ricine toxine van Ricinus communis

ricine is een van de meest giftige stoffen die van nature voorkomen.

de zaden van de ricinus communis, de ricinus bonen plant, zijn giftig voor mensen, dieren en insecten. Een van de belangrijkste giftige eiwitten is “ricine”,genoemd door Stillmark in 1888 toen hij het extract van de bonen op rode bloedcellen testte en zag ze agglutineren. Nu weten we dat de agglutinatie te wijten was aan een ander toxine dat ook aanwezig was, genaamd RCA (Ricinus communisagglutinine). Ricine is een krachtig cytotoxine, maar een zwak hemagglutinine, waareasrca een zwak cytotoxine en een krachtig hemagglutinine is.

vergiftiging door inname van de ricineboon wordt veroorzaakt door ricine, notRCA, omdat RCA niet in de darmwand binnendringt en geen invloed heeft op rode bloedcellen, tenzij intraveneus toegediend. Als RCA wordt geïnjecteerd in het bloed,zal het leiden tot de rode bloedcellen agglutineren en barsten door hemolyse.

misschien kan slechts één milligram ricine een VOLWASSENE doden. De symptomen van menselijke vergiftiging beginnen binnen een paar uur na inname.

als het overlijden niet binnen 3-5 dagen heeft plaatsgevonden, herstelt het slachtoffer gewoonlijk.Het is raadzaam om kinderen weg te houden van de castor bonen plant of kettingen gemaakt met zijn zaden. In feite heb je ze niet eens in of rond een huis met kleine kinderen. Als ze de bladeren innemen of de zaden doorslikken, kunnen ze vergiftigd raken. De zeer giftige zaden kralen in kettingen, veroorzaken huidirritatie bij het contactpunt.

als het zaad zonder kauwen wordt ingeslikt en er geen schade aan de zaadvacht is, zal het hoogstwaarschijnlijk schadelijk door het spijsverteringskanaal gaan. Echter, als het wordt gekauwd of gebroken en vervolgens ingeslikt, de ricine toxine zal worden opgenomen door de darmen.

Er wordt gezegd dat slechts één zaadje een kind kan doden. Kinderen zijn gevoeliger dan volwassenen tot vochtverlies als gevolg van braken en diarree, en kunnen snel veel uitgedroogd en sterven.

Ricinusboonplanten in een tuin mogen niet bloeien en zaaien. Ricinus communis, Ricinus communis, is een “inheemse plant uit tropisch Afrika die in verschillende variëteiten wordt gekweekt voor de olie die in zijn bladeren en voor zijn boldfoliage wordt aangetroffen.”(Alber and Alber)

De ” gestalkte bladeren bestaan uit meestal acht stralende, puntige blaadjes met licht gekartelde randen en prominente centrale nerven. Veel variëteiten zijngroen, maar sommige zijn roodbruin.”(Cooper en Johnson) de bloemen zijngroen en onopvallend, maar roze of rood in de gepigmenteerde variëteiten. Manystamen zijn bij de basis en vertakkende stampers zijn bij de top van de bloem. De zachtdoornige vruchten met aantrekkelijk gevlekte zaden zijn onderscheidende kenmerken van de plant.

Het wordt gekweekt als sierplant in tuinen, soms als kamerplant, en ook als onkruid. Het is een jaarlijkse in het zuiden en een vaste plant in de tropen, en het kan bereiken”15 voet hoog buiten”. Het is een Houtachtig kruid behorend tot de familie van Euphorbiacea (wolfsmelk).

castor bean poisoning – Children

Het is raadzaam om kinderen uit de buurt van de castor bean plant of kettingen gemaakt met de zaden te houden. In feite hebben ze niet eens in of rond een huis metkleine kinderen. Als ze de bladeren innemen of de zaden doorslikken, kunnen ze vergiftigd raken. De zeer giftige zaden kralen in kettingen, veroorzaken huidirritatie bij het contactpunt.

als het zaad zonder kauwen wordt ingeslikt en er geen schade aan de zaadvacht is, zal het hoogstwaarschijnlijk schadelijk door het spijsverteringskanaal gaan. Echter, als het wordt gekauwd of gebroken en vervolgens ingeslikt, de ricine toxine zal worden opgenomen door de darmen.

Er wordt gezegd dat slechts één zaadje een kind kan doden. Kinderen zijn gevoeliger dan volwassenen tot vochtverlies als gevolg van braken en diarree, en kunnen snel veel uitgedroogd en sterven.

Ricinusboonplanten in een tuin mogen niet bloeien en zaaien. Een goede oefening is om”het in de kiem te smoren”.

moord

in 1978 werd ricine gebruikt om Georgi Markov te vermoorden in 1978, een Bulgaarse journalist die zich uitsprak tegen de Bulgaarse regering. Hij werd bedolven onder de punt van een paraplu tijdens het wachten op een bushalte in de buurt van Waterloo Station in Londen. Ze vonden een geperforeerde metalen pellet in zijn been dat vermoedelijk het ricine toxine bevatte.

Dieren

luizen, naar rechts getrokken op een blad van de ricinusboonplant, zijn vatbaar voor vergiftiging door het innemen van de phloem. De sap-zuigers stierven binnen 24 uur na het voeden.

De Europese maïsboorder en de wortelwormlarven van de Zuidelijke maïs werden gedood toen ze werden blootgesteld aan voeder dat met 2% ricine was beschilderd. Dergelijke Studies worden ondernomen om “natuurlijke” pesticiden te ontwikkelen.

ricinusbonen worden gebruikt als ingrediënt in sommige diervoeders nadat de olie is geëxtraheerd of geïnactiveerd door verhitting gedurende 20 minuten bij 140 ° C. Pogingen om ricine in veevoer te gebruiken, omvatten verschillende methoden om ricine te inactiveren met behoud van de voedingswaarde. Sommige studies hebben aangetoond dat zelfs na een dergelijke warmtebehandeling, toxiciteit blijft. Het was bijvoorbeeld dodelijk voor wilde eenden die het voer kregen. “De toxiciteit van het meel kan te wijten zijn aan ofwel een hittestabiele of groeiremmende factor of als gevolg van residuen van ricine” (Okoye et al.)
een onderzoek met schapen toonde aan dat autoclaaf ricinusmeel kan worden opgenomen in 10% van de schapenrantsoenen zonder enig nadelig effect.

vergiftiging van vee vindt gewoonlijk plaats door onbedoelde opname van castorbeans in het voer. Paarden zijn bijzonder kwetsbaar.

voor meer gedetailleerde informatie over de effecten van ricine op vee, zie…”Poisin Plants Page, Ricinus Communis, http://res.agr.ca./

ricinusolie

ricinusolie wordt geperst om ricinusolie te extraheren die voor medicinale doeleinden wordt gebruikt. Ricine wordt niet in de olie verdeeld omdat het in water oplosbaar is.daarom bevat ricine geen ricine,op voorwaarde dat er geen kruisbesmetting heeft plaatsgevonden tijdens de productie.

meer informatie die hen beschrijft is beschikbaar onder de lijst voor Castor Bean, in het Canadian Poisonous Plants Information System, Met dank aan Derek B. Munro.

toxisch werkingsmechanisme

veel cytotoxische eiwitten van verschillende planten zijn geïdentificeerd en zijn zowel qua structuur als functie gerelateerd aan ricine. Zij remmen proteã ne sythese door specifiek en onomkeerbaar inactiverendeukaryotic ribosomen.

Deze “ribosoom-inactiverende eiwitten” (Rip ‘s) zijn typicallyN-geglycosyleerd, 30 kDa-monomeren (type 1 Rip’ s). Nochtans, om aan de galactosides van de celoppervlakte tobind en cytosol in te gaan om ribosomen te bereiken,vereisen zij een tweede monomeer, een galactose-bindende, 30 kDa-lectine. De economen worden verbonden door een disulfidebrug om de toxische heterodimers(type 2 RIPs) te vormen.

sommige planten, zoals tarwe en Barley, hebben alleen type 1RIPs en zijn niet giftig, terwijl andere, zoals het castorbean plant Zaad, de Type 2rips bevatten die behoren tot de meest krachtige cytotoxinen in de natuur. 5% van het ricinuszaad bestaat uit ricine en RCA (Ricinus communisagglutinine).

ricine is een heterodimere RIP van type 2. Dit ribosoom-inactiverende enzym (32kDa), ook bekend als de A-keten, is verbonden door een disulfidebinding aan thegalactose/n-acetylgalactosamine-bindend lectine (34 kDa), ook wel de Bchain genoemd.

Ricinebiosynthese

ricine en RCA worden gesynthetiseerd in de endospermcellen van rijpende zaden en worden opgeslagen in een organel genaamd het “eiwitlichaam”, een vacuolair compartiment. Wanneer het rijpe zaad ontkiemt, worden de toxines binnen enkele dagen door hydrolysis vernietigd.

ricine begint sythese als een prepropolypeptide dat beide A-en B-ketens bevat. De signaalvolgorde van het NH3-eindpunt richt zich op de stijgende keten naar het endoplasmatisch reticulum (ER) en wordt dan afgesplitst. Aangezien het proricinepolypeptide verlengt, is het n-geglycosyleerd binnen het lumen van de ER. Eiwitdisulfide-isomerases katalyseren disulfidebondvorming aangezien de proricinemolecule zich vouwt. Proricin ondergaat verdere oligosaccharidewijzigingen binnen het Golgi-complex en dan wordt binnen blaasjes naar de eiwitlichamen getransporteerd.

ricine is niet katalytisch actief totdat het proteolytisch is gesplitst door anendopeptidase in de eiwitlichamen. Dit splitst het polypeptide in de A-keten en de B-keten nog verbonden door een enkele disulfideband. Aangezien ricine tot dan inactief is, vermijdt de plant vergiftiging van zijn eigenribosomen in het geval dat sommige proricine per ongeluk overgaat in de cytosol tijdens de synthese en transport.

ricine enzymatische werking

het ricine A-gedeelte van het heterodimer is het enzym dat een specifieke adenine van de 28S rRNA bindt en depureert. De adeninering van het ribosoom wordt ingeklemd tussen twee tyrosineringenin de katalytische spleet van het enzym en wordt gehydrolyseerd door de enzymeísN-glycosidase actie. Doeladenine is een specifieke opeenvolging van RNA die de ongebruikelijke tetranucleotidelijn, GAGA bevat. Ricine is meer actief tegen dieren dan plantenribosomen, en intacte bacteriële ribosomen zijn over het algemeen niet gevoelig.

Ricinestructuur

deze figuur van Lord et al toont een driedimensionale linttekening van ricine, gemodelleerd op basis van röntgenkristallografiegegevens.De rechterbovenhelft, het gestippelde lint, is de A-keten, en de linkerhelft, het stevige lint, is de B-keten.

De A-keten (of RTA) is een 267-aminozuur bolvormig eiwit. Het heeft 8alpha helices en 8 beta vellen. De substraatbindplaats is gespleten door de substraatadeninering.

de B-keten (of RTB) is een 262-aminozuureiwit in de vorm van abarbell. Het heeft een bindingsplaats voor galactose aan elk uiteinde, (afgebeeld door lactoserings). Deze twee plaatsen maken het mogelijk om waterstof te binden aan specifieke membraansuikers (galactose en N-acetyl galactosamine). Een disulfidebrug (- S-S -) verbindt RTAwith RTB (uiterst rechts, midden). De bollen zijn gevangen watermoleculen.

opname van ricine

het RTB-gedeelte van ricine bindt aan zowel glycoproteïnen als glycolipiden op cellsurfaces die eindigen met galactose. Het heeft twee bindingsplaatsen voor galactose, en 106 tot 108 ricinemolecules kunnen per cel binden. Nochtans, kan enkel een singlericin molecuul die cytosol ingaat meer dan 1.500 ribosomen perminute inactiveren en de cel doden.

zoals aangegeven in het diagram, omvat de pathway voor internalisatie van ricine:

1. endocytose door gecoate putjes en blaasjes of
2. endocytose door gladde putjes en blaasjes. De blaasjes versmelten met anendosoom.
3. veel ricinemoleculen worden door exocytose naar het celoppervlak teruggebracht, of
4. de blaasjes kunnen fuseren tot lysosomen waar de ricine wordt vernietigd.
5. als de ricinehoudende blaasjes fuseren met het Trans Golgi netwerk, (TGN), is er nog steeds een kans dat ze
6. terugkeren naar het celoppervlak.
7. toxische werking treedt op wanneer RTA, geholpen door RTB, het Tgnmembraan binnendringt en wordt vrijgemaakt in het cytosol.

eenmaal in het cytosol katalyseert de RTA de depurering van de ribosomen,waardoor de eiwitsynthese wordt gestopt.

therapeutische toepassingen van Immunotoxinen

ricine kunnen worden gericht op specifieke cellen, zoals kankercellen, door de RTA-subeenheid te koppelen aan antilichamen of groeifactoren die de ongewenste cellen preferentieel binden. Deze immunotoxinen hebben zeer goed gewerkt voor in vitro toepassingen, bijvoorbeeld beenmergtransplantaties. Hoewel ze in veel in vivo situaties niet erg goed hebben gewerkt, is de vooruitgang op dit onderzoeksgebied veelbelovend voor de toekomst.

In VITRO toepassingen

bij beenmergtransplantatieprocedures zijn RTA-immunotoxinenmet succes gebruikt om T-lymfocyten in botmarrowtaken van histocompatibele donoren te vernietigen. Dit vermindert de afstoting van het donorbeenmerg, een probleem dat “graft-vs-host disease” (GVHD) wordt genoemd. In steroid-bestand, scherpe gvdh situaties, hielpen RTA-immunotoxins om de voorwaarde te verlossen. Ook bij autologe beenmergtransplantatie wordt een monster van het eigen beenmerg van de patiënten behandeld met anti-t-celimmunotoxinen om maligne T-cellen in t-celleukemieën en lymfomen te verwijderen.

In VIVO toepassingen

“voor de in vivo behandeling van vaste tumoren kunnen aanzienlijke problemen ontstaan als gevolg van slechte toegang van het immunotoxine (IT) tot de tumormassa; gebrek aan IT-specificiteit, tumorceldetogeniteit, antigeenafscheiding, afbraak of snelle klaring van de IT, en dosisbeperkende bijwerkingen”. (Lord et al.). Een veelvoorkomend probleem bij patiënten behandeld met ricine-immunotoxinen is het “vasculaire leksyndroom”, waarbij vloeistoffen lekken uit bloedvaten die leiden tot hypoalbuminemie, gewichts-en longoedeem. “Onderzoeksinspanningen om immunotoxinen en therapieën voor klinisch gebruik bij kanker en AIDS uit te breiden en te ontwikkelen, worden voortgezet met strategieën die gebruik maken van recombinant DNA-technologie (Lord et al.).

toxigene ablatie

Toxigenen

“Toxigenen zijn DNA – fusies waarbij DNA dat codeert voor een krachtig toxine, bijvoorbeeld RTA, wordt geplaatst onder de transcriptionele controle van een weefsel-of ontwikkelingstrapsspecifieke promotor en / of versterker. Bij intracellulaire expressie veroorzaakt het toxigeenproduct celdood. De introductie en expressie van atoxigeen bij transgene dieren of planten kan leiden tot celtype-specificablatie, die kan worden gebruikt om ontwikkelingscellijnen van

• te onderzoeken of om
• diermodellen van degeneratieve ziekten te genereren.”(Lord et al.)

suïcide Transport

Diagram toont injectie van ricine in de nervus vagalis en daaropvolgende vernietiging van neuronen (vernietigde gestippelde neuronen, vaste neuronen onaangetast).

neurowetenschappers kunnen selectief neuronen vernietigen door ricine in de zenuwen te injecteren. Retrograde axonale transportmechanismen brengen de toxine naar de neuronale cellbodies waar de ribosomen gelokaliseerd zijn.

ultrastructurele analyse toont aan dat ricine eerst de dispersie van polyribosomen veroorzaakt, en vervolgens het ruwe endoplasmatisch reticulum desorganiseert in smooth blaasjes. De cellichamen (perikaryon) zwellen op, de kernen degenereren en het hele neuron desintegreert.

omdat ricine een N-acetyl galactosamine-bindend lectine is, kan het worden gebruikt met verschillende lectinen die verschillende specificiteiten hebben om neuronale patronen van glycosylering te ontwikkelen. Wanneer zelfmoordtransport wordt waargenomen na injectie van hettoxine, bevestigt het de aanwezigheid van n-acetyl galactosamine residuen op het neuronale celoppervlak. Strategieën in zelfmoord transport werken zeer goed instudies van volwassen perifere sensorische en motorische neuronen omdat ze gevoelig zijn voor ricine.

neuronen in het centrale zenuwstelsel van volwassenen zijn resistent tegen ablatie byricine, terwijl jonge ontwikkelende hersenen gevoelig zijn, wat suggereert dat hersenontwikkeling veranderingen in de glycosylatie van neuronen van het centrale zenuwstelsel met zich meebrengt. De residuen van galactoseterminal kunnen worden afgeknipt of gemaskeerd door toevoeging van residu ‘ s van siaalzuur.

bij zelfmoordtransportexperimenten lekt vaak ricine uit de erve, wat systemische vergiftiging van het dier veroorzaakt. Dit probleem kan worden opgelost door gelijktijdig een ricine antiserum toe te dienen.

de waarde van het gebruik van zelfmoordtransportstrategieën wordt samengevat (uit Wileyand Oeltmann):

• anatomische mapping van neuronen
• het modelleren van de motorische neuron degeneratieve ziekten
• het bestuderen van de gevolgen van de perifere zenuw beschadiging en repairmechanisms
• mapping mobiele neurotransmitter receptoren
• ziekte-gerelateerde toepassingen zoals
  • uitroeiing van latente herpes simplex virus in trigeminal sensoryneurons
  • productie en analyse van gliale fibrillary bundels
  • de behandeling van paarden neuromas

Alber, J. I. en D. M. Alber. (1993) babyveilige Kamerplanten en snijbloemen: Een gids om kinderen en planten veilig onder één dak te houden.Story Communications Inc. Pownal, Vermont.

Cooper, M. R., and A. W. Johnson. (1994) Poisonous Plants and Fungi:An Illustrated Guide. CAB International Bureau of Animal Health, Weybridge, Londen.

Czapla, T. H., and I. A. Johnston. (1990) Effect van plantenlectinen op de larveontwikkeling van Europese maisboorder (Lepidoptera:pyralidae) en wortelworm (Coleoptera:chrysomelidae). J. Econ. Entomol, Lanham, Md.: Entomological Society of America, 83 (6):2480-2485.

Frankel, A. E., (1993) Immunotoxin Therapy of Cancer. Oncologie(Huntington), 7 (5):69-78; discussie 79-80, 83-6.

Knight, B. (1979) Ricin-a potent homicidal poison. Br. Med. J. 278: 350-351.Lord, J. M., Roberts, L. M., and J. D. Robertus. (1994). FASEB J. Feb;8 (2): 201-8.Matthews, R. W., and J. R. Matthews (1978). Insectengedrag, pub. Wileyand Sons, Inc. New York, PP.507.

Okoye, JOA, ENUNWAONYE, CA. Okorie, A. U. en F. O. I. Anugwa (1987).Pathologische effecten van het voeden van geroosterd ricinusboonmeel Ricinus communis tochicks. Avian Pathol. 16(2):283-290.

Olaifa, J. I., Matsumura, F., Zeevaart, J. A. D., Mullin, C>A>, en P. Charalambous. (1991) dodelijke hoeveelheden ricinine in groene perzik aphidsmyzus-persicae suzler voedde zich met castor bonen planten. Plant Sci. (Limerick), 73(2): 253-256.Purushotham, N. P., Rao, M. S., and G. V. Raghavan (1986). Gebruik van Castor-meal in het concentraatmengsel van schapen. Indian J. Anim. Sci.56(10):1090-1093.

Robertus, J. D. (1988). Toxine Structuur. Kanker Behandelen. Res. 37: 11-24.

Robertus, J. D. (1991) The structure and action of ricin, a cytotoxicN-glycosidase. Sem. in cel Biol. 2:23-30.

Vitetta, E. S. and P. E. Thorpe, (1991) Immunotoxins containing ricin or itsA chain, Sem. in cel Biol. 2:47-58.

Wiley, R. G., and T. N. Oeltmann, (1991) Ricin and Related Plant toxines:Mechanisms of Action and Neurobiological Applications; In, Handbook ofNatural toxines, Vol.6, ed. R. F. Keeler en A. T. Tu, Marcel Dekker, Inc. NewYork.