6. Bố cục đề tài
1.1.5. Bột thầu dầu
Bột thầu dầu là chất rắn còn lại sau khi đã trích ly dầu ra khỏi hạt thầu dầu (còn gọi là bã). Bột này chứa 35-41% protein, 34% sợi thô, 7% tro, 10% nƣớc, 1% dầu và rất giàu canxi và photpho. Trong bột này có chứa độc tố ricin protein, độc tố ricinin alkaloid và chất gây dị ứng mạnh (CB1A – thành phần protein, độc tố saccharidic). Mặc dù các độc tố ricin và ricinin đã đƣợc xử lý nhiệt trong quá trình nghiền hạt, nhƣng hàm lƣợng độc tố trong khối lƣợng bột vẫn còn cao. Vì vậy ngƣời sử dụng bột thầu dầu làm phân bón. Nếu bột thầu dầu đã qua xử lý nhiệt đƣợc sử dụng làm thức ăn gia súc thì việc kiểm soát chặt chẽ bằng phƣơng pháp sinh học là cần thiết. Không thể sử dụng bột này làm thức ăn gia súc nếu chƣa khử độc hoặc khử các chất gây dị ứng.
Dầu thầu dầu không độc nhƣng hạt và khô dầu thầu dầu rất độc, vì có chứa ricin, khi bị ngộ độc có hiện tƣợng nóng cổ họng, buồn nôn, sốt, đi tả, huyết áp hạ dẫn đến ngừng hô hấp và chết (ăn 10 hạt có thể chết ngƣời), chữa ngộ độc bằng cách gây nôn, rửa dạ dày, tiêm tĩnh mạch dung dịch glucose và dung dịch huyết thanh kháng ricin kết hợp với thuốc giảm đau.
Sự mày mò tìm hiểu khoa học về ricin trong hạt thầu dầu bắt đầu từ công trình nghiên cứu của nhà hóa học Peter Hermann Stillmark, quốc gia Estonia, một nƣớc ở Bắc Âu, lục địa gốc của những phát minh khoa học. Cây đậu Cator vốn đƣợc coi là cây chiết xuất dầu để điều trị táo bón. Bản thân Stillmark rất tò mò muốn biết trong thứ cây này có cái gì mà có khả năng điều trị táo bón cho ngƣời bệnh. Ông tinh chế, chiết xuất và thử nghiệm, tuy không
thể tìm thấy một hợp chất nào có khả năng kích thích thần kinh ruột nhƣng ông đã phát hiện và đặc biệt chú ý tới chất ricin.
Về sau, Paul Ehrlich, nhà hóa sinh, huyết học và miễn dịch học ngƣời Đức đã nghiên cứu thêm về ricin và thấy nó có tính miễn dịch. Khi cho những con bê non uống một lƣợng nhỏ hợp chất này thì nó kích thích cơ thể tổng hợp ra những protein trung hòa chất độc mà nếu nhƣ về sau chẳng may ăn phải chất độc thì những con bê không bị chết. Điều này thực sự mở ra một hƣớng mới về ricin. Ngƣời ta bắt đầu nghiên cứu sâu hơn về ricin ở cấp độ đơn vị cấu tạo của nó.
Năm 1951, ngƣời ta tình cờ thấy ricin có khả năng ức chế sự tổng hợp protein của tế bào, làm tế bào bị chết. Nó có khả năng bám dính với những tế bào bị đột biến và gây độc cho những tế bào này. Những mảnh phân tử nhỏ hơn trong cấu tạo của nó đƣợc gọi là lectin chính là những thành phần có hoạt tính đó. Ngay lập tức nó đƣợc giới y học chú ý vì nhƣ vậy nó là loại chất tiềm năng để chế tạo ra loại thuốc chống ung thƣ. Tuy vậy, ricin cũng là chất độc siêu nhạy, nó có thể giết chết một ngƣời trƣởng thành chỉ với vài chục µg [13].
Ricin có thể ở dƣới nhiều dạng: bột, hơi sƣơng, viên nhỏ hoặc hòa tan trong nƣớc. Các triệu chứng chính của việc ngộ độc chất ricin phụ thuộc vào cách tiếp xúc và liều lƣợng tiếp nhận [14]:
Nếu hít: các triêu chứng thông thƣờng nhất là khó thở, sốt, ho, buồn nôn, tức ngực.
Nếu nuốt phải: các triệu chứng sẽ là ói mửa nặng và tiêu chảy, tiếp sau
đó là mất nƣớc và hạ huyết áp. Ngoài ra, còn có thể có một số triệu chứng khác nhƣ bị ảo giác và co giật. Nếu da hoặc mắt bị tiếp xúc với bột phấn hoặc hơi sƣơng chất ricin thì có thể bi đỏ hoặc đau. Tất cả những triệu chứng trên, nếu không đƣợc cấp cứu kịp thời đều sẽ tử vong.
Nếu tiêm vào: có thể gây ra hoại tử địa phƣơng nặng của cơ bắp và các hạch bạch huyết khu vực với sự tham gia của cơ quan và tử vong.
Về lý thuyết, với 1 gram ricin đủ để làm chết khoảng 36.000 ngƣời. Một đặc tính nguy hiểm của ricin là những triệu chứng trúng độc đầu tiên thƣờng không xuất hiện trƣớc 15 giờ ( có chăng là hiện tƣợng sung huyết võng mạc) sau khi nhiễm. Thông thƣờng cái chết sẽ đến sau 3-8 ngày.
Hiện nay, do hạt thầu dầu đƣợc sử dụng rất phổ biến nên các chức y tế cộng đồng tỏ ra lo ngại về nguy cơ sử dụng ricin cho mục đích khủng bố sinh học.
Ricin là một protein độc hại,gồm 2 loại protein bất hoạt ribosome (RIP). Trong đó, một loại RIP bao gồm 1 chuỗi protein enzym. Loại 2 RIP, còn đƣợc gọi là holotoxins bao gồm 2 loại protein nhỏ hơn liên kết hóa trị bằng cầu disulfide. Ricin chuỗi A(RTA) là một N- hydrolase glycoside bao gồm 267 axit amin. Ricin chuỗi B (RTB) một lectin gồm 262 axit amin có thiết bị đầu cuối galactose có thể để ràng buộc trên bề mặt tế bào [13].
Hình 1.8. Cấu trúc của ricin
Cơ chế gây độc của ricin
Chất ricin hoạt động bằng cách xâm nhập vào trong các tế bào của cơ thể và ngăn cản không cho tế bào tạo ra chất protein cần thiết. Nếu không có
chất protein, các tế bào sẽ chết và không thể đảm nhận đƣợc chức năng sinh lý thông thƣờng. Hậu quả là toàn cơ thể bị chất độc làm nguy hại và dẫn đến tử vong.
Khả năg của các chất ricin nhập vào bào tƣơng phụ thuộc vào tƣơng tác liên kết hydro giữa các amino axit RTB và cacbonhydrate phức tạp trên bề mặt của tế bào nhân điển hình có chứa một trong hai thiết bị đầu cuối N- acetylgalactosamine hoặc liên kết β-1,4-galactose. Thực nghiệm, RTB đã đƣợc chứng minh là liên kết với bề mặt tế bào ở thứ tự của 106
-108 phân tử ricin mỗi bề mặt tế bào.Các liên kết rộng rãi của ricin đến bề mặt màng tế bào cho phép tiếp thu tất cả các loại màng lõm vào. Túi đƣa ricin đến nội bào đƣợc gửi đến các bộ máy Golgi. Phân tử ricin vận chuyển ngƣợc qua đầu nội bào, xuyên qua mạng lƣới Gogli, và Gogli nhập vào lòng mạng lƣới nội chất (ER).
Để ricin gây độc, RTA phải đƣợc cắt giảm từ RTB để giải phóng một khối các vị trí hoạt động RTA. Quá trình này đƣợc xúc tác bởi protein PDI (protein disulfua isomerase) nằm trong lòng của ER. RTA đƣợc giải phóng trong lòng ER sau đó mở ra một phần và một phần gắn vào màng ER, nơi mà nó đƣợc cho là bắt chƣớc một màng tế bào đƣợc bọc lại liên quan protein. Vai trò của ER đi kèm GRP94 và EDEM đƣợc đề xuất trƣớc sự dời chỗ của RTA từ lòng đến bào tƣơng theo một cách nào đó mà sử dụng các thành phần của mạng lƣới nội chất liên quan đến suy thoái protein (ERAD). ERAD thƣờng loại bỏ protein của ER mà đƣợc bọc lại vào bào tƣơng để tiêu hủy bằng các bào tƣơng proteasomes. Sự di chuyển RTA đòi hỏi màng ER, toàn bộ sự có mặt E3 rất phức tạp, nhƣng RTA tránh việc có mặt khắp nơi của các chất nền ERAD vì hàm lƣợng dƣ của lysine rất thấp, đó là những vị trí đính kèm thông thƣờng cho sự có mặt. Nhƣ vậy RTA tránh sự di chuyển thông thƣờng của protein (hủy diệt qua trung gian nhắm mục tiêu tạo sự có mặt khắp nơi của
protein đến bào tƣơng proteasomes). Trong bào tƣơng tế bào động vật có vú, RTA sau đó trải qua phân loại bởi các phân tử bào tƣơng đi kèm mà kết quả là việc sắp xếp lại một cấu xúc tác, do đó ngăn chặn sự tổng hợp protein [13].
Chuỗi B có tác dụng “gắn” ricin vào tế bào: nó liên kết với các protein vận chuyển trong màng tế bào để sau đó vận chuyển chất độc vào trong tế bào. Khi đã ở trong tế bào, chuồi A ngăn cản việc tồng hợp bằng cách thụ động hóa cấu trúc dƣới phân tử 26S của ribosom. Một phân tử RTA sẽ làm cho khoảng 1.500 ribosom bị thụ động mỗi phút.
Ngoài ra, theo kết quả nghiên cứu của Abhishek Mathur và các cộng sự thì dịch chiết từ rễ thầu dầu bằng dung môi n-hexan cho thấy hoạt tính kháng khuẩn nổi bật với chủng nấm Albicans Candida và Aspergillus Niger, dịch chiết rễ thầu dầu bằng dung môi metanol cho thấy có hoạt tính kháng khẩn đối với chủng E.coli và Aspergillus Niger [8].