Nhiều người làm vườn và nông dân ưa chuộng các loại thuốc trừ sâu thảo mộc vì nghĩ nguồn gốc tự nhiên luôn an toàn cho sức khỏe. Dây thuốc cá (chi Derris) từ lâu đã được thu hái, nghiền giã hoặc ngâm chiết để làm chế phẩm diệt sâu bọ, rệp và cá tạp trong ao nuôi [4, 7]. Tuy nhiên, hoạt chất chính tạo nên tác dụng diệt sâu của loài cây này là rotenone, một chất độc tế bào mạnh có thể gây hại nghiêm trọng qua đường hô hấp và tiếp xúc da [2, 7].

Câu trả lời ngắn gọn: Thuốc trừ sâu sinh học từ dây thuốc cá không hề vô hại đối với con người. Quá trình tự bào chế, nghiền rễ cây khô phát tán bụi hoặc phun xịt thiếu đồ bảo hộ làm tăng nguy cơ ngộ độc cấp tính và làm tăng đáng kể nguy cơ mắc bệnh suy thoái thần kinh mạn tính [1, 2].

Cơ chế tác động: Vì sao hoạt chất từ dây thuốc cá gây độc?

Rotenone là một hợp chất tự nhiên thuộc nhóm isoflavone, phân lập chủ yếu từ rễ và thân ngầm của các cây họ Đậu (Fabaceae) như chi Derris (dây thuốc cá), Lonchocarpus hay Tephrosia [1]. Khi xâm nhập vào cơ thể, rotenone hoạt động như một chất ức chế mạnh mẽ và đặc hiệu đối với phức hợp I (NADH: ubiquinone oxidoreductase) nằm trên chuỗi chuyền điện tử của ty thể tế bào [2, 3, 5].

Ty thể là "nhà máy năng lượng" của tế bào sống. Khi phức hợp I bị phong bế, quá trình tổng hợp năng lượng ATP bị gián đoạn trầm trọng, dẫn đến cạn kiệt năng lượng tế bào [2]. Đồng thời, sự tắc nghẽn chuỗi hô hấp tế bào kích thích sản sinh ồ ạt các gốc oxy hóa phản ứng (ROS) [2]. Lượng gốc tự do này vượt quá khả năng tự cân bằng của cơ thể, gây tổn hại trực tiếp lên cấu trúc lipid, protein và DNA, từ đó kích hoạt quá trình tự chết của tế bào (apoptosis) [2, 3].

Hệ thần kinh trung ương là cơ quan chịu ảnh hưởng nặng nề nhất từ cơ chế phá hủy này. Não bộ tiêu thụ lượng oxy rất lớn nhưng lại có hoạt tính chống oxy hóa nội sinh tương đối thấp, đồng thời chứa nhiều axit béo không no dễ bị oxy hóa [2]. Ngoài ra, rotenone còn liên kết trực tiếp với tubulin, làm gián đoạn quá trình lắp ráp vi ống và ức chế sự phân chia tế bào độc lập với sự tạo thành gốc tự do [2].

Nghiên cứu dịch tễ: Mối liên hệ rõ rệt với bệnh Parkinson

Mối lo ngại lớn nhất khi tiếp xúc nghề nghiệp với hoạt chất từ dây thuốc cá là tổn thương hệ thần kinh vận động. Trên thế giới, việc sử dụng rotenone đã bị hạn chế nghiêm ngặt do đặc tính gây thoái hóa thần kinh và mối liên quan chặt chẽ với bệnh Parkinson [2]. Hoạt chất này gây mất chọn lọc các tế bào thần kinh dopaminergic ở vùng chất đen (substantia nigra) - dấu hiệu điển hình gây suy giảm vận động ở bệnh nhân Parkinson, đồng thời thúc đẩy tạo thể Lewy trong các tế bào thần kinh còn sót lại [2].

Một nghiên cứu bệnh - chứng công bố năm 2008 tại vùng Đông Texas (Mỹ) đã đánh giá nguy cơ mắc bệnh Parkinson do phơi nhiễm nghề nghiệp và môi trường [3]. Kết quả cho thấy những người từng sử dụng thuốc trừ sâu hữu cơ như rotenone để làm vườn trong vòng 1 năm trước đó có nguy cơ mắc bệnh Parkinson cao gấp 10,9 lần so với người không tiếp xúc (OR = 10,9; khoảng tin cậy 95% CI: 2,5 - 48,0) [3]. Đối với tiền sử từng tiếp xúc với rotenone ở bất kỳ thời điểm nào trong quá khứ, nguy cơ mắc bệnh vẫn tăng gấp 10,0 lần (OR = 10,0; 95% CI: 2,9 - 34,3) [3].

Các dữ liệu dịch tễ học tổng hợp khác được ghi nhận trong nghiên cứu năm 2018 cũng củng cố nguy cơ này [2]. Nhóm thuốc trừ sâu ức chế phức hợp I ty thể làm tăng nguy cơ mắc bệnh Parkinson với tỷ suất chênh OR = 1,7 (95% CI: 1,0 - 2,8), trong đó riêng phơi nhiễm với rotenone làm tăng nguy cơ với OR = 2,5 (95% CI: 1,3 - 4,7) [2].

Tác động trên các mô cơ quan và sinh vật qua nghiên cứu thực nghiệm

Độc tính tế bào của hoạt chất chiết từ dây thuốc cá không chỉ giới hạn ở tế bào thần kinh. Trên mô hình nuôi cấy tế bào ung thư biểu mô tuyến vú người (MCF-7), nghiên cứu năm 2011 cho thấy rotenone làm suy giảm tỷ lệ sống sót của tế bào phụ thuộc vào nồng độ, thể hiện rõ từ ngưỡng 50 µM trở lên sau 24 giờ tiếp xúc thông qua thử nghiệm MTT và hấp thu đỏ trung tính [4]. Nghiên cứu năm 1998 khi phân tích nhựa cube (chế phẩm rotenoid thương mại) cũng xác định rotenone là thành phần chính ức chế NADH:ubiquinone oxidoreductase với nồng độ ức chế bán tối đa IC50 rất thấp, chỉ từ 0,8 đến 4 nM [5].

Trên mô hình động vật, độc tính oxy hóa của rotenone thể hiện rõ ở gan và hệ sinh sản. Một nghiên cứu năm 2004 trên chuột cống trắng Wistar đực cho thấy tiêm phúc mạc rotenone (liều 2,5 mg/mL, 1 mL/kg/ngày trong 60 ngày) gây tổn thương oxy hóa mô gan đáng kể [6]. Chuột bị tăng hoạt tính enzyme xanthine oxidase (XO) và tăng peroxy hóa lipid màng tế bào so với nhóm chứng [6]. Nghiên cứu cũng ghi nhận mối tương quan nghịch giữa hoạt tính catalase với nồng độ malondialdehyde (MDA) (r = -0,934, P < 0,05) và tương quan thuận giữa superoxide dismutase với MDA (r = 0,828, P < 0,05) ở nhóm nhiễm độc [6].

Nghiên cứu năm 2023 trên noãn bào chuột nhắt cái ghi nhận rotenone làm suy giảm chất lượng tế bào trứng, ức chế quá trình trưởng thành của noãn và cản trở sự phân chia phôi sớm [7]. Nguyên nhân do hoạt chất này phá hủy cân bằng canxi nội bào, gây stress lưới nội chất, rối loạn thoi vô sắc và gây lệch bội nhiễm sắc thể [7]. Trên côn trùng thụ phấn, nghiên cứu năm 2023 bằng giải trình tự ARN đơn bào chỉ ra rằng rotenone ở nồng độ thực tế ngoài môi trường làm rối loạn năng lượng tế bào thần kinh đệm và làm giảm số lượng tế bào thần kinh dopaminergic ở não ong nghệ, dẫn đến suy giảm khả năng bay và bò [8].

Dù rotenone cho thấy phổ tác dụng sinh học rộng, bao gồm ức chế vi sinh vật gây bệnh thực vật như P. syringae hay nấm F. oxysporum [1], tính chọn lọc kém đối với tế bào động vật có vú khiến nó trở thành mối nguy hại tiềm ẩn.

Bằng chứng bảo vệ tế bào: Tiềm năng nhưng còn giới hạn

Một số hoạt chất chống oxy hóa đã được thử nghiệm để giảm nhẹ tổn thương do rotenone gây ra trong phòng thí nghiệm. Năm 2011, nghiên cứu trên tế bào MCF-7 ghi nhận việc xử lý trước hoặc sau bằng trans-resveratrol (ở các nồng độ 5, 10 và 25 µM) giúp tăng tỷ lệ sống sót của tế bào trước tác động tiêu diệt của rotenone theo liều lượng [4]. Tuy nhiên, việc can thiệp bằng trans-resveratrol sau khi tế bào đã phơi nhiễm 24 giờ mang lại hiệu quả kém hơn so với phòng ngừa trước [4].

Trên mô hình chuột đực bị ngộ độc rotenone năm 2004, việc dùng kèm hoạt chất erdosteine (liều 50 mg/kg/ngày đường uống) đã giúp giảm đáng kể quá trình peroxy hóa lipid và giảm hoạt tính XO, đồng thời tăng hoạt tính các enzyme chống oxy hóa nội sinh như catalase và superoxide dismutase trong mô gan [6]. Nghiên cứu năm 2023 cũng phát hiện melatonin giúp cải thiện các khiếm khuyết trên noãn bào chuột tiếp xúc rotenone thông qua điều hòa biến đổi histone [7].

Cần nhấn mạnh rằng các biện pháp này chỉ mới thực hiện trên mô hình tế bào và động vật gặm nhấm [3, 5, 8]. Hiện chưa có thử nghiệm lâm sàng nào xác nhận các chất chống oxy hóa này có thể dùng làm thuốc giải độc hay bảo vệ người lao động bị phơi nhiễm rotenone ngoài thực tế đời sống.

Những hiểu lầm tai hại về thuốc trừ sâu thực vật

Nhiều người dân nhầm tưởng rằng chế phẩm tự chế từ cây cỏ thì có thể thoải mái tiếp xúc trần tay, hít thở hoặc không cần trang bị phòng hộ. Đây là quan niệm hết sức sai lầm.

Nguồn gốc tự nhiên không đồng nghĩa với vô hại. Trong tự nhiên, rotenone được thực vật tổng hợp như một vũ khí hóa học sinh học để tự vệ chống lại động vật ăn cỏ và côn trùng [2, 7]. Bản chất độc tính ức chế hô hấp tế bào của rotenone tác động lên mọi sinh vật hiếu khí có chuỗi chuyền điện tử ty thể, bao gồm cả con người [2].

Thêm vào đó, khi người dân tự mua rễ dây thuốc cá khô về đập dập, xay nghiền, các hạt bụi mịn chứa nồng độ rotenoid đậm đặc sẽ phát tán vào không khí. Người trực tiếp thao tác nếu hít phải bụi mịn này hoặc để nước ngâm bắn vào mắt, thấm qua vùng da nứt nẻ sẽ đối mặt nguy cơ hấp thu lượng lớn độc chất vào tuần hoàn chung.

Ai cần đặc biệt thận trọng khi tiếp xúc?

Những đối tượng tuyệt đối không nên tham gia vào quá trình thu hoạch, bào chế hoặc phun xịt chế phẩm từ dây thuốc cá bao gồm:

  • Người nông dân, người làm vườn có tiền sử bệnh lý thần kinh hoặc trong gia đình có người mắc bệnh Parkinson [1, 2].
  • Phụ nữ trong độ tuổi sinh đẻ, phụ nữ dự định mang thai hoặc đang mang thai; các nghiên cứu trên chuột cho thấy rotenone tác động tiêu cực trực tiếp đến chất lượng noãn bào và sự phân chia phôi sớm [7].
  • Người mắc các bệnh lý suy giảm chức năng gan, bởi gan là cơ quan chuyển hóa chính và chịu tổn thương oxy hóa nặng nề khi nhiễm độc hoạt chất này [6].
  • Trẻ em và người cao tuổi, những đối tượng có hàng rào bảo vệ da mỏng và khả năng chống chịu stress oxy hóa kém hơn người trưởng thành khỏe mạnh.

Khuyến cáo áp dụng an toàn trong thực tế canh tác

Hiện nay, việc sử dụng rotenone đã bị hạn chế nghiêm ngặt tại nhiều quốc gia do các nguy cơ suy thoái thần kinh [2]. Trong trường hợp bắt buộc phải tiếp xúc hoặc sử dụng các chế phẩm sinh học từ thảo mộc chứa rễ dây thuốc cá, người dân cần tuân thủ nghiêm ngặt các nguyên tắc bảo hộ lao động:

  1. Không tự ý nghiền rễ khô thủ công trong không gian kín: Quá trình đập, xay bột rễ dây thuốc cá khô phát tán bụi chứa rotenoid cực kỳ nguy hiểm cho đường hô hấp. Cần thực hiện ở nơi thông thoáng, có hệ thống hút bụi hoặc làm ẩm rễ để giảm bụi phát tán.
  2. Trang bị bảo hộ cá nhân đầy đủ: Bắt buộc đeo khẩu trang lọc bụi mịn chuyên dụng hoặc mặt nạ phòng độc khi pha chế và phun xịt; đeo kính bảo hộ che kín mắt; mang găng tay cao su dày và mặc quần áo dài tay chống thấm để dịch thuốc không dính vào da.
  3. Vệ sinh sau lao động: Tắm rửa sạch sẽ bằng xà phòng ngay sau khi hoàn thành công việc; thay giặt riêng quần áo bảo hộ; tuyệt đối không ăn uống, hút thuốc trong quá trình tiếp xúc với thuốc trừ sâu.
  4. Lựa chọn giải pháp thay thế: Ưu tiên các biện pháp quản lý dịch hại tổng hợp (IPM), dùng các chủng vi sinh vật an toàn đã qua kiểm định thay vì tự chiết xuất các loại cây có độc tính tế bào cao.

Thuốc trừ sâu sinh học là hướng đi bền vững trong nông nghiệp, nhưng việc hiểu sai về hai chữ "tự nhiên" có thể dẫn đến những tổn hại sức khỏe không thể phục hồi. Chủ động phòng ngừa và trang bị bảo hộ đầy đủ là cách duy nhất để bảo vệ bản thân khi tiếp xúc với các chế phẩm từ dây thuốc cá. Khi xuất hiện các triệu chứng run tay chân, cứng cơ, mệt mỏi bất thường sau thời gian tiếp xúc với hóa chất nông nghiệp, người dân cần đến ngay cơ sở y tế chuyên khoa để được thăm khám kịp thời.