Ricin-toksin fra Castor Bean Plant, Ricinus communis

Ricin er et af de mest giftige naturligt forekommende stoffer, der er kendt.

frøene fra ricinusbønneplanten, Ricinus communis, er giftigetil mennesker, dyr og insekter. Et af de vigtigste giftige proteiner er “ricin”, navngivet af Stillmark i 1888, da han testede bønnernes ekstrakt på røde blodceller og så dem agglutinere. Nu ved vi, at agglutinationen skyldtestil et andet toksin, der også var til stede, kaldet RCA (Ricinus communisagglutinin). Ricin er et potent cytotoksin, men et svagt hæmagglutinin, hvorasrca er et svagt cytotoksin og et kraftigt hæmagglutinin.

forgiftning ved indtagelse af ricinusbønnen skyldes ricin, notRCA, fordi RCA ikke trænger ind i tarmvæggen og ikke påvirkerrøde blodlegemer, medmindre de gives intravenøst. Hvis RCA injiceres i blodet,vil det få de røde blodlegemer til at agglutinere og sprænge af hæmolyse.

måske kan kun en milligram ricin dræbe en voksen. Symptomerne på menneskelig forgiftning begynder inden for få timer efter indtagelse.

hvis døden ikke har fundet sted i 3-5 dage, kommer offeret normalt tilbage.Det tilrådes at holde børn væk fra ricinusbønneplanten eller halskædenlavet med dets frø. Faktisk har don Kurt endda dem i eller omkring et hus medsmå børn. Hvis de indtager bladene eller sluger frøene, kan de fåforgiftet. De meget giftige frø beaded i halskæder, forårsager hudirritationved kontaktpunktet.

Hvis frøet sluges uden at tygge, og der ikke er nogen skade på frøbeklædningen, vil det sandsynligvis passere harmløst gennem fordøjelseskanalen. Men hvis det tygges eller brydes og derefter sluges, vil ricintoksinet blive absorberetaf tarmene.

det siges, at kun et frø kan dræbe et barn. Børn er mere følsomme endvoksne til væsketab på grund af opkastning og diarre, og kan hurtigt blivealt dehydreret og dø.

Castor bønneplanter i en have bør ikke have lov til at blomstre og frø.

Castor Bean Plant, forgiftning og olie

castor bean plant, Ricinus communis, er en “indfødt af tropisk afrikansk dyrket i flere sorter for den olie, der findes i bladene og for dens fedløv.”(Alber og Alber)

de ” stilkede blade består af normalt otte udstrålende, spidse blademed let serrated kanter og fremtrædende centrale vener. Mange sorter ergrøn, men nogle er rødbrune.”(Cooper og Johnson) blomsterne ergrøn og ubemærket, men lyserød eller rød i de pigmenterede Sorter. Manystamens er tæt på bunden, og forgrenede pistiller er tæt på toppen afblomst. De bløde spined frugter indeholdende smukt flettet frøer karakteristiske træk ved planten.

det dyrkes som en prydplante i haver, nogle gange som et husplante, og ogsåvokser som en ukrudt. Det er en årlig i syd og en flerårig i troperne, og det kan nå”15 fod høj udendørs”. Det er en træagtig urt, der tilhører familien af Euphorbiacea (Spurge).

Castor bønne forgiftning – børn

det er tilrådeligt at holde børn væk fra castor bønne plante eller halskæderlavet med sine frø. Faktisk har de ikke engang dem i eller omkring et hus medsmå børn. Hvis de indtager bladene eller sluger frøene, kan de fåforgiftet. De meget giftige frø beaded i halskæder, forårsager hudirritationved kontaktpunktet.

Hvis frøet sluges uden at tygge, og der ikke er nogen skade på frøbeklædningen, vil det sandsynligvis passere harmløst gennem fordøjelseskanalen. Men hvis det tygges eller brydes og derefter sluges, vil ricintoksinet blive absorberetaf tarmene.

det siges, at kun et frø kan dræbe et barn. Børn er mere følsomme endvoksne til væsketab på grund af opkastning og diarre, og kan hurtigt blivealt dehydreret og dø.

Castor bønneplanter i en have bør ikke have lov til at blomstre og frø. Agod praksis er at”nippe det i knoppen”.

mord

i 1978 blev ricin brugt til at myrde Georgi Markov i 1978, en Bulgarskjournalist, der talte imod den bulgarske regering. Han sad fast med punktet på en paraply, mens han ventede ved et busstoppested i nærheden af vandloo Station i London. De fandt en perforeret metallisk pelletembedded i hans ben, der formodentlig havde indeholdt ricin-toksinet.

Dyr

bladlus, trukket til højre på et blad af ricinusbønneplanten, er modtageligetil forgiftning fra indtagelse af floem. Sap-suckers døde inden for 24 timer efter fodring.

Den Europæiske majsborer og De Sydlige majsrodormlarver blev dræbtnår de blev udsat for foder malet med 2% ricin. Undersøgelser som disse erforudsat på at udvikle “naturlige” pesticider.

Castor bønner anvendes som ingrediens i nogle dyrefoder efterolie er blevet ekstraheret eller inaktiveret ved opvarmning i 20 minutter ved 140oc. Forsøg på at anvende ricinusbønner i foder til husdyr involverer forskellige metoderaf inaktivering af ricin, samtidig med at næringsværdien opretholdes. Nogle undersøgelser harvist, at selv efter en sådan varmebehandling forbliver toksicitet. For eksempel var det dødeligt for gråænder givet foderet. “Måltidets toksicitet kan skyldes enten en varmestabil eller væksthæmmende faktor eller på grund af minimale rester af ricin”(Okoye et al.)
en undersøgelse med får viste, at autoklaveret ricinus-bønnemel kan inkorporeres til 10% af fårrationer uden nogen dårlig virkning.

forgiftning af husdyr forekommer normalt ved utilsigtet inkorporering af castorbønner i deres foder. Heste er særligt sårbare.

For mere detaljerede oplysninger om virkningerne af Ricin på husdyr, se…”Giftige planter side, Ricinus Communis, http://res.agr.ca./

Castor oil

Castor bønner presses til at udtrække ricinusolie, der anvendes til lægemidlerformål. Ricin opdeles ikke i olien,fordi den er vandopløselig, derfor indeholder ricinusolie ikke ricin, forudsat at der ikke opstod nogen krydskontaminering under produktionen.

flere oplysninger, der beskriver dem, er tilgængelige under listen for Castor Bean, i det canadiske informationssystem for giftige planter, med tilladelse fra Derek B. Munro.

mekanisme for toksisk virkning

mange cytotoksiske proteiner fra en række planter er blevet identificeret,og de er relateret til ricin både i struktur og funktion. De hæmmerproteinsytese ved specifikt og irreversibelt inaktiveringeukaryote ribosomer.

disse “ribosominaktiverende proteiner” (RIPs) er typicallyN-glycosylerede, 30 kDa monomerer (type 1 RIPs). Men for atbinde til celleoverfladen galactosider og indtaste cytosolen for at nå ribosomer,kræver de en anden monomer, en galactosebindende, 30 kDa lectin. Themonomers er forbundet med en disulfidbro for at danne de giftige heterodimerer(type 2 RIPs).

nogle planter, såsom hvede ogbyg, har kun Type 1rips og er ikke giftige, mens andre, såsom castorbean plantefrø, indeholder de type 2 RIPs, der er blandt demest potente cytotoksiner i naturen. 5% af Ricinus-frøet består af ricin og RCA (Ricinus communisagglutinin).

Ricin er en heterodimerisk type 2 RIP. Dette ribosominaktiverende lektin (32kDa), også kendt som A-kæden, er bundet af en disulfidbinding til thegalactose/n-acetylgalactosamin-bindende lectin (34 kDa), også kaldet Bchain.

Ricin biosyntese

Ricin og RCA syntetiseres i endospermcellerne af modne frø ogopbevares i en organel kaldet “proteinlegemet”, et vakuolært rum. Når det modne frø spirer, ødelægges toksinerne ved hydrolyseinden for få dage.

Ricin begynder sytese som et prepropolypeptid, der indeholder begge Aand B-kæder. Signalsekvensen for Nh3-terminalen målretter denstigende kæde til det endoplasmatiske retikulum (ER) og spaltes derefter af. Som proricin polypeptid forlænger det N-glycosyleret indenforlumen af ER. Proteindisulfidisomeraser katalyserer disulfidbindingsdannelse, når proricinmolekylet folder sig selv. Proricin gennemgåryderligere oligosaccharidmodifikationer inden for Golgi-komplekset ogderefter transporteres inden for vesikler til proteinlegemerne.

Ricin er ikke katalytisk aktiv, før det er proteolytisk spaltet af anendopeptidase i proteinlegemerne. Dette opdeler polypeptidenind i A-kæden og B-kæden, der stadig er forbundet med en enkelt disulfidbinding. Da ricin er inaktiv indtil da, undgår planten forgiftning sin egenribosomer, hvis nogle proricin ved et uheld passerer ind i cytosolen undersyntese og transport. en del af heterodimer er en del af heterodimer, der binder ogdepurinerer en specifik adenin af 28S rRNA. En af de mest almindelige årsager til ribosomet er, at ribosomet ikke er i stand til at klare sig selv. Måladeninen er en specifik RNA-sekvens derindeholder den usædvanlige tetranukleotidsløjfe, GAGA. Ricin er mere aktivmod dyr end plante ribosomer, og intakte bakterielle ribosomer ergenerelt ikke modtagelige.

Ricin struktur

denne figur fra Lord et al, viser en 3-dimensionel bånd tegning af ricin,modelleret fra røntgenkrystallografi data.Den øverste højre halvdel, det stiplede bånd, er a-kæden, og den nederste venstrehalvdelen, det faste bånd, er B-kæden.

a-kæden (eller RTA)er et 267-aminosyre globulært protein. Det har 8alpha helices og 8 beta ark. Substratbindingsstedet er spalten markeret af substratadeninringen. B-kæden (eller RTB) er et 262-aminosyreprotein, der er formet som abarbell. Det har et bindingssted for galactose i hver ende (afbildet af lactoseringer). Disse to steder tillader hydrogenbinding til specifikke membransukker (galactose og N-acetyl galactosamin). En disulfidbro (- S-S -) forbinder RTA med RTB (yderst til højre, centrum). Kuglerne er fanget vandmolekyler.RTB-delen af ricin binder til både glycoproteiner og glycolipider ved celleoverflader, der slutter med galactose. Det har to bindingssteder for galactose,og 106 til 108 ricinmolekyler kan binde pr. Imidlertid kan kun et singlericinmolekyle, der kommer ind i cytosolen, inaktivere over 1.500 ribosomer perminute og dræbe cellen.

som vist i diagrammet involverer vej til internalisering af ricin:

1. endocytose ved overtrukne gruber og vesikler eller
2. endocytosos ved glatte gruber og vesikler. Vesiklerne smelter sammen med anendosom.
3. mange ricinmolekyler returneres til celleoverfladen ved eksocytose, eller
4. vesiklerne kan smelte sammen til lysosomer, hvor ricinet ville blive ødelagt.
5. hvis de ricinholdige vesikler smelter sammen med Trans Golgi-netværket (TGN),er der stadig en chance for, at de
6. vender tilbage til celleoverfladen.
7. toksisk virkning vil forekomme, når RTA, hjulpet af RTB, trænger ind i Tgnmembranen og frigøres i cytosolen.

en gang inde i cytosolen katalyserer RTA depureringen af ribosomerne og stopper proteinsyntesen.

terapeutiske anvendelser af Immunotoksiner

Ricin kan målrettes mod specifikke celler, såsom kræftceller, ved at konjugere RTA-underenheden til antistoffer eller vækstfaktorer, der præferentielt binder de uønskede celler. Disse immunotoksiner har virket meget godt til in vitro-applikationer, f.eks. knoglemarvstransplantationer. Selvom de ikke har fungeret særlig godt i mange in vivo-situationer,viser fremskridt inden for dette forskningsområde lovende for fremtiden.

in VITRO applikationer

i knoglemarvstransplantationsprocedurer er RTA-immunotoksinerhar været anvendt med succes til at ødelægge T-lymfocytter i knoglemarvtaget fra histokompatible donorer. Dette reducerer afvisning afdonor knoglemarv, et problem kaldet” graft-vs-host sygdom ” (GVHD). I steroidresistente, akutte gvdh-situationer hjalp RTA-immunotoksiner med at fjerne tilstanden. Også i autolog knoglemarvstransplantation, en prøve afpatienter egen knoglemarv behandles med anti-T-celle immunotoksiner tilødelægge maligne T-celler i T-celle leukæmier og lymfomer.

in vivo applikationer

“til in vivo-behandling af faste tumorer kan der opstå betydelige problemer på grund af dårlig adgang til immunotoksin (IT) til tumormassen; mangel på det specificitet, tumorcelleheterogenitet, antigenudstødning, nedbrydning eller hurtig clearance af IT ogdosisbegrænsende bivirkninger”. (Lord et al.). Et almindeligt problem stødt ipatienter behandlet med ricin-immunotoksiner er “vaskulært lækagesyndrom”, ihvilke væsker lækker fra blodkar, der fører til hypoalbuminæmi, vægtforøgelse og lungeødem. “Forskningsindsatsen for at udvide og udvikle sigimmunotoksiner og terapier til klinisk brug i kræft og AIDS fortsætter med strategier, der anvender rekombinant DNA-teknologi (Lord et al.).

Toksigenablation

Toksigener

“Toksigener er DNA – fusioner, hvor DNA, der koder for et potent toksin, f.eks. Når det udtrykkes intracellulært,forårsager toksigenproduktet celledød. Introduktion og ekspression af atoksigen i transgene dyr eller planter kan føre til celletypespecifikablation, som kan bruges til at

• studere udviklingscellelinier eller til
• generere dyremodeller af degenerative sygdomme.”(Lord et al.)

Selvmordstransport

Diagram viser injektion af ricin i vagal nerve og efterfølgende destruktionaf neuroner (stiplede neuroner ødelagt, faste neuroner upåvirket).

Neuroscientists kan selektivt ødelægge neuroner ved at injicere ricin i nerver. Retrograde aksonale transportmekanismer bringer toksinet til de neuronale cellekroppe, hvor ribosomerne er lokaliserede.

Ultrastrukturel analyse afslører, at ricin først forårsager dispersionen afpolyribosomer, og derefter disorganiserer det grove endoplasmatiske retikulum iglatte vesikler. Cellelegemerne (perikaryon) svulmer, kernerne degenerererog hele neuronen opløses.

da ricin er et n-acetyl galactosaminbindende lectin, kan det bruges sammen medforskellige lectiner, der har forskellige specificiteter tilmap neuronale mønstre af glycosylering. Når selvmordstransport observeres efter injektion aftoksin, bekræfter det tilstedeværelsen af N-acetyl galactosaminrester påneuronal celleoverflade. Strategier i selvmordstransport fungerer meget godt iundersøgelser af voksne perifere sensoriske og motoriske neuroner, fordi deer følsomme over for ricin.

neuroner i centralnervesystemet hos voksne er resistente over for ablation byricin, mens unge udviklende hjerner er følsomme, hvilket tyder på, at hjerneudvikling indebærer ændringer i glycosylering af CNS-neuroner. De galactoseterminale rester kan enten klippes eller maskeres ved tilsætning af sialinsyrerester.

i selvmordstransportforsøg lækker ofte nogle ricin ud afnerve, hvilket forårsager systemisk forgiftning af dyret. Dette problem kan undgås ved samtidig administration af et ricin antiserum.

værdien af at bruge selvmordstransportstrategier er opsummeret (fra Vileyog Oeltmann):

• anatomisk kortlægning af neuroner
• modellering af motoriske neuron degenerative sygdomme
• undersøgelse af konsekvenser af perifer nerveskade og reparationsmekanismer
• kortlægning af cellulære neurotransmitterreceptorer
• sygdomsrelaterede anvendelser inklusive
  • udryddelse af latent herpesvirus i trigeminal sensoryneuroner
  • produktion og analyse af glialfibrillære bundter
  • behandling af hesteuromer

  li>

Alber, J. I. og D. M. Alber. (1993) baby-sikre Stueplanter og snitblomster: En Guide til at holde børn og planter sikkert Under samme tag.Bøger Fra Story Communications Inc.- Vermont.

Cooper, M. R. og A. V. Johnson. (1994) giftige planter og svampe:En illustreret vejledning. CAB International Bureau of Animal Health, London.T. H. og I. A. Johnston. (1990) virkning af plantelektiner på larvenudvikling af europæisk majsborer (Lepidoptera:pyralidae) og southerncorn rodorm (Coleoptera:chrysomelidae). J. Econ. Entomol, Lanham, Md.: Entomological Society of America, 83 (6): 2480-2485.Frankel, A. E., (1993) Immunotoksinbehandling af kræft. Onkologi (Huntington), 7(5): 69-78; diskussion79-80, 83-6.

Knight, B. (1979) Ricin-en potent mordgift. Br. Middelhavs. J. 278:350-351.Lord, J. M., Roberts, L. M. og J. D. Robertus. (1994). FASEB J. februar; 8 (2): 201-8.(1978). Insekt adfærd, pub. Bøger Fra Sons, Inc. København, S. 507.

Okoye, JOA, Enunaonye, CA. Okorie, A. U. og F. O. I. Anugva (1987).Patologiske virkninger af fodring ristet castor bønne måltid Ricinus communis tochicks. Avian Pathol. 16(2):283-290.Olaifa, J. I., Matsumura, F., J. A. D., Mullin, C>A> og P. Charalambous. (1991) dødelige mængder ricinin i grønne ferskenbladlusmysus-persicae susler fodret med ricinusbønneplanter. Plant Sci. (Limerick), 73(2): 253-256.Purushotham, N. P., Rao, M. S. og G. V. Raghavan (1986). Udnyttelse africinus-måltid i koncentrat blanding af får. Indiske J. Anim. Sci.56(10):1090-1093.

Robertus, J. D. (1988). Toksin Struktur. Kræft Behandle. Ress. 37: 11-24.

Robertus, J. D. (1991) strukturen og virkningen af ricin, en cytotoksisk-glycosidase. Sem. i celle Biol. 2:23-30.

Vitetta, E. S. og P. E. Thorpe, (1991) Immunotoksiner indeholdende ricin eller Itsa-kæde, sem. i celle Biol. 2:47-58.(1991) Ricin og relaterede Plantetoksiner: virkningsmekanismer og neurobiologiske anvendelser; i, Handbook ofnaturlige toksiner, Vol.6, Red. R. F. Keeler og A. T. Tu, Marcel Dekker, Inc.- Nyork.