Hành biển (tên khoa học phổ biến là Urginea maritima) là loài thực vật thân hành sống lâu năm, phân bố chủ yếu ở khu vực ven Địa Trung Hải [1], [2]. Trong tự nhiên, loài cây này tồn tại hai biến thể thực vật rõ rệt thường được gọi là hành biển trắng và hành biển đỏ [1]. Dù có hình thái tương tự nhau, hai dòng hành này lại ẩn chứa sự khác biệt sâu sắc về thành phần dược tính cũng như mức độ nguy hiểm từ các độc chất nội sinh [1], [3].

Chính sự khác nhau về chất độc tự nhiên đã khiến hành biển trắng và hành biển đỏ được hướng tới các mục đích sử dụng hoàn toàn trái ngược trong lịch sử thực vật học và đời sống thực tế [1], [4]. Biến thể đỏ đặc biệt nổi tiếng vì độc tính chọn lọc cực mạnh nhờ nhóm hợp chất scilliroside [3], trong khi biến thể trắng từ lâu đã được xem xét dưới góc độ điều trị tim mạch [2], [4]. Việc nhận biết rõ sự phân hóa hóa học giữa hai dòng này giúp phòng ngừa nguy cơ ngộ độc nghiêm trọng từ các glycoside tim tiềm tàng [1], [4].

Bí mật nằm ở nhóm glycoside tim bufadienolide

Về mặt hóa sinh thực vật, độc tính và hoạt tính của cây hành biển nói chung bắt nguồn từ nhóm hợp chất glycoside trợ tim, đặc biệt là các bufadienolide [1]. Đây là những chất tác động trực tiếp lên chức năng co bóp và dẫn truyền của cơ tim tương tự như digitalis [2]. Tuy nhiên, các phân tích chỉ ra rằng mỗi biến thể hành biển lại ưu tiên tích lũy một hệ thống hợp chất thứ cấp khác nhau [1].

Các kỹ thuật đo phổ khối và cộng hưởng từ hạt nhân hiện đại cho thấy biến thể trắng tập trung lượng lớn các bufadienolide đặc thù như hydroxy-scilliglaucosidin-O-rhamnoside, desacetylscillirosidin-O-rhamnoside và bufotalidin-O-hexoside, bên cạnh nhóm chất oxylipid [1]. Ngược lại, hành biển đỏ ngoài việc chứa nhóm bufadienolide riêng biệt còn rất giàu các hợp chất flavonoid, điển hình là dihydro-kaempferol-O-hexoside và dẫn xuất taxifolin [1]. Sự chênh lệch này trực tiếp quy định độc tính toàn phần và các thử nghiệm sinh học liên quan [1].

Bên cạnh các chất tác động tim mạch, củ hành biển đỏ cũng được chứng minh có chứa các chuỗi đường fructo-oligosaccharide tự nhiên, bao gồm các loại đường ba và đường bốn (tetrasaccharide) liên kết cấu trúc đặc thù [5]. Dù vậy, những hợp chất quyết định ranh giới giữa một vị thuốc trị bệnh và một loại chất độc chết người của loài cây này vẫn là các bufadienolide phân bố không đồng đều [4].

Hành biển đỏ: Nơi tập trung độc chất scilliroside

Điểm phân định quan trọng nhất về độc tính giữa hai biến thể là sự xuất hiện của scilliroside [3]. Scilliroside là một bufadienolide glycoside có độc tính rất cao, đặc trưng trong các dòng hành biển đỏ thu thập từ nhiều vùng sinh thái khác nhau [3]. Chất độc này trong tự nhiên được xem như vũ khí sinh học tự vệ của thực vật chống lại các loài gặm nhấm.

Một nghiên cứu hóa thực vật công bố năm 1994 đã phân tích sâu hệ phức hợp bufadienolide trong các mẫu củ hành biển đỏ tứ bội thu thập từ Tunisia và đảo Sardegna thuộc Địa Trung Hải [3]. Kết quả phân lập cho thấy cả hai mẫu hành biển đỏ này đều chứa scilliroside cùng các hợp chất liên quan như scillarenin 3-O-beta-D-glucoside, proscillaridin A, scilliphaeosidin 3-O-beta-D-glucoside, scilliglaucoside, scilliphaeoside và 12-EPI-scilliphaeoside [3].

Đáng chú ý, các mẫu hành biển đỏ tại Sardegna còn tích lũy thêm hàng loạt dẫn xuất độc hại liên quan mật thiết tới khung scilliroside, bao gồm 12beta-hydroxyscilliroside, deacetyl-scilliroside, 5alpha-4,5-dihydroscillirosidin 3-O-alpha-L-thevetosido-beta-D-glucoside, scillirubroside và scillirubrosidin 3-O-alpha-L-rhamnoside [3]. Nghiên cứu cũng xác nhận sự tồn tại của 12 bufadienolide ở mẫu củ Tunisia và 16 hợp chất ở mẫu củ Sardegna, chứng minh sự đa dạng phức tạp về chất độc ở dòng hành đỏ [3]. Sự vượt trội của scilliroside và các dạng đồng đẳng khiến củ đỏ mang hồ sơ độc chất mạnh mẽ hơn hẳn [3].

Bên cạnh đó, nghiên cứu năm 1996 trên các mẫu hành biển thu thập tại Ai Cập cũng đã phân lập được 41 loại bufadienolide khác nhau, trong đó có 26 hợp chất tự nhiên mới [6]. Nhiều hợp chất mới này là dẫn xuất từ các aglycone mang cấu trúc scillirosidin như 12 beta-hydroxy-5 alpha-4,5-dihydro-scillirosidin, 16 beta-hydroxy-5 alpha-4,5-dihydro-scillirosidin và 12 beta-hydroxy-desacetyl-scillirosidine [6].

Khác biệt mục đích thực tế: Bẫy diệt chuột hay làm thuốc?

Chính vì hàm lượng scilliroside cao và tính chất độc hại khó kiểm soát, trong lịch sử thực tế, hành biển đỏ hầu như không được ưu tiên dùng cho y học đường uống ở người. Thay vào đó, nó từng được khai thác chính làm bả diệt chuột tự nhiên. Động vật gặm nhấm không có phản xạ nôn mửa nên khi ăn phải scilliroside trong hành biển đỏ sẽ nhanh chóng bị co giật, suy tim và tử vong.

Ngược lại, hành biển trắng với thành phần glycoside tim ổn định hơn lại được sử dụng trong y học cổ truyền và nghiên cứu dược lý [1], [2], [4]. Theo các ghi chép dân gian, Urginea maritima từng được ứng dụng làm thuốc trợ tim, chữa nhiễm nấm và làm chất lợi tiểu [4]. Biến thể trắng thường được thu hái để chiết xuất các glycoside trợ tim tinh khiết thay vì để làm thuốc diệt dịch hại [1], [2].

Một nghiên cứu công bố năm 2022 đã chỉ ra rằng proscillaridin A – một glycoside tim quan trọng có trong cây hành biển – có tác dụng trợ tim tương tự thuốc digitalis và mang tiềm năng chống ung thư [2]. Nghiên cứu này đã thử nghiệm nuôi cấy huyền phù tế bào mô sẹo của cây hành biển trắng trong 28 ngày ở điều kiện 21 ± 2 độ C trong bóng tối [2]. Môi trường bổ sung 1 mg/L 2,4-D và 0,5 mg/L Kinetin kết hợp 30 g/L đường sucrose cho năng suất thu nhận proscillaridin A lên tới 141,31 mg/g trọng lượng khô, mở ra hướng đi khai thác hoạt chất tim mạch mà không cần tàn phá quần thể tự nhiên đang có nguy cơ tuyệt chủng [2].

Sự khác biệt trong thử nghiệm độc tính tế bào ung thư

Dưới góc độ độc tính tế bào trong ống nghiệm, hai biến thể hành biển cũng bộc lộ những tác động rất khác nhau tùy theo loại mô ung thư [1]. Nghiên cứu metabolomics năm 2023 đã kiểm tra độc tính tế bào của dịch chiết hành biển trắng và hành biển đỏ Ai Cập trên ba dòng tế bào ung thư người gồm ung thư biểu mô tuyến vú (MCF-7), ung thư phổi (A-549) và ung thư buồng trứng (SKOV-3) [1].

Kết quả thực nghiệm xác nhận hành biển trắng cho thấy hiệu lực ức chế mạnh hơn trên dòng tế bào phổi A-549 (giá trị nồng độ ức chế 50% IC50 là 0,11 microg/mL) và dòng buồng trứng SKOV-3 (IC50 là 0,4 microg/mL) [1]. Các nhà nghiên cứu kết luận hoạt tính tiêu diệt tế bào mạnh mẽ này xuất phát từ sự phong phú của các bufadienolide có trong củ trắng [1].

Trong khi đó, dịch chiết hành biển đỏ lại tỏ ra vượt trội hơn khi đối đầu với dòng tế bào ung thư vú MCF-7, đạt mức IC50 là 0,17 microg/mL [1]. Tác động này được giải thích là nhờ củ đỏ chứa hàm lượng cao các hợp chất polyphenol flavonoid chống oxy hóa và điều hòa tín hiệu tế bào [1]. Điều này cho thấy khái niệm "độc tính" của hai loại củ có sự phân hóa: củ trắng ức chế tế bào mạnh qua các glycoside tim, trong khi củ đỏ phối hợp cả độc tố bufadienolide lẫn các flavonoid nồng độ cao [1].

Tác động dược lý trên đường hô hấp và kháng viêm

Mặc dù có ranh giới mong manh giữa độc chất và vị thuốc, chiết xuất từ Urginea maritima vẫn được các nhà khoa học đánh giá về một số tiềm năng sinh học [4]. Nghiên cứu thực hiện trên mô cơ trơn khí quản của chuột cống cho thấy dịch chiết Urginea maritima có tác dụng làm giãn cơ trơn rõ rệt ở các mô được ủ dịch chiết so với mô đối chứng không ủ [4]. Tác dụng làm giãn phế quản này hoạt động thông qua việc kích thích thụ thể beta-2 adrenergic và ức chế thụ thể muscarinic, thụ thể mở kênh kali cũng như các kênh calci [4].

Dù những tác động giãn phế quản này mở ra góc nhìn mới, các thử nghiệm này chỉ mới dừng lại ở cấp độ mô cô lập của động vật [4]. Lượng độc tố bufadienolide tự nhiên trong hành biển luôn là rào cản rất lớn, biến việc tự ý sử dụng bất kỳ bộ phận nào của cây thành một hành vi nguy hiểm tới tính mạng [1], [4].

Những ai phải tuyệt đối thận trọng?

Do mang bản chất là các glycoside tim cực mạnh, cả hành biển trắng và hành biển đỏ đều không thể sử dụng như các loại hành thực phẩm thông thường. Củ của chúng chứa chất độc có thể gây rối loạn nhịp tim cấp tính, block nhĩ thất, nôn mửa nặng và ngừng tim [2], [4].

Người mắc bệnh tim mạch, người có tiền sử loạn nhịp hoặc đang dùng các thuốc trợ tim nhóm digoxin/digitalis tuyệt đối không được tiếp xúc hay dùng các chế phẩm dân gian tự chế từ hành biển. Nhóm phụ nữ mang thai, bà mẹ đang nuôi con bú, trẻ nhỏ và người cao tuổi cũng là những đối tượng đặc biệt nhạy cảm trước độc tính của các bufadienolide [4]. Hiện chưa có bất kỳ nghiên cứu lâm sàng nào chứng minh tính an toàn của việc dùng trực tiếp loại cây này trên người bệnh.

Áp dụng thực tế và khuyến cáo an toàn

Trong đời sống thường nhật, người tiêu dùng cần phân biệt rõ cây hành biển (Urginea maritima) với các loại hành tây, hành ta hay kiệu dùng trong nấu nướng. Tuyệt đối không tự ý tìm kiếm, đào bới hay thu hái các loại củ dại ven biển có hình thái giống củ hành để làm thuốc uống hoặc chế biến thức ăn.

Các hoạt chất quý như proscillaridin A hay các dẫn xuất bufadienolide chỉ có giá trị khi được chiết xuất tinh khiết, kiểm soát liều lượng nghiêm ngặt bởi các phòng thí nghiệm dược phẩm đạt chuẩn [2]. Nếu vô tình tiếp xúc với nhựa củ hành biển hoặc nghi ngờ người thân ngộ độc do nuốt phải, cần nhanh chóng đưa nạn nhân đến cơ sở y tế gần nhất, mang theo mẫu thực vật để bác sĩ cấp cứu kịp thời giải độc.