Sự Phân Hủy Của Curcumin Dưới Tác Dụng Của Ánh Sáng

Hình 1.3. Các dạng tồn tại của curcumin theo pH dung dịch

Hơn nữa, trong các dung dịch đệm sử dụng, curcumin tạo phức hợp với borat, citrat và phtalat trong khi trơ với KCl, KH2PO4 và NaHCO3 [171]. Và cǜng ở pH này curcumin nhanh chóng bị phân hủy. Các sản phẩm phân hủy curcumin ở pH = 7- 10 được xác định bằng phương pháp HPLC. Các sản phẩm tạo thành ban đầu là acid ferulic và feruloylmethan, ngoài ra còn có các sản phẩm ngưng tụ. Sau đó feruloylmethan nhanh chóng bị chuyển màu (chủ yếu là từ vàng đến vàng nâu) rồi bị phân hủy thành vanillin và aceton. Đặc biệt, curcumin không bền dưới tác dụng của ánh sáng, nhất là trong dung dịch. Sau khi chiếu bức xạ quang học, các sản phẩm được xác định giống như các sản phẩm phân hủy là acid ferulic, acid vanillic và vanillin [163], [81] (Hình 1.4).

Sản phẩm ngưng tụ

Hình 1.4. Sự phân hủy curcumin trong môi trường kiềm

Một số nghiên cứu khác về độ ổn định của curcumin được tiến hành trong dung dịch đệm phosphat pH 7,4 có thêm albumin huyết thanh người (4 % khối lượng/thể tích). Kết quả cho thấy, trong máu người, sự phân hủy curcumin diễn ra chậm hơn, dưới 20 % trong 1 giờ. Mặt khác, thêm glutathion (1 mM), N-acetyl-L-cystein (50 mM) hoặc acid ascorbic (25 mM) vào dung dịch chứa 25µM curcumin trong đệm phosphat (pH 7,4 và 6,5) có thể bảo vệ được sự phân hủy curcumin. Thêm tế bào protein (0,03 mg protein/mL và đoạn vi lập thể của gan chuột (0,01 mg/mL)) cǜng có thể ức chế sự phân hủy curcumin [109], [118], [176].

1.1.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ và ánh sáng

Curcumin được hòa tan trong isopropanol và được chiếu sáng (bước sóng 400– 510 nm) trong 4 giờ. Các sản phẩm phân hủy được tách bằng SKLM và được xác định cấu trúc bằng phổ MS và phổ NMR. Sản phẩm phân hủy chính có CTCT C12H18O6 với mảnh ion m/z = 366 (hai nguyên tử H được tách khỏi phân tử). Thêm vào đó, sáu sản phẩm phân hủy phụ cǜng được tìm thấy và được xác định là vanilin, acid vanilic, anhydrid ferulic, acid ferulic và 4-vinylguaiacol. Sáu sản phẩm này có cùng CTPT C13H8O4 (Hình 1.5).

Hình 1.5. Sự phân hủy của curcumin dưới tác dụng của ánh sáng

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 442 trang tài liệu này.

Độ ổn định của curcumin với ánh sáng được thử trên bốn loại dung môi khác nhau: methanol, ethyl acetat, cloroform và acetonitril. Ánh sáng được sử dụng để chiếu có bước sóng 400–700 nm và 240–600 nm. Trong các dung dịch thử nghiệm này, sự phân hủy bởi ánh sáng của curcumin xuất hiện theo dược động học bậc nhất, theo đó, thời gian bán hủy của curcumin trong dung dịch phụ thuộc độ ổn định trong methanol

> ethyl acetat > cloroform > acetonitril. Sản phẩm đóng vòng của curcumin chỉ xuất hiện trong dung dịch methanol và cloroform. Tuy nhiên, khi dung dịch của curcumin

trong các dung môi thử nghiệm trên được làm khô trên film mỏng, thời gian bán thải của curcumin tuân theo động học bậc hai, với thứ tự ổn định như sau: acetonitril > cloroform > ethyl acetat > methanol. Vì thế, việc sử dụng thủy tinh có màu, chỉ cho ánh sáng có bước sóng trên 500 nm truyền qua và curcumin không bị hấp thụ được yêu cầu trong việc bảo quản curcumin [171].

Trong một nghiên cứu khác, để dung dịch curcumin trong methanol hoặc ethanol ngoài ánh sáng trong 120 giờ cǜng gây phân hủy curcumin. Các sản phẩm phân hủy curcumin được xác định là vanilin, p-hydroxybenzaldehyd, aldehyd ferulic, acid p- hydroxybenzoic, acid vanilic và acid ferulic. Nghiên cứu này cǜng chỉ ra rằng, curcumin dạng bột khô bền với ảnh sáng hơn dạng dung dịch [85].

Nghiên cứu độ ổn định của curcumin với nhiệt độ đã chỉ ra rằng, curcumin ổn định với nhiệt độ trên 70 °C khi tiếp xúc 10 phút. Trên nhiệt độ trên, curcumin bắt đầu phân hủy, và với nhiệt độ 100 °C, sự phân hủy curcumin tăng lên được chỉ ra bởi sự giảm giá trị bức xạ nhiệt. Thêm vào đó, đun sôi curcumin trong 10 hoặc 20 phút góp phần làm giảm curcumin tương ứng 27 % và 32 %. Trong quá trình xử lý củ nghệ chứa curcumin, việc sử dụng nồi áp suất (10 phút, ở 15psi) gây ra sự giảm 53 % curcumin [165].

1.1.3. Tác dụng sinh học của curcumin

Curcumin có nhiều tác dụng sinh học đã được chứng minh, có lợi cho việc phòng và hỗ trợ điều trị một số bệnh. Một số tác dụng nổi bật được trình bày dưới đây:

1.1.3.1. Tác dụng chống viêm

Curcumin có hoạt tính chống viêm cao. Curcumin làm bất hoạt các enzym tham gia vào phản ứng viêm, thông qua cơ chế chủ yếu là (1) ức chế sản phẩm của một vài cytokin bao gồm nhân tố alpha hoại tử mô (tumor necrosis factor-alpha-TNFŀ), IL-1 và IL-8; (2) ức chế hoạt tính của nhân tố phiên mã NF-κB; (3) ức chế tác dụng của IκB-kinase (IKKs); (4) ức chế ống thông tế bào của acid arachidonic (AA); (5) ức chế sự sản xuất prostaglandin E2 (PGE2) và leukotrien B4 và C4; (6) ức chế enzym lipoxygenase (LOXs) và cyclo-oxygenase (COXs); (7) ức chế sự phóng thích của enzym phân giải từ đại thực bào; và (8) ức chế sản phẩm của NO và sự biểu hiện của protein cảm ứng enzym tổng hợp oxyd nitric [143], [166].

Trong một nghiên cứu khác về cơ chế chống viêm của curcumin, các tác dụng chống viêm của curcumin rất có thể được trung gian thông qua khả năng ức chế cyclooxygenase-2 (COX-2), lipoxygenase (LOX), và cảm ứng sinh tổng hợp nitric oxid (iNOS). COX-2, LOX và iNOS là các enzym quan trọng trung gian các quá trình

viêm. Hoạt động chống viêm tự nhiên của curcumin ngang bằng với các loại thuốc steroid và thuốc chống viêm không steroid như indomethacin và phenylbutazon, có tác dụng phụ nguy hiểm. Đặc tính chống viêm của nó dường như được trung gian thông qua ức chế cảm ứng COX-2, LOX, iNOS và sản xuất các cytokin như interferon và yếu tố hoại tử khối u, và kích hoạt các yếu tố phiên mã như NF-κB và AP-1 [103]. Curcumin được chứng minh ở cả liều cao và liều thấp đều đã trực tiếp loại những liên kết β-amyloid nhỏ để bao vây sự tích tụ và hình thành xơ. Cơ chế tác dụng của curcumin đã làm giảm đáng kể việc oxy hóa protein và interleukin-1β, một cytokin tiền viêm cao trong não. Từ đó, curcumin cho thấy triển vọng trong việc ngăn ngừa

bệnh Alzheimer [25], [139].

Đáng chú ý nhất trong tác dụng chống viêm của curcumin là ứng dụng để chống viêm loét dạ dày- tá tràng. Các proteinase kim loại cơ bản (MMP - matrix metalloproteinase) đóng vai trò quan trọng trong điều tiết dịch vị và làm lành vết thương sau viêm. Curcumin đẩy nhanh quá trình làm lành vết loét và bảo vệ vết loét thông qua việc ức chế hoạt tính MMP- 9 và kích thích hoạt tính MMP- 2. Curcumin chống loét mạnh với loét dạ dày cấp tính bằng cách dự phòng sự suy kiệt glutathion, chống peroxy hóa lipid, tái tạo lớp biểu mô nhằm chống lại sự bào mòn bề mặt thành dạ dày do các tổn thương gây ra trong khoang dạ dày. Sử dụng curcumin tùy theo liều qua đường uống hay đường tiêm phúc mạc đều có thể ngăn chặn viêm loét dạ dày tá tràng [6], [160].

1.1.3.2. Tác dụng chống oxy hóa

Curcumin có tác dụng dọn gốc tự do và chống oxy hóa. Curcumin có khả năng quét peroxynitrit - là chất trung gian có tính độc tế bào được tạo ra bởi phản ứng giữa anion superoxid (O2¯ ) và oxyd nitric (NO). Curcumin đã thể hiện hoạt tính quét peroxynitrit với IC50 là 4,0 μM [89]. Theo nghiên cứu của Khopde và các cộng sự, tác dụng chống oxi hóa của curcumin gấp ít nhất 10 lần các chất chống oxy hóa khác thậm chí cả vitamin E [84].

Về cơ chế gây nên tác dụng chống oxy hóa của curcumin, các tác giả đã chỉ ra chính nguyên tử hydro linh động trong phân tử curcumin có khả năng tách ra tạo gốc tự do gây ra hoạt tính chống oxy hóa cho curcumin. Có nhiều thảo luận về nguồn gốc nguyên tử hydro tự do gây nên tác dụng chống oxy hóa (từ nhóm phenol hoặc trung tâm methylen linh động). Trong dung môi ion hóa, curcumin phản ứng trước tiên tại nửa ion hóa ceton-enol với gốc electrophyl sau đó làm mất proton tại nhóm phenolic

tạo ra gốc phenoxy. Mặt khác, các sản phẩm phân hủy của curcumin trong môi trường kiềm là acid ferulic và vanilin cǜng là những chất chống oxy hóa [95].

1.1.3.3. Tác dụng ức chế các dòng tế bào ung thư

Curcumin là chất gây độc tế bào vào loại mạnh nhất theo cơ chế diệt các tế bào ác tính, vô hiệu hóa tế bào ung thư và ngăn chặn hình thành tế bào ung thư mới mà không làm ảnh hưởng đến các tế bào lành tính. Trong khi đó, nhiều thuốc khi diệt tế bào ác tính cǜng diệt luôn tế bào lành tính, làm cơ thể suy kiệt. Những thử nghiệm trên lâm sàng cho thấy không có giới hạn liều dùng độc tính khi dùng những liều tới 10 gam/ngày. Do đó, curcumin hiện nay được nghiên cứu sử dụng phổ biến trong các chế phẩm ngăn chặn sự khởi phát, phát triển và di căn của khối u [116]. Curcumin được nghiên cứu có khả năng loại bỏ tế bào ung thư theo các cơ chế sau: ngăn các các tế bào ung thư đi vào pha tổng hợp của chu kǶ tế bào; thúc đẩy các tế bào ung thư đi vào chết tế bào theo chương trình và ức chế tạo mạch máu mới [147]. Ngoài ra, curcumin còn ức chế mạnh tăng sinh tế bào MCF-7 [155].

1.1.3.4. Tác dụng ức chế virus

Curcumin từ nghệ vàng có tác dụng kháng virus, có triển vọng lớn trong điều trị viêm gan B, C. Curcumin có tác dụng ức chế sự tan hồng cầu gây bởi hydrogen peroxyd ở nồng độ thấp nhưng không ức chế ở nồng độ cao, không có tác dụng làm giảm số lượng bạch cầu đa nhân trung tính với nồng độ thử nghiệm [155].

Đặc biệt, curcumin đã được nghiên cứu về tác dụng ức chế integrase HIV- 1, ức chế protease HIV- 1 và HIV- 2 để triển khai các chất chống HIV, Ơchặt đứtƠ một trong tám mắt xích của quá trình nhiễm HIV [40].

Theo nghiên cứu của Babaei (2020) và cộng sự, curcumin có một số tác dụng lâm sàng hữu ích có thể có hiệu quả để kiểm soát các triệu chứng của bệnh nhân bị nhiễm COVID-19. Nó có một số cơ chế phân tử bao gồm các đặc tính chống oxy hóa, kháng nấm và chống xơ hóa với tác dụng ức chế các thụ thể Toll-like, NF-κB, cytokin gây viêm, chemokin, và bradykinin. Ngoài ra, curcumin ngăn chặn sự sao chép của SARS-CoV và ức chế protease 3Cl trong tế bào Vero E6. Do đó, nó có tác dụng ức chế đáng kể tác dụng làm chết tế bào của SARS-CoV trong tế bào Vero E6 [23]. Một nghiên cứu khác của tác giả Thimmulappa và cộng sự (2021) cho thấy, curcumin là một ứng cử viên điều trị dự phòng đầy hứa hẹn cho COVID-19. Đầu tiên, curcumin phát huy hoạt tính kháng virus chống lại nhiều loại virus bao bọc, bao gồm cả SARS- CoV-2, bằng nhiều cơ chế: tương tác trực tiếp với protein màng virus; sự phá vỡ lớp vỏ của virus; ức chế protease của virus; gây ra các phản ứng kháng virus của vật chủ.

Thứ hai, curcumin bảo vệ khỏi bệnh viêm phổi gây chết người và ARDS thông qua việc nhắm mục tiêu các con đường NF-κB, bệnh viêm nhiễm, tín hiệu chuyển IL-6 và HMGB1. Thứ ba, curcumin an toàn và được dung nạp tốt ở cả người khỏe mạnh và người bị bệnh [169].

1.1.3.5. Tác dụng khác

Hỗ trợ chức năng gan, mật: Cho chuột cống trắng uống curcumin, có tác dụng kích thích hoạt tính men arylhydroxylase là men phụ thuộc vào cytocrom P450 của ty lạp thể trong tế bào gan, giúp giải độc và bảo vệ tế bào gan, chống viêm nhiễm, hoại tử, giúp tế bào gan hồi phục. A. Raysid đã chứng minh, curcumin tạo ra tác dụng động học đối với mật. Phần trăm giảm thể tích túi mật trong 2 giờ sau khi dùng 20, 40 và 80 mg lần lượt là 34,10 ± 10,16, 51,15 ± 8,08 và 72,25 ± 8,22, khác biệt có ý nghĩa (P <0,01). Do đó curcumin có tiềm năng trong điều trị dự phòng sự hình thành sỏi trong túi mật, có thể dùng trên lâm sàng để thúc đẩy dòng mật hoặc đẩy dạng bùn mật trong túi mật ra ngoài [142]. Ngoài việc làm tăng lưu lượng mật, curcumin còn làm tăng lượng cholesterol và acid mật do mật tiết ra [123].

Hỗ trợ điều trị bỏng: kem nghệ có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm, loại trừ tổ chức hoại tử bỏng, có tác dụng tái tạo tổ chức và liền sẹo. Cao nghệ chiết với cloroform 10 % được dùng tại chỗ vùng bệnh nấm, tốt với các bệnh nấm da. Ngoài ra, trong quá trình làm lành vết thương có vai trò quan trọng của sự giải phóng chậm các chất chống oxy hóa và sự hỗ trợ tái tạo mô của collagen. Một số nghiên cứu tạo liên kết giữa curcumin và collagen cho thấy hoạt tính chống oxy hóa của curcumin có hiệu quả trong việc quét sạch các gốc tự do gây viêm loét, kết hợp với khả năng kích thích tăng sinh tế bào của collagen đã hỗ trợ đáng kể trong quá trình điều trị vết thương ở mô [6].

1.1.4. Nghiên cứu dược động học của curcumin

Hầu hết các nghiên cứu dược động học curcumin được tiến hành trên động vật (chuột, chó…) và chỉ có một vài nghiên cứu được tiến hành trên người. Các nghiên cứu lâm sàng đều chỉ ra rằng, curcumin an toàn với cơ thể người khi sử dụng liều cao, tuy nhiên, hiệu quả điều trị lại rất hạn chế [175].

Sự hấp thu và phân bố: Curcumin hấp thu kém vào đường tiêu hóa. Trong một nghiên cứu trên chuột, curcumin được cho uống liều duy nhất 2g, tuy nhiên nồng độ curcumin trong huyết tương thấp hơn 5 μg/mL. Mặt khác, khi cho chuột uống curcumin đánh dấu phóng xạ thì sự phóng xạ được phát hiện trong gan và thận [52].

Sự chuyển hóa và thải trừ: Một tỷ lệ cao curcumin liên hợp với dạng glucoronid hoặc sulfat và quá trình gián phân thông qua enzym alcol dehydrogenase tạo ra nhiều dẫn chất chuyển hoá (Hình 1.6). Điều này có thể lý giải tại sao nồng độ curcumin tự do trong máu thấp. Nghiên cứu tiền lâm sàng chỉ ra rằng, kéo theo sự chuyển hóa mạnh mẽ của curcumin thì nồng độ của curcumin trong huyết tương và tế bào đích là rất thấp [174]. Mặt khác, curcumin còn bị phân huỷ trong môi trường pH của hệ thống dạ dày, ruột và quá trình chuyển hoá, thải trừ xảy ra nhanh. Theo một nghiên cứu của tác giả Nelson, ở 37°C và pH trung tính (7,2), thời gian bán thải của curcumin được báo cáo dưới 10 phút theo đường uống [117]. Ngoài ra, curcumin dùng đường uống được thải trừ phần lớn qua phân. Như vậy, sinh khả dụng của curcumin thấp là do curcumin có cấu trúc dược động học kém và thời gian bán thải ngắn trong đường tiêu hóa [20], [53].

Hình 1.6. Cấu trúc hóa học các dạng chuyển hóa của curcumin

Hầu hết các nghiên cứu về dược động học của curcumin trong dịch sinh học đã công bố đều sử dụng phương pháp HPLC với detector UV-VIS, huǶnh quang hoặc MS. Chen và cộng sự (2009) đã công bố nghiên cứu xác định curcumin trong nước tiểu người, sử dụng kỹ thuật cộng hưởng tán xạ ánh sáng (resonance light scattering

- RLS). Mẫu curcumin được thêm vào hỗn hợp dung dịch đồng (II) sulfat (0,01M) và dung dịch đệm Britton-Robinson. Phổ RSL được thu lại bởi sự quét đồng thời ánh bước sóng kích thích và truyền qua từ 300 đến 700 nm; bước sóng phân tích để lượng giá tại 538,5 nm, với tỷ lệ tìm lại 97,3-104,5 % (RSD 1,3-2,45 %) [35]. Gupta và cộng sự (2010) đã sử dụng bước sóng kích thích 232 nm, và đo ở bước sóng 614 nm để xác định curcumin trong huyết thanh chuột và dê. Liên kết của curcumin với

protein huyết tương được tách ra trước khi định lượng bằng quang phổ huǶnh quang [58].

1.1.5. Sinh khả dụng của curcumin

Sinh khả dụng của curcumin đã được nghiên cứu khá đầy đủ cả trên động vật và

người.

Shoba và cộng sự (1998) đã thực hiện nghiên cứu về tác dụng của việc kết hợp piperin, một chất ức chế glucuronid hóa gan và ruột với curcumin. Phức hợp được đánh giá về sinh khả dụng của curcumin ở chuột và người tình nguyện viên khỏe mạnh. Khi dùng curcumin đơn độc, với liều 2 g/kg cho chuột, nồng độ huyết tương vừa phải đã đạt được trong khoảng thời gian 4 giờ. Sử dụng đồng thời piperin 20 mg/kg làm tăng nồng độ trong huyết tương của curcumin trong một thời gian ngắn 1–2 giờ sau khi dùng thuốc. Thời gian tối đa được tăng đáng kể (P <0,02) trong khi nửa đời bán thải và độ thanh thải giảm đáng kể (P < 0,02), và sinh khả dụng đã tăng 154 %. Mặt khác ở người sau khi dùng liều 2 g curcumin đơn thuần, nồng độ trong huyết tương không thể phát hiện được hoặc rất thấp. Sử dụng đồng thời piperin 20 mg tạo ra nồng độ cao hơn nhiều từ 0,25 đến 1 giờ sau khi dùng thuốc (P < 0,01 lúc 0,25 và 0,5 giờ; P < 0,001 lúc 1 giờ), mức tăng sinh khả dụng là 2000 %. Nghiên cứu cho thấy rằng trong các liều dùng, piperin giúp tăng cường nồng độ trong huyết tương, mức độ hấp thu và khả dụng sinh học của curcumin ở cả chuột và người không có tác dụng phụ [154].

Cheng và cộng sự (2001) đã thực hiện một nghiên cứu khác chỉ ra rằng sau khi uống curcumin với liều 8,00 g thì curcumin sẽ được hấp thu vào máu và đạt đỉnh trong vòng 1–2 giờ, nồng độ đỉnh là 1,77–1,87 µM, nồng độ này nhỏ hơn rất nhiều so với LC50 của curcumin (21±17 µM); mặt khác sự chuyển hóa curcumin ra khỏi cơ thể cǜng diễn ra một cách nhanh chóng [36].

Lao và cộng sự (2006) đã nghiên cứu tính chất dược động học của curcumin trên người. Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi dùng curcumin đường uống với liều 0,50– 8,00 g thì không phát hiện vết curcumin trong huyết tương sau 1, 2, 4 giờ. Khi tăng liều lên đến 10,00 g, nồng độ curcumin trong huyết tương lần lượt là 66, 91, 121 nM sau 1, 2, 4 giờ. Tương tự với liều 12,00 g, nồng độ curcumin đo được là 81, 156, 139

nM [91].

Yang và cộng sự (2007) đã chỉ ra rằng sinh khả dụng đường uống của curcumin ở

chuột dưới 1 %, thể hiện ở nồng độ tối đa curcumin trong huyết tương chuột sau khi