Lầm tưởng về mác "sinh học" của dây thuốc cá
Nhiều người làm vườn và nông dân chuộng giải pháp tự nhiên thường tìm đến rễ cây thuốc cá để chế biến thuốc trừ sâu sinh học [1]. Cây thuốc cá (tên khoa học thuộc chi Derris) từ lâu đã được xem như giải pháp thay thế hóa chất tổng hợp để diệt trừ sâu bọ và xử lý tạp chất trong ao cá [5, 8]. Quan niệm phổ biến cho rằng nguồn gốc từ thực vật sẽ an toàn tuyệt đối với sức khỏe con người và hệ sinh thái [1].
Tuy nhiên, các bằng chứng độc học hiện đại khẳng định điều hoàn toàn ngược lại [7, 8]. Hoạt chất chính tạo nên tác dụng diệt sâu của dây thuốc cá chính là rotenone, một độc tố tự nhiên có khả năng gây độc tính tế bào rất mạnh [5, 8]. Việc phơi nhiễm lâu dài qua đường hô hấp hoặc tiếp xúc trực tiếp trong quá trình pha chế, phun xịt thuốc trừ sâu từ dây thuốc cá có thể gây suy thoái thần kinh và tăng đáng kể nguy cơ mắc bệnh Parkinson [1, 2, 7].
Hoạt chất rotenone: Độc chất thần kinh đội lốt tự nhiên
Dây thuốc cá chứa hoạt chất rotenone, thuộc nhóm isoflavone tự nhiên được chiết xuất chủ yếu từ rễ của các loài thực vật thuộc họ Đậu như Derris, Lonchocarpus, và Tephrosia [5, 8]. Hợp chất này có phổ tác dụng rộng, được ứng dụng làm chất diệt côn trùng lẫn hóa chất diệt cá [5, 8]. Nhờ đặc tính phân hủy khi tiếp xúc với ánh sáng và nước, rotenone có thời gian bán hủy tương đối ngắn ngoài tự nhiên [6, 7].
Dù vậy, tính an toàn của rotenone đối với con người và môi trường đang bị đặt dấu hỏi lớn do mức độ độc tính cao của nó trên động vật có vú [1]. Hoạt chất này tan tốt trong dung môi hữu cơ, hấp thu nhanh và chuyển hóa sâu rộng trong cơ thể sinh vật sống [2]. Quá trình chuyển hóa và mức độ phơi nhiễm phụ thuộc rất lớn vào đường tiếp xúc cũng như giới tính [2].
Cơ chế phá hủy tế bào thần kinh diễn ra thế nào?
Rotenone phát huy tác dụng diệt trừ sâu bọ cũng như gây hại tế bào thông qua cơ chế ức chế phức hợp I (Complex I) của chuỗi vận chuyển điện tử trong ty thể [1, 3, 6, 7]. Ty thể đóng vai trò như nhà máy cung cấp năng lượng cho tế bào, và sự gián đoạn này dẫn đến hiện tượng suy giảm chức năng ty thể kèm theo tình trạng stress oxy hóa nghiêm trọng [1, 3, 7]. Hiện tượng này kích thích quá trình tự chết của các tế bào nhạy cảm năng lượng, đặc biệt là các nơ-ron thần kinh [1, 7].
Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm chứng minh rotenone thúc đẩy quá trình tích tụ và hình thành các sợi alpha-synuclein [1, 6]. Protein alpha-synuclein khi bị vón cục bất thường sẽ tạo thành các thể vùi nội bào thể Lewy, một dấu ấn bệnh lý điển hình được tìm thấy ở não bệnh nhân Parkinson [6, 7]. Không chỉ tác động lên hệ thần kinh trung ương, độc tính rotenone còn làm xáo trộn nghiêm trọng cân bằng nội môi protein (proteostasis collapse) ở các nơ-ron thần kinh giao cảm ngoại biên [3]. Hệ thần kinh ngoại biên không có các hàng rào bảo vệ vững chắc, khiến nó dễ bị tổn thương và dẫn tới bệnh lý thần kinh tiến triển [3].
Bằng chứng dịch tễ: Phơi nhiễm nghề nghiệp và bệnh Parkinson
Các nghiên cứu dịch tễ học thực hiện trên các nhóm dân cư làm nông nghiệp trong nhiều thập kỷ qua đã ghi nhận mối liên hệ mật thiết giữa rotenone và bệnh Parkinson [2, 7]. Nghiên cứu ca - đối chứng tại vùng Đông Texas (Mỹ) công bố năm 2008 đã khảo sát tiền sử tiếp xúc môi trường và nghề nghiệp của người dân địa phương [4]. Kết quả cho thấy những người sử dụng các loại thuốc trừ sâu hữu cơ như rotenone để làm vườn trong vòng 1 năm trước đó có nguy cơ mắc Parkinson tăng gấp 10,9 lần (OR = 10,9; KTC 95%: 2,5 - 48,0) [4]. Bất kỳ ai từng có tiền sử sử dụng rotenone trong đời cũng có nguy cơ mắc bệnh cao gấp 10 lần (OR = 10,0; KTC 95%: 2,9 - 34,3) so với nhóm không tiếp xúc [4].
Dữ liệu từ Nghiên cứu Môi trường, Gen và Bệnh Parkinson (PEG) năm 2018 tiến hành phân tích sâu về phơi nhiễm nghề nghiệp [5]. Kết quả chỉ ra rằng thời gian tiếp xúc thuốc trừ sâu càng nhiều năm thì nguy cơ mắc bệnh Parkinson càng cao [5]. Mức rủi ro lớn nhất tập trung ở các công đoạn khuấy trộn và nạp nguyên liệu thuốc trừ sâu, vốn là thời điểm nồng độ phơi nhiễm đường hô hấp và tiếp xúc da đạt đỉnh [5]. Điều đáng nói, những người cho biết luôn mang đồ bảo hộ cá nhân (PPE), đặc biệt là đeo găng tay, lại có tỷ lệ mắc bệnh Parkinson cao nhất [5]. Nguyên nhân là do các phương tiện bảo hộ thông thường của nông dân không đủ kín hoặc không đạt tiêu chuẩn để ngăn chặn sự xâm nhập của các hóa chất độc hại [5].
Nghiên cứu đoàn hệ quy mô lớn AGRICAN thực hiện tại Pháp cũng ghi nhận nguy cơ bệnh Parkinson gia tăng tỷ lệ thuận theo thời gian nông dân phơi nhiễm với một số loại thuốc bảo vệ thực vật, trong đó có hoạt chất rotenone, ngay cả khi đã hiệu chỉnh các yếu tố nhiễu như tuổi, giới tính, học vấn, hút thuốc và uống rượu [6]. Một nghiên cứu khác năm 2011 cũng xác nhận các thuốc trừ sâu liên quan đến cơ chế rối loạn chức năng ty thể và stress oxy hóa như rotenone và paraquat gắn liền với nguy cơ Parkinson ở người, đồng thời cảnh báo nguy cơ này có thể lan sang cả những người không làm nông nghiệp do vô tình phơi nhiễm môi trường [7].
Dữ liệu từ các mô hình thí nghiệm trên động vật và tế bào
Trong các mô hình động vật, rotenone từ lâu đã trở thành công cụ đắc lực để tái lập lại các triệu chứng lâm sàng và bệnh học của bệnh Parkinson [6, 7]. Nhiều nghiên cứu kinh điển bằng kỹ thuật truyền rotenone toàn thân mạn tính trên chuột cống (thông qua truyền tĩnh mạch cảnh, tiêm dưới da hoặc màng bụng) cho thấy hoạt chất này làm thoái hóa có chọn lọc các nơ-ron dopaminergic tại vùng chất đen (substantia nigra) và thể vân (striatum) [6, 7]. Chuột thí nghiệm xuất hiện các thể vùi chứa alpha-synuclein và biểu hiện rối loạn vận động, cứng cơ, run tương tự người bệnh [6, 7]. Các tổn thương ngoại biên như suy giảm nhu động ruột cũng được quan sát thấy [2].
Dù vậy, mức độ tổn thương bệnh lý có sự biến thiên đáng kể tùy thuộc vào phương pháp nghiên cứu, liều dùng và loài thí nghiệm [4, 6]. Một thử nghiệm công bố năm 2007 thực hiện phơi nhiễm rotenone mạn tính (tiêm dưới da liều 2,5 hoặc 4,0 - 5,0 mg/kg trong 30 - 45 ngày) trên chuột nhắt ở các độ tuổi 2,5, 5 và 12 tháng [8]. Kết quả cho thấy chuột bị giảm vận động tự phát và thoái hóa mỡ gan mức độ trung bình, nhưng mật độ nơ-ron dopaminergic vùng chất đen không có sự thay đổi đáng kể, ngoại trừ xu hướng giảm nhẹ ở nhóm chuột già dùng liều 4 mg/kg [8]. Điều này cho thấy đáp ứng độc tính của rotenone có sự khác biệt giữa các loài động vật hoặc thể trạng di truyền [4, 6].
Ở cấp độ tế bào, một nghiên cứu năm 2024 sử dụng các nơ-ron giao cảm ngoại biên có nguồn gốc từ tế bào gốc vạn năng cảm ứng của người (iPSC) [3]. Khi cho tế bào tiếp xúc với nồng độ rotenone cực thấp (10 microgam/lít) - mức được coi là an toàn cho sức khỏe và được phép thải ra môi trường, tế bào không hề bị chết hay biến dạng sợi nhánh [3]. Tuy nhiên, phân tích sâu bộ protein (proteomic) phát hiện sự sụp đổ nghiêm trọng của cân bằng nội môi protein và rối loạn các cụm điều hòa quá trình tự thực bào (autophagy) [3]. Nghiên cứu chứng minh rằng ngay cả mức phơi nhiễm liều thấp được xem là "không độc" cũng âm thầm làm suy yếu khả năng chịu đựng của sợi thần kinh [3].
Những hiểu lầm phổ biến khi dùng thuốc sâu sinh học
Hiểu lầm lớn nhất của người sản xuất nông nghiệp là đánh đồng cụm từ "nguồn gốc thực vật" với sự vô hại. Tự nhiên sản sinh ra nhiều chất có độc tính cực mạnh để tự vệ, và rotenone trong rễ cây thuốc cá là minh chứng điển hình [1]. Việc tự ngâm ủ, chiết xuất rễ cây thuốc cá thủ công tại nhà khiến người dùng không thể kiểm soát được nồng độ rotenone phát tán ra không khí xung quanh.
Một hiểu lầm khác là khẩu trang vải hay găng tay mỏng có thể bảo vệ tuyệt đối người phun thuốc. Bằng chứng thực tế cho thấy tỷ lệ nông dân sử dụng đồ bảo hộ cá nhân thông thường vẫn ghi nhận nguy cơ bệnh thần kinh cao, do các loại bảo hộ này không ngăn được hơi dung môi và các phân tử rotenone thẩm thấu hoặc xâm nhập qua đường hô hấp [5]. Sự chủ quan cho rằng bản thân đã an toàn khi mang găng tay thường dẫn đến thời gian tiếp xúc lâu hơn và liều phơi nhiễm thực tế cao hơn [5].
Ai cần tuyệt đối tránh xa nguồn phơi nhiễm này?
Người nông dân, thợ làm vườn trực tiếp pha chế dung dịch trừ sâu là đối tượng chịu rủi ro phơi nhiễm cao nhất qua đường hô hấp và tiếp xúc da [1, 2]. Những người có tiền sử gia đình mắc các bệnh thoái hóa thần kinh càng phải thận trọng gấp bội, do sự phối hợp giữa yếu tố gen nhạy cảm và chất độc môi trường có thể kích hoạt bệnh phát triển nhanh hơn [1, 4].
Bên cạnh đó, phụ nữ mang thai, người lớn tuổi và trẻ nhỏ sinh sống gần khu vực canh tác nông nghiệp cần tránh xa các thời điểm phun xịt thuốc [1, 3]. Dù thời gian bán hủy ngắn ngoài tự nhiên, rotenone vẫn có khả năng phát tán theo gió vào môi trường sống xung quanh và tiềm ẩn rủi ro cho những người không trực tiếp lao động [3, 7].
Lời khuyên an toàn trong sản xuất nông nghiệp
Để hạn chế tối đa rủi ro phơi nhiễm chất độc thần kinh từ các chế phẩm chứa hoạt chất rotenone, người canh tác cần tuân thủ nghiêm ngặt các nguyên tắc bảo hộ lao động:
- Hạn chế tối đa các phương pháp tự nghiền nát, nấu hoặc ngâm chiết rễ dây thuốc cá thủ công nhằm tránh hít phải bột rễ hoặc hơi dung dịch đậm đặc [5].
- Khi bắt buộc phải sử dụng các chế phẩm trừ sâu sinh học, công đoạn khuấy trộn và pha chế cần được thực hiện ở nơi thông thoáng gió, tuyệt đối không dùng tay trần để khuấy [5].
- Trang bị bảo hộ đạt tiêu chuẩn chuyên dụng: Sử dụng mặt nạ phòng độc có phin lọc hơi hữu cơ thích hợp, kính bảo hộ che kín mắt, quần áo bảo hộ chống thấm và găng tay cao su dày chịu hóa chất [5].
- Tuyệt đối không ăn uống, hút thuốc trong quá trình thao tác phun thuốc; sau khi kết thúc công việc cần thay giặt quần áo bảo hộ riêng biệt và tắm rửa sạch sẽ ngay lập tức.
- Tham khảo ý kiến của cán bộ bảo vệ thực vật hoặc chuyên gia nông nghiệp để lựa chọn các giải pháp quản lý dịch hại tích hợp (IPM) an toàn hơn, hạn chế lạm dụng các độc chất thần kinh kéo dài [1].
Tóm lại, dây thuốc cá tuy là chế phẩm sinh học diệt sâu hiệu quả và thân thiện hơn với đất đai nhờ khả năng tự phân hủy, nhưng hoạt chất rotenone lại mang độc tính thần kinh đáng ngại đối với con người [7, 8]. Nông dân không nên chủ quan trước nhãn mác "tự nhiên", mà cần chủ động bảo vệ đường hô hấp và sức khỏe bằng các biện pháp phòng hộ đạt chuẩn y tế.
