Daucosterol là gì? Các công bố nghiên cứu khoa học

Định nghĩa và cấu trúc hóa học

Daucosterol, còn gọi là β-sitosterol β-D-glucoside, là một glycoside sterol tự nhiên, trong đó phân tử β-sitosterol liên kết với glucose thông qua liên kết β-glycosid. Công thức phân tử của daucosterol là $C_{35}H_{60}O_{6}$ với khối lượng phân tử 576,83 g/mol. Cấu trúc phân tử gồm một vòng sterol bốn vòng (A, B, C, D) điển hình của hợp chất steroid, nối với nhóm đường trên nguyên tử cacbon C-3.

Sự kết hợp giữa khung sterol không phân cực và mạch đường phân cực tạo nên tính amphipathic, giúp daucosterol tương tác linh hoạt với màng lipid sinh học. Vòng sterol mang các nhóm methyl ở vị trí C-10 và C-13, cùng liên kết đôi Δ5 trong vòng B, tạo độ cứng nhất định cho phân tử. Nhóm glucose gắn vào vị trí C-3 làm tăng độ hòa tan trong dung dịch nước và khả năng tương tác qua liên kết hydro với các protein và enzyme mục tiêu.

• Khung steroid: bốn vòng cyclopentanoperhydrophenanthrene.
• Nhóm đường: glucose β-D gắn tại C-3.
• Tính chất amphipathic: phần sterol kỵ nước, phần đường ưa nước.

Nguồn gốc và phân bố tự nhiên

Daucosterol được tìm thấy rộng rãi trong thực vật có hoa, đặc biệt phong phú ở họ Cúc (Asteraceae), Cần (Apiaceae) và một số giống khổ qua (Cucurbitaceae). Ở Daucus carota (cà rốt dại), nồng độ trong thân và lá dao động 0,1–0,3 % theo khối lượng khô. Trong Centella asiatica (rau má), daucosterol chiếm khoảng 0,05–0,15 % khối lượng khô của lá.

Sự phân bố của daucosterol không đồng đều giữa các bộ phận cây. Rễ thường chứa hàm lượng cao nhất do vai trò dự trữ sterol, tiếp đến là thân và lá. Ngoài ra, daucosterol còn xuất hiện trong hạt của một số loài dương xỉ và nấm men, cho thấy khả năng bảo vệ tế bào chống stress sinh học và cơ học.

• Daucus carota: 0,2 % (rễ), 0,15 % (lá).
• Centella asiatica: 0,1 % (lá).
• Các loài khác: có trong ginkgo, nấm men Saccharomyces spp.

Con đường sinh tổng hợp

Daucosterol được tổng hợp qua mevalonate pathway trong tế bào thực vật. Bắt đầu từ acetyl-CoA, một chuỗi phản ứng enzyme tạo ra squalene, sau đó cyclization thành lanosterol và qua một loạt quá trình khử methyl, tạo thành β-sitosterol. Enzyme UDP-glucosyltransferase (UGT) sau đó gắn nhóm glucose từ UDP-glucose lên vị trí C-3 của β-sitosterol, sinh ra daucosterol.

Phản ứng chính:

$β\text{-sitosterol} + UDP\text{-glucose} \xrightarrow{\text{UGT}} daucosterol + UDP$

Hoạt tính của UGT điều hòa bằng tín hiệu nội bào và ngoại bào, bao gồm stress ánh sáng, tổn thương cơ học và thay đổi điều kiện môi trường. Nghiên cứu ở Arabidopsis thaliana cho thấy gen UGT51 chịu điều biến mạnh khi cây bị tổn thương, nhằm tăng tổng hợp glycoside bảo vệ màng tế bào.

Tính chất vật lý – hóa học

Daucosterol là chất rắn kết tinh trắng đến vàng nhạt, có nhiệt độ nóng chảy 264–267 °C mà không phân hủy. Hợp Chất này ít tan trong nước nhưng dễ hòa tan trong dung môi hữu cơ như chloroform, methanol và ethanol.

Phổ hấp thụ UV-Vis và phổ hồng ngoại (FTIR) cung cấp dữ liệu định tính và xác nhận cấu trúc glycoside:

Phổ	Đặc trưng	Giá trị
UV-Vis	λmax sterol π→π*	205 nm
FTIR	OH glycosid, C–O–C	3400 cm−1, 1080 cm−1
NMR 1H	H-1’ glucose	δ 4,80 ppm (d, J = 7,8 Hz)
NMR 13C	C-3 sterol	δ 72,5 ppm

Độ nhớt dung dịch daucosterol trong methanol (10 mg/mL) đo ở 25 °C khoảng 1,45 mPa·s. Phân tích nhiệt lượng quét vi sai (DSC) cho thấy một đỉnh tan chảy rõ ở 266 °C, khẳng định tính ổn định nhiệt của glycoside.

Phương pháp chiết tách và định lượng

Chiết tách daucosterol thường sử dụng dung môi hữu cơ phân cực như methanol hoặc ethanol nóng, theo tỉ lệ 1:10 (w/v), ngâm 2–4 giờ và lặp lại 2–3 lần để thu tối đa glycoside. Dung dịch chiết được lọc, cô bằng quay và phân đoạn với chloroform để loại tạp chất lipophilic.

Quy trình thanh lọc bao gồm sắc ký cột silica gel, thứ tự eluent từ hexane → hexane–ethyl acetate → ethyl acetate thu dải chứa daucosterol. Thành phẩm sau đó tinh chế bằng tái kết tinh trong methanol để đạt độ tinh khiết ≥95 %.

• Chiết: Methanol 70 %, 60 °C, 3 chu kỳ.
• Phân đoạn: Chloroform–water (1:1) tách pha hữu cơ.
• Thanh lọc: cột silica, eluent hexane–EtOAc (7:3 → 1:1).

Định lượng daucosterol bằng HPLC-UV: cột C18 (250×4,6 mm, 5 μm), pha động acetonitrile–water (85:15), lưu lượng 1,0 mL/phút, phát hiện bước sóng 205 nm. Phương pháp có độ tuyến tính R² > 0,999 trong dải 1–100 μg/mL, độ lặp lại (RSD) <2 %.

Hoạt tính dược lý

Daucosterol thể hiện nhiều hoạt tính sinh học hứa hẹn. Trong mô hình chuột viêm khớp, dùng liều 50 mg/kg/ngày giảm đáng kể nồng độ PGE₂ và TNF-α huyết thanh so với nhóm đối chứng (-40 % và -35 % tương ứng). Hoạt tính này tương đương khoảng 70 % so với diclofenac 10 mg/kg.

Nghiên cứu in vitro trên tế bào ung thư vú MCF-7 cho thấy daucosterol ức chế tăng sinh với IC₅₀ ~25 μM và kích hoạt apoptosis qua tăng biểu hiện caspase-3 gấp 2,5 lần so với mẫu kiểm soát sau 48 giờ điều trị.

• Chống viêm: ức chế COX-2, giảm PGE₂.
• Chống oxy hóa: IC₅₀ DPPH ~60 μM.
• Chống u: IC₅₀ MCF-7 ~25 μM; HCT-116 ~30 μM.

Cơ chế tác dụng

Cơ chế chính của daucosterol liên quan đến điều hòa con đường NF-κB và MAPK. Daucosterol ức chế phosphoryl hóa IκBα, ngăn p65 di chuyển vào nhân, từ đó giảm tổng hợp cytokine tiền viêm như IL-1β, IL-6 và TNF-α.

Bên cạnh đó, daucosterol kích hoạt Nrf2, tăng tổng hợp HO-1 và NQO1 để bảo vệ tế bào khỏi stress oxy hóa. Trong tế bào ung thư, glycoside này gây stress nội bào, làm sứt mẻ màng ty thể, giải phóng cytochrome c và khởi động caspase cascade dẫn đến apoptosis.

Dược động học và sinh khả dụng

Sau đường uống ở chuột, daucosterol đạt nồng độ đỉnh (C_max) 2,5 μg/mL trong 3 giờ, thời gian bán thải (t_1/2) khoảng 7 giờ. Thể tích phân bố (V_d) ~2,1 L/kg cho thấy hợp chất phân bố rộng trong mô mỡ và gan.

Phân tích chuyển hóa cho thấy hơn 60 % lượng hấp thu trải qua phản ứng thoái hóa glycosid thành β-sitosterol, phần còn lại thải trừ qua mật. Sinh khả dụng ước tính ~15 % do chuyển hóa qua gan đầu tiên (first-pass effect).

An toàn và độc tính

Thử nghiệm độc tính cấp trên chuột (LD₅₀) >2.000 mg/kg, liều lặp lại 28 ngày 200 mg/kg/ngày không gây thay đổi đáng kể huyết học, sinh hóa gan thận hay tổn thương mô gan và thận khi giải phẫu bệnh.

Mô hình Ames test âm tính, không gây đột biến; tuy nhiên một số nghiên cứu in vitro ghi nhận ức chế nhẹ CYP3A4 (IC₅₀ ~80 μM) cần lưu ý tương tác thuốc khi phối hợp với các thuốc chuyển hóa mạnh qua CYP3A4.

Ứng dụng và triển vọng phát triển

Daucosterol có tiềm năng phát triển thành hoạt chất chống viêm không steroid thiên nhiên, giảm tác dụng phụ đường tiêu hóa so với NSAIDs. Định hướng nghiên cứu nanoformulation (liposome, nanoparticle lipid) nhằm tăng sinh khả dụng và phân phối hướng đích đến mô viêm.

Hợp tác giữa viện nghiên cứu và doanh nghiệp nhằm phát triển sản phẩm phối hợp daucosterol – curcumin dựa trên cơ chế hiệp đồng ức chế NF-κB, hiện đang trong giai đoạn thử nghiệm pha I trên tình nguyện viên khỏe mạnh.

Tài liệu tham khảo

1. PubChem. Daucosterol. 2024. Link
2. Zhang L., et al. Anti-inflammatory activity of daucosterol. J Ethnopharmacol. 2015.
3. Kim S.Y., et al. Anticancer effects of daucosterol. Phytomedicine. 2017.
4. Wang Y., et al. Pharmacokinetics of daucosterol in rats. Planta Med. 2018.
5. Li J., et al. Extraction and HPLC analysis of daucosterol. Phytochem Anal. 2020.