Abrin
| Abrin-a | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Abrin-a (). Łańcuch A jest pokazany na niebiesko, a łańcuch B na oliwkowo. Pojedynczy peptyd jest rozszczepiany na dwa łańcuchy.
| |||||||
| Identyfikatory | |||||||
| Organizm | |||||||
| Symbol | ? | ||||||
| numer CAS | 1393-62-0 | ||||||
| UniProt | P11140 | ||||||
| |||||||
| Identyfikatory | |
|---|---|
| ChemSpider |
|
| KEGG | |
| Numer RTECS |
|
| UNII | |
| Numer ONZ | 3462 |
|
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w stanie normalnym (przy 25°C [77°F], 100 kPa).
|
|
Abrin to niezwykle toksyczna toksalbumina występująca w nasionach różańca ( lub grochu jequirity), Abrus precatorius . Ma średnią śmiertelną dawkę 0,7 mikrograma na kilogram masy ciała, gdy jest podawana myszom dożylnie (około 31,4 razy bardziej toksyczna niż rycyna , czyli 22 mikrogramy na kilogram). Średnia dawka toksyczna dla ludzi wynosi od 10 do 1000 mikrogramów na kilogram po spożyciu i 3,3 mikrograma na kilogram przy wdychaniu.
Abryna jest białkiem hamującym rybosom , takim jak rycyna , toksyna, którą można znaleźć w nasionach rącznika pospolitego , oraz pulchellina, toksyna, którą można znaleźć w nasionach Abrus pulchellus . Abrin jest klasyfikowany jako „ wybrany agent ” zgodnie z prawem Stanów Zjednoczonych .
Występowanie
Abrin jest tworzony w naturze tylko przez różaniec. Jasno zabarwione nasiona tej rośliny zawierają około 0,08% abryny. Toksyna znajduje się w nasionach, a jej uwalnianiu zapobiega osłona nasion. Jeśli okrywa nasienna zostanie uszkodzona lub zniszczona (na przykład przez żucie), toksyna może zostać uwolniona.
Właściwości fizyczne
Abryna jest rozpuszczalną w wodzie lektyną . Abryna w postaci sproszkowanej jest żółtawo-biała. Jest stabilną substancją i może wytrzymać ekstremalne warunki środowiskowe. Chociaż jest palny , nie polimeryzuje łatwo i nie jest szczególnie lotny .
Biochemia
Chemicznie abrin jest mieszaniną czterech izotoksyn, którymi są abrin-a (), -b (), -c () i -d (). Czasami nietoksyczna hemaglutynina z Abrus precatorius (; AAG ) jest również włączana jako piąte białko pod zbiorczą nazwą „abrin”.
Abrin-a jest najsilniejszą z czterech izotoksyn, kodowanych przez gen wolny od intronów i składa się z dwóch podjednostek lub łańcuchów, A i B. Podstawowy produkt biosyntezy białka, preproabryna, składa się z sekwencji peptydu sygnałowego , sekwencje aminokwasowe dla podjednostek A i B oraz łącznik. Cząsteczka abryny-a ma łącznie 528 aminokwasów i ma masę około 65 kDa. Abrin-a powstaje po rozszczepieniu sekwencji peptydu sygnałowego i modyfikacjach potranslacyjnych, takich jak glikozylacja i tworzenie mostków dwusiarczkowych w retikulum endoplazmatycznym (ER). Pozostałe trzy abryny, jak również aglutynina, mają podobną budowę.
Pod względem struktury abrin-a jest spokrewniony z lektyną, rycyną , wytwarzaną w nasionach Ricinus communis .
Używać
Nie wiadomo, czy abryna została uzbrojona, jednak ze względu na jej wysoką toksyczność i możliwość przetworzenia w aerozol , użycie abryny jako broni biologicznej jest w zasadzie możliwe. Mimo to różaniec daje niewielkie ilości abryny, co zmniejsza ryzyko.
Abrin naturalnie występuje w nasionach różańca grochowego , rośliny powszechnej w regionach tropikalnych, która jest czasami stosowana jako lek ziołowy w pewnych warunkach. Podczas gdy zewnętrzna skorupa nasion chroni ich zawartość przed żołądkami większości ssaków, skorupy nasion są czasami przebijane, aby zrobić biżuterię z koralików. Może to prowadzić do zatrucia w przypadku połknięcia nasion lub noszenia takiej biżuterii na uszkodzonej skórze. Wykazano, że Abrin działa jako immunoadiuwant w leczeniu raka u myszy.
Toksykologia
Objawy zatrucia abryną to biegunka , wymioty , kolka , tachykardia i drżenie . Śmierć zwykle następuje po kilku dniach z powodu niewydolności nerek , niewydolności serca i/lub porażenia oddechowego .
Toksyczność
Chociaż nie ma zgody co do poziomu dawki śmiertelnej dla człowieka po przyjęciu doustnym, przyjmuje się, że spożycie od 0,1 do 1 mikrograma na kilogram masy ciała lub spożycie pojedynczego ziarna różańca może być śmiertelne, ale ta informacja nie jest wystarczająco udokumentowana. Według innych szacunków wartość LD50 abryny wynosi od 10 do 1000 μg/kg i jest porównywalna z wartością rycyny. Nasilenie skutków zatrucia abryną różni się w zależności od sposobu narażenia na substancję (wdychanie, połknięcie lub wstrzyknięcie). Kontakt z abryną na skórze może powodować reakcję alergiczną , na którą wskazują pęcherze , zaczerwienienie , podrażnienie i ból, jednak nie ma dowodów na toksyczność po kontakcie ze skórą.
Abrin jest znacznie bardziej toksyczny po podaniu dożylnym. Otrzymane wartości LD50 kg u psów, w zależności od gatunku. W badaniach klinicznych z udziałem pacjentów z chorobą nowotworową dożylne podanie immunotoksyny abryny w dawce do 0,3 μg/kg było tolerowane bez wystąpienia poważnych objawów toksyczności.
Toksyczność abryny zwiększa się również w przypadku wdychania. U szczurów LD50 dla tej drogi podania wynosi 3,3 μg/kg.
Toksykodynamika
Abrin przypomina rycynę, ponieważ jest również białkiem inaktywującym rybosomy typu 2 (RIP-II) i ma podobny sposób działania, ale efekt abryny jest silniejszy niż rycyny. Toksyczne działanie abryny wynika z wewnątrzkomórkowego, wieloetapowego procesu. Abrin działa poprzez wiązanie i penetrację komórek organizmu, hamując syntezę białek komórkowych po przetransportowaniu do retikulum endoplazmatycznego (ER). Przyłączając swój niespecyficznie wiążący łańcuch B, który działa jak haptomer, do łańcucha węglowodanowego glikoproteiny na powierzchni komórki, cząsteczka abryny zakotwicza się w komórce, a następnie jest pochłaniana, jednak zarówno specyficzne, jak i niespecyficzne wiązanie skutkuje w wychwycie abryny poprzez endocytozę , jak również aktywację łańcucha A spowodowaną rozszczepieniem łańcucha B. Aktywowany łańcuch A abryny, efektomer, wchodzi następnie do wewnętrznych części komórki, gdzie rozszczepia nukleozasadę adeniny (A4324) z 28S rRNA dużej podjednostki rybosomu rybosomu na lub w pobliżu ER, hamując regularny proces syntezy białek komórkowych. Bez tych białek komórki nie mogą przetrwać. Jest to szkodliwe dla ludzkiego organizmu i może być śmiertelne nawet przy niewielkiej ekspozycji. Dodatkowo, abryna może również wiązać się z komórkami specyficznie niosącymi receptor mannozy na ich powierzchni komórkowej, ponieważ ten receptor znajduje się w szczególnie dużej gęstości na komórkach układu retikulohistiocytarnego, układu , na który w szczególności wpływa toksyczność abryny.
Toksykokinetyka
Informacje dotyczące toksykokinetyki abrinu są ograniczone i również nie można się z nimi zgodzić. Ze względu na swoje właściwości biochemiczne i podobieństwo do rycyny uważa się, że abryna przynajmniej częściowo ulega degradacji w przewodzie pokarmowym . Wielkość cząsteczki ogranicza również wchłanianie przez przewód pokarmowy. Niemniej jednak liczne zgony spowodowane spożyciem nasion różańca potwierdzają, że przynajmniej niewielka część toksyny może zostać wchłonięta do krążenia ogólnoustrojowego przez przewód pokarmowy.
Badania na myszach wykazały, że abryna po wstrzyknięciu gromadzi się w wątrobie , nerkach , śledzionie , krwinkach, płucach i sercu . Cząsteczka jest wydalana przez nerki z moczem po przejściu rozkładu proteolitycznego.
Oznaki i objawy narażenia na abrynę
Główne objawy zatrucia abryną zależą od drogi narażenia i otrzymanej dawki, chociaż w ciężkich przypadkach może to dotyczyć wielu narządów. Ogólnie objawy mogą pojawić się w dowolnym miejscu od kilku godzin do kilku dni po ekspozycji. Początkowe objawy zatrucia abryną przez wdychanie mogą wystąpić w ciągu 8 godzin od narażenia, ale bardziej typowy przebieg to 18–24 godzin; mogą okazać się śmiertelne w ciągu 36–72 godzin. Po spożyciu abryny początkowe objawy zwykle pojawiają się szybko, ale pojawienie się może zająć do pięciu dni.
Późniejsze oznaki i objawy narażenia są spowodowane działaniem cytotoksycznym abryny, zabijaniem komórek w nerkach, wątrobie, nadnerczach i ośrodkowym układzie nerwowym.
Inhalacja
W ciągu kilku godzin od wdychania abryny typowe objawy to gorączka, kaszel, podrażnienie dróg oddechowych, ucisk w klatce piersiowej , obrzęk płuc (nadmiar płynu nagromadzonego w płucach) i nudności . Utrudnia to oddychanie (zwane dusznością ), a skóra może zmienić kolor na niebieski lub czarny w stanie zwanym sinicą , który jest objawem niedotlenienia . Nadmiar płynu w płucach można zdiagnozować za pomocą prześwietlenia lub słuchania klatki piersiowej za pomocą stetoskopu . W miarę postępu abrinu osoba może stać się napotna (silnie się pocić), a płyn może się dalej gromadzić. Ich ciśnienie krwi może drastycznie spaść, uniemożliwiając dotarcie tlenu do mózgu i innych ważnych narządów w stanie zwanym wstrząsem i może wystąpić niewydolność oddechowa , która może być śmiertelna w ciągu 36 do 72 godzin. Jeśli narażenie na abrynę przez wdychanie nie jest śmiertelne, drogi oddechowe mogą ulec uczuleniu lub podrażnieniu.
Przyjmowanie pokarmu
Połknięcie dowolnej ilości abrinu może prowadzić do poważnych objawów. Wczesne objawy obejmują nudności , wymioty , ból w jamie ustnej, gardle i przełyku, biegunkę , dysfagię (problemy z połykaniem) oraz skurcze i ból brzucha . W miarę postępu objawów zaczyna się krwawienie i stan zapalny w przewodzie pokarmowym. Osoba dotknięta chorobą może wymiotować krwią ( hematemesis ), mieć krew w kale, co powoduje powstawanie czarnego, smolistego stolca zwanego meleną i więcej krwawień wewnętrznych. Utrata objętości krwi i wody spowodowana nudnościami, wymiotami, biegunką i krwawieniem powoduje spadek ciśnienia krwi i rozpoczęcie uszkodzenia narządów, co można zaobserwować, gdy osoba zaczyna odczuwać senność, krwiomocz (krew w moczu ) , otępienie , drgawki , polidypsja (nadmierne pragnienie) i skąpomocz (mała produkcja moczu). To ostatecznie prowadzi do niewydolności wielonarządowej , wstrząsu hipowolemicznego , zapaści naczyniowej i śmierci.
Wchłanianie
Abrin może być wchłaniany przez uszkodzoną skórę lub wchłaniany przez skórę, jeśli jest rozpuszczony w niektórych rozpuszczalnikach. Można go również wstrzykiwać w małych peletkach i wchłaniać przez kontakt z oczami. Abrin w postaci proszku lub mgły może powodować zaczerwienienie i ból oczu (np. zapalenie spojówek ) w małych dawkach. Małe dawki wchłonięte przez oczy mogą również powodować łzawienie ( łzawienie ). Większe dawki mogą spowodować uszkodzenie tkanek, ciężkie krwawienie z tylnej części oka ( krwotok siatkówkowy ) oraz zaburzenia widzenia lub ślepotę . Wystarczająco duża dawka może zostać wchłonięta do krwioobiegu i prowadzić do toksyczności ogólnoustrojowej.
Leczenie
Ponieważ nie istnieje antidotum na abrynę, najważniejszym czynnikiem jest przede wszystkim unikanie narażenia na abrynę. Jeśli nie można uniknąć narażenia, najważniejszym czynnikiem jest jak najszybsze usunięcie lub usunięcie abrinu z organizmu. Ekspozycji na abrynę można zapobiec, gdy jest ona obecna w dużych ilościach, nosząc odpowiednie środki ochrony osobistej . Zatrucie abriną jest leczone podtrzymująco, aby zminimalizować skutki zatrucia. Opieka ta różni się w zależności od drogi narażenia i czasu od narażenia. obie opcje obejmują podanie węgla aktywowanego i płukanie żołądka . Stosowanie środka wymiotnego (środka wymiotującego) nie jest użytecznym leczeniem. W przypadku narażenia oczu przepłukanie oka solą fizjologiczną pomaga usunąć abrynę. Ważnymi elementami leczenia są także tlenoterapia , udrażnianie dróg oddechowych , wentylacja wspomagana , monitorowanie , podawanie płynów dożylnych i uzupełnianie elektrolitów .
Zobacz też
Linki zewnętrzne
- Abrin w Amerykańskiej Narodowej Bibliotece Medycznej Nagłówki przedmiotów medycznych (MeSH)
- „Abrin: Biotoksyna” . Baza danych bezpieczeństwa i zdrowia w sytuacjach kryzysowych . Narodowy Instytut Bezpieczeństwa i Higieny Pracy. 2018-09-27.
- „Struktura krystaliczna Abrin-A” . Proteopedia.