Tài liệu 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 Tôi cam đoan đây là công 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 công trình nào khác. Người viết Tạ Hồng Thanh . BẢN TÓM TẮT LUẬN VĂN Hiện nay béo phì là bệnh mang tính toàn 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 quá 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. MÔ 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. MÔ 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 mô 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. Quá 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 toàn 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 toàn 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 còn 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 trò 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 mô 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 thông 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 phòng thí nghiệm Hoá 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 mô 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 quá 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 còn 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. Không chỉ gia tăng ở các quốc gia có thu nhập cao, thừa cân béo phì ở trẻ em còn gia tăng ở các nước có thu nhập thấp và trung bình, ở các khu vực đô 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 công nghệ và tự động hóa đã dẫn đến lối sống ít vận động hơn trong cả công 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. Ngoài ra yếu tố văn hóa, tình trạng kinh tế xã hội và niềm tin tôn 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 trò 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 không 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 mô 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 không điển hình (clozapin, olanzapin, quetiapin và risperidon), thuốc chống loạn thần thông 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 soát 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 công 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 không 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 không 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 không 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, khô 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]. .