Ρικίνη

Η ρικίνη είναι μια εξαιρετικά τοξική φυσικώς απαντώμενη λεκτίνη που απαντάται στους σπόρους του φυτού ρετσινολαδιά (Ricinus communis). Μία δόση καθαρής ρικίνης σε σκόνη με μέγεθος ολίγων κόκκων επιτραπέζιου αλατιού μπορεί να επιφέρει τον θάνατο σε ενήλικα άνθρωπο.[1] Η μέση θανατηφόρος δόση (LD 50) ρικίνης είναι περίπου 22 μικρογραμμάρια ανά χιλιόγραμμο σωματικού βάρους (1,78 χιλιοστόγραμμα για τον μέσο ενήλικα). Χάρη σύγκρισης, ένα τυπικό δισκίο παρακεταμόλης (ακεταμινοφαίνη) περιέχει 500 mg ακεταμινοφαίνης και μια χαμηλή δόση ασπιρίνης περιέχει 81 mg ασπιρίνης.[2] Η στοματική πρόσληψη ρικίνης αποβαίνει πολύ λιγότερο τοξική και εκτιμάται ότι η θανατηφόρος δόση στον άνθρωπο είναι περίπου 1 χιλιοστόγραμμο ανά χιλιόγραμμο.[2]

Τοξικότητα

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η ρικίνη είναι πολύ δηλητηριώδης είτε εισπνέεται είτε λαμβάνεται με ένεση είτε με κατάποση. Δρα ως τοξίνη με αναστολή της πρωτεϊνικής σύνθεσης.[3] Αποτρέπει κύτταρα από τη "συναρμολόγηση" διαφόρων αμινοξέων προς πρωτεΐνες σύμφωνα με τα μηνύματα που λαμβάνονται από το αγγελιοφόρο RNA σε μία διαδικασία που διενεργείται από το κύτταρο στα ριβοσώματα, δηλαδή το πιο βασικό επίπεδο του μεταβολισμού των κυττάρων, που είναι απαραίτητη για όλα τα ζωντανά κύτταρα και έτσι για την ίδια τη ζωή. Η ρικίνη είναι ανθεκτική, αλλά όχι αδιαπέραστη, στον μεταβολισμό από πεπτιδάσες. Με κατάποση, η παθολογία της ρικίνης περιορίζεται σε μεγάλο βαθμό στον γαστρεντερικό σωλήνα, όπου μπορεί να προκαλέσει τραυματισμούς του βλεννογόνου. Με την κατάλληλη θεραπεία, οι περισσότεροι ασθενείς θα έχουν πλήρη ανάκαμψη.[4][5]

Επειδή τα συμπτώματα που προκαλούνται προέρχονται από την αποτυχία σύνθεσης πρωτεϊνών από τα κύτταρα, κάνουν την εμφάνισή τους μετά από μια όχι σταθερή καθυστέρηση που εκτείνεται από λίγες ώρες μέχρι μια πλήρη ημέρα μετά την έκθεση. Αντίδοτο έχει αναπτυχθεί από τον στρατό του Ηνωμένου Βασιλείου, αν και δεν έχει ακόμη δοκιμαστεί σε ανθρώπους.[6][7] Ένα άλλο αντίδοτο που αναπτύχθηκε από τον στρατό των ΗΠΑ, έχει αποδειχθεί ότι είναι ασφαλές και αποτελεσματικό σε πειραματόζωα (ποντίκια) με ένεση όταν αίμα πλούσιο σε αντισώματα αναμιγνύεται με ρικίνη, ενώ έγιναν και κάποιες δοκιμές σε ανθρώπους.[8] Συμπτωματική και υποστηρικτική θεραπεία είναι διαθέσιμες. Οι επιζώντες συχνά αναπτύσσουν μακροχρόνια βλάβη ορισμένων οργάνων. Η ρικίνη προκαλεί ισχυρή διάρροια και τα θύματα μπορεί να πεθάνουν από το κυκλοφορικό σοκ. Ο θάνατος επέρχεται συνήθως μέσα σε 3-5 ημέρες από την έκθεση.[9]

Οι σπόροι συνθλίβονται σε μια μορφή ελαιοτριβείου για την εξαγωγή καστορελαίου. Αυτή η διαδικασία αφήνει ως κατάλοιπο τα στερεά τμήματα των σπερμάτων, που ονομάζονται "πίτα", "πίτα του ελαίου", και "πίτα σύνθλιψης". Ενώ οι "πίτες" που προέρχονται από σύνθλιψη καρύδας, φιστικιών και βαμβακιού μπορούν να χρησιμοποιηθούν είτε ως ζωοτροφές ή / και λιπάσματα, η τοξική φύση τους τις εμποδίζει από τη χρήση τους ως ζωοτροφές, εκτός εάν η ρικίνη πρώτα απενεργοποιηθεί με κλίβανο.[10] Τυχαία κατάποση "πίτας" από σπέρματα του ricinus communis που έχει χρησιμοποιηθεί ως λίπασμα έχει αναφερθεί ότι είναι υπεύθυνη για θανατηφόρα δηλητηρίαση από ρικίνη σε ζώα.[3][11]

Οι θάνατοι από κατάποση σπόρων του φυτού είναι σπάνιοι, εν μέρει λόγω του δύσπεπτου περιβλήματός τους, και επειδή το σώμα μπορεί, αν και με δυσκολία, να υποβάλει σε διαδικασία πέψης τη ρικίνη.[12] Ο πολτός από οκτώ σπέρματα θεωρείται επικίνδυνος για ενήλικο άτομο.[13] Οι Rauber και Heard αναφέρουν ότι η προσεκτική εξέταση μελετών περιπτώσεων (case studies) των αρχών του 20ού αιώνα, δείχνουν ότι δημόσιες και επαγγελματικές αντιλήψεις της τοξικότητας της ρικίνης «δεν αντικατοπτρίζουν με ακρίβεια τις δυνατότητες της σύγχρονης ιατρικής διαχείρισης».[14]

Υπερδοσολογία

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Πιο σοβαρά επεισόδια δηλητηρίασης στον άνθρωπο είναι το αποτέλεσμα της από του στόματος κατάποσης σπερμάτων του φυτού, 5-20 των οποίων θα μπορούσαν να αποδειχθούν μοιραία για έναν ενήλικα. Ωστόσο, υπήρχε μία περίπτωση 37χρονης γυναίκας που επέζησε ύστερα από πρόσληψη 30 σπερμάτων στις Ηνωμένες Πολιτείες το 2013.[15] Τα θύματα συχνά εμφανίζουν πρόδηλη ναυτία, διάρροια, ταχυκαρδία και υπόταση, και επιληπτικές κρίσεις εξακολουθούν να υπάρχουν μέχρι και για μια εβδομάδα.[3] Οι συγκεντρώσεις ρικίνης ή ρικινίνης στο αίμα, στο πλάσμα ή στα ούρα μπορούν να μετρηθούν για να επιβεβαιωθεί η διάγνωση.Οι εργαστηριακές εξετάσεις συνήθως περιλαμβάνουν ανοσοδοκιμασία ή υγρή χρωματογραφία-φασματομετρία μάζας.[16]

Θεραπεία δηλητηρίασης

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Δεν υπάρχει αντίδοτο για δηλητηρίαση από ρικίνη σε ανθρώπους. Οι υπάρχουσες θεραπείες δίνουν έμφαση στην ελαχιστοποίηση των επιπτώσεων του δηλητηρίου. Πιθανές θεραπείες περιλαμβάνουν ενδοφλέβια χορήγηση υγρών, υποβοήθηση της αναπνοής ή χορήγηση φαρμάκων για την αντιμετώπιση των επιληπτικών κρίσεων και χαμηλή αρτηριακή πίεση. Εάν η ρικίνη έχει καταποθεί πρόσφατα, το στομάχι μπορεί να υποστεί έκπλυση με ενεργό άνθρακα.[17]

Βιοχημεία

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η ρικίνη έχει ταξινομηθεί ως τύπου 2 πρωτεΐνη αδρανοποίησης ριβοσώματος (RIP). Ενώ ο τύπος 1 RIP αποτελείται από πρωτεΐνες απλής αλυσίδας που έχουν καταλυτική δράση, οι τύπου 2 RIPs, επίσης γνωστές ως ολοτοξίνες, αποτελούνται από δύο διαφορετικές αλυσίδες πρωτεϊνών που σχηματίζουν ένα ετεροδιμερές σύμπλοκο. Στον τύπο 2 RIP οι πρωτεΐνες αποτελούνται από μια Α αλυσίδα που είναι λειτουργικά ισοδύναμη με τον τύπο 1 RIP, ομοιοπολικά συνδεδεμένη με ένα μόνο δισουλφιδικό δεσμό με μια αλυσίδα Β, η οποία είναι καταλυτικά αδρανής, αλλά χρησιμεύει για να μεσολαβήσει στη μεταφορά του συμπλόκου πρωτεΐνης ΑΒ από την επιφάνεια του κυττάρου, μέσω φορέων κυστιδίων, στον αυλό του ενδοπλασματικού δικτύου (ER). Αμφότερες οι τύπου 1 και τύπου 2 RIP είναι λειτουργικά δραστικά έναντι των ριβοσωμάτων in vitro, ωστόσο μόνο οι τύπου 2 RIPs εμφανίζουν κυτταροτοξικότητα που οφείλεται στις λεκτινικές ιδιότητες της Β αλυσίδας. Για να εμφανίσετε τη λειτουργία αδρανοποίησης ριβοσώματος, ο δισουλφιδικός δεσμός στη ρικίνη πρέπει να διασπαστεί με αναγωγή του.[18]

Βιοσύνθεση

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η ρικίνη συντίθεται στο ενδοσπέρμιο του σπέρματος του φυτού ρετσινολαδιά.[19] Η πρόδρομος πρωτεΐνη της ρικίνης αποτελείται από πεπτίδιο 576 αμινοξέων μήκους και περιέχει ένα πεπτίδιο σήματος ( αμινοξέα στις θέσεις 1-35), την αλυσίδα ρικίνης Α (36 έως 302), ένα πεπτίδιο σύνδεσης (303-314), και την αλυσίδα ρικίνης Β (315 - 576).[20] Η Ν-τερματική αλληλουχία σήματος παραδίδει το προ- προπολυπεπτίδιο στο ενδοπλασματικό δίκτυο (ER) και, στη συνέχεια, το πεπτίδιο-σηματοδότης αποκόπτεται. Εντός του αυλού του ενδοπλασματικού δικτύου το προπολυπεπτίδιο είναι γλυκοζυλιωμένο και μία ισομεράση δισουλφιδίου διασπά τον δισουλφιδικό δεσμό σχηματισμού μεταξύ κυστεϊνών 294 και 318. Το προπολυπεπτίδιο υφίσταται περαιτέρω γλυκοζυλίωση εντός του σωματίου Golgi και μεταφέρεται στους σχηματισμούς αποθήκευσης πρωτεΐνης. Το προπολυπεπτίδιο διασπάται με τη βοήθεια μιας ενδοπεπτιδάσης που οδηγεί στην παραγωγή της πρωτεΐνης - ώριμης ρικίνης που αποτελείται από μία αλυσίδα Α 267 αμινοξέων και Β αλυσίδα 262 αμινοξέων, οι οποίες είναι ομοιοπολικά συνδεδεμένες με έναν απλό δισουλφιδικό δεσμό.[19]

Δομή

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η τεταρτοταγής δομή της ρικίνης είναι ένα σφαιρικό, γλυκοζυλιωμένο ετεροδιμερές περίπου 60-65 kDa.[12] Η αλυσίδα Α και η αλυσίδα Β έχουν παρόμοια μοριακά βάρη περίπου 32 kDa και 34 kDa, αντίστοιχα.

  • Η αλυσίδα Α της ρικίνης (RTA) είναι μία Νγλυκοσίδη - υδρολάση που αποτελείται από 267 αμινοξέα.[21] Έχει τρεις δομικές περιοχές με περίπου το 50% του πολυπεπτιδίου να διατάσσεται σε άλφα-έλικες και βήτα-φύλλα.[22] Σχηματίζει τρεις διακριτές περιοχές, με μια έντονη σχισμή που αποτελεί το ενεργό κέντρο της RTA.
  • Η Β αλυσίδα της ρικίνης (RTB) είναι μια λεκτίνη που αποτελείται από 262 αμινοξέα που είναι σε θέση να δεσμεύουν τα τερματικά κατάλοιπα της γαλακτόζης στις επιφάνειες των κυττάρων.[23] Η RTB σχηματίζει διλοβική δομή που μοιάζει με έλλειψη άλφα-έλικες ή βήτα-φύλλα όπου οι ατομικοί λοβοί περιέχουν τρεις υποτομείς. Τουλάχιστον ένας από αυτούς τους τρεις υποτομείς σε κάθε ομόλογο λοβού διαθέτει έναν θύλακα δέσμευσης σακχάρου, που προσδίδει στην RTB τον λειτουργικό χαρακτήρα της.

Πολλά φυτά όπως το κριθάρι έχουν την αλυσίδα Α, αλλά όχι τη Β αλυσίδα. Οι άνθρωποι δεν αρρωσταίνουν από την κατανάλωση μεγάλων ποσοτήτων των εν λόγω τροφίμων, ενώ η ρικίνη Α εμφανίζει εξαιρετικά χαμηλή τοξικότητα για όσο διάστημα η αλυσίδα Β δεν είναι παρούσα.

Παραπομπές

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
  1. ↑ «What Makes Ricin So Deadly[1] - What Makes Ricin So Deadly». Anthony Sabella. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 30 Απριλίου 2013. Ανακτήθηκε στις 24 Απριλίου 2013. 
  2. ↑ 2,0 2,1 «EFSA Scientific Opinion: Ricin (from Ricinus communis) as undesirable substances in animal feed [1] - Scientific Opinion of the Panel on Contaminants in the Food Chain». Efsa.europa.eu. Ανακτήθηκε στις 1 Σεπτεμβρίου 2010. [νεκρός σύνδεσμος]
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 Ujváry I (2010). Krieger R, επιμ. Hayes´ Handbook of Pesticide Toxicology (Third έκδοση). Elsevier, Amsterdam. σελίδες 119–229. ISBN 978-0-12-374367-1. 
  4. ↑ Schep LJ, Temple WA, Butt GA, Beasley MD (November 2009). «Ricin as a weapon of mass terror—separating fact from fiction». Environ Int 35 (8): 1267–71. doi:10.1016/j.envint.2009.08.004. PMID 19767104. 
  5. ↑ Kopferschmitt J, Flesch F, Lugnier A, Sauder P, Jaeger A, Mantz JM (April 1983). «Acute voluntary intoxication by ricin». Hum Toxicol 2 (2): 239–42. doi:10.1177/096032718300200211. PMID 6862467. 
  6. ↑ Rincon P (2009-11-11). «Ricin 'antidote' to be produced». BBC News. http://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/8351666.stm. Ανακτήθηκε στις 2010-09-01. 
  7. ↑ «Human trial proves ricin vaccine safe, induces neutralizing antibodies; further tests planned». University of Texas Southwestern Medical Center. 30 Ιανουαρίου 2006. Ανακτήθηκε στις 7 Μαΐου 2012. 
  8. ↑ Karen Fleming-Michael (1 Σεπτεμβρίου 2005). «Vaccine for ricin toxin developed at Detrick lab». Dcmilitary.com. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 24 Μαΐου 2012. Ανακτήθηκε στις 1 Σεπτεμβρίου 2010. 
  9. ↑ «The Emergency Response Safety and Health Database: Biotoxin: RICIN». Centers for Disease Control and Prevention (CDC). 1 Αυγούστου 2008. Ανακτήθηκε στις 17 Φεβρουαρίου 2011. 
  10. ↑ «Oil cake (chemistry)». Encyclopedia Britannica. 
  11. ↑ Soto-Blanco B, Sinhorini IL, Gorniak SL, Schumaher-Henrique B (June 2002). «Ricinus communis cake poisoning in a dog». Vet Hum Toxicol 44 (3): 155–6. PMID 12046967. 
  12. ↑ 12,0 12,1 Aplin PJ, Eliseo T (September 1997). «Ingestion of castor oil plant seeds». Med. J. Aust. 167 (5): 260–1. PMID 9315014. 
  13. ↑ Wedin GP, Neal JS, Everson GW, Krenzelok EP (May 1986). «Castor bean poisoning». Am J Emerg Med 4 (3): 259–61. doi:10.1016/0735-6757(86)90080-X. PMID 3964368. https://archive.org/details/sim_american-journal-of-emergency-medicine_1986-05_4_3/page/259. 
  14. ↑ Rauber A, Heard J (December 1985). «Castor bean toxicity re-examined: a new perspective». Vet Hum Toxicol 27 (6): 498–502. PMID 4082461. 
  15. ↑ «Survived after injesting 30 castor beans». The Salt Lake Tribune. October 3, 2013. http://www.sltrib.com/sltrib/news/56953989-78/amp-woman-north-ricin.html.csp. Ανακτήθηκε στις 2014-08-03. 
  16. ↑ Baselt RC (2011). Disposition of Toxic Drugs and Chemicals in Man (Ninth έκδοση). Seal Beach, California: Biomedical Publications. σελίδες 1497–1499. ISBN 978-0-9626523-8-7. 
  17. ↑ http://emergency.cdc.gov/agent/ricin/qa.asp
  18. ↑ Wright HT, Robertus JD (July 1987). «The intersubunit disulfide bridge of ricin is essential for cytotoxicity». Arch. Biochem. Biophys. 256 (1): 280–4. doi:10.1016/0003-9861(87)90447-4. PMID 3606124. 
  19. ↑ 19,0 19,1 Lord MJ, Roberts LM (2005). «Ricin: structure, synthesis, and mode of action». Στο: Raffael S, Schmitt M. Microbial Protein Toxins. Topics in Current Genetics. 11. Berlin: Springer. σελίδες 215–233. doi:10.1007/b100198. ISBN 3-540-23562-0. 
  20. ↑ «P02879 Ricin precursor - Ricinus communis (Castor bean)». UniProtKB. UniProt Consortium. 
  21. ↑ Olsnes S, Pihl A (July 1973). «Different biological properties of the two constituent polypeptide chains of ricin, a toxic protein inhibiting protein synthesis». Biochemistry 12 (16): 3121–6. doi:10.1021/bi00740a028. PMID 4730499. 
  22. ↑ Weston SA, Tucker AD, Thatcher DR, Derbyshire DJ, Pauptit RA (December 1994). «X-ray structure of recombinant ricin A-chain at 1.8 A resolution». J. Mol. Biol. 244 (4): 410–22. doi:10.1006/jmbi.1994.1739. PMID 7990130. 
  23. ↑ Wales R, Richardson PT, Roberts LM, Woodland HR, Lord JM (October 1991). «Mutational analysis of the galactose binding ability of recombinant ricin B chain». J. Biol. Chem. 266 (29): 19172–9. PMID 1717462.