Cây thàn mát (tên khoa học Millettia pachycarpa) là loài thực vật mọc hoang dã khá phổ biến tại các vùng đồi núi, thường được người dân thu hái làm thuốc trừ sâu tự nhiên hoặc đánh bắt cá [1], [2]. Do quả và hạt của cây có hình dáng bên ngoài tương đối giống với một số loại đậu đỗ ăn được, không ít trường hợp ngộ độc cấp tính nặng đã xảy ra do ăn nhầm [1]. Nhiều người vẫn lầm tưởng các loại cây cỏ tự nhiên thì lành tính, song độc tính tiềm ẩn bên trong hạt thàn mát lại vô cùng nguy hiểm.

Thành phần gây độc chủ yếu trong hạt và các bộ phận của cây thàn mát là rotenone cùng các hợp chất rotenoid liên quan [1]. Khi nuốt phải, rotenone tác động trực tiếp vào cơ chế hô hấp của tế bào, dẫn đến suy kiệt năng lượng nhanh chóng và gây tổn thương nặng nề hệ thần kinh, hô hấp và tiêu hóa [1], [2]. Đây là chất kịch độc, có thể đe dọa tính mạng người lớn lẫn trẻ nhỏ chỉ sau một lượng nhỏ hạt nuốt nhầm [1], [2].

Rotenone: Độc chất tự nhiên trong cây thàn mát

Cây thàn mát thuộc nhóm thực vật chứa rotenone, phân bố nhiều ở khu vực phía nam Trung Quốc và các nước lân cận [1]. Tại Trung Quốc, hai vụ ngộ độc do loài cây này đã được ghi nhận tại các tỉnh Quý Châu và Hồ Nam vào tháng 12 năm 2020 [1]. Ngoài cây thàn mát, một loại cây khác chứa rotenone là cây củ đậu (Pachyrhizus erosus) có phần củ ăn được phổ biến, nhưng hạt của nó cũng chứa rotenone và từng gây ngộ độc do ăn nhầm [1]. Tại Đài Loan và Thái Lan, hạt củ đậu cũng từng dẫn đến nhiều ca ngộ độc đe dọa tính mạng và tử vong [1]. Tại Guiana thuộc Pháp, một trường hợp tử vong do nuốt phải loài cây thuộc chi Lonchocarpus chứa rotenone cũng đã được báo cáo [1].

Trong lịch sử nông nghiệp và đời sống, rotenone từ rễ cây derris hay hạt thàn mát được ứng dụng làm thuốc trừ sâu và thuốc diệt cá [2]. Do rotenone có khả năng phân hủy nhanh ngoài môi trường dưới tác động của ánh sáng hoặc nước, việc sử dụng thương mại của nó hiện nay đã bị hạn chế rất nhiều [3], [4]. Mặc dù vậy, nguy cơ ngộ độc cấp tính do nhầm lẫn thảo dược hoặc ngộ độc mãn tính từ phơi nhiễm môi trường vẫn luôn tồn tại [1], [3].

Cơ chế phá hủy tế bào: Chặn đứng chuỗi hô hấp ty thể

Để hiểu được mức độ nguy hiểm của rotenone, cần nhìn vào cách thức nó tác động lên ty thể – "nhà máy năng lượng" của tế bào. Rotenone gây độc tế bào thông qua cơ chế can thiệp trực tiếp vào quá trình hô hấp tế bào ở cấp độ ty thể [2]. Cụ thể, rotenone ức chế quá trình vận chuyển điện tử từ các trung tâm sắt-lưu huỳnh (iron-sulfur centers) trong phức hợp I (Complex I) của chuỗi chuyền điện tử ty thể đến ubiquinone [5], [4].

Khi phức hợp I bị phong tỏa, quá trình tạo adenosine triphosphate (ATP) – đồng tiền năng lượng của tế bào – bị gián đoạn nghiêm trọng [6], [7]. Thiếu năng lượng, tế bào không thể duy trì điện thế màng ty thể và bắt đầu suy sụp [8], [6], [7]. Cùng lúc đó, sự tích tụ điện tử bị rò rỉ dẫn đến việc sản sinh ồ ạt các gốc oxy hóa tự do (ROS - reactive oxygen species) [8], [6]. Sự bùng nổ gốc oxy hóa gây tổn thương cấu trúc màng, làm biến đổi hình thái nhân và kích hoạt hàng loạt chuỗi phản ứng pro-apoptotic (chết theo chương trình qua caspase), khiến tế bào nhanh chóng bị tiêu diệt [8], [6].

Nguy hiểm khi nuốt nhầm: Từ suy hô hấp đến tử vong

Khi vô tình ăn phải hạt thàn mát hoặc uống phải rotenone, độc chất sẽ nhanh chóng phát tán qua đường tiêu hóa [1]. Rotenone gây độc chủ yếu lên ba hệ thống cơ quan trọng yếu: hệ thần kinh, hệ hô hấp và hệ tiêu hóa [1]. Các triệu chứng ban đầu thường bao gồm rối loạn tiêu hóa dữ dội, nôn mửa, đau bụng, sau đó chuyển biến nhanh sang ức chế thần kinh trung ương, hôn mê và mất ý thức [1].

Biến chứng đáng sợ nhất khi nuốt nhầm rotenone là tình trạng suy hô hấp và rối loạn toan kiềm nghiêm trọng [1]. Khả năng hô hấp tế bào bị tắc nghẽn khiến các mô trong cơ thể không thể sử dụng oxy, dẫn đến suy đa tạng. Hơn nữa, việc hít phải chất nôn dẫn đến viêm phổi sặc là biến chứng cực kỳ nguy hiểm, được các bác sĩ coi là ưu tiên điều trị hàng đầu khi cấp cứu các trường hợp này [1].

Độc tính của rotenone ở người có thể dẫn đến tử vong kể cả với nồng độ rất thấp được phát hiện trong máu [2]. Một báo cáo pháp y năm 2011 tại Anh đã ghi nhận trường hợp người lớn tự tử bằng rotenone, trong đó nồng độ độc chất phát hiện trước khi tử vong chỉ ở mức 4,05 ng/ml (tương đương 0,00405 ppm) trong máu và 0,55 ng/ml (tương đương 0,00055 ppm) trong huyết thanh [2]. Mặc dù ngộ độc ở người là hiếm gặp và việc diễn giải kết quả độc chất học còn khó khăn do thiếu ngân hàng dữ liệu chuẩn, cơ quan pháp y đã kết luận nguyên nhân tử vong là do độc tính của rotenone gây ức chế hô hấp tế bào [2].

Bằng chứng khoa học về độc tính thần kinh và nguy cơ Parkinson

Bên cạnh nguy cơ ngộ độc cấp tính đe dọa mạng sống khi nuốt phải, phơi nhiễm kéo dài với rotenone còn được khoa học chứng minh là nguyên nhân gây tổn thương mạn tính cho hệ thần kinh trung ương [5], [3], [4].

Nghiên cứu trên động vật (chuột cống và chuột nhắt)

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc ức chế toàn thân kéo dài phức hợp I do phơi nhiễm rotenone tạo ra các đặc điểm bệnh lý điển hình của bệnh Parkinson (PD) trên chuột cống [5], [3], [4]. Nghiên cứu tiêu biểu của Betarbet và cộng sự đã sử dụng phương pháp truyền tĩnh mạch cảnh liên tục qua bơm thẩm thấu siêu nhỏ để đưa rotenone vào cơ thể chuột cống [3]. Kết quả cho thấy, việc ức chế phức hợp I đã gây thoái hóa chọn lọc các tế bào thần kinh dopaminergic và các đầu tận cùng tại vùng chất đen (SNpc) và thể vân, kích thích tích tụ các thể vùi tế bào chất chứa ubiquitin và alpha-synuclein, đồng thời làm chuột xuất hiện các khiếm khuyết vận động và tư thế điển hình của bệnh Parkinson [3]. Các đường tiêm dưới da, tiêm tĩnh mạch và tiêm màng bụng ở chuột cống cũng đều ghi nhận sự thoái hóa tiến triển tương tự [3].

Nghiên cứu tổng quan năm 2021 về mô hình chuột nhắt cũng khẳng định rotenone gây mất tế bào dopaminergic vùng chất đen và kích thích lắng đọng alpha-synuclein trong cơ thể sống – hai dấu ấn bệnh học kinh điển của bệnh Parkinson [4]. Một số mô hình còn tái hiện triệu chứng ngoại biên như giảm nhu động ruột, dấu hiệu thường xuất hiện trước các rối loạn vận động ở người [4]. Tuy nhiên, nghiên cứu cũng lưu ý có sự biến thiên lớn giữa các cá thể chuột, rotenone dễ bị chuyển hóa mạnh trong cơ thể sống, và chuột đực có khả năng chuyển hóa rotenone tốt hơn chuột cái nên có thể làm giảm mức độ phơi nhiễm thực tế của cơ thể [4].

Nghiên cứu dịch tễ học trên người

Ở người, các nghiên cứu dịch tễ học đối chứng theo dõi qua nhiều thập kỷ đã liên kết việc phơi nhiễm mạn tính với rotenone ngoài môi trường với nguy cơ mắc bệnh Parkinson cao hơn [3], [4]. Đáng chú ý, nghiên cứu đoàn hệ AGRICAN tại Pháp thực hiện trên những người làm nông nghiệp, sau khi đã kiểm soát chặt chẽ các biến số gây nhiễu (loại cây trồng, vật nuôi, giới tính, tuổi tác, trình độ học vấn, tình trạng hút thuốc và uống rượu), đã chứng minh nguy cơ mắc bệnh Parkinson tăng lên ở những nông dân phơi nhiễm với một số loại thuốc trừ sâu, trong đó có rotenone [3].

Nghiên cứu trên mô hình tế bào người

Các nghiên cứu invitro trên dòng tế bào người giúp làm sáng tỏ hơn cơ chế độc hại của rotenone:

  • Nghiên cứu năm 2011 trên dòng tế bào thần kinh người SH-SY5Y (mô hình chuẩn nghiên cứu sinh học tế bào dopaminergic chất đen) cho thấy rotenone làm mất các nơ-ron dương tính với tyrosine hydroxylase (TH) [5]. Việc can thiệp biểu hiện quá mức PGC-1alpha giúp đồng kích hoạt các tiểu đơn vị mã hóa từ nhân của các phức hợp ty thể I, II, III, IV, V và giúp tăng 14% khả năng sống sót của tế bào thần kinh người khi tiếp xúc với rotenone (p = 0,02 theo thử nghiệm MTT) [5].
  • Nghiên cứu năm 2024 làm biệt hóa tế bào SH-SY5Y thành tế bào thần kinh dopaminergic trưởng thành, sau đó cho tiếp xúc với rotenone (nồng độ 1 và 5 microM trong 24 giờ) [8]. Kết quả ghi nhận rotenone làm giảm khả năng sống của tế bào, suy giảm điện thế màng ty thể, tạo gốc ROS và kích hoạt chết tế bào thông qua việc tăng tỷ lệ Bax:Bcl2 và tăng biểu hiện p42/44 MAPK [8]. Tiền xử lý bằng lactoferrin (1-10 microg/ml trong 48 giờ) đã giúp bảo vệ tế bào khỏi sự tổn thương này [8].
  • Nghiên cứu năm 2015 trên dòng tế bào hình sao T98G của người ghi nhận rotenone phá hủy sản sinh ATP, tăng ROS và làm biến đổi hình thái màng ty thể tế bào thần kinh đệm; trong đó tiền xử lý 24 giờ bằng yếu tố PDGF-BB giúp bảo tồn chức năng ty thể [6].
  • Nghiên cứu năm 2018 trên mô hình nuôi cấy nơ-ron 3D người (tế bào LUHMES) cho thấy tiếp xúc ngắn hạn với rotenone (100 nM trong 24 giờ) làm suy giảm hoạt tính phức hợp I, giảm ATP và rút ngắn sợi trục thần kinh [7]. Mặc dù sau 7 ngày rửa trôi, tế bào phục hồi một phần mức ATP và hình thái sợi trục, nhưng hoạt tính phức hợp I vẫn bị ức chế dai dẳng, cho thấy sự biến đổi phân tử sâu sắc của tế bào dưới tác động của độc chất này [7].

Không có thuốc giải độc đặc hiệu: Khó khăn trong cấp cứu

Một điểm hết sức nguy hiểm của độc chất rotenone từ hạt thàn mát là hiện nay y học hoàn toàn chưa có thuốc giải độc đặc hiệu [1]. Khi bệnh nhân bị ngộ độc, việc điều trị phụ thuộc chủ yếu vào các biện pháp hồi sức hỗ trợ và điều trị theo triệu chứng [1].

Các bác sĩ sẽ phải tiến hành khử nhiễm đường tiêu hóa càng sớm càng tốt bằng cách gây nôn hoặc rửa dạ dày nhằm ngăn chặn tối đa lượng độc chất tiếp tục hấp thu vào tuần hoàn máu, ngay cả khi bệnh nhân đã rơi vào tình trạng mất ý thức [1]. Tiếp theo, các can thiệp hồi sức nâng cao như đặt nội khí quản, thở máy hỗ trợ, điều chỉnh cân bằng toan kiềm và ổn định dấu hiệu sinh tồn là bắt buộc để duy trì mạng sống [1]. Biện pháp lọc máu hấp phụ (hemoperfusion) dù chưa có đủ bằng chứng khoa học mạnh mẽ để khẳng định hiệu quả loại bỏ rotenone triệt để, nhưng vẫn được xem là một lựa chọn can thiệp trong phác đồ xử trí [1].

Hiểu lầm thường gặp về thảo mộc tự nhiên

Một quan niệm sai lầm rất phổ biến là cho rằng "cây cỏ tự nhiên thì không có hại" hay "cây quả rừng nếu chim chuột ăn được thì người ăn được". Trường hợp cây thàn mát và cây củ đậu là minh chứng rõ ràng cho thấy tự nhiên chứa đựng những hợp chất vô cùng độc hại [1]. Việc người dân tự ý hái hạt rừng về nấu nướng, nhầm lẫn quả thàn mát với các loại đậu ăn quả hoặc dùng hạt để chế biến bài thuốc dân gian truyền miệng có thể dẫn đến hậu quả mất mạng nhanh chóng [1].

Bên cạnh đó, việc người dân sử dụng hạt thàn mát đập dập thả xuống suối đánh bắt cá cũng tiềm ẩn nguy cơ cao. Tuy rotenone phân hủy tương đối nhanh ngoài tự nhiên dưới nắng và nước, nhưng nguồn nước sinh hoạt nhiễm nồng độ cao chưa phân hủy vẫn có thể gây nguy hiểm cho gia súc và con người nếu vô tình uống phải [2], [4].

Đối tượng cần đặc biệt thận trọng và phòng ngừa

Mọi cá nhân đều chịu rủi ro tử vong như nhau nếu nuốt phải hạt thàn mát do độc tính cấp tính không phụ thuộc vào bệnh lý nền [1], [2]. Tuy nhiên, một số nhóm đối tượng đối mặt với nguy cơ phơi nhiễm và rủi ro cao hơn:

  • Người dân sinh sống tại vùng núi, nông thôn: Nơi có phân bố tự nhiên của cây thàn mát và cây củ đậu, nguy cơ hái nhầm hạt để ăn hoặc chế biến nhầm rất lớn [1].
  • Trẻ em: Bản tính tò mò, thích hái các loại quả hạt dại lạ mắt để chơi hoặc ăn thử, trong khi trọng lượng cơ thể nhỏ khiến ngưỡng ngộ độc của độc chất rotenone bị thu hẹp đáng kể [1].
  • Nông dân và người tiếp xúc với hóa chất: Tiếp xúc thường xuyên với thuốc trừ sâu chứa rotenone qua đường hô hấp hoặc tiếp xúc da có nguy cơ tích lũy độc tính thần kinh mạn tính, làm tăng nguy cơ phát triển bệnh thoái hóa thần kinh như Parkinson [3], [4].

Khuyến cáo ứng phó và phòng tránh thực tế

Để đảm bảo an toàn tuyệt đối trước độc tính của cây thàn mát và rotenone, cộng đồng cần tuân thủ nghiêm ngặt các nguyên tắc sau:

  • Tuyệt đối không ăn quả, hạt lạ: Tuyên truyền cho người dân và giáo dục trẻ nhỏ không được tùy tiện hái, cắn thử hoặc ăn bất kỳ loại hạt rừng dại nào, đặc biệt là các loại hạt giống hình dáng đậu đỗ mọc hoang dã [1].
  • Xử trí cấp cứu ngay lập tức khi nghi ngờ ngộ độc: Nếu phát hiện bản thân hoặc người nhà lỡ nuốt phải hạt thàn mát hay hạt củ đậu, cần nhanh chóng gây nôn (nếu người bệnh còn hoàn toàn tỉnh táo) và đưa ngay đến cơ sở y tế gần nhất [1]. Cần mang theo mẫu cây hoặc hạt đã nuốt để bác sĩ nhận diện nguyên nhân gây độc.
  • Tuân thủ bảo hộ lao động: Với những người phải tiếp xúc với các chế phẩm bảo vệ thực vật hoặc cây cỏ chứa rotenone, phải sử dụng đầy đủ khẩu trang lọc bụi, găng tay và quần áo bảo hộ nhằm hạn chế hấp thu qua da và đường hô hấp [3].

Tóm lại, rotenone trong cây thàn mát là chất kịch độc tác động trực tiếp lên chuỗi hô hấp tế bào và hệ thần kinh, có thể nhanh chóng gây suy hô hấp và cướp đi tính mạng mà không có thuốc giải đặc hiệu [5], [1], [2]. Nhận biết chính xác hình dáng cây cối xung quanh và loại bỏ tâm lý chủ quan trước thảo mộc tự nhiên chính là biện pháp tốt nhất để bảo vệ bản thân và gia đình [1].