Hợp chất MOMILACTONE A & B là gì mà lại có khả năng ức chế, chống bệnh tiểu đường, ung thư, gout?

Theo nghiên cứu mới đây, nếu trong thực phẩm có hai hợp chất quý này thì sẽ có khả năng gây ức chế tế bào ung thư và phòng chống bệnh tiểu đường, gout.

1. Momilactone là gì ?

Momilactones là những hợp chất allelochemical sản sinh bởi gạo và rêu. Chúng thuộc về một họ nhỏ diterpenes xuất hiện tự nhiên được gọi là (9β-H)-pimaranes, được đặc trưng bởi sự định hướng proton ở vị trí β trên carbon-9 của bộ khung pimarane.

2. Momilactone A & B là gì ?

Momilactones A và B là allopathic phytoalexins có liên quan đến tính kháng cỏ của lúa, lần đầu tiên được phân lập từ vỏ hạt gạo, mang cấu trúc 19,6β-lactone. Cái tên "Momi" đề cập đến nguồn gốc của các hợp chất này, vỏ trấu, trong Tiếng Nhật.

Những hợp chất này sớm được tìm thấy khả năng ức chế nảy mầm, hoạt động tăng trưởng của cây con, và hoạt động chống vi trùng. Sau đó, tính chất allelochemical của các hợp chất này cũng được thể hiện.

Allelopathy là gì?

Allelopathy hay cảm nhiễm qua lại là một hiện tượng sinh học trong đó một sinh vật sản xuất một hoặc nhiều chất sinh hóa có ảnh hưởng đến sự nảy mầm, phát triển, tồn tại và sinh sản của các sinh vật khác. Những hợp chất sinh hóa này được gọi là allelochemicals và có thể có tác dụng có lợi (positiveallelopathy) hoặc bất lợi (negative allelopathy) trên các sinh vật mục tiêu và quần xã.

Allelochemicals là một tập hợp con của các chất chuyển hóa thứ cấp hay chất trao đổi bậc 2, không cần thiết cho quá trình chuyển hóa (tức là tăng trưởng, phát triển và sinh sản) của sinh vật. Allelochemicals với tác động tiêu cực là một phần quan trọng của việc bảo vệ thực vật chống lại động vật ăn cỏ.

Phytoalexin là gì?

Phytoalexin là chất chống vi trùng và thường là chất chống oxy hóa được tổng hợp de novo bởi thực vật tích lũy nhanh chóng tại các khu vực bị nhiễm mầm bệnh. Chúng là các chất ức chế phổ rộng và đa dạng về mặt hóa học với các loại khác nhau đặc trưng của các loài thực vật cụ thể.

3. Hoạt tính sinh học của momilactone A và B

Ức chế hạt giống nảy mầm

Momilactones A và B có khả năng ức chế sự nảy mầm của cây Arabidopsis tại nồng độ trên 30 μM và 10 μM, với các giá trị IC50 tương ứng là 742 μM và 48,4 μM. Ngoài ra, momilactone B cũng có thể ức chế hoàn toàn sự nảy mầm của cây Leptochloa chinenesis (Cỏ đuôi phụng) (ở 4 ppm), Amaranthus retroflexus (ở 20 ppm) và cây Cyperus Difformis (Cỏ gấu) (ở 20 ppm).

Ức chế tăng trưởng thực vật đối với cỏ dại và cây khác

Momilactone B ức chế sự phát triển của chồi và rễ của cỏ lồng vực ở nồng độ lớn hơn 1 μM, cho thấy sự ức chế 59−82%, với giá trị IC50 là ∼6,5 μM. Cơ chế ức chế tăng trưởng thực vật cho momilactones trong cỏ lồng vực đã được liên kết với các biểu thức thay đổi của miRNA liên quan đến sự tái nạp tín hiệu hormone thực vật, sửa chữa cắt bỏ nucleotide, kích thích tăng sinh thụ thể peroxisome (con đường PPAR) và tín hiệu p53.

Cây Cyperus Difformis (Cỏ gấu)

Bên cạnh đó, các hợp chất này cũng ức chế sự phát triển của chồi và rễ của các thực vật một lá mầm và hai lá mầm khác ở nồng độ khác nhau, bao gồm cải xoong (Lepidium sativum), rau diếp (Lactusa sativa), cỏ đinh lăng (Medicago sativa), ryegrass (Lodium multiflorum), timothy (Phleum pretense), Echinochloa colonum, Crabgrass (Digitaria sanguinalis), bắp cải Trung Quốc (Brassica rapa) và Arabidopsis thaliana.

Cây Arabidopsis

Mặt khác, tiềm năng của momilactone A ít hơn nhiều so với B. Tác dụng ức chế của momilactones A và B trên sự phát triển rễ và chồi của cây lúa đã được chứng minh; chúng chỉ hiển thị kết quả dương tính ở nồng độ tương ứng lớn hơn 100 và 300 μM. Ở nồng độ gây độc tế bào đối với cỏ dại, A và B không thể nhìn thấy thiệt hại cho cây lúa.

Độc tính gây độc tế bào chống lại dòng tế bào ung thư

Momilactones A và B có hoạt tính gây độc tế bào chống lại tế bào ung thư bạch cầu P388 có giá trị IC50 tương ứng là 2,71 μM và 0,21 μM.

Ngoài ra, momilactone B làm giảm khả năng sống sót của các tế bào ung thư máu, tức là, HL-60 (myeloblastic ở tế bào bạch cầu người), Jurkart (tế bào bạch cầu T ở người), RBL-2H3 (một dòng tế bào ung thư bạch cầu basophilic) và p815 (tế bào mastocytoma chuột), ở nồng độ dưới 6 μM.

Trong đó, chất độc tế bào hoạt động trên các tế bào Jurkart có liên quan đến việc gây ra apoptosis (chết rụng tế bào) thông qua cysteine-aspartic protease (gọi tắt là caspase) và ty thể. Momilactone B cũng gây độc tế bào chống lại các tế bào ung thư ruột kết HT29 và SW620 (giá trị IC50 <1 μM) và dòng tế bào ung thư vú T47D. Hiệu quả được kèm theo một quy định về sự biểu hiện của các gen liên quan đến apoptosis và một cảm ứng của apoptosis thông qua STAT5b và phụ thuộc tiến trình caspase-3.

Trong các tế bào ung thư bạch cầu U937 ở người, momilactone B tác động tế bào G1 bắt giữ chu kỳ và apoptosis thông qua việc gây ra biểu hiện p21, ức chế các hoạt động kinase liên quan đến Cdk / cyclin và điều chỉnh giảm quá trình phosphoryl hóa pRB.

4. Chất ức chế tiểu đường, béo phì và bệnh gout

Nhóm nghiên cứu của PGS Trần Đăng Xuân, Trưởng phòng thí nghiệm Sinh lý thực vật và Hóa sinh, Đại học Hiroshima (Nhật Bản) đã tìm ra cơ chế hoạt động ức chế α-amylase và α-glucosidase của hai hợp chất momilactone A và B và kiểm tra hoạt tính chống tiểu đường, béo phì và bệnh gout, dựa trên các thí nghiệm "in vitro" về ức chế hoạt động của các enzyme chính có trong các bệnh này.

Trong đó, tác dụng ức chế của momilactone B đối với hai enzyme chủ chốt này lớn hơn A. Tuy vậy, cả hai hợp chất đều có hoạt tính vượt trội so với chất ức chế chuẩn đang sử dụng trong điều trị bệnh tiểu đường hiện nay. Sự có mặt của momilactones A và B giúp cho việc ăn một lượng gạo vừa phải hàng ngày, góp phần tăng cường sức khỏe con người thông qua giảm bớt nguy cơ tiểu đường, bệnh gout và béo phì

Hợp chất MOMILACTONE A & B có trong gạo hữu cơ Thần Nông Ong Biển

PGS Trần Đăng Xuân, Trưởng phòng thí nghiệm Sinh lý thực vật và Hóa sinh, Đại học Hiroshima (Nhật Bản) lần đầu tiên công bố trên tạp chí khoa học quốc tế nổi tiếng Molecules của MDPI về việc tìm thấy sự hiện diện của hai hợp chất Momilactone A và B (MA và MB) trong lúa gạo.