1

MỞ ĐẦU Biển và Đại dương chiếm hơn 70% bề mặt trái đất, chứa đựng nguồn tài
nguyên sinh vật biển đa dạng với gần 300.000 loài thực vật, động vật và vi sinh vật
khác nhau Sự đa dạng này đã biến biển và đại dương trở thành nguồn tài nguyên
thiên nhiên vô cùng quý báu, cung cấp nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp
thiết yếu như thực phẩm, mỹ phẩm, hóa dược…Tuy nhiên, tr
ước đây, giá trị cung
cấp dược liệu và các chất có hoạt tính sinh học cao cho ngành hóa dược của nguồn
tài nguyên này còn chưa được quan tâm đúng mức. Ngày này, nhờ sự hỗ trợ của các
kỹ thuật tiên tiến, rất nhiều hợp chất từ sinh vật biển đã được phân lập, xác định cấu
trúc và thử hoạt tính sinh học. Trong số đó, nhiều hợp chất thể hiện các hoạt tính
sinh học phong phú, có th
ể tạo ra hoặc cung cấp mẫu hình cho các thế hệ thuốc mới,
cũng như các sản phẩm khác phục vụ cho cuộc sống [1-3].
Việt Nam được thiên nhiên ưu đãi với hơn 1 triệu km
2
vùng biển, có khí hậu
nhiệt đới gió mùa, mật độ cửa sông dày đặc là những điều kiện lý tưởng cho hệ sinh
vật biển đa dạng về chủng loại và giàu về trữ lượng. Ngay từ những năm 1970 đã có
một vài công trình nghiên cứu về các hợp chất thiên nhiên từ sinh vật biển. Tuy
nhiên, so với nguồn tiềm năng sinh vật biển ở nước ta thì đến nay những công trình
nghiên cứu trong nướ
c vẫn quá ít và tản mát, đặc biệt là những nghiên cứu về ngành
Da Gai.
Các sinh vật thuộc ngành Da Gai (Echinoderm) bao gồm năm lớp: Sao Biển
(Asteroidea), Sao Biển Rắn (Ophiuroidea), Cầu Gai (Echinoidea), Hải Sâm
(Holothuria) và Huệ Biển (Crinoidea), là một trong những nguồn cung cấp dồi dào 3

CHƯƠNG I – TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu chung về sao biển (Asteroidea)
Sao biển là loài 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 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 thì miệng
hướng về phía dưới. Bên trong quanh miệng là vòng ống nước, từ đ
ó phát ra năm
ống nước nhánh hình nan quạt tỏa ra năm cánh, mỗi ống nước nhánh có hai dãy
chân ống. Sao biển đi được nhờ hoạt động của các chân ống một cách nhịp nhàng,
tốc độ di chuyển rất chậm từ 5 đến 10 cm trong 1 phút [2].
Lớp Asteroidea được chia thành 7 bộ (order): Brisingida, Forcipulatida,
Notomyotida, Paxillosida, Spinulosida, Valvatida và Velatida. Đến nay đã thống kê
được có có khoảng 1800 loài sao biển phân bố ở tất cả các đại dương trên thế giới.
Nh
ững nơi có nhiều sao biển phải kể đến các vùng biển Ôxtrâylia, Đông Thái Bình
Dương và Bắc Mỹ, đặc biệt vùng biển nhiệt đới Ấn Độ-Thái Bình Dương là nơi tập
trung đại đa số các loài sao biển [2, 6]. Ở Việt Nam có khoảng 60 loài sao biển khác
nhau, phân bố dọc bờ biển từ Bắc đến Nam.
Theo tác giả Lamarck (1816) loài sao biển Archaster typicus thuộc họ
Archasteridea trong bộ Valvatida. Bộ Valvatida bao gồm 14 họ
: Acanthasteridea,
Archasteridae, Asterinidae, Asterodiscididae, Chaetasteridae, Ganeriidae,
Leilasteridae, Goniasteridae, Mithrodidae, Odontasteridae, Ophidiasteridae,

i: polyhydroxy
steroid, steroid sulfate, glycoside polyhydroxy steroid và các asterosaponine. Trong
đó, các glycoside polyhydroxy steroid và các asterosaponine thường thấy ở các loài
thuộc chi Echinaster và các polyhydroxy steroid được thấy có mặt ở hầu hết các
loài sao biển đã được nghiên cứu [28]. Nghiên cứu về mối tương quan giữa cấu trúc
và hoạt tính chỉ ra rằng, hoạt tính của các steroid có đường phụ thuộc chủ yếu vào
số lượng các tiểu phân đường và cấu tạo của mạch nhánh. Tuy nhiên, sự ảnh hưởng
của cấu trúc các lo
ại đường và phần anglycon đến hoạt tính vẫn chưa được làm sáng
tỏ. Gần đây các nhà khoa học Nga đã tiến hành nghiên cứu mối liên hệ giữa cấu trúc
của các polyhydroxy steroid với hoạt tính độc tế bào và tan máu. Tám hợp chất từ
bốn loài sao biển khác nhau đã được thử nghiệm hoạt động làm tan hồng cầu chuột
và gây độc giao tử (trứng và tinh trùng) của loài cầu gai Strongylocentrotus
intermedius. Các tác giả đã phát hiện ra rằng, ho
ạt tính gây độc tế bào của một số
hợp chất tăng tỷ lệ nghịch với số lượng nhóm OH ở phần aglycon. Mặt khác, có mối
5

liên hệ giữa độc tính tế bào và hoạt động làm tan máu của các steroid thử nghiệm.
Nồng độ muối, nhiệt độ và giá trị pH là yếu tố quan trọng quyết định hoạt động làm
tan máu của các steroid gắn đường này. Những nghiên cứu khoa học cũng chỉ ra
rằng những steroid này đóng vai trò là thành phần màng tế bào của các loài sao
biển, có đóng góp cho việc bền hóa màng kép tế bào [28, 95, 104]. Gần đây, mười
hợp chất polyhydroxy steroid, kí hiệu là certonardoside A-J,
đã được phân lập từ
loài sao biển Certonadoa semiregularis ở đảo Komun, Hàn Quốc. Các hợp chất này
đều thể hiện phổ kháng virut rộng như HIV, HSV, CoxB, EMCV và VSV, trong số
đó, hai hợp chất certonardoside I và J thể hiện hoạt tính mạnh nhất. Hợp chất
ganglioside, LMG-4, phân lập từ loài Luidia maculata có hoạt tính gây độc đối với
tế bào PC12 trong sự có mặt của các yếu tố tăng trưởng thần kinh NGF [6]. Ngoài

steroid
2 Hoạt tính
kháng khuẩn,
kháng nấm
Asterosaponine
Certonardoa
semiregularis;
Anasterias minuta;
[12], [13],
[110], [111]
3 Hoạt tính tán Polyhydroxy steroid
Henricia
[33], [40],
6

Glycoside polyhydroxy
steroid
huyết
Asterosaponine
leviuscula; Culcita
novaeguineae
[67], [101]
4 Hoạt tính
neuritogenic
Glycoside polyhydroxy
steroid
Linckia laevigata;
[23], [24],
[46], [81],
[85-87]

10 lần đầu tiên được tìm thấy trong các hợp chất sterol thiên nhiên [108, 111]. Cũng
từ loài này, vào năm 2004 nhóm nghiên cứu đã tách được thêm được 23 hợp chất
polyhydroxy steroid mới 14-36. Trong số đó, có năm hợp chất 14,15,19-21 thuộc
nhóm tetrol, là một nhóm chất rất hiếm [107, 108]. Các hợp chất steroid 25-31 có
chứa nhóm xeton tại vị trí C-8 trong khung steroid cũng là cấu trúc rất ít gặp ở sao
biển. Các hợp chất 28-31 ở vị trí C-8/C-14 có chứa một liên kết đôi [108]. Cấu trúc
đặc biệt này cũng được tìm thấy trong một số loài hải miên. Các hợp chất 9, 10, 34
có chứa mạch nhánh rất đặc biệt không chỉ ở sự ankyl hóa hay đề ankyl hóa mà còn
ở vị trí bấ
t thường của các nhóm –OH. 8 Năm 2004, từ loài sao biển Astropecten triseriatus thu thập từ vùng biển FiJi,
nhóm nghiên cứu của Levina EV và cộng sự đã phân lập được một polyhydroxy
steroid liên hết với triseramide 37 [63]. Hợp chất này mới chỉ được tìm thấy trong
một số loài thực vật bậc thấp. Các hợp chất steroid tương tự cũng được nhóm
nghiên cứu Finamore E và cộng sự tìm thấy trong loài sao biển Myxoderma
platyacantum [19].
Từ năm 2002-2005, nhóm nghiên cứu Stonik và cộ
ng sự đã phân lập được một
dãy các hợp chất polyhydroxy steroid từ các mẫu sao biển của vùng Viễn Đông, LB
Nga [60, 66]. Từ hai loài sao biển Henricia sanguinolenta và H.leviuscula đã phân
lập được 2 hợp chất steroid phân cực mới, kí hiệu 38-39 [60, 67]. Trong đó, hợp
chất tetrol 38 có cấu trúc phần nhân 3β,6β,15β-trihydroxy steroid rất hiếm thấy còn
hợp chất 39 có chứa nhóm xeton ở vị trí C-15 giống như các hợp chấ
t 25-31. Từ
loài sao biển Henricia tumida, nhóm nghiên cứu này cũng đã phân lập được 2 hợp

một sterol sulfate chủ yếu trong dịch chiết từ 2 loài sao biển Leptasterias alaskensis
asiatica và L. fisheri với hàm lượng tương ứng là 53,4% và 37,8%, tuy nhiên 5α-
cholestan-3β-ol sulfate (48) (24,3 và 28,2%) và 5α-cholestan-7-ene-3β-ol sulfate
(49) (11,2 and 20,0%) cũng được xem như là thành phần nổi trội của 2 loài sao biển
này.
Từ dịch chiết của loài sao biển Lethasterias nanimensis chelifera đã phân lập
được một cặp ion rấ
t độc đáo có tên là alkaloid steroid bao gồm một cation alkaloid
và một anion steroid đã được phân lập bằng phương pháp sắc ký lỏng pha đảo [50].
Cấu trúc của chúng được xác định là 1-methyl-6,7-dihydroxy-1,2,3,4-
tetrahydroisoquino-linium salts of asterone sulfate (50), isoasterone sulfate (51) và
tornasterol A sulfate (52). Tiếp tục nghiên cứu về loài sao biển này, nhóm tác giả đã
phân lập được rất nhiều hợp chất sulfate steroid khác (53-58) trong đó có 3 hợp chất
mới là 54, 56, 57 [44]. Các steroid 53-55 được xác định là muối sulfate t
ương ứng
của các hợp chất asterone sulfate, isoasterone sulfate và tornasterol A sulfate. Các
hợp chất 56-58 được chứng minh là muối tyrammonium của các sulfate steroid
tương ứng.
11 Từ loài sao biển Asterias amurensis rất phổ biến ở Trung Quốc đã phân lập
được nhiều hợp chất muối sulfate đã biết, bao gồm: cholesterol sulfate (47),
asterone sulfate (53), 24,25-dihydromarthasterone sulfate (59) và tornasterol A
sulfate (55), 3β-O-sulfo-6α-hydroxy-cholesta-9(11),20(22)-dien-23-one (60) và 3β-
O-sulfo-6α-hydroxy-ergost-9(11)-en-23-one (61) [69].
Một nhóm khác của monosulfate steroid mới được đặc trưng bởi các hợp chất
polyhydroxy steroid có chứa thêm một nhóm sulfate ở các vị trí khác nhau trong
nhân steroid và trên mạch nhánh cũng được tìm thấy trong nhiều loài sao bi
ển. VD

gốc từ sinh vật biển [64]. Hợp chất trihydroxy steroid disulfate (79) được phân lập
từ loài sao biển Plazaster borealis [98] là hợp chất disulfate đầu tiên có cả 2 nhóm
sulfate gắn vào nhân 4 vòng của hợp chất steroid.
1.2.1.3. Các hợp chất glycoside polyhydroxy steroid
Các hợp chất polyhidroxysterodglycoside là các chất chuyển hóa đặc trưng
trong thành phần chính của sao biển. Theo qui luật, các hợp chất này bao gồm m
ột
nhân steroid, một hoặc 2 đơn vị đường đính vào hệ đa vòng hoặc gắn đồng thời vào
phần nhân steroid và phần mạch nhánh.
Năm 1996, từ loài Herrica downeaye, ở Mexico Palagiano và cs đã phân lập
được 20 glycoside.
Trong vài năm gần đây khoảng 80 hợp chất polyhydroxy steroid glycoside
mới được phân lập từ sao biển.
14 Từ loài sao biển Certonardoa semiregularis Wang và cs đã phân lập được 10
hợp chất glycoside mới, là certonardosides A-J (80-89) [110] cùng 4 hợp chất
glycoside là certonardosides K-N (90-93) [112]. Một nhóm nghiên cứu khác của
15

Trung Quốc cũng đã phân lập thêm từ loài sao biển này được 10 hợp chất
certonardosides mới, kí hiệu 94-103 [107, 108]. 16


Từ loài sao biển Hippasteria phrygiana thu thập được ở vùng biển Okhotsk đã
phân lập được một glycoside mới phrygioside A (136) và một hợp chất đã biết là
Phrygioside B (137). Hợp chất này có chứa 3-O-methyl-β-D-xylopyranosyl-(1→2)-
α-L-arabinofuranosyloxy ở phần mạch nhánh và một nhóm sulfate ở vị trí C-6 [58].
19

Hợp chất 137 có chứa 3-O-methyl-4-O-sulfo-β-D-xylopyranosyl tại vị trí C-24 của
phần mạch nhánh [62].

Từ hai loài sao biển Henricia aspera và H.tumida thu thập tại vùng biển Thái
Bình Dương đã phân lập được các hợp chất glycosyl polyol mới tương ứng là
asperosides A (138) và B (139) cùng tumidoside A (140) và B (141) [66]. Trong
đó, hai hợp chất 138 và 141 có chứa 2 đơn vị đường là 2,3-di-O-methyl-β-D-
xylopyranosyl ở vị trí C-3, còn ở hai hợp chất 139 và 140 có hai đơn vị đường là
2,4-di-O-methyl-β-D-xylopyranosyl ở vị trí C-3 [48]. Bốn hợp chấ
t glycosylated
polyols khác, kí hiệu là 142-145, được nhóm nghiên cứu người Nga phân lập từ các
loài sao biển tương ứng là Patiria (Asterina) pectinifera, Aphelasterias Japonica,
Asterias rathbuni [31, 32, 49].
20
Từ loài sao biển Fromia milleporella thu thập ở vùng biển Ấn Độ Dương phân
lập được 2 hợp chất là milleporosides A (146) and B (147) cùng có mạch đường là
3-O-methyl-β-D-xylopyranosyl-(1→4)-3-O-methyl-β-D-xylopyranosyl và chỉ khác
nhau ở phần mạch nhánh [65]. Hai hợp chất trofosides A (148) and B (149) từ loài
sao biển Trofodiscus uber là những monosides với một đơn vị đường 3-O-methyl-β-
21


Trong đó, hợp chất novaeguinoside A (167) được xem là một asteron sulfate
có chứa một mạch đường gồm 5 phân tử đường đơn. Các phân tử đường đơn có mặt
trong dãy cacbonhydrat này thường là quinovose, fucose, xylose, glucose và
galactose. Tuy nhiên, ở hợp chất 169, phần mạch cacbohydrat lại có mặt của L-
arabinosyl. Đây là trường hợp rất hiếm xảy ra ở các hợp chất asterosaponine [100].
23

Từ dịch chiết BuOH của loài sao biển này cũng đã phân lập được thêm 3 hợp chất
asterosaponine mới khác kí hiệu là 170, 171, 172, 173 [102].

Từ loài sao biển Anasterias minuta đã phân lập được 2 hợp chất
asterosaponine sulfate mới, kí hiệu là anasterosides A (174) và B (175). Kết quả cho
thấy, hợp chất 174 có nhóm –OH ở vị trí C-20 có hoạt tính mạnh. Trong khi đó, hợp
chất 175 có phần mạch nhánh ngắn hơn lại không thể hiện hoạt tính [13].
Từ dịch chiết phân cực của loài sao biển Luidia quinaria ở Nhật Bản và loài
sao biển Psilaster cassiope của Mexico, De Marino và cs
đã phân lập được 2 hợp
chất asterosaponines mới là luidiaquinoside (176) và psilasteroside (177) [16].
Từ loài sao biển Asterias rubens đã phân lập được ba hợp chất asterosaponine
mới là ruberosides E (178), F (179) và G (180) [92, 93]. Trong đó, hợp chất 180 có
24

cấu trúc lạ với một đơn vị đường 6-deoxy-xylo-hex-4-ulose đính vào mạch nhánh.
Hai hợp chất 181 và 182 được phân lập từ loài sao biển Novodinia antillensis [113].

1.2.2. Các nghiên cứu về hoạt tính sinh học [78, 81, 84]
1.2.2.1. Hoạt tính gây độc tế bào
36 hợp chất polyhidro steroid 1-36 từ loài sao biển Certonardoa semiregularis
[107, 108, 110, 111, 112] đã được các nhà khoa học Hàn Quốc thử hoạt tính gây
độc tế bào in vitro với các dòng tế bào ung thư ở người, như: ung thư phổi (A549),

50
lần lượt là 6,8
µg/µl và 1.4 µg/µl [110]. Hợp chất 104 thể hiện hoạt tính gây độc tế bào đối với
dòng tế bào ung thư da ở người SK-MEL-2 với giá trị ED
50
= 2.67 µg/µl [109].
Hợp chất Phrygioside B (137) phân lập từ loài sao biển Hippasteria
phrygiana thu thập được ở vùng biển Okhotsk có khả năng gây độc đối với dòng tế
bào Ehrlich carcinoma với giá trị EC
50
= 70 μg/ml và ức chế quá trình hấp thụ Ca+2
trong spleenocytes của chuột với giá trị EC
50
= 20 μg/ml [62].