DÙNG LC/MS PHÂN TÍCH CÁC HỢP CHẤT GINSENOSIDES CÓ TRONG TỪNG BỘ PHẬN CỦA SÂM BẮC MỸ (Panax quinquefolius) VÀ TIỀM NĂNG CỦA CHÚNG TRONG VIỆC CẢI THIỆN BỆNH MẠCH VÀNH

Danh mục, ký hiệu, chữ viết tắt

GIỚI THIỆU

Chi Sâm (Panax) hiện nay bao gồm ba loài dược liệu phổ biến được thế giới công nhận vì chứa các hợp chất tự nhiên quan trọng giúp tăng cường sức khỏe cho con người, đó là: Sâm Cao Ly (Panax ginseng), Sâm Bắc Mỹ (Panax quinquefolius), và Tam Thất (Panax notoginseng). Trong đó, Sâm Bắc Mỹ (Panax quinquefolius Linn.) được đánh giá là có giá trị cao, thường được sử dụng trong các bài thuốc dân gian, làm nguyên liệu chính trong các sản phẩm bổ trợ sức khỏe và thực phẩm hàng ngày. Nhu cầu về rễ củ của loại dược liệu này rất lớn, đặc biệt tại thị trường châu Á. Hơn 95% Sâm Bắc Mỹ mọc hoang đã được tiêu thụ ở Trung Quốc và các khu vực lân cận.

Loài dược liệu này có nguồn gốc từ Hoa Kỳ và Canada, tuy nhiên, trong những thập kỷ qua, nó đã được du nhập và trồng tại Wendeng (tỉnh Uy Hải, Trung Quốc) do khu vực này có khí hậu và vĩ độ tương tự các khu vực trồng Sâm Bắc Mỹ tại Hoa Kỳ. Các thành phần hoạt tính của Sâm Bắc Mỹ được biết đến là những hợp chất ginsenosides. Nhiều nghiên cứu đã so sánh các đặc tính hóa học của Sâm Bắc Mỹ với các loài cùng chi để tìm ra sự khác biệt trong thành phần ginsenoside, từ đó kiểm soát chất lượng tốt hơn. Dựa trên công thức cấu trúc, các hợp chất ginsenosides chính có thể được chia thành các nhóm: protopanaxadiol (PPD), protopanaxatriol (PPT), nhóm chứa acid oleanolic, v..v. Các nhóm này đều thể hiện nhiều tính chất dược lý đa dạng như chống khối u, bảo vệ tim mạch, chống viêm, điều trị đái tháo đường, bảo vệ gan và còn là thuốc bổ trợ hữu ích.

Các phân tích gần đây cho thấy ngoài rễ củ, các bộ phận khác như lá, thân và nụ hoa của Sâm Bắc Mỹ cũng chứa nhiều hợp chất tương tự và đã nhận được nhiều sự chú ý trong giới khoa học. Hai mươi chỉ dấu sinh học (biomarker) ginsenosides đã được phân lập thông qua phân tích chuyển hóa không nhắm mục tiêu, giúp chẩn đoán và phân biệt các bộ phận như thân, lá, nụ hoa và rễ củ. Tuy nhiên, đến thời điểm hiện tại, các thành phần hoạt tính sinh học của loài dược liệu này vẫn chưa được khám phá toàn diện.

Cục Quản lý Dược phẩm và Thực phẩm Trung Quốc (China Food and Drug Administration) với số hiệu YBZ01382003 đã thêm tiêu chuẩn xác định “tổng số ginsenosides” từ thân và lá Sâm Bắc Mỹ. Việc đánh giá có hệ thống trên lá, thân và nụ hoa của Sâm Bắc Mỹ sẽ góp phần nâng cao nền tảng cơ sở trong điều trị bệnh và xây dựng các tiêu chuẩn chất lượng nhằm thúc đẩy sử dụng loài sâm này nhiều hơn nữa.

Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã sử dụng phương pháp sắc ký lỏng kết hợp khối phổ (LC-QTOF MS) để phân tích các hợp chất ginsenoside có trong từng bộ phận khác nhau của Sâm Bắc Mỹ, bao gồm rễ, lá và nụ hoa. Các hợp chất đặc trưng được xác định thông qua phép đo khối lượng chính xác, các mảnh ion cũng như so sánh thời gian lưu với các chất chuẩn tham chiếu. Mối quan hệ giữa các thành phần và tác dụng bảo vệ tim mạch cũng được thiết lập thông qua mô hình cá ngựa vằn in vivo (zebrafish model). Ngoài ra, phân tích mạng lưới dược lý,  nghiên cứu cơ chế phân tử trong các tế bào nội mô tĩnh mạch rốn của người (HUVECs) cũng được áp dụng.

Tóm lại, mục đích chính của nghiên cứu này là xây dựng nền tảng giá trị của loài Sâm Bắc Mỹ, đồng thời đặt nền tảng cho việc phát triển các sản phẩm tăng cường sức khỏe liên quan.

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Hóa chất và thuốc thử

Các ginsenosides như ginsenoside Re (G-Re), ginsenoside Rb1 (G-Rb1), pseudoginsenoside F11, ginsenoside Rb2 (G-Rb2), ginsenoside Rb3 (G-Rb3), ginsenoside Rd (G-Rd), và ginsenoside F2 (G-F2) được mua từ Công ty TNHH Công nghệ sinh học Yuanye Thượng Hải. Các dung môi sử dụng trong phân tích MS, bao gồm nước cất và acetonitril, lần lượt được mua từ Công ty Watsons Ltd và Tedia Company Inc. Tất cả các hóa chất khác được sử dụng đều là loại dùng trong phân tích. Thuốc tiêm Danhong (DHI, lô: 16011017) được mua từ Công ty TNHH Dược phẩm Danhong. Tế bào nội mô tĩnh mạch rốn của người (HUVEC) được mua từ Bộ sưu tập Văn hóa Kiểu Mỹ (ATCC).

Dịch chiết nguyên dược liệu

Rễ, lá và nụ hoa của Sâm Bắc Mỹ được cung cấp bởi Công ty TNHH Công nghiệp Wendeng Daodishen. Các mẫu dịch chiết được xác định bởi Giáo sư Kechun Liu từ Viện Sinh học, Đại học Công nghệ Qilu (Viện Khoa học Sơn Đông). Nguyên liệu thực vật được gửi tới Phòng thí nghiệm Trọng điểm về Công nghệ Sàng lọc Thuốc của Viện Sinh học dưới dạng mẫu chứng từ (số SWS402B). Một gam nguyên liệu rễ, lá và hoa dạng bột được chiết xuất ở 50 °C với 8 mL ethanol 50% trong 1 giờ bằng phương pháp siêu âm.

Phân tích mẫu bằng LC-MS/MS

Dung dịch chiết được lọc qua bộ lọc nylon 0,45 µm và phân tích bằng sắc ký lỏng kết hợp đo khối phổ (LC-Q/TOF-MS) trên cột XDB-C18 HPLC (4,6 × 250 mm, 5 µm; Agilent) với các điều kiện gradient trên hệ dung môi A (nước cất) và B (acetonitril) như sau: 2 – 35% B (0–15 phút), 35% B (15–25 phút), 35 – 60% B (25–40 phút), và 60 – 90% B (40–45 phút).

Các điều kiện đo MS được sử dụng gồm: chế độ ion âm ESI, áp suất máy phun sương 35 psi, nhiệt độ khí sấy 325 °C, lưu lượng khí sấy 10 L/phút, điện áp mao quản 4000 V và phạm vi quét từ 200 – 2000 m/z. Phép đo khối phổ song song có độ phân giải cao (HRTHER MS/MS) đã được thực hiện để nhận dạng định tính bằng cách sử dụng các hợp chất tiêu chuẩn làm tài liệu tham khảo.

Thí nghiệm hình thành mạch máu trên mô hình cá ngựa vằn

Cá ngựa vằn biến đổi gen (Tg: vegfr2-GFP) được sử dụng trong nghiên cứu này được cung cấp từ nền tảng sàng lọc thuốc Zebrafish tại Đại học Công nghệ Qilu (Viện Khoa học Sơn Đông, Trung Quốc). Sau khi loại bỏ hoàn toàn dung môi, dư lượng của dịch chiết từ rễ, lá và nụ hoa của Sâm Bắc Mỹ được sử dụng để đánh giá hoạt tính tạo mạch. Ấu trùng cá ngựa vằn ở giai đoạn 24 giờ sau thụ tinh (24 hpf) được chia ngẫu nhiên vào các đĩa 24 giếng, mỗi giếng chứa 10 ấu trùng. Thí nghiệm bao gồm các nhóm sau: nhóm kiểm soát phương tiện (môi trường phôi), nhóm mô hình (0,1 g/mL PTK787), nhóm dương tính (0,1 g/mL PTK787 + 10 µL/mL DHI) và nhóm can thiệp (0,1 g/mL PTK787 + 10, 25, 50, 100 hoặc 150 µg/mL dịch chiết). Mỗi phương pháp trị liệu được thực hiện ba lần và duy trì trong điều kiện nuôi cấy tiêu chuẩn trong 24 giờ. Sau đó, tất cả ấu trùng cá ngựa vằn được quan sát dưới kính hiển vi huỳnh quang (SZX16, Olympus) và hoạt tính tạo mạch được đánh giá dựa trên tính toàn vẹn của các mạch xen kẽ.

Xây dựng cơ sở dữ liệu mục tiêu và phân tích tin - sinh học

Cấu trúc hóa học của ginsenoside được lấy từ cơ sở dữ liệu PubChem (http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/) và được sử dụng để phân tích mạng lưới dược lý. Công cụ sàng lọc mục tiêu tiềm năng Swiss Target Prediction (http://www.swisstargetprediction.ch/) được dùng để chọn lọc các thành phần có hoạt tính.

Quá trình thu thập bằng chứng về việc hình thành mạch và các gen mục tiêu liên quan đến bệnh động mạch vành (Coronary Artery Disease - CAD) được thực hiện bằng cách sử dụng công cụ DisGeNET (http://www.disgenet.org/) và GeneCards (https://www.genecards.org/). Các mục tiêu thử nghiệm tiềm năng sau đó được nhập vào String 11.5 (https://string-db.org/) để xác định mối liên quan và tương tác protein.

Ngoài ra, nghiên cứu cơ chế trị liệu cho CAD được xây dựng bằng công cụ Cytoscape 3.6.1 để tạo dựng mạng lưới mục tiêu kết hợp. Các phân tích làm giàu Gene Ontology (GO) và Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) được thực hiện bằng công cụ OmicShare (https://www.omicshare.com/tools).

Sự tăng sinh của HUVEC và thí nghiệm Western blot

Các tế bào được nuôi cấy trong môi trường RPMI-1640 dưới điều kiện 5% CO₂ ở 37°C. Thí nghiệm MTT đã được thực hiện để đánh giá tác động tăng sinh tế bào của hai hợp chất pseudoginsenoside F11 và ginsenoside F2, nhằm xác định nguyên nhân hình thành mạch máu. Bên cạnh đó, thí nghiệm Western blot cũng được thực hiện với một số sửa đổi nhỏ.

Quy trình Western Blot

Sau khi ly giải tế bào trong đệm RIPA, các protein được phân tách bằng điện di gel natri dodecyl sulfate-polyacrylamide 10% (SDS-PAGE) và sau đó chuyển sang màng polyvinylidene fluoride (PVDF). Các kháng thể chính và kháng thể thứ cấp liên hợp horseradish peroxidase (HRP) được ủ với màng và các dải protein được hiển thị bằng cách sử dụng chất nền phát quang hóa học (ECL) tăng cường (cat No. 180-5001, Tanon) trên hệ thống Tanon 5200.

Kháng thể sử dụng

Các kháng thể sau đã được sử dụng trong thí nghiệm:

• Anti-FGF2 (1:1000, cat No. PA5-116495, Invitrogen).
• Anti-STAT3 (1:1000, cat No. 60199-1-Ig, Proteintech).
• Anti-p-STAT3 (1:1000, cat No. E121-31, Abcam).
• Kháng VEGF (1:1000, cat No. 66828-1-Ig, Proteintech).
• Kháng β-actin (1:1000, cat No. 200068-8F10, ZenBio).
• Kháng thể kháng IgG chuột của dê liên hợp HRP (1:5000, cat No. A0208, Beyotime).
• Kháng thể kháng IgG thỏ của dê liên hợp HRP (1:5000, cat No. A0216, Beyotime).

Tóm lại, phương pháp này nhằm xác định tác động của pseudoginsenoside F11 và ginsenoside F2 đến sự hình thành mạch máu thông qua việc phân tích biểu hiện protein và các con đường tín hiệu liên quan.

Phân Tích Thống Kê trong Thử Nghiệm Sinh Học

Trong các thử nghiệm sinh học với mục đích so sánh nhiều lần, các phân tích phương sai (ANOVA) đã được thực hiện sử dụng công cụ trực tuyến Variance Calculator, số hiệu 20210415 (Công viên phần mềm AB126, http://www.ab126.com/shuxue/8016.html). Mức ý nghĩa thống kê được xác định là p < 0.05.

KẾT QUẢ

Tổng số ion được hiển thị trong sắc ký đồ của từng dịch chiết từ rễ, lá và hoa (RE, LE và FE) của cây Sâm Bắc Mỹ (Panax quinquefolius) được minh họa trong Hình 1. Bảy loại ginsenosides đã được xác định thành công bằng phương pháp sắc ký lỏng kết hợp đo khối phổ (LC-MS/MS) dưới điều kiện Q/TOF và so sánh với dữ liệu đã công bố trước đó.

Hình 1: Phân tích LC-MS trên dich chiết lá (a), Hoa (b) và rễ củ (c) của Sâm Bắc Mỹ. Các pic ginsenosides đã được xác định: G - Re (1), G - Rb1 (2), pseudoginsenoside F11 (3), G - Rb2 (4), G - Rb3 (5), G - Rd (6) và G - F2 (7).

Ở chế độ ion âm, dữ liệu MS/MS của các ginsenosides này luôn được thu thập từ các ion cộng, cung cấp thông tin về cấu trúc hóa học. Các đặc điểm ion của từng ginsenoside được xác định như sau:

• Ginsenoside Re (G-Re): Ion [M + Cl]^- tại m/z = 981.5102 và các ion mảnh [M - H]^- tại m/z = 945, 783, 647 và 475.
• Ginsenoside Rb1 (G-Rb1): Ion [M + Cl]^- tại m/z = 1143.5580 và các ion mảnh [M - H]^- tại m/z = 945, 783, 621.
• Pseudoginsenoside F11: Ion [M + Cl]^- tại m/z = 835.4566 và các ion mảnh tại m/z = 799, 653 và 491.
• Ginsenoside Rb2 (G-Rb2): Ion [M + Cl]^- tại m/z = 1113.5393 và các ion mảnh [M - H]^- tại m/z = 1077, 945, 783 và 621.
• Ginsenoside Rb3 (G-Rb3): Ion [M + Cl]^- tại m/z = 1113.5513 và các ion mảnh [M - H]^- tại m/z = 1077, 945, 783 và 621.
• Ginsenoside Rd (G-Rd): Ion [M + Cl]^- tại m/z = 981.5117 và các ion mảnh [M - H]^- tại m/z = 945, 783 và 621.
• Ginsenoside F2 (G-F2): Ion [M + Cl]^- tại m/z = 819.4597 và các ion mảnh tại m/z = 621.

Tất cả các hợp chất đã được xác nhận bằng phân tích LC-MS so với các chất đối chiếu (Hình S1 – S7). Ginsenoside Re và Ginsenoside Rb1 được phát hiện chứa hàm lượng cao trong rễ, trong khi Ginsenoside Re, Ginsenoside Rb2, Ginsenoside Rb3, Ginsenoside Rd, Ginsenoside F2 và pseudoginsenoside F11 được phát hiện nhiều trong lá và hoa. Chi tiết cấu trúc các hợp chất ginsenoside đã xác định trong dịch chiết được tóm tắt trong Bảng 1 và Hình S8.

Hình S 1: Sắc kí đồ MS và MS/MS của ginsenoside Re trong hệ ion âm

Hình S 2: Sắc kí đồ MS và MS/MS của ginsenoside Rb1 trong hệ ion âm

Hình S 3: Sắc kí đồ MS và MS/MS của pseudoginsenoside F11 trong hệ ion âm

Hình S 4: Sắc kí đồ MS và MS/MS của ginsenoside Rb2 trong hệ ion âm

Hình S 5: Sắc kí đồ MS và MS/MS của ginsenoside Rb3 trong hệ ion âm

Hình S 6: Sắc kí đồ MS và MS/MS của ginsenoside Rd trong hệ ion âm

Hình S 7: Sắc kí đồ MS và MS/MS của ginsenoside F2 trong hệ ion âm

Hình S 8: Cấu trúc hoá học các hợp chất ginsenosides đã được phân lập

Bảng 1: Thời gian lưu và các ion đặc trưng của ginsenosides được phân tích bằng LC-MS/MS

Bệnh động mạch vành (CAD) là một trong những bệnh lý tim mạch và sẽ sớm trở thành nguyên nhân hàng đầu gây tử vong trên toàn cầu. Tạo mạch trị liệu là một chiến lược đầy hứa hẹn trong việc cách mạng hóa điều trị CAD, với các thành phần kích thích sự phát triển mạch máu mới trong tim được nhấn mạnh trong các thử nghiệm lâm sàng hiện tại. Nhiều protein cần thiết cho sự phát triển mạch máu ở cá ngựa vằn được bảo tồn cao và tương đồng với các protein ở động vật có vú. Do đó, mô hình cá ngựa vằn biến đổi gen (Tg: vegfr2-GFP) chứa các mạch máu huỳnh quang được coi là công cụ lý tưởng để đánh giá tác dụng của các hợp chất tạo mạch.

Hình 2: Tác dụng pro-angiogen của từng dịch chiết RE, LE và FE trong mô hình cá ngựa vằn biến đổi gen (Tg : vegfr2-GFP). Các màu xen kẽ được biểu thị bằng hình vuông màu trắng; Thanh tỉ lệ 200 µm

Ấu trùng cá ngựa vằn trong nhóm đối chứng có các mạch máu ở giai đoạn phát triển tốt, kết nối với các mạch nối dọc lưng. Ngược lại, sau khi điều trị bằng PTK787, hình thái mạch máu của ấu trùng cho thấy tổn thương nghiêm trọng, dẫn đến suy giảm rõ rệt sự hình thành mạch gian đoạn ở cá ngựa vằn. Các dịch chiết từ rễ (RE), lá (LE) và hoa (FE) được sử dụng để xác định xem quá trình tạo mạch có thể phục hồi với sự gia tăng nồng độ điều trị hay không. Sau khi áp dụng, các dịch chiết cho thấy khả năng giảm tỷ lệ mạch máu bị tổn thương và tăng tỷ lệ mạch máu bình thường ở nồng độ thích hợp. Cụ thể hơn, quá trình tạo mạch rõ rệt hơn dưới các tác động của từng dịch chiết lần lượt LE 10 µg/mL, RE 25 µg/mL, và FE 10 µg/mL-25 µg/mL, và những kết quả này có ý nghĩa thống kê trong việc phục hồi sự thiếu hụt ISV do PTK787 gây ra (Bảng 2). Kết quả cho thấy RE, LE và FE có tiềm năng thúc đẩy quá trình tạo mạch; tuy nhiên, điều thú vị là các dịch chiết lại có tác dụng ngược lại ở nồng độ lớn hơn 50 µg/mL. Danhong injection (DHI), một chế phẩm tiêm sáng chế của Trung Quốc, được sử dụng làm đối chứng dương tính.

Bảng 2: Các hoạt động tạo mạch ở ấu trùng cá ngựa vằn

Mạng lưới dược lý đã được chứng minh là một mô hình ưu việt bằng cách thiết lập một mạng lưới trực quan để hiểu những tác động dược lý phức tạp của các hợp chất hiệu quả trong dược liệu. Sau khi tạo các giao điểm qua biểu đồ Venn trực tuyến (http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/Venn/), lần lượt 24 mục tiêu của bảy loại ginsenosides và 19 mục tiêu cho CAD được thu thập để dự đoán liên kết giữa các hợp chất và bệnh thông qua tương tác protein–protein (PPI). "Degree" là số lượng kết nối mà một nút chia sẻ với các nút khác, được sử dụng để ước tính tầm quan trọng của nút trong mạng lưới phức tạp. Như hình 3 cho thấy, việc phân tích mạng lưới VEGF (Degree, 22), FGF2 (Degree, 18) và STAT3 (Degree, 20) được xem như là các mục tiêu chính của các hợp chất. Ginsenoside F2 và pseudoginsenoside F11 được chọn làm các hợp chất cốt lõi. Đáng chú ý hơn cả là VEGF và FGF2 đóng vai trò là các yếu tố tạo mạch, có thể bị ảnh hưởng đáng kể bởi hai hợp chất này, kích hoạt các mục tiêu STAT3 và sau đó tác động đến các gen hạ nguồn để điều trị CAD. Các thuộc tính mạng lưới chung của các mục tiêu được trình bày trong Bảng 3S.

Hình 3: Xây dựng mạng lưới "ứng viên" cho các hợp chất ginsenosides chống lại CAD. Các nút tam giác đại diện cho các hợp chất; Các nút tròn và các nút hình chữ nhật đại diện cho các mục tiêu dự đoán và các mục tiêu điều trị tương ứng

Bảng 3: Các thuộc tính mạng lưới chung của các mục tiêu chính

Chú thích

• Degree: Số lượng kết nối mà một nút chia sẻ với các nút khác, được sử dụng để ước tính tầm quan trọng của nút trong mạng lưới phức tạp.
• Betweenness Centrality: Đo lường mức độ mà một nút nằm trên đường đi ngắn nhất giữa các nút khác, biểu thị khả năng của nút trong việc kiểm soát luồng thông tin.
• Closeness Centrality: Đo lường khoảng cách trung bình từ một nút đến tất cả các nút khác trong mạng, biểu thị hiệu quả của nút trong việc tiếp cận các nút khác.

Phân tích làm giàu GO (Gene Ontology) đã được thực hiện với toàn bộ genome người làm nền tảng. Các quá trình sinh học GO và chức năng phân tử GO được sử dụng để phân loại các gen theo chú thích chức năng của chúng (Hình 4). Trong số các chu trình sinh học, các mục tiêu tiềm năng chủ yếu liên quan đến các quá trình mạch máu trong hệ tuần hoàn (P = 1,51 × 10−15), bao gồm điều chỉnh kích thước mạch máu, điều chỉnh đường kính mạch máu, co mạch, v.v. Trong số các chức năng phân tử, các mục tiêu được làm giàu trong hoạt động của các thụ thể kết hợp protein G (GPCR), hoạt động của thụ thể alpha2-adrenergic, hoạt động của thụ thể serotonin, hoạt động chuyển lipid qua màng, hoạt động của thụ thể tín hiệu xuyên màng, v.v. GPCR được chứng minh là tạo ra các giá trị P đáng kể nhất và thực tế, một số thảo luận đã chỉ ra rằng chúng đóng vai trò quan trọng trong quá trình truyền tín hiệu trung gian VEGF và liên quan đến lĩnh vực tạo mạch.

Hình 4: Phân tích làm giàu GO cho thấy các mục tiêu từ mạng lưới tương tác protein-protein (PPI) được làm giàu trong các chu trình sinh học và chức năng phân tử khác nhau.

Phân tích con đường chuyển hoá làm giàu KEGG đã được thực hiện để làm sáng tỏ các con đường phân tử liên quan đến các mục tiêu này. 20 con đường hàng đầu được hiển thị như các con đường cốt lõi trong [Hình 5]. Kết quả chỉ ra rằng các con đường KEGG của ginsenosides chống lại CAD bao gồm tương tác giữa thụ thể - neuroactive ligand (10 gen), chuyển hóa cholesterol (8 gen), con đường truyền tín hiệu cGMP-PKG (6 gen), v.v. Tương tác thụ thể - neuroactive ligand được đề xuất là một nhân tố quan trọng trong phản ứng tạo mạch với giá trị P là 1,55 × 10−6. Một lời giải thích cho hiện tượng này là sự phát triển của mạch máu và sợi thần kinh thúc đẩy lẫn nhau cùng một con đường. Hơn nữa, các nhà nghiên cứu đã thực hiện các thí nghiệm sinh học phân tử liên quan đến các protein VEGF, FGF2 và STAT3 để xác nhận hiệu quả của từng hợp chất Ginsenosides.

Hình 5: Phân tích chu trình làm giàu KEGG đã tiết lộ 20 con đường hàng đầu liên quan đến các mục tiêu từ mạng lưới tương tác protein-protein (PPI).

Do tầm quan trọng trong quá trình hình thành mạch máu, ginsenoside F2 (PPD) và pseudoginsenoside F11 (loại ocotillol) đã được nghiên cứu như các hợp chất đại diện cho ảnh hưởng của chúng đến sự phát triển hình thành mạch máu mới. Trong quá trinhg nghiên cứu, các cơ chế phân tử liên quan đến quá trình sinh mạch đã được tổng quát hóa trên tế bào nội mô tĩnh mạch rốn người (HUVECs). Dựa trên phân tích [Hình 6 a] – [b], các nhà nghiên cứu quan sát thấy rằng việc tiếp xúc HUVECs với ginsenoside F2 và pseudoginsenoside F11 dẫn đến sự gia tăng rõ rệt số lượng tế bào ở nồng độ 2,5 – 5 µM và 5 – 10 µM, điều này tương ứng sự khác biệt có ý nghĩa thống kê với các giá trị P < 0,01. Các tế bào được xử lý với 20 ng/mL VEGF được sử dụng làm mẫu đối chứng dương tính. Kết quả cho thấy rằng sự phát triển của các tế bào HUVEC được cho phép diễn ra trong sự hiện diện của các hợp chất ở các nồng độ riêng lẻ, sự tăng sinh của tế bào nội mô đã được công nhận là các bước quan trọng của quá trình sinh mạch. Tuy nhiên, tương tự như thí nghiệm mô hình cá ngựa vằn, ginsenoside F2 và pseudoginsenoside F11 cũng có tác dụng ngược lại đối với khả năng sống sót của tế bào ở nồng độ cao hơn (lần lượt hơn 10 µM và 25 µM).

Như được minh họa trong [Hình 6 c] – [d], các hợp chất có thể kích hoạt sự biểu hiện của các protein như được dự đoán bởi tin sinh học. So với nhóm đối chứng, dữ liệu Western blot cho thấy sự gia tăng tỉ lệ sống sót tế bào phụ thuộc liều lượng ở các mức VEGF, FGF2, và p-STAT3 với ginsenoside F2 tại nồng độ 1 – 5 µM và pseudoginsenoside F11 tại nồng độ 2,5 – 10 µM tương ứng. Mặc dù sự biểu hiện của protein p-STAT3 được tăng cường rõ rệt nhưng tổng mức độ của STAT3 không bị ảnh hưởng. Do đó, VEGF, FGF2, và p-STAT3 đã được công nhận là các yếu tố tiềm năng ảnh hưởng tác dụng cỦA các ginsenoside. Nó giúp kích thích sự tăng sinh của tế bào nội mô và thúc đẩy quá trình sinh mạch.

Hình 6: Các ginsenoside kích thích sự phát triển và kích hoạt VEGF, FGF2 và p-STAT3 trong tế bào HUVEC. (A) Hiệu ứng phát triển của ginsenoside F2, (B) Hiệu ứng phát triển của pseudoginsenoside F11, (C) Sự biến đổi trong biểu hiện protein do ginsenoside F2 gây ra, (D) Sự biến đổi trong biểu hiện protein do pseudoginsenoside F11 gây ra. (Các thí nghiệm được lặp lại sáu lần và ba lần cho việc xác định khả năng sống sót của tế bào và phân tích Western blot  tương ứng; thanh lỗi biểu diễn giá trị trung bình ± SD, *P < 0.05 và ** P < 0.01 so với nhóm kiểm soát.).

THẢO LUẬN

Ưu điểm

Việc phát hiện hàm lượng cao của hai hợp chất ginsenoside Re và ginsenoside Rb1 trong rễ của cây Sâm Bắc Mỹ (P. quinquefolius) được coi là một phát hiện quan trọng. Đặc biệt, ginsenoside Rb1 được xem là biomarker ưu tiên vì đáp ứng các yêu cầu y tế trong Dược điển Trung Quốc.

Các nhà khoa học cũng đã xác định được nhiều loại ginsenoside khác nhau trong lá và hoa của cây Sâm Bắc Mỹ, bao gồm các ginsenoside thuộc nhóm protopanaxadiol (G-Rb2, G-Rb3, G-Rd, G-F2), nhóm protopanaxatriol (G-Re) và nhóm ocotillol (pseudoginsenoside F11). Vì lá và hoa có thể được thu hoạch hàng năm, toàn bộ cây đều là nguồn tài nguyên quan trọng để thu được các hợp chất ginsenoside tự nhiên, giúp tối ưu hóa việc sử dụng dược liệu.

Nghiên cứu cũng cung cấp bằng chứng cho thấy Sâm Bắc Mỹ có thể mang lại lợi ích cho bệnh nhân suy tim và cải thiện hiệu suất tim mạch. Việc xác minh mối liên hệ tích cực giữa các ginsenoside và các yếu tố hình thành mạch máu cho thấy tiềm năng sử dụng dược liệu này trong điều trị các bệnh tim mạch (CAD), đặc biệt là trong phát triển các sản phẩm dinh dưỡng và thực phẩm chức năng để hỗ trợ điều trị CAD.

Ngoài ra, nghiên cứu đã phân tích chi tiết cơ chế của các hợp chất ginsenoside trong việc kích hoạt sự biểu hiện của VEGF và FGF2, dẫn đến quá trình phosphoryl hóa của STAT3, góp phần vào sự phát triển của tế bào endothelial và phản ứng hình thành mạch máu.

Nhược điểm

Mặc dù nghiên cứu đã phân tích được các tín hiệu phân tử ở từng nồng độ khác nhau của hợp chất ginsenoside nhằm chỉ ra tính hiệu quả khi sử dụng, cần có thêm bằng chứng sâu hơn để hiểu rõ các cơ chế hoạt động trên hệ tim mạch của các hợp chất này.

Kết quả nghiên cứu có sự mâu thuẫn khi ginsenoside cũng được báo cáo là có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào HUVEC và hoạt động như các chất ức chế sự phát triển mạch máu ở nồng độ cao. Điều này cho thấy cần phải nghiên cứu thêm để hiểu rõ hơn liều lượng và các điều kiện cụ thể để ginsenoside hoạt động chính xác.

Tác dụng phụ của các ginsenoside vẫn chưa được đề cập, đặc biệt khi sử dụng ở liều cao.

Cần thêm bằng chứng tiền lâm sàng về hiệu quả của ginsenoside cũng như một số nghiên cứu lâm sàng để xác nhận kết quả này trên cơ thể người.

Bài nghiên cứu chủ yếu tập trung vào tác động trên hệ tim mạch và khối u, chưa mở rộng nghiên cứu về các tiềm năng khác của ginsenoside trong tương lai.

TỔNG KẾT

Nghiên cứu về các hợp chất ginsenoside ở toàn bộ cây Sâm Bắc Mỹ (P. quinquefolius) đã đưa ra nhiều phát hiện có giá trị về tiềm năng ứng dụng trong y học, đặc biệt là trong điều trị hỗ trợ bệnh tim mạch. Tuy nhiên, để hiểu rõ và đánh giá toàn diện hơn về các đặc điểm sinh học và tác động của ginsenoside, cần có thêm các nghiên cứu sâu hơn, đặc biệt là về cơ chế hoạt động và các nghiên cứu lâm sàng liên quan.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Zhang, X., Kong, C., Wang, X., Hou, H., Yu, H., Wang, L., ... & Liu, K. (2023). LC-MS Analysis of ginsenosides in different parts of panax quinquefolius and their potential for coronary disease improvement. Planta Medica, 89(07), 764-772.