Rủi ro độc tố thần kinh từ cây họ Đậu Lathyrus: Lưu ý cần biết

Nhiều loại đậu và thảo dược tự nhiên từ lâu đã hiện diện trong bữa ăn cũng như các bài thuốc cổ truyền. Tuy nhiên, việc sử dụng các loài thực vật thuộc chi Đậu Lathyrus (trong đông y một số loài thuộc nhóm này liên quan đến vị thuốc mang tên Thấu cốt thảo) tiềm ẩn mối nguy sức khỏe ít người ngờ tới. Đằng sau nguồn dinh dưỡng dồi dào là sự hiện diện của độc tố thần kinh có khả năng làm tổn thương hệ vận động vĩnh viễn [1, 5].

Ăn quá nhiều hoặc dùng kéo dài các loại hạt thuộc chi Lathyrus có thể dẫn tới hội chứng lathyrism (liệt hai chân co cứng) [3, 5]. Thủ phạm chính được xác định là axit amin độc beta-N-oxalyl-L-alpha,beta-diaminopropionic acid (viết tắt là ODAP hay beta-ODAP) [1, 6]. Độc tố này trực tiếp gây độc kích thích tế bào thần kinh vận động và phá hủy tế bào đệm nâng đỡ não bộ [6, 8].

Độc tố ODAP và hội chứng lathyrism là gì?

Hội chứng neurolathyrism là một bệnh lý thoái hóa thần kinh vận động đã được ghi nhận từ rất lâu trong lịch sử y khoa [2, 5]. Người mắc hội chứng này phải đối mặt với tình trạng co cứng cơ tiến triển, khó đi lại và liệt co cứng hai chi dưới [3, 5]. Độc tố thần kinh ODAP trong các loài đậu Lathyrus chính là nguyên nhân trực tiếp kích hoạt tổn thương này [1, 7].

Axit amin ODAP tồn tại chủ yếu ở dạng đồng phân L-ODAP – dạng hoạt động có độc tính cao ^[1]. Khi hấp thu qua đường tiêu hóa với số lượng lớn trong thời gian dài, L-ODAP vượt qua hàng rào sinh học và tác động trực tiếp lên hệ thần kinh trung ương [5, 6]. Sự tích tụ này làm mất khả năng kiểm soát vận động tự chủ của tủy sống và vỏ não vận động [4, 6].

Do tính nguy hiểm của độc tố, một số quốc gia từng ban hành lệnh cấm trồng trọt và tiêu thụ các giống đậu Lathyrus có hàm lượng độc tố cao ^[2]. Dù là cây trồng chống hạn quan trọng tại châu Á và châu Phi, nguy cơ sức khỏe từ ODAP đòi hỏi sự kiểm soát nghiêm ngặt trước khi sử dụng làm thực phẩm hay dược liệu ^[2].

Cơ chế phá hủy tế bào thần kinh của ODAP

Tác động độc hại của ODAP diễn ra qua nhiều tầng cơ chế phức tạp, khởi đầu bằng hiện tượng kích thích độc tế bào (excitotoxicity) [5, 6]. ODAP đóng vai trò như một chất đồng vận mạnh của các thụ thể glutamate thụ cảm ion tại synap thần kinh ^[3]. Đồng thời, độc tố này ngăn chặn các kênh vận chuyển glutamate/cystine của tế bào hình sao, khiến lượng chất dẫn truyền glutamate ứ đọng liên tục ngoài khe synap ^[3].

Sự tích tụ glutamate kết hợp cùng ODAP gây kích thích thụ thể thần kinh quá mức [4, 6]. Ngoài ra, hạt đậu Lathyrus còn chứa hàm lượng cao arginine và homoarginine – những tiền chất tự nhiên sản sinh nitric oxide (NO) ^[3]. Khi nồng độ NO tăng vọt, chúng kết hợp tạo thành các gốc peroxynitrite phá hủy ty thể và các phân tử đại phân tử tế bào không thể phục hồi, dẫn đến thoái hóa tế bào thần kinh vận động ^[3].

Bên cạnh tổn thương do kích thích, ODAP còn can thiệp sâu vào các enzyme truyền tín hiệu nội bào ^[1]. Dữ liệu thực nghiệm cho thấy L-ODAP hoạt hóa trực tiếp enzyme protein kinase C (PKC) trong não ^[1]. Sự xáo trộn này khiến quá trình phosphoryl hóa protein nội bào bị sai lệch, góp phần đẩy nhanh tốc độ hủy hoại tế bào thần kinh ^[1].

Bằng chứng khoa học về tác động gây độc của Lathyrus

Nhiều công trình nghiên cứu trong nhiều thập kỷ đã làm sáng tỏ khả năng gây độc của ODAP trên nhiều mô hình thực nghiệm khác nhau:

Một nghiên cứu công bố năm 1983 đã phát triển quy trình trích xuất và đo quang phổ để định lượng ODAP chỉ từ 0,5 g mẫu hạt, tương đương 3-4 hạt của hầu hết các loài Lathyrus ^[4]. Kỹ thuật này phát hiện sự hiện diện phổ biến của ODAP trong các mẫu giống, đặt nền móng cho việc sàng lọc các dòng có độc tính thấp nhằm phục vụ lai tạo nông nghiệp ^[4].

Nghiên cứu công bố năm 1994 chỉ ra mối liên hệ thú vị giữa điều kiện thổ nhưỡng và mức độ tích lũy độc tố ^[5]. Thiếu kẽm và dư thừa sắt ở rễ cây Lathyrus sativus làm tăng hàm lượng neurotoxin beta-L-ODAP trong hạt chín ^[5]. Độc tố này có vai trò như chất vận chuyển ion kẽm lên chồi ^[5]. Đất bị rửa trôi vi chất do lũ lụt gió mùa (tiểu lục địa Ấn Độ) hoặc đất giàu sắt nhưng thiếu kẽm (Ethiopia) giải thích cho tỷ lệ mắc bệnh lathyrism cao tại các khu vực này, đồng thời đặt ra giả thuyết thiếu kẽm trong não làm tăng tính nhạy cảm với bệnh ^[5].

Nghiên cứu công bố năm 2004 trên mô hình in vitro phân tích tác động của L-ODAP lên hoạt tính enzyme protein kinase C (PKC) tinh sạch từ não gà ^[1]. Kết quả cho thấy L-ODAP kích hoạt quá trình phosphoryl hóa phụ thuộc nồng độ, đạt mức tối đa ở 100 microM ^[1]. Quá trình phosphoryl hóa cơ chất protamine sulfate tăng 47% và histone III-S tăng 50%, trong khi đồng phân không độc D-ODAP không gây ảnh hưởng này ^[1].

Nghiên cứu công bố năm 1999 thử nghiệm ba chất tương tự cấu trúc của beta-ODAP nhằm phân lập cơ chế tổn thương ^[6]. Thử nghiệm liên kết phối tử cho thấy khả năng thế chỗ glutamate đánh dấu đạt 92% với CMDAP, 61% với ADAP, 65% với CMC và 99% đối với beta-ODAP tự nhiên ^[6]. Tuy nhiên, cả ba chất tương tự này khi tiêm liên tục 2-3 ngày trên gà con 1 ngày tuổi đều không gây ra triệu chứng nhiễm độc nhìn thấy được, chứng minh việc gắn thụ thể glutamate chưa đủ để gây độc thần kinh toàn diện như chính phân tử ODAP ^[6].

Nghiên cứu công bố năm 2018 kiểm tra biến đổi protein toàn diện (proteomics) trên não gà con sau 2 giờ và 4 giờ điều trị bằng L-ODAP ^[2]. Hàng loạt protein tham gia vào cấu trúc khung tế bào, dẫn truyền tín hiệu, chuyển hóa và chống oxy hóa tăng biểu hiện ở mốc 2 giờ nhưng đã hồi phục về mức bình thường sau 4 giờ ^[2]. Khi thử nghiệm in vitro trên dòng tế bào u nguyên bào thần kinh người IMR-32 ở nồng độ 200 microM trong 4 giờ, L-ODAP chỉ sinh gốc oxy hóa (ROS) tối thiểu và thay đổi điện thế màng ty thể nhưng không kích hoạt chết tế bào theo chương trình (apoptosis) ^[2].

Tác động phá hủy không chỉ giới hạn ở nơ-ron

Trước đây, giới khoa học chủ yếu tập trung vào tổn thương nơ-ron vận động, nhưng độc tính của ODAP còn lan rộng sang cả các tế bào hỗ trợ ^[7]. Một công trình công bố năm 1991 đã chứng minh beta-L-ODAP có đặc tính gây độc tế bào đệm (gliotoxic) rõ rệt ^[7].

Khi đưa vào môi trường nuôi cấy tế bào hình sao sơ sinh của chuột cống, beta-L-ODAP gây ra hàng loạt biến đổi hình thái như hình thành không bào lớn, nhân tế bào nhợt nhạt phù nề và tế bào sưng phồng, cuối cùng dẫn đến ly giải tế bào ^[7]. Mức liều gây chết một nửa tế bào (LD50) qua đánh giá mất hoạt tính men lactate dehydrogenase được ghi nhận là 2,1 +/- 0,2 mM sau 48 giờ tiếp xúc ^[7]. Nếu thời gian tiếp xúc kéo dài hơn, các nồng độ thấp hơn cũng thể hiện độc tính rõ rệt, dù tổn thương ban đầu có thể hồi phục nếu loại bỏ độc tố sớm ^[7].

Nghiên cứu công bố năm 1995 tại Bangladesh trên 444 bệnh nhân được chẩn đoán mắc lathyrism (gồm 415 nam và 29 nữ) đã loại trừ giả thuyết bệnh do virus ^[8]. Xét nghiệm tìm kháng thể HTLV-I trong 50 mẫu dịch não tủy và 394 mẫu huyết thanh chỉ phát hiện 4 mẫu dương tính ^[8]. Kết quả củng cố kết luận nguyên nhân gây liệt co cứng chính là việc ăn quá nhiều hạt Lathyrus chứa beta-ODAP chứ không phải do nhiễm trùng HTLV-I ^[8].

Hiểu lầm thường gặp về cây họ Đậu Lathyrus

Nhiều người lầm tưởng rằng mọi loại đậu tự nhiên hay thảo dược đông y như Thấu cốt thảo đều hoàn toàn lành tính, có thể dùng thay thế thực phẩm hàng ngày hoặc sắc uống tùy tiện. Thực tế, độc tính của ODAP không bộc phát ngay sau một vài bữa ăn đơn lẻ mà tích lũy qua chế độ ăn đơn điệu, sử dụng kéo dài với số lượng lớn [5, 6].

Một hiểu lầm khác là ODAP hoàn toàn là chất hủy diệt tế bào vô phương cứu chữa. Dữ liệu proteomic năm 2018 cho thấy ở nồng độ thấp thích hợp, tế bào có cơ chế thích ứng hồi phục và ODAP nồng độ thấp thậm chí kích hoạt các dòng tín hiệu truyền tin không gây hại, mở ra hướng nghiên cứu mới thay vì chỉ nhìn nhận tiêu cực ^[2]. Tuy nhiên, ranh giới an toàn này chưa được ứng dụng tự do trên lâm sàng, và việc chính phủ Ấn Độ dỡ bỏ lệnh cấm chỉ áp dụng cho các giống Lathyrus lai tạo có hàm lượng độc tố rất thấp ^[2].

Ai nên đặc biệt thận trọng?

Dù hội chứng lathyrism chủ yếu xảy ra khi ăn với số lượng lớn trong thời kỳ đói kém hoặc dùng kéo dài, những nhóm đối tượng sau cần đặc biệt cẩn trọng trước các sản phẩm chứa loài thực vật này:

Người có bệnh lý thần kinh cơ hoặc tổn thương vận động từ trước không nên tiếp xúc với nguồn thực phẩm hoặc thảo dược chứa ODAP, bởi nguy cơ kích thích độc glutamate có thể làm trầm trọng thêm suy thoái synap ^[3].

Người sinh sống ở vùng đất thiếu kẽm hoặc có tình trạng thiếu hụt vi chất kẽm trong cơ thể có thể nhạy cảm hơn với độc tính thần kinh của Lathyrus ^[5]. Các nghiên cứu hiện tại chủ yếu tập trung trên quần thể tiêu thụ hạt đậu Lathyrus sativus tại vùng dịch tễ hoặc mô hình tế bào, chuột cống, gà con [1, 2, 5, 8]. Hiện chưa có dữ liệu lâm sàng an toàn trên phụ nữ mang thai, phụ nữ cho con bú hay trẻ nhỏ; do đó các nhóm này tuyệt đối không tự ý dùng dược liệu Thấu cốt thảo hoặc hạt họ Đậu chưa rõ nguồn gốc.

Lưu ý sử dụng và bảo vệ sức khỏe

Để phòng ngừa rủi ro độc tố thần kinh, người tiêu dùng và người dùng thảo dược cần tuân thủ các nguyên tắc thận trọng:

Không sử dụng các loại hạt họ Đậu Lathyrus làm nguồn lương thực duy nhất hay thực phẩm chính kéo dài trong nhiều tuần. Việc đa dạng hóa khẩu phần ăn là yếu tố quan trọng nhất để ngăn ngừa nguy cơ nhiễm độc thần kinh [5, 7].

Đối với các vị thuốc đông y như Thấu cốt thảo có nguồn gốc từ chi Lathyrus, chỉ sử dụng lượng vừa phải theo đúng đơn kê và hướng dẫn của thầy thuốc hoặc bác sĩ chuyên khoa y học cổ truyền. Tuyệt đối không tự ý thu hái cây mọc hoang dã hoặc mua các chế phẩm trôi nổi không kiểm soát được hàm lượng axit amin độc ODAP [1, 5].

Khi xuất hiện các dấu hiệu bất thường như co cứng bắp chân, bước đi khó khăn, run rẩy hoặc yếu cơ chi dưới sau thời gian sử dụng các chế phẩm từ đậu, cần dừng ngay lập tức và đến cơ sở y tế để được thăm khám.

Tóm lại, Lathyrus và các thảo dược liên quan chứa hàm lượng độc tố thần kinh ODAP có thể gây tổn thương vận động khó phục hồi nếu sử dụng thiếu hiểu biết. Việc nhận thức rõ nguy cơ và tuân thủ liều lượng vừa phải từ chuyên gia y tế là biện pháp tốt nhất để bảo vệ an toàn cho hệ thần kinh.