BMAA trong cây họ tuế: Mối liên hệ thoái hóa thần kinh ra sao?

Bí ẩn căn bệnh lạ ở đảo Guam và mối nghi ngờ từ hạt sơn tuế

Nhiều người có thói quen tìm kiếm các loại dược liệu tự nhiên cổ xưa để bồi bổ sức khỏe hoặc dùng trong ẩm thực dân gian. Tuy nhiên, không phải loại thảo mộc truyền thống nào cũng an toàn cho hệ thần kinh nếu sử dụng tùy tiện. Điển hình là trường hợp các loài thực vật thuộc họ tuế (sơn tuế), vốn gắn liền với câu hỏi kéo dài hàng thập kỷ về nguy cơ thoái hóa thần kinh.

Mối liên hệ giữa độc tố BMAA trong cây họ tuế và các hội chứng thoái hóa thần kinh đã được khoa học ghi nhận qua nhiều mô hình nghiên cứu. Hợp chất này được xác định có khả năng kích hoạt cơ chế độc tính kích thích tế bào thần kinh vận động. Tuy nhiên, các bằng chứng hiện nay còn ghi nhận sự tham gia của nhiều độc tố khác và cơ chế bệnh sinh vẫn đang tiếp tục được làm sáng tỏ.

Lịch sử y khoa bắt đầu chú ý đến mối liên hệ này vào năm 1953 tại đảo Guam ^[1]. Tại đây, tỷ lệ mắc hội chứng xơ cứng cột bên teo cơ kết hợp sa sút trí tuệ kiểu Parkinson (ALS/PDC) ở người bản địa Chamorro cao gấp 100 lần so với phần còn lại của thế giới ^[1]. Sau khi không tìm thấy mối tương quan rõ ràng về mặt di truyền, các nhà nghiên cứu đã hướng sự chú ý sang các yếu tố môi trường và tập quán văn hóa địa phương ^[1]. Trong đó, tập quán sử dụng bột hạt cây sơn tuế (Cycas circinalis) để làm bánh ngô tortillas, súp và bánh bao của người dân được đặt vào tâm điểm điều tra ^[1].

Cơ chế BMAA gây tổn thương tế bào thần kinh

BMAA (beta-methylamino-L-alanine hay alpha-amino-beta-methylaminopropionic acid) là một axit amin không cấu tạo nên protein, tồn tại tự do hoặc kết hợp trong hạt cây họ tuế ^[2], ^[3]. Cơ chế gây hại chính của hợp chất này lên hệ thần kinh được xác định là thông qua hiện tượng độc tính kích thích (excitotoxicity) ^[1]. BMAA có cấu trúc tương tự glutamate và có thể hoạt động như một chất chủ vận thụ thể glutamate ^[3].

Ở điều kiện sinh lý, BMAA tương tác với bicarbonate để tạo thành các dẫn xuất carbamate ^[3]. Các phân tích quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân hai chiều (EXSY) năm 2016 cho thấy BMAA cùng các dẫn xuất carbamate bậc một và bậc hai cùng tồn tại và trao đổi hóa học trong dung dịch ^[3]. Các dẫn xuất carbamate này là chất tương tự glutamate, gây cản trở hệ thống vận chuyển glutamate và dẫn đến độc tính kích thích thụ thể glutamate ^[3].

Các thử nghiệm trong ống nghiệm trên tế bào tủy sống chuột chỉ ra rằng BMAA làm tăng chọn lọc nồng độ ion canxi nội bào [Ca2+] và tạo ra các gốc oxy hóa phản ứng (ROS) ^[1], ^[4]. Quá trình này gây rối loạn chức năng ty thể và dẫn đến cái chết của các tế bào thần kinh, đặc biệt là nơ-ron vận động ^[1], ^[4]. Bằng chứng cho thấy việc sử dụng chất đối kháng thụ thể glutamate NBQX có thể ngăn chặn cái chết của tế bào do BMAA gây ra, khẳng định sự tham gia của các thụ thể AMPA/kainate trong con đường gây độc ^[4].

Bằng chứng từ các mô hình tế bào và động vật

Nghiên cứu công bố năm 1987 đã chứng minh độc tính thần kinh trực tiếp trên linh trưởng ^[5]. Trong nghiên cứu này, khỉ cynomolgus được cho ăn BMAA đã phát triển các biểu hiện tổn thương hệ thống thần kinh vận động tương tự như bệnh lý ở người ^[5]. Các nhà khoa học nhận định hạt sơn tuế khi dùng làm thực phẩm hoặc đắp ngoài da làm thuốc có thể không gây triệu chứng cấp tính ngay lập tức, nhưng có thể khởi phát thoái hóa thần kinh nghiêm trọng sau thời gian ủ bệnh kéo dài hàng thập kỷ, thậm chí chỉ sau một lần phơi nhiễm ^[5].

Các thử nghiệm nuôi cấy tế bào thần kinh tủy sống hỗn hợp phân lập năm 2006 ghi nhận BMAA gây mất chọn lọc nơ-ron vận động ở nồng độ xấp xỉ 30 µM ^[4]. Mức nồng độ này thấp hơn đáng kể so với các mức từng được ghi nhận trước đó để gây thoái hóa thần kinh diện rộng ^[4]. Dịch chiết hạt sơn tuế cũng gây tổn thương nơ-ron vận động phụ thuộc thụ thể AMPA/kainate tương tự BMAA ^[4].

Các mô hình động vật khác cũng ghi nhận tình trạng tương tự ^[1]. BMAA gây ra các triệu chứng như thất điều và co giật ở chuột cống, chuột nhắt, gà con và khỉ ^[1]. Nghiên cứu trên cá sọc ngựa cũng chứng minh sự gián đoạn trong quá trình phát triển thần kinh sau khi tiếp xúc với BMAA ^[1]. Ngoài ra, các thử nghiệm trên đỉa và động vật gặm nhấm xác nhận BMAA tác động chủ yếu lên nơ-ron vận động ^[1].

BMAA và mạng lưới sinh học: Sự tích lũy qua chuỗi thức ăn

Người dân bản địa Chamorro không chỉ tiếp xúc với hạt sơn tuế qua việc chế biến bột ăn mà còn qua chuỗi thức ăn tự nhiên ^[2]. Một nghiên cứu công bố năm 2005 giải thích cơ chế phóng đại sinh học (biomagnification) của BMAA ^[2]. Loài dơi ăn quả bản địa thường xuyên tiêu thụ các thành phần hạt sơn tuế và tích lũy hàm lượng BMAA cao trong mô cơ thể ^[2].

Khi người dân tiêu thụ dơi ăn quả theo chế độ ăn truyền thống, lượng BMAA nạp vào cơ thể tăng lên đáng kể ^[2]. Protein từ thực vật và động vật tạo thành kho dự trữ giải phóng chậm lượng độc tố này vào cơ thể người ^[2]. BMAA sau đó đã được tìm thấy trong mô não của các bệnh nhân mắc ALS/PDC tại Guam ^[2]. Đáng chú ý, các dữ liệu ban đầu còn ghi nhận sự hiện diện của BMAA trong não của một số bệnh nhân Bắc Mỹ tử vong do bệnh Alzheimer (AD) ^[2].

Bệnh học thần kinh của hội chứng ALS/PDC được xác định là một bệnh đám rối sợi thần kinh (tangle disease), mang đặc điểm hóa sinh tương tự bệnh Alzheimer với sự kết hợp của các dạng protein tau 3R và 4R ^[2]. Bằng chứng về thể vùi ubiquitin đơn thuần trong ALS/PDC là rất yếu, và thành phần Parkinson của hội chứng này không phải do bệnh thể Lewy gây ra ^[2].

Tranh cãi khoa học: BMAA có phải là thủ phạm duy nhất?

Mặc dù giả thuyết BMAA rất phổ biến, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra những điểm còn mâu thuẫn. Trước đây, nhiều tài liệu cho rằng BMAA chỉ được sản xuất độc quyền bởi vi khuẩn lam cộng sinh ở rễ cây họ tuế rồi truyền sang cây ^[6], ^[2]. Tuy nhiên, một nghiên cứu năm 2011 cho thấy cây con Cycas micronesica được trồng hoàn toàn không có vi khuẩn lam cộng sinh nội sinh vẫn có sự gia tăng nồng độ BMAA ^[6]. Phát hiện này đã làm lung lay giả thuyết nền tảng về nguồn gốc của độc tố trong thực vật họ tuế ^[6].

Một vấn đề lớn khác là hàm lượng BMAA thực tế trong thực phẩm chế biến rất thấp so với một độc tố khác là cycasin ^[7]. Nghiên cứu năm 1992 phân tích 17 mẫu bột sơn tuế chế biến truyền thống thu thập từ cư dân Chamorro ở Guam và đảo Rota lân cận ^[7]. Kết quả bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao cho thấy nồng độ BMAA chỉ dao động từ 0,00 đến 18,39 microgam/g (trung bình 5,44 ± 1,56 microgam/g) ^[7].

Trong khi đó, nồng độ cycasin đạt từ 0,004 đến 75,93 microgam/g (trung bình 12,45 ± 5,0 microgam/g), tức cao gấp khoảng 10 lần so với BMAA ^[7]. Lượng cycasin cao nhất được tìm thấy ở các ngôi làng có tỷ lệ mắc ALS/PDC cao nhất, tương đương với mức phơi nhiễm hàng miligam cycasin mỗi ngày qua thực phẩm ^[7]. Cycasin cũng là một chất độc thần kinh phát triển đã được chứng minh ^[2], ^[8]. Dưới tác động của chất chuyển hóa aglycone methylazoxymethanol (MAM), cycasin gây tổn thương DNA và biến đổi biểu sinh (methyl hóa lysine trên histone) trong não động vật thí nghiệm, dẫn đến dị tật não và thoái hóa thần kinh lâu dài ^[8]. Do đó, việc chỉ tập trung vào BMAA có thể đã bỏ qua tác động phối hợp của nhiều chất chuyển hóa độc hại khác trong cây họ tuế ^[6].

Hiểu lầm thường gặp về độc tố trong cây họ tuế

Một hiểu lầm phổ biến là cho rằng quá trình rửa, ngâm nước hoặc nấu chín truyền thống có thể loại bỏ hoàn toàn độc tố trong hạt sơn tuế. Dữ liệu thực tế cho thấy các mẫu bột sơn tuế dù đã qua chế biến truyền thống của người dân đảo Guam vẫn tồn dư cả BMAA và cycasin ^[7]. Độc tố có thể tích tụ lâu dài trong cơ thể hoặc liên kết vào cấu trúc protein mà không bị đào thải nhanh chóng ^[2].

Hiểu lầm thứ hai là nếu ăn hạt sơn tuế hoặc tiếp xúc ngoài da mà không thấy ngộ độc cấp tính thì loại thảo mộc này an toàn. Các nghiên cứu đã cảnh báo rằng các độc tố từ hạt sơn tuế có thể gây tổn thương thần kinh âm thầm với thời gian ủ bệnh kéo dài nhiều năm hoặc hàng thập kỷ trước khi bộc phát thành bệnh thoái hóa thần kinh gây tử vong ^[5]. Vì vậy, việc không có triệu chứng tức thì hoàn toàn không phản ánh tính an toàn của thảo dược.

Những ai cần tuyệt đối thận trọng?

Mặc dù hội chứng ALS/PDC có tỷ lệ mắc cao ở người bản địa Tây Thái Bình Dương, độc tính của BMAA và cycasin tác động rộng rãi lên mô thần kinh của nhiều loài sinh vật ^[1], ^[8]. Mọi đối tượng trong cộng đồng đều cần thận trọng và không tự ý sử dụng các bộ phận của cây họ tuế làm thuốc uống hoặc thực phẩm.

Những người có tiền sử gia đình mắc các bệnh thoái hóa thần kinh như xơ cứng cột bên teo cơ, bệnh Parkinson hoặc bệnh Alzheimer cần tránh xa các nguồn tiếp xúc tiềm tàng này ^[1], ^[2]. Bệnh nhân đang mắc bệnh lý thần kinh hoặc người cao tuổi có hệ thần kinh suy giảm càng không nên dùng các bài thuốc dân gian từ cây tuế.

Phụ nữ mang thai, phụ nữ cho con bú và trẻ nhỏ là những đối tượng đặc biệt nhạy cảm với các chất độc gen thần kinh. Độc tố từ cây họ tuế như cycasin đã được chứng minh là gây tổn thương phát triển não bộ ở giai đoạn đầu đời của động vật thí nghiệm ^[8]. Hiện tại chưa có nghiên cứu an toàn lâm sàng trên các đối tượng này, do đó việc tiếp xúc với bột hoặc hạt sơn tuế tiềm ẩn nguy cơ rất cao cho sự phát triển của hệ thần kinh non nớt ^[8].

Khuyến cáo áp dụng thực tế và an toàn sức khỏe

Cây họ tuế (sơn tuế) thường được trồng làm cây cảnh hoặc xuất hiện trong các bài thuốc cổ truyền. Trước các bằng chứng về độc tính kích thích và nguy cơ thoái hóa thần kinh của BMAA và cycasin, người dân tuyệt đối không nên tự ý thu hái hạt, rễ hay ngọn cây họ tuế để chế biến thành tinh bột, thực phẩm hay bài thuốc uống ^[5], ^[7].

Nếu sử dụng các bài thuốc bôi ngoài da dân gian có nguồn gốc từ sơn tuế, cần hết sức thận trọng vì độc tố vẫn có thể có khả năng phơi nhiễm vào cơ thể ^[5]. Tuyệt đối không tiêu thụ các loại động vật hoang dã có tập tính ăn hạt hoặc lá cây họ tuế do nguy cơ tích lũy sinh học các chất độc thần kinh ^[2].

Khi gặp các vấn đề về sức khỏe hoặc muốn sử dụng dược liệu bổ trợ, người bệnh luôn cần tham khảo ý kiến của bác sĩ hoặc chuyên gia y tế có chuyên môn. Không tự ý áp dụng các kinh nghiệm truyền miệng chưa được khoa học kiểm chứng về độ an toàn.

Nhìn chung, BMAA cùng các độc tố đi kèm trong cây họ tuế là những hợp chất có khả năng tác động tiêu cực đến tế bào thần kinh thông qua cơ chế độc tính kích thích và tổn thương cấu trúc tế bào. Việc phơi nhiễm lâu dài hoặc tích lũy qua chế độ ăn uống liên quan mật thiết đến các hội chứng thoái hóa thần kinh nghiêm trọng như ALS/PDC. Để bảo vệ sức khỏe hệ thần kinh, người tiêu dùng cần chủ động phòng tránh việc sử dụng các sản phẩm chưa qua kiểm định từ cây họ tuế trong đời sống hàng ngày.