Nhiều người dân vùng nông thôn hoặc người nuôi trồng thủy sản vốn quen thuộc với dây thuốc cá (chi Derris), loài cây thường dùng để duốc cá hoặc làm thuốc trừ sâu tự nhiên. Ít ai ngờ hoạt chất chính tạo nên độc tính của loại cây này là rotenone, một hợp chất hóa học được giới khoa học đặc biệt chú ý vì mối liên hệ mật thiết với hội chứng thoái hóa thần kinh.

Các nghiên cứu thực nghiệm xác nhận rotenone gây độc tế bào thần kinh thông qua cơ chế phá hủy chức năng ty thể [1] [2]. Do đó, việc tiếp xúc với hoạt chất tự nhiên này mang lại nguy cơ tổn thương thần kinh vận động tương tự bệnh Parkinson [2] [3].

Rotenone từ dây thuốc cá tác động thế nào đến tế bào thần kinh?

Bệnh Parkinson là bệnh lý thoái hóa thần kinh phổ biến thứ hai sau Alzheimer, đặc trưng bởi sự mất dần các tế bào thần kinh tiết dopamine ở vùng liềm đen thể vân và xuất hiện các thể vùi protein bất thường [1] [4]. Căn nguyên của bệnh liên quan chặt chẽ đến sự suy giảm chức năng ty thể, đặc biệt là sự ức chế phức hợp chuỗi hô hấp tế bào số I [1] [2].

Rotenone được xác định là chất ức chế chọn lọc phức hợp I của ty thể [1] [2]. Khi phức hợp này bị tê liệt, chuỗi hô hấp tế bào sụp đổ khiến việc tổng hợp năng lượng ATP bị cắt đứt [3]. Tế bào thần kinh vốn là cấu trúc tiêu thụ rất nhiều năng lượng nên cực kỳ nhạy cảm và nhanh chóng suy yếu [5] [3].

Không chỉ cắt nguồn năng lượng, rotenone còn kích thích sản sinh quá mức các gốc oxy hóa tự do (ROS) cả trong tế bào và bên trong ty thể [3]. Tình trạng mất cân bằng oxy hóa này gây tổn hại màng tế bào, oxy hóa protein và làm giảm sút hàm lượng coenzyme Q10 nội sinh [4] [3].

Ngoài ra, rotenone can thiệp vào bộ máy dọn dẹp rác thải của tế bào [4] [6]. Hoạt chất này làm ức chế hệ thống tiêu hủy protein ubiquitin-proteasome và con đường tự thực bào lysosome, khiến các chuỗi protein biến tính không thể phân hủy mà kết tụ lại, đẩy tế bào thần kinh vào chu trình tự chết [4] [7].

Các bằng chứng khoa học ghi nhận điều gì?

Nghiên cứu trên mô hình tế bào dopaminergic người và chuột đã làm sáng tỏ chi tiết cơ chế tổn thương mà rotenone gây ra. Một nghiên cứu công bố năm 2007 sử dụng công nghệ gắn nhãn đồng vị ổn định SILAC kết hợp sắc ký lỏng khối phổ phân tích dòng tế bào MES phơi nhiễm rotenone [1]. Nhóm nghiên cứu phát hiện 1722 protein, trong đó có 950 protein thuộc ty thể và 110 protein ty thể bị biến đổi biểu hiện rõ rệt, khẳng định tác động sâu rộng của rotenone lên cấu trúc ty thể [1].

Năm 2003, một nghiên cứu trên dòng tế bào u nguyên bào thần kinh người SH-SY5Y cho thấy rotenone làm gia tăng mạnh mẽ các protein bị oxy hóa (đặc biệt là protein gắn acrolein) và làm suy giảm trầm trọng hoạt tính của hệ thống proteasome 20S [4]. Việc tiểu đơn vị 20S beta của proteasome bị biến đổi oxy hóa đã khiến hệ thống này tê liệt, dẫn đến tích tụ thể vùi và gây chết tế bào thần kinh [4].

Một nghiên cứu khác vào năm 2013 kiểm tra tế bào vỏ não nuôi cấy tiếp xúc với rotenone liều 10 nM trong các mốc 8, 15 và 24 giờ [7]. Phân tích biểu hiện 4.178 mẫu dò gene cho thấy rotenone gây biến đổi trên 9 quá trình sinh học, kích hoạt tín hiệu canxi bất thường, tăng biểu hiện gene gây chết tế bào và ức chế các phân tử chaperone dọn dẹp protein hỏng [7].

Năm 2024, một thử nghiệm trên tế bào SH-SY5Y tiếp tục ghi nhận rotenone ức chế cả phức hợp I lẫn phức hợp II-III, gây sụt giảm mạnh khả năng sống của tế bào và giảm tạo ATP [3]. Điểm đáng chú ý là khi bổ sung Coenzyme Q10 (CoQ10) trước khi xử lý, lượng ROS đã được giảm bớt, giúp giảm tải căng thẳng oxy hóa [3].

Nghiên cứu trên động vật cũng cho thấy kết quả tương đồng rõ rệt. Nghiên cứu tổng quan năm 2012 chỉ ra rằng việc gây nhiễm độc rotenone trên chuột mô phỏng gần như trọn vẹn các biểu hiện lâm sàng của bệnh Parkinson vô căn ở người [2]. Động vật thực nghiệm bị mất dần tế bào thần kinh dopaminergic, hình thành các thể vùi chứa alpha-synuclein tương tự thể Lewy và suy giảm chức năng vận động [2] [6].

Năm 2021, một nghiên cứu tiêm rotenone liều 3 mg/kg/ngày vào ổ bụng chuột liên tục trong 3 tuần để tạo mô hình Parkinson [8]. Chuột thí nghiệm bị suy giảm khả năng vận động, mất nơ-ron dopaminergic và sụt giảm số lượng ty thể ở não giữa [8]. Khi điều trị kết hợp chất pyrroloquinoline quinone (PQQ) ở các liều 0,8, 4 và 20 mg/kg/ngày, tình trạng khiếm khuyết vận động và mất tế bào thần kinh được cải thiện phụ thuộc vào liều thông qua kích hoạt con đường AMPK [8].

Dù vậy, các nghiên cứu cũng ghi nhận giới hạn nhất định. Năm 2011, một bài báo khoa học nêu vấn đề tế bào thần kinh thiếu tiểu đơn vị Ndufs4 của phức hợp I ở chuột vẫn khỏe mạnh nhưng vẫn bị rotenone tiêu diệt [5]. Điều này cho thấy ngoài việc ức chế phức hợp I, rotenone có thể gây độc thần kinh thông qua việc phá vỡ cấu trúc vi ống nội bào [5] [6].

Hiểu lầm phổ biến và góc nhìn thực tế

Nhiều người lầm tưởng các loại thảo mộc tự nhiên hoặc kinh nghiệm dân gian duốc cá luôn an toàn tuyệt đối cho sức khỏe con người. Sự thực là hoạt chất rotenone từ rễ cây thuốc cá là một độc chất sinh học mạnh đã được khoa học sử dụng hàng thập kỷ để chủ động tạo mô hình động vật mắc bệnh thoái hóa thần kinh [1] [2].

Tuy nhiên, người dân cần hiểu đúng rằng các nghiên cứu hiện tại chủ yếu thực hiện trên mô hình tế bào nuôi cấy trong đĩa petri và mô hình tiêm truyền trực tiếp vào chuột [1] [8]. Đây là bằng chứng độc học rõ ràng về mặt cơ chế chứ không đồng nghĩa với việc hễ tiếp xúc thoáng qua ngoài đời là lập tức phát bệnh Parkinson. Nguy cơ tích lũy phụ thuộc vào nồng độ, thời gian và con đường phơi nhiễm [2] [6].

Ai nên thận trọng?

Những người trực tiếp trồng, thu hoạch, nghiền rễ dây thuốc cá để làm chế phẩm trừ sâu sinh học hoặc đánh bắt thủy sản là nhóm đối tượng có nguy cơ cao nhất. Việc hít phải bụi rễ cây hoặc để dịch chiết dính vào vết thương hở có thể đưa độc chất vào tuần hoàn.

Người làm vườn, công nhân nông nghiệp sử dụng chế phẩm thuốc trừ sâu chứa nguồn gốc rotenone tự nhiên cũng cần hết sức thận trọng. Các đối tượng có tiền sử gia đình mắc bệnh Parkinson hoặc người có bệnh lý nền về thoái hóa thần kinh càng phải tránh xa các nguồn phơi nhiễm này vì nguy cơ tổn thương ty thể cộng gộp [2].

Áp dụng an toàn trong đời sống

Người dân không nên tự ý dùng rễ dây thuốc cá tươi để ngâm rượu, làm thuốc bôi hay chữa các bệnh ngoài da theo lời đồn dân gian thiếu kiểm chứng. Khi sử dụng rễ cây thuốc cá để diệt tạp trong ao đầm hoặc phun trừ sâu rầy, bắt buộc phải trang bị đồ bảo hộ lao động đầy đủ gồm khẩu trang chống độc, kính chắn giọt bắn, găng tay cao su và ủng.

Tuyệt đối không dùng tay trần vò rễ cây hoặc hít trực tiếp bột rễ khô. Sau khi thao tác, cần tắm rửa sạch sẽ bằng xà phòng và thay toàn bộ quần áo lao động. Nếu xuất hiện các dấu hiệu ngộ độc cấp tính như chóng mặt, nôn mửa, khó thở hoặc run tay chân sau khi tiếp xúc chế phẩm, người bệnh cần đến ngay cơ sở y tế gần nhất để kiểm tra và xử trí kịp thời.

Rotenone trong dây thuốc cá là minh chứng cho thấy nguồn gốc tự nhiên không đồng nghĩa với an toàn vô hại. Dữ liệu thực nghiệm xác định rõ độc tính hủy hoại ty thể và khả năng kích hoạt cơ chế sinh bệnh Parkinson của hoạt chất này [2] [3]. Chủ động phòng ngừa phơi nhiễm và trang bị bảo hộ lao động chính là cách tốt nhất để bảo vệ sức khỏe hệ thần kinh lâu dài.