1. Đặt vấn đề
Curcumin là một polyphenol chính được tìm thấy trong củ của cây nghệ (curcuma longa). Từ xa xưa, củ nghệ được sử dụng nhiều trong dân gian như một phương thuốc y học cổ truyền để hỗ trợ điều trị các bệnh liên quan đến viêm loét dạ dày, làm lành vết thương và diệt khuẩn. Ngày nay, sự phát triển của khoa học công nghệ đã tìm ra và xác định hoạt chất chính trong củ nghệ là curcumin. Nhiều tác dụng y dược của curcumin cũng được nghiên cứu và làm sáng tỏ như khả năng kháng khuẩn, chống viêm, chống oxy hóa. Tuy nhiên, một trong những khó khăn trong việc sử dụng curcumin trong y học đó là đặc tính sinh khả dụng của hợp chất này. Khả năng hấp thụ curcumin của con người rất thấp. Mặt khác, curcumin rất dễ bị chuyển hóa thành các dạng chuyển hóa khác kém hoặc không có tác dụng như methylate, sulfated và glucuronide – curcumin và bị thải loại ra ngoài theo đường nước tiểu. Trong bài viết này, các tính chất y dược học của curcumin, tập trung vào hoạt tính chống oxy hóa, tác dụng kháng viêm và kháng khuẩn sẽ được phân tích và thảo luận. Đặc tính sinh khả dụng của curcumin cũng được giới thiệu và đánh giá. Các thông tin trong bài sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về tác dụng y dược học của curcumin cũng như đặc tính sinh khả dụng của hợp chất này để từ đó nghiên cứu và phát triển các sản phẩm từ curcumin có hoạt tính và sinh khả dụng tốt phục cụ sức khỏe con người.
2. Tác dụng kháng viêm của curcumin
Mặc dù phản ứng viêm là một đặc tính của hệ miễn dịch chống lại các tác nhân từ bên ngoài để bảo vệ cơ thể. Tuy nhiên phản ứng viêm không kiểm soát có thể gây ra nhiều bệnh như viêm khớp, suy tạng. Curcumin có khả năng điều hòa các phản ứng viêm đặc biệt là các phản ứng viêm không kiểm soát. Cơ chế kháng viêm của curcumin do hợp chất này điểu chỉnh giảm sự hoạt động của cyclooxygenase -2 (COX-2), lipoxygenase và enzyme tổng hợp nitơ oxit (iNOS). Ngoài ra curcumin còn ức chế sự tăng sinh quá mức của cytokine và làm giảm các yếu tố dịch mã trong chu trình viêm. COX-2 là một enzyme chuyển prostaglandins (PG) từ acid arachidonic. Sự biểu hiện quá mức của prostaglandin dẫn đến sự phát sinh quá mức của các tế bào ung thư ở người và động vật. Tăng nồng độ COX làm các tế bào ung thư phát triển. Curcumin có khả năng ngăn cản sự biểu hiện quá mức của COX-2 ở các dòng tế bào. Một số kết quả nghiên cứu sử dụng curcumin cho thấy chất này làm giảm sự biểu hiện của prostaglandins bằng cách khóa các lipopolysaccharide điểu khiển sự biểu hiện của COX-2. Nghiên cứu trên mô hình động vật bị viêm phổi cho thấy curcumin có tác dụng bảo vệ phổi thông qua điều khiển quá trình biểu hiện của các yếu tố tiền và chống viêm như interleukin-6 (IL-6, IL-8, IL-10) và COX-2, gây ra hiện tượng chết theo chu trình của tế bào bạch cầu đa nhân trung tính và loại bỏ các gốc oxy tự do, do đó cải thiện phản ững viêm. Kết quả này chỉ ra rằng curcumin có thể sử dụng như một tác nhân chống lại hiện tượng viêm phổi và bệnh phổi cấp tính, hội chứng suy hô hấp.
Curcumin tác động lên quá trình chết theo chu trình của các tế bào viêm ở giai đoạn đầu của quá trình lành vết thương, ức chế hoạt tính của yếu tố phiên mã NF-κB, giảm sự tạo thành các cytokine (TNFα và IL-1), loại bỏ các gốc oxy hoạt tính (ROS) do đó làm giảm quả trình viêm và giảm pha viêm trong quá trình lành vết thương. Trong pha tăng sinh, curcumin giúp làm tăng cường sự di chuyển của nguyên bào sợi, tăng cường sự hình thành mô hạt, tập hợp collagen và tế bào biểu mô. Giai đoạn cuối của quá trình lành vết thương, curcumin làm tăng sự sinh nguyên bào sợi.
3. Tác dụng kháng khuẩn của curcumin
Curcumin thể hiện hoạt tính kháng vi khuẩn thông qua khả năng phá hủy màng tế bào vi khuẩn gram dương (Staphylococcus aureus và Enterococcus faecalis) và gram âm (Escherichia coli và Pseudomonas aeruginosa). Khả năng kháng khuẩn của curcumin do đặc điểm cấu trúc phân tử và sự hình thành các chất chống oxy hóa, ức chế các yếu tố gây độc tính của vi khuẩn và sự hình thành màng bảo vệ vi khuẩn cũng như ngăn ngừa sự bám dính của vi khuẩn với vật chủ. Là một chất nhạy quang, curcumin gây độc tính quang học và ức chế sự sinh trưởng của vi khuẩn. Nghiên cứu trên 100 chủng vi sinh vật thuộc 19 loài bằng phương pháp xác định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC). Kết quả cho thấy MIC với một số chủng như sau: Streptococucus pyogenes là 31.25 µg/ml; Staphylococcus aureus nhạy cảm với methicillin là 250 µg/ml, Acinetobacter iwoffii là 250 µg/ml và Enterococcus faecalis và Pseudomonas aeruginosa là 62.5 µg/ml.
Curcumin có thể ức chế sự nhân lên của virus thông qua ngăn chặn các con đường truyền tín hiệu giúp cho virus nhân lên như chu trình phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B (PI3K/Akt) và NF-κB. Curcumin có thể tác dụng vào DNA và RNA của virus. Nghiên cứu sử dụng curcumin với virus nhiễm trùng xuất huyết (VHSV) trên cá cho thấy sự xâm nhập của virus vào tế bào bị ngăn lại. Curcumin làm giảm sự nhân lên của virus HIV-1 và virus herpes simplex loại 2 (HSV-2) trong tế bào T bị nhiễm trùng mãn tính và tế bào biểu mô sinh dục của người. Curcumin ức chế chức năng oxy hóa khử của apurinic/apyrimidinic endonucrlease 1 (APE1), tác động đến nhiều gene điều khiển các bệnh trên người. Curcumin ngăn chặn hiệu quả sự nhân lên của virus herpes liên quan đến ung thư mô mềm và ức chế quá trình hình thành mạch và xâm lấn tế bào. Curcumin cũng được chứng minh có khả năng chống các loại virus như Zika, chikungunya, virus gây sốt xuất huyết, virus viêm gan C. virus gây u nhú ở người và SARS-CoV-2.
4. Tác dụng chống oxy hóa của curcumin
Các gốc oxy và nitơ hoạt tính được tạo ra trong cơ thể người là phản ứng của cơ thể trước những tác động vật lý, hóa học của điều kiện môi trường. Các gốc tự do được hình thành có thể làm thay đổi lipid (oxy hóa lipid), protein (mất hoạt tính của enzyme và DNA (gây đột biến và ung thư). Các thay đổi này làm gây ra láo hóa và và nguyên nhân của nhiều bệnh lý trong cơ thể. Các chất chống oxy hóa tự nhiên bao gồm superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione (GSH), glutathione peroxidase (GPx), vitamin E, tocopherols, vitamin C. Curcumin cũng thể hiện hoạt tính chống oxy hóa do sự có mặt của các nhóm chức năng trong cấu trúc phân tử như nhóm methoxy, phenoxy, carbon liên hợp. Curcumin là một polyphenol có hoạt tính chống oxy hóa do nó có thể cho nguyên tử hydro trong nhóm phenol. Nghiên cứu đã chứng minh curcumin có thể ức chế các tổn thương do oxy hóa trong não, gan và thận trong mô hình động vật thực nghiệm. Quá trình peroxid hóa lipid cũng giảm đáng kể trên chuột được uống curcumin trước khi bị xử lý bằng tia bức xạ gama. Curcumin làm tăng hoạt tính của các enzyme chống oxy hóa thông qua làm tăng biểu hiện của các enzyme methionine sulfoxide reductase và làm tăng nồng độ của SOD, CAT, GPx. Curcumin thể hiện hoạt tính chống oxy hóa chống lại các kích ứng oxy hóa trên chuột bị tiểu đường thông qua làm tăng biểu hiện của của SOD ở nguyên bào sợi. Thông qua phản ứng với 1,1, diphenyl-2-picryl hydrazyl (DPPH) để so sánh khả năng chống oxy hóa của curcumin với vitamin C cho thấy tác động chống oxy hóa của curcumin và vitamin C lần lượt là 69 và 62% ở nồng độ 0,1 mM. Do đó, có thể đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của curcumin tương tự vitamin C. Curcumin có khả năng loại bỏ các gốc oxy hóa như H2O2, HO*, ROO*. Curcumin có hiệu quả để bảo vệ tế bào chất chống lại các gốc oxy hoạt tính.
5. Đặc tính sinh khả dụng của curcumin
Mặc dù curcumin có nhiều tác dụng y dược có giá trị, tuy nhiên việc ứng dụng curcumin trong điều trị các bệnh gặp nhiều hạn chế do đặc tính sinh khả dụng thấp của hợp chất này. Curcumin có độ tan thấp, mức độ hấp thụ qua thành ruột hạn chế, nhanh bị chuyển hóa thành các hợp chất tác dụng kém hơn và bị thải trừ, khó vận chuyển qua thành mạch máu não. Những đặc tính này làm giảm giá trị y dược của curcumin. Nghiên cứu chỉ ra rằng curcumin bị chuyển hóa rất nhanh ở ruột non, gan và thận để tạo thành các curcumin glucuronide, sulfate, methylated và bị thải trừ rất nhanh qua nước tiểu. Curcumin được tìm thấy phần lớn trong máu ở dạng trơ về mặt sinh lý và dược lý, lượng curcumin tự do có hoạt tính sinh học tồn tại với lượn rất nhỏ so với các hợp chất polyphenol khác. Nhiều nghiên cứu đã kết luận so với nhiều loại thuốc đang được sử dụng, curcumin có đặc tính dược động học bất lợi về mặt hấp thụ, phân bố, chuyển hóa, thài trừ, và độc tính. Curcumin không ổn định trong môi trường nước do đặc tính kỵ nước và bị phân hủy nhanh ở pH sinh lý.
Kết quả nghiên cứu trên mô hình động vật cho thấy, sau khi cho chuột uống curcumin liều lượng 1 g/kg, không phát hiện curcumin trong máu điều đó chứng tỏ curcumin hấp thụ rất kém qua thành ruột. Đối với người, khi sử dụng curcumin liều lượng 2 g/kg, lượng curcumin trong máu chỉ 0,006 µg/ml sau 1h. Nghiên cứu về sự phân bố của curcumin trong các cơ quan của cơ thể cho thấy sau khi cho chuột sử dụng 400mg curcumin, chỉ một lượng nhỏ curcumin được tìm thấy tại gan và thận. Sau 30 phút, 90% curcumin được tìm thấy ở dạ dày và ruột non. Tuy nhiên chỉ 1% còn giữ lại sau 24h. Một nghiên cứu trên chuột khi sử dụng liều 0,1 g/kg cho thấy curcumin được tìm thấy trong ruột non với nồng độ 117 µg/g sau 1h. Lượng curcumin trong lá lách, gan và thận rất ít, chỉ lần lượt là 26,1; 26,9; và 7,5 µg/g. Đặc tính sinh khả dụng kém của curcumin một phần là do hợp chất này rất dễ chuyển hóa thành các hợp chất kém hoạt tính hơn như các glucuronide, methylate và sulfate curcumin. Kết quả phân tích máu cho thấy 99% curcumin tồn tại dưới dạng glucuronide-curcumin. Các dạng khác như dihydrocurcumin-glucuronide, tetrahydrocurrcumin-glucuronide cũng được tìm thấy trong máu.
Viện nghiên cứu và phát triển sản phẩm thiên nhiên (IRDOP) đã xây dựng, thẩm định và thực hiện phương pháp xác định hàm curcumin trong tinh bột nghệ và các sản phẩm thực phẩm bảo vệ sức khỏe có curcumin. Điều này giúp cho các nhà khoa học nghiên cứu đánh giá chất lượng nguyên liệu và sản phẩm, hiểu rõ hơn về các đặc tính của curcumin để phát triển các dòng sản phẩm sử dụng hiệu quả các tác dụng dược lý của hợp chất này.
Tài liệu tham khảo
- Sohn, S. I., Priya, A., Balasubramaniam, B., Muthuramalingam, P., Sivasankar, C., Selvaraj, A., … & Pandian, S. (2021). Biomedical applications and bioavailability of curcumin—An updated overview. Pharmaceutics, 13(12), 2102.
- Urošević, M., Nikolić, L., Gajić, I., Nikolić, V., Dinić, A., & Miljković, V. Curcumin: Biological Activities and Modern Pharmaceutical Forms. Antibiotics (Basel). 2022; 11 (2): 135.
- Anand, P., Kunnumakkara, A. B., Newman, R. A., & Aggarwal, B. B. (2007). Bioavailability of curcumin: problems and promises. Molecular pharmaceutics, 4(6), 807-818.
