Arzneimittel und Therapie

Zelluläre Wirkungsweise des Pflanzengifts Ricin aufgeklärt

Ricin, ein toxisches Lektin aus den Samenschalen der Ricinusstaude, gehört zu den giftigsten Naturstoffen. Eine Vergiftung mit dem Inhibitor der eukaryontischen Eiweißbiosynthese führt nach der Aufnahme einer tödlichen Dosis innerhalb von 36 bis 72 Stunden zum Tode. Seit langem ist Ricin immer wieder als biologischer Kampfstoff in die Schlagzeilen geraten. Österreichische Wissenschaftler haben jetzt die zelluläre Wirkungsweise des pflanzlichen Toxins aufgeklärt und dabei die Möglichkeit zur Entwicklung eines Gegengifts entdeckt.
Fotoi:LianeM;M.Schuppich–Fotolia.com
Ricinus communis und seine Samen Ricin gilt unter den natürlich vorkommenden oder synthetischen Giften als eines der stärksten. Die Toxizität nimmt über die Applikationsarten p.o., i.p. nach i.v. zu. Zwei bis 20 Samen beim Erwachsenen und bis zu sechs Samen bei Kindern sollen oral aufgenommen und zerkaut tödlich sein. Die Aufklärung des zellulären Wirkungsmechanismus von Ricin durch österreichische Wissenschaftler könnte auch die Entwicklung eines bislang nicht verfügbaren Gegengifts ermöglichen.

Das pflanzliche Toxin Ricin wird in der Samenschale der Ricinusstaude (Ricinus communis L.; Euphorbiaceae) gebildet. Das Lektin hemmt die Proteinbiosynthese von eukaryontischen Organismen. Bereits eine Aufnahme von wenigen Samen (0,25 mg Ricin) kann tödlich sein. Symptome einer Vergiftung sind zunächst eine starke Schleimhautreizung sowie Übelkeit, Erbrechen und Krämpfe. Nach der Resorption kommt es zu einer Änderung der Syntheserate von essenziellen Enzymen und einer Schädigung von Magen, Darm, Leber und Niere. Die Aufnahme einer tödlichen Dosis führt innerhalb von 36 bis 72 Stunden zum Tode. Im Ricinusöl ist das Protein nicht enthalten, da es sich zwar in Wasser löst, aber fettunlöslich ist.

Vom biologischen Kampfstoff zum Zytostatikum

Ricin ist als biologischer Kampfstoff immer wieder in die Schlagzeilen geraten, zuletzt im August dieses Jahres, als Al Kaida offensichtlich plante, Bomben mit dem Gift Ricin zu bauen und bei Anschlägen in Einkaufszentren, Flughäfen oder U-Bahn-Stationen einzusetzen. Es ist in der Liste 1 der Chemiewaffenkonvention (CWC) und in der letzten Fassung der Bio- und Toxinwaffen-Konvention (BTWC) aufgeführt. Beim sogenannten "Regenschirmattentat" wurde der bulgarische Dissident Georgi Markow 1978 in London von bulgarischen Geheimdienst-agenten auf offener Straße mit einem Regenschirm angegriffen, dessen Spitze 40 μg Ricin enthielt, und in den Unterschenkel gestochen. Der Journalist starb einige Tage später an den Folgen der Vergiftung. Bei der Verhaftung mutmaßlicher Islamisten in Großbritannien wurde im Januar 2003 ebenfalls eine geringe Menge Ricin gefunden. Ein Antidot gegen das Toxin ist derzeit nicht verfügbar.

Wissenschaftler vom Institut für Molekulare Biotechnologie in Wien (IMBA) haben jetzt ein Molekül identifiziert, das offensichtlich essenziell für die Wirkungsweise von Ricin ist. Das Protein Gpr107 war lediglich in den haploiden embryonalen Maus-Stammzellen vorhanden, die sensibel auf Ricin reagierten. Zellen, die Gpr107 nicht besitzen, scheinen immun gegen das Gift. Die Untersuchungen der österreichischen Wissenschaftler haben auch eine grundsätzliche Bedeutung für ähnliche Screening-Vorhaben. Bislang wurden diese Versuche durch Bestimmungen der RNA-Interferenzen oder durch Untersuchungen an speziell für diesen Zweck gezüchteten Knock-out-Mäuse durchgeführt. Diese Studien waren sehr zeitaufwändig. Durch Verwendung der Maus-Stammzellen lässt sich das komplette Säugetiergenom in einem sinnvollen Zeitrahmen auf Mutationen screenen. Ricin wurde so an vielen tausend verschiedenen Mutationen in einem überschaubaren Zeitraum getestet. Allein im Protein Gpr107 waren 49 verschiedene Mutationen vorhanden. Eine dieser Mutationen sichert offensichtlich den Zellen das Überleben. Die Wissenschaftler glauben, durch die Entwicklung eines Gpr107-Blockers ein Antidot für Ricin relativ rasch bereitstellen zu können.

Im Übrigen werden Toxine vom Typ des Ricins wegen ihrer zytostatischen Wirkung inzwischen vermehrt auf ihre Eignung in der Tumortherapie untersucht.


Quelle

Elling, U. et al., Forward and Reverse Genetics through Derivation of Haploid Mouse Embryonic Stem Cells. Cell Stem Cell (2011) 9(6): 563 – 574.


Dr. Hans-Peter Hanssen



DAZ 2011, Nr. 50, S. 50

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