Sàng lọc, tổng hợp và thử hoạt tính kháng lipase tụy của các dẫn chất xanthin

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH
-----------------

BỘ Y TẾ

TẠ HỒNG THANH

SÀNG LỌC, TỔNG HỢP VÀ THỬ HOẠT TÍNH KHÁNG LIPASE
TỤY CỦA CÁC DẪN CHẤT XANTHIN
Ngành: Dược lý – Dược lâm sàng
Mã số: 8720205
Luận văn Thạc sĩ Dược học

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Võ Thị Cẩm Vân
PGS.TS. Trần Thành Đạo

TP Hồ Chí Minh - 2018

.


LỜI CAM ĐOAN

Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi. Các số
liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng
được ai công bố trong bất cứ cơng trình nào khác.
Người viết

Tạ Hồng Thanh

.


BẢN TĨM TẮT LUẬN VĂN
Hiện nay béo phì là bệnh mang tính tồn cầu, có rất nhiều nghiên cứu từ các chất có
nguồn gốc tự nhiên và tổng hợp hiện nay tập trung vào ức chế enzym lipase tụy để điều
trị béo phì, tuy nhiên chưa có nhiều nghiên cứu của nhóm alkaloid đặc biệt là phân
nhóm xanthin điều trị béo phì. Nhận thấy tiềm năng của nhóm chất xanthin trong điều
trị béo phì, đề tài đã tiến hành sàng lọc ảo bằng docking phân tử với protein 1LPB, tổng
cộng 69 chất đã được tiến hành sàng lọc. Từ kết quả thu được qua sàng lọc ảo bằng
docking phân tử đã tiến hành tổng hợp 8 dẫn chất xanthin trong đó có 5 chất mới, 3 chất
tổng hợp lại, sau đó tiến hành thử hoạt tính 8 dẫn chất tổng hợp được và 3 chất chuẩn .
Tổng cộng 11 dẫn chất được tiến hành thử hoạt tính kháng lipase in vitro với enzym tụy
lợn, phương pháp thử sử dụng chất diện hoạt Triton X-100. Kết quả thử hoạt tính kháng
lipase được đánh giá qua thông số IC50 và xác định mối tương quan giữa nồng độ chất
ức chế và hoạt tính enzym. Kết quả thu được đáng ngạc nhiên khi có các dẫn chất T45,
T41, T43, T44 có giá trị IC50 thấp và hứa hẹn có thể sử dụng làm chất khởi nguồn cho
các nghiên cứu tiếp theo, trong đó T45 có giá trị IC50 là 8,52 ± 0,83 μM, hứa hẹn sử
dụng làm chất khởi nguồn cho các nghiên cứu tiếp theo của các thuốc điều trị béo phì.

.


ABTRACT
Obeysity and overweight is globally disease. There are many researches of naturally
compounds and synthetic substances focused on the inhibition of pancreatic lipase
enzymes for the treatment of obesity. However, there are not many studies of alkaloids
group, especially xanthine group for obesity treatment. Recognizing the potential of
xanthine in the treatment of obesity, the research conducted a virtual screening with
molecular docking with 1LPB protein, total of 69 substances were screened. From the

results obtained by virtual screening with molecular docking, 8 synthetic xanthine
derivatives were synthesized, including 5 new ones, 3 synthesized ones. Then, 8
synthetic derivatives and 3 standard substances were tested in vitro against lipase
activity with pig pancreatic enzyme, Triton X-100 trial method. Results of lipase
activity assay were evaluated by IC50 parameters and determined the correlation
between inhibitor concentration and enzyme activity. The results are surprising given
that the T45, T41, T43, T44 derivatives have a low IC50 value, especially T45 has an
IC50 value of 8.52 ± 0.83 μM and promise to be lead compound for further studies.

.


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT............................................ iv
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................ vi
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ ...................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC BẢNG....................................................................................... vii
ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...........................................................................................3
2.1. BỆNH BÉO PHÌ .............................................................................................3
2.1.1. Thừa cân và béo phì ..................................................................................3
2.1.2. Nguyên nhân dẫn đến thừa cân và béo phì. ..............................................4
2.1.3. Hậu quả của thừa cân và béo phì ..............................................................5
2.1.4. Điều trị bệnh béo phì .................................................................................6
2.2. ĐẠI CƯƠNG VỀ LIPASE TỤY .................................................................10
2.2.1. Lipase tụy và q trình tiêu hóa chất béo. ..............................................10
2.2.2. Độ đặc hiệu đối với cơ chất. ...................................................................11
2.2.3. Cấu trúc và chức năng .............................................................................12
2.3.4. Nhóm hợp chất methylxanthin. ...............................................................18
2.4. MƠ HÌNH DOCKING .................................................................................21

2.4.1. Tổng quan về sàng lọc ảo trong thiết kế thuốc. ......................................21
2.4.2. Docking. ..................................................................................................23
2.5. PHƯƠNG PHÁP THỬ HOẠT TÍNH KHÁNG LIPASE TỤY ...............24
2.5.1. Định lượng hoạt tính enzym lipase tụy ...................................................24
2.5.2. Thử nghiệm hoạt tính kháng lipase bằng phương pháp đo quang ..........25
3.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..........................................................................25
3.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU .....................................................................25

.


i

3.2. MƠ HÌNH DOCKING PHÂN TỬ CÁC DẪN CHẤT
METHYLXANTHIN TRÊN ENZYM LIPASE TỤY Ở NGƯỜI ..................29
3.2.1. Lựa chọn và chuẩn bị cấu trúc mục tiêu tác động ...................................29
3.2.2. Chuẩn bị cấu trúc ligand .........................................................................29
3.2.3. Tiến hành docking ligand vào mục tiêu tác động ...................................30
3.2.4. Re-docking ligand đồng kết tinh .............................................................31
3.2.5. Phân tích kết quả docking .......................................................................31
3.3. TỔNG HỢP CÁC DẪN CHẤT METHYLXANTHIN.............................33
3.3.1.Nguyên tắc tổng hợp ................................................................................33
3.3.2. Cách tiến hành tổng hợp .........................................................................34
3.3.3. Tinh chế ...................................................................................................35
3.4. XÁC ĐỊNH ĐỘ TINH KHIẾT VÀ CẤU TRÚC SẢN PHẨM ................35
3.4.1. Cảm quan và tính chất vật lý ...................................................................35
3.4.2. Sắc ký lớp mỏng......................................................................................35
3.4.3. Phổ IR......................................................................................................36
3.4.4. Phổ 1H-NMR ...........................................................................................36
3.5. THỬ NGHIỆM HOẠT TÍNH KHÁNG LIPASE TỤY IN VITRO .........37

3.5.1. Nguyên tắc ..............................................................................................37
3.5.2. Cách tiến hành .........................................................................................37
3.6. ĐỊA ĐIỂM, PHẦN MỀM, NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ ..........................41
3.6.1. Nguyên liệu .............................................................................................41
3.6.2. Thiết bị ....................................................................................................42
4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .................................................................................43
4.1. KẾT QUẢ DOCKING .................................................................................43
4.1.1. Kết quả docking orlistat và chọn khoang gắn kết của Protein 1LPB ......43
4.1.2. Kết quả docking các dẫn chất methylxanthin .........................................46
4.2. KẾT QUẢ TỔNG HỢP ...............................................................................52

.


i

4.2.1. Tổng hợp các methylxanthin từ theophyllin và các dẫn xuất halogen. ..52
4.2.2. Tổng hợp các methylxanthin bằng phương pháp khác ...........................62
4.3. KẾT QUẢ THỬ HOẠT TÍNH ...................................................................67
4.3.1. Kết quả xây dựng đường chuẩn PNP và xác định hoạt tính enzym........67
4.3.2. Kết quả thử hoạt tính kháng lipase của các dẫn chất methylxanthin ......69
4.4. BÀN LUẬN ...................................................................................................71
4.4.1. Sàng lọc hoạt tính các dẫn chất methylxanthin bằng mơ hình sàng lọc ảo
docking. .............................................................................................................71
4.4.2. Tổng hợp các dẫn chất methylxanthin từ nguyên liệu đầu vào
theophyllin.........................................................................................................72
4.4.3. Thử hoạt tính ức chế của các dẫn chất methylxanthin tổng hợp để đánh
giá hoạt tính in vitro và mối tương quan hoạt tính in vitro và sàng lọc ảo. ......72
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................................73
5.1. KẾT LUẬN ...................................................................................................73

5.2. ĐỀ NGHỊ.......................................................................................................74
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................75
PHỤ LỤC ............................................................................................................... PL1

.


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu viết tắt

Ý nghĩa

CTPT

Công thức phân tử

DMSO

Dimethylsulfoxid

FDA

Food and Drug Administration

IC50

Inhibitory concentration 50%
(Nồng độ ức chế 50%)

IR

Infrared (Hồng ngoại)

MW

Molecular weight (Khối lượng phân tử)

MUP

Methoxyundecylphosphinic acid

NMR

Nuclear magnetic resonance
(Cộng hưởng từ hạt nhân)

PDB

Protein Data Bank

p-NPP

p-nitrophenyl palmitat

PNP

p-nitrophenol

PLT

Pancreatic triglyceride lipase

UV

Ultraviolet
(Tử ngoại)

to

Nhiệt độ

s

Singlet (Đỉnh đơn)

d

Doublet (Đỉnh đôi)

dd

Đỉnh đôi, đôi

t

Triplet (Đỉnh ba)

m

Multiplet (Đa đỉnh)

T41

Dyphyllin

T43

Theophyllin-7-acetaldehyd

T45

Acephyllin

.


T46

Doxophyllin

T47

7-Benzyl-1,3-dimethyl-3,7-dihydro-1H-purin-2,6-dion

T44

7-(2-((4-acetylphenyl)imino)ethyl)-1,3-dimethyl-3,7dihydro-1H-purin-2,6-dion

T48

7-Allyl-1,3-dimethyl-3,7-dihydro-1H-purin-2,6-dion

T42

Etophyllin

T49

7,8-Dibenzyl-1,3-dimethyl-3,7-dihydro-1H-purin-2,6dion

.


i

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1. Q trình tiêu hóa và hấp thu chất béo .....................................................10
Hình 2.2. Cấu trúc tinh thể của phức hợp PLT-colipase ở 2 cấu dạng khác nhau ...13
Hình 2.3. Bề mặt của phức hợp PTL-lipase ở trạng thái mở và đóng ......................15
Hình 2.4. Cấu trúc chung của các dẫn chất nhóm methylxanthin. ...........................18
Hình 2.5. Cấu trúc của các hợp chất cơ bản nhóm methylxanthin ...........................19
Hình 2.6. Hình minh họa hiệu quả đáp ứng liều của caffein, theophyllin,
theobromin với hoạt động của enzym lipase tụy ở người. ........................................20
Hình 2.7. Sơ đồ nghiên cứu thuốc dựa vào cấu trúc mục tiêu .................................22
Hình 3.8. Phương pháp tổng hợp dẫn chất thế 7 methylxanthin…………………. .33
Hình 3.9. Phương pháp tổng hợp theophyllin-7-acetaldehyd ..................................33
Hình 3.10. Phương pháp tổng hợp imin. ..................................................................34
Hình 3.11. Phương pháp tổng hợp 8-clorotheophylin. .............................................34
Hình 4.12. Cấu trúc 3D của khoang Ligand 1LPB và chất đồng kết tinh BOG ......44
Hình 4.13. Tương tác giữa Orlistat và 1LPB ............................................................46

Hình 4.14. Tương tác của caffein với 1LPB.............................................................51
Hình 4.15. Tương tác của T52, chất có điểm số docking tốt nhất với 1LPB ...........52
Hình 4.16. Tương tác của dyphyllin và 1LPB ..........................................................53
Hình 4.17. Tương tác của T47 và 1LPB ..................................................................55
Hình 4.18. Tương tác của T49 và 1LPB ..................................................................57
Hình 4.19. Tương tác của T42 và 1LPB ..................................................................59
Hình 4.20. Tương tác của T48 và 1LPB ..................................................................61

.


i

Hình 4.21. Tương tác của T43 và 1LPB ..................................................................63
Hình 4.22. Tương tác của T45 và 1LPB ..................................................................64
Hình 4.23. Tương tác của T44 và 1LPB ..................................................................66
Hình 4.24. Đường biểu diễn độ hấp thu OD 405 nm theo nồng độ của p-nitrophenol
...................................................................................................................................68

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 2.1. Phản ứng thủy phân triglycerid dưới tác động của lipase .......................24
Sơ đồ 2.2. Phản ứng thủy phân p-NPP tạo p-nitrophenol.........................................25
Sơ đồ 3.3. Các bước tiến hành docking. ...................................................................32

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Phân loại tình trạng cân nặng theo BMI. ...................................................4
Bảng 2.2. Thuốc trị béo phì được FDA cấp phép điều trị dài ngày ...........................8
Bảng 2.3. Thuốc sử dụng điều trị thời gian ngắn hoặc thuốc lựa chọn điều trị ngoài
hướng dẫn ....................................................................................................................9
Bảng 3.4. Các dẫn chất methylxanthin từ các nguồn tài liệu tham khảo hoặc tổng

hợp được. ...................................................................................................................26
Bảng 3.5. Tần số hấp thu hồng ngoại đặc trưng của các nhóm chức .......................36
Bảng 3.6. Pha giai mẫu p-nitrophenol (PNP) ...........................................................38
Bảng 3.7. Chuẩn bị mẫu thử và mẫu chứng trong xác định hoạt tính enzym lipase 39
Bảng 3.8. Thành phần các chất và enzym trong giếng .............................................40
Bảng 3.9. Hóa chất sử dụng trong tổng hợp và tinh chế ..........................................41
Bảng 3.10. Hóa chất sử dụng trong thử nghiệm ức chế lipase ................................42
Bảng 3.11. Các phần mềm hỗ trợ. ............................................................................43

.


ii

Bảng 4.12. Kết quả redock chất đồng kết tinh BOG vào khoang gắn kết ................44
Bảng 4.13. Kết quả docking của orlistat với protein 1LPB ......................................45
Bảng 4.14. Kết quả docking của 69 chất nghiên cứu với protein 1LPB ..................46
Bảng 4.15. Độ hấp thu ở 405 nm với các nồng độ khác nhau của dung dịch PNP ..68
Bảng 4.16. Kết quả định lượng enzym lipase tụy lợn ..............................................68
Bảng 4.17. Kết quả phần trăm ức chế lipase tụy lợn của các dẫn chất methylxanthin
...................................................................................................................................70
Bảng 4.18. Kết quả IC50 của các dẫn chất methylxanthin đối với lipase tụy ...........71

.


ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay, béo phì là vấn đề mang tính tồn cầu, là yếu tố nguy cơ liên quan đến rất
nhiều bệnh khác bao gồm viêm khớp, bệnh tim mạch, rối loạn lipid máu, gan nhiễm
mỡ, đái tháo đường type 2, đột quỵ, ung thư,...[1]. Theo thống kê của Tổ chức Y tế

Thế giới (WHO) đến năm 2016, tỉ lệ béo phì tồn cầu đã tăng gấp 3 lần kể từ năm
1975. Trong năm 2016, theo thống kê có hơn 1,9 tỉ người trưởng thành tương đương
39% dân số trưởng thành có tình trạng thừa cân và hơn 650 triệu người (tương đương
13%) trong số đó mắc tình trạng béo phì. Tình trạng thừa cân cịn gia tăng ở trẻ em
với gần 41 triệu trẻ em dưới 5 tuổi có tình trạng thừa cân và béo phì tính đến năm
2016. Với trẻ vị thành niên từ 5-19 tuổi số liệu ước tính là 340 triệu trẻ em [1].
Sự phát triển của béo phì đặc trưng bởi sự mất cân bằng mãn tính giữa năng lượng
hấp thu và năng lượng tiêu dùng, nguyên nhân thường là do sự thay đổi lối sống và
chế độ ăn uống không hợp lý [2]. Để giảm trọng lượng cơ thể và tình trạng béo phì,
việc thay đổi thói quen sống đóng vai trị rất quan trọng. Hoạt động thể chất có thể
giúp ích cho việc ngăn ngừa béo phì bằng cách nâng cao tỷ lệ trao đổi chất trung bình
hàng ngày và nâng cao năng lượng tiêu dùng. Tuy nhiên, điều này thường không được
duy trì lâu dài và cân nặng sẽ tăng trở lại như ban đầu. Chính vì vậy, khi điều chỉnh
dinh dưỡng hay hoạt động thể chất không mang đến hiệu quả thì liệu pháp điều trị
được chọn tiếp theo là dùng thuốc hay là phẫu thuật [2].
Phần lớn chất béo trong thức ăn được thuỷ phân dưới tác động của enzym lipase trước
khi được hấp thu vào cơ thể do đó ức chế enzym lipase của tuyến tụy là hướng nghiên
cứu tiềm năng trong điều trị béo phì [3]. Hiện tại, chỉ có Orlistat được Cục quản lý
Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) phê duyệt điều trị béo phì theo cơ chế ức
chế enzym lipase tụy, khác với các thuốc điều trị khác tác động trên trung ương.
Orlistat được khám phá bắt nguồn từ phân tử lipstatin có nguồn gốc từ tự nhiên. Thành
công của các dẫn chất có nguồn gốc từ tự nhiên trong điều trị béo phì đã tác động đến
việc nghiên cứu xác định các tác nhân ức chế enzym lipase tụy mới ít tác dụng phụ
hơn [4, 5].

.


Methylxanthin là nhóm hợp chất tự nhiên được sử dụng rộng rãi trong đời sống và
trong điều trị, tiêu biểu như caffein, theobromin, theophyllin, rất có tiềm năng trong

hướng nghiên cứu các chất ức chế enzym lipase. Nhóm hợp chất methylxanthin có
nhiều tác dụng lên các hệ enzym khác nhau từ đó dẫn tới nhiều tác động có thể ứng
dụng trong kiểm soát và điều trị bệnh, một trong những nghiên cứu mới đây đã cho
thấy triển vọng điều trị béo phì của nhóm chất này [6]. Đồng thời, vì có nguồn gốc từ
tự nhiên, các dẫn xuất methylxanthin đã được chứng minh là khá an toàn khi sử dụng
trên cơ thể người. Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu cụ thể đánh giá tác động ức chế
enzym lipase qua sàng lọc ảo và in vitro với nhóm chất này. Chính vì vậy, đề tài
hướng đến nghiên cứu đánh giá tác động ức chế enzym lipase tuỵ với mơ hình sàng
lọc ảo và in vitro với enzym tụy lợn:
–Đánh giá tương tác phân tử giữa các dẫn chất methylxanthin từ các nghiên cứu có
sẵn và enzym lipase 1LPB thơng qua docking, từ đó đề xuất tổng hợp và thử hoạt
tính các phân tử tiềm năng.
–Tổng hợp một số dẫn chất methylxanthin có điểm số tương tác tốt với enzym lipase
1LPB và phù hợp với điều kiện thực tế tại phịng thí nghiệm Hố Dược.
–Đánh giá hoạt tính ức chế enzym lipase in vitro của các dẫn chất tổng hợp được và
một số dẫn chất khác từ các nguồn cung cấp, đánh giá sự tương quan giữa điểm số
docking và kết quả thử hoạt tính in vitro, từ đó đánh giá tiềm năng ứng dụng của mơ
hình docking trong việc sàng lọc ban đầu, giảm thiểu số lượng các chất ít tiềm năng
thử hoạt tính in vitro.

.


TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. BỆNH BÉO PHÌ
2.1.1. Thừa cân và béo phì
Tổ chức Y tế Thế giới định nghĩa thừa cân và béo phì được xác định là tình trạng tích
lũy mỡ bất thường hoặc q mức có thể ảnh hưởng đến sức khỏe [1].
Theo một số ước tính gần đây của WHO, trong năm 2016 có hơn 1,9 tỷ người trưởng
thành từ 18 tuổi trở lên bị thừa cân, trong đó có hơn 650 triệu người bị béo phì. Cũng

theo số liệu thống kê năm 2016, có 39% người lớn từ 18 tuổi trở lên (39% là nam giới
và 40% phụ nữ) thừa cân. Con số thống kê về mức độ béo phì là 13% dân số trưởng
thành (11% nam giới và 15% phụ nữ). Tỉ lệ béo phì trên toàn thế giới đã tăng gần gấp
3 lần chỉ từ năm 1975 đến năm 2016 [1].
Tình trạng thừa cân béo phì này cịn đáng báo động ở trẻ em khi mà số liệu năm 2016
chỉ ra ước tính có 41 triệu trẻ em dưới 5 tuổi bị thừa cân hoặc béo phì. Khơng chỉ gia
tăng ở các quốc gia có thu nhập cao, thừa cân béo phì ở trẻ em cịn gia tăng ở các
nước có thu nhập thấp và trung bình, ở các khu vực đơ thị. Ở châu Phi, số trẻ em dưới
5 tuổi thừa cân đã tăng gần 50% kể từ năm 2000, còn châu Á chiếm tới gần một nửa
số trẻ em dưới 5 tuổi bị thừa cân hoặc béo phì trong năm 2016 [1].
Với lứa tuổi thanh thiếu niên từ 5-19 tuổi, tỉ lệ này đã tăng đáng kể từ 4% năm 1975
lên hơn 18% trong năm 2016 với tổng số lượng là 340 triệu người [1].
Theo tổ chức Y tế Thế giới chỉ số khối cơ thể (BMI) là một chỉ số đơn giản về tương
quan giữa trọng lượng và chiều cao thường được sử dụng để phân loại thừa cân và
béo phì ở người lớn. Chỉ số khối cơ thể được định nghĩa là trọng lượng của một người
tính bằng kilogam chia cho bình phương chiều cao tính bằng mét (kg/m2) [1,7].

.


Bảng 2.1. Phân loại tình trạng cân nặng theo BMI [8].
Phân loại

BMI (kg/m2)

Thiếu cân rất trầm trọng

< 15

Thiếu cân trầm trọng

15-16

Thiếu cân

16-18,5

Bình thường

18,5-25,0

Thừa cân

25,0-30,0

Béo phì độ I

30,0-35,0

Béo phì độ II

35,0-40,0

Béo phì độ III

> 40,0

2.1.2. Nguyên nhân dẫn đến thừa cân và béo phì.
2.1.2.1. Thực phẩm và hoạt động thể chất
Những người có vấn đề về cân nặng do họ tiêu thụ nhiều calo hơn lượng calo đốt

cháy do hoạt động thể chất. Sự mất cân bằng này là đóng góp lớn nhất cho sự tăng
cân [9].
2.1.2.2. Môi trường.
Sự thay đổi của xã hội gắn với sự phát triển của kinh tế được coi là nguyên nhân tiềm
năng cho sự gia tăng tỉ lệ béo phì. Nguồn cung thức ăn dễ tiếp cận và các tiện nghi
vật chất của cuộc sống hiện đại góp phần làm giảm hoạt động thể chất. Những tiến
bộ trong cơng nghệ và tự động hóa đã dẫn đến lối sống ít vận động hơn trong cả cơng
việc và thời gian giải trí cho hầu hết cá nhân. Các thực phẩm giàu chất béo và đồ uống
có đường được quảng cáo là thuận tiện và ít tốn kém hơn các thực phẩm lành mạnh
cũng dẫn đến sự gia tăng số lượng béo phì. Ngồi ra yếu tố văn hóa, tình trạng kinh
tế xã hội và niềm tin tơn giáo có thể ảnh hưởng đến thói quen ăn uống và trọng lượng
cơ thể [10].
2.1.2.3. Yếu tố di truyền

.


Yếu tố di truyền đóng vai trị mạnh mẽ trong việc xác định béo phì và sự phân phối
mỡ trong cơ thể. Ở một số cá nhân, di truyền là yếu tố quyết định chính của bệnh béo
phì trong khi ở những người khác béo phì có thể được gây ra chủ yếu bởi các yếu tố
môi trường. Những đứa trẻ mang yếu tố di truyền béo phì có chỉ số BMI và sự phân
bố mỡ trên cơ thể cao hơn khoảng từ 40% đến 70% so với những đứa trẻ khơng có
yếu tố di truyền này. Một số gen đơn lẻ tạo ra kiểu hình béo phì đã được xác định,
tuy nhiên những đột biến này rất hiếm và chiếm tỉ lệ tương đối nhỏ. Di truyền có tính
trội và yếu tố di truyền làm cho khả năng phân chia tế bào mỡ dễ dàng hơn [10].
2.1.2.4. Béo phì liên quan tình trạng bệnh lý.
- Hội chứng Cushing: phân bố mỡ ở mặt, cổ, bụng, trong khi các chi gầy nhỏ [10].
- Thiếu hụt hormon tăng trưởng
- Cường insulin: do u tụy tiết insulin quá mức, làm tăng cảm giác thèm ăn, tăng dị
hóa glucose và đồng hóa mơ mỡ [10].

- Suy giáp: chủ yếu gây phù và không phải nguyên nhân gây béo phì đáng kể [10].
- Hội chứng béo phì-sinh dục (hội chứng Froehlich hay Babinski-Froehlich): béo phì
ở thân và gốc chi và suy sinh dục, xuất hiện ở lứa tuổi thiếu niên với biểu hiện ngừng
phát triển cơ quan sinh dục, có thể kèm rối loạn khác như đái tháo nhạt, rối loạn thị
lực và tâm thần [9].
2.1.2.5. Nguyên nhân do thuốc
Có sự gia tăng tỉ lệ béo phì liên quan đến tác dụng phụ của thuốc được ghi nhận trong
những năm gần đây. Các thuốc ghi nhận nhiều bao gồm các thuốc chống co giật
(carbamazepin, gabapentin, pregabalin và acid valproic), thuốc chống trầm cảm
(thuốc chống trầm cảm ba vòng và mirtazapin), thuốc chống loạn thần khơng điển
hình (clozapin, olanzapin, quetiapin và risperidon), thuốc chống loạn thần thơng
thường

(haloperidol),

và

kích

thích

tố

(corticosteroid,

insulin,

và

medroxyprogesteron). Trong hầu hết các trường hợp, cơ chế chính xác vẫn chưa được

xác định [10].
2.1.3. Hậu quả của thừa cân và béo phì

.


Thừa cân và béo phì có liên quan đến sự gia tăng tỉ lệ tử vong. Chỉ số BMI càng lớn,
bệnh nhân càng có nhiều nguy cơ mắc các bệnh tim mạch vành, tiểu đường type 2,
và gia tăng tỉ lệ tử vong do tất cả các nguyên nhân ở cả nam giới và phụ nữ. Theo các
số liệu thống kê, người có BMI lớn hơn 35 kg/m2 có sự suy giảm đáng kể tuổi thọ so
với người có cân nặng bình thường. Có nhiều bằng chứng chỉ ra sự liên quan giữa
béo phì và tình trạng bệnh lý của cơ thể bao gồm tăng huyết áp, tăng lipid máu, bệnh
tim mạch vành, tai biến mạch máu não, kháng insulin, không dung nạp glucose và
tiểu đường [10].
2.1.4. Điều trị bệnh béo phì
Các lựa chọn điều trị cho việc kiểm sốt béo phì mạn tính bao gồm giảm lượng calo
hấp thụ, can thiệp lối sống toàn diện, sử dụng thuốc, cấy ghép thiết bị y tế và phẫu
thuật.
Đầu tiên phải xác định được mức mục tiêu điều trị cho bệnh nhân. Năm 2013, một
hướng dẫn dựa trên bằng chứng được cập nhật về việc quản lý thừa cân và béo phì
được cơng bố bởi Hiệp hội Béo phì (TOS), Hiệp hội Tim mạch Hoa Kỳ (AHA), và
Hiệp hội các trường đại học tim mạch Hoa Kỳ (ACC) đề nghị mục tiêu giảm cân ban
đầu cho người lớn là khoảng 5% đến 10% trọng lượng cơ bản trong khoảng thời gian
6 tháng [10].
Bước đầu với điều trị không dùng thuốc được khuyến cáo cho hầu hết các bệnh nhân
bằng cách giảm lượng calo hấp thu, tăng hoạt động thể chất và thay đổi các hành vi
khơng có lợi. Khuyến cáo đề nghị hoạt động thể chất ít nhất 30 phút mỗi ngày, vào
hầu hết các ngày trong tuần. Bệnh nhân cần được khám sức khỏe trước, và cần tư vấn
để bắt đầu từ từ và tăng dần cường độ [10].
Đối với bệnh nhân có chỉ số BMI ≥30 kg/m2 hoặc ≥27 kg/m2 hoặc có bệnh liên quan

đến béo phì đi kèm và những bệnh nhân mà đã sử dụng liệu pháp dinh dưỡng, hoạt
động thể chất không mang lại thành công nên cân nhắc việc sử dụng thuốc. Việc sử
dụng thuốc chống béo phì cần có chiến lược kỹ càng và bệnh nhân cần hiểu rõ về liệu
trình điều trị đang sử dụng [11].

.


Chiến lược điều trị béo phì bằng thuốc chủ yếu thông qua tác động ngoại biên hoặc
trung ương:
- Tác động trung ương: bằng cách điều chỉnh lượng thức ăn đưa vào thông qua việc
làm tăng cảm giác no, giảm cảm giác thèm ăn.
- Tác động ngoại biên: bằng cách tác động đến sự hấp thu thức ăn giàu chất béo, sự
tích lũy và chuyển hóa chất béo và/hoặc tăng sự tỏa nhiệt từ chất béo [11].
Trong những năm qua có rất nhiều thuốc được cấp phép và đưa vào sử sụng điều trị
béo phì tuy nhiên hầu hết đã bị đình chỉ vì những tác dụng phụ nghiêm trọng khơng
mong muốn [11]. Hiện nay, nhiều thuốc (với chỉ định mới hay kết hợp mới) đang
được nghiên cứu, trong đó lorcaserin (Belviq®) là hoạt chất mới đầu tiên sau 13 năm
được FDA thông qua vào năm 2012 [12]; và phối hợp phentermin/topiramat
(Qsymia®) được FDA cấp phép điều trị béo phì dài ngày cũng vào năm này [13].
Orlistat (biệt dược kê đơn Xenical®, Roche và biệt dược khơng kê đơn liều thấp Alli®,
GSK) hoạt chất sử dụng dài ngày được FDA cấp phép với chỉ định trị béo phì tại Hoa
Kỳ (1999). Với cơ chế ức chế enzym lipase tụy, orlistat chịu trách nhiệm trong việc
giảm hấp thu chất béo trên 30% và không ảnh hưởng đến trypsin, chymotrypsin,
amylase và phospholipase. Orlistat cũng gây ức chế lipase dạ dày, carboxylesterase
và phospholipase A2 [14, 15].
Dựa theo đánh giá về lâm sàng và kinh tế, FDA chấp thuận một số thuốc sử dụng
điều trị béo phì dài ngày, các thuốc này được trình bày trong bảng 2.2.

.

Bảng 2.2. Thuốc trị béo phì được FDA cấp phép điều trị dài ngày [10, 16, 17]
Cơ chế

Thuốc

Tác dụng phụ

Tình trạng

Ức chế lipase Đau bụng, sưng phù, Được FDA chấp thuận

Orlistat

đầy hơi, phân có dầu năm 1999

tụy

mỡ, tiêu chảy, giảm hấp
thu vitamin tan trong
dầu
Lorcaserin

hóa Nhức đầu, chóng mặt, Được FDA chấp thuận

Hoạt
receptor

mệt mỏi, buồn nôn, khô năm 2012

serotonin 2C

miệng, táo bón

Phentermin/

Phentermin:

Ngứa, chóng mặt, thay Được FDA chấp thuận

topiramat

amin giao cảm đổi vị giác, mất ngủ, táo năm 2012
Topiramat:
chất

bón, khơ miệng

chống

động kinh

Ngoài các thuốc điều trị dài ngày, FDA cũng cấp phép trong điều trị béo phì ngắn
ngày như phentermin, diethylpropion với cùng cơ chế ức chế sự ngon miệng [18].

.


Bảng 2.3. Thuốc sử dụng điều trị thời gian ngắn hoặc thuốc lựa chọn điều trị ngoài

hướng dẫn [16, 17]
Cơ chế

Thuốc
Ức

Phentermin

Tác dụng phụ

Tình trạng

sự Mất ngủ, run, tăng Được chấp thuận điều

chế

ngon miệng

huyết áp và nhịp đập, trị thời gian ngắn (≤12
đau đầu, trống ngực, táo tuần) ở Mỹ, Hàn Quốc
bón

và một số nước khác,
bị đình chỉ từ năm
2000 ở Anh

Diethylpropion Như trên

Như trên

Được chấp thuận điều
trị thời gian ngắn

Tác

Zonisamid

nhân Bồn chồn, đổ mồ hơi, Sử dụng ngồi hướng

chống co giật

run,

tác

dụng

phụ dẫn

đường tiêu hóa, ngủ
lịm, mệt mỏi và mất
ngủ
Topiramat

Tác

nhân Dị cảm, chóng mặt, Sử dụng ngồi hướng

chống

động thay đổi vị giác, mệt dẫn

kinh

mỏi, giảm trí nhớ, ngủ
gà, chán ăn và đau bụng

Ngồi những chất đã liệt kê ở trên cịn một số chất có tác dụng giảm cân khác như
caffein, ephedrin, phenylpropanolamin nhưng khơng được khuyến nghị sử dụng vì
tác dụng có hại nhiều hơn là lợi. Một số chất khác như L-carnitin, chitosan, pectin…
không cho thấy bằng chứng hiệu quả và có thể gây nhiều tác dụng có hại nguy hiểm
[16, 17].

.


Bản quyền tài liệu thuộc về Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh

10

2.2. ĐẠI CƯƠNG VỀ LIPASE TỤY
2.2.1. Lipase tụy và q trình tiêu hóa chất béo.
Sự tiêu hóa và hấp thu các triglycerid mạch dài từ thức ăn là quá trình liên tục và hiệu
quả gồm 8 bước khác nhau: nhũ tương hóa chất béo bởi muối mật, lipase ở ruột thủy
phân các triacylglycerol thành các acid béo và các sản phẩm thủy phân khác để hấp
thu qua niêm mạc ruột, sau khi hấp thu qua màng, các acid béo và sản phẩm thủy
phân này chuyển hóa lại thành các triacylglycerol, triacylglycerol cùng với
cholesterol và apoprotein được tích hợp vào chylomicron, các hạt chylomicron này
được vận chuyển đến các mô, các hạt này được thủy phân bởi lipoprotein lipase hoạt
hóa bởi apo C-II trong mao mạch giải phóng acid béo và glycerol. Các acid béo này

sẽ đi vào trong tế bào, được oxy hóa tạo năng lượng hoặc để dự trữ. Các bước này
được thể hiện như hình 2.1 [18, 19, 20].

Hình 2.1. Q trình tiêu hóa và hấp thu chất béo

.


Bản quyền tài liệu thuộc về Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh

11

Bước nhũ tương hóa xảy ra khi nấu chín thức ăn, tiếp theo là nhai ở miệng và kết thúc
ở dạ dày. Quá trình thủy phân chất béo xảy ra đầu tiên ở dạ dày, trong đó các lipase
của dạ dày phân cắt từ 15–20% acid béo và q trình này xảy ra hồn tồn ở đoạn
trên của ruột non khi nhũ tương hòa trộn với dịch tụy chứa các enzym lipase có khả
năng thủy phân triglycerid. Acid béo tạo thành cùng với glycerol và các sản phẩm
khác tạo thành nhũ tương (micell) hỗn tạp với muối mật rồi được hấp thu qua niêm
mạc ruột [21, 22].
Tính chất vật lý của các hạt nhũ tương và môi trường của tá tràng quyết định mức độ
hiệu quả của q trình tiêu hóa chất béo. Tuyến tụy tiết ra một số lipase để khắc phục
những khó khăn về mặt động học của các hạt nhũ tương [20, 22].
Từ kết quả của nghiên cứu trên những bệnh nhân thiếu hụt enzym lipase triglycerid
tụy đã chứng minh vai trị chính của lipase triglycerid tụy (pancreatic triglyceride
lipase – PLT) trong việc hấp thu chất béo, cụ thể là trong việc thay đổi động học của
hạt nhũ tương [20, 22].
PTL được xếp vào họ gen lipase và có liên quan mật thiết đến hai protein ngoại sinh
khác là protein liên quan đến lipase tụy 1 và 2 (PTRP1 và PTRP2), trong đó chỉ có
PTRP2 có hoạt tính lipase in vitro [23, 24, 25].
Cả PTL và PTRL2 đều thích nghi với chức năng ở mặt phân cách dầu-nước và có

hoạt tính cao hơn nhiều đối với các cơ chất không tan trong nước như triglycerid
mạch dài hơn là các cơ chất tan trong nước [23]. Do PTL không gắn kết được với mặt
phân cách chứa muối mật, phospholipid hay protein nên nó phải nhờ đến một protein
ngoại sinh khác là colipase [24, 25].
Từ kết quả của nghiên cứu in vivo và in vitro đánh giá hoạt tính chuyên biệt của
enzym lipase người cho thấy sự hiện diện của cả 2 protein liên quan đến lipase tụy 1
và 2 trên người (HPLRP1 và HPLRP2), tuy nhiên chỉ có HPLRP2 thể hiện hoạt tính
kháng lipase [26].
2.2.2. Độ đặc hiệu đối với cơ chất.

.


Bản quyền tài liệu thuộc về Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh

12

PTL là một carboxyl esterase đặc hiệu hơn trên các acylglycerol hơn là phospholipid,
cholesterol ester và galactolipid. Lipase có thể phân cắt nhiều nhánh acyl với độ dài
khác nhau ở vị trí α của triglycerid. Tốc độ thủy phân các triglycerid mạch dài (từ
C14 đến C22) chỉ khác nhau 6 lần. Tuy nhiên sự khác biệt này khơng rõ rệt trên in
vivo vì lipase được tiết ra với số lượng lớn [26].
2.2.3. Cấu trúc và chức năng
PTL, bao gồm PTRP1 và PTRP2 gồm 2 chuỗi peptit khác nhau là chuỗi C-tận từ
amino acid thứ 337-449 và chuỗi N-tận từ 1 đến 336 chứa cấu trúc bộ 3 tác động [27,
29, 32].
2.2.3.1. Cấu trúc chuỗi N-tận
Chuỗi N-tận có cấu trúc gấp nếp α/β hydrolase, cấu trúc này cũng tìm thấy ở các
lipase và esterase khác.[28]
Winkler và các cộng sự sử dụng mơ hình tương đồng trên serin protease, nhận thấy

hoạt tính enzym bị mất đi khi có sự thay đổi hóa học trên acid amin Ser152 vì thế đã
đề xuất rằng các gốc Ser152, Asp176 và His263 của domain N-tận tạo thành trung
tâm xúc tác.
Đề xuất này đã được xác nhận bằng các đột biến trên các gốc amino acid trong bộ 3
tác động này [27, 29]. Bộ 3 tác động này hiện diện ở tất cả các PTL, PTRP1 và PTRP2
lipase đã được biết, và cấu trúc xung quanh serin xúc tác chỉ được tìm thấy ở các
lipase và esterase.
2.2.3.2. Cấu trúc vòng lặp trong chuỗi N-tận
Khi nghiên cứu về cấu trúc PTL ở người, nhóm tác giả Jennes và cộng sự đã nhận
thấy rằng có một cấu trúc vòng lặp bao gồm một bề mặt xoắn ốc của 23 acid amin bị
ràng buộc với 2 acid amin Cys238 và Cys282, vòng lặp này tạo thành nút thòng lọng
che trung tâm xúc tác lại. Điều này được khẳng định qua cấu tạo khác nhau của chuỗi
N-tận khi có mặt chất nền hoặc chất ức chế khi chụp nhiễu xạ tia X phân tử protein
[29].

.


Bản quyền tài liệu thuộc về Thư viện Đại học Y Dược TP.Hồ Chí Minh

13

Nút thịng lọng này gọi là domain nắp tạo tương tác Van der Waals với thòng lọng β5
tạo bởi các gốc từ 76-85 và thòng lọng β9 do các gốc từ 204-224 tạo thành. Các nút
thòng lọng cùng nhau cản trở lập thể không cho cơ chất đi vào trung tâm hoạt động
(Hình 2.2). Ở cấu dạng này PTL chắc chắn không thể hoạt động được và vì vậy người
ta đã dự đốn sự tồn tại của một cấu dạng khác với trung tâm hoạt động lộ ra ngồi
[31].

Hình 2.2. Cấu trúc tinh thể của phức hợp PLT-colipase ở 2 cấu dạng khác nhau

Nghiên cứu kỹ hơn về cấu trúc 3D của phức hợp PTL-colipase người, các nhà khoa
học đã xác định được một cấu dạng hoạt động thứ hai (Hình 2.3). Ở cấu dạng hoạt
động này trung tâm xúc tác mới xuất hiện.
Người ta đã thu được tinh thể khi có mặt và khơng có mặt các micell hỗn tạp
octylglucosid và phospholipid [28, 31]. Khi khơng có micell, domain nắp vẫn giữ
ngun vị trí đóng như ở cấu trúc PTL người. Cịn khi có mặt micell trong dung dịch
kết tinh, domain nắp và thòng lọng β5 chuyển sang cấu dạng mới. Domain nắp quay
29 Å, di chuyển xa ra khỏi trung tâm hoạt động và thòng lọng β5 gấp lại, ra xa trung
tâm xúc tác trong khi đó thịng lọng β9 vẫn khơng thay đổi. Những chuyển động này

.