Toksyna Rycynowa z rośliny rącznika pospolitego, Ricinus communis

rycyna jest jedną z najbardziej trujących naturalnie występujących substancji znanych.

nasiona rącznika pospolitego, Ricinus communis, są trucizną dla ludzi, zwierząt i owadów. Jednym z głównych toksycznych białek jest”rycyna”, nazwana przez Stillmarka w 1888 roku, kiedy badał ekstrakt fasoli na czerwonych komórkach krwi i widział, jak aglutynują się. Teraz wiemy, że aglutynacja była spowodowanaaby Inna toksyna, która również była obecna, zwana RCA (Ricinus communisaglutynina). Rycyna jest silną cytotoksyną, ale słabą hemaglutyniną, gdzie RCA jest słabą cytotoksyną i silną hemaglutyniną.

zatrucie przez spożycie rącznika jest spowodowane rycyną, notRCA, ponieważ RCA nie przenika przez ścianę jelita i nie wpływa na krwinki, chyba że podano dożylnie. Jeśli RCA wstrzykuje się do krwi, spowoduje to aglutynację czerwonych krwinek i pęknięcie hemolizy.

być może tylko jeden miligram rycyny może zabić dorosłego. Objawy zatrucia człowieka zaczynają się w ciągu kilku godzin od spożycia.

Jeśli śmierć nie nastąpiła w ciągu 3-5 dni, ofiara zwykle wraca do zdrowia.Wskazane jest, aby trzymać dzieci z dala od rośliny rącznika lub naszyjnikówmade z jego nasionami. W rzeczywistości nie ma ich nawet w domu lub wokół domu z małymi dziećmi. Jeśli połkną liście lub połkną nasiona, mogą zostać pochłonięte. Wysoce toksyczne nasiona zroszony w Naszyjniki, powodują podrażnienie skóry w punkcie kontaktu.

Jeśli nasiono zostanie połknięte bez żucia i nie dojdzie do uszkodzenia powłoki nasiennej, najprawdopodobniej przejdzie ono nieszkodliwie przez przewód pokarmowy. Jednakże,jeśli jest przeżuwany lub łamany, a następnie połknięty, Toksyna rycynowa zostanie wchłonięta przez jelita.

mówi się, że tylko jedno nasienie może zabić dziecko. Dzieci są bardziej wrażliwe niżwydaje się do utraty płynów z powodu wymiotów i biegunki, i może szybko stać sięeverely odwodnione i umrzeć.

rośliny rącznika w ogrodzie nie powinny być dopuszczone do kwitnienia i nasion.

rącznik pospolity, zatrucie i olej

rącznik pospolity, Ricinus communis, jest „rodem z tropikalnej Afrykizobacz też”(Alber i Alber)

” liście szypułkowe składają się zwykle z ośmiu promieniujących, spiczastych listków z lekko ząbkowanymi krawędziami i wydatnymi żyłkami centralnymi. Wiele odmian jestzielone, ale niektóre są czerwonobrązowe.”(Cooper i Johnson) kwiaty sązielone i niepozorne, ale różowe lub czerwone w odmianach pigmentowanych. Manystameny znajdują się w pobliżu podstawy, a rozgałęziające się słupki znajdują się w pobliżu wierzchołka kwiatu. Delikatne owoce zawierające atrakcyjnie nakrapiane nasiona są charakterystycznymi cechami rośliny.

jest uprawiany jako ozdobny w ogrodach, czasami jako roślina doniczkowa, a także jako chwast. Jest roczna na południu i wieloletnia w tropikach, i może osiągnąć „15 stóp wysokości Na Zewnątrz”. Jest to drzewiaste zioło należące do rodziny Euphorbiacea (wilczomlecz).

zatrucie Rycynem – dzieci

zaleca się trzymanie dzieci z dala od rośliny rącznika lub naszyjników z jej nasionami. W rzeczywistości nawet nie mają ich w domu lub wokół domu z małymi dziećmi. Jeśli połkną liście lub połkną nasiona, mogą zostać pochłonięte. Wysoce toksyczne nasiona zroszony w Naszyjniki, powodują podrażnienie skóry w punkcie kontaktu.

Jeśli nasiono zostanie połknięte bez żucia i nie dojdzie do uszkodzenia powłoki nasiennej, najprawdopodobniej przejdzie ono nieszkodliwie przez przewód pokarmowy. Jednakże,jeśli jest przeżuwany lub łamany, a następnie połknięty, Toksyna rycynowa zostanie wchłonięta przez jelita.

mówi się, że tylko jedno nasienie może zabić dziecko. Dzieci są bardziej wrażliwe niżwydaje się do utraty płynów z powodu wymiotów i biegunki, i może szybko stać sięeverely odwodnione i umrzeć.

rośliny rącznika w ogrodzie nie powinny być dopuszczone do kwitnienia i nasion. Dobrą praktyką jest „zdusić go w zarodku”.

morderstwo

w 1978 r.rycyna została użyta do zamordowania Georgi Markowa w 1978 r., bułgarskiego dziennikarza, który wystąpił przeciwko bułgarskiemu rządowi. Został okaleczony punktem parasola, czekając na przystanku autobusowym w pobliżu stacji Waterloo w Londynie. W jego nodze znaleziono perforowaną metaliczną śrutę, która prawdopodobnie zawierała rycynę.

Zwierzęta

mszyce, ciągnięte po prawej stronie na liściu rośliny rącznika, są podatne na zatrucie po spożyciu floemu. SAP-Ssaki zmarły w ciągu 24 godzin od karmienia.

Europejski borer kukurydziany i larwy żarłacza kukurydzianego Południowego zostały zabite po wystawieniu na paszę malowaną 2% rycyną. Badania takie jak te mają na celu opracowanie” naturalnych ” pestycydów.

ziarna rącznika są stosowane jako składnik niektórych pasz dla zwierząt po ekstrakcji lub inaktywacji oleju przez ogrzewanie przez 20 minut w temperaturze 140oc. Próby wykorzystania rącznika w paszy dla zwierząt gospodarskich obejmują różne metody inaktywacji rycyny przy zachowaniu wartości odżywczej. Niektóre badania wykazały, że nawet po takiej obróbce cieplnej pozostaje toksyczność. Na przykład był śmiertelny dla kaczek krzyżówek, biorąc pod uwagę paszę. „Toksyczność posiłku może być spowodowana albo czynnikiem stabilnym termicznie, albo czynnikiem hamującym wzrost, albo spowodowanymi resztkami rycyny” (Okoye et al.)
badanie z owcami wykazało, że autoklawowana Mączka rącznika może być spożywana do 10% racji owiec bez żadnych negatywnych skutków.

zatrucie zwierząt gospodarskich zwykle następuje przez przypadkowe włączenie kastorb do ich paszy. Konie są szczególnie narażone.

aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje na temat wpływu rycyny na zwierzęta gospodarskie, zobacz…”Trujące rośliny strona, Ricinus Communis, http://res.agr.ca./

olej rycynowy

olej rycynowy jest tłoczony w celu ekstrakcji oleju rycynowego, który jest stosowany w medycynie. Rycyna nie przenika do oleju,ponieważ jest rozpuszczalna w wodzie, dlatego olej rycynowy nie zawiera rycyny, pod warunkiem, że podczas jego produkcji doszło do zanieczyszczenia.

Więcej informacji na ich temat znajduje się pod listing for Castor Bean, w kanadyjskim systemie informacji o trujących roślinach, dzięki uprzejmości Dereka B. Munro.

mechanizm działania toksycznego

zidentyfikowano wiele białek cytotoksycznych z różnych roślin i są one związane z rycyną zarówno pod względem struktury,jak i funkcji. Hamują sytezę białek poprzez swoistą i nieodwracalną inaktywację rybosomów eukaryotycznych.

te „białka inaktywujące rybosomy” (ripy) są typowo glikozylowanymi monomerami 30 kDa (ripy typu 1). Jednak, aby przedostać się do powierzchni komórek galaktozydy i wejść do cytozolu, aby dotrzeć do rybosomów, wymagają drugiego monomeru, wiążącego galaktozę, lektyny 30 kDa. Połączone są mostkiem dwusiarczkowym tworząc toksyczne heterodimery (typu 2).

niektóre rośliny, takie jak pszenica i Barley, mają tylko krople typu 1 i nie są trujące, podczas gdy inne, takie jak nasiona roślin castorbean, zawierają ripy typu 2, które należą do najsilniejszych cytotoksyn w przyrodzie. 5% nasion Ricinus składa się z rycyny i RCA (Ricinus communisaglutyniny).

rycyna jest HETERODIMERYCZNYM ODP typu 2. Ten enzym inaktywujący rybosomy (32kda), znany również jako łańcuch a, jest połączony wiązaniem dwusiarczkowym z lektyną wiążącą galaktozę/N-acetylogalaktozaminę (34 kDa), zwaną również Bchainą.

Biosynteza rycyny

rycyna i RCA są syntetyzowane w komórkach bielma dojrzewających nasion i są przechowywane w organelle zwanej „ciałem białkowym”, komorze wakuolarnej. Gdy dojrzałe nasiona kiełkują, toksyny są niszczone przez hydrolizęw ciągu kilku dni.

rycyna rozpoczyna sytezę jako prepolypeptyd zawierający zarówno łańcuchy a, jak I B. Sekwencja sygnałowa NH3-końca kieruje następnie łańcuch do retikulum endoplazmatycznego (ER), a następnie jest rozszczepiana. W miarę wydłużania się polipeptydu prorycyny jest on n-glikozylowany w świetle ER. Białkowe izomerazy dwusiarczkowe katalizują Wiązanie dwusiarczkowe, gdy cząsteczka prorycyny składa się. Prorycyna wpływa na dalsze modyfikacje oligosacharydów w kompleksie Golgiego, a następnie jest transportowana w pęcherzykach do ciał białkowych.

rycyna nie jest aktywna katalitycznie, dopóki nie zostanie proteolitycznie rozszczepiona przez anendopeptydazę w organach białkowych. To dzieli polipeptyd na łańcuch a i łańcuch B nadal połączone pojedynczym wiązaniem dwusiarczkowym. Ponieważ rycyna jest do tego czasu nieaktywna, roślina unika zatruwania własnychrybosomów w przypadku, gdy część prorycyny przypadkowo przechodzi do cytozolu podczas syntezy i transportu.

rycyna działanie enzymatyczne

rycyna część heterodimeru jest enzymem, który wiąże i depurynuje specyficzną adeninę 28S rRNA. Adeninizacja rybosomu zostaje umieszczona pomiędzy dwoma pierścieniami tyrozynowymi w szczelinie katalitycznej enzymu i jest hydrolizowana przez działanie enzymeísN-glikozydazy. Docelowa adenina jest specyficzną sekwencją RNA, która zawiera niezwykłą pętlę tetranukleotydową, GAGA. Rycyna jest bardziej aktywna w stosunku do rybosomów zwierzęcych niż roślinnych, a nienaruszone rybosomy bakteryjne są ogólnie niewrażliwe.

struktura rycyny

ta figura z Lord et al, przedstawia trójwymiarowy rysunek rycyny ze wstążką,wzorowany na danych krystalograficznych rentgenowskich.Górna prawa połowa, przerywana wstążka, to łańcuch A, a dolna lewa połowa, solidna wstążka, to łańcuch B.

łańcuch A (lub RTA)jest 267-aminokwasowym białkiem kulistym. Posiada 8 Helis alfa i 8 arkuszy beta. Miejscem wiązania substratu jest rozszczep pierścienia adeninowego substratu.

łańcuch B (lub RTB) jest 262-aminokwasowym białkiem o kształcie abarbella. Ma miejsce wiązania dla galaktozy na każdym końcu (zob. laktoza). Te dwa miejsca umożliwiają wiązanie wodorowe do specyficznych cukrów błonowych (galaktozy i N-acetylo galaktozaminy). Most dwusiarczkowy (- S-S -) łączy się z RTAwith RTB (far-right, center). Kule są uwięzionymi cząsteczkami wody.

wychwyt rycyny

część RTB rycyny wiąże się zarówno z glikoproteinami, jak i glikolipidami na powierzchniach komórkowych, które kończą się galaktozą. Ma dwa miejsca wiązania dla galaktozy, A 106 do 108 cząsteczek rycyny może wiązać się na komórkę. Jednak tylko cząsteczka singlerycyny, która wchodzi do cytozolu, może inaktywować ponad 1500 rybosomów w ciągu minuty i zabić komórkę.

jak pokazano na schemacie, szlak internalizacji rycyny obejmuje:

1. endocytozę przez pokryte pestki i pęcherzyki lub
2. endocytozę przez gładkie pestki i pęcherzyki. Pęcherzyki łączą się z anendosomem.
3. wiele cząsteczek rycyny jest zwracanych na powierzchnię komórki przez egzocytozę, lub
4. pęcherzyki mogą łączyć się z lizosomami, gdzie rycyna zostałaby zniszczona.
5. jeśli pęcherzyki zawierające rycynę połączą się z siecią Trans Golgiego (TGN),nadal istnieje szansa, że mogą
6. powrócić na powierzchnię komórki.
7. Działanie toksyczne wystąpi, gdy RTA, wspomagany przez RTB, przenika do Tgnmembrany i jest uwalniany do cytozolu.

Po wejściu do cytozolu RTA katalizuje depurynację rybosomów, zatrzymując syntezę białek.

zastosowania terapeutyczne Immunotoksyn

rycyna może być ukierunkowana na określone komórki, takie jak komórki nowotworowe, poprzez sprzężenie podjednostki RTA z przeciwciałami lub czynnikami wzrostu, które wstępnie wiążą niechciane komórki. Immunotoksyny te bardzo dobrze sprawdzają się w zastosowaniach in vitro, np. w przeszczepach szpiku kostnego. Chociaż nie sprawdziły się one zbyt dobrze w wielu sytuacjach in vivo,postęp w tej dziedzinie badań jest obiecujący na przyszłość.

zastosowania in VITRO

w procedurach przeszczepu szpiku kostnego, RTA-immunotoksyny były z powodzeniem stosowane do niszczenia limfocytów T w kościach pobranych od zgodnych histologicznie dawców. Zmniejsza to odrzucenie szpiku kostnego, problemu zwanego” chorobą przeszczep przeciwko gospodarzowi ” (GvHD). W odpornych na steroidy, ostrych sytuacjach GVDH, RTA-immunotoksyny pomagają w leczeniu tego stanu. Ponadto, w autologicznym przeszczepie szpiku kostnego, próbka pacjentów własny szpik kostny jest leczony immunotoksyny anty-T komórek, aby zniszczyć złośliwe komórki T w białaczkach i chłoniakach komórek T.

zastosowania in VIVO

„w leczeniu guzów litych in vivo mogą pojawić się znaczne problemy ze względu na słaby dostęp immunotoksyny (IT) do masy guza; brak swoistości IT, komórkowości nowotworu, wydzielania antygenu, rozpadu lub szybkiego usuwania IT oraz ograniczające działanie niepożądane”. (Lord et al.). Jednym z częstych problemów napotykanych u pacjentów leczonych rycyną-immunotoksyny jest „zespół przecieku naczyniowego”, wktórych płyny wyciekają z naczyń krwionośnych, co prowadzi do hipoalbuminemii, ciężaru ciała i obrzęku płuc. „Wysiłki badawcze mające na celu rozszerzenie i rozwójmunotoksyn i terapii do klinicznego zastosowania w raku i AIDS są kontynuowane ze strategiami wykorzystującymi technologię rekombinacji DNA(Lord et al.).

ablacja Toxigeniczna

Toxigeny

„Toxigeny to Fuzje DNA, w których DNA kodujące silną toksynę, np. RTA, znajduje się pod kontrolą transkrypcyjną promotora i / lub wzmacniacza specyficznego dla tkanki lub etapu rozwoju. Podczas ekspresji wewnątrzkomórkowej produkt toksigenowy powoduje śmierć komórek. Wprowadzenie i ekspresja atoksygenu u transgenicznych zwierząt lub roślin może prowadzić do specyficznej dla typu komórki, która może być wykorzystana do

• badania linii rozwojowych komórek lub do
• generowania zwierzęcych modeli chorób zwyrodnieniowych.”(Lord et al.)

Transport samobójczy

Diagram pokazuje wstrzyknięcie rycyny do nerwu błędnego i późniejsze zniszczenie neuronów (uszkodzone neurony przerywane, nienaruszone neurony stałe).

neurolodzy mogą selektywnie niszczyć neurony, wstrzykując rycynę do nerwów. Mechanizmy transportu aksonalnego wstecznego doprowadzają toksynę do komórek neuronalnych, gdzie zlokalizowane są rybosomy.

analiza Ultrastrukturalna ujawnia, że rycyna najpierw powoduje dyspersję polirybosomów, a następnie szorstkie retikulum endoplazmatyczne dezorganizuje pęcherzyki. Ciała komórkowe (perikaryon) pęcznieją, jądra ulegają degeneracji, a cały neuron rozpada się.

ponieważ rycyna jest lektyną wiążącą N-acetylo galaktozaminę, można ją stosować z różnymi lektynami, które mają różne specyfiki, aby uzyskać wzorce neuronalne glikozylacji. Gdy po wstrzyknięciu toksyny obserwuje się transport samobójczy, potwierdza on obecność reszt N-acetylowych galaktozaminy na powierzchni komórek neuronalnych. Strategie w transporcie samobójczym działają bardzo dobrze w przypadku dorosłych obwodowych neuronów czuciowych i ruchowych, ponieważ są one wrażliwe na rycynę.

neurony w ośrodkowym układzie nerwowym dorosłych są oporne na ablację byrycyny, podczas gdy młode rozwijające się mózgi są wrażliwe, co sugeruje, że rozwój mózgu wiąże się ze zmianami glikozylacji neuronów OUN. Pozostałości galaktoeterminalne mogą być ścięte lub zamaskowane przez dodanie kwasu sialowego.

w eksperymentach z transportem samobójczym często wycieka z niego rycyna, powodując ogólnoustrojowe zatrucie zwierzęcia. Problem ten można rozwiązać, podając jednocześnie rycynę.

podsumowano wartość stosowania strategii transportu samobójców (z Wileyand Oeltmann):

• mapowanie anatomiczne neuronów
• modelowanie chorób zwyrodnieniowych neuronów ruchowych
• badanie następstw uszkodzeń i napraw nerwów obwodowych
• mapowanie komórkowych receptorów neuroprzekaźników
• zastosowania związane z chorobą, w tym
  • eradykacja utajonego wirusa opryszczki pospolitej w czuciowcach trójdzielnych
  • produkcja i Analiza wiązek włóknistych glejowych
  • leczenie koni neuromas

Alber, J. I., and D. M. Alber. (1993) Baby-Safe Houseplants and CutFlowers: Przewodnik po bezpiecznym trzymaniu dzieci i roślin pod jednym dachem.Story Communications Inc. Pownal, Vermont.

(1994) trujące rośliny i grzyby: Ilustrowany przewodnik. CAB International Bureau of Animal Health, Weybridge; Londyn.

Czapla, T. H., and I. A. Johnston. (1990) Effect of plant lectins on the larvaldevelopment of European corn borer (Lepidoptera:pyralidae) and southerncorn rootworm (Coleoptera:chrysomelidae). J. Econ. Entomol, Lanham, Md.: Entomological Society of America, 83(6): 2480-2485.

, (1993) Immunotoxin Therapy of Cancer. Oncology (Huntington), 7(5): 69-78; discussion79-80, 83-6.

Knight, B. (1979) rycyna-silna trucizna mordercza. Br. Med. J. 278: 350-351.

Lord, J. M., Roberts, L. M., and J. D. Robertus. (1994). FASEB J. Luty;8(2):201-8.

Matthews, R. W., and J. R. Matthews (1978). Zachowanie owadów, pub. Wileyand Sons, Inc. Nowy Jork, s. 507.

Okoye, JOA, Enunwaonye, CA. Okorie, A. U. and F. O. I. Anugwa (1987).Patologiczne skutki karmienia prażonej mąki rycynowej Ricinus communis tochicks. Ptasi Patol. 16(2):283-290.

Olaifa, J. I., Matsumura, F., Zeevaart, J. A. D., Mullin, C>a> oraz P. Charalambous. (1991) Lethal amounts of ricinine in green peach aphidsmyzus-persicae suzler feed on castor bean plants. Plant Sci. (Limerick), 73 (2): 253-256.

Purushotham, N. P., Rao, M. S., and G. V. Raghavan (1986). Wykorzystanie Kastor-mączki w mieszaninie koncentratów owiec. Indian J. Anim. Sci.56(10):1090-1093.

Robertus, J. D.(1988). Struktura Toksyn. Leczenie Raka. Res. 37:11-24.

Robertus, J. D. (1991). the structure and action of ricin, a cytotoxicN-glycosidase. Sem. w komórce Biol. 2:23-30.

Vitetta, E. S. and P. E. Thorpe, (1991) Immunotoxins containing ricin or ITSA chain, Sem. w komórce Biol. 2:47-58.

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