W 1978 roku, bułgarski dysydent pracujący dla BBC, Georgij Markow, czekał na autobus na stacji Waterloo Bridge w Londynie. Nagle został potrącony przez mężczyznę z parasolem. Wieczorem miał wysoką gorączkę. Po czterech dniach zmarł. Na zlecenie żony przeprowadzono autopsję. Z ciała dziennikarza wydobyto drobną kulę (1,52 mm średnicy). Na wieśc o śmierci Markowa, pracujący dla Radia Wolna Europa, Władimir Kostow (również przeciwnik ówczesnego reżimu Żiwkowa), przypomniał sobie, że kilka dni wcześniej czekając na stacji metra w Paryżu również zotał ukłuty parasolką. Prześwietlenie wykazało obecność drobnego naboju. Obydwu ataków dokonały bułgarskie służby specjalne na zlecenie rządu. "Parasol" dostarczyło "zaprzyjaźnione" KGB. W odzyskanym naboju zachował się czynnik, który został zidentyfikowany jako rycyna

Rycyna jest substancją pochodzenia roślinnego. Można ją uzyskać z odpadów z nasion rącznika pospolitego (Ricinus communis, rodzina Euphorbiaceae), z których wytłacza się olej rycynowy. (zawartość w nasionach wynosi 1 do 5%). Sam olej nie zawiera rycyny!

Rącznik pospolity,
łacińska nazwa tej rośliny odwołuje się do podobieństwa nasion do kleszczy.

Zdjęcie dzięki uprzejmości Dana Tenaglia.

Roślina ta pochodzi z obszarów Indii, lecz adaptuje się również do naszych warunków i często bywa uprawiana w ogrodach. Aby zapobiec przypadkowemu zatruciu, zwłaszcza dzieci, które są bardzo wrażliwe na działanie rycyny, dobrze jest uszczkiwać od razu zawiązujące się pąki kwiatowe.

Jest silnie toksyczna, połknięcie (i pogryzienie) kilku do kikunastu nasion rącznika jest dla człowieka śmiertlne,
pomimo, że rycyna stosunkowo słabo absorbowana jest przez śluzówkę jelita. Dla myszy śmiertelna doustna dawka (LD₅₀) wynosi 20 mg/kg masy ciała, myszki zdychają po 85 godzinach. Dla porównania w przypadku inhalacji lub dożylego podania LD₅₀ jest już o wiele niższa i wynosi około 5 µg/kg.

Zdjęcie dzięki uprzejmości Russa Goddarda i Sarah Corbett

Mechanizm działania toksyny

Rycyna jest typową toksyną typu A-B. Obydwie podjednostki połączone ze sobą mostkiem dwusiarczkowym tworzą globularne białko o masie 66 kDa.
Podjednostka B ma właściwości podobne do lektyny - wiąże się z galaktozą, więc może się przyłączyć do glikoproteidów i glikolipidów obecnych na powierzchni komórek eukariotycznych zawierających tę resztę glikozydową. Po związaniu się z receptorami, rycyna dostaje się do wnętrza komórki poprzez proces endocytozy .

W przeciwieństwie jednak do podjednostki B toksyny wąglika, która pod wpływem niskiego pH, jakie panuje w endosomie, tworzy kanał umożliwiający ucieczkę z endosomu aktywnej podjednostki A, rycyna, by ulec translokacji do cytozolu musi wykorzystać inny mechanizm. Jest on związany ze szlakiem transportu cząsteczek pomiędzy szorstkim retikulum endoplazmatycznym (ER) a aparatem Golgiego. Ruch cząsteczek w obrębie tego systemu przebiega w dwóch kierunkach. Większość białek, które po zsyntetyzowaniu musi ulec różnym potranslacyjnym modyfikacjom wędruje z retikulum szorstkiego ku dystalnym częściom aparatu Golgiego i w zależności funkcji, jakie ma pełnić, kierowana jest do ich miejsca przeznaczenia - na powierzchnę komórki, do jądra komórkowego, mitochondriów, lizosomów itp. Część białek, które np. mają nieprawidłową konformację (zostały źle zwinięte) i które nie mogą zostać zdegradowane w lizosomach zostaje cofnięta do retikulum, skąd są transportowane do cytozolu. Tam następuje ich degradacja (ubikwityna i proteosomy). Tę drogę powrotną określa się jako szlak ERAD (ER- associated degradation).

Podobny szlak wykorzystuje rycyna by wydostać się z endosomu. Około 5% endocytozowanej rycyny, wędruje poprzez sieć kanałów i pechęrzyków (Golgi-trans network) do aparatu Golgiego, gdzie jednostka B wiąże się z kalretikuliną, glikoproteidem zawierającym reszty galaktozy. Kalretikulina jest wielofunkcyjnym białkiem, posiadającym specjalną sekwencję tzw. motyw KDEL, która umożliwia jej związanie się z receptorami KDEL zakotwiczonymi w błonie retikulum endoplazmatycznego. Dzięki tej właściwości kalretikuliny, związana z nią rycyna transportowana jest do światła ER. Stamtąd, przez istniejący w błonie ER kanał białkowy - translokon Sec61 - podjednostka A toksyny rycynowej dostaje się do cytozolu.

System retro-translokacji, dzięki któremu aktywna podjednostka rycyny transportowana jest do cytozolu wykorzystywany jest także przez inne toksyny roślinne np. toksynę jemioły, niektóre toksyny bakteryjne (cholery, Shiga) oraz pewne wirusy (HIV, wirus cytomegalii).

Podjednostka A rycyny ma aktywność enzymatyczną. Należy do dużej rodziny RIP (ribosome-inactivating proteins) - białek hamujących działanie eukariotycznych rybosomów, a tym samym syntezę białek. Jest ona N-glikozydazą RNA, która usuwa jedną z reszt adeninowych w pobliżu końca 3' cząsteczki 28S rRNA. Ta delecja uniemożliwia przyłączenie się do rybosomu czynnika translacyjnego EF-2 (elongation factor - 2). Szacuje się, że jedna cząsteczka rycyny może zahamować działanie około 50 tys. rybosomów

Poza rycyną do białek RIP o aktywności N-glikozydazy należą toksyny bakteryjne np. toksyna Shiga wydzielane przez Shigella dysenteriae oraz werotoksyny enteropatogennych szczepów E. coli.
Niedawno stwierdzono, że toksyny te niezależnie od blokowania w komórkach eukariotycznych syntezy białek, wywołują uszkodzenia DNA i prowadzą do apoptozy.

Objawy zatrucia rycyną

Objawy pojawiają się w zależności od dawki oraz sposobu zatrucia w ciągu kilku godzin od chwili ekspozycji. Towarzyszy im gorączka. W miejscu pojawienia się toksyny dochodzi do martwicy tkanek. Zatrucie pokarmowe u ludzi kończy się śmiercią w 1,9% przypadków. Najczęściej występujące symptomy to: nagłe wymioty, nudności, bóle brzucha, biegunka, krwawienie, bezmocz, rozszerzenie źrenic. Na podstawie doświadczeń z małpami poznano symptomy rozwijające się na skutek zatrucia drogą wziewną. Następuje wówczas niewydolność oddechowa oraz obrzęk płuc. Podobne objawy moga się pojawić w przypadku

• zakażeń B. anthracis, F. tularensis, Coxiella burnetii, Y. pestis, (różnica - brak poprawy pomimo terapii antybiotykowej)
• oraz zatrucia enterotoksyna gronkowcową B, insektycydami, gazami duszącymi (fosfogen, chlor) lub gazami powstającymi podczas spalania toksycznych substancji przemysłowych np. teflonu.

Zdiagnozowanie intoksykacji rycyną poprzez aerozol nie jest zatem łatwe.

Zatrucie toksyną można potwierdzić przy pomocy testu ELISA, który powinien wykryć obecność rycyny w wymazie z nosa do 24 godzin od chwili ekspozycji. Ponieważ rycyna jest silnym immunogenem, w ciągu dwóch tygodni od zatrucia w surowicy chorych powinny pojawić się przeciwciała przeciw rycynie. Wykrycie samej toksyny w organizmie może być niemożliwe. U szczurów stwierdzono, że po 30 minutach od momentu dożylnego podania znakowana izotopem jodu ¹²⁵I rycyna gromadzi się w narządach wewnętrznych: 46% znakowanej toksyny wykryto w wątrobie, 13% w mięśniach, 9% w śledzionie. Szybko jest również eliminowana z ustroju, gównie z moczem, po 24 godzinach w ustroju pozostaje jedynie 11% toksyny.

Leczenie - jedynie podtrzymujące. Niestety nie istnieje żadne antidotum na rycynę.

Profilaktyka

Najlepszym działaniem profilaktycznym w przypadku zagrożenia na ekspozycję rycyną jest czynna immunizacja. Szczepionki są jednak dopiero w fazie eksperymentalnej. Na modelach zwierzęcych (myszy, szczury, naczelne) wykazano, że szczepienie toksoidem chroni zwierzęta przed zatruciem droga wziewną nawet w przypadku ekspozycji na klikukrotną śmiertelną dawkę rycyny. Obecność swoistych przeciwciał obserwuje się także w przypadku podania zwierzętom oczyszczonej podjednostki A.
Ludzka szczepionka przeciw rycynie, która zawiera toksynę inaktywowaną formaliną (czyli toksoid) przeszła fazę badań przedklinicznych i ma status Investigational New Drug. Druga szczepionka, w której skład wchodzi deglikozylowana podjednostka A znajduje się na razie w fazie badań przedklinicznych.

Doświadczenia na myszach wykazały również, że inhalacja lub dożylne podanie swoistych przeciwciał przeciw rycynie, po ekspozycji nie chroni przed zatruciem i nie hamuje nieodwracalnych zmian, jakie wywołuje rycyna.

Rycyna i terroryści

Oto informacja, jak ukazała się kilka dni temu na stronach Wirtualnej Polski