Botulinum toxin: từ độc tố nguy hiểm đến những ứng dụng y học

Nguồn gốc của botulinum toxin

Botulinum toxin là một trong những chất độc sinh học mạnh nhất từng được phát hiện. Botulinum toxin là chất độc thần kinh do vi khuẩn Clostridium botulinum sản xuất. Clostridium botulinum là vi khuẩn gram dương, hình que, kỵ khí, có khả năng hình thành bào tử và di động. Chúng được phát hiện và phân lập đầu tiên bởi Emile Van Ermengem vào năm 1985.

Clostridium botulinum có khả năng tạo ra độc tố botulinum trong thức ăn, vết thương và ruột của trẻ sơ sinh. Vi khuẩn này khá phổ biến trong tự nhiên nhưng hiếm khi gây bệnh cho con người. Chúng có thể tạo ra bào tử nhằm chống tại các yếu tố cực đoan từ môi trường (nhiệt độ, pH). Từ đó Clostridium botulinum tồn tại được trong những điều kiện khắc nghiệt. Các bào tử thường không gây bệnh, ngay cả khi xâm nhập vào cơ thể. Tuy nhiên tại những điều kiện nhất định, bào tử có thể phát triển và tạo ra botulinum toxin.

Một số điều kiện làm bào tử phát triển bao gồm:

• Môi trường ít hoặc không có oxy (kị khí)
• Nồng độ axit trong môi trường thấp
• Lượng đường và muối thấp
• Phạm vi nhiệt độ lý tưởng
• Đủ lượng nước cần thiết

Thực phẩm được đóng hộp, bảo quản hoặc lên men tại nhà không đúng cách có thể là môi trường thích hợp cho bào tử phát triển và tạo ra độc tố botulinum.

Botulinum toxin được chia thành thành 7 loại, mỗi loại được kí hiệu bằng một chữ cái khác nhau gồm A, B, C, D, E, F và G. Trong đó, type A và B được ứng dụng nhiều nhất.

Mức độ nguy hiểm

Độc tố botulinum là chất độc có hoạt tính sinh học mạnh với liều gây chết người như sau:

• Qua đường uống khoảng 30ng
• Qua đường hô hấp khoảng 0,80 đến 0,90µg
• Qua đường tiêm tĩnh mạch từ 0,09 đến 0,15µg

Giả sử trọng lượng trung bình của mỗi người trên thế giới là 70 kg, khi đó, chỉ cần 39,2 g độc tố nguyên chất để tiêu diệt loài người. Người ta cho rằng botulinum toxin có thể trở thành một loại vũ khí sinh học mạnh mẽ và nguy hiểm.

Botulinum toxin có độc tính mạnh do có khả năng ngăn chặn giải phóng acetylcholine—chất dẫn truyền thần kinh cần thiết cho sự co cơ và các chức năng khác của hệ thần kinh. Độc tố này có ái lực rất cao đối với các thụ thể trên tế bào thần kinh và không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khác trong cơ thể.

Botulinum toxin gây ra ngộ độc botulinum (botulism). Bào tử của vi khuẩn xâm nhập vào cơ thể thông qua nhiều con đường khác nhau. Sau đó, chúng tăng trưởng và tiết độc tố dẫn đến nhiều triệu chứng ngộ độc khởi phát. Người ngộ độc bị yếu cơ cấp tính, khó nói hoặc nuốt và giảm thị lực. Sau đó, nạn nhân có thể phát triển bại liệt đối xứng tiến triển. Bất thường này xảy ra đầu tiên các cơ bắp vùng đầu và cổ. Trong một số trường hợp nghiêm trọng, ngộ độc có thể dẫn đến tử vong do liệt cơ hô hấp.

Ngộ độ botulinum được chia thành 5 loại chính:

• Ngộ độc botulinum sơ sinh là một trong những dạng nguy hiểm nhất. Ngộ độc có thể xảy ra khi vi khuẩn xâm nhập vào ruột của trẻ. Vi khuẩn phát triển và sinh ra chất độc dẫn đến những biểu hiện nguy hiểm đe dọa tính mạng trẻ sơ sinh.
• Ngộ độc botulinum từ vết thương khi vi khuẩn có thể xâm nhập vào vết thương và tạo ra độc tố, gây ra những biểu hiện nguy hiểm và có thể dẫn đến nguy kịch. Người tiêm chích ma túy có nguy cơ mắc phải cao hơn so với bình thường. Ngoài ra, trường hợp sau chấn thương hoặc hẫu phẫu thuật cũng có thể bị nhiễm.
• Ngộ độc botulinum do thực phẩm xảy ra khi ăn thực phẩm bị nhiễm botulinum. Thực phẩm tự chế biến được đóng hộp, bảo quản hoặc lên men không đúng cách là nguyên nhân chủ yếu. Nhiều loại thực phẩm được sản xuất thương mại cũng có thể gây ra ngộ độc, chẳng hạn như khoai tây nướng bọc giấy bạc, tương ớt đóng hộp, đậu phộng đóng hộp, sữa chua hạt phỉ, tỏi ngâm dầu, nước ép cà rốt và matambre (thịt cuộn Argentina).
>Ngộ độc botulinum trong điều trị xảy ra do tiêm quá liều botulinum trong thẩm mỹ hoặc y tế
• Nhiễm trùng đường ruột do vi khuẩn botulinum trên người trưởng thành rất hiếm gặp khi vi khuẩn botulinum xâm nhập vào ruột, phát triển và sản sinh ra độc tố. Trường hợp này tương tự như ngộ độc botulinum sơ sinh

Hiện nay, vẫn chưa có phương pháp điều trị đặc hiệu cho nhiễm độc botulinum. Tuy nhiên, các tổn thương thần kinh nhẹ có thể phục hồi dần theo thời gian. Ngoài ra, thuốc kháng độc tố cũng có thể ngăn chặn tổn thương lan rộng và hỗ trợ quá trình phục hồi. Các biện pháp khác như cung cấp oxy, duy trì huyết áp và hỗ trợ hô hấp có thể giúp bệnh nhân ổn định sức khỏe.

Trong vòng một tháng từ 13/7 đến 18/08/2020, Việt Nam đã có 9 ca cấp cứu do ăn phải pate Minh Chay bị nhiễm độc tố botulinum type B. Các bệnh nhân có các triệu chứng mệt mỏi, sụp mi mắt, yếu cơ tứ chi, khó nuốt, liệt cơ, khó thở và phải tiến hành thở máy.

Cơ chế ảnh hưởng đến cơ thể

Tất cả các loại độc tố botulinum đều có dạng chuỗi polypeptide đơn, gồm 2 chuỗi nặng và nhẹ. Botulinum toxin cản trở quá trình dẫn truyền thần kinh bằng cách ngăn chặn sự giải phóng acetylcholine, chất dẫn truyền thần kinh chính tại điểm nối giữa tận cùng dây thần kinh và tế bào cơ (synap).

Độc tố Botulinum hoạt động tại bốn vị trí khác nhau trong cơ thể: mối nối thần kinh cơ, hạch tự chủ, đầu dây thần kinh phó giao cảm hậu hạch và đầu dây thần kinh giao cảm hậu hạch giải phóng acetylcholine.

Chuỗi nặng của độc tố Botulinum có ái lực cao với các thụ thể đặc hiệu trên bề mặt tế bào thần kinh. Từ đó, chúng gắn kết và tạo phức hợp độc tố-thụ thể. Phức hợp này được đưa vào tế bào thông qua quá trình nhập bào. Môi trường bên trong tế bào làm thay đổi cấu trúc của độc tố dẫn đến giải phóng chuỗi nhẹ. Các protein liên quan quá trình giải phóng tín hiệu qua khe synap bị tác động bởi chuổi nhẹ. Do đó, tín hiệu thân kinh bị gián đoạn.

Trường hợp không thoái hóa do chất độc, dây thần kinh bị tắc nghẽn chất dẫn truyền cũng không thể trở lại trạng thái ban đầu. Chức năng thần kinh được phục hồi khi các synap mới được hình thành . Quá trình này thường mất từ hai đến ba tháng.

Phòng ngừa và điều trị ngộ độc botulinum toxin

Botulinum toxin có độc tính cao, tuy nhiên, các ca ngộ độc do độc tố này rất hiếm gặp. Nguyên nhân do botulinum có thể bị biến tính bởi nhiệt độ cao. Ngoài ra, vi khuẩn sinh độc tố cũng có thể bị bất hoạt bởi nhiệt độ và acid.

Một số phương pháp phòng ngừa nhiễm botulinum từ thực phẩm bao gồm:

• Làm lạnh thực phẩm trong vòng hai giờ sau khi nấu nhằm ngăn chặn vi khuẩn sản sinh bào tử
• Nấu chín kỹ thức ăn
• Tránh những hộp thức ăn bị phồng hoặc hư hại
• Khử trùng thực phẩm đóng hộp tại nhà trong nồi áp suất tại 121^oC trong 30 phút

Đối với những người có nguy cơ cao bị ngộ độc botulinum, có hai phương pháp phòng ngừa chính bao gồm:

• Tiêm chủng vaccine
• Liệu pháp miễn dịch thụ động dựa trên kháng thể
• Trong trường hợp nhiễm độc vết thương, bệnh nhân cần thực hiện phẫu thuật và điều trị bằng kháng sinh (chủ yếu là penicillin)

Ứng dụng của botulinum toxin

Mặc dù là một độc tố nguy hiểm, khi được sử dụng đúng cách và đúng liều lượng, botulinum toxin lại có nhiều ứng dụng hữu ích trong y học và thẩm mỹ.

Trong y học

Do có khả năng ngăn chặn tín hiệu thần kinh đến cơ, botulinum toxin được ứng dụng trong điều trị các bệnh liên quan đến cơ hoạt động quá mức, chẳng hạn như chứng loạn trương lực cơ hoặc co thắt tâm vị. Độc tố này cũng có hiệu quả trong ngăn ngừa hoạt động bất thường của các tuyến.

Botulinum toxin cần từ 24 đến 72 giờ để phát huy tác động đầy đủ trong cơ thể. Trong một số trường hợp rất hiếm, có những trường hợp mất tới năm ngày để toàn bộ hiệu ứng của chất độc botulinum phát tác. Tác dụng của botulinum toxin thường đạt đỉnh vào khoảng 10 ngày sau khi tiêm, hiệu quả kéo dài gần 8-12 tuần.

Trong điều trị, botulinum toxin loại A được ứng dụng rộng rãi và phổ biến nhất. Ngoài ra, người ta ứng dụng thêm các botulinum toxin loại B và F.

FDA chỉ định sử dụng bolutinum toxin trong điều trị các bệnh sau:

• Chứng đau nửa đầu mãn tính
• Loạn trương lực cơ cổ
• Co thắt bờ mi và lác
• Chứng tăng tiết mồ hôi nách nguyên phát
• Rối loạn chức năng bàng quang ở người trưởng thành
• Co cứng

Trong thẩm mỹ

Công dụng thẩm mỹ phổ biến nhất của độc tố botulinum là làm mờ các đường glabellar (đường nhăn giữa lông mày), vết chân chim và đường nhăn trên trán. Botulinum toxin làm thư giãn các cơ trên khuôn mặt, từ đó làm giảm vết nhăn tại vị trí tiêm trong một khoảng thời gian nhất định.

Ngoài ra, botulinum toxin cũng có thể được sử dụng nhằm xóa các nếp nhăn trên các vùng khác như mũi và quanh miệng. Ngoài ra, người ta còn dùng botulinum toxin nhằm nâng cao lông mày hoặc điều trị viêm da thần kinh (lichen simplex), chàm tổ đỉa (pompholyx) và mụn trứng cá.

Tác dụng phụ và biến chứng khi tiêm botulinum toxin

Sử dụng botulinum toxin trong điều trị bệnh đem lại nhiều tác dụng phụ đáng lo ngại hơn so với ứng dụng trong thẩm mỹ. Nguyên nhân do điều trị bệnh cần liều lượng botulinum toxin cao hơn. Ngoài ra, các bệnh lý sẵn có của bệnh nhân có thể khiến các triệu chứng nghiêm trọng hơn.

Các tác dụng phụ được ghi nhận bao gồm khó chịu, buồn nôn, sụp mi và các triệu chứng giống cúm. Phản ứng dị ứng đôi khi được ghi nhận. Phát ban từ nhẹ đến nặng và sốc phản vệ toàn thân cũng có thể xảy ra. Ngoài ra, trong thẩm mỹ, các tác dụng phụ khác ra bao gồm chảy máu, sưng tấy, ban đỏ và đau tại chỗ tiêm.

Biến chứng thường gặp nhất là bầm máu và ban xuất huyết. Bệnh nhân có thể giảm thiểu các biến chứng này bằng cách chườm đá lên vị trí tiêm trước và sau khi thực hiện.

Một số biến chứng khác có thể xảy ra bao gồm:

• Đau đầu
• Nhiễm trùng
• Lông mày vển lên (cocked eyebrow)
• Mi mắt bị lật ra bên ngoài (ectropion)
• Giảm sức nhắm mắt
• Bệnh khô mắt

Lưu ý

Botolinum chống chỉ định cho những bệnh nhân sau:

• Sẹo lồi
• Rối loạn thần kinh
• Dị ứng với botulinum toxin
• Rối loạn dị dạng cơ thể (body dysmorphic disorder)
• Đang mang thai hoặc cho con bú
• Hội chứng xơ cứng teo cơ một bên (amyotrophic lateralizing sclerosis myopathies)

Trước khi tiêm botulinum toxin, bệnh nhân nên tránh các chất làm loãng máu như thuốc chống viêm không steroid (NSAID) và dầu cá trong vòng 3–5 ngày vì các loại thuốc này làm tăng nguy cơ sưng và bầm. Ngoài ra, người bệnh cũng nên tránh sử dụng đồ uống có cồn và kem chứa retinol vài ngày trước khi điều trị.

Khi điều trị, người bệnh cần ăn sáng đầy đủ để cơ thể đạt trạng thái tốt nhất trước khi tiêm.

Bác sĩ thường khuyến nghị bệnh nhân tránh gây áp lực hoặc xoa bóp vùng tiêm, không nằm ngay trong vài giờ đầu sau tiêm và tránh tập thể dục hoặc làm việc quá sức. Hơn nữa, bệnh nhân cũng nên tránh tiếp xúc với tia UV và nhiệt độ cao. Người bệnh cần tiếp tục kiêng rượu bia và không sử dụng các chất làm loãng máu.

Cuối cùng, nếu bác sĩ có kĩ thuật tốt, nguy cơ gặp biến chứng giảm đi. Do đó, người bệnh nên lựa chọn điều trị tại các cơ sở y tế uy tín.

Lời kết

Mặc dù botulinum toxin là mối đe dọa nguy hiểm đối với con người, nhờ vào sự tiến bộ của khoa học, độc tố này đã trở thành một phương pháp điều trị an toàn và hiệu quả. Hiện nay, botulinum toxin không chỉ mang đến hy vọng cho nhiều bệnh nhân đang gặp phải các vấn đề cơ và thần kinh mà còn là một phương pháp trẻ hóa da mặt phổ biến. Tuy nhiên, quá trình ứng dụng botulinum toxin vẫn cần phải được kiểm soát chặt chẽ bởi các chuyên gia y tế nhằm đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Ngoài ra, các nghiên cứu cần được tiến hành nhằm tìm hiểu sâu hơn về các tác dụng phụ và ứng dụng tiềm năng khác của độc tố này.