РИЦИН

РИЦИН, токсин раститительного происхождения; основной токсичный компонент бобов клещевины Ricimis commums, содержащийся в жмыхе, остающемся при производстве касторового масла.

Рицин - гликопротеин с глобулярной структурой, известен в аморфном и кристаллическом состояниях, белый порошок без запаха, хорошо растворимый в воде. Белковая часть молекулы (см. модель) состоит из 560 аминокислотных остатков (их последовательность установлена) и построена из двух субъединиц (доменов А и В), соединенных одним дисульфидным мостиком. Домены А и В - линейные полипептиды с молекулярной массой соответственно 32 тыс. и 34 тыс. Их пространственные, структуры стабилизированы внутридоменными дисульфидными связями: одной в домене А (Cys259 - Cys4) и четырьмя в домене В (Cys20 - Cys39; Cys63 - Cys80; Cys151 - Cys164; Cys190 - Cys207). Полисахаридная часть ( D-галактоза, глюкоза, N-ацетил-D-глюкоамин, a-D-маноза) составляет ок. 20% от молекулярной массы рицина.



Используйте кнопки ниже, чтобы изменить изображение структуры или управляйте, используя команды Chime. Для этого нажмите правую кнопку мыши на изображении и используйте меню. Читайте инструкцию Chime Instructions (на английском языке :)! )

 

Показать А - домен рицина в виде "листов"

Скрыть А - домен

Показать B - домен рицина в виде "листов"

Скрыть B - домен

Показать углеводные фрагменты

Скрыть углеводные фрагменты

Показать молекулы воды, связанные водородными связями (растворитель) (атомы водорода не показаны)

Исходное изображение

Рицин транспортируется в организме кровотоком. При достижении поражаемой клетки домен В выполняет транспортные и рецептофильные функцииии; он связывается со специфичифическими рецепторами клеточных мембран и вызывает структурную перестройку мембраны с образованием трансмембранного канала. Домен А проникает по этому каналу в клетку и инактивирует ферменты рибосом, вследствие чего нарушается внутриклеточный синтез белков (трансляция).

В зарубежных армиях изучались способы боевого применения рицина в виде аэрозоля. В этой связи из токсинов растительного происхождения в наибольшей мере был исследован рицин.

Учитывая всю совокупность свойств рицина, следует полагать, что он служил модельным веществом, на котором отрабатывались методы диспергирования других нестабильных по своей природе биологических агентов.

Рицин привлекает внимание военных специалистов в области химического оружия, начиная с 1-ой мировой войны, из-за высокой токсичности и доступности. Его получают из семян касторовых бобов, в жмыхе которых содержится 0,5-1,5% рицина.С давних лет известно, что употребление всего двух бобов клещевины фатально опасно для человека. Мировая продукция касторовых бобов в 1968 году составляла 980000 тонн. Основными производителями касторовых бобов являются Китай, Индия, Бангладеш и США. Технология выделения рицина из жмыха довольно проста и поэтому рицин доступен для производства в странах с необязательно высоко развитой химической и микробиологической промышленностью.

Авторы исследований рицина в годы 2-ой мировой войны рассматривали этот токсин как уникальное "нестойкое" отравляющее вещество, поскольку аэрозоль рицина не вызывает опасного заражения ни людей, ни вооружения, ни местности и, следовательно, не может оказывать сковывающего действия. Рицин не проникает через кожу и не опасен при попадании его на кожу как в чистом виде, так и в виде растворов или суспензий. Рицин обладает скрытым периодом токсического действия подобно бактериальным токсинам, что является недостатком его как поражающего агента.

В годы 2-ой мировой войны рицин интенсивно исследовался в США и Англии в качестве средства для уничтожения живой силы противника. В годы войны в США было изготовлено 1,7 тонны рицина. Рицину, как поражающему агенту, был присвоен шифр "W". С тех пор исследования рицина не прекращались. Разработаны эффективные технологии его выделения и очистки. Рицин был получен в кристаллическом виде.

Субъединицы сами по себе не токсичны, токсическое действие проявляется только при условии кооперативного действия обеих субъединиц в составе молекулы рицина. Однако, будучи порознь введенными в организм, субъединицы самопроизвольно соединяются и молекула рицина реконструируется, проявляя весь спектр токсического действия нативного токсина. Показано, что каждая из субъединиц рицина, взятая в отдельности, может в условиях эксперимента образовать химическую связь с субъединицами молекул других токсинов или даже с искусственно полученными полипептидами, образуя гибридные молекулы токсинов, не встречающиеся в природе. Некоторые авторы публикаций полагают, что путем создания гибридных или так называемых "химерных" молекул открывается возможность конструирования токсиноподобных веществ с неограниченно широким спектром токсического действия.

Токсическое действие рицина связано с ингибированием синтеза белков (протеинов) в рибосомах клеток-мишеней. Летальные дозы токсина зависят от способа введения в организм животных и от вида животных. При парэнтеральном введении, летальные дозы рицина для различных животных изменяются в широком интервале (от сотых до десятитысячных долей мг/кг), что связано, с одной стороны, с использованием в экспериментах препаратов рицина различной степени очистки и, с другой, различной детоксицирующей способностью ферментных систем лабораторных животных. Летальные дозы рицина при оральном введении выше, чем при парэнтеральном.

По оценкам экспертов Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) летальная доза неочищенного рицина в аэрозольном состоянии находится на уровне ингаляционной дозы паров зарина, а очищенного - меньше чем летальная доза вещества VX. Сообщалось о возможности потенцирования токсического действия рицина ионофорами, однако количественных данных по потенцированию не публиковалось. Токсическое действие рицина па человека хорошо изучено из-за частых случаев отравлений касторовыми бобами. Минимальная летальная доза рицина для человека равна 0,004 мг/кг. Первые симптомы поражения (геморрагия сетчатки глаз) наступают не ранее чем через 15 часов. Отравление сопровождается появлением тошноты и рвоты, сильной болью в области живота, кровавым поносом, возникновением судорог, прострации и коллапса. Как правило, смерть наступает через 6- 8 дней. При летальной интоксикации характерны тяжелые поражения печени и селезенки, геморрагические явления в желудочно-кишечном тракте, лимфатических узлах брюшной полости и сильные изменения в ультраструктуре почек.

Рицину, как потенциальному поражающему агенту, присущи многие недостатки, из-за которых высокотоксичный токсин реально не состоял на вооружении ни одной из армий. Рицин может оказывать поражающее действие только в аэрозольном состоянии, так как для него не характерно кожно-резорбтивное действие. Применение рицина в аэрозольном состоянии, равно как и в виде порошка или капель раствора, не создает проблем защиты от него (достаточно одного противогаза), какие имеют место при защите от жидких отравляющих веществ нервно-паралитического действия.

Рицин в чистом виде не может диспергироваться до аэрозольного состояния с помощью разрывных зарядов из-за потери активности. Дробление взрывом растворов или суспензий рицина встречает свои проблемы. Рицин, будучи гликопротеином, растворим только в водных системах, но сам разлагается водой. Водные растворы рицина замерзают, что создает дополнительные проблемы его боевого применения. Суспензии рицина в четыреххлористом углероде испытывались в качестве модельных систем при изыскании методов перевода в аэрозольное состояние других биологических агентов. Но любые суспензии сами по себе являются неустойчивыми, расслаиваются и меняют баллистические характеристики боеприпасов.

Считается, что рицин может быть применен в виде тонкодисперсного порошка, распыляемого тем или иным способом над поражаемой территорией. Эффективное воздействие рицина через органы дыхания возможно при условии, когда порошок имеет размер частиц менее 5-10 мкм. Получение и сохранение такого порошка сопряжено с другими проблемами, в частности с проблемой предотвращения его слеживаемости и комкования.

Рицин в виде порошка или раствора подвержен дезактивирующему действию ультрафиолетового излучения - получасовая экспозиция рицина в ультрафиолете приводит к снижению его активности в 1000 раз. По этой причине применение рицина в аэрозолированном состоянии в условиях солнечной радиации может быть неэффективным. Токсоэффект наступает не ранее 15-72 часов после интоксикации.

Защита от рицина - противогаз или, респиратор.

Литература

1) Goldstein I. J., Hayes С. Е., "Advances in carbohidrates chemistry and biochemistry", 1978, v. 35, p. 127-340.

2) Химическая энциклопедия. Т.4. М., 1995. С. 267-268.

3) Антонов Химическое оружие. М., С. 108-111.