Ricinus Toxin från Ricinusväxter, Ricinus communis

Ricin är ett av de mest giftiga naturligt förekommande ämnena som är kända.

fröna från Ricinus communis, Ricinus communis, är giftiga för människor, djur och insekter. Ett av de viktigaste toxiska proteinerna är ”ricin”,namngivet av Stillmark 1888 när han testade bönans extrakt på röda blodceller och såg dem agglutinera. Nu vet vi att agglutinationen berodde påtill ett annat toxin som också var närvarande, kallat RCA (Ricinus communisagglutinin). Ricin är ett potent cytotoxin men ett svagt hemagglutinin, därasrca är ett svagt cytotoxin och ett kraftfullt hemagglutinin.

förgiftning genom intag av ricinbönan beror på ricin, notRCA, eftersom RCA inte tränger in i tarmväggen och inte påverkarröda blodkroppar om de inte ges intravenöst. Om RCA injiceras i blodet kommer det att få de röda blodkropparna att agglutinera och brista av hemolys.

kanske bara en milligram ricin kan döda en vuxen. Symtomen på mänsklig förgiftning börjar inom några timmar efter intag.

om döden inte har inträffat på 3-5 dagar, återhämtar offret vanligtvis.Det är lämpligt att hålla barn borta från ricinusbönor eller halsbandgjord med sina frön. I själva verket har inte ens dem i eller runt ett hus medsmå barn. Om de äter bladen eller sväljer frön kan de fåförgiftas. De mycket giftiga frön pärlstav i halsband, orsaka hudirritationvid kontaktpunkten.

om fröet sväljs utan att tugga, och det inte finns någon skada på fröskiktet, kommer det sannolikt att passera ofarligt genom matsmältningskanalen. Men om det tuggas eller bryts och sedan sväljs, kommer ricintoxinet att absorberasav tarmarna.

det sägs att bara ett frö kan döda ett barn. Barn är känsligare änvuxna med vätskeförlust på grund av kräkningar och diarre, och kan snabbt bliallvarligt uttorkad och dö.

Castor bean växter i en trädgård bör inte tillåtas blomma och frö.

Castor Bean växt, förgiftning och olja

castor bean växt, Ricinus communis, är en ”infödd i tropisk Africacultivated i flera sorter för oljan som finns i dess löv och för dess boldfoliage.”(Alber och Alber)

de ” stalkade bladen består av vanligtvis åtta utstrålande, spetsiga bladmed lätt tandade kanter och framträdande centrala vener. Många sorter ärgrön, men vissa är rödbruna.”(Cooper och Johnson) blommorna ärgrön och inkonsekvent, men rosa eller röd i pigmenterade sorter. Manystamens ligger nära basen och förgrenande pistiller ligger nära toppen av theflower. De mjuka spined frukterna som innehåller attraktivt fläckiga frönär särdrag hos växten.

den odlas som prydnadsväxter i trädgårdar, ibland som en krukväxt, och ocksåväxer som ogräs. Det är en årlig i söder och en perenn i tropikerna, och det kan nå”15 fot hög utomhus”. Det är en woody ört som tillhör familjen Euphorbiacea (Spurge).

Castor Bean poisoning – barn

det är lämpligt att hålla barn borta från castor bean-växten eller halsbandet med sina frön. Faktum är att de inte ens har dem i eller runt ett hus medsmå barn. Om de äter bladen eller sväljer frön kan de fåförgiftas. De mycket giftiga frön pärlstav i halsband, orsaka hudirritationvid kontaktpunkten.

om fröet sväljs utan att tugga, och det inte finns någon skada på fröskiktet, kommer det sannolikt att passera ofarligt genom matsmältningskanalen. Men om det tuggas eller bryts och sedan sväljs, kommer ricintoxinet att absorberasav tarmarna.

det sägs att bara ett frö kan döda ett barn. Barn är känsligare änvuxna med vätskeförlust på grund av kräkningar och diarre, och kan snabbt bliallvarligt uttorkad och dö.

Castor bean växter i en trädgård bör inte tillåtas blomma och frö. Agood övning är att”nippa den i knoppen”.

mord

1978 användes ricin för att mörda Georgi Markov 1978, en Bulgariskjournalist som talade ut mot den bulgariska regeringen. Han var stabbed med punkten på ett paraply medan han väntade vid en busshållplats nära Waterloo Station i London. De hittade en perforerad metallpelletembedded i hans ben som förmodligen innehöll ricintoxinet.

djur

bladlöss, ritade till höger på ett blad av ricinusbönan, är mottagligatill förgiftning från intag av floem. Sap-suckers dog inom 24timmar efter utfodring.

den europeiska majsborraren och de södra majsrotmasklarverna dödades när de utsattes för foder målade med 2% ricin. Studier som dessa ärförutsatt att utveckla” naturliga ” bekämpningsmedel. Castorbönor används som ingrediens i vissa djurfoder efter att oljan har extraherats eller inaktiverats genom uppvärmning i 20 minuter vid 140oC. Försök att använda ricinbönor i foder för boskap involverar olika metoderav inaktiverande ricin samtidigt som näringsvärdet bibehålls. Vissa studier harvisade att även efter sådan värmebehandling kvarstår toxicitet. Till exempel var det dödligt för gräsandankor med tanke på foderet. ”Måltidets toxicitet kan bero på antingen en värmestabil eller tillväxthämmande faktor eller på grund avminutrester av ricin”(Okoye et al.)
en studie med får visade att autoklaverad ricinbönmjöl kan inkorporeras till 10% av fårrantionerna utan någon sjuk effekt.

förgiftning av boskap sker vanligtvis genom oavsiktlig inkorporering av castorbeans i deras foder. Hästar är särskilt sårbara.

För mer detaljerad information om effekterna av Ricin på boskap, se…”Giftiga växter sida, Ricinus Communis, http://res.agr.ca./

ricinolja

ricinusbönor pressas för att extrahera ricinolja som används för medicinska ändamål. Ricin delas inte in i oljan eftersom den är vattenlöslig,därför innehåller ricinolja inte ricin, förutsatt att ingenkorskontaminering inträffade under produktionen.

Mer information som beskriver dem finns under listan för Castor Bean, i det kanadensiska giftiga Växtinformationssystemet, med tillstånd av Derek B. Munro.

mekanism för toxisk verkan

många cytotoxiska proteiner från en mängd olika växter har identifierats,och de är relaterade till ricin både i struktur och funktion. De hämmerproteinsytes genom att specifikt och irreversibelt inaktiveraeukaryota ribosomer.

dessa ”ribosominaktiverande proteiner” (RIPs) är typicallyN-glykosylerade, 30 kDa-monomerer (typ 1 RIPs). Men för attbinda till cellytan galaktosider och gå in i cytosolen för att nå ribosomer,kräver de en andra monomer, en galaktosbindande, 30 kDa lektin. Themonomers förenas av en disulfidbro för att bilda de giftiga heterodimererna(typ 2 RIPs).

vissa växter, såsom vete ochkorn, har bara typ 1rips och är inte giftiga, medan andra, såsom castorbean växtfrö, innehåller de typ 2-RIPs som är blandmest potenta cytotoxiner i naturen. 5% av Ricinusfröet består av ricin och RCA (Ricinus communisagglutinin).

Ricin är en heterodimerisk typ 2 RIP. Detta ribosominaktiverande enzym (32kDa), även känt som A-kedjan, är kopplat av en disulfidbindning tillgalaktos/n-acetylgalaktosaminbindande lektin (34 kDa), även kallad Bchain.

Ricin biosyntes

Ricin och RCA syntetiseras i endospermcellerna av mogna frön ochlagras i en organell som kallas” proteinkroppen”, ett vakuolärt fack. När det mogna fröet groddar förstörs toxinerna genom hydrolysinom några dagar.

Ricin börjar sytes som en prepropolypeptid som innehåller båda aand B-kedjorna. Signalsekvensen för NH3-terminalen riktar sig tillfascent kedja till endoplasmatisk retikulum (ER) och klyvs sedan av. När proricinpolypeptiden förlängs är den n-glykosylerad inom er: s lumen. Proteindisulfidisomeraser katalyserar disulfidbindningsbildning när proricinmolekylen viks sig själv. Proricin genomgår ytterligare oligosackaridmodifieringar inom Golgi-komplexet och transporteras sedan i vesiklar till proteinkropparna.

Ricin är inte katalytiskt aktivt förrän det proteolytiskt klyvs av anendopeptidas i proteinkropparna. Detta delar polypeptidein i A-kedjan och B-kedjan som fortfarande är kopplad av en enda disulfidbindning. Eftersom ricin är inaktivt fram till dess undviker växten att förgifta sin egenribosomer om vissa proricin oavsiktligt passerar in i cytosolen undersyntes och transport.

Ricin enzymatisk verkan

ricin en del av heterodimeren är enzymet som binder ochdepurinerar ett specifikt adenin av 28S rRNA. Adenineringen av ribosomen blir inklämd mellan två tyrosinringar ikatalytisk klyfta av enzymet och hydrolyseras av enzyme-oxisn-glykosidasverkan. Mål adenin är en specifik RNA-sekvens sominnehåller den ovanliga tetranukleotid-slingan, GAGA. Ricin är mer aktivmot djur än växtribosomer, och intakta bakteriella ribosomer ärgenerellt inte mottagliga.

Ricin Structure

denna figur från Lord et al, visar en 3-dimensionell bandritning av ricin,modellerad från Röntgenkristallografidata.Den övre högra halvan, det prickade bandet, är A-kedjan, och den nedre vänstra halvan, det fasta bandet, är B-kedjan.

a-kedjan (eller RTA)är ett 267-aminosyra globulärt protein. Den har 8alpha helices och 8 beta-ark. Substratbindningsstället är klyftmärkt av substratadeninringen.

b-kedjan (eller RTB) är ett 262-aminosyraprotein som är format som abarbell. Den har en bindningsplats för galaktos i varje ände, (avbildad av laktoseringar). Dessa två platser tillåter vätebindning till specifika membransocker (galaktos och N-acetyl galaktosamin). En disulfidbro (- S-s -) ansluter sig till RTAwith RTB (längst till höger, mitt). Sfärerna är fångade vattenmolekyler.

Ricin upptag

RTB-delen av ricin binder till både glykoproteiner och glykolipider vid cellytor som avslutas med galaktos. Den har två bindningsställen för galaktos, och 106 till 108 ricin molekyler kan binda per cell. Men bara en singlericinmolekyl som kommer in i cytosolen kan inaktivera över 1500 ribosomer perminut och döda cellen.

som visas i diagrammet innefattarväg för internalisering av ricin:

1. endocytos av belagda gropar och vesiklar eller,
2. endocytosos av släta gropar och vesiklar. Blåsorna smälter med anendosom.
3. många ricin molekyler återförs till cellytan genom exocytos, eller
4. vesiklarna kan smälta till lysosomer där ricin skulle förstöras.
5. om de ricininnehållande vesiklarna smälter samman till Trans Golgi-nätverket (TGN),finns det fortfarande en chans att de kan
6. återgå till cellytan.
7. toxisk verkan kommer att inträffa när RTA, med hjälp av RTB, tränger in i tgnmembranet och frigörs i cytosolen.

en gång inuti cytosolen katalyserar RTA depurineringen av ribosomerna och stoppar proteinsyntesen.

terapeutiska tillämpningar av Immunotoxiner

Ricin kan riktas mot specifika celler, såsom cancerceller, genom att anpassa rta-subenheten till antikroppar eller tillväxtfaktorer som preferentiellt binder de oönskade cellerna. Dessa immunotoxiner har fungerat mycket bra för in vitro-applikationer, t.ex. benmärgstransplantationer. Även om de inte har fungerat särskilt bra i många In vivo-situationer,visar framsteg inom detta forskningsområde löfte för framtiden.

in VITRO-applikationer

vid benmärgstransplantationsprocedurer har RTA-immunotoxin använts framgångsrikt för att förstöra T-lymfocyter i benmärg som tagits från histokompatibla givare. Detta minskar avstötningen avdonor benmärg, ett problem som kallas ”graft-vs-host disease” (GVHD). I steroidresistenta, akuta gvdh-situationer hjälpte rta-immunotoxineravvika tillståndet. Även vid autolog benmärgstransplantation, ett prov avpatienternas egen benmärg behandlas med anti-t-cellimmunotoxiner för attförstöra maligna T-celler i t-cellleukemier och lymfom.

in VIVO-applikationer

”För in vivo-behandling av fasta tumörer kan betydande problem uppståpå grund av dålig tillgång till immunotoxinet (IT) till tumörmassan; brist på IT-specificitet, tumörcellheterogenitet, antigenutsöndring, nedbrytning eller snabb clearance av IT ochdosbegränsande biverkningar”. (Lord et al.). Ett vanligt problem som uppstått ipatienter behandlade med ricin-immunotoxiner är ”vaskulärt läckagesyndrom”, ivilka vätskor läcker från blodkärl som leder till hypoalbuminemi, viktgain och lungödem. ”Forskningsinsatser för att expandera och utvecklasimmunotoxiner och terapier för klinisk användning i cancer och AIDS ärfortsätter med strategier som använder rekombinant DNA-teknik (Lord et al.).

Toxigen Ablation

Toxigenes

” Toxigenes är DNA – fusioner där DNA som kodar för ett potent toxin, t.ex. RTA, placeras under transkriptionskontroll av en vävnads-eller utvecklings-specifik promotor och/eller förstärkare. När den uttrycks intracellulärt orsakar toxigenprodukten celldöd. Introduktionen och uttrycket av atoxigen hos transgena djur eller växter kan leda till celltypsspecifikablation, som kan användas för att

• studera utvecklingscellslinjer eller att
• generera djurmodeller av degenerativa sjukdomar.”(Lord et al.)

Självmordstransport

Diagram visar injektion av ricin i vagal nerv och efterföljande destruktion av neuroner (streckade neuroner förstörda, fasta neuroner opåverkade).Neuroscientists kan selektivt förstöra neuroner genom att injicera ricin i nerver. Retrograde axonala transportmekanismer tar toxinet till neuronala cellkroppar där ribosomerna är lokaliserade.

ultrastrukturell analys avslöjar att ricin Först orsakar dispersionen avpolyribosomer, och sedan disorganiserar den grova endoplasmiska retikulumet isläta vesiklar. Cellkropparna (perikaryon) sväller, kärnorna degenereraroch hela neuronen sönderdelas.

eftersom ricin är ett N-acetyl galaktosaminbindande lektin, kan det användas medolika lektiner som har olika specificiteter tomap neuronala mönsterav glykosylering. När självmordstransport observeras efter injektion av thetoxin bekräftar det närvaron av N-acetyl galaktosaminrester påneuroncellytan. Strategier i självmordstransport fungerar mycket bra istudier av vuxna perifera sensoriska och motoriska neuroner eftersom deär känsliga för ricin.

neuroner i centrala nervsystemet hos vuxna är resistenta mot ablation byricin, medan unga utvecklande hjärnor är känsliga, vilket tyder på att hjärnutveckling innebär förändringar i glykosylering av CNS-neuroner. Galaktoseterminala rester kan antingen klippas eller maskeras genom tillsats av sialinsyrarester.

i självmordsförsök läcker ofta en del ricin ut urnerv, vilket orsakar systemisk förgiftning av djuret. Detta problem kan varaundvikas genom att samtidigt administrera ett ricin antiserum.

värdet av att använda suicidtransportstrategier sammanfattas (från Wileyand Oeltmann):

• anatomisk kartläggning av neuroner
• modellering av motoriska neurondegenerativa sjukdomar
• studera konsekvenser av perifer nervskada och reparationmekanismer
• kartläggning av cellulära neurotransmittorreceptorer
• sjukdomsrelaterade applikationer inklusive
  • utrotning av latent herpes simplexvirus i trigeminala sensoryneuroner
  • produktion och analys av gliala fibrillära buntar
  • behandling av equine neurom

Alber, J. I. och D. M. Alber. (1993) Babysäkra Krukväxter och snittblommor: En Guide för att hålla barn och växter säkert under samma tak.Story Communications Inc. Pownal, Vermont.

Cooper, M. R. och A. W. Johnson. (1994) giftiga växter och svampar:en illustrerad Guide. CAB International Bureau of Animal Health, Weybridge, London.

Czapla, T. H. och I. A. Johnston. (1990) effekt av växtlektiner på larvenutveckling av europeisk majsborrare (Lepidoptera:pyralidae) och southerncorn rootworm (Coleoptera:chrysomelidae). J. Econ. Entomol, Lanham, Md.: Entomological Society of America, 83 (6):2480-2485.

Frankel, A. E., (1993) Immunotoxinbehandling av Cancer. Onkologi( Huntington), 7(5): 69-78; diskussion79-80, 83-6.riddare, B. (1979) Ricin-ett potent mordgift. Br. Med. J. 278: 350-351.

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

Matthews, R. W. och J. R. Matthews (1978). Insektsbeteende, pub. Wileyand Sons, Inc. New York, s. 507.

Okoye, JOA, Enunwaonye, CA. Okorie, A. U. och F. O. I. Anugwa (1987).Patologiska effekter av utfodring av rostad ricinus bönmjöl Ricinus communis tochicks. Avian Pathol. 16(2):283-290.

Olaifa, J. I., Matsumura, F., Zeevaart, J. A. D., Mullin, C >A> och P. Charalambous. (1991) dödliga mängder ricinin i grön persika bladlössmyzus-persicae suzler matade på ricinböna växter. Växt Sci. (Limerick), 73(2): 253-256.

Purushotham, NP, Rao, MS och GV Raghavan (1986). Användning avcastor-måltid i koncentratblandningen av får. Indiska J. Anim. Sci.56(10):1090-1093.

Robertus, J. D.(1988). Toxinstruktur. Cancer Behandla. Res. 37: 11-24.

Robertus, jd (1991) strukturen och verkan av ricin, ett cytotoxicN-glykosidas. Sem. i Cell Biol. 2:23-30.

Vitetta, E. S. Och P. E. Thorpe, (1991) Immunotoxiner innehållande ricin eller Itsa-kedja, Sem. i Cell Biol. 2:47-58.

Wiley, rg och TN Oeltmann, (1991) Ricin och relaterade Växttoxiner:verkningsmekanismer och neurobiologiska tillämpningar; i, Handbok förnaturliga toxiner, Vol.6, ed. R. F. Keeler och A. T. tu, Marcel Dekker, Inc., NewYork.