Công nghệ mới bảo vệ con người khỏi độc tính của thạch tín trong nước

Nhà sinh vật học Rebecca Fry cho biết, lắp đặt bộ lọc nước chuyên dụng tại gia đình và công nghệ di truyền là các phương pháp giúp giảm mối đe dọa của thạch tín đối với sức khỏe con người.

Sử dụng nước nhiễm thạch tín ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người (Ảnh: Scientific American)

Con người đã biết đến ảnh hưởng của thạch tín (asen) đối với sức khỏe từ thời Đế chế La Mã. Trong nhiều thế kỷ, chất độc này thường được những kẻ sát nhân sử dụng cho mục đích xấu. Nhờ đặc tính không màu, không mùi, không vị khi cho vào thức ăn hoặc nước uống, asen rất khó bị phát hiện.

Khi các phương pháp hóa học được cải thiện, tình trạng đầu độc bằng thạch tín đã giảm dần. Tuy nhiên, đây vẫn được coi là mối đe dọa đối với sức khỏe con người. Tiếp xúc thường xuyên, lâu dài sẽ làm tăng nguy cơ mắc các chứng rối loạn mãn tính như ung thư, tiểu đường và bệnh tim cho hàng triệu người trên thế giới.

Thạch tín cũng được phát hiện trong một số loại thực phẩm, nhưng nguy cơ không đáng ngại. Đối với con người, nước uống bị ô nhiễm là nguồn tiếp xúc chính với thạch tín vô cơ – dạng thạch tín được quan tâm nhất và là trọng tâm của nghiên cứu. Trên thế giới, có đến hàng triệu người thường xuyên tiêu thụ nước có hàm lượng thạch tín vượt quá tiêu chuẩn của Tổ chức Y tế Thế giới và Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ.

Nhà sinh vật học Rebecca Fry từ lâu đã lo ngại về sự phơi nhiễm hàng loạt này. Năm 2006, các nhà nghiên cứu làm việc tại Chile báo cáo rằng, thai nhi và trẻ nhỏ tiếp xúc với nước ô nhiễm thạch tín có nguy cơ tử vong do ung thư phổi cao gấp 6 lần. Đây là điều khiến cho Fry trăn trở khi còn là một nhà nghiên cứu tại MIT. Bà đã điều hành một nghiên cứu về phụ nữ mang thai và trẻ sơ sinh tại một khu vực khai thác cũ ở phía Nam Bangkok, nhằm tìm hiểu sâu hơn về tác động của thạch tín với tế bào và gen của con người.

Chân dung nhà sinh vật học Rebecca Fry (Ảnh: Scientific American)

Dự án ở Thái Lan đã truyền cảm hứng cho Fry bắt đầu một nghiên cứu tương tự ở Gómez Palacio, Mexico. Bà đã lập một phòng thí nghiệm riêng tại Đại học Bắc Carolina, Chapel Hill vào năm 2008. Nhóm của bà tiếp tục phân tích các mẫu thu thập được để hiểu tác động của thạch tín đối với sự phát triển của thai nhi.

Hiện, Fry đang phát triển các chiến lược để giảm mức độ phơi nhiễm thạch tín, với tư cách là giám đốc của Chương trình Nghiên cứu Siêu tài trợ của UNC – một dự án lớn do Viện Y tế Quốc gia Mỹ tài trợ. Fry nhận thấy rằng, vấn đề này không chỉ tồn tại trong nước mà còn liên quan đến toàn cầu.

Theo bài phỏng vấn trên tạp chí Knowable, Fry đã chia sẻ về những khám phá gần đây cũng như chiến lược mới, nhằm giảm mối đe dọa của thạch tín đối với sức khỏe con người. Dưới đây là phần lược dịch bài phỏng vấn của Fry.

Mức độ phơi nhiễm của con người với thạch tín phổ biến như thế nào?

Số lượng người bị ảnh hưởng bởi thạch tín chủ yếu tập trung ở bang West Bengal, Ấn Độ và Banglades. Các nhà khoa học phát hiện ra rằng, gần 40% mẫu nước giếng ở Bangladesh chứa thạch tín trên 50 ppb (0,05 mg/L) và 5% mẫu trên 500 ppb (0,5 mg/L), cao hơn mức tiêu chuẩn của WHO và EPA (0,01 – 0,05 mg/L). Các nhà khoa học cho biết, hầu hết những nơi có mức độ tiếp xúc thường xuyên trên 100 ppb (0,1 mg/L) có thể bị ảnh hưởng, gây ra các tổn thương da riêng biệt.

Điển hình, gần 3 triệu người ở Bắc Carolina, Mỹ thường xuyên lấy nước uống từ các giếng tự đào. Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ ước tính, khoảng 10% trong số này có hàm lượng thạch tín cao hơn tiêu chuẩn của WHO.

“Ở Bắc Carolina, chúng tôi đã tìm thấy 1.400 mẫu như vậy, với mật độ thạch tín tối đa 800 ppb (0,8 mg/L). Điều đáng lo ngại là nhiều chủ giếng không biết rằng nguồn nước có nhiễm thạch tín.

Điều gì xảy ra với thạch tín trong cơ thể con người ?

Ở người và các loài động vật có vú khác, enzyme chính chuyển thạch tín thành các hợp chất hóa học là arsenite methyltransferase. Enzyme này hoạt động chủ yếu ở gan, tạo ra asen monomethyl hóa và dimethyl hóa, gọi là MMA và DMA. Cả hai sản phẩm phân hủy này đều được bài tiết qua nước tiểu cùng với asen chưa được chuyển hóa, mỗi loại có nguy cơ ảnh hưởng sức khỏe theo cách khác nhau. Hàm lượng bài tiết DMA và MMA có tỷ lệ tùy theo yếu tố nhân khẩu học và di truyền.

Phơi nhiễm thạch tín ảnh hưởng đến sức khỏe con người như thế nào ?

Điều này còn tùy thuộc vào cơ địa mỗi người. Những người có nồng độ MMA cao trong nước tiểu có nguy cơ mắc nhiều bệnh ung thư hơn, chẳng hạn như ung thư phổi, bàng quang và da. Trong khi đó, những người có lượng DMA cao trong nước tiểu có nguy cơ mắc bệnh tiểu đường cao hơn. Rất khó để ước tính mức độ rủi ro tùy theo mỗi nghiên cứu cụ thể.

Vì thạch tín có thể đi qua nhau thai nên sức khỏe của thai nhi là một mối quan tâm khác. Một số nghiên cứu đã báo cáo tác hại đối với sự phát triển của não bộ đối với bà mẹ mang thai và trẻ nhỏ khi tiếp xúc với thạch tín. Trong các nghiên cứu ở Mexico, phơi nhiễm asen trước khi sinh có liên quan đến việc giảm cân. Một số nghiên cứu khác cho thấy, điều này có thể làm tăng nguy cơ cao huyết áp, bệnh thận và tiểu đường ở tuổi trưởng thành.

Sử dụng nước nhiễm thạch tín rất nguy hiểm (Ảnh: Live Science)

Những nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe của việc phơi nhiễm thạch tín còn liên quan đến di truyền. Gen mã hóa enzym chuyển đổi thạch tín được gọi là AS3MT, có thể khiến enzyme hoạt động hiệu quả hơn hoặc kém hơn tùy đặc tính mỗi người.

Điều thú vị là sự biến đổi trong gen AS3MT có thể phản ánh việc tiếp xúc với thạch tín trong quá khứ ở các quần thể bị cô lập. Ví dụ, những người bản địa ở một vùng nhỏ trên dãy Andes của Argentina đã uống nước có hàm lượng thạch tín rất cao trong hàng nghìn năm. Điều này làm tăng tỷ lệ ung thư và tử vong sớm đối với những người dân nơi đây. Nhưng thông qua chọn lọc tự nhiên, một số người đã thích nghi để sống trong môi trường có hàm lượng thạch tín cao này. Sự kết hợp của các biến thể trong gen AS3MT tồn tại ở gần 60% phụ nữ nơi đây, bảo vệ họ khỏi tác động độc hại của thạch tín – điều khó tồn tại ở các khu vực khác trên thế giới.

Có thể làm gì để giảm bớt sự nguy hiểm của thạch tín?

Trong Chương trình Nghiên cứu Superfund, các nhà khoa học đang tìm ra những phương án về xử lý nước, dinh dưỡng và di truyền.

“Chúng tôi nhận thấy rằng bình lọc nước giá rẻ của các giếng tư nhân ở vùng Bắc Carolina được sử dụng rất nhiều. Tuy nhiên, các loại bình chứa này xử lý nước rất chậm. Kỹ sư môi trường Orlando Coronell và các đồng nghiệp đang phát triển các hệ thống máy lọc quy mô hộ gia đình, có hiệu quả lọc asen nhưng vẫn phù hợp túi tiền của những người có thu nhập thấp. Chúng có thể được tích hợp vào vòi nước hoặc lắp đặt dưới bồn rửa” – nhà sinh vật học Rebecca Fry cho biết.

Bên cạnh đó, nhà địa chất học Owen Duckworth và nhóm của ông đang nghiên cứu xem độ sâu của giếng ảnh hưởng như thế nào đến mức thạch tín trong nước. Điều này có thể đưa ra giải pháp khoan giếng mới, giúp hạn chế việc nhiễm thạch tín trong nước.

Ngoài ra, các yếu tố dinh dưỡng cũng có thể bảo vệ cá thể khỏi tác động của thạch tín. Một thử nghiệm lâm sàng năm 2006 ở Bangladesh cho thấy, bổ sung axit folic giúp làm giảm độc tính của thạch tín ở người lớn. Hệ vi sinh vật đường ruột cũng có thể hữu ích, có thể chuyển hóa hầu hết thạch tín thành DMA, giảm nguy cơ ung thư.

Đối với nghiên cứu di truyền, các nhà nghiên cứu đưa ra một công cụ mới do Mirek Styblo và Beverly Koller phát triển. Trong nhiều năm, người ta vẫn chưa rõ những phát hiện ở chuột thí nghiệm có ý nghĩa gì đối với con người vì chuột phân hủy thạch tín rất hiệu quả, hầu như không có DMA và không có MMA trong nước tiểu. Styblo và Koller đã phát triển một dòng chuột mới mang gen AS3MT của con người. Như vậy, tỷ lệ MMA và DMA trong nước tiểu chuột gần như tương đồng với người.

Tất nhiên, công trình nghiên cứu công nghệ di truyền để giảm độc tính của thạch tín phức tạp và tốn kém hơn so với bộ lọc nước và thực phẩm chức năng. Các nhà khoa học hiện nay cũng đang nỗ lực xác định các giải pháp cho các khu vực phơi nhiễm thạch tín cụ thể trên toàn thế giới.