Bộ môn Công nghệ Sinh học - Thực phẩm

Thuốc là gì? Các nhà hóa dược tìm cách thiết kế và tổng hợp một dược phẩm có tác dụng sinh học mong muốn trên cơ thể người hoặc một số cơ thể sống khác. Những hợp chất như vậy được gọi là thuốc. Nhưng đây là một thuật ngữ mà xã hội có thể nhìn vào với sự nghi hoặc. Vì một vài loại thuốc phiện cũng có thể được dùng như thuốc. Có thể thấy có sự khác biệt giữa các loại thuốc được sử dụng trong y học và thuốc bị lạm dụng đến nghiện như thuốc phiện. Nhưng liệu chúng ta có vẽ ra được một ranh giới rõ ràng giữa loại thuốc tốt như Penicillin và loại thuốc xấu như Heroin không? Nếu vậy, làm thế nào để xác định một loại thuốc là tốt hay xấu? Trên ranh giới này chúng ta sẽ đặt thứ “thuốc phiện” như Cần sa ở vị trí nào? Nicotine hay Rượu thì sao?
Sự thật là nếu cố gắng chia thuốc thành hai loại an toàn hay không an toàn, tốt hay xấu là vô ích và thậm chí là dễ có nhầm lẫn nguy hiểm.
Trước tiên, chúng ta hãy xem xét cái gọi là loại thuốc tốt. Chúng tốt như thế nào? Nếu một loại thuốc thực sự là sản phẩm tốt thì nó sẽ không có tác dụng phụ độc hại hay tác dụng không mong muốn và ngược lại chúng còn dễ sử dụng. 
Có bao nhiêu loại thuốc phù hợp những tiêu chí này? 
Câu trả lời là không. Không có dược chất nào trên thị trường hiện nay có thể đáp ứng hoàn toàn các tiêu chí đó. Nhưng phải thừa nhận một số thuốc khá gần với lý tưởng. Ví dụ như Penicillin là một trong những chất kháng khuẩn an toàn và hiệu quả nhất từng được phát hiện. Tuy nhiên, nó cũng có nhược điểm. Nó không thể tiêu diệt tất cả các vi khuẩn đã biết và khi nhiều năm trôi qua, ngày càng nhiều chủng vi khuẩn trở nên kháng thuốc.[1] Hơn nữa, một số người có thể gặp dị ứng nghiêm trọng với hợp chất này.[2]

Hình 1. Cấu trúc Penicillin (*Image: news.uga.edu)

Penicillin là một loại thuốc tương đối an toàn nhưng cũng có một số loại thuốc khác rất nguy hiểm. Morphine là một ví dụ như vậy. Nó là một thuốc giảm đau tuyệt vời, nhưng có những tác dụng phụ nghiêm trọng, chẳng hạn như ức chế hô hấp và gây nghiện. Morphine thậm chí có thể giết chết người nếu dùng quá mức.

Hình 2. Cấu trúc hóa học của Morphine (Image: dreamstime.com)

Barbiturates cũng được biết là một loại thuốc nguy hiểm. Tại Trân Châu Cảng, những binh lính Người Mỹ bị thương đã được cho dùng thuốc Barbiturates gây mê toàn bộ trước khi phẫu thuật. Tuy nhiên, do hiểu biết kém về cách Barbiturates hoạt động trong cơ thể, nhiều bệnh nhân đã bị cho dùng quá liều và gây tử vong. Trên thực tế, người ta cho rằng nhiều người lính đã chết dưới tay của các bác sĩ gây mê tại Trân Châu Cảng hơn là chết vì vết thương của họ.[3]

Hình 3. Cấu trúc hóa học của Barbiturates

Như vậy các loại thuốc tốt không hoàn hảo như người ta vẫn tin tưởng. Thế còn các loại “thuốc xấu” thì sao? Chúng có điểm tốt nào không? Chắc chắn chúng ta không thể bào chữa cho loại ma túy gây nghiện cao như Heroin. 
Nhưng chúng ta hãy nhìn vào sự thật về Heroin. Nó là một trong những loại thuốc giảm đau tốt nhất mà chúng ta biết. Nó được đặt tên là Heroin vào cuối thế kỷ XIX vì nó được cho là “loại thuốc anh hùng giúp xua tan nỗi đau”. Heroin đã có mặt trên thị trường vào năm 1898, nhưng năm năm sau, bản chất thực sự của các đặc tính gây nghiện của Heroin trở nên rõ ràng và thuốc đã nhanh chóng bị rút khỏi thị trường.[4] Tuy nhiên, Heroin vẫn được sử dụng trong y học ngày nay - tất nhiên là dưới sự kiểm soát chặt chẽ. Thuốc được gọi với cái tên là Diamorphine, là thuốc được lựa chọn để điều trị cho bệnh nhân sắp tử vong vì ung thư. Diamorphine không chỉ làm giảm đau đến một mức chấp nhận được, nó còn tạo ra hiệu ứng hưng phấn giúp chống lại trầm cảm mà bệnh nhân sắp chết hay gặp phải.[3] Chúng ta có thể lên án một loại thuốc hữu hiệu như vậy không?

Hình 4. Cấu trúc hóa học của Heroin. (*Cre Image: zingnews.vn)

Cho đến nay, rõ ràng là sự phân chia giữa thuốc tốt và thuốc xấu là một vấn đề khó và không thực sự phù hợp dưới góc nhìn của hóa dược. Tất cả các loại thuốc đều có điểm tốt và xấu. Một số có nhiều điểm tốt hơn xấu và ngược lại, cũng giống như con người, ranh giới tốt xấu là không rõ ràng, ai cũng đều có những ưu khuyết điểm riêng. 
Vậy làm thế nào để chúng ta định nghĩa một loại thuốc nói chung? 
Định nghĩa trong ngành Hóa dược về Thuốc là hóa chất bao gồm tất cả các loại thuốc đề cập trên, nhưng dưới góc nhìn sâu hơn. Có những chất hóa học con người dùng hàng ngày và gây ra những ảnh hưởng sinh học cũng có thể coi là một dạng thuốc. 
Những loại “thuốc hàng ngày” đó là gì?
Chúng nằm trong tách trà, cà phê và ca cao mà chúng ta uống. Tất cả các loại đồ uống này đều chứa Caffeine - một dạng chất kích thích. Bất cứ khi nào bạn uống một tách cà phê, bạn có thể coi là đang sử dụng thuốc. Nói sâu hơn, bạn thường thèm cà phê, bạn có thể coi là một người nghiện thuốc. Ngay cả trẻ em cũng không ngoại lệ. Chúng hấp thụ Caffeine từ Coke hoặc Pepsi.[5] Cho dù muốn hay không, caffeine cũng coi là một loại thuốc. Khi bạn dùng nó, bạn trải nghiệm một sự thay đổi tâm trạng hoặc cảm giác.

Hình 5. Cấu trúc Caffeine, được dùng trong Coke và Pepsi (*Image: vietnambiz.vn)

Còn đối với người nghiện “Nicotine”. Ảnh hưởng sinh học của Nicotine đối với cơ thể sẽ khác. Khi bạn cần thuốc an thần hoặc thuốc làm dịu, chất Nicotine trong khói thuốc lá gây ra phản ứng sinh học đó. 

Hình 6. Cấu trúc hóa học của Nicotine chứa trong thuốc lá

Có thể có chút nghi ngờ về Ethanol, được coi là một loại “thuốc hàng ngày”, nhưng thực sự nó gây ra cho xã hội nhiều vấn đề hơn các loại “thuốc hàng ngày” khác. Thống kê tai nạn giao thông đường bộ đã cảnh báo thực tế đó. Nếu như vậy Rượu có nên bị hạn chế lưu hành như Cocaine không? Dưới góc nhìn khoa học, rượu là loại “thuốc bất quy tắc” nhất, vì rất khó để đánh giá đúng liều cần thiết để đạt được hiệu quả có lợi của nó, kể cả khi không lái xe nếu uống liều cao thì rượu cũng gây ra tác dụng phụ không mong muốn như đi loạng choạng trên đường. Rượu cũng không thể đoán trước tác dụng sinh học của nó. Có thể dẫn đến hạnh phúc hoặc trầm cảm, tùy thuộc vào trạng thái tâm lý của người dùng. Một lưu ý nghiêm trọng là nó có thể dẫn đến nghiện, hủy hoại cuộc sống của người nghiện cũng như người thân của họ.
Trong Hóa dược, “Thuốc” cũng bao gồm các hợp chất khác như chất độc và độc dược. Chúng cũng tương tác với hệ thống sinh học và tạo ra phản ứng sinh học với cơ chế giống như thuốc thông thường. Ý tưởng về các chất độc đóng vai trò là thuốc có thể không quá xa lạ nếu chúng ta xem xét Penicillin. Không có vấn đề gì khi nghĩ rằng Penicillin là một loại thuốc, nhưng nếu nhìn kỹ vào cách thức hoạt động của penicillin, thì đó thực sự là một chất độc. Nó tương tác với vi khuẩn (hệ thống sinh học) và giết chết chúng (phản ứng sinh học). May mắn cho chúng ta, Penicillin không có tác động như vậy đối với tế bào người.
Ngay cả những loại thuốc không hoạt động như chất độc cũng có khả năng trở thành chất độc nếu chúng dùng quá mức. Chúng ta đã thấy điều này với Morphin. Ở liều thấp, nó là thuốc giảm đau; ở liều cao, nó là một chất độc chết người bởi ức chế hơi thở. Do đó, chúng ta nên coi tất cả các loại thuốc là chất độc tiềm năng và sử dụng chúng một cách cẩn trọng.
Có một thuật ngữ được sử dụng trong hóa dược được gọi là chỉ số điều trị, cho biết mức độ an toàn của một loại thuốc cụ thể. Chỉ số điều trị là thước đo tác dụng có lợi của thuốc ở liều thấp so với tác dụng có hại của thuốc ở liều cao. Chỉ số điều trị cao có nghĩa là có một giới hạn an toàn lớn giữa liều có lợi và độc tính. Chỉ số điều trị của Cần sa và Rượu lần lượt là 1000 và 10, điều này có thể ám chỉ rằng cần sa an toàn hơn và dễ dự đoán hơn rượu. [3] Một chế phẩm cần sa - nabiximols hiện đã được phê duyệt để làm giảm các triệu chứng của bệnh đa xơ cứng. Tuy nhiên, điều này không làm cho cần sa trở thành một loại thuốc an toàn. Ví dụ, chỉ số điều trị có lợi của cần sa không chỉ ra độc tính của nó nếu nó được sử dụng trong một thời gian dài (sử dụng cho bệnh mãn tính). Các tác dụng phụ khác nhau của cần sa bao gồm các hoảng loạn, ảo tưởng, hoang tưởng và ảo giác. [6]

Hình 7. Cấu trúc của Nabiximol - thuốc giảm các triệu chứng của bệnh đa xơ cứng

Rõ ràng, sự an toàn của thuốc là một vấn đề phức tạp. 
Nếu các loại thuốc hữu ích có thể là chất độc ở liều cao hoặc sau thời gian dài sử dụng, liệu điều ngược lại có đúng không? Một chất độc có thể là thuốc ở liều thấp không? 
Trong một số trường hợp, điều này cũng đúng.
Asen được biết đến như một chất độc, nhưng các hợp chất có nguồn gốc từ asen được sử dụng làm chất chống độc và chống ung thư. Curare là một chất độc chết người được người thổ dân Nam Mỹ sử dụng để làm mũi tên đi săn thú. Trái lại, các hợp chất dựa trên cấu trúc Tubocurarine (dẫn xuất của Curare) được sử dụng trong phẫu thuật để thư giãn cơ bắp.[7] Như vậy, dưới sự kiểm soát thích hợp và đúng liều lượng, một chất độc gây chết người cũng có thể có vai trò y học quan trọng. Ngoài ra, các chất độc gây chết người có thể là điểm khởi đầu cho sự phát triển của các loại thuốc hữu ích. Ví dụ thuốc ức chế ACE là thuốc tim mạch quan trọng, được phát triển một phần từ nọc rắn.[8] 

Hình 8. Curare là một chất độc gây chết người được người bản địa Nam Mỹ sử dụng để đi săn (*Cre Image: https://www.alamy.com/stock-photo/curare.html)

Như vậy “thuốc” hiểu một cách đơn giản là bất kỳ hóa chất nào tương tác với bất kỳ hệ sinh học nào đó, cũng có thể bao gồm các loại thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ. Thuốc tương tác với vi khuẩn, nấm và côn trùng để tiêu diệt chúng và do đó bảo vệ thực vật.
Ngay cả thực phẩm cũng có thể hoạt động như một loại “Thuốc”. Đồ ăn vặt và đồ uống có ga có thể được cho là gây ra chứng hiếu động ở trẻ em. Người ta tin rằng đồ ăn vặt có nồng độ cao một số axit amin nhất định, có thể được chuyển đổi trong cơ thể thành chất dẫn truyền thần kinh. Nếu dư, các thông điệp hóa học này sẽ tích lũy lại, truyền trong não dẫn đến hành vi gây rối không kiểm soát được ở những người nhạy cảm.[3] Dị ứng do phụ gia thực phẩm và chất bảo quản cũng được ghi nhận. 
Một số thực phẩm thậm chí có chứa hóa chất độc hại. Bông cải xanh, cải bắp và bông cải trắng đều chứa hàm lượng cao một số hóa chất có thể gây ra bất thường về sinh sản ở chuột.[3] Húng quế chứa hơn 50 hợp chất có khả năng gây ung thư và các loại thảo mộc khác có chứa một số chất gây ung thư cực mạnh.[3] Các hợp chất gây ung thư cũng đã được xác định trong củ cải, mù tạt nâu, quả mơ, anh đào và mận.[3] Những sự thật đáng sợ như vậy có thể khiến bạn bỏ bữa tối nhưng hãy thoải mái đi vì những hóa chất này có mặt với số lượng nhỏ đến mức rủi ro là không đáng kể. Nhiều thứ có thể chứa độc, nhưng không gây độc, chỉ khi đạt tới liều lượng đủ mới dẫn tới độc.

Hình 9. Các loại thực phẩm hàng ngày có chứa hàm lượng siêu nhỏ độc tố

Như vậy, thuốc có thể được xem là chất độc hoặc tiềm năng là một chất độc. Do đó trong y học phải luôn xét tới nguyên tắc quan trọng - độc tính chọn lọc của thuốc. Nhiều loại thuốc có hiệu quả vì chúng độc hại đối với các tế bào bệnh, nhưng ít ảnh hưởng tế bào thường. Thuốc kháng khuẩn, kháng nấm và thuốc chống độc tố rất hữu ích trong y học khi chúng cho thấy độc tính chọn lọc đối với các tế bào vi khuẩn, thay vì tế bào động vật có vú. Các tác nhân chống ung thư hiệu quả trên lâm sàng cho thấy độc tính chọn lọc đối với các tế bào ung thư so với các tế bào thường. Tương tự, các tác nhân chống virus có hiệu quả diệt virus hơn là các tế bào thường. Trong đời sống hàng ngày, hầu như bất cứ thứ gì dùng quá mức sẽ độc hại. Bạn có thể làm cho mình bị bệnh nặng bằng cách uống 100 viên Aspirin hoặc một chai rượu Whisky hoặc ăn 9 kg rau bina. Chọn ăn nhiều hay ít là do con người thôi!
Tài liệu tham khảo:
[1] Hitchings A, Lonsdale D, Burrage D, Baker E (2015). Top 100 drugs: clinical pharmacology and practical prescribing. pp. 174–181.
[2] Gonzalez-Estrada A, Radojicic C (May 2015). "Penicillin allergy: A practical guide for clinicians". Cleveland Clinic Journal of Medicine. 82 (5): 295–300. doi:10.3949/ccjm.82a.14111
[3] An Introduction to Medicinal Chemistry, Graham L. Patrick, Oxford University Press, FIFTH EDITION.
[4] https://methoide.fcm.arizona.edu/infocenter/index.cfm?stid=174
[5] http://robslink.com/SAS/democd59/soda_caffeine.htm
[6] Wade D, Makela P, House H, Bateman C, Robson P (2006). "Long-term use of a cannabis-based medicine in the treatment of spasticity and other symptoms in multiple sclerosis". Mult Scler. 12 (5): 639–45. doi:10.1177/1352458505070618. 
[7] Eger, Edmond I II; Saidman, Lawrence J.; Westhorpe, Rod N., eds. (2014). The Wondrous Story of Anesthesia. Springer. p. 438. ISBN 978-1-4614-8440-0.
[8] https://www.pharmaceutical-journal.com/news-and-analysis/news/from-snake-venom-to-ace-inhibitor-the-discovery-and-rise-of-captopril/10884359.article?firstPass=false