Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngày càng có nhiều những nghiên cứu y học thành công đem lại nhiều giá trị thực tiễn trong điều trị bệnh.
Sứ mệnh cao cả nhất của ngành y là luôn phải tìm ra các phương án điều trị tối ưu nhất tức là tăng khả năng điều trị và giảm các tác dụng phụ đến mức tối đa. Chính vì lý do đó công nghệ hướng đích đã được ra đời, đây được xem như một làn gió mới thổi vào ngành y hiện nay.
Bài viết dưới đây của Nhà thuốc Vinh Lợi sẽ giải thích cho các bạn thế nào là công nghệ hướng đích và những áp dụng của nó trong cuộc sống hiện nay.
Công nghệ hướng đích là gì?
Theo tiến sĩ Lê Thị Thu Hương hiện đang là giảng viên Bộ môn Dược liệu và Dược học Cổ truyền, Đại học Quốc gia Hà Nội, Trưởng nhóm nghiên cứu tiềm năng “Thiết kế và phát triển thuốc mới” cho biết công nghệ hướng đích là một phương pháp mới giúp các hoạt chất có chứa trong thuốc được đưa đến vị trí những tế bào đang bị tổn thương, bệnh một cách nhanh và hiệu quả nhất.
Lần đầu công nghệ này được giới thiệu là vào cuối thế kỷ 19 đầu thế kỷ 20 bởi nhà khoa học đã đạt được giải nobel y học Paul Ehrlich (1854-1915). Ông đã đưa ra khái niệm “viên đạn đen thần kỳ” để nói đến những loại thuốc đã được gắn kết một cách chọn lọc nhằm đưa các hoạt chất này đến tế bào mà nó ảnh hưởng một cách nhanh nhất, tập chung, không bị vương vãi tại các tế bào khỏe mạnh khác, không gây lãng phí các hoạt chất có trong thuốc.
Ngay từ khi mới được giới thiệu và ra đời công nghệ hướng đích đã tạo được tiếng vang lớn, được nghiên cứu và áp dụng nhiều trong các loại thuốc hiện nay. Các loại thuốc này giúp cho bệnh nhân cải thiện nhanh tình trạng bệnh, giảm liều lượng đưa vào trong cơ thể so với các loại thuốc khác, giảm hầu hết các tâc dụng phụ nguy hiểm.
Các nhóm thuốc có gắn công nghệ hướng đích được chưa ra thành nhiều nhóm, các nhóm tiêu biểu được áp dụng nhiều: nhóm phân từ nhỏ, vắc xin, hệ dẫn thuốc, thuốc tạo ra từ kháng thế. Đặc biệt công nghệ này được áp dụng nhiều và có tính quan trọng cao trong điều trị ung thư, nhất là phương pháp hoá trị.
Chính vì vậy trong một thập kỷ gần đây công nghệ hướng đích đang được đầu tư nghiên cứu mạnh hơn, dự đoán trong tương lai khả năng có nhiều các sản phẩm đột phá được áp dụng công nghệ này.
Tại Việt Nam, trong những năm gần đây các nhà khoa học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, Khoa Y Dược, Đại học Quốc gia Hà Nội và Đại học Dược Hà Nội đã ghi dấu lịch sử cho nền y học Việt Nam đó là đã nghiên cứu và áp dụng thành công công nghệ hướng đích vào hoạt chất quý curcumin có trong củ nghệ.
Chính việc áp dụng công nghệ này đã tạo ra một hệ (Nano Curcumin, Axit Folic liên kết Curcumin) hay còn có tên gọi khác là nanocurcumin. Đây là các phân tử curcumin vô cùng nhỏ giúp cho cơ thể dễ hấp thu và đưa đến đúng tế bào bị tổn thương làm cho sản phẩm này có thể hỗ trợ bệnh nhân trong các trường hợp bị đau dạ dày, trào ngược dạ dày. Nghiên cứu này được xem như một bước đột phá to lớn trong nền y học Việt Nam hiện đại.
Thành công này đã ghi tên Việt Nam trở thành quốc gia thứ 2 trên thế giới tạo ra được viên sủi nghệ curcumin với công nghệ hướng đích, hỗ trợ điều trị các vấn đề liên quan đến dạ dày chỉ sau Mỹ.
Xem thêm: Ung thư xương: Dấu hiệu, các giai đoạn của bệnh và cách phòng ngừa
Công nghệ hướng đích điều trị đái tháo đường tại gan
Mục đích chính của công nghệ hướng đích trong điều trị đái tháo đường đó là tác dụng trực tiếp lên gan. Như đã biết gan là nơi đào thải chất độc, dự trữ năng lượng đó là glycogen khi cơ thể no hoặc giải phóng glucose vào máu khi các cơ quan đang đói.
Dưới đây là lý do tại sao gan lại là cơ quan được tác động đến:
- Các loại thuốc khi đi vào trong cơ thể đều trải qua quá trình hấp thụ qua gan.
- Gan là nhà máy hoá chất của cơ thể tiếp nhận nhiều chất độc và chuyển hoá mạnh.
- Công nghệ tuyến đích tác dụng trực tiếp vào gan sẽ giúp thuốc đi đến gan dễ dàng, lưu trữ được lâu hơn và khả năng tác dụng cao nhất. Bên cạnh đó việc tác động trực tiếp lên gan còn giúp giảm nồng độ thuốc tại các vị trí khác như thận, huyết tương, máu,… dẫn đến giảm các vấn đề về tác dụng phụ lên cơ thể.
Một số dẫn chứng tiêu biểu của quá trình này đó là ứng dụng của hoạt chất Glycyrrhizin hay Glycyrrhizic acid (GA) có nhiều bên trong rễ cây cam thảo có ái lực cao đối với các tết bào gan. Các hoạt chất này đã được ứng dụng mạnh mẽ trong thuốc Lamivudine và còn nhiều loại thuốc khác giúp điều trị nhiều vấn đề liên quan đến gan như viêm gan B, các khối u trong gan, hay là Doxorubicin.
Việc hướng tế bào đích vào berberin tạo gan sẽ giúp tăng sự hiện diện của berberin tại đây từ đó nhanh chóng làm hạ đường huyết do các sự tương tác của berberin với quá trình tân tạo đường được nói đến trên. Theo một nghiên cứu Lamivudine giúp tăng khả năng tăng nồng độ tại gan lên 2 lần, còn đối với Doxorubicin thì con số là 13,2 lần.
Để giảm đường huyết thì tác dụng vào gan là tối ưu nhất, bởi vì các quá trình sinh đường hay hạ đường đều tập chung tại gan.
Quá trình tân tạo đường tại gan sinh lý và trong bệnh đái tháo đường
Quá trình tân tạo glucose
Như đã biết bên cạnh quá trình đường phân vô cùng quan trọng đó là tân tạo đường, hai quá trình này đối ngược nhau và đóng vai trò vô cùng quan trọng.
Nếu quá trình đường phân giúp tạo nên năng lượng cho cơ thể thì tân tạo đường sẽ làm tăng đường huyết làm ổn định tuần hoàn.
Các giai đoạn của quá trình tổng hợp
Là phản ứng ngược lại đối với đường phân tân tạo đường cũng sử dụng hầu hết các enzym của đường phân, những enzym này có khả năng xúc tác thuận nghịch các quá trình. Tuy nhiên có 3 quá trình sử dụng enzym riêng biệt sẽ được nêu ra dưới đây.
Trong đường phân 3 quá trình mà enzym không thể xúc tác thuận nghịch đó là các enzym sau: hexokinase, phosphofructokinase và pyruvat kinase. Chính vì lý do đó mà tân tạo đường cũng có 3 enzym riêng biệt xúc tác cho 3 phản ứng:
- Từ pyruvate quay ngược về PEP trải qua quá trình sau: Pyruvate được đưa vào trong ty thể thông qua chất mang đặc biệt MPC, tại ty thể Pyruvate bị chuyển hoá thành oxaloacetat dưới tác dụng của pỵruvat carboxỵlase và ATP. Tiếp đến nhờ vào con thoi malat-aspartat (chất vận chuyển dicarboxylat) mà malat được đưa vào bên trong của bào tương. Ở bào tương malat được chuyển thành oxaloacetat rồi dưới tác dụng của phosphoenol pyruvat cảboxykinase và các phản ứng cacboxyl hoá kèm theo sự có mắt của GTP mà tạo nên PEP.
- Cần phải có enzym fructose- 1,6-diphosphatase mới cơ thể chuyển F1,6DP thành G6P.
- Phản ứng từ G6P trở lại thành glucose có sự có mặt của enzym glucose-6-phóphatase.
Phương trình tổng quát có thể được biểu diễn như sau:
2Pyruvat + 2 NADH + (4H+) +4ATP + 2GTP +6H2O —–> Glucose + (2NAD+) + 4ADP + 2GDP + 6Pi
Nguyên liệu tham gia tân tạo đường
Có thể kể đến nhiều nguyên liệu như: pyruvate, lactate, glycerol, alanine và glutamine,… Đây đều là những hoạt chất không phải là carbohydrate.
Những yếu tố điều hoà quá trình tân tạo glucose
- Những yếu tố kích thích quá trình trên: Glucagon, hormon vỏ thượng thận và ATP.
- Những yếu tố ức chế quá trình: AMP, ADP và insulin.
Trong tất cả các yếu tố trên có glucagon và insulin là 2 enzym quan trọng nhất trong việc điều hòa hoạt động của quá trình đường phân và tân tạo glucose.
Khi nồng độ glucagon tăng lên sẽ làm cho quá trình phân giải glycogen tăng lên làm tăng đường huyết bên cạnh đó để không làm đường huyết tăng quá cao gây nguy hiểm thì nó cũng kích hoạt các phản ứng tạo các enzym làm giảm nồng độ glucagon như insulin.
Quá trình tân tạo đường và bệnh đái tháo đường
Trong cơ thể có 3 con đường giúp tạo glucose:
- Phân giải glycogen trong gan và cơ.
- Tân tạo glucose từ pyruvat và các chất.
- Hấp thụ qua ruột non.
Chúng ta có thể thấy tân tạo đường là một trong 3 quá trình giúp làm tăng nồng độ glucose máu vô cùng quan trọng.
Kết quả lâm sàng khi đo lượng đường huyết tổng hợp của bệnh nhân đái tháo đường cho thấy khả năng tổng hợp lên glucose từ tân tạo đường cao hơn từ 2 cho đến 3 lần người bình thường.
Trong một vài báo cáo khác cho thấy con đường tân tạo đường của bệnh nhân đái tháo đường tuýp 2 chiếm 88% tổng lượng glucose nội sinh.
Kháng insulin được cho là nguyên nhân gây nên đái tháo đường tuýp 2 ở người trẻ tuổi. Vì lý do này phương pháp điều trị thích hợp nhất đó là tiêm insulin bổ sung cho cơ thể.
Giải thích quá trình ức chế tân tạo đường khi no
Ở bệnh nhân đái tháo đường nồng độ glucose máu được tính như sau:
Lượng glucose trong máu = [G] có sẵn + [G] ngoại (ăn vào) + [G] nội (tân tạo + phân giải glycogen) – [G] thải qua thận – [G] vào tế bào
- Khi no: đường huyết tăng cao do sự hấp thụ glucose trong thức ăn từ đây sẽ kích thích quá trình bài tiết ra insulin vừa có tác dụng làm giảm đường huyết vừa ức chế phản ứng tân tạo đường do ức chế glucagon.
- Khi đói: quá trình này bị ức chế làm [G] nội giảm khiến tổng lượng G giảm.
Xem thêm: Bệnh viêm khớp: Nguyên nhân, Triệu chứng, Cách điều trị và phòng tránh
Cơ chế tác động của sản phẩm Diatarin
Thực chất việc tác động hạ đường huyết trong Diatarin chủ yếu vấn do berberin đảm nhiệm. Chính và lý do đó mà thành phần quan trọng nhất chiếm tỷ lệ cao nhất trong thuốc vẫn là Berberin. Berberin được áp dụng công nghệ hướng đích được tập chung tăng nồng độ tại gan giúp ức chế có chọn lọc quá trình tân tạo đường.
Từ đó làm ổn định đường huyết trong cơ thể mà không gây ra bất kỳ các tác động phụ nào lên các cơ quan khác. Khả năng giảm đường huyết của Diatarin thấp hơn các nhóm thuốc như Sulfonylurea hay Glinide…. Và phụ thuộc nhiều bởi nồng độ glucose có trong máu hiện thời. Sau đây là cơ chế hoạt động của Berberin.
Berberin và tân tạo glucose
Tân tạo glucose là quá trình giúp làm tăng đường huyết và đây là quá trình ngược lại của đường phân. Nếu quá trình này được diễn ra liên tục và không có dấu hiệu ngừng lại có thể gây ra các bệnh lý đái tháo đường nguy hiểm. Để ngăn chặn quá trình này tăng lên đột ngột ngành y học đã tìm đến hoạt chất Berberin.
Berberin hạn chế quá trình oxy hóa axit béo và tăng thoái hóa MPC1 thông qua bảo quản acetyl hoá từ đó làm giảm hàm lượng acetyl CoA, Khiến cho hàm lượng HGP giảm bằng cách không cho pyruvate đi vào ty thể khiến quá trình tân tạo đường bị ngăn chặn. Nguyên nhân chính là do pyruvate đóng vai trò nguyên liệu chủ chốt của quá trình này.
Vai trò của MPC
MPC được biết đến như một chất giúp cho Pyruvate có thể đi vào bên trong ty thể thực hiện quá trình tân tạo đường.
Gluconeogenesis được xem như là một nguyên liệu vô cùng quan trọng để duy trì hàm lượng euglycemia trong thời gian cơ thể nhịn ăn. Có 2 loại làm tăng đường huyết (T2D) trong bệnh tiểu đường mãn tính có liên quan trực tiếp đến sự tăng lên của Gluconeogenesis.
Ở tại ty thể Pyruvate được coi như một chất nên còn gluconeogen là chất chính những yếu tố trên cộng lại thì mới có thể tạo nên Gluconeogenesis. Trong các sách khoa học, tài liệu đã được chứng minh thì chất mang MPC đưa pyruvate vào trong ty thể là vô cùng cần thiết trong quá trình tân tạo đường này.
MPC gồm 2 loại đó là MPC1 và MPC2 được xem như là các chất giúp ổn định nồng độ Gluconeogenesis có bên trong gan. Từ đây chúng ta có thể kết luận rằng MPC có vai trò làm tăng đường huyết bằng cách thông qua việc đưa pyruvate vào trong ty thể. Một kết luận khác đó là trong bệnh tăng đường huyết T2D, MPC cũng đóng góp một phần quan trọng vì nó làm tăng lượng Gluconeogenesis trong cơ thể.
Pyruvate có thể khuyếch tán tự do qua các lỗ nhỏ của ty thể một cách không chọn lọc tuy nhiên giống như các chất mang điện tích khác pyruvate cũng cần có chất mang để thực hiện việc di chuyển vào màng bên trong.
Chính vì cần một chất mang đặc biệt nên MPC sẽ được tăng lên nhằm vận chuyển pyruvate vào trong của ty thể kết hợp với các chất khác tạo nên Gluconeogenesis làm tăng đường huyết trong T2D. Khi pyruvate được đưa vào ti thể với số lượng lớn và nhanh thông qua MPC thì hàm lượng Gluconeogenesis cũng tăng lên một cách nhanh chóng.
MPC trong các động vật có vú bao gồm 2 loại protein phức tạp và bắt buộc phải có mặt đó là tiểu đơn vị paralogous, định MPC1 và MPC2. Để tạo nên MPC1 và MPC2 cần phải có bộ mã hoá MPC1 và MPC2 được gìn giữ qua eukaryte. Nếu một trong 2 protein bị bất hoạt hoặc không giữ được tác dụng ban đầu thì dẫn đến việc tiêu biến protein còn lại, từ đó dẫn đến mất hoạt chất của MPC nếu protein bị ảnh hưởng.
Berberin ức chế quá trình tái tạo đường
Như đã nói trên berberin được tạo ra nhằm mục đích phục vụ cho bệnh nhân mắc tiểu đường. Berberin hoạt động bằng cách ức chế sự biểu hiện của protein PC từ đó làm giảm quá trình tạo ra oxaloacetate. Ngoài ra berberin và metformin đã ức chế biểu hiện gen Pdk4, và sau đó bình thường hóa hoạt động PDH bằng cách khử phospho hoá ở Ser 293 từ đó đóng góp một phần trong quá trình hạn chế tân tạo đường.
Trong một vài các nghiên cứu đã được chứng minh thì Berberin có tác dụng làm giảm đường huyết thông qua việc ảnh hưởng lên chất mang quan trọng MPC của quá trình tân tạo đường. Trong các tế bào gan của người được điều trị bằng PA cho thấy berberin làm tăng biểu hiện acetyl-lysine trong MPC1 bằng quá trình kích thích miễn dịch. Từ đây kết luận rằng bằng việc bảo quản acetyl hoá berberin có thể giảm hoạt động của MPC và giảm đường huyết tối ưu.
SIRT là một chất ức chế sirtuins, nicotinamide bảo quản acetyl-lysine trong MPC1. Từ đây có thể thấy khả năng điều hoà acetyl hóa của MPC1 của SIRT. Lợi dụng sự ảnh hưởng của SIRT lên MPC1 các nhà khoa học đã thực hiện thí nghiệm trên chuột và cho thấy một kết quả khả quan.
Những con chuột sử dụng PA trong tế bào gan quan sát thấy biểu hiện gen SIRT3 tăng lên rõ rệt. Trong ty thể phản ứng Deacetyl hóa protein chủ yếu là qua trung gian SIRT3. Từ đây chứng minh được berberin làm giảm biểu hiện của SIRT3 từ đó giúp bảo vệ gốc acetyl hoá của MPC1.
Khi thực hiện các kiểm tra bằng phương pháp khác như đồng điều trị quan sát dưới kính hiển vi đồng tiêu cho thấy sự ảnh hưởng của berberin hoàn toàn rõ rệt. Berberin đã ngăn chặn SIRT3 liên kết với MPC1 gây ra quá trình hạ đường huyết.
Từ những thí nghiệm trên ta có thể đưa ra các nhận định sau:
- Berberin đã làm giảm sự biểu hiện của MCP1 thông qua quá trình thoái hoá dẫn đến sự mất hoạt tính của protein.
- Berberin làm giảm đi sự ổn định của MCP1 thông qua quá trình bảo quản acetyl hoá.
- Berberin ức chế sự hoạt động của SIRT3 từ đó gây ra phản ứng bảo vệ hoạt động của PDH
Tất cả các phản ứng trên đều dẫn đến quá trình giảm đường huyết đối với bệnh nhân mắc đái tháo đường.
Xem thêm: Thoái hóa khớp: Nguyên nhân, biến chứng, cách phòng và điều trị bệnh
Tổng kết
Để có thể tóm tắt lại những vấn đề được nêu trên chúng ta có thể hiểu những ý sau:
- Berberin làm tăng biểu hiện PDH từ đó Tăng chuyển Pyruvat thành acetylCoA làm mất nguyên liệu của tân tạo đường.
- Berberin ức chế PC khiến chuyển hóa Pyruvat thành OAA giảm.
- Berberin ngăn cản quá trình deacetyl của MPC1 làm giảm sự ổn định cấu trúc MPC1 ức chế MPC do sự thoái hoá chức năng. Mà MPC là chất vận chuyển quan trọng đưa Pyruvate vào trong ty thể từ đó giảm quá trình tân tạo đường.
- Berberin ức chế SIRT 3 (protein có vai trò liên kết với MPC1 để acetyl hóa cấu trúc nhằm làm ổn định MPC1) gây sự mất cân bằng của MPC.
Công nghệ hướng đích trong sản phẩm Diatarin có ý nghĩa như thế nào?
Trong sản phẩm điều trị bệnh tiểu đường Diatarin, các nhà nghiên cứu đã phát triển hệ hướng đích GA (Berberin–Curcumin) và áp dụng vào việc hỗ trợ làm giảm quá trình tạo glucose ở bệnh nhân đái tháo đường.
Hệ hướng đích GA là hệ hoạt chất có chứa Berberin kết hợp với Curcumin, ngoài ra chúng còn được gắn với phân tử Glycyrrhizic acid để tăng hoạt tính. Tuy nhiên, do kích thước của phân tử rất lớn, khó hấp thu, nên các nhà nghiên cứu đã bào chế hoạt chất dạng nano (có kích thước từ 50nm-70nm)
Từ đó hệ hướng đích GA có thể dễ dàng hấp thụ vào các thế bào gan. Tại gan, GA ức chế quá trình tái tạo đường, làm giảm nồng độ đường huyết. Ngoài ra hệ hướng đích GA không tạo ra insulin, do vậy Diatarin không dẫn đến việc bệnh nhân bị hạ đường huyết như các thuốc tiểu đường khác.
Xem thêm: [REVIEW] Diatarin công nghệ hướng đích có tốt không? Cách phân biệt thật giả, Giá bán
Tài liệu tham khảo
- al., D.M.e., Glycyrrhizin conjugated chitosan nanoparticles for hepatocyte-targeted delivery of lamivudine. J Pharm Pharmacol. 2014 Aug;66(8):1082-93.
- al., Q.-S.W.e., Co-delivery of glycyrrhizin and doxorubicin by alginate nanogel particles attenuates the activation of macrophage and enhances the therapeutic efficacy for hepatocellular carcinoma. Theranostics. 2019; 9(21): 6239–6255.
- Dashty, M., A quick look at biochemistry: carbohydrate metabolism. Clin Biochem: p. 2013 Oct;46(15):1339-5.
- Mechanism by which metformin reduces glucose production in type 2 diabetes. Diabetes.
- Increased rate of gluconeogenesis in type II diabetes mellitus. A 13C nuclear magnetic resonance study. J Clin Invest.
- FoxO integration of insulin signaling with glucose and lipid metabolism. J Endocrinol.
