Tại sao xyanua lại độc hại đến vậy?

𝐓𝐫𝐨𝐧𝐠 𝐠𝐚̂̀𝐧 𝐡𝐚𝐢 𝐧𝐚̆𝐦, 𝐧𝐠𝐡𝐢 𝐩𝐡𝐚̣𝐦 𝐍𝐠𝐮𝐲𝐞̂̃𝐧 𝐓𝐡𝐢̣ 𝐇𝐨̂̀𝐧𝐠 𝐁𝐢́𝐜𝐡 (𝟑𝟖 𝐭𝐮𝐨̂̉𝐢, 𝐨̛̉ 𝐡𝐮𝐲𝐞̣̂𝐧 𝐍𝐡𝐨̛𝐧 𝐓𝐫𝐚̣𝐜𝐡, Đ𝐨̂̀𝐧𝐠 𝐍𝐚𝐢) đ𝐚̃ 𝐭𝐡𝐮̛̣𝐜 𝐡𝐢𝐞̣̂𝐧 đ𝐚̂̀𝐮 đ𝐨̣̂𝐜 𝟓 𝐧𝐠𝐮̛𝐨̛̀𝐢 𝐛𝐚̆̀𝐧𝐠 𝐗𝐲𝐚𝐧𝐮𝐚, 𝐝𝐚̂̃𝐧 𝐭𝐨̛́𝐢 𝟑 𝐜𝐚́𝐢 𝐜𝐡𝐞̂́𝐭, 𝐠𝐨̂̀𝐦 𝐜𝐡𝐨̂̀𝐧𝐠 𝐯𝐚̀ 𝐡𝐚𝐢 đ𝐮̛́𝐚 𝐜𝐡𝐚́𝐮 𝐫𝐮𝐨̣̂𝐭. 𝐂𝐡𝐮̛𝐚 𝐝𝐮̛̀𝐧𝐠 𝐨̛̉ đ𝐨́, 𝐡𝐢𝐞̣̂𝐧 𝐜𝐨̛ 𝐪𝐮𝐚𝐧 𝐜𝐡𝐮̛́𝐜 𝐧𝐚̆𝐧𝐠 đ𝐚𝐧𝐠 𝐭𝐢𝐞̂́𝐩 𝐭𝐮̣𝐜 đ𝐢𝐞̂̀𝐮 𝐭𝐫𝐚 𝟐 𝐜𝐚́𝐢 𝐜𝐡𝐞̂́𝐭 𝐜𝐮̉𝐚 𝐜𝐡𝐚 𝐫𝐮𝐨̣̂𝐭 𝐯𝐚̀ 𝐜𝐨𝐧 đ𝐞̉ 𝐜𝐮̉𝐚 𝐁𝐢́𝐜𝐡.

Tại sao xyanua lại độc hại đến vậy?

Khi nói đến độc tính của Xyanua, chúng ta phải nhắc đến ATP, một kiến thức rất cơ bản từ thời phổ thông. Chỉ khi biết tầm quan trọng của ATP, chúng ta mới có thể hiểu được tác dụng cực độc của Xyanua.

ATP là nguồn năng lượng duy nhất để tế bào sử dụng trực tiếp!

Có thể nói, ATP là “đồng tiền” năng lượng bên trong cơ thể, với loại tiền năng lượng này, tế bào có thể thực hiện nhiều hoạt động “mua bán” khác nhau, mà thuật ngữ chuyên môn gọi là trao đổi chất, để duy trì sự sống của sinh vật.

Các vị trí tổng hợp ATP: ti thể, tế bào chất, lục lạp.

Khi nói đến việc sản xuất ATP, chúng ta phải nói đến chu trình axit tricarboxylic của Hans Krebs, còn được gọi là chu trình Krebs. Hans Krebs là người đoạt giải Nobel Y học và Sinh lí học năm 1953. Chu trình Krebs là con đường trao đổi chất cuối cùng của ba chất dinh dưỡng chính (gồm đường, lipid và axit amin).

Sinh viên Đại học Y, có lẽ phần sợ nhất và ám ảnh nhất, đấy là học về chu trình Krebs.

Hiểu một cách đơn giản là, tất cả những thực phẩm mà cơ thể chúng ta ăn vào không gì khác hơn là đường, lipid, protein, vitamin, nước và các loại khoáng chất khác nhau. Ba thứ không tạo ra năng lượng gồm vitamin, khoáng chất và nước. Chất cung cấp năng lượng để vận hành cơ thể giống như một động cơ chạy bằng xăng, đó là đường, lipid và axit amin, đây là những nhiên liệu cần thiết cho hoạt động sống. Tuy nhiên, đường, lipid và axit amin không thể được tế bào sử dụng trực tiếp, chúng cần được chuyển đổi tiếp thành ATP, thì tế bào mới có thể sử dụng.

ATP trong tế bào được sản xuất và tiêu thụ liên tục.

Nguyên liệu thô là đường, lipid và axit amin. Các nhà máy sản xuất ATP nằm trong ti thể, tế bào chất và lục lạp. Lục lạp chỉ là xưởng sản xuất chui không chính thống của những loài sinh vật có tế bào nhân không chuẩn. Tế bào chất giống như một xưởng thủ công nhỏ. Còn ti thể giống như một siêu nhà máy hoàn toàn tự động. Trong cơ thể con người, đối với các tế bào hồng cầu không có ti thể, hoặc các tế bào khác trải qua quá trình hoạt động thiếu oxy, thì ATP được sản xuất trong tế bào chất, tức là sản xuất tại xưởng thủ công nhỏ. Tuy nhiên, cơ thể không thể dựa vào những phân xưởng nhỏ để duy trì quá trình trao đổi chất của chính mình. Nó chủ yếu dựa vào ti thể, những nhà máy siêu lớn, siêu hiện đại và siêu tự động hoá, để cung cấp năng lượng ATP vận hành cơ thể.

Quá trình sản xuất ATP được thực hiện trong ti thể chủ yếu là quá trình phosphoryl oxy hóa. Ba chất dinh dưỡng đi vào chu trình Krebs liên tục tạo ra NADH và FADH. Các proton trong hai chất này đi qua chuỗi điện tử trên màng trong của ti thể, rồi chuyển các electron sang O2. Năng lượng hình thành trong quá trình chuyển điện tử sẽ thải H+ vào không gian màng ti thể, tạo thành sự chênh lệch nồng độ H+ và chênh lệch nồng độ pH bên trong và bên ngoài màng. Sự chênh lệch nồng độ H+ trong không gian màng khiến H+ đi vào ma trận ti thể, ATP synthase của ti thể được tạo ra dọc theo gradient nồng độ. Năng lượng được giải phóng, cho phép ADP kết hợp với nhóm photphat để tạo thành liên kết photphat năng lượng cao, từ đó tạo ra ATP.

Các thành phần chính của chuỗi vận chuyển điện tử trên ti thể bao gồm: flavoprotein, protein lưu huỳnh sắt, cytochrom và ubiquinone. Chúng tạo thành 4 phức hợp trên bề mặt màng, gọi là phức hợp I (phức hợp NADH dehydrogenase), phức hợp II (phức hợp succinate dehydrogenase), phức hợp III (phức hợp cytochrome reductase), phức hợp Body IV (phức hợp cytochrom oxydase). NADH lần lượt đi qua phức hợp I, coenzym Q, phức hợp III, cytochrome C và phức hợp IV, cuối cùng chuyển electron sang oxy và đẩy proton vào không gian màng ti thể để cuối cùng tạo ra ATP thông qua ATP synthase của ti thể. FADH2 cuối cùng chuyển electron sang oxy thông qua phức hợp II, coenzym Q, phức hợp III, cytochrome C và phức hợp IV, đồng thời đẩy proton vào không gian màng ti thể để cuối cùng tạo ra ATP thông qua ATP synthase của ti thể.

𝐁𝐚̂𝐲 𝐠𝐢𝐨̛̀ 𝐭𝐫𝐨̛̉ 𝐥𝐚̣𝐢 𝐜𝐚̂𝐮 𝐡𝐨̉𝐢 𝐭𝐚̣𝐢 𝐬𝐚𝐨 𝐗𝐲𝐚𝐧𝐮𝐚 𝐥𝐚̣𝐢 đ𝐨̣̂𝐜 𝐡𝐚̣𝐢 đ𝐞̂́𝐧 𝐯𝐚̣̂𝐲?

Các ion xyanua sau khi xâm nhập vào cơ thể con người, nó kết hợp với sắt trên cytochrome c oxidase (phức hợp IV) ở ti thể để ngăn chặn sự khử oxit sắt, có nghĩa là ion Xyanua liên kết chặt chẽ với ion sắt sắt (Fe 3+) trong enzyme cytochrome, khiến nó không thể chuyển hóa thành ion sắt hóa trị hai (Fe 2+), từ đó cản trở bước hô hấp bình thường của tế bào, khiến tế bào rơi vào trạng thái thiếu oxy, hay còn gọi là “ngạt nội bào”. Hậu quả của ngạt nội bào, là tế bào không thể sử dụng oxy để tiếp tục sản xuất ATP nhằm duy trì hoạt động bình thường của cơ thể, khiến cơ thể rơi vào trạng thái đói năng lượng và ngạt bên trong.

Bất kì hoá chất nào ngăn chặn sự truyền bình thường của chuỗi điện tử nói trên đều là chất có độc tính rất cao.

Ngoài chất Xyanua, còn nhiều chất tương tự như Rotenone, Amitor và Piediocidin đều có thể ngăn chặn sự truyền điện tử từ NADH sang coenzym Q. Chất Antimycin A ức chế sự truyền từ cytochrome b đến c1. Xyanua, azide, CO, H2S, v.v. ngăn chặn sự chuyển cytochrome a3.

Xyanua có thể phát huy độc tính chủ yếu bằng cách phân li các ion Xyanua trong cơ thể con người. Do đó, Xyanua gây chết người thường đề cập đến 3 chất gồm Kali Xyanua (KCN), Natri Xyanua (NaCN) và Axit Hydrocyanic (HCN).

Xyanua được chia thành hai loại: vô cơ và hữu cơ.

Xyanua vô cơ phổ biến bao gồm Axit Hydrocyanic, Kali Xyanua, Natri Xyanua và Xyanua Halogen. Xyanua hữu cơ bao gồm Acetonitril, Butyronitrile và Acrylonitrile. Ô nhiễm Xyanua đến từ các ngành công nghiệp như mạ điện, khí đốt, khai thác mỏ, luyện cốc, luyện kim, xử lí nhiệt kim loại, thuộc da, sợi hóa học, nhựa, thuốc trừ sâu và hóa chất. Xyanua cũng được phân bố rộng rãi trong tự nhiên. Xyanua có trong một số công việc như ngành sản xuất hạnh nhân và thuốc lá, cũng như trong đất và phân bón.

Có thể ngộ độc Xyanua từ thực phẩm.

Ví dụ ngộ độc sắn, ngộ độc măng tươi, hay các loại mầm như mầm khoai tây. Nói đến sắn, món mà hầu như ai cũng từng ăn, không ít người bị ngộ độc. Những viên bột thông thường trong trà sữa trân châu đều được làm từ bột sắn. Các chất độc có tên Glycoside Cyanogen của sắn chủ yếu tập trung ở lớp biểu bì. Quy trình chế biến sắn tiêu chuẩn bao gồm gọt vỏ, đun sôi, lên men, v.v., chủ yếu để loại bỏ Glycoside Cyanogen. Nếu được chế biến hoàn toàn, hàm lượng Xyanua trong sắn có thể giảm xuống mức rất thấp, bằng không thì hàm lượng cao sẽ dẫn đến ngộ độc, còn gọi là “say sắn”.

Nói về độc chất phải nói đến liều lượng.

Theo các tài liệu, liều Kali Xyanua gây chết người là từ 50 – 250mg. Để xác định xem nó có gây tử vong hay không, cần xét nghiệm nồng độ trong máu, liều độc khoảng 0,5μg/ml và liều gây chết người là ≥1μg/ml nồng đọ Xyanua trong máu.

Xyanua xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu qua đường hô hấp, đường tiêu hóa, qua da, niêm mạc, qua đường tiêm. Vì vậy, khi xảy ra cháy nổ, cảnh sát phòng cháy chữa cháy bước vào hiện trường đều phải mặc quần áo và mặt nạ phòng độc. Xyanua thường xuất hiện trong một số tiểu thuyết trinh thám, với những câu chuyện đầu độc đồ uống, hay sản xuất Xyanua trong nhà vệ sinh. Thám tử lừng danh Conan thường ngửi miệng người đã khuất để phát hiện mùi hạnh nhân đắng. Cyanide có liều lượng gây chết người rất nhỏ, tử vong nhanh chóng, rất khó giải cứu. Vì vậy, Xyanua luôn được coi là một chất độc cực mạnh. Trong lịch sử, nhiều người nổi tiếng đã sử dụng Xyanua để tự sát, chẳng hạn như Alan Mathison Turing, người sáng lập ngành khoa học máy tính và trí tuệ nhân tạo, hay Eva Braun, tình nhân của tội phạm chiến tranh Đức Quốc xã Hitler. Ngoài việc tự sát, các đặc vụ, điệp viên và tội phạm từ nhiều quốc gia khác nhau thường sử dụng Xyanua để giết người. Trong Thế chiến thứ hai, Đức Quốc xã đã sử dụng xyanua để giết hại hàng chục nghìn người Do Thái trong một số trại tập trung, đánh dấu một dấu ấn nặng nề trong lịch sử loài người. Một số bang ở Hoa Kỳ đã sử dụng khí Xyanua để hành quyết tử tù. Trong hai vụ ngộ độc thuốc cảm Tylenol xảy ra vào năm 1982 và 1986, các nghi phạm còn sử dụng cả Xyanua. Tháng 4 năm 2023, một phụ nữ Thái Lan đã đầu độc 14 chủ nợ bằng Xyanua, dẫn đến cái chết của 13 người. Ngoài ra, một tổ chức vũ trang chống chính phủ Tamil ở Sri Lanka, các thành viên của Tigers mang theo viên nang Xyanua để tự sát nhằm tránh bị bắt sống, đây đã trở thành đặc điểm chính giúp phân biệt tổ chức này với các tổ chức khác trên thế giới. Trong Chiến tranh Iran – Iraq những năm 1980, Xyanua được dùng để z-iết người Kurd. Những năm gần đây, Xyanua cũng xuất hiện trong các vụ săn trộm và đầu độc voi ở Zimbabwe.

Sau khi Xyanua này xâm nhập vào cơ thể con người, chúng nhanh chóng phân li thành các ion Xyanua, rồi xâm nhập vào tất cả các cơ quan khi máu lưu thông. Đây chính là nỗi kinh hoàng. Khi máu lưu thông đến đâu, tất cả các cơ quan bắt đầu thiếu ATP và ngừng trao đổi chất tới đó. Mỗi cơ quan trong cơ thể có khả năng chịu đựng tình trạng ngạt tế bào khác nhau, nó phụ thuộc vào độ pH. Ví dụ Niken Xyanua, nếu pH giảm từ 8 xuống 6, thì độc tính tăng gấp 1000 lần. Dễ bị tổn thương nhất là hệ thần kinh, đặc biệt là não. Sau 30 giây bị ngạt nội bào, quá trình chuyển hóa tế bào não sẽ bị tổn thương, quá trình trao đổi chất của tế bào não sẽ dừng lại sau 2 phút, tế bào não bắt đầu chết thực sự sau 5 phút.

Nếu hít phải Xyanua, thì hệ hô hấp sẽ phản ứng đầu tiên, như thể có một đôi bàn tay hộp pháp vô hình đang tóm lấy cổ họng và siết chặt, cơ thể rơi vào trạng thái bất lực. Ngay sau đó, các hoạt động khác sẽ bị dừng, như tim sẽ ngừng đập, vì không còn nhiên liệu để tạo ra năng lượng ATP.

Vì vậy, sau khi bị ngộ độc Xyanua, nếu liều lượng không nhỏ thì về cơ bản sẽ chắc chắn tử vong.

Xyanua cực độc là bởi có sự phối hợp rất mạnh.

Cản trở hô hấp tế bào lớn nhất không phải chỉ đến từ việc liên kết với sắt trong hemoglobin. Vấn đề ở chỗ, Cytochrome C là một loại protein được bảo tồn cao trong thế giới nhân chuẩn. Nói chung, những thành phần có tính bảo tồn cao trong quá trình tiến hóa thường có chức năng sinh lí cực kì quan trọng, một khi cấu trúc như vậy thay đổi thì cá thể không thể tồn tại được.

Lấy đi sắt thì làm thay đổi chức năng của enzyme nhưng không làm thay đổi cấu trúc lõi, mà là lấy đi các thành phần có tính bảo tồn cao tức là lấy đi viên kim cương làm nên công năng của sứ thần, đó mới là căn nguyên dẫn đến cái chết không thể cứu vãn.

Độc tính của Xyanua ngăn chặn việc sử dụng oxy của tế bào, nhưng nó không xảy ra bằng cách ngăn cản sự vận chuyển oxy mà bằng cách ngăn chặn chuỗi vận chuyển điện tử chuyển electron sang oxy. Cũng giống như Carbonhydrat là bể chứa hồ thuỷ điện Hoà Bình, oxy là dòng nước, hô hấp hiếu khí có nghĩa là mở cửa để xả nước, sử dụng năng lượng nước để tạo ra điện (ATP), lấy một ít nước ra để sử dụng (khử hydro), tác động của Xyanua không phải là chặn cổng xả, mà là di chuyển tuabin đặt trong cửa xả ra xa, còn mọi thứ vẫn chạy như bình thường; chỉ cần như vậy là điện (ATP) không được tạo ra.

Đến đây, bạn đọc có kiến thức cơ bản về hoá sinh đã hiểu, rằng tại sao Xyanua rất độc.

𝐗𝐲𝐚𝐧𝐮𝐚 𝐤𝐡𝐨̂𝐧𝐠 𝐩𝐡𝐚̉𝐢 𝐥𝐚̀ 𝐯𝐨̂ 𝐡𝐢̀𝐧𝐡.

Xyanua luôn để lại dấu vết, tử thi của những người chết vì ngộ độc Xyanua có một số đặc điểm khiến cơ quan điều tra tương đối dễ nhận dạng.

Do cơ chế ngộ độc Xyanua là thiếu oxy và ngạt thở tế bào, nên máu tĩnh mạch rất giàu oxy, vì thế mà trên bề mặt xác chết vẫn hồng hào, đặc biệt là vành tai và dái tai chủ yếu có màu đỏ anh đào, mặt và môi cũng màu đỏ. Giải phẫu tử thi có thể thấy máu không đông lại, có màu đỏ tươi, thận, gan và các cơ quan khác bị sung huyết và sưng tấy ở bệnh nhân bị ngộ độc đường miệng, có thể thấy niêm mạc dạ dày chảy máu nhiều. Đồng thời, sử dụng “phương pháp xanh Phổ” với độ đặc hiệu tốt hơn, các ion Xyanua còn sót lại có thể dễ dàng được phát hiện trong dạ dày, ruột, tim mạch và những nơi khác.

𝐓𝐚̣𝐢 𝐬𝐚𝐨 𝐗𝐲𝐚𝐧𝐮𝐚 𝐥𝐚̣𝐢 𝐝𝐞̂̃ 𝐦𝐮𝐚 𝐧𝐡𝐮̛ 𝐯𝐚̣̂𝐲?

Ước tính, 13% lượng xyanua sản xuất mỗi năm được sử dụng để khai thác vàng, công nghệ này đã sử dụng hơn một trăm năm nay, với cơ chế hoá học rất đơn giản.

4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O à 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH

Xyanua được dùng để tách vàng từ các khoáng chất nhờ tạo ra các ion [Au(CN)2]- tan trong nước, sau đó thực hiện quá trình khử, để thu lại vàng kim loại nguyên chất.

Xyanua là một hoá chất phục vụ cho công nghiệp, rất phổ biến trong khai thác mỏ, dùng để tách các kim loại quý như vàng và bạc từ quặng. Nó cũng được sử dụng trong công nghiệp hiện đại để điều chế các hợp chất hữu cơ khác nhau. Ví dụ, Hydro Xyanua được thêm vào Butadien để tạo ra Ethanedonitril, tiền chất của vật liệu nhựa quen thuộc nylon. Hoặc như Xyanua dùng để sản xuất thuốc trừ sâu, thuốc diệt chuột, công nghệ sơn điện, hay rất nhiều những ứng dụng khác.

Từ góc độ độc tính học, mỗi chất độc có những đặc tính và biện pháp phòng ngừa khác nhau, Xyanua cũng không ngoại lệ. Mặc dù đã thu hút nhiều sự chú ý hơn từ các vụ đầu độc, cũng như truyện tranh và tiểu thuyết bí ẩn, kể cả phim ảnh, nhưng xét cho cùng Xyanua chỉ là một trong những hóa chất mà chúng ta có thể gặp phải trong cuộc sống. Xyanua lại quá phổ biến trong công nghiệp cũng như các ngành sản xuất. Lí do chính khiến người ta sử dụng Xyanua là vì nó rẻ. Nếu nhằm mục đích đầu độc, thì có nhiều nguồn chất độc hại, chẳng hạn như vi khuẩn hoặc thực vật, nhưng nó rất đắt tiền.

Do độc tính quá mạnh của Xyanua, tất cả các quốc gia đã liệt Xyanua vào danh sách 125 loại hoá chất được kiểm soát chặt chẽ nhất, để giữ gìn trật tự xã hội và bảo đảm an toàn công cộng, việc mua và sử dụng Xyanua đều được giám sát chặt chẽ để ngăn chặn việc sử dụng vào những mục đích bất hợp pháp. Ngoại trừ các doanh nghiệp sản xuất, kinh doanh hóa chất được cơ quan giám sát an toàn cấp giấy phép theo quy định của pháp luật, các đơn vị tổ chức khác không được phép sản xuất, buôn hoặc bán Xyanua. Đơn vị vận chuyển Xyanua phải được kiểm soát và phải có chứng chỉ vận chuyển hóa chất nguy hiểm. Các cá nhân không được phép sản xuất, bán, mua hoặc vận chuyển Xyanua. Các đơn vị bán hàng phải thực hiện nghiêm chỉnh hệ thống mua Xyanua bằng thẻ căn cước. Khi bán hàng, đơn vị bán hàng phải kiểm tra tên, địa chỉ, thông tin liên lạc của đơn vị mua hóa chất và thẻ căn cước, địa chỉ, thông tin liên lạc của người mua.

Việt Nam không xếp Xyanua vào danh mục hoá chất cấm bán.

Tuy nhiên, việc kinh doanh Xyanua phải tuân theo Luật Hóa chất 2007 và Nghị định 113, nghĩa là để kinh doanh Xyanua phải có giấy phép đặc biệt, còn muốn mua phải có giấy giới thiệu, công văn, nói rõ số lượng, mục đích của việc mua bán.

Rõ ràng chế tài đã có.

Nhưng việc quản lí thì lại rất lỏng lẻo, nó lỏng lẻo đến nỗi Xyanua rao bán thoải mái trên các chợ hoá chất online, thùng gói Xyanua có thể đóng tới 50kg để bán tự do.

Việc quản lí lỏng lẻo dẫn đến hậu quả là, nghi phạm Nguyễn Thị Hồng Bích được cho là đã dễ dàng mua Xyanua, để 5 lần đầu độc chồng và các cháu, dẫn đến 3 cái chết thương tâm. Chưa dừng ở đó, cái chết của bố đẻ và con trai của nghi phạm Bích, cũng đang được cơ quan chức năng điều tra, vì có những dấu hiệu nghi ngờ.

Nguồn: BS. TRẦN VĂN PHÚC