BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

-----------------------------

ĐINH THỊ HÀ

NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP, CHUYỂN HÓA VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC
DỤNG SINH HỌC CỦA STEROID TỪ LOÀI SAO BIỂN
ACANTHASTER PLANCI

Chuyên ngành: Hóa học các Hợp chất thiên nhiên
Mã số: 9 44 01 07

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội-2020


Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ
- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Người hướng dẫn khoa học 1: PGS. TS. Trần Thị Thu Thủy
Người hướng dẫn khoa học 2: PGS. TS. Ngô Đại Quang

Phản biện 1:
Phản biện 2:

sinh học của chúng. Hiện nay, chưa có công trình nào đi sâu vào nghiên cứu
phân lập, chuyển hóa hóa học và đánh giá hoạt tính của các steroid phân lập
được từ sinh vật biển. Sao biển Acanthaster planci là loài sao biển phổ biến ở
vùng biển Việt Nam, chúng là mối đe dọa với sự tồn vong của các rạn san hô
sống do đây là nguồn thức ăn ưu thích của chúng. Các nghiên cứu bước đầu
cũng chỉ ra thành phần hóa học chính của sao biển Acanthaster planci là các
steroid, đặc biệt là các steroid phân cực. Điều này định hướng cho tác giả lựa
chọn đề tài nghiên cứu của luận án là: “Nghiên cứu phân lập, chuyển hóa và
đánh giá tác dụng sinh học của steroid từ loài sao biển Acanthaster planci”.
2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
1


Nghiên cứu thành phần hóa học loài sao biển Acanthaster planci của
Việt Nam, thực hiện tổng hợp các dẫn xuất steroid theo định hướng hydroxyl
và oxime hóa từ một steroid phân lập được từ loài sao biển này và đánh giá
hoạt tính sinh học của chúng.
3. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án
Để đạt được các mục tiêu trên, luận án đã thực hiện các nội dung sau:
• Phân lập và xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất từ loài sao biển
Acanthaster planci, đặc biệt là các steroid
• Chuyển hóa các dẫn xuất theo định hướng hydroxyl hóa và oxime hóa từ 1
steroid có hàm lượng lớn trong sao biển Acanthaster planci.
• Thử nghiệm một số hoạt tính sinh học của các chất phân lập và tổng hợp được.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
Phần này tập hợp các nghiên cứu trong nước và quốc tế về các vấn đề:
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.

hợp chất bao gồm: phổ khối ion hóa phun mù điện tử (ESI-MS), phổ khối
phân giải cao (HR ESI-MS), độ quay cực ([α]D), phổ cộng hưởng từ hạt
nhân một chiều (1H, 13C, DEPT, 1D TOCSY) và hai chiều (HSQC, HMBC,
COSY, NOESY, ROESY) được ghi trên máy Bruker Avance 500 MHz
hoặc Bruker Avance III 700 MHz, sử dụng TMS là chất chuẩn nội.
2.2.3. Các phương pháp đánh giá hoạt tính
2.2.3.1. Phương pháp đánh giá hoạt tính gây độc tế bào
Hoạt tính gây độc tế bào của các hợp chất được đánh giá theo phương
pháp MTS thực hiện tại: Viện hóa học các hợp chất thiên nhiên – Viện
HLKHCNVN (Hep G2, HeLa); Trung tâm nghiên cứu Hợp chất tự nhiên Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc (KIST) (T98G); Viện Hóa sinh hữu
cơ Thái Bình Dương (PIBOC) – Viện Hàn lâm Khoa học liên bang Nga –
Vladivostok (HCT-116, HT-29, RPMI-7951, T-47D, MDA-MB-231).
2.2.3.2. Phương pháp thử nghiệm khả năng ức chế hình thành khối u trên
thạch mềm
3


Các chất thử nghiệm được thêm vào môi trường nuôi tế bào ở các nồng
độ không gây độc 5, 10 và 15 μM, ủ trong 4 tuần. Các khối u hình thành được
đo bằng kính hiển vi và phần mềm ảnh theo phương pháp của Colburn. Thực
hiện tại PIBOC – Viện Hàn lâm Khoa học LB Nga.
2.2.3.3. Phương pháp thử nghiệm hoạt tính ức chế sự di căn của tế bào ung thư
biểu mô tuyến vú bằng xét nghiệm chữa lành vết thương (wound-healing assay)
Các chất thử nghiệm (10 μM) được đưa vào môi trường đã được tạo
một vết thương trên khối tế bào ung thư biểu mô tuyến vú MDA-MB-231 đã
phát triển và để trong 48 giờ. Độ đóng vùng tổn thương được đo và xác định
phần trăm khoảng cách di chuyển của tế bào. Thực hiện tại PIBOC – Viện
Hàn lâm Khoa học LB Nga.
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM
3.1. Phân lập các hợp chất từ loài sao biển Acanthaster planci

AP2. Planciside B (chất mới)

AP1. Planciside A (chất mới)
5


AP4. Planciside D

AP3. Planciside C (chất mới)

AP5. 3-O-sulfothornasterol A

AP6. 5-ergost-7-en-3-ol

AP7. Cholesterol

AP8. Astaxanthin

AP9. Thymin

AP10. Uracil

AP11. Acanthasglycoside G
(chất mới)

AP12. Pentareguloside G

AP13. Acanthasglycoside A

AP14. Maculoside


11141.4735

-MS, 1.3-1.8min #76-100

3

1+
437.1941

2+
605.2223

2

2

1+
526.3922

1

Intens.
x106
4

2570.2335

1



800

900

1000

1100

1200

1300

m/z

Hình 4.21: Phổ (+) HR-ESI-MS của AP11

400

500

600

700

800

900

1000

ppm. 5 tín hiệu carbon nhóm CH tại δC 102,3; 103,6; 104,9; 104,9; 106,9 ppm
được xác định là các carbon anome của 5 gốc đường. Ngoài ra, trong vùng từ
60 – 90 ppm có các tín hiệu cộng hưởng của 23 nguyên tử carbon liên kết trực
tiếp với nguyên tử oxy, bao gồm 22 carbon oximetin trong đó có 2 carbon của
phần aglycon tại δC 77,4 (C-3) liên kết với nhóm sulfate; δC 80,1 (C-6) liên kết
với chuỗi carbohydrate; và 20 carbon thuộc các phân tử đường tại δC 73,8;
91,0; 74,4; 71,7; 82,3; 75,1; 85,7; 71,4; 84,3; 77,5; 75,7; 72,8; 73,7; 74,9; 72,3;
71,8; 76,2; 77,5; 75,5; 73,4 ppm; và 1 carbon bậc 4 của nhóm C=O tại δC
208,0 ppm. Độ chuyển dịch hóa học trong phổ 1H và 13C chỉ ra rằng phần
aglycon của AP11 có dạng đã biết là 3β,6α-dihydroxy-5α-pregn-9(11)-en-20-

8


one (asterone) đã bị sulfate hóa ở vị trí C-3 và có liên kết glycoside ở vị trí C-6
trong nhân steroid.
Các tương tác nhận được trên phổ COSY và HSQC cho phép ghép
nối các mảnh cấu trúc từ C-1 đến C-8, C-11 đến C-12, và C-8 đến C-17 của
phần aglycon. Trên cơ sở kết quả phổ COSY, cùng các tương tác HMBC
giữa các proton với các carbon cho phép khẳng định vị trí của các nhóm H18, H-19, H-21 và một liên kết đôi ở vị trí 9(11) của phần khung steroid
cũng như chứng minh cho toàn bộ cấu trúc của phần aglycon. Phổ ROESY
cho thấy các tương tác chìa khóa giữa H-5 với H-3α, H-7α; H-14 với H-12α,
H-17; H3-18 với H-8, H-15β, H-16β; và H3-19 với H-2β, H-4β, H-6β, H-8.
Điều này chứng minh cấu hình khung steroid ở các vị trí được xác định là
5α/8β/10β/13β/14α/17α và cấu hình tương đối của các nhóm thế ở C-3 và C6 là 3β và 6α. Trên phổ HMBC có xuất hiện tương tác của proton anome H1 của đơn vị đường Qui1 ở δH 4,82 ppm với C-6 ở δC 80,1 ppm của aglycon
và trong phổ ROESY có xuất hiện tương tác của proton anome H-1 của
Qui1 ở δH 4,82 ppm với H-6 ở δH 3,78 ppm của aglycon. Điều này chứng tỏ
vị trí liên kết của chuỗi oligosaccharide với phần aglycon là vị trí C-6.

Hình 4.25: Phổ 1D TOCSY của hợp chất AP11

acanthaglycoside G.
Bảng 4.8: Dữ liệu phổ phần aglycon của hợp chất AP11
Cac

Hab (JHz)

35,8

63,2
12,9

1,63 m
1,38 m
2,81 (brd, J 13,6 Hz)
1,89 (brq, J 12,5 Hz)
4,87 m
3,45 (brd, J 12,6Hz)
1,70 m
1,48 m
3,78 m
2,66 m
1,28 m
2,06 m
‒
‒
5,24 (brt, J 4,2 Hz)
2,14 brs
‒
1,33 m
1,76 m

6
7β
7α
8
9
10
11
12
13
14
15α
15β
16β
16α
17
18

a

29,3
77,4
30,6
49,1
80,1
41,3
35,4
146,0
35,8
115,8
40,4

C5D5N, b 500,13 MHz, c 125,75 MHz

11

C-13, C-18
C-12, C-13, C-14,
C-17
C-1, C-5, C-9, C-10

C-17, C-20


Bảng 4.9: Dữ liệu phổ NMR của chuỗi đường của hợp chất AP11
δCac

δHab (JHz)

104,9

4,82 (d, J 7,6 Hz)

2
3
4
5
6
Qui 2
1

73,8d

4,12 (t, J 8,7 Hz)
3,56 (t, J 8,7 Hz)
3,90 m
1,73 (d, J 6,1 Hz)

102,3

4,84 (d, J 7,9 Hz)

2

84,3

3
4
5
6
Fuc
1
2
3

74,9

4
5
6
Qui 4
1
2

C-4 Qui2

4,00 (t, J 8,3 Hz)

H-3, H-5 Qui3; H-4, H6 Qui2
H-1 Fuc

77,5
75,7
72,8
17,7d

4,13 (t, J 9,3 Hz)
3,62 (t, J 8,9 Hz)
3,71 m
1,48 (d, J 6,0 Hz)

H-1, H-5 Qui3
H-6 Qui3
H-1, H-3 Qui3
H-4 Qui3

106,9
73,7d

H-3, H-5 Fuc; H-2 Qui3

72,3
71,8d
16,9


C-2 Qui2
C-3 Qui2
C-4, C-5 Qui2

C-3 Qui3, C-1
Fuc
C-2, C-4 Qui3
C-5, C-6 Qui3
C-3 Qui3
C-4, C-5 Qui3
C-2 Qui3
C-1, C-3 Fuc

H-1, H-5 Fuc

12


3
4
5
6
a

77,5
75,5
73,4
17,8d


dưới đây.

Sơ đồ 4.1. Tổng hợp các dẫn xuất polyhydroxysteroid từ cholesterol
13


Tác nhân và điều kiện phản ứng: (i): BH3.THF, H2O2, NaOH, 0 oC, 1 giờ (15c:
71%, 16c: 9%); (ii): SeO2, dioxane, H2O, 80 oC, 80 giờ (17c: 50%, 18c: 2,0%,
19c: 3,5%); (iii): 4% OsO4/H2O, NMO, đun hồi lưu, 48 giờ (20c: 74%); (iv): 1.
HCOOH 88%, THF/H2O2, 12 giờ, 2. KOH 3% trong MeOH (21c: 75%).
Các hợp chất tổng hợp được mặc dù không phải là những chất mới, tuy
nhiên nội dung nghiên cứu này nêu ra các phương pháp tổng hợp đơn giản
và hiệu quả hơn so với các phương pháp đã biết cho các chất có hoạt tính và
chỉ đi qua một bước phản ứng. Các phương pháp này đồng thời có thể áp
dụng trên các hợp chất steroid khác từ sao biển để tổng hợp ra các dẫn xuất
polyhydroxysteroid.
4.2.2. Chuyển hóa các dẫn xuất hydroximinosteroid
Các nghiên cứu gần đây về mối liên hệ hoạt tính - cấu trúc của các
hợp chất hydroximinosteroid cho thấy đây là lớp chất tiềm năng thể hiện
nhiều hoạt tính sinh học lý thú. Đồng thời, các nghiên cứu cũng chỉ ra
rằng vị trí của các nhóm oxime và loại mạch nhánh ở vị trí C-17 của
khung steroid giống của cholestane có hoạt tính tốt hơn cả so với các loại
mạch nhánh khác như của stigmastane hay sitostane. Vì vậy, cholesterol
được lựa chọn làm nguyên liệu đầu để tổng hợp các dẫn xuất
hydroximinosteroid. Các sản phẩm được tổng hợp có nhóm oxime ở vị
trí C-3; hoặc C-3 và C-6; và vòng epoxy ở vị trí C-4,5. Bốn
hydroximinosteroid (23c, 25c, 29c, 31c) trong đó có 2 chất mới (29c,
30c) và 7 chất trung gian (15c, 22c, 24c, 26c, 27c, 28c, 30c) trong đó có
1 chất mới (30c) đã được tổng hợp theo như sơ đồ 4.2 dưới đây.
Từ cholesterol thực hiện chuyển hóa theo các hướng khác nhau để

a. Hoạt tính sinh học của các hợp chất polyhydroxysteroid glycoside
Hợp chất AP1 được thử nghiệm hoạt tính gây độc tế bào trên ba
dòng tế bào HCT-116, T-47D và RPMI-7951. Kết quả hợp chất AP1 có
khả năng gây độc tế bào trên dòng tế bào HCT-116 và RPMI-7951 với
giá trị IC50 tương ứng là 36 và 58 µM, so với đối chứng dương cisplatin.
Cả AP1 và cisplatin không gây độc trên dòng tế bào T-47D (bảng 4.23).
Bảng 4.23: Hoạt tính gây độc tế bào in vitro của hợp chất AP1
Dòng tế bào
(IC50 µM)
AP1
Cisplatin
HCT-116
36
75
T-47D
>150
> 150
RPMI-7951
58
43

A

B

Control

AP1, 15 μM

C

IC50, µM IF50, µM
>150
>15
>150
>15
>150
15
>150
14

HT-29
IC50, µM IF50, µM
>150
>15
>150
>15
109
11
90
7

MDA-MB-231
IC50, µM IF50, µM
>150
>15
>150
>15
30
13
24

15c
16c
17c
18c

IC50 µM
Hep G2
T98G
>100
>100
11,59
>100
>100
>100
11,89
>100

Chất
19c
20c
21c
Paclitaxela

IC50 µM
Hep G2
T98G
>100
>100
>100
>100


IC50 (µM)
HepG2 HeLa
>100
>100
42,4
68,6
>100
>100
>100
>100
>100
>100
0,040 0,031

Chất
T98G
>100
70,3
>100
69,8
>100
0,023

27c
28c
29c
30c
31c
Paclitaxela

tính gây độc tế bào trên các dòng tế bào ung thư được thử nghiệm.
KẾT LUẬN
1. Đã phân lập được 14 hợp chất từ loài sao biển Acanthaster planci.
Cấu trúc của các hợp chất này được xác định bằng các phương pháp phổ khối
lượng, phổ cộng hưởng từ hạt nhân và các phương pháp hóa lý khác. Các hợp
chất phân lập và xác định được cấu trúc bao gồm: planciside A (AP1);
planciside B (AP2); planciside C (AP3); planciside D (AP4); (3-Osulfothornasterol A (AP5); 5-ergost-7-en-3-ol (AP6); cholesterol (AP7);
astaxanthin (AP8); thymin (AP9); uracil (AP10); acanthaglycoside G (AP11);
pentareguloside G (AP12); acanthaglycoside A (AP13); maculoside (AP14).
Trong đó có 4 hợp chất steroid glycoside AP1, AP2, AP3 và AP11 là
các chất mới. Ngoài ra, hợp chất pentareguloside G (AP12) lần đầu tiên được
tìm thấy ở loài Acanthaster planci của Việt Nam.
2. Từ cholesterol đã tổng hợp được 17 dẫn xuất, trong đó có 7 dẫn xuất
polyhydroxysteroid (15c-21c), 4 dẫn xuất hydroximinosteroid (23c, 25c, 29c,
19


31c) và 6 dẫn xuất trung gian (22c, 24c, 26c, 27c, 28c, 30c). Các hợp chất bao
gồm: cholestane-3β,6α-diol (15c); cholestane-3β,6β-diol (16c); cholestan-5ene-3β,4β-diol (17c); cholestan-5-ene-3β,7β-diol (18c); cholestan-5-ene3β,4β,7β-triol (19c); cholestane-3β,5α,6α-triol (20c); cholestane-3β,5α,6β-triol
(21c); cholest-4-ene-3,6-dione (22c); (3E,6E)-dihydroximinocholest-4-ene
(23c); cholestane-3,6-dione (24c); (3E,6E)-dihydroximinocholestane (25c);
cholest-4-ene-3β,6α-diol (26c); 6-hydroxy-4,5-epoxycholestane-3-one (27c);
4α,5α-epoxycholestane-3,6-dione (28c); 4α,5α-epoxy-6-hydroxycholestane-3oxime (29c); 4α,5α,6α-trihydroxy-cholestane-3-one (30c); 4α,5αepoxycholestane-3,6-dioxime (31c). Trong đó 29c, 30c, 31c là các chất mới.
3. Đã khảo sát hoạt tính gây độc tế bào và đánh giá ảnh hưởng của các
hợp chất AP1, AP11, AP12, AP13, AP14 đến sự hình thành khối u trên thạch
mềm của các dòng tế bào ung thư ở người. Kết quả cho thấy:
- Hợp chất AP1 có hoạt tính gây độc tế bào trên dòng tế bào ung thư ruột kết
(HCT-116) và ung thư sắc tố ác tính (RPMI-7951) với giá trị IC50 tương ứng
là 36 µM và 58 µM. Hợp chất AP1 có hoạt tính ức chế sự tăng sinh tế bào
HCT-116, T-47D và RPMI-7951 nhưng không có ảnh hưởng đến sự hình

18,5 và 2,9 µM. Trong đó chất 21c và 31c là hai chất có tiềm năng để nghiên
cứu và đánh giá sâu hơn về hoạt tính gây độc tế bào ung thư não.
KIẾN NGHỊ
Đối với loài sao biển A.planci: cần có những nghiên cứu sâu hơn nữa
về thành phần hóa học, đặc biệt là các lớp chất polyhydroxysteroid glycoside
để từ đó có thể phát triển các sản phẩm nâng cao sức khỏe, phòng ngừa và hỗ
trợ điều trị các căn bệnh như ung thư, viêm nhiễm…
Tiếp tục mở rộng hướng chuyển hóa cũng như thử nghiệm hoạt tính
của các dẫn xuất của cholesterol trên một số dòng tế bào ung thư khác.

21


1.

NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
Từ loài sao biển Acanthaster planci thu thập được từ vùng biển

Việt Nam đã phân lập được 14 hợp chất. Trong đó, bốn hợp chất steroid
glycoside là các hợp chất mới lần đầu tiên được phân lập từ tự nhiên, bao
gồm 3 hợp chất polyhydroxysteroid glycoside là planciside A (AP1);
planciside B (AP2); planciside C (AP3) và 1 hợp chất asterosaponin là
acanthaglycoside G (AP11).
2. Cholesterol phân lập từ sao biển Acanthaster planci được sử dụng
làm nguyên liệu đầu đã chuyển hóa được 17 dẫn xuất, bao gồm 07 dẫn xuất
polyhydroxysteroid, 04 dẫn xuất hydroxyminosteroid, và 06 dẫn xuất trung
gian. Các hợp chất polyhydroxysteroid đã được tổng hợp bằng phương pháp
ngắn gọn và hiệu quả với 1 hoặc 2 bước phản ứng. Bốn dẫn xuất
hydroxyminosteroid với nhóm oxime ở các vị trí C-3, C-6 và có liên kết đôi ở
vị trí C4/5 hoặc có liên kết với nguyên tố oxy ở vị trí C-4, C-5 đã được tổng

2. A.A. Kicha, Thi H. Dinh, N.V. Ivanchina, T.V. Malyarenko, A.I.
Kalinovsky, R.S. Popov, S.P. Ermakova, T.T.T. Tran, and L.P. Doan. Three
new steroid biglycosides, Plancisides A, B, and C, from the starfish Acanthaster
planci. Nat. Pro. Commun., 2014, Vol. 9, No.9, 1269-1274 (SCI-E)
3. Bằng sáng chế: Hợp chất (24S)-28-O-[beta-D-galactofuranosyl-(1→5)alpha-L-arabinofuranosyl]-24-methyl-5alpha-cholestane-3beta, 4beta, 6alpha,
8, 15beta, 16beta, 28-heptol và phương pháp phân lập hợp chất này từ loài sao
biển Acanthaster planci. Đoàn Lan Phương, Trần Thị Thu Thủy, Đinh Thị
Hà, A.A. Kicha, N.V. Ivanchina, T.V. Malyarenko, A.I. Kalinovsky, R.S.
Popov, S.P. Ermakova, Phạm Minh Quân, Số 18377, Quyết định số
6820/QĐ-SHTT, 05/02/2018.
4. Giải pháp hữu ích: Hợp chất [(24S)-28-O-[alpha-L-fucopyranosyl(1→2)-3-O-methyl-beta-D-xylopyrano-syl]-24-methyl-5alpha-cholestane 23