởi các hoạt tính thú vị của chúng
như: hoạt tính gây độc tế bào, chống ung thư, chống virus, kháng viêm, giảm đau, tán
huyết... Dựa vào cấu trúc hóa học của các steroid đã phân lập được từ tự nhiên có thể chia
chúng thành các nhóm chất chính như sau: polyhydroxysteroid, steroid sulfate, steroid
glycoside [11].
1.2.1.

Polyhydroxysteroid
Các polydydroxysteroid từ sao biển là các hợp chất có chứa từ 4 đến 9 nhóm

hydroxyl (-OH) trong phần nhân tetracyclic steroid của chúng và cả trong phần mạch
nhánh liên kết vói nhân steroid ở vị trí C-17. Điều đặc biệt, các nhóm -OH này thường chỉ
được tìm thấy ở một số vị trí xác định. Chúng thường có mặt ở các vị trí như 3ậ, 6(a hoặc
P), 8fí, 15(a hoặc P) và 16trong nhân steroid. Đôi khi các nhóm -OH cũng được tìm thấy
ở các vị trí 4fí, 5a, 7(a hoặc P), và hiếm khi được tìm thấy ở vị trí 14a. Phần mạch nhánh
của các hợp chất này khá đa dạng, tuy nhiên trong phần lón các hợp chất
polyhydroxysteroid có phần mạch nhánh như của cholestane vói các nhóm -OH thường
được tìm thấy ở các vị trí C-24 và C-26 (C-28 hoặc C-29 trong loại mạch nhánh giống của
ergostane hoặc stigmastane) [11]. Các penta- và hexaol thường chiếm ưu thế hơn trong các
polyhydroxysteroid.
Điển hình cho nhóm chất này, từ loài sao biển Certonardoa
semiregularis thu thập được gần đảo Komun, Hàn Quốc, các nhà khoa

học Hàn Quốc đã phân lập được 36 hợp chất polyhydroxysteroid
(1-36) vói sự đa dạng về cấu trúc mạch nhánh và vị trí các nhóm
hydroxyl [12-17].


Ri R2
(15) Certonardosterol D3 Ri=R3=R5=H, R2=...............................OH R4=—OH

(20) Certonardosterol E R =R3=H, R2= —OH R4=.......................................OH
3

1

(16) Certonardosterol Ni Ri=R =H, R2=................................OH R =R -“OH

(21) Certonardosterol D4 R-|=R3=H, R2=.............................OH R4=-“OH

(17) Certonardosterol O1 Ri=H, R2=............................OH R3=OH R4=Rs

(22) Certonardosterol C2 Ri=H, R2=.............................OH R3-OH R4=-“OH

(18) Certonardosterol Pi R-i=R3=OH, R2= ..............................OH R =R5-*OH

(23) Certonardosterol B Ri=OH, R2=..............................OH,R3=H R4=-“OH

3

4

5

4

2

(19) Certonardosterol E2 Ri=R3=I 3=H, R2= ““OH , R4=...........................OH

(24) Certonardosterol A- R-i=OH, R2= .................OH,R3=OH R4=-“OH

■
2

HO'
RI OH

JI

R,

(25) Certonardosterol Qi, R^OH, R2=

OH

(28) Certonardosterol Q4, Ri=OH, R2=

?H

,

...........................

(2®) Certonardosterol Q5, R-|=OH, R2=

(26) Certonardosterol Q2, R-i=OH, R2=
Ï

OH

u
OH

(30) Certonardosterol Q6, Ri=H, R2=

(27) Certonardosterol Q3, Ri=H, R2=

I

OH
(31) Certonardosterol Q7, Ri=OH, R2=

(32) Certonardosterol B3, R-,=OH, R2=H, R3=

A , R-|=OH, R =OH,R =

(33)

Certonardosterol

(34)

Certonardosterol A4, R-|=OH, R2=OH, R3=

(35)

Certonardosterol B4, R.|=OH, R2=H, R3=

(36) Certonardosterol D5, R1=R2=H,R3=

3

2

3

"yị

HQ.

Æ—OH


Từ loài sao biển Asterina pectinifera, năm 2010, nhóm các nhà khoa học Trung
Quốc đã phân lập được 4 hợp chất polyhydroxysteroid (37-40), trong đó có hợp chất
polyhydroxysteroid ester lần đầu được phân lập trong tự nhiên là (255)-5a-cholestane3y5,6a,7a,8,15a,16y5-hexahydroxyl-26-ỡ-14’Z-eicosenoate (37) [18].

Từ loài sao biển Archaster typicus thu thập được ở vùng biển Việt Nam, nhóm
nghiên cứu của Ivanchina và cs đã phân lập được 2 hợp chất polyhydroxysteroid mới (41,
42) đều có nhóm -OH ở vị trí hiếm gặp là 14a [19].
Một loạt các dẫn xuất polyhydroxysteroid được phân lập từ các loài sao biển khác
nhau cho thấy một lượng lớn các hợp chất tự nhiên có cấu trúc đa dạng có mặt trong lớp

sao biển Asteroidea cũng như chỉ ra tầm quan trọng của các hợp chất này đối với sự tồn tại
của sao biển.
1.2.2.

Steroid sulfate
Các hợp chất tự nhiên có nhóm sulfate được phân bố rộng rãi trong động vật biển,

đặc biệt trong các sinh vật ngành Da gai. Trong cả năm lớp của ngành Da gai, người ta đều
tìm được các hợp chất monosulfate, và chứng minh đây là những hợp chất thứ cấp rất phổ
biến trong sao biển. Các hợp chất steroid sulfate không chỉ được tìm thấy dưới dạng các
hợp chất steroid tự do mà còn được tìm thấy ở dạng sulfate hóa của các hợp chất steroid
glycoside. Nhóm sulfate có thể được tìm thấy ở các vị trí C-3 và C-15 trong hệ đa vòng
của nhân steroid; ở phần mạch nhánh hoặc trong các đơn vị monosaccharide.
Từ loài sao biển Asterina pectinifera, Yan Peng và cs đã phân lập được chất 43
và một polyhydroxysteroid glycoside (44) có mặt nhóm sulfate trong đơn vị đường [18].
Từ loài sao biển Lethasterias fusca, Ivanchina và cs đã phân lập được một steroid
glycoside sulfate, fuscaside A (45), có nhóm sulfate ở vị trí 15a và hai đơn vị


monosaccharide liên kết ở hai phần khác nhau của nhân steroid; và hợp chất natri 24,25dihydromarthasterone-3-sulfate (46) [20].
Từ loài sao biển Mithrodia clavigera, Levina và cs phân lập được ba hợp chất
steroid sulfate (47-49). Hợp chất 47, 48 có nhóm sulfate ở vị trí C-3 và nhóm a-OH ở vị trí
C-6. Trước đây, các hợp chất này được cho rằng là sản phẩm thu được sau khi thủy phân
các asterosaponin chứ không tồn tại ở dạng tự do. Tuy nhiên sau đó chúng đã được chứng
minh tồn tại ở dạng tự do trong thành phần hóa học của sao biển. Hợp chất 49 có nhóm
sulfate ở vị trí 15a [21].

Gần đây, năm 2015, từ loài sao biển Leptasterias ochotensis, Timofey và cs đã
phân lập được 4 hợp chất steroid sulfate phân cực mới [22]. Trong đó bao gồm 3
monoglycoside steroid sulfate (50-52) và 1 polyhydroxysteroid sulfate (53).

Từ các kết quả nghiên cứu này cho thấy, sulfate hóa là một định hướng đặc trưng
của biến đổi sinh hóa trong sao biển. Các hợp chất steroid có thể bị sulfate hóa ở một số vị
trí khác nhau trong hệ thống đa vòng và/hoặc trên mạnh nhánh hay thậm chí trong chuỗi
saccharide.
1.2.3.

Steroid glycoside
Các hợp chất steroid glycoside là sản phẩm chuyển hóa nổi bật của sao biển, chúng

chịu trách nhiệm trong chức năng gây độc tính của chúng [7]. Dựa trên cấu trúc hóa học
của chúng, có thể chia ra thành ba nhóm chất: polyhydroxysteroid glycoside,


asterosaponin, cyclic steroid glycoside [23]. Thông thường, các đơn vị đường của chuỗi
carbohydrate có dạng pentose (arabinose, xylose, hoặc các dẫn xuất methyl của chúng);
hoặc hexose (glucose, galactose); và có thể có các nhóm sulfate [10]. Cấu trúc của các đơn
vị đường thường gặp trong các loài sao biển được thống kê ở bảng 1.1.
Bảng 1.1. Một số đơn vị đường thường gặp trong các loài sao biển

OH

yổ-D-Glucose (Glc)

H

yổ-D-Galactose (Gal)

O^^O-/
OH

yổ-D-Quinovose (Qui)

OH

OH

yổ-D-Xylopyranose (Xyl)

jổ-D-Fucose (Fue)

OH

1

OH

OH

OH

OH

OH

D-Glucuronic acid (Glucur)

a-L-Arabinopyranose (Ara)

r^DH
OH °

H

yổ-D-Galactofuranose (Gal/)

6-Deoxy-xylo-hex-4-ulose (DXHU)

o oA
OH OH

yổ-D-Fucofuranose (Fuc/)

1.2.3.1.

H

°\?

o c>0

OH

jổ-D-Xylofuranose (Xyl/)

HO

A

OH

a -L-Arabinofuranose (Ara/)

Polyhydroxy steroid glycoside

Các polyhydroxysteroid glycoside là các chất chuyển hóa thứ cấp đặc trưng trong
thành phần chính của sao biển. Cấu trúc của các glycoside này gồm hai phần: phần
aglycon là các polyhydroxysteroid; và phần chuỗi carbohydrate thường là 1, 2 hoặc 3 đơn
vị đường (hiếm gặp 3 đơn vị đường) gắn vào hệ đa vòng hoặc phần mạch nhánh của nhân
steroid, hay thậm chí cả vào hệ đa vòng và phần mạch nhánh. Các đơn vị monosaccharide
có thể ở dạng pentose, hexose hoặc dạng sulfate của chúng [10].
Những năm gần đây, có khá nhiều các hợp chất polyhydroxysteroid glycoside mới
được phân lập. Đa phần trong số đó là các mono-, diglycoside của polyhydroxysteroid.
Tuy nhiên các hợp chất hiếm gặp như steroid triglycoside cũng được công bố phân lập
được từ một số loài sao biển, nhưng với số lượng không nhiều.
Từ năm 2008 đến nay, ba loài sao biển thuộc chi Anthenea đã được nghiên cứu về
thành phần hóa học lớp chất steroid phân cực, và có 32 hợp chất polyhydroxysteroid
glycoside mới đã được phân lập. Các hợp chất này có phần glycoside chủ yếu là các


mono-, hoặc diglycoside; và các đơn vị glycoside này đều liên kết với khung steroid ở vị
trí C-16 hoặc cả ở vị trí C-7 và C-16.
Đầu tiên là nghiên cứu của Ning Ma và cs, năm 2009-2010, đã phân lập từ loài
Anthenea chinensis 11 hợp chất polyhydroxysteroid glycoside mới là anthenoside A-K
(54-64). Đơn vị monosaccharide của anthenoside A (54) ở vị trí C-2 bị thế bởi một nhóm
acetamid [24, 25]. Đặc biệt, trong tất cả các hợp chất 55-62 đều có mặt chuỗi carbohydrate
có dạng 6-ỡ-methyl-y5-D-galactofuranosyl-(1^-3)-(6-ỡ-methyl-y5-D- galactofuranose)
gắn ở vị trí C-16. Hợp chất với chuỗi hai đơn vị đường này chưa từng được bắt gặp trước
đó, lần đầu tiên các hợp chất này được phân lập từ loài Anthenea chinensis [25]. Tất cả
các hợp chất này đều có một liên kết đôi ở vị trí C8/C14.
Từ loài sao biển Anthenea aspera, Timofey và cs đã phân lập được 17 hợp chất

polyhydroxysteroid glycoside mới là anthenoside L-U (65-74) [26], anthenoside V-X (7577) và anthenoside A1, A2 (78, 79) [27, 28]. Chất 75 có cấu trúc nhân steroid hiếm dạng
5a-cholest-8(14)-ene-3a,7y5,16a-hydroxysteroid. Phân tử đường có dạng 2- acetamido-2deoxy-4-ỡ-methyl-y5-D-glucopyranosyl của chất 78 và 79 lần đầu tiên được tìm thấy
trong các steroid glycoside của sao biển [28].


(77) Anthenoside X

Từ loài sao biển Anthenea sibogae được thu tập tại vùng biển Việt Nam,
Timofey đã phân lập được 6 hợp chất polyhydroxysteroid glycoside mới là anthenoside S1S6 (80-85). Tất cả các hợp chất này đều có nhân steroid dạng 5a-cholest-8(14)-ene3a,6y5,7y5,16a-tetrahydroxysteroid; và đều gắn với chuỗi carbohydrate ở vị trí C-7 và C16 (80-83, 85) hoặc chỉ ở vị trí C-16 (84). Đơn vị đường dạng 4-ỡ-methyl-y5-Dglucopyranose (81) và dạng mạch nhánh A 24-cholestane (82) chưa từng được tìm thấy
trước đó trong các steroid glycoside của sao biển [29].


Các hợp chất polyhydroxysteroid glycoside mà trong cấu trúc phân tử có chứa 3
đơn vị đường thường rất hiếm gặp. Từ loài sao biển Hippasteria kurilensis, Kicha và
cs đã phân lập được các polyhydroxysteroid glycoside loại này là kurilensoside A, B, C
(86-88). Đồng thời một hợp chất diglycoside polyhydroxysteroid cũng được phân lập và
được đặt tên là kurilensoside D (89) [30]. Sau đó, 5 hợp chất monoglycoside mới bao gồm
kurilensoside E-H (90-93) và hợp chất 15-ỡ-sulfate của echinasteroside C (94) cũng được
phân lập từ loài sao biển này [31].
Như vậy có thể thấy các hợp chất polyhydroxysteroid glycoside dường như có sự
đa dạng vô tận về cấu trúc. Rất nhiều các hợp chất mới đã được phân lập từ một số loài sao
biển kể trên từ những năm gần đây. Do đó, đây là lớp chất có nhiều tiềm năng trong việc
phân lập và xác định các cấu trúc mới cho cơ sở dữ liệu các hợp chất mới từ thiên nhiên.
I.2.3.2.

Asterosaponin


Asterosaponin là các hợp chất steroid phân cực đặc trưng của sao biển. Đã có
khoảng 150 asterosaponin được phân lập từ các loài sao biển. Cấu trúc của chúng gồm hai

phần chính là phần aglycon và chuỗi oligosaccharide. Phần aglycon thường có dạng A9(11)3y5,6a-dihydroxysteroid với một nhóm sulfate ở vị trí C-3 và phần mạch nhánh nói chung
thường có dạng 20y5-OH và 23-oxo. Hầu hết phần aglycon của asterosaponin đều có dạng
mạch nhánh của cholestane, tuy nhiên dạng mạch nhánh của ergostane (24-methylcholestane), stigmastane (24-ethyl-cholestane), và aglycon với mạch nhánh ngắn cũng đã
được phân lập [9, 32-34]. Phần chuỗi oligosaccharide thông thường có 5 hoặc 6 đơn vị
đường liên kết với nhau gắn với phần aglycon ở ở vị trí C-6.
Năm 2014, từ loài sao biển Leptasterias ochothensis thu thập ở vùng Viễn
Đông của Nga, Kicha và cs phân lập được 6 asterosaponin mới có cấu trúc mạch nhánh
khác nhau, leptasterioside A-F (95-100). Hai hợp chất leptasterioside A (95) và B (96) có
cùng cấu trúc chuỗi pentasaccharide. Bốn hợp chất leptasterioside C-F (97-100) cũng có
cấu trúc chuỗi pentasaccharide giống nhau [32].
Năm 2017, nhóm nghiên cứu này phân lập được 7 hợp chất asterosaponin mới và 4
hợp chất asterosaponin đã biết từ loài sao biển Pentaceraster regulus thu thập ở khu
vực đảo Chàm của Việt Nam. Các asterosaponin mới này là pentareguloside A-G (101107). Chất 101 có cấu trúc phần aglycon dạng (20R,22R,23S,24S)-22,23-epoxy- 24methyl-5a-cholest-9(11)-en-3y5,6a,16y5,20-tetraol, và chất 103 có cấu trúc của phần
aglycon dạng

(20R,22S,23S)-16y5,22-epoxy-24-methyl-27-nor-5a-cholest-9(11)-en-

3y5,6a,20,23-tetraol. Đây là những cấu trúc của phần aglycon chưa từng được phân lập
trước đó trong các hợp chất steroid oligoglycoside từ sao biển. Khung steroid của chất 102
và 103 được chứng minh là dạng khung 5a-furostane, đây là lần đầu tiên hợp chất
asterosaponin có dạng khung này được phân lập [33].
Từ loài sao biển Astropecten monacanthus được thu thập ở vùng biển Cát Bà,
Hải Phòng, Việt Nam, nhóm nghiên cứu của GS. Châu Văn Minh và cs đã phân lập được 4
asterosaponin mới là astrosterioside A-D (108-111) và hai asterosaponin đã biết
psilasteroside và marthasteroside B [34].


Từ các nghiên cứu nói trên có thể thấy, các hợp chất asterosaponin cũng rất đa
dạng về cấu trúc, không chỉ ở chuỗi oligosaccharide mà còn đa dạng cả về cấu trúc mạch
nhánh của phần aglycon. Như vậy, các hợp chất asterosaponin dường như vẫn còn rất

nhiều tiềm năng trong việc tìm ra các cấu trúc mới.
1.2.3.3.

Cyclic steroid glycoside
Các cyclic steroid glycoside là các hợp chất có cấu trúc hoàn toàn khác biệt, được

phân lập lần đầu tiên bởi các nhà khoa học Ý từ hai loài sao biển thuộc chi Echinaster
[35-37]. Các hợp chất này có cấu trúc độc đáo với một chuỗi cyclic trisaccharide liên kết
hai đầu ở vị trí C-3 và C-6 của phần aglycon có dạng A 7-3y5,6y5- dihydroxysteroid; và sự
xuất hiện của đơn vị glucuronic axit trong chuỗi carbohydrate.
Hợp chất sepositoside A (112) phân lập từ loài sao biển Echinaster sepositus
có chứa một đơn vị glucuronic acid, một glucose và một galactose trong chuỗi
carbohydrate, là hợp chất cyclic steroid glycoside đầu tiên được phân lập [35]. Sau đó, từ
loài sao biển này, ba hợp chất cyclic steroid glycoside khác cũng được phân lập (113-115),