Độc tố BMAA trong cây vạn tuế và bệnh thoái hóa thần kinh: Bằng chứng nói gì?

Cây vạn tuế từ lâu đã quen thuộc trong khuôn viên gia đình, công viên hay các bài thuốc dân gian lưu truyền. Tuy nhiên, ít ai ngờ loài cây cảnh này từng nằm ở tâm điểm của một cuộc điều tra y khoa kéo dài hàng thập kỷ liên quan đến các căn bệnh thoái hóa thần kinh nghiêm trọng. Mối lo ngại về độc tố BMAA trong cây vạn tuế xuất phát từ đâu và khoa học hiện đại đã chứng minh được những gì?

Câu trả lời ngắn gọn là hợp chất beta-N-methylamino-L-alanine (BMAA) có nguồn gốc từ vi khuẩn lam sống cộng sinh trong rễ cây vạn tuế thực sự là một độc chất thần kinh mạnh mẽ trên mô hình động vật và tế bào ^[1], ^[2]. Dù bằng chứng cho thấy BMAA có mặt trong mô não người bệnh và gây thoái hóa thần kinh dạng xơ cứng cột bên teo cơ (ALS), giới khoa học vẫn còn nhiều tranh luận về mức độ tác động thực tế của nó so với các độc tố khác trong cây ^[3], ^[4].

Bí ẩn dịch bệnh thần kinh tại đảo Guam và giả thuyết cây vạn tuế

Câu chuyện bắt đầu vào năm 1953 khi các nhà y học nhận thấy tỷ lệ mắc hội chứng xơ cứng cột bên teo cơ kết hợp hội chứng liệt rung và sa sút trí tuệ (ALS/PDC) ở người bản địa Chamorro trên đảo Guam cao gấp 50 đến 100 lần so với phần còn lại của thế giới ^[2], ^[5]. Tình trạng này không chỉ xuất hiện ở Guam mà còn được ghi nhận tại Irian Jaya và bán đảo Kii ở Nhật Bản ^[6].

Ban đầu, các nhà nghiên cứu không thể tìm ra bất kỳ dấu ấn di truyền rõ ràng nào giải thích cho hiện tượng này ^[2], ^[5]. Tỷ lệ mắc bệnh giảm dần khi người dân di cư ra nước ngoài, hướng sự nghi ngờ sang các yếu tố môi trường và chế độ ăn uống ^[2]. Tại cả ba khu vực ghi nhận bệnh, hạt của cây thuộc chi vạn tuế (như Cycas micronesica, Cycas circinalis) đều được cư dân sử dụng làm thực phẩm hoặc làm thuốc ^[2], ^[5], ^[6]. Người Chamorro dùng bột hạt vạn tuế để làm bánh ngô tortillas, súp và bánh bao, từ đó hình thành nên "giả thuyết cây vạn tuế" ^[2], ^[5].

Tuy nhiên, giả thuyết này từng bị nghi ngờ và tạm thời gác lại khi các phân tích nhận thấy hơn 80% lượng BMAA có thể bị loại bỏ khỏi hạt vạn tuế chỉ qua một lần rửa duy nhất bằng nước ^[2]. Điều này cho thấy người dân khó có thể nạp lượng độc chất đủ lớn chỉ qua việc ăn bột đã chế biến kỹ ^[2].

Hiện tượng khuếch đại sinh học qua chuỗi thức ăn

Nghiên cứu sâu hơn đã tìm ra mắt xích bị bỏ sót trong lối sống của người Chamorro: tập quán ăn thịt dơi ăn quả (Pteropus mariannus) cùng các loài động vật như lợn và hươu vốn chuyên ăn hạt vạn tuế ^[2]. Độc tố BMAA không tự sinh ra từ cây mà do vi khuẩn lam (chi Nostoc) sống cộng sinh trong rễ san hô của cây vạn tuế tổng hợp nên ^[2], ^[7].

Độc tố này tích tụ sinh học mạnh mẽ qua từng bậc dinh dưỡng theo chuỗi thức ăn cổ điển ^[7]. Khi phân tích mẫu da dơi sấy khô từ bảo tàng, các nhà nghiên cứu phát hiện nồng độ BMAA tính theo trọng lượng tương đương với việc ăn tới 1014 kg bột vạn tuế đã qua chế biến ^[2].

Đặc biệt, một nghiên cứu năm 2004 phát hiện BMAA tồn tại trong tự nhiên ở hai dạng: dạng tự do và dạng liên kết với protein ^[7]. Khi thực hiện thủy phân axit trên các mẫu mô từ vi khuẩn lam, rễ, hạt vạn tuế, thịt dơi và mô não bệnh nhân tử vong vì ALS/PDC, lượng BMAA giải phóng ra tăng vọt từ 10 đến 240 lần so với dạng tự do ban đầu ^[7]. Dạng BMAA liên kết protein đóng vai trò như một "kho chứa độc tố tiềm tàng", giải phóng chậm dần trong quá trình tiêu hóa và chuyển hóa, kéo dài âm ỉ hàng năm hoặc hàng thập kỷ, giải thích lý do bệnh ủ rất lâu trước khi phát tác ^[1], ^[7].

BMAA tấn công tế bào não theo cơ chế nào?

Các thí nghiệm trong ống nghiệm chỉ ra BMAA là một axit amin không thuộc nhóm tạo protein nhưng có khả năng kích hoạt độc tính kích thích tế bào thần kinh vận động ^[2], ^[5]. BMAA gây tổn thương tế bào não thông qua sự gia tăng các gốc oxy hóa tự do (ROS), làm rối loạn chức năng ty thể và dẫn đến chết tế bào nói chung ^[5].

Về mặt hóa học, BMAA thiếu nhóm axit ở chuỗi bên so với glutamate nhưng lại có thêm nhóm amino ^[4]. Khi kết hợp với ion bicacbonat trong cơ thể, BMAA tạo thành hợp chất beta-carbamate có cấu trúc tương tự glutamate - chất dẫn truyền thần kinh kích thích ^[6], ^[4]. Trong nghiên cứu năm 2002 trên tế bào não chuột sơ sinh phân lập nạp chất nhuộm fura-2, BMAA làm tăng nồng độ canxi nội bào theo hàm lượng phụ thuộc, với điều kiện bắt buộc phải có sự hiện diện của bicacbonat ^[6].

Dòng canxi ồ ạt tràn vào nội bào kích thích quá mức các thụ thể glutamate ^[6], ^[4]. Mức nồng độ thấp của BMAA có thể chọn lọc gây tổn thương các quần thể neuron nhạy cảm, đặc biệt là neuron vận động, thông qua việc hoạt hóa các thụ thể AMPA/kainate và một phần qua thụ thể NMDA ^[4].

Nghiên cứu năm 2017 còn phát hiện thêm khía cạnh mới: BMAA trong tự nhiên chỉ tồn tại ở dạng đồng phân L (L-BMAA) ^[8]. Tuy nhiên, sau khi dung nạp qua đường tiêu hóa ở động vật có vú, một lượng nhỏ chuyển thành đồng phân D (D-BMAA) trong gan chuột (12,5%) và huyết tương khỉ vervet (3,6%) ^[8]. Khi phân tích dịch não tủy khỉ vervet và não sau chuột, BMAA tự do trong hệ thần kinh trung ương lại tồn tại dưới dạng đồng phân D-BMAA, gây độc chủ yếu qua thụ thể AMPA ^[8].

Các bằng chứng từ nghiên cứu thực nghiệm

Độc tính của BMAA đã được thử nghiệm và ghi nhận trên nhiều mô hình động vật sống khác nhau ^[5]. Các thử nghiệm in vivo trên chuột cống, chuột nhắt, gà con và khỉ cho thấy độc tố này gây ra các triệu chứng thoái hóa thần kinh đặc trưng như mất điều hòa vận động và co giật ^[5]. Nghiên cứu trên cá ngựa vằn cũng chứng minh BMAA làm gián đoạn sự phát triển của hệ thần kinh ^[5]. Các thử nghiệm in vitro trên tế bào chuột và đỉa đều chỉ ra neuron vận động là đích tấn công chủ yếu ^[5].

Trên linh trưởng không phải người, chế độ ăn phơi nhiễm mạn tính với L-BMAA gây ra các tổn thương giải phẫu bệnh thần kinh tương tự bệnh lý ở người bản địa Guam ^[8], ^[4]. Khám nghiệm bệnh lý thần kinh của hội chứng ALS/PDC cho thấy đây là một bệnh lý cuộn xoắn (tangle disease), mang đặc điểm sinh hóa tương tự bệnh Alzheimer với sự hiện diện đồng thời của thể tau 3R và 4R ^[1].

Mặc dù bằng chứng trên mô hình động vật là rõ ràng, mối liên hệ trực tiếp ở người vẫn có những mặt đối lập. BMAA đã được tìm thấy trong mô não của bệnh nhân Chamorro mắc ALS/PDC, cũng như trong mô não và tủy sống của một số bệnh nhân Alzheimer và ALS lẻ tẻ ở Bắc Mỹ và Canada ^[1], ^[7], ^[4]. Tuy nhiên, một nghiên cứu tổng quan năm 2018 khẳng định bệnh thoái hóa thần kinh liên quan đến cây vạn tuế có mối tương quan mạnh hơn với cycasin (methylazoxymethanol glucoside) - độc tố chính có độc tính phát triển thần kinh và độc gen đã được chứng minh - hơn là độc tố thứ yếu BMAA ^[1], ^[3].

Hiểu lầm thường gặp về BMAA và cây vạn tuế

Nhiều người lầm tưởng BMAA là chất dinh dưỡng hoặc chỉ là độc chất do cây vạn tuế tự tiết ra để xua đuổi côn trùng. Thực chất, BMAA là sản phẩm của vi khuẩn lam sống cộng sinh ^[2], ^[7]. Cây vạn tuế chỉ là vật chủ tích lũy độc chất này trong các mô và hạt của nó ^[1], ^[2].

Một hiểu lầm phổ biến khác là chỉ cần ngâm rửa hạt vạn tuế kỹ thì sản phẩm sẽ an toàn tuyệt đối. Mặc dù nước có thể rửa trôi hơn 80% BMAA tự do trên bề mặt hạt, lượng BMAA liên kết bền vững với protein bên trong mô thực vật vẫn tồn tại và có thể được hấp thu vào cơ thể ^[2], ^[7].

Nhiều người cũng nghĩ BMAA chỉ giới hạn ở một vài hòn đảo nhiệt đới xa xôi. Các nghiên cứu đã xác nhận vi khuẩn lam có khả năng sinh BMAA phân bố khắp nơi trên toàn cầu trong cả môi trường nước ngọt lẫn trên cạn, biến BMAA thành một hợp chất phổ biến chứ không chỉ gói gọn tại đảo Guam ^[5], ^[4].

Ai nên thận trọng?

Dù chưa có nghiên cứu đánh giá độc tính riêng trên phụ nữ mang thai, phụ nữ cho con bú hay trẻ em đối với BMAA, các dữ liệu thực nghiệm đã xác định cycasin trong cây vạn tuế là độc tố phát triển thần kinh nguy hiểm đối với thai nhi và sự phát triển não bộ non nớt ^[1]. Các đối tượng này tuyệt đối không được tiếp xúc hay dùng bất kỳ bộ phận nào của cây.

Người mắc bệnh thần kinh mạn tính, người suy giảm chức năng gan, thận hoặc người cao tuổi cần tránh xa các chế phẩm từ cây vạn tuế do nguy cơ tích tụ độc tố phá hủy neuron vận động ^[5], ^[6]. Người làm vườn, người chơi cây cảnh thường xuyên cắt tỉa, chiết cành vạn tuế cần mang găng tay và đồ bảo hộ để tránh tiếp xúc nhựa cây.

Khuyến cáo áp dụng trong đời sống

Trong đời sống hàng ngày, cây vạn tuế chủ yếu được trồng làm cảnh. Tuyệt đối không tự ý thu hái hạt, lá hay rễ cây vạn tuế để ngâm rượu, sắc nước uống hoặc chế biến thành món ăn theo các mẹo dân gian truyền miệng khi chưa có hướng dẫn y khoa.

Các dữ liệu nghiên cứu không đưa ra liều lượng an toàn đối với việc tiêu thụ các bộ phận của cây vạn tuế ^[5]. Nếu trong gia đình có trồng vạn tuế, cần đặt cây ở vị trí tránh xa tầm tay trẻ em và vật nuôi để phòng ngừa việc nhai, nuốt phải hạt hay lá cây. Khi cần sử dụng các bài thuốc thảo dược có nguồn gốc rõ ràng, luôn tham khảo ý kiến của bác sĩ y học cổ truyền hoặc chuyên gia y tế có chuyên môn.

Tóm lại, BMAA là một độc tố thần kinh nguy hiểm có khả năng kích hoạt phản ứng hủy hoại tế bào não và neuron vận động ^[5], ^[6]. Dù vai trò gây bệnh của BMAA trong các hội chứng thoái hóa thần kinh ở người vẫn đang tiếp tục được nghiên cứu sâu hơn, việc phòng ngừa rủi ro bằng cách không ăn, không dùng các bộ phận của cây vạn tuế là biện pháp khoa học và cần thiết nhất để bảo vệ sức khỏe hệ thần kinh.