Luận văn thạc sĩ đánh giá khả năng bảo vệ mô lành của chuột mang khối u khi điều trị bằng xạ trị

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------------------------

Bùi Thanh Duyên

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG BẢO VỆ MÔ LÀNH CỦA CHUỘT MANG
KHỐI U KHI ĐIỀU TRỊ BẰNG XẠ TRỊ THƠNG QUA CÁC CHỈ TIÊU
HUYẾT HỌC, HĨA SINH VÀ MÔ HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2019


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------------------------

Bùi Thanh Duyên

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG BẢO VỆ MÔ LÀNH CỦA CHUỘT MANG
KHỐI U KHI ĐIỀU TRỊ BẰNG XẠ TRỊ THƠNG QUA CÁC CHỈ
TIÊU HUYẾT HỌC, HĨA SINH VÀ MÔ HỌC

Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
Mã số: 8420101.14

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. NGUYỄN ĐÌNH THẮNG

Hà Nội - 2019


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này, đầu tiên tơi xin bày tỏ lịng kính trọng và gửi
lời cảm ơn chân thành nhất tới TS. Nguyễn Đình Thắng, ThS. Nguyễn Thị Lê Na
đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ và động viên trong suốt
quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn.
Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy, cô giáo và các cán bộ
Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, đã ln tận tình truyền đạt
những kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập và thực tập.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các cán bộ, các bạn sinh viên Bộ mơn Hóa
sinh và sinh học phân tử cũng như Bộ môn Tế bào đã hướng dẫn giúp đỡ rất
nhiều để tơi có thể hồn thành luận văn này.
Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp,
những người đã động viên, ủng hộ, tạo điều kiện tốt nhất để hoàn thành luận văn
này.
Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ
Quốc gia (NAFOSTED) trong đề tài mã số 108.02-2017.07.

Hà Nội, ngày

tháng
Học viên

Bùi Thanh Duyên

năm 2019

Mục Lục
ĐẶT VẤN ĐỀ........................................................................................... 1
Chương 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................... 3
1.1

Thực trạng ung thư hiện nay ..................................................... 3

1.1.1 Thực trạng ung thư và tử vong do ung thư trên thế giới ...... 3
1.1.2 Thực trạng ung thư và tử vong do ung thư ở Việt Nam ....... 3
1.1.3 Các phương pháp sử dụng trong điều trị ung thư ................ 4
1.2

Điều trị ung thư bằng tia xạ ...................................................... 6

1.2.1 Cơ sở sinh học của xạ trị ...................................................... 6
1.2.2 Các mục tiêu của xạ trị ......................................................... 6
1.2.3 Các loại tia xạ thường dùng trong xạ trị.............................. 7
1.2.4 Ưu điểm và nhược điểm của xạ trị ....................................... 8
1.2.5 Tác dụng phụ của tia xạ trong việc điều trị ung thư ............ 9
1.2.6 Phương pháp bảo hộ được sử dụng khi xạ trị .................... 11
1.3

Melanin và ứng dụng trong điều trị ung thư ........................... 15

1.3.1 Sự tổng hợp melanin ........................................................... 15
1.3.2 Melanin thể hiện đặc tính dược lý thơng qua sự tương tác
với các loại thuốc..................................................................................... 17
1.3.3 Melanin và khả năng chống oxy hóa .................................. 18

1.3.4 Melanin tăng cường và điều hịa hệ thống miễn dịch ........ 19
1.3.5 Ứng dụng của melanin trong điều trị ung thư.................... 20
Chương 2 - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .... 23
2.1

Đối tượng, phạm vi nghiên cứu .............................................. 23

2.1.1 Động vật thí nghiệm ........................................................... 23
2.1.2 Tế bào nuôi cấy .................................................................. 23
2.1.3 Hạt nano-melanin bọc polyme ........................................... 24


2.2

Hóa chất và thiết bị ................................................................. 24

2.3

Các phương pháp, kỹ thuật sử dụng trong nghiên cứu ........... 25

2.3.1 Phương pháp nuôi cấy tế bào ung thư ............................... 25
2.3.2 Phương pháp tạo khối u trên chuột thí nghiệm .................. 25
2.3.3 Phương pháp chiếu xạ điều trị khối u trên chuột ............... 26
2.3.4 Thu mẫu các bộ phận trên chuột ........................................ 26
2.3.5 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu huyết học và hóa sinh27
2.3.6 Phương pháp phân tích mơ học .......................................... 27
2.3.7 Phương pháp phân tích thống kê........................................ 27
Chương 3 - KẾT QUẢ........................................................................... 28
3.1

Tạo khối u trên mơ hình chuột................................................ 28

3.2

Đánh giá sự thay đổi trước và sau khi chiếu xạ trên mơ hình

chuột............................................................................................................29
3.2.1 Khối lượng trung bình chuột các nhóm và thể tích trung
bình khối u trước và sau khi xạ trị........................................................... 29
3.2.2 Đánh giá sự thay đổi của chỉ số huyết học sau khi chiếu xạ33
3.2.3 Đánh giá sự thay đổi của chỉ số hóa sinh sau khi chiếu xạ36
3.3

Đánh giá mô học các mẫu mô lân cận .................................... 39

3.3.1 Kết quả về mô lách ............................................................. 39
3.3.2 Kết quả về hạch lympho ..................................................... 43
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................... 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................... 48


CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ALT

Alanine aminotransferase

AST

Aspartate aminotransferase

ATCC

American Type Culture Collection

BCC

Basal cell carcinoma

DNA

Deoxyribo Nucleic Acid

DMSO

Dimethyl sulfoxide

DQ

Dopaquinone

FDA

Food & Drug Administration

GOT

Glutamic oxaloacetic transaminase

GPT

Glutamic pyruvic transaminase

HCT

Hematocrit

HGB

Hemoglobin

HIV

Human Immunodeficiency Virus

PBS

Phosphate Buffer Saline

PLT

Platelet Count

RBC

Red Blood Cell

ROS

Reactive Oxygen Species

SOD

Super Oxide Dismutase

SCC

Squamous Cell Carcinoma

TYRP1

Tyrosinase-related protein 1

UV

Ultraviolet

WBC

White Blood Cell


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Hóa chất sử dụng cho nghiên cứu ................................................ 24
Bảng 2: Thiết bị sử dụng cho nghiên cứu.................................................. 24
Bảng 3: Khối lượng trung bình các nhóm chuột ....................................... 29
Bảng 4: Thể tích trung bình khối u các nhóm chuột ................................. 31
Bảng 5: Kết quả xét nghiệm cơng thức máu các nhóm chuột ................... 33
Bảng 6: Chỉ số chức năng gan của các nhóm chuột .................................. 36
Bảng 7: Chỉ số chức năng thận của các nhóm chuột ................................. 37

DANH MỤC HÌNH
Hình 1: Ưu điểm của hạt proton so với tia X [90] ...................................... 8
Hình 2: Cơng thức hóa học của eumelanin và pheomelanin [80] ............. 16
Hình 3: Sự tổng hợp melanin [80] ............................................................. 17
Hình 4: Chuột Swiss trắng......................................................................... 23
Hình 5: Mẫu u của nhóm NC và IR........................................................... 28
Hình 6: Biểu đồ biểu diễn khối lượng trung bình các nhóm chuột ........... 30
Hình 7: Thể tích trung bình khối u trước và sau khi xạ trị ........................ 32
Hình 8: Khối lượng trung bình lách các nhóm chuột ................................ 34
Hình 9: Chỉ số chức năng gan của các nhóm chuột .................................. 37
Hình 10: Chỉ số Ure của các nhóm chuột .................................................. 38
Hình 11: Chỉ số Creatinin của các nhóm chuột ......................................... 39
Hình 12: Mẫu lách của nhóm NIL và NC ................................................. 40
Hình 13: Mẫu lách của nhóm IR và IR+MEL ........................................... 41
Hình 14: Mẫu hạch lympho của nhóm NIL và NC ................................... 44
Hình 15: Mẫu hạch lympho của nhóm IR và IR+MEL............................. 45


ĐẶT VẤN ĐỀ
Ung thư là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tử vong trên toàn
thế giới, là nguyên nhân gây tử vong đứng thứ 2, chỉ sau bệnh tim mạch. Theo
ước tính trên thế giới, trong năm 2018 có 9,6 triệu người chết vì ung thư. Cịn ở
Việt Nam, mỗi năm có khoảng 160.000 ca mới mắc và trên 110.000 ca tử vong
do ung thư [88].
Ung thư là một bệnh lý ác tính, mục tiêu điều trị tùy thuộc giai đoạn bệnh,
lý tưởng nhất là phát hiện bệnh ở giai đoạn sớm và loại bỏ hoàn toàn tế bào ung
thư. Điều trị ung thư hiện nay là đa mơ thức, trong đó xạ trị là một phương pháp
có nhiều điểm ưu việt. Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm thì cũng có những
tác dụng phụ mà tia gây ra, đặc biệt là sự gây chết tế bào thường, mơ lành, hình

thành ung thư thứ cấp [77]. Hơn nữa, q trình chiếu xạ cịn làm sản sinh các
chất oxy hóa có hoạt tính cao (ROS) có tác động tiêu cực tới tế bào thường và
mơ lành [14]. Do đó các phương pháp, các loại thuốc có khả năng làm giảm tác
dụng phụ trong quá trình chiếu xạ vẫn đang không ngừng được nghiên cứu và
phát triển.
Melanin là một polymer khơng tan trong nước có nguồn gốc tự nhiên, có
khả năng hấp thụ các loại tia xạ và tiêu thụ ROS hiệu quả. Vì vậy, melanin được
thử nghiệm trong việc bảo vệ tủy xương, cũng như các loại tế bào thường khác
kháng lại q trình apoptosis, giảm stress oxy-hóa ở các mơ trong q trình xạ trị
tồn thân [70].
Từ những thực tế này, chúng tôi tin rằng việc tăng cường và phân bố
melanin ở các vùng mô lành trong cơ thể sẽ giúp bảo vệ tế bào thường và mô
lành của cơ thể, góp phần làm giảm tác dụng phụ của tia xạ. Tuy nhiên, các
nghiên cứu về khả năng này của melanin cịn hạn chế. Do đó, chúng tơi quyết
định thực hiện đề tài: “Đánh giá khả năng bảo vệ mô lành của chuột mang
khối u khi điều trị bằng xạ trị thông qua các chỉ tiêu huyết học, sinh hóa và
mơ học”, với mục tiêu đánh giá được khả năng bảo vệ tế bào của melanin khỏi
1


sự phá hủy của tia xạ trên mơ hình chuột. Trên cơ sở đó có thể tiếp tục nghiên
cứu khả năng ứng dụng trong lâm sàng, góp phần tăng hiệu quả điều trị ung thư
cho bệnh nhân.

2


Chương 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Thực trạng ung thư hiện nay
1.1.1 Thực trạng ung thư và tử vong do ung thư trên thế giới

Ung thư là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tử vong trên toàn
thế giới, là nguyên nhân gây tử vong đứng thứ hai, chỉ sau bệnh tim mạch. Trong
năm 2018, có khoảng 18,1 triệu trường hợp ung thư được phát hiện mới và có
đến 9,6 triệu ca tử vong liên quan đến ung thư. Trong đó, số lượng các ca tử
vong do các dạng ung thư chủ yếu là: ung thư phổi (1,76 triệu ca), ung thư gan
(781 nghìn ca), ung thư dạ dày (782 nghìn ca), ung thư vú (626 nghìn ca), ung
thư đại tràng (551 nghìn ca). Số lượng các ca ung thư mới được dự đoán sẽ tăng
khoảng 70 trong vòng 2 thập kỷ tới. Hơn 60% số các ca ung thư mới hàng năm
trên thế giới xảy ra ở Châu Phi, Châu Á, Trung và Nam Mỹ, chiếm 70% số các
ca tử vong do ung thư trên toàn thế giới. Đối với nam giới, 5 ung thư phổ biến
nhất được chẩn đoán trong năm 2018 là ung thư phổi, ung thư tuyến tiền liệt,
ung thư đại trực tràng, ung thư dạ dày và ung thư gan. Đối với nữ giới, 5 ung thư
phổ biến nhất được chẩn đoán là ung thư vú, ung thư đại trực tràng, ung thư
phổi, ung thư cổ tử cung và ung thư dạ dày [6].
1.1.2 Thực trạng ung thư và tử vong do ung thư ở Việt Nam
Tại Việt Nam các bệnh ung thư phổ biến nhất ở nam giới là: ung thư phổi,
ung thư dạ dày, ung thư gan, ung thư đại-trực tràng, ung thư thanh quản và ung
thư tiền liệt tuyến. Ở nữ giới các bệnh ung thư phổ biến nhất là: ung thư vú, ung
thư cổ tử cung, ung thư đại-trực tràng, ung thư phổi, ung thư dạ dày và ung thư
gan. Trong năm 2018, số lượng các ung thư gặp phổ biến ở nam giới là: gan
19.568 ca, phổi 16.722 ca, dạ dày 11.161 ca, đại-trực tràng 7.607 ca và vòm
họng 4.559 ca; còn các ung thư gặp phổ biến ở nữ giới là: vú 15.229 ca, phổi
6.945 ca, gan 5.767 ca, cổ tử cung 4.177 ca và dạ dày 6.366 ca. Tổng số ca tử
3


vong do ung thư năm 2018 là 114.871 ca, trong đó: số nam giới tử vong do ung
thư là 70.888 ca, số nữ giới tử vong do ung thư là 43.983 ca: ung thư gan chiếm
22,1%, phổi 18,0%, dạ dày 13,1%, vú 5,3%, đại trực tràng 4,1% và các ung thư
khác [88].

Nguyên nhân gây ung thư chủ yếu là do các yếu tố mơi trường (90-95%),
cịn lại là do yếu tố di truyền (5-10%). Các yếu tố mơi trường góp phần vào con
số tử vong do ung thư gồm: thuốc lá (25-30%), chế độ ăn khơng hợp lý và béo
phì (30-35%), nhiễm khuẩn (15-20%), bức xạ (cả ion hóa và khơng ion hóa,
10%), sự căng thẳng, thiếu hoạt động thể chất và các chất ô nhiễm môi trường
[89].
1.1.3 Các phương pháp sử dụng trong điều trị ung thư
Ung thư là một bệnh lý ác tính, mục tiêu điều trị phụ thuộc vào giai đoạn
phát hiện bệnh, lý tưởng nhất là phát hiện bệnh ở giai đoạn sớm và loại bỏ hoàn
toàn tế bào ung thư. Hiện nay, điều trị ung thư là đa mô thức, bao gồm các
phương pháp: phẫu thuật, xạ trị, hóa trị, liệu pháp miễn dịch và cấy ghép tế bào
gốc [89].
Phẫu thuật là biện pháp mà phương tiện thường được sử dụng là dao mổ.
Để loại trừ tổ chức khối u, phẫu thuật viên phải cắt qua da, cơ hay thậm chí là
xương, Sau phẫu thuật, vết mổ có thể gây đau đớn và phải mất thời gian để bình
phục. Ngồi phẫu thuật bằng dao, hiện nay còn một số cách phẫu thuật giảm gây
thương tổn hơn cho cơ thể bệnh nhân, như là: Phẫu thuật lạnh, sử dụng tia laser,
sử dụng nhiệt và liệu pháp quang động. Đầu tiên, phẫu thuật lạnh là phương
pháp mà trong đó cực lạnh được tạo ra bởi nitơ lỏng hoặc khí argon được sử
dụng để phá hủy các mơ bất thường. Phương pháp này thường được sử dụng để
điều trị ung thư da ở giai đoạn đầu. Thứ hai, sử dụng tia laser là phương pháp sử
dụng các chùm ánh sáng mạnh để cắt xun qua mơ. Laser có thể tập trung rất
chính xác vào các khu vực nhỏ, vì vậy chúng có thể được sử dụng cho các ca
phẫu thuật địi hỏi độ chính xác cao. Thứ ba, điều trị bằng nhiệt là phương pháp
4


sử dụng nhiệt độ cao tiếp xúc với các mô nhỏ của cơ thể. Nhiệt độ cao có thể
làm tổn thương và tiêu diệt các tế bào ung thư hoặc làm cho chúng nhạy cảm
hơn với bức xạ và một số loại thuốc hóa trị. Cuối cùng là liệu pháp quang động,

một loại điều trị sử dụng các loại thuốc phản ứng với một loại ánh sáng nhất
định. Khi khối u tiếp xúc với ánh sáng này, các loại thuốc này sẽ hoạt động và
tiêu diệt các tế bào ung thư gần đó. Liệu pháp quang động thường được sử dụng
để sử dụng để điều trị hoặc làm giảm các triệu chứng của ung thư da, ung thư
phổi [89].
Xạ trị là liệu pháp sử dụng tia xạ với mức năng lượng cao để tiêu diệt
hoặc thu nhỏ khối u bằng cách gây tổn thương tới ADN của tế bào ung thư. Xạ
trị không tiêu diệt tế bào ung thư ngay lập tức mà phải kéo dài nhiều ngày tới
nhiều tuần để làm tổn thương ADN. Sau đó xạ trị kéo dài trong nhiều tuần tới
nhiều tháng cho tới khi tế bào ung thư bị tiêu diệt [77, 89].
Hóa trị là liệu pháp dùng hóa chất để tiêu diệt hoặc làm chậm phát triển tế
bào ung thư. Hóa trị có thể được sử dụng để chữa trị, làm giảm khả năng tái phát
của ung thư hay thu nhỏ khối u [89].
Liệu pháp miễn dịch là liệu pháp giúp hệ miễn dịch chiến đấu chống lại
ung thư. Có hai hướng đi chính của liệu pháp: một là giúp hệ miễn dịch tấn công
trực tiếp tế bào ung thư và thứ hai là kích thích hệ miễn dịch một cách tổng thể.
Hướng đi thứ nhất có các dạng sau:
(1) Thuốc ức chế điểm kiểm tra, là sử dụng những loại thuốc giúp hệ
thống miễn dịch phản ứng mạnh hơn với khối u. Những loại thuốc này không
nhắm trực tiếp vào khối u. Thay vào đó, chúng can thiệp vào khả năng tránh sự
tấn công của hệ thống miễn dịch đối với tế bào ung thư.
(2) Liệu pháp chuyển tế bào T, là liệu pháp điều trị giúp tăng cường khả
năng chiến đấu của tế bào T với ung thư. Trong liệu pháp này, các tế bào T được
lấy từ khối u của người bệnh và chuyển vào các phịng thí nghiệm. Sau đó,

5


những tế bào hoạt động tốt nhất chống lại bệnh ung thư được nuôi theo lô lớn và
được chuyển lại vào cơ thể người bệnh.

(3) Kháng thể đơn dòng, là sử dụng những protein của hệ thống miễn dịch
được thiết kế để gắn vào các đích đặc hiệu trên tế bào ung thư.
Hướng đi thứ 2 là sử dụng cytokine, là các protein được tạo ra bởi các tế
bào cơ thể của người bệnh. Hai loại cytokine chính được sử dụng để điều trị ung
thư là interferon và interleukin [89].
Cấy ghép tế bào gốc là liệu pháp giúp phục hồi tế bào gốc tạo máu ở
những người đã bị ảnh hưởng do tác dụng phụ của hóa trị và xạ trị. Có 3 kiểu
cấy ghép chính: thứ nhất là từ chính người bệnh, thứ hai là từ người khác và thứ
ba là từ anh chị em sinh đôi [89].

1.2 Điều trị ung thư bằng tia xạ
1.2.1 Cơ sở sinh học của xạ trị
Xạ trị là liệu pháp chiếu xạ sử dụng tia xạ có năng lượng cao để tiêu hủy
các mô ung thư và giết tế bào ung thư. Các loại tia X, tia gamma hay các hạt tích
điện là những loại phổ biến được sử dụng trong điều trị ung thư. Liệu pháp xạ trị
sử dụng các chất phóng xạ di chuyển trong máu để giết các tế bào ung thư. Tia
xạ giết tế bào ung thư bằng cách phá hủy ADN của chúng [89].
1.2.2 Các mục tiêu của xạ trị
Hiện nay, việc sử dụng tia xạ trong điều trị ung thư đang là một trong các
biện pháp điều trị chính và được dùng phổ biến. Xạ trị sử dụng trong lâm sàng
có thể chữa lành các bệnh ung thư bằng cách tiêu hủy các mô ung thư, ngăn cản
sự tái phát của ung thư hay cả hai. Tuy nhiên, xạ trị cũng có thể chỉ có tác dụng
tạm thời nhằm giảm đau đớn về thể xác và kéo dài tuổi thọ của bệnh nhân ung
thư mà không thể chữa khỏi, chẳng hạn như làm giảm khối u di căn trong não,

6


trong tủy xương, khối u chèn ép cột sống, khối u vòm họng gây đau đớn và ngăn
cản khả năng tư duy, ăn uống của bệnh nhân... [77, 89].

Một cách cụ thể hơn, có thể chia mục tiêu xạ trị ra thành 4 loại, bao gồm:
(1) Xạ trị triệt căn: xạ trị đơn thuần hoặc kết hợp với các phương pháp điều trị
khác, nhằm mục đích tiêu diệt hồn tồn khối ung thư. Tất cả các kỹ thuật điều
trị bằng tia xạ đều nhằm đạt được một liều lượng tối đa tại khối u và giảm thiểu
liều chiếu ở các mơ lành lân cận. (2) Xạ trị dự phịng: mục đích là để phịng ngừa
tái phát hoặc di căn sau phẫu thuật, sau hoá trị. (3) Xạ trị hỗ trợ: với mục đích
làm giảm thể tích khối u, nhằm biến ung thư ở giai đoạn không mổ được thành
mổ được, hoặc hỗ trợ cho hoá trị đạt hiệu quả. (4) Xạ trị tạm thời, điều trị giảm
nhẹ các triệu chứng: giảm đau trong ung thư di căn xương, gan; giảm áp trong
ung thư di căn não, tuỷ sống, chèn ép tĩnh mạch chủ, cầm máu trong chảy máu
do ung thư vịm họng, bàng quang, tử cung; giảm thể tích khối u, giảm chèn ép
nhằm tạo sự thoải mái cho bệnh nhân ở giai đoạn cuối hoặc bệnh nhân tuổi quá
cao, bệnh nhân mắc bệnh lý khác mà các biện pháp điều trị khác không thực hiện
được [77, 89].
1.2.3 Các loại tia xạ thường dùng trong xạ trị
Tia X chính là loại tia được sử dụng nhiều nhất cho việc xạ trị cho tới nay.
hầu hết tia X có dải bước sóng trong khoảng từ 0,01 đến 10 nano mét tương ứng
với dãy tần số từ 30 Petahertz đến 30 Exahertz (3x1016 Hz đến 3x1019 Hz) và có
năng lượng từ 120 eV đến 120 keV. Bước sóng của nó ngắn hơn tia tử
ngoại nhưng dài hơn tia gamma. Do có tính chất đâm xun tia X cịn có ứng
dụng lớn trong việc chẩn đốn hình ảnh sử dụng để chụp hình y tế.
Kể từ khi được tìm ra vào cuối thế kỷ 19 tia X được sử dụng trong xạ trị
ung thư khoảng 5 thập kỷ cho tới năm 1946 khi nhà khoa học Robert Wilson
giới thiệu sử dụng hạt proton thay cho tia X trong việc điều trị ung thư.
Robert Wilson đưa ra được những lợi ích về việc sử dụng hạt proton chính
là khi bay ở tốc độ 70-80% vận tốc ánh sáng thì đặc điểm của hạt proton là bị
7


mất năng lượng khi đi vào cơ thể. Trong khi tia X đâm xuyên khối u và còn tiếp

tục đâm xun một cách khơng kiểm sốt ra phía sau các mô khỏe mạnh, chùm
tia proton sẽ dừng lại ở đúng vị trí khối u và mất năng lượng ở điểm cuối (hình
1) [42].

Hình 1: Ưu điểm của hạt proton so với tia X [90]

Điều này giúp liệu pháp sử dụng hạt proton tập trung liều vào vị trí khối u
và tránh gây ảnh hưởng tới các mô lành xung quanh. Mặc dù vậy, xạ trị với
proton vẫn có các thách thức như để thiết lập nguồn chiếu đòi hỏi một máy gia
tốc lớn để cung cấp năng lượng cho proton, thiết bị đi kèm phức tạp hơn rất
nhiều so với tạo tia X.
1.2.4 Ưu điểm và nhược điểm của xạ trị
 Những ưu điểm của phương pháp xạ trị:
 Đối với ung thư giai đoạn sớm, bức xạ ion hoá có khả năng điều trị
khỏi tương tự như phẫu thuật, thậm chí trong một số trường hợp, xạ trị
cịn tỏ ra ưu việt hơn phẫu thuật do ít gây tổn thương và rối loạn chức
năng của cơ quan và tổ chức lân cận hơn và ít gây đau đớn hơn.
 Chiếu xạ có thể điều trị được ung thư ở một số vị trí mà các phương
pháp khác khơng có khả năng can thiệp hoặc nếu can thiệp dễ gây ảnh
8


hưởng nặng nề, làm mất chức năng tổ chức lành xung quanh (ung thư
vòm họng).
 Chiếu xạ còn được dùng trong một số trường hợp như: giảm đau
(trong di căn cột sống, xương), giảm chèn ép do khối u quá lớn, cầm
máu. Chiếu xạ khơng gây độc tồn thân, khơng gây nên những biến
chứng cấp tính đe doạ tính mạng của người bệnh [77, 89].
 Những nhược điểm của phương pháp xạ trị:
 Vùng lõi của khối u thường bị hoại tử, thiếu oxy, do đó ít nhạy cảm

với tia xạ hơn. Vì vậy sự tái phát thường từ các tế bào ở vùng trung
tâm của khối u.
 Sự nhạy xạ của các mô lành và cơ quan khác nằm sát cạnh u là yếu tố
cản trở việc nâng liều xạ đến mức tối đa để có thể tiêu diệt hồn tồn
khối u.
 Bức xạ ion hóa có nguy cơ gây ung thư thứ phát.
1.2.5 Tác dụng phụ của tia xạ trong việc điều trị ung thư
Xạ trị và hóa trị là những phương pháp trị liệu chính được sử dụng trong
điều trị bệnh ung thư hiện nay. Tuy nhiên, cả hai đều có ảnh hưởng mạnh đến tế
bào thường và tác dụng phụ của chúng lên sự chết của tế bào hay sự tăng sinh
mô là những vấn đề rất quan trọng và khó giải quyết. Xạ trị có thể gây ra các
phản ứng phụ cấp tính cũng như mãn tính [77, 89]. Ảnh hưởng cấp tính là
nguyên nhân gây ra sự chết hoặc sự phân chia nhanh của các tế bào thường trong
vùng điều trị. Những tác dụng phụ này có thể bao gồm sự nổi mẩn ngứa hay sự
phá hủy trên da tại vùng chiếu xạ, phá hủy các tuyến nước bọt hay sự rụng tóc
khi xạ trị các vùng đầu và cổ hay các vấn đề liên quan đến đường tiết niệu khi
điều trị vùng bụng dưới.
Hầu hết các tác dụng phụ cấp tính sẽ hết sau khi kết thúc điều trị. Sự mệt
mỏi cũng là một tác dụng phụ thường thấy và xuất hiện với sự điều trị ở bất cứ
9


vùng nào trên cơ thể [77, 89]. Các tác dụng phụ lâu dài (mạn tính) có thể xảy ra
hoặc khơng, phụ thuộc nhiều vào vùng điều trị trên cơ thể. Các tác dụng phụ lâu
dài có thể là: sự xơ hóa (sự hình thành các mơ sẹo); sự phá hủy ruột, gây ra chảy
máu hay tiêu chảy; Sự giảm sút và có thể dẫn đến mất trí nhớ; mất khả năng sinh
sản; và có thể gây ra một loại ung thư khác (ung thư thứ cấp) cho bệnh nhân. Sự
hình thành loại ung thư thứ cấp trong quá trình điều trị bằng xạ trị phụ thuộc
nhiều vào vùng cơ thể được xạ trị [77]. Ví dụ như phụ nữ khi chiếu xạ ở vùng
ngực để chữa trị bệnh ung thư Hodgkin lymphoma thì nguy cơ mắc bệnh ung thư

vú cũng tăng lên rất cao [77]. Nhìn chung, sự xuất hiện ung thư thứ cấp thường
xuất hiện khi xạ trị các bệnh nhân là trẻ em hay vị thành niên [77, 89]. Ngồi ra,
bệnh nhân có phải chịu các tác dụng phụ lâu dài hay khơng cịn tùy thuộc nhiều
vào các yếu tố cụ thể, chẳng hạn như các nguy cơ mắc bệnh của mỗi người,
thuốc sử dụng trong hóa trị, yếu tố di truyền, thói quen trong sinh hoạt hằng
ngày, mơi trường sống...
Xạ trị hay hóa trị thường gây ra sự phá hủy ADN và sinh ra các gốc oxy
hóa có hoạt tính cao (ROS) [38, 85]. Sự tăng nồng độ của ROS không chỉ ảnh
hưởng trực tiếp đến tế bào mà nó cịn ảnh hưởng đến các mơ bình thường [38,
79]. Sự phá hủy ADN và sự sinh ra ROS sẽ dẫn tới sự đáp ứng với những sự phá
hủy ADN bằng cách kích hoạt chuỗi các tương tác sinh học thơng qua sự hoạt
hóa của rất nhiều nhân tố phiên mã, các cytokine tiền viêm hay các enzyme,
chẳng hạn như NF-κB, IL-1 β, IL-6, TNFα, enzyme SOD [86].
Sự sinh ra các cytokine tiền viêm hay các nhân tố phiên mã này sẽ làm
tăng cường sự tiết các enzyme phân hủy chất nền ngoại bào là các
metalloprotease và các cytokine viêm [59], những protein đóng vai trị quan
trọng trong sự phát triển và di căn của tế bào ung thư. Sự phơi nhiễm các hóa
chất trong hóa trị hay các tia xạ trong xạ trị cũng gây sự chết của tế bào [19], dẫn
tới sự tiết ra các interleukin, chemokin, nhân tố phát triển, protease, và sự phân
hủy của các protein màng [15]. ROS hoạt động như là các chất truyền tin thứ cấp
trong tín hiệu tế bào và là yêu cầu bắt buộc để một số quá trình sinh học xảy ra
10


trong tế bào [30, 68]. Tuy nhiên, nếu lượng ROS sinh ra quá lớn có thể làm tăng
cường phá hủy do sự oxy hóa đối với các phân tử trong tế bào như lipid, protein,
ADN và dẫn tới sự chết của tế bào [25]. Vì vậy, tiêu thụ ROS sinh ra trong q
trình hóa trị và xạ trị là cần thiết để bảo vệ cơ thể tránh khỏi tác dụng phụ của
quá trình điều trị. Nhiều nghiên cứu trước đây đã sử dụng các loại enzyme kháng
oxy hóa như là các tác nhân tiêu thụ ROS nhằm giảm tác hại của ROS lên các

quá trình sinh học của tế bào [30, 68].
1.2.6 Phương pháp bảo hộ được sử dụng khi xạ trị
Hiện nay nhằm tăng hiệu quả của xạ trị và giảm tác dụng phụ trong điều
trị ung thư là một trong những vấn đề quan trọng mà các bác sĩ lâm sàng, các
nhà nghiên cứu y sinh quan tâm. Phương pháp được sử dụng đó là sử dụng tia xạ
có thể theo dõi trực tiếp hình ảnh theo thời gian thực của khối u đích trong suốt
thời gian trị liệu để tăng tính chính xác của tia xạ lên khối u cũng như giảm sự
chiếu xạ vào các mô thường.
Các loại thuốc bảo vệ được nghiên cứu trong thời gian dài, có thể chia làm
ba loại chính là chất bảo vệ bức xạ, chất điều trị bức xạ và chất giảm nhẹ bức xạ
[13, 51, 74]. Thêm vào đó, các nhà nghiên cứu sử dụng các chất gây nhạy cảm
bức xạ và các chất bảo vệ bức xạ, thường là các hóa chất có thể cải biến sự đáp
ứng của tế bào đối với tia xạ. Các chất gây nhạy cảm bức xạ là những thuốc làm
cho tế bào ung thư trở nên nhạy cảm hơn tới tác dụng của liệu pháp xạ trị. Nhiều
chất đã được nghiên cứu và được ứng dụng trong lâm sàng như 5-fluorouracil và
cisplatin [9]. Các chất bảo vệ bức xạ là những thuốc có khả năng bảo vệ tế bào
thường tránh khỏi những tác dụng phá hủy của tia xạ. Những thuốc này có khả
năng giúp tế bào thường nhanh chóng sửa chữa những hư hỏng khi tiếp xúc với
tia xạ. Một số loại thuốc cũng đã được FDA Hoa Kỳ chứng nhận cho phép sử
dụng trong lâm sàng nhằm bảo vệ các mô thường dưới tác dụng của tia xạ trong
thời gian xạ trị như amifostine, neupogen, neulasta và leukine [51]. Thuốc giảm
nhẹ bức xạ thường được sử dụng sau quá trình xạ trị khi mà các tác dụng phụ
11


chưa xuất hiện, nhằm thúc đẩy quá trình sửa chữa ADN, còn chất điều trị bức xạ
được sử dụng khi xuất hiện các tác dụng phụ giúp hạn chế hậu quả của tác dụng
phụ cũng như kích thích phục hồi lại vùng hư tổn [13].
Tuy nhiên, để dễ dàng phân loại cụ thể các hợp chất bảo vệ bức xạ này
một cách rõ ràng hơn, người ta chia thành các nhóm dựa vào đặc tính sinh hóa

của các nhóm chất khi áp dụng trong lâm sàng. Nhằm đánh giá khả năng bảo vệ
của các chất, hiệu quả các chất bảo vệ phóng xạ khác nhau thể hiện ở yếu tố thay
đổi liều lượng phóng xạ. Yếu tố này được xác định nhờ tỉ lệ liều lượng bức xạ
tạo ra hiệu ứng tương tự khi có hoặc khơng có chất này. Vì thí nghiệm trên cơ
thể người là khơng khả thi, các thí nghiệm được thực hiện bằng cách sử dụng
phương pháp ni cấy tế bào và trên mơ hình động vật. Các chất bảo vệ bức xạ
và dẫn xuất được chia thành các nhóm, cụ thể như sau: hợp chất sulphahydryl;
vitamin, khống chất, hoocmon; hóa thực vật và các chất chống oxy hóa; chiết
xuất từ thực vật và thảo dược; chiết khuất từ vi khuẩn; các cytokine; các tác nhân
liên kết ADN; các chất hấp thụ [51].
Các hợp chất sylphahydryl có cơ chế bảo vệ nhờ vào đặc tính tăng cường
sửa chữa và bảo vệ ADN. Tuy nhiên các hợp chất sylphahydryl có tính gây độc
cao và thời gian bán hủy ngắn nên thúc đẩy các nhà nghiên cứu tìm kiếm các
hợp chất không chứa thiol. Một số chất như nitrioxit, superoxide dismutase cũng
đã được nghiên cứu và được xếp vào các chất bảo vệ bức xạ tự nhiên không gây
độc [81].
Các vitamin và khoáng chất đều là những chất có sẵn trong tự nhiên. Hầu
hết là các chất chống oxy hóa tự nhiên nhờ khả năng vơ hiệu hóa các gốc tự do
và hoạt động như các chất đồng yếu tố trong các hoạt động trao đổi chất khác
nhau. Các vitamin và khoáng chất là những chất dinh dưỡng cần thiết nhưng chỉ
cần một lượng nhỏ để đảm bảo chức năng bình thường của cơ thể sống. Vậy nên
khi sử dụng liều lượng lớn có thể gây hại hơn là mục đích bảo vệ bức xạ ban đầu
[51].

12


Ngoài ra, các hợp chất từ nhiều loại thực phẩm và đồ uống cũng được
sàng lọc về khả năng điều tiết đối với các loại bệnh khác nhau, với niềm tin rằng
chúng không chỉ cung cấp chất dinh dưỡng, mà cịn tăng cường khả năng chống

oxy hóa. Một vài chất phổ biến trong tự nhiên như là curcumin, genistein,
sesamol cũng được nghiên cứu [11, 28, 44]. Mặc dù còn nhiều hạn chế trong
việc sử dụng những chất này như là chất bảo vệ bức xạ, nhưng tác dụng điều hòa
miễn dịch có thể được sử dụng cho các nghiên cứu sâu hơn trong tương lai.
Trên thế giới, các chế phẩm thực vật, thảo dược cũng được sử dụng theo
cách truyền thống để điều trị các bệnh khác nhau, bao gồm các bệnh rối loạn do
căng thẳng. Do đó, người ta cho rằng các chế phẩm này cũng có khả năng chống
lại tử vong do bức xạ [36]. Nhiều chiết xuất thực vật và thảo dược cũng được
nghiên cứu để xác định khả năng bảo vệ bức xạ của chúng. Các chiết xuất thô từ
các bộ phận của cây như là rễ, lá, vỏ cây, hạt, hoa được sử dụng. Từ đó một số
đặc tính bảo vệ bức xạ được tìm thấy ở các loài thực vật và thảo dược, như là
Tinospora cardifolia, Panax ginseng, Rosemarinus officinalis, Aloe vera,
Embilica officinalis, Alstonia scholaris và Mentha piperata. Chiết xuất từ những
loài cây này thể hiện được khả năng bảo vệ cơ thể (hệ thống tiêu hóa, hệ thống
tạo máu) khỏi những ảnh hưởng gây ra bởi tia xạ, cũng như những tổn thương tế
bào và phân tử trên mơ hình chuột [27, 37, 65]. Tuy nhiên, kiến thức hạn chế về
việc sử dụng chế phẩm thảo dược và thực vật khác nhau trong quá trình điều trị
tình trạng bệnh lý khác nhau sẽ hạn chế ứng dụng cũng như làm giảm hiệu quả
và gây độc khi sử dụng liều lượng không hợp lý.
Thêm vào đó, nhiều lồi vi khuẩn có thể tồn tại trong điều kiện khắc
nghiệt của nhiệt hay tia xạ bằng cách thay đổi cấu tạo sinh lý và di truyền [67].
Người ta cho rằng việc hiểu cơ chế chống lại tia xạ và bắt chước được trạng thái
ấy có thể bảo vệ con người khỏi sự ion hóa bức xạ. Một số loài vi khuẩn như là:
Deinococcus radiodurans, radiophilus, grandis trong các mơ hình thí nghiệm
khác nhau đã cho thấy chiết xuất từ những vi khuẩn này có thể có những đặc tính
bảo vệ bức xạ [16, 20]. Phương thức hoạt động chính của những chất được chiết
13


xuất từ vi khuẩn là làm thay đổi điều hòa miễn dịch trên vật chủ. Tuy nhiên, các

phản ứng miễn dịch trên cơ thể con người rất phức tạp và cơ chế sử dụng chất
này như một loại thuốc thì vẫn cần nghiên cứu thêm.
Bên cạnh đó, các cytokin, bao gồm: chemokin, interferon, interleukin,
lymphokin và các yếu tố hoại tử khối u là các protein có trọng lượng phân tử nhỏ
điều chỉnh sự tương tác giữa các tế bào bạch huyết, tế bào gây viêm và tế bào tạo
máu. Các cytokin rất đa dạng về bản chất và chức năng. Khi chiếu xạ tồn thân
trên mơ hình động vật, các hoạt động phức tạp cũng như mục tiêu trong suốt quá
trình chiếu xạ của các cytokin vẫn chưa được sáng tỏ. Cũng bởi những phân
truyền tử tín hiệu này được tạo ra trong những điều kiện sinh lý khác nhau, và
mỗi interleukin lại liên quan đến nhiều con đường, nên rất khó để chứng minh
được cơ chế hoạt động nào chịu trách nhiệm với khả năng bảo vệ bức xạ nào.
Mặt khác, trên thực tế, những interleukin này cũng làm khối u phát triển và cũng
là nguyên nhân gây ra những tiên lượng xấu trong nhiều trường hợp ung thư
[62].
Các chất chống ung thư còn là những chất liên kết hoặc phá hủy ADN.
Nhìn chung, có ba kiểu liên kết phân tử nhỏ với ADN sợi đôi: intercaltion, liên
kết rãnh và liên kết cộng hóa trị. Rãnh nhỏ của ADN được đặc biệt quan tâm do
các tương tác giữa các trình tự đặc hiệu với số lượng lớn các phân tử nhỏ. Các
phối tử rãnh nhỏ liên kết với các chuỗi giàu AT, gây ra tổn thương ADN vĩnh
viễn, hoặc chỉ ức chế đảo ngược chức năng phụ thuộc ADN [4]. Mặc dù các
phân tử nhỏ này có hoạt tính gây độc tế bào, nhưng một số ít điều chỉnh các con
đường làm thúc đẩy sự sống của tế bào, thể hiện đặc tính bảo vệ bức xạ [29]. Cơ
chế bảo vệ bức xạ là chuyển hydro hoặc electron từ các phối tử sang gốc ADN
tại các vị trí gắn, dẫn tới ổn định cấu trúc ADN. Dù vậy, các thuốc gắn ADN có
thể gây ra đột biến. Nhiều loại phối tử liên kết rãnh nhỏ ADN gây ra dị tật, đa
bội, khử nhiễm sắc thể tại những vùng dị nhiễm sắc giàu AT, dẫn tới khả năng
phát triển các bệnh ung thư [78]. Do vậy, cần tiến hành các nghiên cứu tiếp theo
để xác định vai trò của các liên kết rãnh nhỏ trong việc bảo vệ bức xạ.
14

Tiếp đó, chất hấp thụ là chất có đặc tính gắn các chất khác vào bề mặt của
nó mà khơng cần liên kết cộng hóa trị, trong khi chất chelator là chất liên kết với
các ion kim loại. Trong bảo vệ bức xa, các chất này có thể cơ lập các hạt nhân
phóng xạ và vơ hiệu hóa tác dụng gây độc để bảo vệ hệ thống sinh học [55]. Một
loạt các sản phẩm tự nhiên và tổng hợp được nghiên cứu phân rã hạt nhân phóng
xạ từ cơ thể. Cơ chế bảo vệ bức xạ của những chất này có thể là ức chế sự hấp
thụ bằng cách thay đổi trạng thái hóa học của các hợp chất [17]. Tuy nhiên
những chất này vẫn còn nhiều tác dụng phụ, các nghiên cứu vẫn đang được tiến
hành để tìm ra các tác nhân phù hợp hơn, ít gây độc cho các cơ quan khác nhau
hơn.
Như vậy, các nghiên cứu về các loại thuốc tự nhiên và thực phẩm lành
mạnh để chữa trị những tổn thương do chiếu xạ vẫn đang được quan tâm và phát
triển, nhất là việc sử dụng các hợp chất tự nhiên có khả năng bảo vệ bức xạ [46].
Trong đó, melanin là một chất có khối lượng phân tử cao được tìm thấy
trong nhiều sinh vật sống, có nhiều chức năng sinh học. Và có nhiều nghiên cứu
gần đây cho thấy triển vọng của melanin có thể được sử dụng làm chất bảo vệ
bức xạ [70].

1.3 Melanin và ứng dụng trong điều trị ung thư
1.3.1 Sự tổng hợp melanin
Màu sắc của da, tóc, mắt chủ yếu phụ thuộc vào sự hiện diện của sắc tố
melanin ở các mô này. Melanin được sản xuất bởi các tế bào sắc tố
(melanocyte). Không chỉ loại melanin nào được sản xuất đóng vai trị quan
trọng, mà cả sự phân bố của chúng trong các mô cũng ảnh hưởng lớn đến màu
sắc cũng như xác định chức năng của sắc tố [24].
Sắc tố melanin được tìm thấy trong rất nhiều các sinh vật sống, từ nấm
cho đến động vật có vú. Melanin thường gồm 2 loại: đỏ-vàng (pheomelanin) và
nâu-đen (eumelanin), trong đó eumelanin phong phú hơn pheomelanin [18, 22].
15

Hình 2: Cơng thức hóa học của eumelanin và pheomelanin [80]

Cả 2 loại eumelanin và pheomelanin đều xuất phát từ hợp chất ban đầu là
dopaquinone (DQ). DQ có nguồn gốc từ sự oxy hóa acid amin tyrosine nhờ
enzyme tyrosinase. DQ là hợp chất đóng vai trị quan trọng trong q trình tổng
hợp melanin. Khi khơng có mặt hợp chất sulfhydryl, dopaquinone chuyển hóa
tạo thành cyclodopa, sau đó nhanh chóng bị oxy hóa tạo thành dopachrome và
dopa. Dopachrome sau đó tự sắp xếp lại tạo thành 5,6-dihydroxyindole và 5,6dihydroxyindole-2- carboxylic. Quá trình oxy hóa tiếp theo của 2 hợp chất này
dưới sự có mặt của enzyme TYRP1 sẽ tạo thành eumelanin [14]. Khi có mặt của
cysteine, DQ sẽ tham gia quá trình tạo thành các đồng phân của cysteinyldopa là
5-S-cysteinyldopa (5-S-CD) và 2-S-cysteinyldopa (2-S-CD). 5-S-CD sau đó trải
qua các q trình biến đổi cuối cùng tạo ra pheomelanin [14]. Sơ đồ quá trình
tổng hợp melanin được trình bày như trong hình 3.

16


Hình 3: Sự tổng hợp melanin [80]

1.3.2 Melanin thể hiện đặc tính dược lý thơng qua sự tương tác với các loại
thuốc
Năm 1993, Larsson đã tiến hành các nghiên cứu dược lý và hóa lý rộng
rãi về sự tương tác của melanin với kim loại và thuốc [53]. Cơng trình này cho
thấy các loại thuốc và hóa chất khác, chẳng hạn như amin hữu cơ, kim loại và
hydrocacbon thơm đa vòng dễ dàng liên kết với melanin và được giữ lại trong
các mô sắc tố trong thời gian dài. Mặc dù ý nghĩa sinh lý này của melanin chưa
rõ ràng, nhưng cũng phần nào chứng minh được rằng melanin bảo vệ các tế bào
17