BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN HÓA SINH BIỂN
-------------------

TRẦN THỊ HỒNG HẠNH

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH
SINH HỌC LOÀI SAO BIỂN ASTERINA BATHERI Goto,
1914 VÀ ASTROPECTEN POLYACANTHUS Müller &
Troschel, 1842

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hµ Néi -2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN HÓA SINH BIỂN
-------------------

TRẦN THỊ HỒNG HẠNH

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOẠT TÍNH

SINH HỌC LOÀI SAO BIỂN ASTERINA BATHERI Goto,
1914 VÀ ASTROPECTEN POLYACANTHUS Müller &
Troschel, 1842

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC
Chuyên ngành:

Hóa Hữu cơ

Mã số:

62.44.01.14

Hướng dẫn khoa học 1: GS. VS. Châu Văn Minh
Hướng dẫn khoa học 2: TS. Nguyễn Hoài Nam

Hµ Néi -2015


LỜI CẢM ƠN
Luận án này được hoàn thành tại Viện Hoá sinh biển, Viện Hàn lâm Khoa học
và Công nghệ Việt Nam.
Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới GS VS Châu Văn Minh,
TS Nguyễn Hoài Nam những người thầy đã tận tình hướng dẫn, hết lòng chỉ bảo và
tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian làm luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ của tập thể các cán bộ Viện
Hóa sinh biển và đặc biệt là GS. TS Nguyễn Văn Hùng - Chủ tịch Hội đồng khoa
học của Viện, người đã có những ý kiến góp ý quan trọng trong việc định hướng đề
tài.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới Lãnh đạo Viện Hóa sinh biển đã tạo điều kiện

cho tôi được học tập và sử dụng các thiết bị tiên tiến của Viện để hoàn thành tốt các
mục tiêu đề ra của luận án.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Xuân Cường và tập thể cán bộ
Phòng Dược liệu biển, Viện Hóa sinh biển đã giúp đỡ tôi nhiệt tình trong suốt thời
gian thực hiện luận án này.
Tôi xin chân thành cảm ơn GS Young Ho Kim, Trường Đại học Chungnam,
Hàn Quốc đã nhiệt tình giúp đỡ tôi thực hiện các nghiên cứu về hoạt tính sinh học.
Tôi xin trân thành cảm ơn PGS. TS Đỗ Công Thung đã giúp đỡ tôi thu thập mẫu và
giám định tên khoa học.
Luận án này được hỗ trợ kinh phí và thực hiện trong khuôn khổ đề tài Nghiên
cứu cơ bản định hướng ứng dụng giai đoạn 2011-2014, do TS Nguyễn Xuân Cường
làm chủ nhiệm


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan:
Đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của GS. VS
Châu Văn Minh và TS Nguyễn Hoài Nam
Các số liệu và kết quả được nếu trong luận án là hoàn toàn trung thực và
chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận án

Trần Thị Hồng Hạnh


i

MỤC LỤC

MỤC LỤC ................................................................................................................... i

DANH MỤC HÌNH .................................................................................................. iv
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... viii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT................................................................................. ix
ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU......................................................................3
I.1. Giới thiệu chung về lớp sao biển (Asteroidea) .................................................3
I.2. Tình hình nghiên cứu về các loài sao biển trên thế giới ...................................4
I.2.1. Các nghiên cứu về thành phần hóa học của các loài sao biển .......................4
I.2.1.1. Các hợp chất steroid ...................................................................................4
I.2.1.2. Các hợp chất steroid glycoside ...................................................................9
I.2.1.2.1. Glycoside của polyhydroxysteroid ........................................................10
I.2.1.2.2. Các hợp chất asterosaponin ..................................................................14
I.2.1.2.3. Cyclic steroid glycoside .........................................................................17
I.2.1.3. Các hợp chất glycosphingolipid ...............................................................18
I.2.1.4. Các hợp chất khác.....................................................................................20
I.2.2 Các nghiên cứu về hoạt tính sinh học...........................................................20
I.2.2.1. Hoạt tính gây độc tế bào ...........................................................................20
I.2.2.2. Hoạt tính kháng vi sinh vật.......................................................................23
I.2.2.3. Hoạt tính ức chế sự thụ tinh .....................................................................24
I.2.2.4. Hoạt tính chống đông máu .......................................................................25
I.3. Tình hình nghiên cứu các loài sao biển ở Việt nam .......................................26
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................31
II.1. Đối tượng nghiên cứu ...................................................................................31
II.2. Phương pháp nghiên cứu...............................................................................31
II.2.1.Phương pháp phân lập các hợp chất............................................................31
II.2.2. Phương pháp xác định cấu trúc hoá học các hợp chất ...............................32


ii


II.2.3. Phương pháp đánh giá hoạt tính sinh học ..................................................33
II.2.3.1. Phương pháp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào .....................................33
II.2.3.2. Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng viêm ..........................................35
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM ................................................................................37
III.1. Phân lập các hợp chất ..................................................................................37
III.1.1. Phân lập các hợp chất từ loài sao biển Asterina batheri ...........................37
III.1.2. Phân lập các hợp chất từ loài sao biển Astropecten polyacanthus ...........38
III.2. Hằng số vật lý và các dữ kiện phổ của các hợp chất đã phân lập ................40
III.2.1. Hợp chất 1 (AB1): Astebatherioside A (chất mới) ...................................40
III.2.2. Hợp chất 2 (AB2): Astebatherioside B (chất mới) ...................................40
III. 2.3. Hợp chất 3 (AB3): Astebatherioside C (chất mới) ..................................41
III.2.4. Hợp chất 4 (AB4): Astebatherioside D (chất mới) ...................................41
III.2.5. Hợp chất 5 (AB5): 3-[O--D-fucopyranosyl-(13)--D-fucopyranosyl(14)-[-D-quinovopyranosyl-(12)]--D-quinovopyranosyl]-2-acetyl-pyrrole
...............................................................................................................................41
III.2.6. Hợp chất 6 (ASP1): Astropectenol A (chất mới) .....................................41
III.2.7. Hợp chất 7 (ASP2): Astropectenol B (chất mới) ......................................41
III.2.8. Hợp chất 8 (ASP3): Astropectenol C (chất mới) ......................................42
III.2.9. Hợp chất 9 (ASP4): Astropectenol D (chất mới) .....................................42
III.2.10. Hợp chất 10 (ASP5): 5α-cholest-7-ene-3β,6α-diol ................................42
III.2.11. Hợp chất 11 (ASP6): 5α-cholest-8(14)-ene-3β,7α-diol ..........................42
III.2.12. Hợp chất 12 (ASP7): 5α-cholest-7,9(11)-diene-3β-ol ............................42
III.3. Hoạt tính sinh học của các hợp chất đã phân lập .........................................43
III.3.1. Hoạt tính gây độc tế bào ...........................................................................43
III.3.2. Hoạt tính kháng viêm................................................................................43
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................44
IV.1. Xác định cấu trúc các hợp chất ....................................................................44
IV.1.1. Hợp chất 1 (AB1): Astebatherioside A (chất mới)...................................44
IV.1.2. Hợp chất AB2: Astebatherioside B ..........................................................49
IV.1.3. Hợp chất AB3: Astebatherioside C ..........................................................54



iii

IV.1.4. Hợp chất AB4: Astebatherioside D ..........................................................58
IV.1.5. Hợp chất AB5: 3-[O--D-fucopyranosyl-(13)--D-fucopyranosyl(14)-[-D-quinovopyranosyl-(12)]--D-quinovopyranosyl]-2-acetyl-pyrrole
...............................................................................................................................62
IV.1.6. Hợp chất ASP1: Astropectenol A (chất mới) ...........................................65
IV.1.7. Hợp chất ASP2: Astropectenol B (chất mới) ...........................................72
IV.1.8. Hợp chất ASP3: Astropectenol C (chất mới) ...........................................77
IV.1.9. Hợp chất ASP4: Astropectenol D (chất mới) ...........................................81
IV.1.10. Hợp chất ASP5: 5α-cholest-7-ene-3β,6α-diol ........................................85
IV.1.11. Hợp chất ASP6: 5α-cholest-8(14)-ene-3β,7α-diol .................................87
IV.1.12. Hợp chất ASP7: 5α-cholest-7,9(11)-diene-3β-ol ...................................90
IV.2. Kết quả thử hoạt tính sinh học .....................................................................96
IV.2.1. Hoạt tính gây độc tế bào ...........................................................................96
IV.2.2. Kết quả đánh giá khả năng kích thích quá trình tế bào chết theo chương
trình (apoptosis) ....................................................................................................97
IV.2.3. Hoạt tính kháng viêm .............................................................................100
IV.3. Nhận xét .....................................................................................................104
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................105
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ..................108
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................109
PHỤ LỤC

116


iv

DANH MỤC HÌNH

Hình 3.1.1. Sơ đồ phân lập các hợp chất từ sao biển A. batheri ....................37
Hình 3.1.2a. Sơ đồ phân lập các hợp chất từ phân đoạn C1, C2 loài sao biển
A. polyacanthus .........................................................................................................39
Hình 3.1.2b. Sơ đồ phân lập các hợp chất từ phân đoạn C3, C4 loài sao biển
A. polyacanthus .........................................................................................................40
Hình 4.1.1a. Phổ FT-ICR-MS của AB1 .........................................................44
Hình 4.1.1b. Cấu trúc hóa học của AB1 ........................................................44
Hình 4.1.1c. Phổ 1H-NMR của AB1 ..............................................................45
Hình 4.1.1d. Phổ 13C-NMR của AB1.............................................................45
Hình 4.1.1e. Phổ HSQC của AB1 ..................................................................47
Hình 4.1.1f. Phổ HMBC của AB1 .................................................................48
Hình 4.1.1g. Phổ COSY của AB1 ..................................................................48
Hình 4.1.1h. Các tương tác COSY (▬) và HMBC () chính của AB1 .......48
Hình 4.1.2a. Phổ FT-ICR-MS của AB2 .........................................................50
Hình 4.1.2b. Phổ 1H-NMR của AB2 ..............................................................50
Hình 4.1.2c. Cấu trúc hóa học của AB2 ........................................................50
Hình 4.1.2d. Phổ 13C-NMR của AB2.............................................................51
Hình 4.1.2e. Phổ HSQC của AB2 ..................................................................51
Hình 4.1.2f. Phổ HMBC của AB2 .................................................................53
Hình 4.1.2g. Phổ COSY của AB2 ..................................................................53
Hình 4.1.2h. Các tương tác COSY (▬) và HMBC () chính của AB2 .......53
Hình 4.1.3a. Phổ HR-ESI-MS của AB3 ........................................................54
Hình 4.1.3b. Phổ 1H-NMR của AB3 ..............................................................55
Hình 4.1.3c. Cấu trúc hóa học của AB3 ........................................................55
Hình 4.1.3d. Phổ 13C-NMR của AB3.............................................................55
Hình 4.1.3e. Phổ HSQC của AB3 ..................................................................56
Hình 4.1.3f. Phổ HMBC của AB3 .................................................................57
Hình 4.1.3g. Phổ COSY của AB3 ..................................................................57



v

Hình 4.1.3h. Các tương tác COSY (▬) và HMBC () chính của AB3 .......57
Hình 4.1.4a. Phổ HR-ESI-MS của AB4 ........................................................58
Hình 4.1.4b. Phổ 1H-NMR của AB4 ..............................................................59
Hình 4.1.4c. Cấu trúc hóa học của AB4 ........................................................59
Hình 4.1.4d. Phổ 13C-NMR của AB4.............................................................59
Hình 4.1.4e. Phổ HSQC của AB4 ..................................................................60
Hình 4.1.4f. Phổ HMBC của AB4 .................................................................61
Hình 4.1.4g. Phổ COSY của AB4 ..................................................................61
Hình 4.1.4h. Các tương tác COSY (▬) và HMBC () chính của AB4 .......62
Hình 4.1.5a. Phổ 1H-NMR của AB5 ..............................................................62
Hình 4.1.5b. Cấu trúc hóa học của AB5 ........................................................63
Hình 4.1.5c. Phổ 13C-NMR của AB5 .............................................................63
Hình 4.1.5d. Phổ HSQC của AB5 ..................................................................63
Hình 4.1.5e. Phổ HMBC của AB5 .................................................................65
Hình 4.1.5f. Các tương tác HMBC chính của AB5 .......................................65
Hình 4.1.6a. Phổ FT-ICR-MS của ASP1 .......................................................66
Hình 4.1.6b. Phổ 1H-NMR của ASP1 đo trong CDCl3 (trên) và DMSO-d6
(dưới) .........................................................................................................................67
Hình 4.1.6c. Cấu trúc hóa học của ASP1 ......................................................67
Hình 4.1.6d. Phổ

13

C-NMR của ASP1 đo trong CDCl3 (trên) và DMSO-d6

(dưới) .........................................................................................................................68
Hình 4.1.6e. Phổ HSQC của ASP1 đo trong DMSO-d6 ................................68
Hình 4.1.6f. Phổ HMBC của ASP1 đo trong DMSO-d6 ...............................68

Hình 4.1.6g. Phổ COSY của ASP1 đo trong DMSO-d6 ................................70
Hình 4.1.6h. Các tương tác COSY (▬) và HMBC () chính ......................70
Hình 4.1.6i. Phổ ROESY của ASP1 đo trong DMSO-d6 ..............................71
Hình 4.1.6j. Các tương tác ROESY chính của ASP1 đo trong DMSO-d6 ....71
Hình 4.1.7a. Phổ FT-ICR-MS của ASP2 .......................................................72


vi

Hình 4.1.7b. Phổ 1H NMR của ASP2 trong CDCl3 (trên) và DMSO-d6 (dưới)
...................................................................................................................................73
Hình 4.1.7c. Cấu trúc hóa học của ASP2 ......................................................73
Hình 4.1.7d. Phổ 13C-NMR của ASP2 đo trong CDCl3 (trên) và DMSO-d6
(dưới) .........................................................................................................................74
Hình 4.1.7e. Phổ HSQC của ASP2 đo trong DMSO-d6 ................................75
Hình 4.1.7f. Phổ HMBC của ASP2 đo trong DMSO-d6 ...............................76
Hình 4.1.7g. Các tương tác HMBC chính của ASP2 đo trong DMSO-d6 .....76
Hình 4.1.7h. Phổ ROESY của ASP2 đo trong DMSO-d6 .............................76
Hình 4.1.7i. Các tương tác ROESY chính của ASP2 đo trong DMSO-d6 ....77
Hình 4.1.8a. Phổ FT-ICR-MS của ASP3 .......................................................78
Hình 4.1.8b. Cấu trúc hóa học của ASP3 ......................................................78
Hình 4.1.8c. Phổ 1H-NMR của ASP3 ............................................................78
Hình 4.1.8d. Phổ 13C-NMR của ASP3...........................................................79
Hình 4.1.8e. Phổ HMQC của ASP3 ..............................................................80
Hình 4.1.8f. Phổ HMBC của ASP3 ...............................................................80
Hình 4.1.8g. Các tương tác HMBC chính của ASP3 ....................................80
Hình 4.1.9a. Phổ FT-ICR-MS của ASP4 .......................................................81
Hình 4.1.9b. Cấu trúc hóa học của ASP4 ......................................................81
Hình 4.1.9d. Phổ 13C-NMR của ASP4...........................................................82
Hình 4.1.9e. Phổ HSQC của ASP4 ................................................................83

Hình 4.1.9f. Phổ HMBC của ASP4 ...............................................................84
Hình 4.1.9g. Các tương tác HMBC chính của ASP4 ....................................84
Hình 4.1.11a. Phổ 1H-NMR của ASP5 ..........................................................85
Hình 4.1.11b. Cấu trúc hóa học của ASP5 ....................................................85
Hình 4.1.11c. Phổ 13C-NMR của ASP5 .........................................................85
Hình 4.1.11d. Phổ HMQC của ASP5 ............................................................86
Hình 4.1.11e. Phổ HMBC của ASP5 .............................................................87
Hình 4.1.11f. Các tương tác HMBC chính của ASP5 ...................................87


vii

Hình 4.1.12a. Cấu trúc hóa học của ASP6 ....................................................88
Hình 4.1.12b. Phổ 1H-NMR của ASP6 ..........................................................88
Hình 4.1.12c. Phổ 13C-NMR của ASP6 .........................................................88
Hình 4.1.12d. Phổ HMQC của ASP6 ............................................................89
Hình 4.1.12e. Phổ HMBC của ASP6 .............................................................90
Hình 4.1.12f. Các tương tác HMBC chính của ASP6 ...................................90
Hình 4.1.10a. Phổ 1H-NMR của ASP7 ..........................................................91
Hình 4.1.10b. Cấu trúc hóa học của ASP7 ....................................................91
Hình 4.1.10c. Phổ 13C-NMR của ASP7 .........................................................91
Hình 4.1.10d. Phổ HSQC của ASP7..............................................................93
Hình 4.1.10e. Phổ HMBC của ASP7 .............................................................93
Hình 4.1.10f. Các tương tác HMBC chính của ASP7 ...................................93
Hình 4.2.2a. Mức độ apoptosis thể hiện bằng hàm lượng DNA ở tế bào HL60 ...............................................................................................................................98
Hình 4.2.2b. Mức độ apoptosis thể hiện bằng ảnh huỳnh quang của nhân tế
bào HL-60 nhuộm bằng Hoechst 33342 (độ phóng đại 200 lần) ..............................99
Hình 4.2.2c. Ảnh hưởng của phân đoạn ASP-C và hợp chất ASP7 lên mức
độ biểu hiện Bcl-2, Bax, CASP7se-3, CASP7se-9, PARP cũng như phân cắt
CASP7se-3, CASP7se-9 và PARP ở tế bào HL-60 trong 24 h. ..............................100

Hình 4.2.2d. Ảnh hưởng của phân đoạn ASP-C và hợp chất ASP7 lên sự
hoạt hóa ERK1/ERK2 và C-myc ở tế bào HL-60 trong 24 h. ................................100
Hình 4.2.3a. Ảnh hưởng của các hợp chất AB1-AB5 lên sự sản sinh IL12p40, IL-6 và TNF-α từ tế bào BMDCs được kích thích bằng LPS .....................102
Hình 4.2.3b. Ảnh hưởng của các dịch chiết methanol và diclometan lên sự
sản sinh IL-12p40, IL-6 và TNF-α từ tế bào BMDCs được kích thích bằng LPS ..103
Hình 4.2.3c. Ảnh hưởng của các hợp chất ASP1-ASP6 lên sự sản sinh IL12p40, IL-6 và TNF-α từ tế bào BMDCs được kích thích bằng LPS .....................103


viii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.2.2.1a: Hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất trên dòng tế bào K562, BEL-7402 và U87MG .......................................................................................21
Bảng 1.2.2.1b: Hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất trên dòng tế bào T47D và PRMI-7951 ...................................................................................................22
Bảng 1.3a. Hoạt tính kháng viêm của các hợp chất phân lập từ sao biển
A. monacanthus trên tế bào BMDC được kích thích bằng LPS................................29
Bảng 1.3b. Hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất phân lập từ sao biển
A. monacanthus trên các dòng tế bào HL-60, PC-3 và SNU-C5 ..............................30
Bảng 4.1.1. Số liệu phổ NMR của AB1 .........................................................46
Bảng 4.1.2 Số liệu phổ NMR của AB2 ..........................................................52
Bảng 4.1.3 Số liệu phổ NMR của AB3 ..........................................................56
Bảng 4.1.4 Số liệu phổ NMR của AB4 ..........................................................60
Bảng 4.1.5 Số liệu phổ NMR của AB5 ..........................................................64
Bảng 4.1.6. Số liệu phổ NMR của ASP1 .......................................................68
Bảng 4.1.7 Số liệu phổ NMR của ASP2 ........................................................74
Bảng 4.1.8 Số liệu phổ NMR của ASP3 ........................................................79
Bảng 4.1.9 Số liệu phổ NMR của ASP4 ........................................................83
Bảng 4.1.11 Số liệu phổ NMR của ASP5 ......................................................86
Bảng 4.1.12 Số liệu phổ NMR của ASP6 ......................................................89
Bảng 4.1.10 Số liệu phổ NMR của ASP7 ......................................................92

Bảng 4.2.1. Kết quả đánh giá hoạt tính diệt tế bào ung thư của dịch chiết
CH2Cl2 và các hợp chất từ sao biển A. polyacanthus trên các dòng tế bào ung thư:
HL-60, PC-3 và SNU-C5. .........................................................................................96
Bảng 4.2.3. Hoạt tính kháng viêm của các hợp chất trên tế bào BMDCs được
kích thích bằng LPS. ...............................................................................................104


ix

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
A.
A-549
BEL-7402
CC
13
C-NMR
CH2Cl2
DEPT
DMEM
DMSO
EC100
EC50
ED50
ESI-MS
GBM
1
H-NMR
1

H-1H COSY


HCT15
Hela
HIV
HCT-116
Hep-2
Hep-3B
Hep-G2
HL-60
HMBC
HR-TOFMS
HSQC
HSV

Asterina/ Astropecten
Human lung adenocarcinoma
epithelial cell line
Human hepatoma cell line
Column Chromatography
Carbon-13 Nuclear Magnetic
Resonance Spectroscopy
dichloromethan
Distortionless Enhancement
by Polarisation Transfer
Dulbecco’s Modified Eagle
Medium
Dimethylsulfoside
Effective concentration 100%
Effective concentration 50%
Effective dose 50%

Electronspray Ionization Mas
Spectrum
Glioblastomas
Proton Magnetic Resonance
Spectroscopy
1
H-1H Chemical Shift
Correlation Spectroscopy
Colon cancer cell lines
Hela human cervix cell line
Human immunodeficiency
virus
Human colon epithelial
carcinoma cell line
Epithelial cell line
Human hepatoma cell line
Human hepatocellular
carcinoma cell line
Human promyelocytic
leukemia cell line
Heteronuclear Multiple Bond
Connectivity
High Resolution Time
of-Flight Mass Spectrometer
Heteronuclear SingleQuantum Coherence
Herpes simplex virus

Asterina/ Astropecten
Dòng tế bào ung thư biểu mô
phổi

Dòng tế bào ung thư gan
Sắc ký cột
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân
cacbon 13
diclometan
Phổ DEPT
Môi trường nuôi cấy tế bào
DMEM
Dimethylsulfoside
Nồng độ có hiệu quả 100%
Nồng độ có hiệu quả 50%
Liều hiệu dụng 50%
Phổ khối ion hóa phun mù điện
tử
Tế bào u hình sao
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân
proton
Phổ tương tác proton
Dòng tế bào ung thư đại tràng
Dòng tế bào ung thư cổ tử cung
Viruts gây suy giảm miễn dịch
ở người
Dòng tế bào ung thư trực tràng
Dòng tế bào ung thư thanh
quản
Dòng tế bào ung thư gan người
Dòng tế bào ung thư gan người
Dòng tế bào ung thư máu
người
Phổ tương tác dị hạt nhân qua

nhiều liên kết
Phổ khối phân giải cao thời
gian bay
Phổ tương tác dị hạt nhân qua 1
liên kết
Virut Herpes


x

IC50
IR
IUPAC
JB6C141
K562
KB
KMS-11
LD50
LPS
LU
L1210
MeOH
MCF-7
MDA-MB231
MIC
Mp
MTT

PRMI-7951
SK-MEL-2

SK-OV-3
TLC
T-47D
TMS
U78MG
VSV
XF498

Inhibitory concentration 50%
Infrared Spectroscopy
International Union of Pure
and Applied Chemistry
mouse epidermal cells
Chronic myelogenous
leukemic cell line
Human epidemoid carcinoma
cell line
Lethal dose 50
Lipopolysaccharide
Lung carcinoma cell lines

Methanol
Human breast
adenocarcinoma cell line
Human breast cancer cell line
Minimal inhibitory
concentration
Melting Point
[3-(4,5-dimethylthiazol-2yl)2,5-diphenyltetrazolium
bromide]

human malignant melanoma
cell line
Human melanoma cell line
Human ovarian cancer
Thin layer chromatography
Human breast cancer
Tetrametyl Silan
Human glioblastoma
Vesicular stomatitis virus

Nồng độ ức chế 50%
Phổ hồng ngoại
Hiệp hội Hóa học Quốc tế
Tế bào ung thư biểu mô chuột
Dòng tế bào ung thư máu cấp
Dòng tế bào ung thư biểu mô
Tế bào ung thư tủy
Liều chết cấp tính
Lipopolysacaride
Dòng tế bào ung thư phổi
Dòng tế bào ung thư bạch cầu
chuột
Metanol/ rượu metylic
Dòng tế bào ung thư vú người
Dòng tế bào ung thư vú người
Nồng độ ức chế tối thiểu
Điểm chảy
[3-(4,5-dimetylthiazol-2-yl)2,5diphenyltetrazoli bromua]
Dòng tế bào u sắc tố ác tính
Dòng tế bào hắc tố người

Tế bào ung thư buồng trứng
Sắc ký lớp mỏng
Tế bào ung thư vú
Tetrametyl Silan
Virut viêm miệng mụn nước
Tế bào ung thư não


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Trái đất là hành tinh của các đại dương với hơn 70% diện tích bề mặt trái đất
được bao phủ bởi nước mặn , đồng thời đại dương cũng là nơi chiếm đến trên 90%
thể tích khu vực sinh sống của trái đất và hầu hết các hoạt động của sự sống đều có
liên quan đến cuộc sống dưới biển. Vì vậy không có gì đáng ngạc nhiên khi nói rằng
môi trường biển chính là nơi ẩn chứa sự đa dạng sinh học loài lớn nhất.
Từ đầu những năm 90 của thế kỷ trước, các nhà khoa học biển đã có cùng một
mối quan tâm đó là khám phá nguồn tài nguyên sinh vật vô cùng phong phú dưới
đáy đại dương. Tuy nhiên các nghiên cứu tại thời điểm đó thường không đầy đủ, tản
mát và thiếu tính hệ thống. Từ đó dẫn tới hàng loạt tranh cãi giữa các nhà khoa học,
bởi một số loài được tính nhiều lần, thậm chí hàng chục lần, khiến con số thống kê
trở nên không chính xác. Những câu hỏi về sự đa dạng loài, nơi các sinh vật biển
sinh sống và các mối quan hệ phức tạp giữa các loài sinh vật biển đã đưa đến một
yêu cầu mới, cấp thiết về một nghiên cứu một cách có hệ thống toàn cầu. Đến đầu
năm 2000, một chương trình nghiên cứu thống kê khoa học có quy mô toàn cầu đã
được thực hiện. Chương trình thống kê sinh vật biển “Census of Marine Life” đã
được tiến hành trong vòng 10 năm, có quy mô lớn tại khắp 5 châu lục với sự tham
gia của rất nhiều nhà khoa học từ 80 quốc gia trên thế giới. Theo số liệu mới được
công bố của chương trình này vào ngày 4-10-2010, có khoảng từ 230.000 – 250.000
loài sinh vật sinh sống ở dưới đại dương tuy nhiên có đến 80% số loài sinh vật biển

vẫn chưa được phát hiện [1]. Các nhà khoa học đã làm việc hơn 10 năm trong dự án
này tin rằng phần lớn các loài sống ở đại dương vẫn đầy bí ẩn. Hơn 70% số loài cá
đã được ghi nhận, nhưng với hầu hết các nhóm sinh vật biển khác, có thể chưa đến
1/3 số loài đã được biết. Hàng năm, có đến 1650 loài được phát hiện trong đó các
loài Thân mềm (379 loài/năm) và Có vỏ (452 loài/năm) có tỷ lệ phát hiện nhiều cao
nhất, Bọt biển và Da gai có tỷ lệ phát hiện hàng năm lần lượt là 59 và 30 loài [2].
Các nghiên cứu trên đã cho thấy sự đa dạng vô cùng lớn của nguồn tài nguyên sinh
vật biển và tiềm năng khai thác, sử dụng các nguồn tài nguyên vô giá này.
Cho đến nay, có khoảng 7000 loài thuộc ngành Da gai đã được biết đến [3].
Tuy số lượng loài không nhiều nhưng số lượng các cá thể các sinh vật thuộc ngành
này là rất lớn, đặc biệt ở các vùng nước sạch và nước sâu. Những sinh vật biển


2

thuộc ngành Da gai (Echinoderm) thường mang những đặc điểm sinh học vô cùng
thú vị. Các sinh vật này luôn nhận được những mối quan tâm từ các nhà nghiên cứu
thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau như sinh học nguồn gen, các nghiên cứu về quá
trình phát triển và đặc biệt là các nghiên cứu về các hợp chất quý báu mang nhiều
giá trị dược dụng.
Các sinh vật thuộc ngành Da Gai (Echinoderm) bao gồm năm lớp: Asteroidea
(Sao biển), Ophiuroidea (Đuôi rắn, Sao biển giòn), Crinoidea (Huệ biển, Sao
lông), Holothuroidea (Hải sâm, Dưa chuột biển) và Echinoidea (Nhím biển) [4].
Trong số đó Sao biển là một lớp lớn và khá phổ biến ở các vùng biển trên thế giới
và ở Việt Nam riêng vịnh Nha Trang đã phát hiện được 20 loài sao biển thuộc 16
chi, 11 họ và 4 bộ [5]. Còn tại bãi Vạn Bội- Cát Bà – Hải Phòng có bãi sao biển với
diện tích rộng trên 5ha, là nơi tập trung của các loài sao biển rãnh nông và sao biển
rãnh sâu (Astropecten polyacanthus, A. monacanthus) với mật độ cao (khoảng 20
con/m2) [6]. Ở Việt Nam, tính đến năm 2013 các nghiên cứu về thành phần hóa học
và hoạt tính sinh học của loài sao biển mới chỉ được bắt đầu với 02 loài đã được

nghiên cứu. Như vậy có thể thấy, so với sự đa dạng về các loài sao biển thì việc
nghiên cứu về thành phần hóa học của các loài này vẫn còn rất hạn chế. Chính vì
vậy luận án: “Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học loài sao
biển Asterina batheri

Goto, 1914 và Astropecten polyacanthus Müller &

Troschel, 1842” đã được thực hiện với những nội dung chính như sau:
 Nghiên cứu phân lập các hợp chất từ hai loài sao biển của Việt nam:
Asterina batheri và Astropecten polyacanthus.
 Xác định cấu trúc các hợp chất đã phân lập

 Đánh giá hoạt tính sinh học các hợp chất phân lập được nhằm định
hướng cho các nghiên cứu ứng dụng tiếp theo.


3

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
I.1. Giới thiệu chung về lớp sao biển (Asteroidea)
Sao biển là loài động động vật không xương sống, thuộc ngành Da gai
(Echinodermata), lớp Asteroidea, sống ở đáy biển. Cơ thể dẹp theo chiều lưng bụng,
có hình sao và có đối xứng bậc năm, gồm một đĩa trung tâm ở giữa và 5 hay nhiều
cánh xếp xung quanh, cánh sao biển dài 1 - 1,5 cm, có khi tới 80 cm. Lỗ miệng có
màu sặc sỡ, khi bò trên giá thể thì miệng hướng về phía dưới. Bên trong quanh
miệng là ống nước vòng, từ đó phát ra năm ống nước phóng xạ toả ra năm cánh,
mỗi ống nước phóng xạ có hai dãy chân ống. Sao biển không có đầu và việc di
chuyển được thực hiện nhờ hoạt động của hai hàng chân ống trên mỗi cánh tay, tốc
độ di chuyển rất chậm từ 5 đến 10 cm trong 1 phút.
Theo phân loại của Blacke (1987), lớp Asteroidea được chia thành 7 bộ:

Brisingida, Forcipulatida, Notomyotida, Paxillosida, Spinulosida, Valvatida và
Velatida. Đến nay người ta đã thống kê được có khoảng 1700 loài sao biển, phân bố
ở tất cả các Đại dương trên thế giới. Những nơi có nhiều sao biển phải kể đến là các
vùng biển Australia, Đông Thái Bình Dương và Bắc Mỹ, đặc biệt vùng biển nhiệt
đới Indo-Pacific là nơi tập trung đại đa số các loài sao biển. Ở Việt nam có khoảng
60 loài sao biển khác nhau, phân bố dọc bờ biển từ bắc đến nam.
1) Bộ Brisingida: là các lớp sao biển sống dưới đáy biển sâu, chiều dài cơ thể
khoảng 6-16 cm, các cánh tay mỏng dùng để kiếm thức ăn. Brisingida có
khoảng 100 loài với 17 chi và 6 họ.
2) Bộ Forrcipulatida: các loài sao biển thuộc bộ này được nhận biết bởi các
chân dạng kìm nhỏ, đây là những đặc điểm dễ nhận ra trên cơ thể chúng.
Bộ Forrcipulatida chứa khoảng 300 loài trong số 68 chi và 6 họ.
3) Bộ Notomyotida: là các loài sao biển sống dưới biển sâu với các cánh tay
rất linh hoạt và các sợi cơ dài dọc theo bề mặt hông bên trong cơ thể. Bộ
Notomyotida gồm khoảng 75 loài trong số 12 chi và 1 họ.
4) Bộ Paxillosida: đây là các loài sao biển được xem như là động vật sống
dưới nước, chúng có thể vùi cơ thể dưới các lớp bùn cát. Chúng được nhận
ra bởi một số nét đặc trưng như cánh tay nhọn. Bộ Paxillosida chứa
khoảng 255 loài trong số 46 chi và 5 họ.


4

5) Bộ Spinulosida: đây là các loài sao biển với bộ khung khá mỏng manh và
chân dạng kìm nhỏ. Bộ Spinulosida chứa khoảng 120 loài trong số 9 chi
và 1 họ.
6) Bộ Valvatida: đây là các loài sao biển khá đa dạng nhưng thường được
nhận ra bởi xương mép nhỏ. Việc xác định về đặc điểm của các loài thuộc
bộ này có rất nhiều thay đổi và gây nhiều tranh cãi. Bộ Valvatida có
khoảng 695 loài trong số 165 chi và 14 họ.

7) Bộ Velatida: các loài sao biển thuộc bộ này thường có thân mỏng với vòng
tròn trung tâm lớn và những chỗ lõm với đường kính lớn. Có một số mối
quan hệ tương đồng giữa họ velatid và họ valvatid. Bộ Velatida có khoảng
200 loài trong số 25 chi và 5 họ.
I.2. Tình hình nghiên cứu về các loài sao biển trên thế giới
I.2.1. Các nghiên cứu về thành phần hóa học của các loài sao biển
Theo thống kê của tác giả Guang Dong và cộng sự [7] trong giai đoạn từ năm
1997- 2007 đã có khoảng 98 loài sao biển trên toàn thế giới được nghiên cứu về
thành phần hóa học. Những nghiên cứu đã chỉ ra rằng các hợp chất thứ cấp có mặt
trong sao biển bao gồm: các steroid, steroid glycoside (glycoside của
polyhydroxysteroid, asterosaponin và cyclic steroid glycoside), các hợp chất thuộc
nhóm glycosphingolipid (cerebroside và ganglioside). Ngoài ra còn một số các hợp
chất khác như: anthraquinon, alkaloid, phospholipid, peptid và acid béo. Các thành
phần hóa học này thể hiện rất nhiều các hoạt tính quý báu như: hoạt tính gây độc tế
bào, hoạt tính làm tan máu, chống virut, kháng nấm, kháng vi sinh vật, kháng
viêm…
I.2.1.1. Các hợp chất steroid
Steroid là các chất chuyển hóa quan trọng bao gồm các polyhydroxy steroid và
sulfonylate polyhydroxy steroid. Ngoại trừ bọt biển (hải miên) thì sao biển là một
nguồn cung cấp các steroid có nguồn gốc thiên nhiên hết sức dồi dào. Các hợp chất
steroid phân lập từ sao biển thường là các hỗn hợp rất phức tạp tuy nhiên có thể
nhận thấy cấu trúc khung chính của các steroid này là: 3β,6α(β),8,15α(β),16βpentahydroxycholestane, hoặc đôi khi bắt gặp các hợp chất có thêm nhóm OH ở vị
trí 4β,5α,7α(β), hoặc ở vị trí 14α. Ở phần mạch nhánh thường có dạng (25S)-26-


5

hydroxy, đôi khi cũng bắt gặp các hợp chất mà vị trí C-26 có đính nhóm chức
cacboxylic. Có 4 loại hợp chất sterol chính thường gặp trong các loài sao biển là 3αsterol, 3β-O-Sulfonylated sterol, 3β-OH,6α-OH-sterol và 3β-OH,6β-OH-sterol.
Năm 1993, từ loài sao biển Styracaster caroli thu thập ở độ sâu 2000m tại Thio

và Lifou (New Caledonia), Riccardis và cộng sự đã phân lập được 3
polyhydroxysteroid là carolisterol A-C (1-3) [8]. Các hợp chất này được nhận biết
là các polyhydroxycholanic acid trong đó nhóm chức 24-COOH được thay thế bởi
một dẫn xuất amid của D-cysteinolic acid. Tiếp tục nghiên cứu trên loài sao biển
này, đến năm 1994, nhóm nghiên cứu lại phân lập thêm 10 steroid trong đó có 8
hợp chất mới (4-11) [9] và năm 1996 phân lập được thêm 2 hợp chất nữa là 24ethyl-5α-cholest-22-en-3β,5,6β,8,15α,25,26-heptol 26-sulfate (12) và 24-ethyl-5αcholestane-3β,5,6β,15α,25,26-heptol 26-sulfate (13) [10].

Từ loài Archaster typicus năm 1986, nhóm nghiên cứu của Riccio và cộng sự đã
phân lập được 9 hợp chất (14-22), đây là các hợp chất với rất nhiều nhóm thế
hydroxy trong phân tử (7 nhóm), 4 trong số 9 hợp chất này có khung 27-norcholestane. Đây là dạng khung rất hiếm gặp trong động vật và nó mới chỉ được tìm
thấy với một lượng rất nhỏ từ loài hải miên Axinella cannabina [11, 12]. Tiếp tục
nghiên cứu trên loài sao biển Archaster typicus được thu thập tại Quảng Ninh, Việt
Nam, năm 2010 nhóm nghiên cứu của Ivanchina và cộng sự đã phân lập được 10
polyhydrosteroid trong đó có 4 hợp chất mới (23-26) [13].


6

Đến năm 2011 cũng từ loài sao biển này, nhóm nghiên cứu của Yang và cộng
sự lại tiếp tục phân lập được 5 hợp chất mới (27-31) và 14 hợp chất đã biết. Trong
số các hợp chất mới này có 3 hợp chất có khung 27-nor-cholestane [14]. Như vậy
các hợp chất khung 27-nor-cholestane có thể là đặc trưng cho loài sao biển này.

Năm 1988, từ loài sao biển Asterina pectinifera được phân bố khá phổ biển ở
các vùng biển Bắc Thái Bình Dương, Higuchi và cộng sự đã phân lập được 8 hợp
chất

steroid,

trong


đó

có

một

hợp

chất

mới

là

5α-cholestane-

3β,4β,6α,7α,8β,15β,16β,26-octol (32) [15]. Đến năm 1991, nhóm nghiên cứu của
Honda và cộng sự đã phân lập được hợp chất (20S,24S,25R)-3β,6α,20-trihydroxy24-methyl-26-homo-5α-cholest-9(11)-en-23-one (33). Cấu hình tuyệt đối của hợp
chất này được xác định bằng phương pháp X-ray và phương pháp tổng hợp [16].
Tiếp tục các nghiên cứu hóa học trên loài sao biển này, năm 2005 Zhang và cộng sự
đã phân lập được một isopropylidenedioxy steroid (34) với cấu trúc khá đặc biệt
[17].


7

Năm 2010, cũng từ loài A. pectinifera, Peng và cộng sự đã phân lập được 6
polyhydroxysteroid trong đó có 1 hợp chất mới là (25S)-5α-cholestane3β,6α,7α,8,15α,16β-hexahydroxyl-26-O-14'Z-eicosenoate (35). Hợp chất này tương
tự như hợp chất (25S)-5α-cholestane-3β,6α,7α,8,15α,16β,26-hexahydroxyl steroid

đã được phân lập lần đầu tiên từ sao biển Protoreaster nodosu năm 1982 [18] chỉ
khác ở chỗ hợp chất (35) có đính thêm mạch nhánh 20 cacbon enoyl COCH2(CH2)11CH=CHCH2(CH2)3CH3. Ngoài ra các hợp chất đã biết được xác định
là

(25S)-5α-cholestane-3β,6α,7α,8,15α,16β,26-heptol,

3β,4β,6α,7α,8,15α,16β,26-octol,

(25S)-5α-cholestane-

(25S)-5α-cholestane-3β,4β,6α,7α,8,15β,16β,26-

octol, cholest-7-en-3-sodium sulfate, (24S)-5α-cholestane-3β,6α,8,15α,24-pentol.
[19].

Năm 1993, từ loài sao biển Tremaster novaecaledoniea thuộc New Caledonia,
Riccardis và cộng sự đã phân lập được 10 polyhydroxysterol (36-44). Trong đó hợp
chất 3α,15α,16β,26-tetrahydroxy-5β-cholestane (36) có dạng cis-A/B đây là dạng
khung thường được tìm thấy trong các loài thuộc lớp Ophiuroidea nhưng rất hiếm
khi gặp trong lớp sao biển [20, 21]. Hợp chất Tremastrol D (37) có chứa nhóm
phospho và các hợp chất 38-44 có chứa nhóm sulfate trong phân tử [22].


8

Trong năm 2003, Wang và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu trên loài sao biển
Certonardoa semiregularis, các tác giả này đã phân lập được 15 polyhydroxysterol
trong đó có 13 hợp chất mới là Certonardosterol A-M (45-57) [23].

Năm 2004 cũng từ loài sao biển này nhóm nghiên cứu của Wang và cộng sự tiếp

tục phân lập được 23 polyhydroxysterol là Certonardosterol D2, D3, N1, O1, P1, E2,
E3, D4, C2, B2, A2, Q1- Q7, B3, A3, A4, B4, D5 (58-80) trong đó các hợp chất 69-75 là
các hợp chất 15-keto steroid rất hiếm gặp ở các loài sao biển [24, 25].


9

Năm 2005, từ loài sao biển Hippasteria phrygiana, Levina và cộng sự đã phân
lập được hai steroid (81, 82) trong đó hợp chất phrygiasterol (82) là một steroid có
chứa vòng cyclopropane lần đầu tiên được phân lập từ ngành Da gai mặc dù một số
dẫn xuất sterol chứa vòng cyclopropane cũng đã được tìm thấy trong một số loài hải
miên, san hô mềm và san hồ sừng. [26, 27].

I.2.1.2. Các hợp chất steroid glycoside
Các glycoside là thành phần được quan tâm đầu tiên và nhiều nhất khi nghiên
cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của các loài sao biển. Các
glycoside này chỉ tồn tại ở các động vật ngành Da gai, ngoại trừ lớp Hải sâm
(Holothuroidea) thì sao biển là nguồn cung cấp chính các glycoside trong các loài
sinh vật biển. Chúng được tìm thấy ở tất cả các loài sao biển với hàm lượng nhiều
nhất là trong dạ dày, các bộ phận khác như cánh tay, pyloric cecum cũng chứa một


10

lượng đáng kể các glycoside. Hầu hết các glycoside trong sao biển tồn tại dưới dạng
steroid glycoside với sự xuất hiện của rất nhiều các đơn vị đường trong phân tử.

Hình 2.1: Một số các đơn vị đường thường gặp trong các loài sao biển
Các glycoside phân lập từ sao biển được chứng minh là có rất nhiều hoạt tính
quý báu như: hoạt tính gây độc tế bào, làm tan máu, kháng khuẩn, kháng nấm,

kháng viêm... Sự thay đổi về hoạt tính sinh học cũng phụ thuộc vào số lượng, bản
chất và vị trí của các đơn vị đường trong phân tử. Dựa vào cấu trúc hóa học, các
glycoside được chia thành các nhóm chất chính: glycoside của polyhydroxy steroid,
asterosaponin và cyclic steroid glycoside.
I.2.1.2.1. Glycoside của polyhydroxysteroid
Các hợp chất polyhydroxysterod glycoside là các chất chuyển hóa thứ cấp đặc
trưng trong thành phần chính của sao biển. Các glycoside này chứa hai thành phần
chính trong phân tử: phần aglycone là các polyhydroxysteroid và một hoặc hai đơn
vị đường thông thường được đính vào hệ đa vòng hoặc đính trực tiếp vào nhân
steroid ở các vị trí C-3, C-24, C-26, C-28 hoặc C-29.
Năm 1997, từ loài sao biển Acodontaster conspicuus, Marino và cộng sự đã
phân lập được 13 steroid glycoside trong đó có 9 hợp chất mới là acodontasteroside
A-I (83-91) [28]. Các hợp chất 90, 91 có nối đôi tại vị trí C-8/C-14 đây là điều rất


11

hiếm gặp và mới chỉ có một vài hợp chất phân lập từ loài hải miên Theonella
swinhoe và Pellina semitubulosa có cấu trúc như vậy [29-31]. Như vậy, các hợp
chất này có thể được coi là đặc trưng cho loài và là chất chỉ thị trong việc phân loại
và xác định loài (ngoài phương pháp định loài về mặt hình thái học).
Từ loài sao biển Anthenea chinensis, Ning Ma và cộng sự đã phân lập được 11
polyhydroxysteroid glycoside mới là anthenoside A-K (92-102), cấu trúc của chúng
khá đặc biệt với chuỗi cacbohydrat 6-O-methyl-β-D-galactofuranosyl-(13)-(6-Omethyl-β-D-galactofuranoside) đính ở vị trí C-16. Mới chỉ có một số ít các hợp chất
polyhydroxysteroid

với

đơn


vị

đường

là

galactofuranoside

hoặc

methylgalactofuranoside được phân lập tuy nhiên hợp chất với chuỗi hai đơn vị
đường này là lần đầu tiên được phân lập từ loài A. chinesis.[32, 33]