Vì sao cóc kèn làm cá chết hàng loạt nhưng vẫn được dùng làm thuốc?

Nghịch lý từ loài cây thuốc dân gian

Nhiều vùng quê ven sông rạch miền Tây hay vùng ven biển không còn xa lạ với dây cóc kèn, loài cây thân leo mọc hoang dại thường được người dân chặt rễ, đập dập thả xuống mương rạch để bắt cá. Chỉ sau thời gian ngắn nước ngấm nhựa rễ, cá tôm nổi đầu hàng loạt, dạt vào bờ tê liệt trong khi các loài gia súc hay con người lội dưới nước lại gần như không gặp tổn hại tức thì.

Điều gây tò mò là dù sở hữu khả năng diệt thủy sản nhanh chóng, rễ cây cóc kèn (thuộc chi Derris) từ lâu đời vẫn được y học cổ truyền dùng làm dược liệu chữa ghẻ ngứa, trị ký sinh trùng ngoài da hay hỗ trợ xử lý một số triệu chứng nhiễm trùng [1, 6]. Liệu một loại cây chứa độc tố hủy diệt loài cá có thực sự an toàn để làm thuốc cho người?

Câu trả lời nằm ở cơ chế ức chế hô hấp tế bào đặc thù của hoạt chất rotenone, sự khác biệt sinh học giữa loài hô hấp bằng mang với động vật có vú, và ranh giới sinh tử của liều lượng [1, 2].

Hoạt chất rotenone: Đòn chí mạng vào chuỗi hô hấp tế bào

Hợp chất tạo nên độc tính lừng danh của rễ cóc kèn là rotenone, một phân tử isoflavonoid tự nhiên được tìm thấy nhiều trong các chi thực vật như Derris và Lonchocarpus [1, 7]. Hoạt chất này từ lâu đã được nhân loại sử dụng rộng rãi như thuốc trừ sâu bệnh và chất diệt cá chuyên dụng [1, 7].

Ở cấp độ tế bào, mọi sinh vật muốn tồn tại đều cần năng lượng ATP, được tổng hợp thông qua quá trình hô hấp tế bào tại ti thể ^[1]. Rotenone là chất ức chế cực mạnh đối với phức hợp I (complex I, tức enzyme NADH-ubiquinone oxidoreductase) của chuỗi vận chuyển điện tử trong màng ti thể ^[2]. Khi phức hợp I bị khóa chặt, quá trình vận chuyển điện tử bị chặn đứng, chu trình tổng hợp phân tử năng lượng ATP tê liệt hoàn toàn [1, 5].

Không dừng lại ở việc cắt đứt nguồn năng lượng, tác động của rotenone lên ti thể còn kích hoạt việc giải phóng ồ ạt các gốc oxy hóa tự do (ROS) [1, 5]. Mức độ oxy hóa tăng vọt phá hủy mạng lưới màng ti thể, dẫn tới hiện tượng phân mảnh bào quan và kích hoạt cái chết rụng tế bào (apoptosis) [1, 5]. Ngoài ra, rotenone còn trực tiếp làm mất ổn định, phân giải các vi ống nội bào ở động vật có vú thông qua tương tác với protein tubulin ^[2].

Vì sao cá chết hàng loạt nhưng động vật trên cạn ít nhạy cảm hơn?

Sự đối lập giữa cái chết nhanh chóng của loài cá và sự dung nạp tương đối ở động vật cấp cao bắt nguồn từ cấu trúc giải phẫu và đường hấp thu độc chất. Động vật biến nhiệt sống dưới nước như cá hô hấp trực tiếp qua hệ thống mang mỏng manh, nơi dòng máu tiếp xúc gần như trực tiếp với môi trường nước qua lớp biểu mô chỉ dày vài micromet.

Rotenone là một hợp chất tan rất mạnh trong chất béo, nhanh chóng khuếch tán thụ động qua biểu mô mang cá để đi thẳng vào hệ tuần hoàn mà không gặp bất kỳ rào cản phòng vệ nào. Khi ngấm vào máu cá, rotenone khóa chết phức hợp I tại mọi mô cơ quan, khiến tế bào cá ngạt thở dù nước xung quanh vẫn có dưỡng khí, dẫn đến tê liệt và tử vong nhanh chóng ^[2].

Ngược lại, ở người và động vật có vú, nếu chất này thâm nhập qua đường tiêu hóa bằng thức ăn hay nước uống, phần lớn độc chất bị phân hủy bởi acid dịch vị và dịch ruột, hoặc bị hệ thống enzyme gan chuyển hóa khử độc trước khi vào được máu lớn. Hơn nữa, da người có lớp sừng dày ngăn cản hữu hiệu sự hấp thu rotenone dạng thô, giúp người lội mương rạch đập rễ cóc kèn bắt cá không bị nhiễm độc cấp tính.

Nghiên cứu khoa học nói gì về độc tính của rotenone?

Nhiều công trình khoa học hiện đại đã phân tích sâu các khía cạnh phân tử lẫn độc tính lâm sàng của hoạt chất tự nhiên này:

Nghiên cứu công bố năm 2011 trên nấm men phân cắt Schizosaccharomyces pombe đã kiểm tra khả năng sống sót của tế bào trước rotenone ^[2]. Mô hình nấm men này vốn thiếu phức hợp I ti thể, giúp các nhà nghiên cứu tìm hiểu xem rotenone có cơ chế gây độc độc lập nào khác không ^[2]. Kết quả chỉ ra rằng rotenone vẫn tạo ra lượng lớn gốc oxy hóa tự do (ROS) và làm phân mảnh mạng lưới ti thể tế bào ^[2]. Nghiên cứu xác định các tế bào nấm men hoang dã chỉ bị ức chế phát triển nhẹ, nhưng khi thiếu enzyme MAP kinase loại ERK (Pmk1) hoặc Protein Kinase A (PKA), tế bào nấm men bị ức chế sinh trưởng dữ dội vì hai enzyme này chịu trách nhiệm dọn dẹp các gốc oxy hóa ROS gây hại ^[2].

Về độc tính trên người, một báo cáo bệnh án pháp y công bố năm 2011 tại Anh ghi nhận trường hợp tử vong hiếm gặp của một người trưởng thành do tự tử bằng bột rotenone từ rễ cây Derris ^[3]. Kết quả xét nghiệm độc chất trước khi tử vong xác định nồng độ rotenone trong máu là 4,05 ng/ml (tương đương 0,00405 ppm) và trong huyết thanh là 0,55 ng/ml (tương đương 0,00055 ppm) ^[3]. Báo cáo khẳng định cơ chế gây độc tế bào của rotenone diễn ra trực tiếp tại ti thể, làm sụp đổ hô hấp nội bào ^[3]. Báo cáo cũng nhấn mạnh nhiễm độc rotenone ở người là trường hợp hiếm gặp, khiến dữ liệu độc chất học lâm sàng về ngưỡng nguy hiểm còn rất hạn chế ^[3].

Ở khía cạnh bệnh học thần kinh, một bài tổng quan công bố năm 2019 đã hệ thống hóa vai trò của rotenone trong nghiên cứu bệnh thoái hóa thần kinh ^[4]. Từ năm 2000, các thử nghiệm trên chuột dùng rotenone đã tái hiện phần lớn các dấu hiệu suy giảm hành vi, sinh hóa và bệnh lý điển hình của bệnh Parkinson (PD) ^[4]. Độc chất này làm chết có chọn lọc các nơ-ron dopaminergic, biến nó thành công cụ thực nghiệm hàng đầu để tạo mô hình bệnh Parkinson nhằm tìm kiếm thuốc điều trị mới [1, 7].

Bên cạnh mặt độc hại, một nghiên cứu sàng lọc đa ngành công bố năm 2000 trên các cây thuốc của bộ tộc Chacobos tại vùng rừng Amazon (Bolivia) đã đánh giá tác dụng kháng ký sinh trùng sốt rét ^[5]. Nhóm nghiên cứu ghi nhận loài Derris amazonica—vốn được người bản địa dùng làm chất diệt cá—lại thể hiện hoạt tính kháng ký sinh trùng sốt rét in vitro (trong ống nghiệm) rất tốt ^[5]. Điều này giải thích vì sao chi thực vật này từ lâu đời đã được nhắm đến để khai thác các hoạt tính tiêu diệt mầm bệnh và ký sinh trùng ^[5].

Ranh giới mong manh giữa thuốc trị bệnh và chất độc thần kinh

Từ các dữ liệu khoa học, việc dùng rễ cóc kèn (Derris) làm thuốc bộc lộ cả tiềm năng lẫn hiểm họa khôn lường. Trong y học dân gian, cóc kèn được dùng chủ yếu bằng cách bôi ngoài da để trị ghẻ lở, nấm ngứa hoặc ký sinh trùng nhờ khả năng ức chế tế bào ngoại lai và vi sinh vật gây hại ^[5].

Tuy nhiên, ranh giới an toàn của loại dược liệu này cực kỳ hẹp. Nghiên cứu độc học cho thấy rotenone có khả năng tiêu diệt tế bào thần kinh sinh dopamine, là tác nhân môi trường tiềm tàng kích hoạt quá trình thoái hóa thần kinh dạng Parkinson [1, 7]. Nếu hấp thu vào tuần hoàn với một liều lượng vi lượng (như trường hợp nồng độ vài ng/ml máu), chất này đủ sức gây suy hô hấp nội bào và đe dọa tính mạng ^[3]. Các chế phẩm dân gian tự nấu, ngâm rượu hoặc ép nước tươi không thể kiểm soát được hàm lượng hoạt chất, tiềm ẩn nguy cơ ngộ độc cấp hoặc tích lũy độc tính thần kinh lâu dài.

Những hiểu lầm thường gặp khi dùng cóc kèn

Hiểu lầm thứ nhất: Cho rằng cá ăn phải cóc kèn bị chết nhưng thịt cá vẫn an toàn thì cây này hoàn toàn lành tính với người. Thực tế, thịt cá nấu chín có thể phân hủy một phần rotenone do nhiệt độ, nhưng việc người tiếp xúc trực tiếp dịch chiết qua vết thương hở hoặc đường uống lại là câu chuyện hoàn toàn khác. Độc tính ti thể của rotenone tác động lên mọi tế bào sinh vật bậc cao, bao gồm cả con người [1, 2].

Hiểu lầm thứ hai: Đánh đồng dược liệu tự nhiên là không có tác dụng phụ. Độc chất tự nhiên trong rễ cóc kèn được xếp vào nhóm chất trừ sâu và diệt cá hiệu lực cao [1, 7]. Việc tự ý sắc rễ cóc kèn uống để xổ giun hay thanh lọc cơ thể là hành vi cực kỳ nguy hiểm có thể dẫn tới tử vong do suy hô hấp tế bào không thể hồi phục ^[3].

Đối tượng cần tuyệt đối thận trọng

Những nhóm đối tượng sau đây cần tránh tiếp xúc hoặc sử dụng bất kỳ chế phẩm tự chế nào từ rễ cóc kèn:

• Phụ nữ mang thai và phụ nữ đang cho con bú: Rotenone qua được hàng rào sinh học và can thiệp tiêu cực vào quá trình phân chia tế bào, lắp ráp vi ống nội bào của phôi thai ^[2].
• Trẻ nhỏ: Da trẻ em mỏng, tỷ lệ diện tích bề mặt da so với thể trọng lớn, khả năng hấp thu qua da nhanh gấp nhiều lần người lớn.
• Người có tiền sử bệnh thoái hóa thần kinh hoặc gia đình có người mắc Parkinson: Rotenone là chất độc thần kinh làm hủy hoại nơ-ron dopaminergic [1, 7].
• Người có vết thương hở, lở loét diện rộng trên da: Tuyệt đối không dùng nước ngâm rễ cóc kèn rửa vết thương vì rotenone dễ dàng ngấm trực tiếp vào mạch máu, gây ngộ độc toàn thân ^[3].

Khuyến cáo áp dụng thực tế an toàn

Nếu tiếp cận cóc kèn như một dược liệu hoặc phương tiện diệt tạp trong nuôi trồng thủy sản, người dân cần tuân thủ nghiêm ngặt các nguyên tắc:

• Tuyệt đối không sử dụng rễ cóc kèn qua đường uống dưới mọi hình thức tự chế. Khi cần điều trị ghẻ, nấm hay ký sinh trùng, nên ưu tiên các thuốc đặc trị hiện đại đã được cơ quan y tế cấp phép và kiểm định độ an toàn.
• Khi dùng ngoài da theo kinh nghiệm truyền thống, chỉ thoa trên phạm vi cực nhỏ (nốt ghẻ cục bộ), không bôi toàn thân và phải rửa sạch ngay sau thời gian ngắn; dừng ngay lập tức nếu có dấu hiệu kích ứng.
• Người lao động tham gia đập rễ cóc kèn để cải tạo ao đầm nuôi thủy sản bắt buộc phải đeo găng tay cao su, kính bảo hộ và khẩu trang kín để tránh hít phải bụi rễ cây hoặc để dịch nhựa dính vào mắt, miệng.

Cóc kèn là minh chứng tiêu biểu cho quy luật độc học: một loài cây có thể vừa là thuốc tiêu diệt mầm bệnh ngoại ký sinh, vừa là chất độc ti thể hủy diệt [1, 6]. Việc hiểu rõ cơ chế khóa hô hấp tế bào của rotenone giúp cộng đồng loại bỏ thói quen sử dụng tùy tiện, bảo vệ hệ thần kinh và sức khỏe dài lâu [1, 7].