Nghiên cứu khả năng chống bệnh thoái hóa thần kinh của crocetin và safranal trong nhụy hoa nghệ tây bằng phương pháp hóa tính toán
1. Lý do chọn đề tài
Các bệnh thoái hóa thần kinh (ND), bao gồm bệnh Alzheimer (AD) và bệnh Parkinson (PD), ngày càng trở nên phổ biến hơn và được công nhận là một vấn đề trong xã hội hiện đại. Trong đó, các gốc tự do chứa oxygen (Reactive Oxygen Species-ROS) bao gồm HO•, O2•−, HOO• là nguyên nhân gây nên các ảnh hưởng có hại trong các hệ thống cơ thể con người. Các chất chống oxy hoá tự nhiên đóng một vai trò rất quan trọng trong việc giảm tác động của các chất oxy hóa trong môi trường cũng như trong cơ thể con người. Sự mất cân bằng giữa chất oxy hóa và chất chống oxy hóa ở não người là một trong những nguyên nhân gây nên bệnh thoái hóa thần kinh.
Đối với bệnh Alzheimer, theo phát đồ điều trị được áp dụng phổ biến nhất hiện nay, thuốc kháng acetylcholinesterase (AChE) và butyrylcholinesterase (BChE) đóng vai trò chủ lực, bên cạnh các thuốc chống oxy hóa, các thuốc kháng viêm và thuốc bảo vệ thần kinh. Đến nay chưa có thuốc nào sở hữu đồng thời nhiều tác động dược lý vừa kháng AChE và BChE, vừa chống oxy hóa… Do vậy, tìm kiếm phân tử thể hiện đa tác động dược lý, trong đó có tác động chủ lực kháng AChE, BChE và chống oxy hóa là một ý tưởng mới cần nghiên cứu.
Đối với bệnh Paskinson, việc phát triển thuốc ức chế enzyme Monoamine oxidase B (MAO-B) là đích đến quan trọng trong điều trị Parkinson, điều đó đã được chứng minh trong nhiều thử nghiệm in vitro và in vivo.
Hiện tại, không có phương pháp chữa trị nào cho AD cũng như PD và các loại thuốc được sử dụng trong lâm sàng chỉ nhằm mục đích giảm triệu chứng và không có khả năng ngăn chặn quá trình thoái hóa thần kinh. Trong những năm qua, một số ứng cử viên thuốc đã đạt đến giai đoạn thử nghiệm lâm sàng, nhưng chúng đã bị đình chỉ, chủ yếu là do lợi ích dược lý không đạt yêu cầu.
Ở thời điểm hiện tại, dược liệu có nguồn gốc thực vật vẫn là nguồn nguyên liệu chính trong phát triển các loại thuốc mới trên thế giới. Hiện trạng đó đã đặt ra nhu cầu tìm kiếm các hợp chất có hoạt tính sinh học từ nguồn gốc thiên nhiên để phát triển một thuốc mới là rất cần thiết. Trong đó, Nhụy hoa nghệ tây rất giàu các chất chống oxy hóa, trong đó, đặc biệt là hợp chất crocetin và safranal. Những chất chất oxy hóa có trong nhụy hoa nghệ tây có nhiều tiềm năng trong việc bảo vệ sức khỏe của con người.
Chúng ta có thể dự đoán hiệu quả của thuốc ở người, cải thiện các tính năng dược động học, xác định các mục tiêu mới và giảm bớt tác dụng phụ của thuốc bằng các sử dụng phương pháp “in silico“. Đây là phương pháp được tiến hành dưới sự hỗ trợ của máy tính, giúp giảm chi phí và tăng tốc toàn bộ quy trình thiết kế thuốc. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng máy tính để đánh giá tiềm năng điều trị của các hợp chất mới, thuốc đa mục tiêu điều trị các bệnh thoái hóa thần kinh.
Các tính toán lý thuyết có thể cung cấp các thông tin nền tảng như các thông số cấu trúc, năng lượng và một số tính chất quan trọng khác góp phần định hướng làm thực nghiệm và ngược lại kết quả thực nghiệm sẽ làm sáng tỏ và chứng minh tính đúng đắn của tính toán lý thuyết. Do đó, việc bố trí nghiên cứu thực nghiệm và nghiên cứu hóa tính toán đan xen nhau một cách hợp lý sẽ giúp giảm thiểu được khối lượng thực nghiệm và kết quả thu được cũng được lý giải một cách logic và khoa học hơn.
Các nghiên cứu hiện nay đối với tác dụng của nhụy hoa nghệ tây chủ yếu tập trung vào nghiên cứu thành phần hóa học, cấu trúc các chất có trong nhụy hoa nghệ tây để đánh giá khả năng chống oxy hóa cũng như những ứng dụng khác của nhụy hoa nghệ tây mà chưa tập trung nghiên cứu làm rõ cơ chế hoạt động có thể có, cả nghiên cứu tiền lâm sàng và lâm sàng đều được đảm bảo để chứng minh tiềm năng hoạt tính sinh học của nó. Mặc khác, việc nghiên cứu cận lâm sàng đối với tác dụng của nhụy hoa nghệ tây hiện nay cũng gặp nhiều khó khăn do quá trình nghiên cứu kéo dài và giá thành nguyên liệu đầu vào cho nghiên cứu khá cao. Trước những lý do đó, việc nghiên cứu toàn diện về cấu trúc, tính chất nhiệt động học, hoạt tính sinh học của các hợp chất có trong nhụy hoa nghệ tây bằng phương pháp hóa tính toán là một nghiên cứu cần thiết nhằm đánh giá khả năng chống oxy hóa nói chung và khả năng chống bệnh thoái hóa thần kinh nói riêng, đồng thời, tiết kiệm được chi phí nghiên cứu.
Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu khả năng chống bệnh thoái hóa thần kinh của crocetin và safranal trong nhụy hoa nghệ tây bằng phương pháp hóa tính toán” được đề xuất nghiên cứu là một nhiệm vụ cần thiết. Các kết quả nhận được sau nghiên cứu là các thông tin quan trọng có thể định hướng cho việc ứng dụng vào quá trình sản xuất thử các loại thuốc có tiềm năng trong phòng ngừa và ứng dụng điều trị các bệnh thoái hóa thần kinh.
2. Đối tượng nghiên cứu
Các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc từ nhụy hoa nghệ tây và các enzyme đích liên quan đến các bệnh thoái hóa thần kinh.
3. Phạm vi nghiên cứu
– Hợp chất crocetin và safranal.
– Các enzyme đích liên quan đến bệnh Alzheimer: Acetylcholinesterase (AChE) và Butyrylcholinesterase (BChE).
– Enzyme đích liên quan đến bệnh Parkinson: Monoamine Oxidase Type B (MAO-B).
4. Mục tiêu nghiên cứu
– Tối ưu hóa cấu trúc và tính toán các thông số nhiệt động học của crocetin và safranal.
– Nghiên cứu nhiệt động và động học của phản ứng giữa crocetin và safranal với gốc tự do.
– Nghiên cứu mô phỏng docking phân tử quá trình ức chế các enzyme liên quan đến bệnh thoái hóa thần kinh (bệnh Alzheimer và bệnh Parkinson).
5. Phương pháp nghiên cứu
– Phương pháp bán thực nghiệm (PM6).
– Phương pháp lý thuyết hàm mật độ (DFT).
– Phương pháp docking phân tử.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần bổ sung và hình thành lý thuyết ứng dụng hóa học tính toán vào nghiên cứu các hoạt tính sinh học của hợp chất tự nhiên. Kết quả nghiên cứu của đề tài không chỉ là tư liệu phục vụ cho giảng dạy mà còn cho phép các sinh viên tham khảo, phát triển các nghiên cứu tiếp theo của mình.
Bên cạnh đó, kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học quan trọng hỗ trợ thúc đẩy nhanh quá trình nghiên cứu thực nghiệm định hướng ứng dụng vào sản xuất các loại thuốc có tiềm năng trong phòng ngừa và ứng dụng điều trị các bệnh thoái hóa thần kinh.
Chương 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về nghệ tây
1.1.1. Giới thiệu về nghệ tây
1.1.1.1. Phân loại thực vật và phân bố địa lí
1.1.1.2. Hình thái thực vật
1.1.2. Các hợp chất có trong nhụy hoa nghệ tây
1.1.2.1. Thành phần hóa học của nhụy hoa nghệ tây
1.1.2.2. Tiềm năng chống oxy hóa của các hợp chất trong hoa nghệ tây
1.1.3. Tình hình nghiên cứu về hoạt tính sinh học của nhụy hoa nghệ tây
1.1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
1.1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
1.2. Tổng quan về bệnh Alzheimer
1.2.1. Giới thiệu
1.2.2. Các enzyme đích Acetylcholinesterase và Butyrylcholinesterase liên quan đến bệnh Alzheimer
1.3. Tổng quan về bệnh Parkinson
1.3.1. Giới thiệu
1.3.2. Enzyme đích Monoamine oxidase B (MAO-B) liên quan đến bệnh Paskinson
1.4. Tổng quan về phương pháp in silico
1.4.2. Phương pháp lý thuyết phiếm hàm mật độ DFT
1.4.3. Phương pháp bán thực nghiệm (semi-empirical methods)
1.4.4. Phương pháp docking phân tử
1.4.4.2. Ứng dụng của docking phân tử
1.5. Tổng quan về cơ chế hoạt động của các hợp chất chống oxy hóa
1.5.1. Cơ chế chuyển nguyên tử hydrogen (Formal Hydrogen Transfer-FHT)
1.5.2. Cơ chế chuyển một electron chuyển proton
1.5.3. Cơ chế chuyển proton mất electron
1.5.4. Cơ chế hình thành sản phẩm cộng gốc tự do
Chương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Phương pháp tính toán hóa lượng tử
2.1.1. Tính toán năng lượng tự do Gibbs liên quan đến các cơ chế chống oxy hóa
Dựa trên 3 cơ chế chính được dùng để đánh giá khả năng chống oxy hóa: Cơ chế chuyển nguyên tử hydrogen (FHT), cơ chế chuyển electron-chuyển proton (SET-PT) và cơ chế hình thành sản phẩm cộng (RAF); tính toán năng lượng tự do Gibbs (ΔGo) cho phản ứng XH + HOO• theo các cơ chế chuyển hydro (FHT), cơ chế chuyển electron (SET) và cơ chế hình thành sản phẩm cộng (RAF).
F:\DỮ LIỆU MỚI CẦN ĐỔI TÊN VÀ ĐĂNG 2025\TAI LIEU C YEN-2024\Quản trị rủi tín dụng khách hàng cá nhân tại Ngân hàng Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn Việt Nam chi nhánh Huyện Buôn Đôn\THAM KHẢO\Nghiên cứu khả năng chống bệnh thoái hóa thầ\TOM TAT
