袭击五角大楼的蓖麻毒素有多恐怖?

来源:科普中国发布时间:2018-11-20

蓖麻毒素不但是杀手,还可以是良药!

  前几日,美国五角大楼发言人表示,经初步检测,五角大楼收到的两封邮件被怀疑含有蓖麻毒素。这两封“毒信”的收件人分别是美国防部长马蒂斯与海军作战部长理查德森。所幸信封没有进入五角大楼就被发现,因而没有对大楼内的人员造成伤害。 

  其实这已经不是蓖麻毒素第一次发挥它“杀手”的作用了: 

  一战期间,美国研究了蓖麻毒素的军事用途。在那时,蓖麻毒素被用作子弹涂层。但因其违反了1899年的海牙公约,研究后来并没有充分进行。 

  二战期间,美国和加拿大开始研究蓖麻毒素与集束炸弹配伍后的战斗效果,证明35%的蓖麻粗毒-四氯化碳悬浮液是最佳载荷。 

  冷战时期,苏联特务机关曾将蓖麻毒用来作为生物武器。197897日,保加利亚异议人士乔治·马可夫在英国伦敦被保加利亚秘密警察以伪装成雨伞的特种枪械击中,在高压气体的驱动下,封有0.45mg蓖麻毒蛋白的铱金小球得以侵入目标体内,从而使马可夫中毒,并于3天后身亡。他的死因是在验尸之后才为人所知,凶手是保加利亚的秘密警察,而毒素来自苏联特务机关的支援。 

(图片来源:pixabay 

  其实,蓖麻毒素不但是杀手,还可以是良药!今天我们就一起来唠唠蓖麻毒素。 

    

  蓖麻与蓖麻毒素 

  蓖麻是一种草质灌木植物,原产于埃及、埃塞俄比亚和印度,后传播到巴西、泰国、阿根廷、美国等国。现今,它广布于热带地区,栽培于热带至温暖带各国。在中国,它被作为油脂作物进行栽培。 

  蓖麻的种子——蓖麻籽的含油量为40%至60%,是蓖麻油的来源,具有广泛的用途。蓖麻籽中有一种低浓度的水溶性毒素,蓖麻毒素。 

图 蓖麻以及蓖麻种子(图片来源:pixabay 

  蓖麻毒素是一种毒性糖蛋白,属于II型核糖体失活蛋白(IIRIP)。蓖麻毒素共有576个氨基酸残基,由两条分子量分别为32k Da34k Da长肽链组成,通过二硫键连接(见下图,蓝色和橙色分别代表蓖麻毒素的两条多肽链 蓝色是A链,橙色是B链)。 

 

图 蓖麻毒素结构(图片来源:维基百科) 

  蓖麻毒素B链上存在2个半乳糖特异性结合位点,可与细胞表面的糖蛋白特异性结合,使得毒素蛋白通过内吞作用进入细胞内,然后经高尔基体进入粗面内质网。在这里,两条链间的二硫键断裂,AB链解离开,游离的A链发挥其毒性作用,攻击rRNA,一分钟内一个毒素分子就可催化脱去10002000个腺嘌呤分子,由于rRNA是组成核糖体的主要物质,而核糖体又是合成蛋白质所需,因此当rRNA遭破坏时,会使蛋白质的合成受到抑制。 

  虽然在其他植物中也含有在蓖麻毒素蛋白质A链,但是必须存在两条蛋白质链同时存在才能产生毒性作用。例如,大麦含有蓖麻毒素的A链,因为没有与B链的连接,A链不能进入细胞并对核糖体造成损害。因为蓖麻毒素在很宽的pH范围内是稳定的,所以体内胃酸或溶酶体的降解作用对蓖麻毒素的影响微乎其微。 

    

  蓖麻毒素有多“毒” 

  蓖麻毒蛋白毒性比砒霜强数千倍,是眼镜蛇毒素的23倍。如果把蓖麻毒素粉末放在信件中,这对接触邮件的人来说,危害是相当大的。虽然触摸蓖麻毒素并不致命,但会导致眼睛和嘴唇的水肿、哮喘等过敏症状的发生。当食用、注射或吸入蓖麻毒素一段时间后,会导致胸痛、呼吸困难、严重咳嗽和严重的腹泻呕吐等症状,中毒者可能在3-5天内死于循环休克或器官衰竭。 

  蓖麻毒素的口服致命剂量约为1 mg/kg。由于其在肠道中的吸收,肠胃给药比口服毒性大约高1000倍。密歇根州立大学的有毒植物专家Peter Carrington说:“大约一粒食盐的体积的蓖麻毒素就会导致成年人的死亡”。 

    

  蓖麻毒素中毒的治疗 

  大多数蓖麻毒素急性中毒者是因为口服了蓖麻子。吞食少量的蓖麻籽并不致命。但如果口服5-20颗蓖麻籽,并彻底咀嚼,对成年人来说则是致命的。 

  食用蓖麻油不会发生中毒。这一方面是因为蓖麻毒素是水溶性蛋白,几乎不溶解在蓖麻油中;另一方面,因为在提取和烹饪的过程中温度都会超过80℃,在这个温度蛋白质早已变性,蓖麻毒素的毒性也就消失了。所以药用蓖麻籽一定要记得炒熟再吃哈! 

  现有的治疗方法可以通过摄入活性炭或进行洗胃来减少蓖麻毒素对人体的危害,但是幸存者还是会面临长期器官损害。 

    

  蓖麻毒素新用途——抗癌 

  虽然目前基于蓖麻毒素的治疗方法并没有获得批准。但在未来,它有可能用于肿瘤治疗。因为蓖麻毒素是一种蛋白,它可以与单克隆抗体连接,作为破坏靶细胞的“神奇子弹”,以靶向抗体识别的癌细胞,使癌细胞死亡。 

    

  参考文献: 

  1. European Food Safety Authority (EFSA). "Ricin (from Ricinus communis) as undesirable substances in animal feedScientific Opinion of the Panel on Contaminants in the Food Chain." Efsa Journal 6.9 (2008): 726. 

  2. Harkup, Kathryn. A is for arsenic: The Poisons of Agatha Christie. Bloomsbury Publishing, 2015. 

  3. Centers for Disease Control and Prevention. "The emergency response safety and health database." (2015). 

  4. Endo, Yaeta, and Kunio Tsurugi. "RNA N-glycosidase activity of ricin A-chain. Mechanism of action of the toxic lectin ricin on eukaryotic ribosomes." Journal of Biological Chemistry 262.17 (1987): 8128-8130. 

    

  (本文中标明来源的图片均已获得授权) 

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