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被称为 “生化武器原料” 的蓖麻毒素,到底有多危险?

  • 生物化学
  • 蓖麻毒素
  • 化学武器
Jamie Durrani 21小时前

一名英国医生因使用有毒物质谋杀其母亲的伴侣未遂而受审。法庭获悉,Thomas Kwan 对毒药有“令人深感不安的长期兴趣,近乎痴迷”。关研究并获得了生产蓖麻毒素的原材料,调查人员最初认为他将蓖麻毒素用于谋杀未遂。此后有人提出,使用的毒药实际上是碘甲烷

蓖麻毒素是世界上最著名的毒药之一,曾出现在阿加莎·克里斯蒂 (Agatha Christie) 的小说、《绝命毒师》等电视节目和现实生活中的冷战暗杀企图中。该化合物在《生物武器公约》和《化学武器公约》中均被列为受控物质。但是,是什么让蓖麻毒素成为如此危险的毒药呢?

什么是蓖麻毒素?

蓖麻毒素是一种在蓖麻油植物种子中产生的蛋白质。蓖麻是一种草本植物,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。蓖麻的整株植物都是有毒的,而最毒的地方就是它的种子——蓖麻籽,而蓖麻毒素就是从蓖麻籽中提炼出来的一种高毒性植物蛋白。

它是一种称为凝集素的碳水化合物结合蛋白。凝集素存在于自然界中,由植物、动物、细菌和病毒产生。蓖麻毒素实际上是有史以来第一个被发现的此类化合物,当时它于 1888 年由波罗的海-德国微生物学家彼得·赫尔曼·斯蒂尔马克 (Peter Hermann Stillmark) 分离出来。经研究发现,蓖麻毒素的毒性是砒霜、氰化物的数千倍,是眼镜蛇毒素的2~3倍。它的固体形态多种多样,也可溶于水或弱酸。

资料来源:© Bernd Thissen/AFP/Getty Images蓖麻毒素在蓖麻油植物的豆子中被发现具有潜在的致命水平

凝集素存在于各种豆类和谷物中,其中许多必须在食用前煮熟,以减少其凝集素含量。虽然并非所有凝集素都有毒,但蓖麻毒素特别有效,在非常小的剂量下可能是致命的。口服蓖麻毒素的致死剂量可低至每公斤体重 1 毫克,而如果吸入该物质,仅 5 至 10 微克就可能致命

蓖麻毒素对热敏感,将化合物暴露在 80°C 以上的温度下就足以使其变性。

它是如何制造的?

蓖麻毒素通常从蓖麻籽中提取。每年种植约 1-200 万吨蓖麻籽用于生产蓖麻油。蓖麻油含有很少的蓖麻毒素,因为毒素不溶于其中,制造商通过加热蓖麻毒素使其变性来确保没有残留的毒素残留。然而,种子粉碎后留下的固体废物可能含有高达 5% 的蓖麻毒素(按重量计)。这种材料可以高压灭菌以使蓖麻毒素变性,然后用作肥料或动物饲料。

只吃两颗未加工的蓖麻籽可能有毒。然而,死亡是罕见的,因为必须彻底咀嚼种子才能释放蓖麻毒素。2013 年,一名美国居民在吃了 30 颗蓖麻籽后幸存下来。

它是如何杀死的?

蓖麻毒素(Ricin toxin, RT)是一种球状糖蛋白,由蓖麻毒素A(RTA)链和蓖麻毒素结合亚基B(RTB)链组成,它们通过二硫键连接。RTA是一种N-糖苷酶,通过水解真核细胞28S核糖体RNA中腺苷残基的N-糖苷键使核糖体失活,并通过阻断延伸因子的结合来抑制蛋白质合成。RTB是一种半乳糖特异性凝集素,起辅助作用,与脊椎动物细胞表面的糖脂和糖蛋白结合,帮助A链穿透细胞膜,使蓖麻毒素能够进入细胞,发挥毒性作用。然后蓖麻毒素通过内吞作用被细胞内化。

资料来源:© Laguna Design/Science Photo Library/Getty Images

在细胞内,蓖麻毒素的二硫键可以被还原裂解,导致 A 链和 B 链分离。一旦释放,A 链就会使核糖体失活——负责产生蛋白质的细胞机制。它通过切割特定键以去除核糖体的关键腺嘌呤核苷酸之一来实现这一点。每个蓖麻毒素分子可以在一分钟内禁用 2000 个核糖体,据估计,一个蓖麻毒素分子足以杀死一个细胞。通过以这种方式破坏蛋白质的产生,蓖麻毒素可以在几个小时内诱导细胞死亡。

蓖麻毒蛋白的中毒机理与蓖麻毒蛋白的摄入量有关,大剂量的中毒机理是直接通过抑制蛋白质的合成而导致细胞的死亡,小剂量是通过诱导体内的细胞产生细胞因子,使得体内的脂质氧化损伤和诱导其他靶细胞的凋亡。

蓖麻毒素使用历史

在二十世纪几场重要的国际战争中,已有不少国家将蓖麻毒素用作生物武器,导致多起重大伤亡事件。

第一次世界大战期间,美国军方开始研究蓖麻毒素作为一种武器,要么作为子弹和弹片的涂层,要么用于弹药中,从而产生可吸入的物质云。由于蓖麻毒素对热敏感,用这种物质涂布子弹的想法被放弃了,而云的想法被推迟到可以创造解毒剂。

第二次世界大战期间,法国、英国、加拿大、日本和俄罗斯调查了蓖麻毒素作为武器的使用。然而,更多的重点放在开发基于其他更便宜、更有效的毒素的武器上。

从那时起,蓖麻毒素被用于各种暗杀企图。1975年,多国签署的《禁止生物武器条约》生效,蓖麻毒素成为了被严密监管的对象,但偶尔还是有漏网之鱼会成为杀人的工具。

  • 2003年,在美国的南卡罗来纳州的邮局发现了被装在密闭容器中的蓖麻毒素,最终警察将其定义为恐怖活动。
  • 2013年,时任美国总统的奥巴马也收到过含有蓖麻毒素的“毒信”,幸好被工作人员及时截获。
  • 2020年9月,美国白宫拉响警报,FBI在一封寄给特朗普总统的神秘来信中发现了蓖麻毒素的踪迹,幸好这封信最终没有送到总统先生的手中,不然以蓖麻毒素的毒性,故事的结局就要被改写了。

据称涉及蓖麻毒素的最著名的袭击之一是针对保加利亚持不同政见者 Georgi Markov。1978 年,马尔科夫在被一个据信含有蓖麻毒素的微小金属弹丸击中后死亡,该金属弹丸据说是从改装伞的尖端发射的。在马尔科夫在伦敦市中心被枪杀的十天前,巴黎对另一名保加利亚叛逃者弗拉基米尔·科斯托夫 (Vladimir Kostov) 也进行了类似的袭击。虽然科斯托夫被送往医院,但他最终还是康复了。没有人对这些袭击负责,尽管人们普遍认为这些袭击是在克格勃的支持下代表保加利亚特勤局实施的。

蓖麻毒素中毒可以治疗吗?

当前暂时还没有蓖麻毒素的解毒剂。因此,治疗蓖麻毒素中毒的人的最佳方法是尝试尽快将其排出体外。确切的治疗类型将取决于他们的暴露方式。例如,如果摄入了蓖麻毒素,治疗可能包括给他们静脉输液或给他们喂活性炭以吸收蛋白质。如果吸入蓖麻毒素,将采取措施清理患者的气道,并且可能会用氧气和机械通气治疗。也可以给予药物来尝试治疗蓖麻毒素暴露带来的症状,例如预防癫痫发作和低血压的药物。

科学家们正在努力开发疫苗以防止蓖麻毒素暴露。2020 年,美国食品和药物管理局授予 Soligenix 其 RiVax 候选疫苗的快速通道资格。RiVax 含有蓖麻毒素 A 链的转基因版本,因此引发抗体对蓖麻毒素暴露的反应。在动物研究中,该疫苗似乎对蓖麻毒素暴露提供了高水平的保护。

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