Luận án Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính gây độc tế bào của loài sóc chụm và loài sóc lông ở Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- NGUYỄN VĂN THẮNG NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO CỦA LOÀI SÓC CHỤM (GLOCHIDION GLOMERULATUM) VÀ LOÀI SÓC LÔNG (GLOCHIDION HIRSUTUM) Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC Hà Nội – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- NGUYỄN VĂN THẮNG NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC TẾ BÀO CỦA LOÀI SÓC CHỤM (GLOCHIDION GLOMERULATUM) VÀ LOÀI SÓC LÔNG (GLOCHIDION HIRSUTUM) Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Mã số: 9.44.01.14 LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS. TS. Phan Văn Kiệm 2. TS. Vũ Kim Thƣ Hà Nội – 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận án này là công trình nghiên cứu của tôi dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của PGS. TS. Phan Văn Kiệm và TS. Vũ Kim Thƣ. Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chƣa đƣợc công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả luận án Nguyễn Văn Thắng ii LỜI CẢM ƠN Luận án này được hoàn thành tại Viện Hóa Sinh Biển - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Trong quá trình nghiên cứu, tác giả đã nhận được nhiều sự giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các nhà khoa học, các đồng nghiệp, bạn bè và gia đình. Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc, sự cảm phục và kính trọng nhất tới PGS. TS. Phan Văn Kiệm và TS. Vũ Kim Thư - những người Thầy đã tận tâm hướng dẫn khoa học, động viên, khích lệ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Hóa sinh biển cùng tập thể cán bộ của Viện đã quan tâm giúp đỡ và đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn Phòng Nghiên cứu cấu trúc - Viện Hóa Sinh Biển đặc biệt là TS. Nguyễn Xuân Nhiệm, TS. Hoàng Lê Tuấn Anh, TS. Bùi Hữu Tài, TS. Phạm Hải Yến và TS. Trần Hồng Quang về sự ủng hộ to lớn, những lời khuyên bổ ích và những góp ý quý báu trong việc thực hiện và hoàn thiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn tới Lãnh đạo Trường THPT Chuyên KHTN, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội và các đồng nghiệp đã ủng hộ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian làm nghiên cứu sinh. Tôi xin chân thành cảm ơn Quỹ phát triển khoa học và công nghệ Việt Nam (NAFOSTED) đã tài trợ kinh phí theo mã số đề tài 104.01-2012.24. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới toàn thể gia đình, bạn bè và những người thân đã luôn luôn quan tâm, khích lệ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả Nguyễn Văn Thắng iii MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................................. vi DANH MỤC BẢNG .................................................................................................. ix DANH MỤC HÌNH ................................................................................................... xi MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ....................................................................................... 3 1.1. Giới thiệu về chi Glochidion ........................................................................... 3 1.1.1. Đặc điểm thực vật của chi Glochidion ..................................................... 3 1.1.2. Các nghiên cứu về thành phần hóa học của chi Glochidion .................... 4 1.1.2.1. Các hợp chất ankenyl glycoside ..................................................... 5 1.1.2.2. Các hợp chất butenolide ................................................................. 6 1.1.2.3. Các hợp chất flavonoid ................................................................... 7 1.1.2.4. Các hợp chất lignan ........................................................................ 8 1.1.2.5. Các hợp chất megastigmane ......................................................... 10 1.1.2.6. Các hợp chất phenolic và tannin ................................................... 11 1.1.2.7. Các hợp chất sesquiterpene ........................................................... 13 1.1.2.8. Các hợp chất triterpenoid .............................................................. 13 1.1.2.9. Các hợp chất khác ......................................................................... 21 1.1.3. Các nghiên cứu về hoạt tính sinh học của chi Glochidion ..................... 23 1.1.3.1. Hoạt tính gây độc tế bào ung thƣ .................................................. 23 1.1.3.2. Hoạt tính chống oxi hóa ................................................................ 26 1.1.3.3. Hoạt tính kháng vi sinh vật ........................................................... 27 1.1.3.4. Tác dụng chống nhiễm trùng, kháng viêm ................................... 28 1.1.3.5. Các hoạt tính khác......................................................................... 29 1.2. Giới thiệu về hai loài G. glomerulatum, G. hirsutum .................................... 31 1.2.1. Loài Glochidion glomerulatum .............................................................. 31 1.2.2. Loài Glochidion hirsutum ...................................................................... 31 1.2.3. Tình hình nghiên cứu về hai loài G. glomerulatum, G. hirsutum trên thế giới và ở Việt Nam ........................................................................................... 32 CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ ....................................................... 34 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu .................................................................................... 34 iv 2.1.1. Loài Glochidion glomerulatum .............................................................. 34 2.1.2. Loài Glochidion hirsutum ...................................................................... 34 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................... 35 2.2.1. Phƣơng pháp phân lập các hợp chất ....................................................... 35 2.2.2. Phƣơng pháp xác định cấu trúc .............................................................. 35 2.2.3. Phƣơng pháp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào ..................................... 37 2.3. Phân lập các hợp chất .................................................................................... 39 2.3.1. Phân lập các hợp chất từ loài G. glomerulatum ..................................... 39 2.3.2. Phân lập các hợp chất từ loài G. hirsutum ............................................. 42 2.4. Thông số vật lý và dữ kiện phổ của các hợp chất phân lập đƣợc .................. 44 2.4.1. Thông số vật lý và dữ kiện phổ của các hợp chất phân lập từ loài G. glomerulatum .................................................................................................... 44 2.4.1.1. Hợp chất GG1: Glomeruloside I ................................................... 44 2.4.1.2. Hợp chất GG2: Glomeruloside II ................................................. 44 2.4.1.3. Hợp chất GG3: Glomeruloside A ................................................. 44 2.4.1.4. Hợp chất GG4: Glomeruloside B ................................................. 44 2.4.1.5. Hợp chất GG5: Glomeruloside C ................................................. 44 2.4.1.6. Hợp chất GG6: Glomeruloside D ................................................. 44 2.4.1.7. Hợp chất GG7: Glomeruloside E .................................................. 45 2.4.1.8. Hợp chất GG8: Glomeruloside F .................................................. 45 2.4.1.9. Hợp chất GG9: Glomeruloside G ................................................. 45 2.4.1.10. Hợp chất GG10: Glomeruloside H ............................................. 45 2.4.2. Thông số vật lý và dữ kiện phổ của các hợp chất phân lập từ loài G. hirsutum ............................................................................................................ 45 2.4.2.1. Hợp chất GH1: Hirsutoside A ...................................................... 45 2.4.2.2. Hợp chất GH2: Hirsutoside B ....................................................... 46 2.4.2.3. Hợp chất GH3: Hirsutoside C ....................................................... 46 2.4.2.4. Hợp chất GH4: Hirsutoside D ...................................................... 46 2.4.2.5. Hợp chất GH5: Hirsutoside E ....................................................... 46 2.5. Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất phân lập đƣợc .......... 46 2.5.1. Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào ung thƣ của các hợp chất phân lập từ loài G. glomerutum....................................................................................... 46 v 2.5.2. Kết quả thử hoạt tính gây độc tế bào ung thƣ của các hợp chất phân lập đƣợc từ loài G. hirsutum ................................................................................... 48 CHƢƠNG 3. THẢO LUẬN KẾT QUẢ ................................................................... 49 3.1. Xác định cấu trúc các hợp chất phân lập từ loài G. glomerulatum ............... 49 3.1.1. Hợp chất GG1: Glomeruloside I ............................................................ 49 3.1.2. Hợp chất GG2: Glomeruloside II ........................................................... 58 3.1.3. Hợp chất GG3: Glomeruloside A ........................................................... 65 3.1.4. Hợp chất GG4: Glomeruloside B ........................................................... 73 3.1.5. Hợp chất GG5: Glomeruloside C ........................................................... 80 3.1.6. Hợp chất GG6: Glomeruloside D ........................................................... 86 3.1.7. Hợp chất GG7: Glomeruloside E ........................................................... 91 3.1.8. Hợp chất GG8: Glomeruloside F ........................................................... 97 3.1.9. Hợp chất GG9: Glomeruloside G ......................................................... 102 3.1.10. Hợp chất GG10: Glomeruloside H ..................................................... 108 3.2. Xác định cấu trúc các hợp chất phân lập từ loài G. hirsutum ...................... 115 3.2.1. Hợp chất GH1: Hirsutoside A .............................................................. 115 3.2.2. Hợp chất GH2: Hirsutoside B .............................................................. 121 3.2.3. Hợp chất GH3: Hirsutoside C .............................................................. 126 3.2.4. Hợp chất GH4: Hirsutoside D .............................................................. 131 3.2.5. Hợp chất GH5: Hirsutoside E .............................................................. 137 3.3. Hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất phân lập đƣợc ........................... 143 3.3.1. Hoạt tính gây độc tế bào ung thƣ của các hợp chất phân lập từ loài Sóc chụm (G. glomerulatum) ................................................................................ 143 3.3.2. Hoạt tính gây độc tế bào ung thƣ của các hợp chất phân lập từ loài Sóc lông (G. hirsutum) .......................................................................................... 144 KẾT LUẬN ............................................................................................................. 145 KIẾN NGHỊ ............................................................................................................ 147 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ....................................................... 148 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 149 DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC ................................................................................ 158 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Tiếng Anh Diễn giải Ac Acetyl Acetyl Ara Arabinose Arabinozơ A2780 Human ovarian carcinoma cell line Dòng tế bào ung thƣ buồng trứng A-549 Adenocarcinomic human alveolar basal epithelial cells Dòng tế bào ung thƣ phổi BEL-7402 Hepatocellular carcinoma cell Dòng tế bào tiền ung thƣ gan BSA Bovine serum albumin Albumin huyết thanh bò Bz Benzoyl Benzoyl 13 C-NMR Cacbon-13 nuclear magnetic resonance spectroscopy Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân cacbon 13 CC Column chromatography Sắc kí cột COSY 1 H- 1 H- correlation spectroscopy Phổ 1H-1H COSY DEPT Distortionless enhancement by polarisation transfer Phổ DEPT Daoy Human primary medulloblastoma cell line U nguyên tủy bào DMSO Dimethylsulfoxide (CH3)2SO DPPH 1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl 1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl DU-145 Human prostate cancer cell line Dòng tế bào ung thƣ tiền liệt tuyến EBV-EA Epstein – Barr Virus Vi rút Epstein – Barr EC50 Half maximal effective concentration Nồng độ có hiệu lực 50% đối tƣợng thí nghiệm ED50 Median effective dose Liều lƣợng có hiệu quả ở 50% đối tƣợng thử nghiệm ESI-MS Electron spray ionization mass spectra Phổ khối ion hóa phun m điện tử FBS Fetal bovine serum Huyết thanh bò G. Glochidion Chi Glochidion Gal Galactose Galactozơ GC Gas Chromatography Sắc ký khí GI50 Growth inhibition Nồng độ ức chế 50% sự tăng trƣởng Gl Galic acid Axit galic vii Kí hiệu Tiếng Anh Diễn giải Glc Glucose Glucozơ GLC4 Human small cell lung cancer cell line Tế bào ung thƣ phổi nhỏ ở ngƣời 1 H-NMR Proton nuclear magnetic resonance spectroscopy Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân proton HCT15 human colon cancer cell line Dòng tế bào ung thƣ đại tràng HeLa HeLa cell Tế bào ung thƣ cổ tử cung HL-60 Human promyelocytic leukemia cell Tế bào ung thƣ máu cấp HMBC Heteronuclear mutiple bond connectivity Phổ tƣơng tác dị hạt nhân qua nhiều liên kết HPLC High performance liquid chromatography Sắc ký lỏng hiệu năng cao HR-ESI-MS High resolution electronspray ionization mass spectrum Phổ khối lƣợng phân giải cao phun m điện tử HSQC Heteronuclear single-quantum coherence Phổ tƣơng tác dị hạt nhân qua 1 liên kết HT-29 Colon adenocarcinoma cell line Tế bào ung thƣ đại tràng ngƣời IC50 Inhibitory concentration at 50% Nồng độ ức chế 50% đối tƣợng thử nghiệm K562 human leukemic cell line Tế bào ung thƣ bạch cầu LN CaP Prostatic carcinoma cell line Dòng tế bào ung thƣ tuyến tiền liệt LPS Lipopolysaccharide Lipopolysaccharide LU-1 Lung carcinoma cell line Dòng tế bào ung thƣ phổi MCF-7 Human breast carcinoma Tế bào ung thƣ vú ngƣời Me Methyl Gốc metyl MIC Minimum inhibitory concentration Nồng độ ức chế tối thiểu Mp Melt point Điểm nóng chảy MTT 3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]- 2,5-Diphenyltetrazolium bromide 3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]- 2,5-Diphenyltetrazolium bromide NCI-H460 Human lung cancer Tế bào ung thƣ phổi ngƣời NMR Nuclear magnetic resonance Cộng hƣởng từ hạt nhân NOESY Nuclear overhauser enhancement spectroscopy Phổ NOESY viii Kí hiệu Tiếng Anh Diễn giải OD Optical density Mật độ quang ORAC Oxygen radical absorbance capacity Khả năng hấp thụ gốc tự do OVCAR Human ovarian carcinoma cell line Dòng tế bào ung thƣ buồng trứng PAF Platelet Activating factor Yếu tố kích hoạt tiểu cầu PMN Polymorphonuclear leukocytes Bạch cầu đa hạt nhân Rha Rhamnose Rhamnozơ ROESY Rotating frame Overhause Effect Spectroscopy Phổ ROESY RPMI Roswell park memorial institute Môi trƣờng nuôi cấy tế bào RPMI SF-268 Central nervous system cancer cell Tế bào ung thƣ thần kinh trung ƣơng SKOV3 Ovarian cell line Dòng tế bào ung thƣ buồng trứng SK-MEL-2 Melanoma cell line Dòng tế bào ung thƣ da SRB Sulforhodamine B Sulforhodamine B SW-626 Ovarian cancer cell line Tế bào ung thƣ buồng trứng TCA Trichloroacetic acid Axit tricloaxetic TLC Thin layer chromatography Sắc ký lớp mỏng TMS Tetramethylsilane (CH3)4Si Xyl Xylose Xylozơ ix DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Danh sách các loài thuộc chi Glochidion ở Việt Nam ........................................... 4 Bảng 1.2. Các loài từ chi Glochidion đã công bố về thành phần hóa học ............................ 5 Bảng 1.3. Các hợp chất ankenyl glycoside từ chi Glochidion ................................................ 6 Bảng 1.4. Các hợp chất butenolide từ chi Glochidion ............................................................ 6 Bảng 1.5. Các hợp chất flavonoid từ chi Glochidion .............................................................. 7 Bảng 1.6. Các hợp chất lignan từ chi Glochidion ................................................................... 9 Bảng 1.7. Các hợp chất megastigmane từ chi Glochidion ................................................... 11 Bảng 1.8. Các hợp chất phenolic và tannin từ chi Glochidion ............................................. 12 Bảng 1.9. Các hợp chất sesquiterpene từ chi Glochidion ..................................................... 13 Bảng 1.10. Các hợp chất triterpene từ chi Glochidion ......................................................... 14 Bảng 1.11. Các hợp chất khác được phân lập từ chi Glochidion ........................................ 21 Bảng 2.1. % Ức chế sự phát triển tế bào của các hợp chất GG1-GG10 tại nồng độ 100 µM ............................................................................................................................................. 47 Bảng 2.2. Kết quả đánh giá hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất GG1-GG10 ......... 47 Bảng 2.3. % Ức chế sự phát triển tế bào của các hợp chất GH1 - GH5 tại nồng độ 100 µM ............................................................................................................................................. 48 Bảng 2.4. Kết quả đánh giá hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất GH1-GH5 .......... 48 Bảng 3.1. Số liệu phổ NMR của hợp chất GG1 và hợp chất tham khảo ............................. 57 Bảng 3.2. Số liệu phổ NMR của hợp chất GG2 và hợp chất tham khảo ............................. 64 Bảng 3.3. Số liệu phổ NMR của hợp chất GG3 và hợp chất tham khảo ............................. 71 Bảng 3.4. Số liệu phổ NMR của hợp chất GG4 và hợp chất tham khảo ............................. 76 Bảng 3.5. Số liệu phổ NMR của hợp chất GG5 và hợp chất tham khảo ............................. 83 Bảng 3.6. Số liệu phổ NMR của hợp chất GG6 và hợp chất tham khảo ............................. 88 Bảng 3.7. Số liệu phổ NMR của hợp chất GG7 và hợp chất tham khảo ............................. 93 Bảng 3.8. Số liệu phổ NMR của hợp chất GG8 và hợp chất tham khảo ............................. 99 Bảng 3.9. Số liệu phổ NMR của hợp chất GG9 và hợp chất tham khảo ........................... 106 Bảng 3.10. Số liệu phổ NMR của hợp chất GG10 và hợp chất tham khảo ....................... 112 Bảng 3.11. Thống kê 10 hợp chất mới phân lập được từ loài G. glomerulatum ............... 114 Bảng 3.12. Số liệu phổ NMR của hợp chất GH1 và hợp chất tham khảo ......................... 120 x Bảng 3.13. Số liệu phổ NMR của hợp chất GH2 và chất tham khảo ................................. 124 Bảng 3.14. Số liệu phổ NMR của hợp chất GH3 và chất tham khảo ................................. 128 Bảng 3.15. Số liệu phổ NMR của hợp chất GH4 và chất tham khảo ................................. 135 Bảng 3.16. Số liệu phổ NMR của hợp chất GH5 và chất tham khảo ................................. 139 Bảng 3.17. Thống kê 5 hợp chất mới phân lập được từ loài G. hirsutum .......................... 141 xi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Cấu trúc của triterpene khung olean-12-ene ..................