アブリン

アブリン・ア
アブリン-aの構造（PDB : 1ABR）。A鎖は青、B鎖はオリーブ色で示されている。1つのペプチドが2つの鎖に切断される。
識別子
生物アブルス・プレカトリウス
シンボル?
CAS番号1393-62-0
ユニプロットP11140
検索する
構造スイスモデル
ドメインインタープロ
アブリン
識別子
  • 1393-62-0 チェックはい
ケムスパイダー
  • なし
ケッグ
  • C20068
RTECS番号
  • AA5250000
ユニイ
  • 6YCF89P8OX チェックはい
国連番号 3462
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。
化合物

アブリンは、ロザリオエンドウ（またはトキソウエンドウ）（Abrus precatorius ）の種子に含まれる極めて毒性の高い毒性アルブミンです。マウスに静脈内投与した場合、平均致死量は体重1kgあたり0.7マイクログラムです（リシン（体重1kgあたり2.7マイクログラム）の約3.86倍の毒性です）。[1]ヒトに対する平均毒性量は、経口摂取の場合は体重1kgあたり10～1000マイクログラム、吸入摂取の場合は体重1kgあたり3.3マイクログラムです。[2]

アブリンは、ヒマシの種子に含まれる毒素リシン[3]や、アブラナ科植物Abrus pulchellusの種子に含まれる毒素プルケリン[4]と同様に、リボソーム阻害タンパク質です。アブリンは、米国法の下では「選択的薬剤」に分類されています。

発生

アブリンは、ロザリオピー（Rosary Pea）によってのみ自然に生成され、鮮やかな色の種子の約0.08%を占めています。毒素の放出は種皮によって抑制されるため、種皮が損傷または破壊されると（例えば咀嚼など）、毒素が放出される可能性があります。

ロザリオピーはアブリンの原料植物である

物理的特性

アブリンは水溶性のレクチン[5] です。粉末状のアブリンは黄白色で、安定した物質です。[5] [6] 60℃（140°F）で30分間加熱しても耐えますが、80℃（176°F）で30分加熱すると毒性の大部分を失います。[7]可燃性ではありますが、重合しにくく、揮発性もそれほど高くありません。[6]

生化学

化学的には、アブリンは4つの同族毒素、すなわちアブリンa（P11140）、アブリンb（Q06077）、アブリンc（P28590）、アブリンd（Q06076 ）の混合物です。また、アブラナ科のヘマグルチニン（ Abrus precatorius [8]の低毒性ヘマグルチニン（Q9M6E9 ; AAG））も、5番目のタンパク質として「アブリン」という総称で含まれることがあります。

アブリンa（赤）とリシン（青）の類似構造の比較

アブリン-aは4つのアイソトキシンの中で最も強力で、イントロンを含まない遺伝子によってコードされており、2つのサブユニット（鎖）AとBから構成されています。タンパク質生合成の主要産物であるプレプロアブリンは、シグナルペプチド配列、サブユニットAとBのアミノ酸配列、そしてリンカーから構成されています。アブリン-a分子は合計528個のアミノ酸から構成され、質量は約65 kDaです。アブリン-aは、シグナルペプチド配列の切断、そして小胞体（ER）におけるグリコシル化やジスルフィド架橋形成などの翻訳後修飾を受けて生成されます。他の3つのアブリン、そしてアグルチニンも同様の構造を持っています。

構造的には、アブリン-A は、トウゴマの種子で生成されるレクチンであるリシンに関連しています。

使用

アブリンが兵器化された例は知られていない。[5]しかし、その高い毒性とエアロゾルに加工される可能性があることから、アブリンを生物兵器として使用することは原理的には可能である。[9]それにもかかわらず、ロザリオピーから得られるアブリンの量はわずかであるため、リスクは軽減される。

ロザリオピーは熱帯地域に広く分布し、特定の症状に対するハーブ療法として用いられることがあります。[10]種子の外殻は、ほとんどの哺乳類の胃から内容物を保護しますが、種皮に穴を開けてビーズ細工のアクセサリーを作ることもあります。種子を飲み込んだり、傷ついた皮膚に着用したりすると、中毒を引き起こす可能性があります。[6]

アブリンはマウスの癌治療において免疫補助剤として作用することが示されている。 [11]

毒物学

アブリン中毒の症状には、下痢、嘔吐、疝痛、頻脈、震えなどがあります。通常、腎不全、心不全、呼吸麻痺などにより、数日後に死に至ります。

毒性

経口摂取後のヒトの致死量についてのコンセンサスはないが、体重1kgあたり0.1～1マイクログラムの摂取、またはロザリオピーの種子1粒の消費は致命的となる可能性があると推定されているが、この情報は十分に文書化されていない。[9]他の推定によると、アブリンのLD 50値は10～1000 μg/kgであり、リシンの値に匹敵する。[12]アブリン中毒の影響の重症度は、物質への曝露手段（吸入、経口摂取、注射のいずれか）によって異なる。[5] [6]皮膚がアブリンに曝露すると、水疱、発赤、刺激、痛みなどのアレルギー反応を引き起こす可能性があるが、 [6]皮膚接触後の毒性の証拠はない。

アブリンは静脈内投与後、著しく毒性が強くなります。LD50値は、ウサギでは種によって0.03～0.06μg/kg、イヌでは1.25～1.3μg/kgの範囲で変化します。[13]癌患者を対象とした臨床試験では、静脈内投与のアブリン免疫毒素は最大0.3μg/kgまで許容され、重篤な毒性症状は発現しませんでした。

アブリンは吸入すると毒性が増大する。ラットでは、この投与経路におけるLD50は3.3μg/kgである。[ 14]

毒物力学

アブリンはリシンと類似しており、アブリンも2型リボソーム不活性化タンパク質（RIP-II）として同様の作用機序を有するが、アブリンの効果はリシンよりも強力である。[15]アブリンの毒性作用は、細胞内の多段階プロセスによる。アブリンは体内の細胞に結合して浸透し、小胞体（ER）に輸送されてから細胞タンパク質合成を阻害する。ハプトマーとして機能する非特異的結合B鎖を細胞表面の糖タンパク質の炭水化物鎖に付加することで、アブリン分子は細胞に固定され、その後取り込まれる。しかし、特異的結合と非特異的結合の両方により、エンドサイトーシスによるアブリンの取り込みと、B鎖の切断によるA鎖の活性化が引き起こされる。アブリンの活性化A鎖（エフェクター）は細胞内部に入り込み、 ER上またはその近傍にあるリボソームの大リボソームサブユニットの28S rRNAからアデニン（A4324）核酸塩基を切断し、細胞タンパク質合成の通常のプロセスを阻害します。これらのタンパク質がなければ、細胞は生存できません。これは人体に有害であり、少量の曝露でも致命的となる可能性があります。さらに、アブリンは表面にマンノース受容体を特異的に有する細胞に結合する可能性があります。この受容体は網状組織球系の細胞に特に高密度に存在するため、特に網状組織球系はアブリンの毒性の影響を受けます。[9]

毒物動態

アブリンの毒物動態に関する情報は限られており、議論の的となっている。生化学的性質とリシンとの類似性から、アブリンは消化管で少なくとも部分的に分解されると考えられている[16]。分子の大きさも消化管からの吸収を制限している。しかしながら、ロザリオピーの種子の摂取による多数の死亡例は、十分な量の毒素が消化管から全身循環に吸収され、死に至る可能性があることを裏付けている[9] 。

マウスを用いた研究では、注射後、アブリンは肝臓、腎臓、脾臓、血球、肺、心臓に蓄積することが示されています。アブリンはタンパク質分解を受け、腎臓から排泄されます。[17]

アブリン曝露の兆候と症状

アブリン中毒の主な症状は、曝露経路と投与量によって異なりますが、重症例では多くの臓器が影響を受ける可能性があります。一般的に、症状は曝露後数時間から数日の間に現れます。吸入によるアブリン中毒の初期症状は、曝露後8時間以内に現れる場合もありますが、より典型的な経過は18～24時間です。36～72時間以内に致命的となる可能性があります。アブリンを摂取すると、初期症状は通常急速に現れますが、最大5日かかる場合もあります。[6]

アブリンの曝露による後期の兆候や症状は、腎臓、肝臓、副腎、中枢神経系の細胞を死滅させるアブリンの細胞毒性作用によって引き起こされます。[6]

吸入

アブリンを吸入すると、数時間以内に発熱、咳、気道刺激、胸の圧迫感、肺水腫（肺に過剰な体液が貯まる）、吐き気などの一般的な症状が現れます。これにより呼吸が困難になり（呼吸困難）、低酸素症の症状であるチアノーゼと呼ばれる状態では、皮膚が青や黒に変色することがあります。肺に過剰な体液が貯まっているかどうかは、 X線検査や聴診器で胸を聴診することで診断できます。アブリンの効果が進むにつれて、発汗（大量の汗をかく）が起こり、さらに体液がたまります。血圧が急激に低下し、脳やその他の重要な臓器に酸素が届かなくなるショック状態や呼吸不全が起こる可能性があり、36～72時間以内に死に至ることがあります。吸入によるアブリンの暴露が致命的でない場合でも、気道が過敏になったり炎症を起こしたりすることがあります。[6]

摂取

アブリンを少しでも飲み込むと、重篤な症状がゆっくりと進行する可能性があります。初期症状には、吐き気、嘔吐、口、喉、食道の痛み、下痢、嚥下困難（飲み込みにくい）、腹部のけいれんや痛みなどがあります。症状が進行すると、消化管で出血と炎症が始まります。血を吐いたり（吐血）、便に血が混じって黒くてタール状の便（メレナ） 、さらに内出血がみられることがあります。吐き気、嘔吐、下痢、出血による血液量と水分の喪失は血圧の低下と臓器障害を引き起こし、傾眠、血尿（尿に血が混じる）、昏迷、痙攣、多飲（過度の喉の渇き）、乏尿（尿量の低下）といった症状が現れ始めます。最終的には多臓器不全、血液量減少性ショック、血管虚脱、そして死に至ります。[6]

吸収

アブリンは、皮膚の損傷から吸収されるか、特定の溶媒に溶解して皮膚から吸収される。また、小さなペレット状に注射され、眼に接触することで吸収されることもある。粉末またはミストの形態のアブリンは、少量でも眼の充血や痛み（結膜炎）を引き起こす可能性がある。少量でも眼から吸収されると、流涙（流涙）を引き起こす可能性がある。高用量では、組織損傷、眼底の重度の出血（網膜出血）、視力障害または失明を引き起こす可能性がある。十分な量を摂取すると、血流に吸収され、全身毒性を引き起こす可能性がある。[6]

処理

アブリンには解毒剤が存在しないため、最も重要なことはまずアブリンへの曝露を避けることである。曝露を避けられない場合は、アブリンをできるだけ早く体内から除去することが最も重要である。アブリンが大量に体内に存在する場合、適切な個人用保護具を着用することで曝露を防ぐことができる。アブリン中毒は、中毒の影響を最小限に抑えるための支持療法で治療される。このケアは、曝露経路と曝露後の時間に基づいて異なる。最近の摂取の場合、活性炭の投与と胃洗浄の両方が選択肢となる。催吐剤（嘔吐剤）の使用は有効な治療ではない。眼への曝露の場合は、生理食塩水で眼を洗浄するとアブリンを除去するのに役立つ。酸素療法、気道確保、補助換気、モニタリング、静脈内輸液、電解質補給も治療の重要な要素である。[6]

参照

参考文献

  1. ^ Gill DM (1982). 「細菌毒素：致死量表」. Microbiological Reviews . 46 (1): 86– 94. doi :10.1128/MMBR.46.1.86-94.1982. PMC  373212. PMID 6806598  .
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  6. ^ abcdefghijk 「緊急対応安全衛生データベース：バイオトキシン：ABRIN – NIOSH」cdc.gov . 米国疾病予防管理センター. 2015年12月30日閲覧。
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  9. ^ abcd Dickers KJ, Bradberry SM, Rice P, Griffiths GD, Vale JA (2003). 「アブリン中毒」. Toxicological Reviews . 22 (3): 137– 42. doi :10.2165/00139709-200322030-00002. PMID  15181663. S2CID  20411255.
  10. ^ 「インドのハーブ – ロザリオピー」iloveindia.com . 2018年9月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年8月28日閲覧。
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  15. ^ Griffiths GD, Lindsay CD, Upshall DG (1994). 「ウシ肺血管内皮細胞を用いた植物由来タンパク質毒素の毒性試験」. Toxicology . 90 ( 1–2 ): 11–27 . Bibcode :1994Toxgy..90...11G. doi :10.1016/0300-483X(94)90201-1. PMID  8023336.
  16. ^ Lin JY, Kao CL, Tung TC (1970). 「トリプシン消化によるアブリンの毒性への影響に関する研究」.台湾易学会雑志. 台湾医師会雑誌. 69 (2): 61–3 . PMID  5270832.
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  • 米国国立医学図書館の医学主題標目表（MeSH）のAbrin
  • 「アブリン：バイオトキシン」。緊急対応安全衛生データベース。米国労働安全衛生研究所。2018年9月27日。
  • 「アブリンAの結晶構造」。プロテオペディア。
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