Kết quả nghiên cứu chính thức về tác động của khí N2O đối với sức khỏe con người

Nitro oxide (dinitrogen oxide hoặc dinitrogen monoxide), thường được gọi là “khí cười”, một hợp chất hóa học có công thức là N2O. Ở nhiệt độ phòng, đây là một loại khí không màu, không cháy, có mùi thơm và vị hơi ngọt. Ở nhiệt độ cao, oxit nitơ là chất oxy hóa mạnh tương tự như oxy phân tử. Nitro oxide nằm trong danh sách các loại thuốc thiết yếu của Tổ chức Y tế Thế giới.

Gây các rối loạn về thần kinh

Theo Viện Sức khỏe tâm thần, cơ chế tác dụng của N2O gây các rối loạn về thần kinh. Kết quả nghiên cứu cho thấy, N2O làm bất hoạt cobalamine (hay còn gọi là vitamin B12) do quá trình oxy hóa Cob (I) alamin thành Cobalamin (III) và hệ quả gây ra thiếu hụt vitamin B12 chức năng, đặc biệt ở những người có lượng B12 dự trữ trong máu thấp.

Cobalamin là yếu tố hỗ trợ (co-factor) tham gia vào quá trình tái tổng hợp methionine, hình thành tetrahydrofolate, có liên quan đến các con đường sinh tổng hợp của axit nucleic và chuyển hóa axit amin. N2O gây oxy hóa không thể đảo ngược ion coban trong cobalamin, làm bất hoạt chất này và các dẫn xuất của nó, ví dụ như methylcobalamin, là yếu tố hỗ trợ của enzyme xúc tác tổng hợp methionine và tetrahydrofolate.

Quá trình methyl hóa DNA/RNA/protein bằng methionine liên quan đến việc tổng hợp phospholipid của myelin. Sự methyl hóa DNA/RNA bị gián đoạn do giảm nồng độ methionine, thông qua quá trình oxy hóa cobalamin bởi N2O, có thể dẫn đến thoái hóa thần kinh, và kết quả là biểu hiện rối loạn về tâm thần và chức năng thần kinh ngoại biên trên lâm sàng.

Cyanocobalamin làm trung gian cho 2 phản ứng quan trọng ở người là phản ứng chuyển hóa methylmalonyl-coenzym A thành succinyl- coenzym A và phản ứng chuyển hóa homocysteine thành methionine.

Trong đó, phản ứng chuyển hóa methylmalonyl-coenzym A thành succinyl- coenzym A là thiếu hụt cobalamin, yếu tố hỗ trợ cho enzym methylmalonyl-CoA mutase tham gia phản ứng này dẫn đến tích lũy lượng lớn tiền chất methylmalonate trong bao myelin, làm rối loạn chức năng dẫn truyền thần kinh. Lượng lớn methylmalonate trong tế bào thần kinh làm ức chế phức hợp chuỗi hô hấp tế bào, chu trình axit tricarboxylic, axit hữu cơ độc hại và gây phản ứng viêm thứ cấp. Điều này là do sự tích tụ trong vỏ myelin của các chất nền khác của cobalamin, chẳng hạn như methylmalonate.

Đối với phản ứng chuyển hóa homocysteine thành methionine là khi tiếp xúc với N2O mạn tính, sẽ tích lũy lượng lớn Homocysteine, gây ra sự kích thích quá mức các thụ thể N-methyl-D- aspartate (NMDA), dẫn đến sự gia tăng các ion canxi trong tế bào chất và làm tăng oxy phản ứng (stress oxy hóa), gây ra quá trình chết theo chương trình của các tế bào thần kinh.

N2O tự nó cũng là chất đối kháng không cạnh tranh của thụ thể NMDA. Sự phong tỏa kéo dài của N2O có thể dẫn đến hiện tượng không bào thần kinh. Quá trình methyl hóa bị gián đoạn, do oxy hóa cobalamin bởi N2O, làm ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống miễn dịch do giảm sự tăng sinh của tế bào lympho và do thay đổi tác động của cobalamin lên các cytokine và các yếu tố tăng trưởng.

Như vậy, tiếp xúc quá mức với N2O làm mất hoạt tính của vitamin B12, dẫn đến rối loạn một loạt các con đường chuyển hóa, tổn thương các sợi trục, tế bào thần kinh và gây ra các rối loạn về tâm thần và thần kinh trên lâm sàng.

Sự thiếu hụt cyanocobalamin dẫn đến sự tích tụ methylymalonyl- CoA và homocysteine trong huyết thanh nên có thể được sử dụng làm dấu hiệu thay thế cho tình trạng thiếu vitamin B12.

Con người hoàn toàn phụ thuộc vào nguồn cung cấp vitamin B12 từ chế độ ăn uống. Vitamin B12 được tìm thấy nhiều trong protein động vật như thịt đỏ, thịt gia cầm, trứng và các sản phẩm từ sữa; vì vậy những người ăn chay thường bị thiếu chất này. Gan dự trữ vitamin B12 ở dạng cyanocobalamin và tổng lượng dự trữ trong cơ thể dao động từ 2 đến 10mg. Nhu cầu cung cấp vitamin B12 hằng ngày được khuyến cáo là 2,4microgam/ngày ở người lớn và 2,6microgam/ngày ở phụ nữ mang thai và cho con bú.

Gây rối loạn tâm thần

Theo nghiên cứu của Gilman, N2O có tác dụng giảm đau thông qua tác động lên hệ thống opioid. N2O kích hoạt các tế bào thần kinh opioid trong não làm giải phóng các opioid nội sinh trong thân não, ức chế các tế bào thần kinh giải phóng axit gamma-aminobutyric (GABA), từ đó kích hoạt các con đường noradrenergic và cuối cùng làm xoa dịu cảm giác đau. Tác dụng của N2O cũng trung gian thông qua các thụ thể α1- adrenergic và α2- adrenergic trong tủy sống.

Bên cạnh đó, N2O phong tỏa các thụ thể NMDA làm tăng sự ức chế trên các tế bào thần kinh dopamine bởi các tế bào GABAergic, đặc biệt là ở vùng mái bụng và nhân accumbens, tạo ra sự bùng nổ dopamine. Các nghiên cứu về tác dụng phụ thuộc vào khu vực của N2O đối với hệ dopamine, noradrenaline, thụ thể NMDA đã giải thích những biểu hiện hưng phấn, triệu chứng loạn thần (hoang tưởng ảo giác), rối loạn hành vi bốc đồng, hung hăng trên lâm sàng.

N2O tác dụng như một chất chủ vận một phần của các thụ thể opioid, chủ yếu là thụ thể κ-opioid làm giải phóng opioid nội sinh. Tuy nhiên, thụ thể quy định sự phụ thuộc là thụ thể μ-opioid chứ không phải thụ thể κ-opioid, vậy nên khả năng gây phụ thuộc của N2O vẫn chưa được xác định. Một cơ chế khác của tính chất gây phụ thuộc có thể có của N2O là tính đối kháng của nó ở thụ thể NMDA. 15.

Đánh giá về kết quả nghiên cứu, Viện Sức khỏe tâm thần cho biết N2O đã được tìm ra và sản xuất, ứng dụng nhiều trong công nghiệp và y học. Tuy nhiên, gần đây, việc lạm dụng N2O như một chất giải trí ngày càng tăng lên nhanh chóng và khó kiểm soát.

Hậu quả của N2O khi sử dụng không đúng cách, ngoài khuyến cáo là rất nghiêm trọng, ảnh hưởng lên nhiều cơ quan, hệ thống trên cơ thể.

Các tổn thương thần kinh thường gặp như tổn thương tủy sống, tổn thương viêm đa dây thần kinh do mất bao myelin gây ra biểu hiện dị cảm, dáng đi không vững, yếu tứ chi.

Các rối loạn tâm thần như hoang tưởng, ảo giác, rối loạn hành vi, hưng cảm, trầm cảm, lo âu, rối loạn nhận thức. Kèm theo những nguy cơ gây lạm dụng, phụ thuộc và sử dụng kèm các chất tác động tâm thần khác.

Ngoài ra, một số nghiên cứu cũng đã chỉ ra những nguy cơ tử vong do N2O khi phát hiện những tổn thương hệ hô hấp và tim mạch.