CHƯƠNG 1. ĐỘC TỐ SINH VẬT BIỂN 1. Nguồn gốc Các loại hải sản đã từ lâu được con người coi là một nguồn thực phẩm lành mạnh và được tiêu thụ ngày càng nhiều trên phạm vi toàn cầu. Tuy nhiên, cũng từ rất sớm con người đã ghi nhận những trường hợp ngộ độc [64], thậm chí có thể dẫn tới tử vong sau khi ăn hải sản.
Cho tới nay, nguyên nhân gây ra ngộ độc cho người đã được xác định là do các độc tố tồn tại trong hải sản mà con người tiêu thụ, còn gọi là các độc tố sinh vật biển. Các nghiên cứu khoa học đã chứng tỏ rằng bản thân các loại hải sản chứa độc tố gây ngộ độc cho người không sản xuất ra những độc tố này mà tích luỹ độc tố do ăn thực vật phù du biển, trong đó có tảo độc. Một số loài tảo có khả năng sinh độc tố, một số không sinh độc tố nhưng có khả năng phát triển mạnh gây ra hiện tượng “tảo nở hoa” - algal bloom, có thể làm thay đổi màu nước biển (hiện tượng “thuỷ triều đỏ”), làm chết hàng loạt sinh vật biển [56]. Những loài tảo mang một hoặc cả hai đặc tính này được gọi chung là tảo độc.
Trong các loài tảo độc, tảo đơn bào hai roi và tảo silic là nhóm tác nhân sản xuất ra nhiều loại độc tố có khả năng gây ngộ độc cho người nhất. Tảo đơn bào hai roi chính là tác nhân sản xuất ra độc tố gây tiêu chảy (hay hội chứng DSP) [148], độc tố gây liệt cơ (hay hội chứng PSP - paralytic shellfish poisoning) [72], độc tố gây độc thần kinh (hay hội chứng NSP - neurotoxic shellfish poisoning) [26], độc tố gây hội chứng AZP (azaspiracid shellfish poisoning) [120], độc tố gây ngộ độc khi ăn cá (hay hội chứng ciguatera) [146], và palytoxin analog [130]. Tảo silic là tác nhân sản xuất ra độc tố gây mất trí nhớ (hay hội chứng ASP - amnestic shellfish poisoning) [16]. Vi khuẩn lam là tác nhân gây ra các hội chứng PSP [15], hội chứng ngộ độc tảo biển (seaweed poisoning) [90] và hội chứng ngộ độc rùa biển (turtle poisoning) [99].
Một số loài vi khuẩn cũng đã được chứng minh là tác nhân sản xuất ra tetrodotoxin (TTX) [143], một độc tố thần kinh có độc tính rất mạnh. Độc tố do các tác nhân này sản xuất ra sẽ theo nhiều con đường khác nhau (chẳng hạn như qua chuỗi thức ăn, qua phơi nhiễm trong môi trường sống) xâm nhập và tích lũy vào trong cơ thể các loài hải sản mà con người tiêu thụ, qua đó gây ngộ độc cho người. Tùy thuộc tính chất của từng nhóm độc tố, sự phân bố của các loại hải sản theo khu vực địa lý cũng như đặc điểm hoạt động nuôi trồng, đánh bắt, 3 mỗi nhóm độc tố có thể gây phơi nhiễm trên người thông qua những loài hải sản khác nhau. Ngộ độc TTX đã được ghi nhận khi tiêu thụ cá nóc [143], con so biển [68].
Các hội chứng DSP [148], PSP [72], ASP [16], NSP [26] và AZP [120] xảy ra chủ yếu khi tiêu thụ các loài hải sản vỏ cứng không xương sống (NT2MV, giáp xác, v. Ngộ độc do hội chứng ciguatera xảy ra chủ yếu khi tiêu thụ một số loài cá biển vùng nhiệt đới [146]. Hội chứng ngộ độc do tảo biển xuất hiện khi tiêu thụ rau câu [90], trong khi hội chứng ngộ độc rùa biển xuất hiện khi ăn một số loài rùa biển [99]. Trên đây mới chỉ là những hội chứng ngộ độc và độc tố gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe con người nên được nghiên cứu, tìm hiểu kỹ.
Ngoài ra, còn nhiều trường hợp sinh vật biển bị ngộ độc ở quy mô khác nhau đã được ghi nhận, nhất là trong những đợt “tảo nở hoa” [56]. Hiện tượng “tảo nở hoa” là hiện tượng tự nhiên đã có từ thời xa xưa, khi con người chưa tác động nhiều đến các hệ sinh thái ven biển. Khi điều kiện môi trường thuận lợi như ánh sáng, nhiệt độ, độ mặn của nước b i ể n. , các quần thể tảo phát triển nhanh chóng, chứa hàng triệu tế bào tảo trong một lít nước biển và có thể đổi màu nước biển.
Tuy nhiên các khảo sát mới đây cho thấy tần suất các đợt nở hoa tảo độc xuất hiện ngày càng thường xuyên trên khắp thế giới, khả năng phơi nhiễm của con người với độc tố sinh vật biển qua tiêu thụ hải sản, nhất là độc tố của tảo đơn bào, sẽ ngày càng tăng lên. Điều này cũng dẫn tới việc kiểm soát độc tố của tảo đơn bào trong hải sản được cơ quan quản lý các nước trên thế giới quy định ngày càng chặt chẽ. Cũng vì lý do kể trên, luận án này lựa chọn các độc tố chính thuộc nhóm độc tố gây tiêu chảy (DSP), một nhóm độc tố của tảo đơn bào, làm đối tượng nghiên cứu. Tóm tắ t quá trìn h nghiên cứu m ột số nhóm độc tố tảo đơn bào gây độc cho con người Tảo đơn bào (có kích thước 20 - 200 |um) là thức ăn chính của một số động vật nhuyễn thể như hàu, vẹm, trai, sò, ngao, ố c.
Cho tới nay đã xác định được nhiều loại tảo đơn bào là tác nhân sản sinh ra các hợp chất có thể tích lũy trong những loại hải sản ăn tảo đơn bào và gây độc cho con người theo chuỗi thức ăn. Khi con người ăn hải sản nhiễm các độc tố này có thể gây nên tình trạng ngộ độc kèm thể hiện ra bằng các triệu chứng lâm sàng như tiêu chảy, liệt cơ, suy hô hấp, nặng có thể mất trí nhớ, và có thể dẫn tới tử vong trong những trường hợp ngộ độc cấp nghiêm trọng. 4 Được biết đến sớm hơn cả trong các chứng ngộ độc do độc tố sinh vật biển là những tình trạng bệnh lý liên quan tới hệ thần kinh, do mức độ nghiêm trọng và triệu chứng điển hình của chúng. Nhiều tài liệu đã ghi nhận hội chứng “ciguatera” - được nhà sinh vật học Antonio Parra đặt tên năm 1787 khi ông nghiên cứu tình trạng ngộ độc do loài ốc biển Cittarium pica gây ra ở vùng biển Caribe [156] - với đặc điểm đặc trưng là các rối loạn về tiêu hóa, thần kinh và tim mạch xảy ra ở vùng Ân Độ Dương (1601), Nam Thái Bình Dương (1774), Tân Caledonia (1774) và vùng Polynesia thuộc Pháp (1792).
Từ đầu thế kỷ 19, người ta bắt đầu để ý ghi nhận hiện tượng thủy triều đỏ xuất hiện định kỳ ở vịnh Mexico và bờ biển phía đông Florida, được biết đến như hiện tượng “thủy triều đỏ Florida”. Trong thời gian diễn ra hiện tượng này, ăn nhuyễn thể có thể dẫn tới tình trạng được gọi là chứng ngộ độc thần kinh do thuỷ sinh vật vỏ cứng (NSP) với các triệu chứng thể hiện trên hệ tiêu hóa, thần kinh, tim mạch, và thậm chí phơi nhiễm với hơi nước biển cũng có thể gây một hội chứng đường hô hấp. Tại châu Âu, từ năm 1689 đã có những mô tả khoa học về sự xuất hiện của chứng ngộ độc tê liệt do thuỷ sinh vật vỏ cứng (PSP) [54]. Tuy nhiên, tác nhân thực sự gây ra những hiện tượng ngộ độc đó mới chỉ bắt đầu được tìm ra và nghiên cứu một cách có hệ thống từ cuối thế kỷ 19, khi Taharain phát hiện ra TTX, một loại độc tố có quan hệ chặt chẽ với hiện tượng ngộ độc khi ăn một số loài cá nóc vào năm 1880 [64].
Sau đó, TTX cũng đã lần lượt được phân lập từ nhiều loài sinh vật biển khác [95]. Hiểu biết của con người về “hội chứng ciguatera” bắt đầu có những bước tiến đáng kể từ năm 1959, khi Randall đưa ra giả thiết tác nhân gây ngộ độc được đưa vào chuỗi thức ăn do các loài cá ăn thực vật đã tiêu thụ các loài vi tảo độc, rồi sau đó lại bị các loài cá ăn thịt lớn hơn ăn [103]. Những tiến bộ mang tính đột phá đạt được bao gồm việc phát hiện và phân lập được “ciguatoxin” (CTX) vào năm 1967 từ một loài tảo đơn bào hai roi Gambierdiscus toxicus [88] tiết ra độc tố, xác định cấu trúc hóa học và các dẫn xuất của CTX. Nhóm độc tố là nguyên nhân gây ra bệnh NSP được phân lập vào thập niên 1970, cấu trúc hóa học của chúng được xác định trong thập niên 1980.
Nhóm độc tố này do các loài tảo Karenia brevis tiết ra và được đặt tên là các “brevetoxin” [13]. Trong trường hợp của bệnh PSP, mối liên hệ chính xác giữa tình trạng ngộ độc 5 với các loài trai chỉ được thiết lập năm 1927, sau khi một đợt bệnh bùng phát ở bờ biển miền trung California (Mỹ), làm 102 người mắc bệnh và 6 người tử vong. Những nghiên cứu tiếp theo đã phát hiện ra nguyên nhân gây bệnh là loài tảo đơn bào hai roi Alexandrium catenella và các độc tố chúng tiết ra. Những độc tố này sau đó cũng lần lượt được phân lập, xác định cấu trúc, trong đó chất đầu tiên được xác định là “saxitoxin”.
Gần đây nhất, vào năm 1987, một chứng ngộ độc thần kinh mới được ghi nhận trên người sau khi ăn trai bị nhiễm acid domoic khai thác từ một khu nuôi ở bờ biển phía đông đảo Hoàng tử Edward, Canada, làm 150 người ngộ độc, trong đó có 4 trường hợp tử vong [144]. Căn bệnh này được gọi là mất trí nhớ do ngộ độc thuỷ sinh vật vỏ cứng (ASP). Acid domoic ban đầu được phân lập từ loài tảo đỏ Chondria armata ở miền nam Nhật Bản. Sau đợt bùng phát ASP năm 1987, nghiên cứu cho thấy cả các loài tảo silic thuộc chi Pseudo-nitzschia cũng tiết ra acid domoic [101].
So với hiểu biết về các độc tố tác động lên hệ thần kinh, việc khám phá ra các độc tố gây nên triệu chứng tiêu chảy diễn ra gần đây hơn. Trường hợp tiêu chảy do ngộ độc đầu tiên được ghi nhận liên quan tới tiêu thụ trai có độc xảy ra ở vùng Easterscheldt tại Hà Lan năm 1961 [70]. Đợt bệnh tiếp theo bùng phát ở Easterscheldt xảy ra năm 1971 với 100 người mắc bệnh. Ngoài ra, cũng có những trường hợp tiêu chảy do ăn vẹm xanh lơ xảy ra ở Na Uy năm 1968.
Đến năm 1976, Yasumoto và cộng sự [151] lần đầu tiên mô tả chứng tiêu chảy do ngộ độc thuỷ sinh vật vỏ cứng (DSP) trong một đợt dịch ngộ độc thức ăn bùng phát do ăn trai và sò điệp ở vùng đông bắc Nhật Bản. Đồng thời, nhóm nghiên cứu của Yasumoto cũng thiết lập mối liên hệ giữa căn bệnh DSP với một nhóm độc tố thân lipid, sau này được gọi chung làđộc tố DSP, bao gồm OA và các dẫn xuất.