Studien: Wirkungsweise des natürlichen Giftstoffes Rizin entschlüsselt

Gibt es bald ein Gegengift für einen der gefährlichsten Giftstoffe in unserer Natur?
Manche Pflanzen enthalten gefährliche Giftstoffe, welche die Gesundheit von Menschen und Tieren gefährden können. Das Pflanzengift mit der Bezeichnung Rizin zählt hierbei zu den giftigsten in der Natur vorkommenden Eiweißstoffen. Bereits kleinste Dosen von Rizin können den Tod hervorrufen. Das äußerst gefährliche Gift wird von der Pflanze Ricinus communis produziert. Forschern gelang es jetzt bei einer Untersuchung die Wirkungsweise von Rizin zu entschlüsseln. Mit den neuen Forschungsergebnissen entwickelten die Wissenschaftler zum ersten Mal Ansätze für ein wirksames Gegengift für Rizin.

Den Forschern des Instituts für Molekulare Biotechnologie (IMBA) in Wien gelang es jetzt erstmals, Ansätze für ein Gegengift für einen der giftigsten Eiweißstoffe (Rizin) in der Natur zu entwickeln. Die Mediziner veröffentlichten die Ergebnisse ihrer Studie in der Fachzeitschrift „Cell Research“.

Kleinste Mengen von Rizin können innerhalb von 72 Stunden zum Tod führen
Rizin ist ein sehr giftiger Einweißstoff, welcher natürlich in der Pflanze Ricinus communis (auch Rizinusstaude oder Wunderbaum genannt) vorkommt. Rizin ist so giftig, dass bereits kleinste Dosen innerhalb von 36 bis 72 Stunden zum Tod führen können. Sicherlich wir es einige Menschen überraschen, dass solch eine giftige Pflanze in vielen unserer öffentlichen Parks und Gärten wächst.

Mediziner untersuchen seltene Erkrankung, die Betroffene resistent gegen Rizin macht
Forschern ist es jetzt gelungen, die Wirkungsweise von Rizin zu entschlüsseln. So konnten die Experten zum ersten Mal die Ansätze für ein mögliches Gegengift entwickeln. Dies gelang ihnen, indem sie eine extrem seltene Erkrankung untersuchten, welche bei nur sehr wenigen Menschen auftritt, und die die Betroffenen anscheinend resistent gegenüber dem gefährlichen Giftstoff Rizin macht. Der Giftstoff Rizin wurde schon mehrfach bei Attentaten als Biowaffe eingesetzt. Beispielsweise wurde Rizin auf an Barak Obama adressierten Briefen gefunden, welche aus dem Jahr 2014 stammten.

Rizin zerstört die Ribosomen im Körper
Bisher gibt es kein Gegengift für Rizin. Dies könnte sich allerdings bereits in naher Zukunft ändern. Durch die Entschlüsslung der Wirkungsweise von Rizin, sind die Experten einem Gegenmittel einen Schritt näher gekommen. Sobald Rizin erst einmal in den Organismus gelangt ist, entfaltet der Giftstoff dort sein komplette toxische Wirkung. Das Gift beginnt die sogenannten Ribosomen (Zellen in den Proteinfabriken) zu zerstören. Durch diesen Angriff werden fundamentale Prozesse des Lebens beendet, sagen die Forscher. Es sei dann nur noch eine Frage der Zeit, bis der Tod eintritt.

Rizin benötigt Zucker, um seine tödliche Wirkung zu entfalten
Seit etlichen Jahren suchen Mediziner nach Möglichkeiten, um ein wirkungsvolles Gegengift für Rizin herzustellen. Die Wissenschaftler fanden jetzt heraus, dass Rizin ein Art Zugangscode aus Zucker benötigt, um seine toxische Wirkung zu entfalten. Es konnten zwei spezielle Gene identifiziert werden, welche Rizin zu solch einer giftigen Biowaffe machen. Die Gene Fut9 und Slc35c1 sind an der Regulierung eines besonderen Zuckerstoffwechsels in der Zelle beteiligt, sagen die Forscher.

Welche Auswirkungen hat Fucose auf unsere Proteine?
Fucose bindet sich an vorhandene Proteine. Wichtig: Es handelt sich nicht um Fructose (Fruchtzucker). So kann der essentielle Einfachzucker Fucose die Form und Funktion der betroffenen Proteine verändern. Fucose bindet sich auch an die Proteine der Zellwand. Deswegen beeinflusst der Zucker die Kommunikation und den Transport zwischen den Zellen und deren Umgebung.

Forscher finden heraus, über welche Anlaufstellen Zellgifte in die Zellen eindringen
Durch die Erforschung von Rizin und anderen Zellgiften können Forscher wichtige Erkenntnisse über die molekularen Eigenheiten einer Zelle erfahren. So fanden die Mediziner beispielsweise heraus, welche Anlaufstellen Zellgifte wie Rizin nutzen, um in die Zellen im Körper einzudringen. Zusätzlich konnte beobachtet werden, wie ein Zellgift an genau den Platz in der Zelle gelangt, wo es dann beginnt, die lebenswichtigen Prozesse zu verhindern. Durch ein besseres Verständnis der Auswirkungen von Rizin, können eventuell in Zukunft Möglichkeiten entwickelt werden, welche die Zellen vor dem Einfluss von Rizin schützen, sagen die Wissenschaftler.

Ist es möglich bestimmte Gene zu blockieren, um die Wirkung von Rizin zu verhindern?
Wenn die beiden Gene mit der Bezeichnung Fut9 und Slc35c1 für die tödliche Wirkung von Rizin verantwortlich sind, könnte eine Blockierung dieser Gene die Schäden durch Rizin eventuell verhindern, sagen die Forscher. Wenn das Gift durch diese Gene in die Zellen gelangt und dort das Transportsystem beeinflusst, um so zu den Ribosomen zu kommen und diese zu zerstören, könnte eine Blockierung den gesamten Prozess aufheben, erläutern die Experten. Das Gift brauche Zucker, um zu den Ribosomen zu gelangen und dort seinen tödlichen Schaden anzurichten. Eine charakteristische Zucker-Signatur an der Zellwand wird von dem Gift benötigt, um sich an die Zellwand zu binden, erklärt die Co-Autorin Jasmin Taubenschmid vom Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) in Wien.

Interaktion zwischen Zucker und Proteinen sollte genauer untersucht werden
Bei der aktuellen Untersuchung fanden die Wissenschaftler auch neue Informationen über die Beziehung zwischen Zucker und Proteinen, für die eine Vielzahl von fundamentalen biologischen Prozessen eine wichtige Rolle spielt. In der Vergangenheit wurden Proteine und Zucker bei verschiedenen Untersuchungen separat erforscht. Angesichts der neuen Ergebnisse sei nun klar, dass vor allem die Interaktion zwischen Zucker und Proteinen analysiert werden muss, erklärt Dr. Johannes Stadlmann.

Ohne Zucker ist Rizin nicht giftig für den Körper
Um den Wirkungsmechanismus hinter Rizin zu verstehen, arbeiteten verschiedene Spezialisten der Universität Münster und der Universität Heidelberg zusammen. Die verwendeten Zellproben stammten dabei von einem Patienten mit einem sehr seltenen Gendefekt, bei dem der sogenannte Fucose-Stoffwechsel nicht richtig funktioniert, erläutern die Experten. Ohne Zucker ist Rizin demnach nicht giftig für den Körper. Die Erforschung seltener Erkrankungen führt oft zu solch erstaunlichen Erkenntnissen, welche in Zukunft einer großen Anzahl von Menschen helfen könnten, fügt Autor Josef M. Penninger hinzu. Die bei der Studie erforschte seltene Erkrankung des Fucose-Stoffwechsels tritt nur bei drei bekannten Fällen weltweit auf. (as)