用來“襲擊”五角大樓的蓖麻毒素有多恐怖?

出品:科普中國

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監製:中國科學院計算機網絡信息中心

前幾日,美國五角大樓發言人表示,經初步檢測,五角大樓收到的兩封郵件被懷疑含有蓖麻毒素。這兩封"毒信"的收件人分別是美國防部長馬蒂斯與海軍作戰部長理查德森。所幸信封沒有進入五角大樓就被發現,因而沒有對大樓內的人員造成傷害。

其實這已經不是蓖麻毒素第一次發揮它"殺手"的作用了:

一戰期間,美國研究了蓖麻毒素的軍事用途。在那時,蓖麻毒素被用作子彈塗層。但因其違反了1899年的海牙公約,研究後來並沒有充分進行。

二戰期間,美國和加拿大開始研究蓖麻毒素與集束炸彈配伍後的戰鬥效果,證明35%的蓖麻粗毒-四氯化碳懸浮液是最佳載荷。

冷戰時期,蘇聯特務機關曾將蓖麻毒用來作為生物武器。1978年9月7日,保加利亞異議人士喬治·馬可夫在英國倫敦被保加利亞秘密警察以偽裝成雨傘的特種槍械擊中,在高壓氣體的驅動下,封有0.45mg蓖麻毒蛋白的銥金小球得以侵入目標體內,從而使馬可夫中毒,並於3天后身亡。他的死因是在驗屍之後才為人所知,兇手是保加利亞的秘密警察,而毒素來自蘇聯特務機關的支援。

用來“襲擊”五角大樓的蓖麻毒素有多恐怖?

其實,蓖麻毒素不但是殺手,還可以是良藥!今天我們就一起來嘮嘮蓖麻毒素。

蓖麻與蓖麻毒素

蓖麻是一種草質灌木植物,原產於埃及、埃塞俄比亞和印度,後傳播到巴西、泰國、阿根廷、美國等國。現今,它廣佈於熱帶地區,栽培於熱帶至溫暖帶各國。在中國,它被作為油脂作物進行栽培。

蓖麻的種子——蓖麻籽的含油量為40%至60%,是蓖麻油的來源,具有廣泛的用途。蓖麻籽中有一種低濃度的水溶性毒素,蓖麻毒素。

用來“襲擊”五角大樓的蓖麻毒素有多恐怖?

圖 蓖麻以及蓖麻種子(圖片來源:pixabay)

蓖麻毒素是一種毒性糖蛋白,屬於II型核糖體失活蛋白(II型RIP)。蓖麻毒素共有576個氨基酸殘基,由兩條分子量分別為32k Da、34k Da長肽鏈組成,通過二硫鍵連接(見下圖,藍色和橙色分別代表蓖麻毒素的兩條多肽鏈 藍色是A鏈,橙色是B鏈)。

用來“襲擊”五角大樓的蓖麻毒素有多恐怖?

圖 蓖麻毒素結構(圖片來源:維基百科)

蓖麻毒素B鏈上存在2個半乳糖特異性結合位點,可與細胞表面的糖蛋白特異性結合,使得毒素蛋白通過內吞作用進入細胞內,然後經高爾基體進入粗麵內質網。在這裡,兩條鏈間的二硫鍵斷裂,A、B鏈解離開,遊離的A鏈發揮其毒性作用,攻擊rRNA,一分鐘內一個毒素分子就可催化脫去1000~2000個腺嘌呤分子,由於rRNA是組成核糖體的主要物質,而核糖體又是合成蛋白質所需,因此當rRNA遭破壞時,會使蛋白質的合成受到抑制。

雖然在其他植物中也含有在蓖麻毒素蛋白質A鏈,但是必須存在兩條蛋白質鏈同時存在才能產生毒性作用。例如,大麥含有蓖麻毒素的A鏈,因為沒有與B鏈的連接,A鏈不能進入細胞並對核糖體造成損害。因為蓖麻毒素在很寬的pH範圍內是穩定的,所以體內胃酸或溶酶體的降解作用對蓖麻毒素的影響微乎其微。

蓖麻毒素有多"毒"

蓖麻毒蛋白毒性比砒霜強數千倍,是眼鏡蛇毒素的2~3倍。如果把蓖麻毒素粉末放在信件中,這對接觸郵件的人來說,危害是相當大的。雖然觸摸蓖麻毒素並不致命,但會導致眼睛和嘴唇的水腫、哮喘等過敏症狀的發生。當食用、注射或吸入蓖麻毒素一段時間後,會導致胸痛、呼吸困難、嚴重咳嗽和嚴重的腹瀉嘔吐等症狀,中毒者可能在3-5天內死於循環休克或器官衰竭。

蓖麻毒素的口服致命劑量約為1 mg/kg。由於其在腸道中的吸收,腸胃給藥比口服毒性大約高1000倍。密歇根州立大學的有毒植物專家Peter Carrington說:"大約一粒食鹽的體積的蓖麻毒素就會導致成年人的死亡"。

大多數蓖麻毒素急性中毒者是因為口服了蓖麻子。吞食少量的蓖麻籽並不致命。但如果口服5-20顆蓖麻籽,並徹底咀嚼,對成年人來說則是致命的。

食用蓖麻油不會發生中毒。這一方面是因為蓖麻毒素是水溶性蛋白,幾乎不溶解在蓖麻油中;另一方面,因為在提取和烹飪的過程中溫度都會超過80℃,在這個溫度蛋白質早已變性,蓖麻毒素的毒性也就消失了。所以藥用蓖麻籽一定要記得炒熟再吃哈!

現有的治療方法可以通過攝入活性炭或進行洗胃來減少蓖麻毒素對人體的危害,但是倖存者還是會面臨長期器官損害。

蓖麻毒素新用途——抗癌

雖然目前基於蓖麻毒素的治療方法並沒有獲得批准。但在未來,它有可能用於腫瘤治療。因為蓖麻毒素是一種蛋白,它可以與單克隆抗體連接,作為破壞靶細胞的"神奇子彈",以靶向抗體識別的癌細胞,使癌細胞死亡。

參考文獻:

1. European Food Safety Authority (EFSA). "Ricin (from Ricinus communis) as undesirable substances in animal feed‐Scientific 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.

(本文中標明來源的圖片均已獲得授權)

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