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. 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. Η στοματική πρόσληψη ρικίνης αποβαίνει πολύ λιγότερο τοξική και εκτιμάται ότι η θανατηφόρος δόση στον άνθρωπο είναι περίπου 1 χιλιοστόγραμμο ανά χιλιόγραμμο.

Τοξικότητα
Η ρικίνη είναι πολύ δηλητηριώδης είτε εισπνέεται είτε λαμβάνεται με ένεση είτε με κατάποση. Δρα ως τοξίνη με αναστολή της πρωτεϊνικής σύνθεσης. 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.

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. 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. 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.

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. 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.

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. Ο πολτός από οκτώ σπέρματα θεωρείται επικίνδυνος για ενήλικο άτομο. 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».

Υπερδοσολογία
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. Τα θύματα συχνά εμφανίζουν πρόδηλη ναυτία, διάρροια, ταχυκαρδία και υπόταση, και επιληπτικές κρίσεις εξακολουθούν να υπάρχουν μέχρι και για μια εβδομάδα. 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.

Θεραπεία δηλητηρίασης
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.

Βιοχημεία
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.

Βιοσύνθεση

Η ρικίνη συντίθεται στο ενδοσπέρμιο του σπέρματος του φυτού ρετσινολαδιά. 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). 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.

Δομή

Η τεταρτοταγής δομή της ρικίνης είναι ένα σφαιρικό, γλυκοζυλιωμένο ετεροδιμερές περίπου 60-65 kDa. 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. Έχει τρεις δομικές περιοχές με περίπου το 50% του πολυπεπτιδίου να διατάσσεται σε άλφα-έλικες και βήτα-φύλλα. 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. 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

Πρωτεΐνες
Τοξικές ουσίες