Tài liệu Nghiên cứu tác dụng và cơ chế hạ glucose máu của dịch ép thân cây chuối tiêu (musa x paradisiaca l.) trên thực nghiệm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI NGUYỄN THỊ ĐÔNG NGHIÊN CỨU TÁC DỤNG VÀ CƠ CHẾ HẠ GLUCOSE MÁU CỦA DỊCH ÉP THÂN CÂY CHUỐI TIÊU (MUSA X PARADISIACA L.) TRÊN THỰC NGHIỆM LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƢỢC HỌC HÀ NỘI, NĂM 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC DƢỢC HÀ NỘI NGUYỄN THNGUYNGUYÊNNỄN THỊ ĐÔNGỊ ĐÔNG NGUYỄN THỊ ĐÔNG NGHIÊN CỨU TÁC DỤNG VÀ CƠ CHẾ HẠ GLUCOSE MÁU CỦA DỊCH ÉP THÂN CÂY CHUỐI TIÊU (MUSA X PARADISIACA L.) TRÊN THỰC NGHIỆM LUẬN ÁN TIẾN SĨ DƢỢC HỌC CHUYÊN NGÀNH: HÓA SINH DƢỢC MÃ SỐ: 62720408 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Phùng Thanh Hƣơng GS.TS. Nguyễn Hải Nam HÀ NỘI, NĂM 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Tác giả luận án Nguyễn Thị Đông LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình h c tập và hoàn thành luận án, tôi đ nhận được sự hư ng d n, gi p đ qu báu của các nhà Khoa h c, các th y cô giáo, các anh ch , các em, các b n b đ ng nghiệp và gia đình. V i l ng k nh tr ng và biết n sâu s c nhất tôi xin được bày t l ng biết n chân thành t i PGS. TS. Phùng Thanh Hương, GS.TS. Nguyễn Hải Nam, hai người Th y tâm huyết, tận tình luôn sát cánh bên tôi quan tâm gi p đ cũng như động viên tôi trong suốt quá trình h c tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án này. Tôi xin cảm n PGS.TS. Nguyễn Hoàng Anh, tuy không phải là th y hư ng d n của tôi, nhưng th y đ gi p đ tôi rất nhều trong từng nghiên cứu. Lời cảm n tiếp theo, tôi xin trân tr ng cảm n an Giám hiệu trường Trường Đ i h c Dược Hà Nội, Trường Cao đẳng Dược Trung ư ng Hải Dư ng, đ t o điều kiện cho tôi được h c tập và nghiên cứu. Tôi xin gửi lời cảm n t i các thày giáo, cô giáo, anh ch em k thuật viên ộ môn H a sinh, ộ môn Dược lực, Ph ng au đ i h c Trường Đ i H c Dược Hà Nội, ộ môn H a dược Trường Cao đẳng Dược Trung ư ng Hải Dư ng, đ t o m i điều kiện thuận lợi gi p đ tôi trong quá trình h c tập và hoàn thành luận án. Trong quá trình làm thực nghiệm t i Khoa Sinh h a và Huyết h c, Khoa Giải ph u bệnh- ệnh viện Đa khoa tỉnh Hải Dư ng. Viện H a sinh biển- Viện Hàn lâm Khoa h c Việt Nam, Khoa H a sinh và Vi sinh, Đ i h c H a h c và Công nghệ Praha, Cộng hòa Czech. Tôi đ nhận được sự gi p đ về điều kiện về trang thiết b , h a chất và k thuật gi p tôi hoàn thành luận án. Xin được bày t l ng biết n t i các chuyên gia,các ác sĩ, Dược sĩ, các anh ch em k thuật viên t i các c quan trên. Xin gửi lời cảm n t i b n b , các em sinh viên Trường Đ i h c Dược Hà Nội, các anh ch em đ ng nghiệp Trường Cao đẳng Dược Trung ư ng Hải Dư ng, luôn động viên và gi p đ tôi trong thời gian qua. Lời cảm n cuối cùng tôi muốn giành tặng cho những người thân trong gia đình đ luôn ở bên c nh động viên, gi p đ và giành m i thời gian để tôi h c tập làm việc và hoàn thành luận án này. NCS. Nguyễn Thị Đông NCS. Nguyễn Thị Đông MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................................... 3 1.1. ĐẠI CƢƠNG VỀ BỆNH ĐÁI THÁO ĐƢỜNG ................................................. 3 1.1.1. Định nghĩa, dịch tễ, phân loại đái tháo đường..........................................3 1.1.2. Cơ chế bệnh sinh..................................................................................5 1.2. CÁC CƠ CHẾ G ÂY HẠ GLUCOSE MÁU ...................................................... 10 1.2.1. Tăng cường số lượng insulin nội sinh................................................... 10 1.2.2. Tăng cường nhạy cảm của mô đích với insulin ...................................... 13 1.2.3. Tác dụng điều hòa, chuyển hóa tương tự như insulin ............................. 17 1.2.4. Ức chế tiêu hóa carbohydrat ................................................................ 19 1.2.5. Các cơ chế khác gây hạ glucose máu .................................................... 20 1.3. CÁC MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM TRONG NGHIÊN CỨU THUỐC ĐIỀU TRỊ ĐÁI THÁO ĐƢỜNG ................................................................................. 20 1.3.1. Các mô hình thực nghiệm in vivo ......................................................... 20 1.3.2. Các mô hình thực nghiệm in vitro ........................................................ 24 1.4. CÂY CHUỐI TIÊU................................................................................................. 26 1.4.1. Vị trí phân loại và đặc điểm thực vật ..................................................... 26 1.4.2. Bộ phận dùng .................................................................................... 27 1.4.3. Các nghiên cứu về thành phần hóa học và tác dụng dược lý của cây chuối tiêu (Musa x paradisiaca L.)................................................................ 27 CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................... 32 2.1. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU............................................................................... 32 2.1.1. Dược liệu nghiên cứu ......................................................................... 32 2.1.2. Động vật thí nghiệm ........................................................................... 32 2.1.3. Các dòng tế bào cho nghiên cứu in vitro................................................ 33 2.2. DỤNG CỤ, HÓA CHẤT NGHIÊN CỨU .......................................................... 33 2.2.1. Thiết bị, dụng cụ ................................................................................ 33 2.2.2. Thuốc và hóa chất nghiên cứu ............................................................. 34 2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................................ 35 2.3.1. Phương pháp điều chế mẫu nghiên cứu................................................ 38 2.3.2. Phương pháp đánh giá tác dụng hạ glucose máu thực nghiệm trên chuột . 39 2.3.3. Các kỹ thuật định lượng hóa sinh trong thực nghiệm in vivo ................... 44 2.3.4. Kỹ thuật xét nghiệm mô bệnh học......................................................... 47 2.3.5. Phương pháp xác định hoạt độ enzym G6Pase gan (EC 3.1.3.9)............... 48 2.3.6. Phương pháp đánh giá khả năng ức chế các enzym in vitro..................... 49 2.3.7. Phương pháp đánh giá ảnh hưởng trên sự phosphoryl hóa AMPK và IRS-1 ........................................................................................................ 53 2.3.8. Phương pháp đánh giá khả năng ức chế sự biệt hóa của tế bào mô mỡ 3T3-L1 ...................................................................................................... 58 2.3.9. Các phương pháp nghiên cứu thành phần hóa học của cắn toàn phần thân cây chuối tiêu...................................................................................... 58 2.3.10. Xử lý số liệu ..................................................................................... 59 CHƢƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU................................................................ 60 3.1. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG HẠ GLUCOSE MÁU TRÊN ĐỘNG VẬT THỰC NGHIỆM .................................................................................... 60 3.1.1. Kết quả tác dụng hạ glucose máu của cắn toàn phần .............................. 60 3.1.2. Kết quả tác dụng của cắn phân đoạn .................................................... 65 3.2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA CẮN TOÀN PHẦN THÂN CÂY CHUỐI TIÊU................................................... 69 3.2.1. Kết quả định tính các nhóm chất .......................................................... 69 3.2.2. Kết quả phân lập các hợp chất trong phân đoạn ethylacetat ..................... 70 3.2.3. Kết quả phân lập các hợp chất trong phân đoạn n-butanol ...................... 76 3.3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ HẠ GLUCOSE MÁU CỦA CẮN TOÀN PHẦN THÂN CÂY CHUỐI TIÊU................................................................ 80 3.3.1. Kết quả trên các mô hình thực nghiệm in vivo........................................ 80 3.3.2. Kết quả trên các mô hình thực nghiệm in vitro ............................................... 89 CHƢƠNG IV. BÀN LUẬN........................................................................................... 99 4.1.1. Lựa chọn liều thử nghiệm ................................................................... 99 4.1.2. Tác dụng của cắn toàn phần.............................................................. 100 4.1.3. Tác dụng của cắn phân đoạn ............................................................. 105 4.2. VỀ VIỆC PHÂN LẬP CHẤT TRONG PHÂN ĐOẠN CÓ TÁC DỤNG HẠ GLUCOSE MÁU CHIẾM ƢU THẾ.................................................................106 4.3. VỀ CƠ CHẾ TÁC DỤNG HẠ GLUCOSE MÁU CỦA THÂN CÂY CHUỐI TIÊU.................................................................................................................111 4.3.1. Cơ chế hạ glucose máu ở mức độ cơ thể.............................................. 112 4.3.2. Cơ chế hạ glucose máu ở mức độ tế bào, phân tử ................................. 117 4.4. BÀN LUẬN CHUNG ............................................................................................129 KẾT LUẬN.....................................................................................................................134 1. Tác dụng hạ glucose máu của cắn toàn phần thân cây chuối tiêu .............. 134 2. Cơ chế hạ glucose máu của thân cây chuối tiêu........................................ 134 2.1. Trên chuyển hoá ................................................................................ 134 2.2. Trên sự nhạy cảm của mô đích với insulin............................................ 135 2.3. Trên chuyển hoá và tăng nhạy cảm của tế bào mô đích với insulin ......... 135 ĐỀ XUẤT........................................................................................................................135 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT VIẾT TẮT ACC Ac-CoA ADA AICAR Akt AMPK ARB Cho TP CXCL DAG Db/db DMEM DMSO DPP-4 ĐTĐ ECLIA F1,6BPase FBS FDA FFA G6Pase GDH GIP GK GLP-1 GLP-1 GLUT GOAT GOD GP GPR TÊN ĐẦY ĐỦ Acetyl-coA carboxylase Acetyl-CoA Hiệp hội đái tháo đường M (American Diabetes Association) Aminoimidazol-4-carboxamid Ribosid The serine/threonine kinase Adenosine monophosphate activated protein kinase Angiotensin receptor blocker Cholesterol toàn ph n Chemokine ligand Diacylglycerol Diabetes Môi trường nuôi cấy tế bào (Dulbecco’s modified eagle medium) Dimethyl sulfoxid Dipeptidyl peptidase-4 Đái tháo đường Electro chemiluminessance Immuno Assay Fructose-1,6-biphosphatase Huyết thanh bào thai bê (Fetal bovine serum) Cục quản l Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (Food and drug administration) Acid béo tự do (Free fatty acid) Glucose6phosphatase Glucose dehydrogenase Glucose-dependent insulinotropic polypeptid Glucokinase Glucagon-like peptide 1 Glucagonlike pepdid-1 Hệ vận chuyển glucose (Glucose-transporter) Ghrelin o-acyltransferase Glucose oxidase Glycogen phosphorylase G protein-coupled receptors VIẾT TẮT GSH GSK-3 HbA1C HDACs HEPES HLA HMGB1 HOMA HS IC50 IKK IL IRS JNK LC-CoA LDL NaCMC NF-κ NOD NPPH OB/OB p-AMPK PĐ PI3 PI3K PPAR PTP1B SGLT STZ SUR TG TP WHO TÊN ĐẦY ĐỦ Glutathione Glycogen synthase kinase-3 Hemoglobin A1C Histone deacetylase 4-(2- hydroxyethyl)-1-piperazineethane sulfonic acid Kháng nguyên liên kết tế bào lympho (Human Leukocyte Antigen) High-mobility-group 1 Homeostasis model assessment Huyết thanh ngựa (Horse erum) N ng độ ức chế 50% Inhibitory κ kinase Interleukin Insulin receptor substrate Jun N-terminal kinase Long chair-CoA Low densyti lipoprotein Sodium carboxy methyl cellulose Nuclear factor κ nonobese diabetic 2,2-diphenyl -1-picrylhydrazyl Obese Adenosine monophosphate activated protein kinase trong đ phân tử threonin172 đ được phosphoryl h a Phân đo n Phosphatidylinositol 3 Phosphatidylinositol 3-kinase Peroxisome proliferator-activated receptors protein-tyrosine phosphatase 1B Na+/glucose cotransporter Streptozocin Sulfunylurea receptor Triglycerid Toàn ph n Tổ chức y tế thế gi i (World Heath Organization) DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU TT NỘI DUNG TRANG 1 ảng 1.1. Tiêu chuẩn chẩn đoán ĐTĐ và tiền ĐTĐ của WHO và ADA ảng 2.1. Thành ph n dinh dư ng trong khẩu ph n ăn của chuột th nghiệm ảng 2.2 Thành ph n phản ứng đánh giá tác dụng ức chế enzym α-amylase ảng 2.3. Thành ph n phản ứng đánh giá tác dụng ức chế enzym α-glucosidase ảng 2.4. Thành ph n phản ứng đánh giá tác dụng ức chế PTP1B Bảng 3.1. N ng độ glucose máu chuột tăng glucose máu thực nghiệm bằng STZ (150 mg/kg) sau 15 ngày uống m u thử Bảng 3.2. N ng độ glucose máu của chuột cống ĐTĐ typ 2 sau 15 ngày uống m u thử ảng 3.3. N ng độ glucose máu của các lô chuột ĐTĐ typ 2 thực nghiệm sau khi uống dung d ch glucose Bảng 3.4. N ng độ glucose máu của các lô chuột tăng glucose máu bằng STZ (150mg/kg) sau 15 ngày uống các hỗn d ch c n phân đo n ảng 3.5. N ng độ glucose máu của chuột cống ĐTĐ typ 2 sau 15 ngày uống hỗn d ch c n phân đo n ảng 3.6. Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13 C-NMR của hợp chất FE1C và chất tham khảo ảng 3.7. Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13 C-NMR của hợp chất FE6B và chất tham khảo ảng 3.8. Dữ liệu phổ 1H-NMR và 13 C-NMR của hợp chất FE10A và chất tham khảo ảng 3.9. Dữ liệu phổ 1H-NMR, 13C-NMR của hợp chất F 12A và chất tham khảo ảng 3.10. ố liệu phổ 1H-NMR và 13 C-NMR của hợp chất F 2A và tài liệu tham khảo ảng 3.11. ố liệu phổ 1H-NMR và 13 C-NMR của hợp chất F 2 và tài liệu tham khảo ảng 3.12. N ng độ insulin huyết thanh của các lô chuột tiêm TZ 150 mg/kg sau 15 ngày uống m u thử ảng 3.13. Ảnh hưởng của chế độ ăn giàu chất béo kết hợp TZ 4 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 11 18 41 49 51 53 59 61 62 65 67 70 71 72 74 77 78 80 81 TT 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 NỘI DUNG (50 mg/kg) trên một số chỉ số sinh h c của chuột cống tr ng ảng 3.14. Chức năng tế bào β và chỉ số kháng insulin của các lô chuột cống béo phì tiêm TZ liều 50 mg/kg ảng 3.15. N ng độ insulin huyết thanh của chuột cống ĐTĐ typ 2 sau 15 ngày uống m u thử ảng 3.16. N ng độ triglycerid và cholesterol toàn ph n huyết thanh của chuột ĐTĐ typ 2 sau 15 ngày uống m u thử ảng 3.17. Ho t độ G6Pase gan của các lô chuột tiêm TZ 150 mg/kg sau 15 ngày uống m u thử ảng 3.18. Ho t độ enzym G6Pase gan của chuột ĐTĐ typ 2 sau 15 ngày uống hỗn d ch c n toàn ph n ảng 3.19. Kết quả tác dụng ức chế enzym α- amylase in vitro của c n toàn ph n thân cây chuối tiêu ảng 3.20. Khả năng ức chế enzym α-amylase của các chất phân lập từ thân cây chuối tiêu ảng 3.21. IC50 của các chất c tác dụng ức chế α-amylase ảng 3.22. Kết quả tác dụng ức chế enzym α- glucosidase in vitro của c n toàn ph n thân cây chuối tiêu ảng 3.23. Khả năng ức chế enzym α-glucosidase của các chất phân lập từ thân cây chuối tiêu ảng 3.24. IC50 của các chất c tác dụng ức chế αglucosidase ảng 3.25. Kết quả tác dụng ức chế PTP1 in vitro của c n toàn ph n ảng 3.26. Khả năng ức chế PTP1 của của các chất phân lập từ thân cây chuối tiêu ảng 3.27. IC50 của các chất c tác dụng ức chế PTP1 TRANG 82 83 85 87 88 89 90 90 91 91 92 92 93 93 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ NỘI DUNG Hình 1.1. ự phá hủy của tế bào β trong c chế bệnh sinh của ĐTĐ typ 1 Hình 1.2. Con đường truyền t n hiệu của insulin trong chuyển h a glucose Hình 1.3. Acid béo tự do v i sự kháng insulin Hình 1.4. C chế tác dụng của các thuốc nh m sulfunylure Hình 1.5. C chế tác dụng của các thuốc ức chế DPP4 Hình 1.6. C chế tác dụng giảm kháng insulin thông qua ho t hoá AMPK Hình 1.7. C chế truyền t n hiệu của PPAR Hình 1.8. Liên quan giữa insulin và GLUT4 Hình 1.9. Cây chuối tiêu chụp ở x Giang n, huyện Gia Bình, tỉnh B c Ninh (Musa x paradisiaca L.)* Hình 2.1. Thân cây chuối tiêu thu ho ch t i x Giang n, huyện Gia ình, tỉnh c Ninh* Hình 2.2. đ thiết kế nghiên cứu Hình 2.3. đ chiết các phân đo n d ch chiết từ thân cây chuối tiêu Hình 2.4. đ quy trình đ nh lượng insulin huyết thanh Hình 2.5. đ quy trình thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của m u thử trên sự phosphoryl hoá của IRS-1 và AMPK Hình 3.1. So sánh mức h glucose máu của các lô chuột thí nghiệm tiêm STZ (150 mg/kg) sau 15 ngày uống m u thử TRANG 6 16 Hình 3.2. Mức h glucose máu của các lô chuột ĐTĐ typ 2 sau 15 ngày uống m u thử 61 17 Hình 3.3. ự thay đổi n ng độ glucose máu của chuột ĐTĐ typ 2 thực nghiệm trong test dung n p glucose 63 18 Hình 3.4. ự t n lưu glucose trong máu của chuột cống ĐTĐ typ 2 thực nghiệm trong test dung n p glucose đường uống sau 120 phút 64 19 Hình 3.5. Mức h glucose máu của các lô chuột tiêm TZ 150 mg/kg sau 15 ngày uống hỗn d ch c n các phân đo n Hình 3.6. Mức h glucose máu của các lô chuột ĐTĐ typ 2 sau 15 ngày uống hỗn d ch c n phân đo n Hình 3.7. Cấu tr c h a h c của hợp chất FE1C 66 TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 20 21 7 9 11 13 14 15 19 27 32 37 38 46 54 60 68 71 TT 22 23 24 25 26 27 NỘI DUNG Hình 3.8. Cấu tr c h a h c của hợp chất FE6 Hình 3.9. Cấu tr c h a h c của hợp chất FE10A Hình 3.10. Cấu tr c h a h c của hợp chất FE12A Hình 3.11. Cấu tr c h a h c của hợp chất F 2A Hình 3.12. Cấu tr c h a h c của hợp chất F 2 Hình 3.13. Mô bệnh h c tụy của các lô chuột ĐTĐ typ 2 sau 15 ngày uống m u thử (nhuộm HE x 400 l n) TRANG 72 73 75 79 80 84 28 Hình 3.14. Ph n trăm h cholesterol và triglyceride của các lô chuột th nghiệm trư c và sau khi uống m u thử 86 29 Hình 3.15. Ph n trăm ức chế ho t độ enzym G6Pase của các lô chuột tăng glucose máu bởi TZ liều 150mg /kgsau 15 ngày uống m u thử 87 30 Hình 3.16. Ph n trăm ức chế ho t độ enzym G6Pase của các lô chuột ĐTĐ typ 2 sau 15 ngày uống m u thử 89 31 Hình 3.17. Tác dụng của c n toàn ph n ở các n ng độ khác nhau trên lượng IRS-1 phosphoryl hóa ở Ser307 Hình 3.18. o sánh lượng p-IRS-1 (Ser307) giữa các lô ủ v i c n toàn ph n ở các n ng độ khác nhau Hình 3.19. Ảnh hưởng của cycloeucalenon (H1) và daucosterol (H2) ở các n ng độ khác nhau trên lượng IRS-1 phosphoryl hóa ở Ser307 Hình 3.20. o sánh lượng p-IRS-1 (Ser307) giữa các lô ủ v i cycloeucalenon (H1) và daucosterol (H2) ở các n ng độ khác nhau 94 Hình 3.21. Tác dụng của c n toàn ph n ở các n ng độ khác nhau trên lượng AMPKα phosphoryl hóa ở Thr172 Hình 3.22. o sánh lượng p-AMPKα (Thr172) giữa các lô ủ v i c n toàn ph n ở các n ng độ khác nhau Hình 3.23. Tác dụng của cycloeucalenon (H1) và daucosterol (H2) trên lượng AMPK phosphoryl hóa ở Thr172 Hình 3.24: o sánh lượng p-AMPKα (Thr172) giữa các lô ủ v i cycloeucalenon (H1) và daucosterol (H2) ở các n ng độ khác nhau Hình 3.25. So sánh mức độ tổng hợp triglycerid của tế bào mô m 3T3-L1 Hình 4.1. Các c chế tác dụng h glucose máu đ được phát hiện của thân cây chuối tiêu 96 32 33 34 35 36 37 38 39 40 94 95 95 96 97 97 98 131 ĐẶT VẤN ĐỀ Đái tháo đường (ĐTĐ) là một bệnh nội tiết đặc trưng bởi tình trạng tăng glucose máu kèm theo nhiều biểu hiện rối loạn chuyển hóa. Hậu quả của sự tăng glucose máu là những biến chứng nghiêm trọng, có thể đe dọa đến tính mạng của người bệnh. Theo nghiên cứu của Hiệp hội Đái tháo đường quốc tế, năm 2015 số lượng bệnh nhân mắc bệnh là 415 triệu người, chiếm 8,8% dân số thế giới và vẫn tiếp tục gia tăng mạnh, ước tính đến năm 2040 sẽ có khoảng 642 triệu người mắc bệnh ĐTĐ [67]. Sự gia tăng đột biến về tỷ lệ người mắc bệnh ĐTĐ hiện nay đang là một gánh nặng cho ngành y tế. Chi phí để quản lý, chăm sóc và điều trị bệnh rất tốn kém. Theo công bố của tổ chức Y tế thế giới (WHO), chi phí trực tiếp mỗi năm cho bệnh nhân ĐTĐ ước tính khoảng 673 tỷ đô la Mỹ, chiếm khoảng 16,2% ngân sách chăm sóc sức khoẻ của toàn thế giới [181]. Trong những năm qua, số các nghiên cứu về đái tháo đường đ tăng lên nhanh chóng. Kết quả là sự ra đời của các thuốc mới và các ứng dụng trong điều trị, cho phép th y thuốc c ng như bệnh nhân có nhiều sự lựa chọn h n. Các thuốc điều trị ĐTĐ đang được s dụng cho thấy những hiệu quả nhất định [19], [181]. Tuy nhiên, hiệu quả lâu dài trong việc ngăn ng a các biến chứng của ĐTĐ thông qua kiểm soát glucose máu vẫn còn hạn chế, đồng thời những phản ứng bất lợi khi s dụng thuốc vẫn là một vấn đề đáng lưu ý [110]. Do đó, một trong những mối quan tâm hàng đ u của các nhà khoa học hiện nay là việc tìm ra những thuốc mới điều trị ĐTĐ dựa trên sự khám phá các đích tác dụng mới, nh m nâng cao hiệu quả điều trị đái tháo đường, đồng thời giảm được những phản ứng bất lợi. Kế th a nền y học cổ truyền của dân tộc để t đó nghiên cứu, sản xuất ra các loại thuốc có nguồn gốc t thảo dược thiên nhiên hiệu quả và an toàn đang là hướng lựa chọn hợp lý để giải quyết vấn đề này. T hướng nghiên cứu đó, đ có nhiều loại thảo dược được nghiên cứu và chứng minh tác dụng hạ glucose máu như: Dây đau xư ng, Chè xanh, Thổ phục linh... [7], [8],[13]. Cây Chuối tiêu (Musa x paradisiaca L.) được biết đến như một loại thực phẩm và c ng là một vị thuốc. Theo y học cổ truyền, quả chuối tiêu xanh chữa tiêu chảy, kiết lỵ. Chuối tiêu chín có tác dụng nhuận tràng, chữa táo bón, vỏ quả 1 chuối tiêu chữa lỵ, nhựa quả chuối tiêu xanh chữa hắc lào, lá chuối tiêu non gi nát c m máu vết thư ng, làm dịu vết bỏng...[3]. Nhiều bộ phận dùng của cây chuối tiêu như quả, lá rễ...đ được nghiên cứu và chứng minh tác dụng hạ glucose máu [89], [150], [151]. Theo kinh nghiệm dân gian của đồng bào dân tộc thiểu số phía bắc Việt Nam và một số quốc gia trên thế giới, ph n thân chuối ép lấy nước uống để điều trị ĐTĐ có hiệu quả làm hạ glucose máu [103], [153]. Tuy nhiên, cho đến thời điểm này chưa có tài liệu khoa học nào của Việt Nam nghiên cứu về tác dụng sinh học của thân cây chuối tiêu. Hiện nay, trên thế giới có một vài nghiên cứu về tác dụng hạ glucose máu của thân cây chuối tiêu [89],[163]. Các nghiên cứu chỉ mới ở mức độ sàng lọc, kết quả chưa thống nhất, chưa có một nghiên cứu có hệ thống nào đánh giá được tác dụng và c chế tác dụng hạ glucose máu của dược liệu này. Để có những b ng chứng khoa học về tác dụng và c chế tác dụng của thân cây chuối tiêu hướng tới ứng dụng trong điều trị ĐTĐ, luận án tiến hành đề tài “Nghiên cứu tác dụng và cơ chế hạ glucose máu của dịch ép thân cây chuối tiêu (Musa x paradisiacal L.) trên thực nghiệm” với 2 mục tiêu: 1. Đánh giá tác dụng h glucose máu của c n toàn ph n từ d ch ép thân cây chuối tiêu trên chuột thực nghiệm. 2. Nghiên cứu c chế h glucose máu của c n toàn ph n và một số chất phân lập từ d ch ép thân cây chuối tiêu. 2 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. ĐẠI CƢƠNG VỀ BỆNH ĐÁI THÁO ĐƢỜNG 1.1.1. Định nghĩa, dịch tễ, phân loại đái tháo đường - Định nghĩa Theo Hiệp hội Đái tháo đường Hoa K , bệnh đái tháo đường là một tập hợp những rối loạn chuyển hóa mạn tính đặc trưng bởi sự tăng glucose máu do suy giảm sản xuất insulin và hoặc do giảm đáp ứng với insulin tại các mô. Sự tăng glucose máu mạn tính trong bệnh đái tháo đường có liên quan mật thiết với những tổn thư ng lâu dài, rối loạn và suy giảm chức năng của nhiều c quan khác nhau, đặc biệt là mắt, thận, th n kinh, tim và mạch máu [19]. - Dịch tễ Đái tháo đường là bệnh thường gặp nhất trong các bệnh nội tiết, là một trong 3 bệnh có tốc độ phát triển nhanh nhất trên thế giới (ung thư, tim mạch và ĐTĐ). Trong những năm cuối thế kỷ 20, đ u thế kỷ 21, ĐTĐ là bệnh không lây phát triển nhanh nhất [19]. Theo thống kê của Hiệp hội Đái tháo đường quốc tế, năm 2015 số người mắc bệnh ĐTĐ ở các khu vực điển hình như sau: Bắc Mỹ 44,3 triệu người, Châu Âu 58,9 triệu người, Đông Bắc Phi 35,4 triệu người, Nam Mỹ 29,6 triệu người, Đông Nam Á 78,3 triệu người và phía Tây Thái Bình Dư ng 153 triệu người. Dự tính đến năm 2040, số người mắc bệnh ĐTĐ tại các vùng này càng gia tăng nhanh chóng với số lượng ước tính: Bắc Mỹ 60,5 triệu người, Châu Âu 71,1 triệu người, Đông Bắc Phi 72,1 triệu người, Nam Mỹ 48,8 triệu người, Đông Nam Á 140,2 triệu người và phía Tây Thái Bình Dư ng 214,8 triệu người [67]. Mặc dù có sự gia tăng cả về ĐTĐ typ 1 và typ 2 nhưng tốc độ phát triển của ĐTĐ typ 2 tăng mạnh do sự gia tăng tỷ lệ béo phì và lối sống ít hoạt động thể lực ở các nước phát triển, cứ 10 người mắc ĐTĐ thì có 9 người mắc ĐTĐ typ 2. Việt Nam, năm 2015, số người trong độ tuổi t 20 đến 79 tuổi mắc ĐTĐ vào khoảng 3,5 triệu, chiếm 6,0 % dân số trong độ tuổi này [67]. Đặc biệt tỷ lệ mắc ĐTĐ ở nhóm đối tượng có yếu tố nguy c , tuổi t 30 đến 64 chiếm tỷ lệ là cao nhất. T n suất các yếu tố nguy c như BMI (Body mass index) cao, v ng eo rộng, ít vận động thể lực, gia đình có người thuộc các thế hệ cận kề mắc ĐTĐ cao r rệt ở khu vực đồng b ng, đô thị so với miền n i và trung du [1]. - Phân loại đái tháo đƣờng Theo phân loại của Hiệp hội Đái tháo đường Hoa K (ADA) năm 2017, ĐTĐ được chia thành ĐTĐ typ 1, ĐTĐ typ 2, ĐTĐ thứ phát, ĐTĐ thai k [19]. 3 + Đái tháo đường typ 1: Chiếm 5-10% trong số những người mắc ĐTĐ với đặc điểm tế bào đảo tụy bị phá hủy gây thiếu hụt insulin tuyệt đối. Nguyên nhân của sự phá hủy này có thể là do tự miễn dịch. + Đái tháo đường typ 2: ĐTĐ typ 2 chiếm khoảng 90% số người mắc ĐTĐ. Đó là một tập hợp những rối loạn chuyển hóa do nhiều nguyên nhân khác nhau, nhưng đều có chung đặc điểm: có sự đề kháng insulin ở mô đích và tiếp theo là sự suy giảm tiết insulin ở tuyến tụy. + Đái tháo đường thứ phát: ĐTĐ có thể là hệ quả của những bệnh lý khác như: các khuyết tật di truyền của tế bào , giảm hoạt tính của insulin do khiếm khuyết gen, các bệnh lý tụy ngoại tiết (u tụy, chấn thư ng, cắt bỏ tụy ), các bệnh nội tiết khác (u tủy thượng thận, u tiết glucagon, u tiết somatostatin, hội chứng Cushing ), do dùng thuốc hoặc hóa chất, do nhiễm trùng và một số hội chứng về gen khác + Đái tháo đường thai k : Đái tháo đường ở phụ nữ mang thai thường khởi phát t tu n lễ thứ 24 của thai k , đôi khi sớm h n. Nguyên nhân là sự tăng nhu c u insulin khi thai phát triển do nhu c u cung cấp năng lượng của người m . Đồng thời trong quá trình mang thai, sự thay đổi nồng độ estrogen và progesteron làm thay đổi chức năng tế bào đảo tụy, gây hiện tượng rối loạn dung nạp glucose tiềm tàng. H n nữa, trong giai đoạn này, c thể người m c ng sản xuất ra các nội tiết tố khác như các lactogen ở nhau thai có tác dụng kháng insulin và tăng thoái hóa lipid. - Ti u chuẩn chẩn đoán Hiệp hội Đái tháo đường Hoa K (ADA) và Tổ chức Y tế thế giới (WHO) đ đưa ra các tiêu chuẩn chẩn đoán ĐTĐ được áp dụng rộng r i. Tiêu chuẩn chẩn đoán ĐTĐ của 2 tổ chức này được tóm tắt trong bảng 1.1 [19],[181]. ảng 1.1. Tiêu chu n ch n đoán ĐTĐ và tiền ĐTĐ của HO và D Chẩn đoán WHO (2016) HbA1c FPG G2h (%) (mmol/L) (mmol/L) HbA1c (%) ADA (2017) FPG G2h (mmol/L) (mmol/L) Đái tháo ≥ 7,0 ≥ 11,1 ≥ 7,0 đường ≥ 6,5 ≥ 6,5 Rối loạn dung nạp ≥ 7,8 và ≥ 5,6 và < 7,0 glucose < 11,1 <7 Rối loạn glucose l c 6,1 - 6,9 < 7,8 5,6 - 6,9 đói FPG: fasting plasma glucose – glucose huyết tư ng l c đ i ≥ 11,1 ≥ 7,8 và < 11,1 < 7,8 G2h: Glucose huyết tư ng 2h sau khi uống 75g glucose (test dung n p glucose) 4 Như vậy, theo WHO và ADA đều đưa ra các tiêu chuẩn chẩn đoán bệnh đái tháo đường là glucose huyết tư ng l c đói ≥ 7,0 mmol L hoặc glucose huyết tư ng 2h sau khi uống 75g glucose ≥ 11,1mmol L hoặc HbA1c ≥ 6,5%. Tuy nhiên, khi đưa ra tiêu chuẩn để chẩn đoán tiền ĐTĐ thì tiêu chuẩn của ADA (5,6 mmol L) thấp h n tiêu chuẩn của WHO (6,1 mmol L). Điều này có tác động đáng kể đến sự can thiệp vào tiến triển của ĐTĐ, c ng như giúp có các biện pháp ph ng rối loạn glucose vì tỷ lệ những người bị tiền ĐTĐ (rối loạn glucose hoặc suy giảm glucose máu) chuyển thành ĐTĐ trong v ng 5 năm rất cao. 1.1.2. Cơ chế bệnh sinh - Bệnh sinh của đái tháo đƣờng typ 1 Đái tháo đường typ 1 là tình trạng thiếu hụt insulin tuyệt đối do tế bào của đảo tụy bị tổn thư ng, thường khởi phát ở tuổi trẻ. Cho tới nay chưa tìm ra nguyên nhân chính, chỉ biết đây là một bệnh tự miễn.Về c chế bệnh sinh có nhiều b ng chứng cho thấy bệnh bệnh sinh của ĐTĐ typ 1 là sự kết hợp giữa ba yếu tố di truyền, miễn dịch và môi trường. Hậu quả cuối cùng của quá trình này là tế bào bị phá hủy, biểu hiện lâm sàng là ĐTĐ phụ thuộc insulin [52]. C chế bệnh sinh của ĐTĐ typ 1 trước hết phải kể đến di truyền có liên quan chặt chẽ với yếu tố kháng nguyên bạch c u người (human leucocyte antigen- HLA). HLA là những phân t n m trên bề mặt các tế bào trình diện kháng nguyên. Nguy c mắc bệnh ĐTĐ sẽ tăng lên đối với những cá thể mang kháng nguyên HLA như: HLA- DR3, HLA- DR4, HLA- DW3, HLA- DW4, HLA- B8, HLA- B15 [68]. Các nghiên cứu sàng lọc về di truyền học đ chỉ ra ít nhất 15 vị trí gen khác liên quan đến bệnh ĐTĐ typ 1, trong đó, có 2 gen liên quan tới c chế hoạt hóa lympho T. Đó là gen m hóa kháng nguyên lympho T gây độc tế bào (CTLA-4), thuộc nhiễm sắc thể số 2 và gen mã hóa lymphoid tyrosine phosphatase (PTPN22), được biểu thị đặc hiệu ở tế bào lympho T [58]. Yếu tố thứ hai phải kể đến trong c chế bệnh sinh của ĐTĐ typ 1 là sự tác động của môi trường: Virus, chế độ ăn, các chất độc, stress, yếu tố địa lý. Các yếu tố này th c đẩy quá trình khởi động quá trình tự miễn. Khi tiến hành gây nhiễm với virus Coxsacki ở động vật thí nghiệm cho thấy tế bào bị nhiễm virus và xuất hiện ĐTĐ typ 1 ở những động vật này [52]. 5 MHC +T CR Virus Hoạt hóa Độc tế bào Tế bào Sự gia tăng kháng nguyên CD4+ Hình 1.1. Sự phá hủy của tế bào β trong cơ chế bệnh sinh của ĐTĐ typ 1 [52]. Tiếp theo, các tế bào của đảo tụy bị phá hủy theo c chế tự miễn dịch. Về c chế bệnh sinh có nhiều b ng chứng cho thấy bệnh có liên quan đến hai loại là miễn dịch dịch thể và miễn dịch qua trung gian tế bào. Các yếu tố khởi phát của môi trường sẽ tấn công những cá thể có yếu tố di truyền nhạy cảm đối với ĐTĐ typ 1. Chỉ một tổn thư ng rất nhỏ của tế bào c ng làm giải phóng ra kháng nguyên, kích thích c thể sinh tự kháng thể gây hoạt hóa phản ứng viêm tiểu đảo tự miễn (hình 1.1). Hiện tượng thâm nhiễm đảo tụy ở các cá thể nhạy cảm về di truyền với bệnh bắt đ u xảy ra ở tế bào , t đó sẽ tiếp tục dẫn đến quá trình phá hủy của toàn bộ tiểu đảo tụy. Tế bào có thể bị phá hủy bởi 2 c chế. - Các lympho T hiệu ứng giải phóng các hạt chứa perforin vào tế bào đích. C chế này c n có sự liên kết giữa receptor của lympho T đặc hiệu với tự kháng nguyên và phức hợp h a hợp tổ chức của tế bào đích. - C chế làm chết tế bào theo chư ng trình (apoptosis) thông qua Fas (CD95) và FasL (CD95L). C chế này không c n sự liên kết giữa receptor của tế bào T với phức hợp h a hợp tổ chức [68]. Sau khi “khởi động”, một loạt phản ứng miễn dịch sẽ diễn ra: các tiểu đảo tụy bị thâm nhiễm bởi các tế bào đ n nhân, các đại thực bào và tế bào lympho T độc (quá trình thâm nhiễm này được gọi là viêm tiểu đảo tụy). giai đoạn này, trong huyết thanh người bệnh xuất hiện nhiều kháng thể kháng tiểu đảo tụy, đây gọi là giai đoạn tiền ĐTĐ typ 1. Tế bào bị tổn thư ng làm cho quá trình sản 6