蓖麻毒素

1 蓖麻毒素
1．1 蓖麻毒素是一种有害物质
蓖麻毒素(Ricin)系指蓖麻毒蛋白、蓖麻碱、蓖
麻变应原和血球凝集素四种毒性物质，其中蓖麻毒
蛋白的毒性最大。在药物研究中，蓖麻毒蛋白又称
蓖麻毒素。在英语中蓖麻毒素和蓖麻毒蛋白是同一
词一“Ricin”。蓖麻毒素对人和哺乳动物有剧毒，几
乎对所有真核细胞都有毒性。一个毒素分子进入细
胞内，就足以使整个细胞的蛋白质合成完全停止而
死亡。
1．1．1 蓖麻毒蛋白(Ricin) 最早是在1887年由
Dixson从蓖麻籽中分离出来的，它是由全毒素、毒类
素、凝集素三种物质组成的蛋白质。并由数种不同
类型的高分子蛋白质组成，其分子量64 000左右，
也有报道为36 000～85 000。目前已发现的结晶型
有BI型、TL型、cI型、D型，其中以D型毒性最强。
蓖麻毒蛋白由A、B两个肽链以二硫键共价相连接，
其A链在B链的协助下，容易穿过细胞膜破坏核蛋
白体60S亚单位，抑制蛋白质的合成，致使细胞死
亡 。 。蓖麻毒素的一级结构表明，A链由263个氨
基酸残基组成，分子量32 000，是活性链，第10个残
基Asn已糖基化，接有(Glc Nac)，(Man) 寡糖链。
A链中只有两个LY残基，一个位于N端第四位，一
个位于C端附近，对A链的毒性作用至关重要。B
链是由259个氨基酸残基组成的序列，含有两个寡
糖链(Glc Nac) (Man) 和(Glc Nac)：(Man) ，分别
与第93位和第133位上两个Asn残基相连，分子量
34 000 不同的蓖麻及其变种的毒蛋白的氨基酸序
列不完全相同。
蓖麻毒蛋白为白色粉末或结晶型固体，无味，不
溶于乙醇、乙醚、氯仿、甲苯等有机溶剂，溶于酸性稀
释液或盐类水溶液，在饱和的硫酸铵溶液中能沉淀
析出。在沸水中或加压蒸汽处理即凝固变性，失去
毒性，但在干热的情况下变性很难
蓖麻毒蛋白在蓖麻籽中含量为0．5％ ～4．5％ ，
也有含量为0．5％ ～15％ 的报道，在蓖麻的根、茎、
叶中也有一定含量。在蓖麻粕中含量取决于榨油方
式，热榨油形成的蓖麻粕中含量趋近于零。
蓖麻毒蛋白是蓖麻毒素中毒性最强的一种，比
剧毒的氢氰酸还毒，1kg氢氰酸可毒死1．6万人，而
1kg蓖麻毒蛋白可毒死360万人。它对多种哺乳动
物都有毒性，牛、羊这类反刍动物虽然抵抗力较强，
但亦能致死。对兔(肌肉注射)半数致死剂量LD
为4．1 1／kg 。
1．1．2 蓖麻碱(Ricinine) 1864年，Tuson从蓖麻
籽中分离出来的一种生物碱，它类似于吡啶酮，其结
构为1一甲基一3一氰基一4一甲氧基一2一吡啶酮，
分子式为c。H。N O ，分子量为164．16。
纯净的蓖麻碱为白色针状或棒状结晶，溶点
201．5℃ ，亦有201～205℃ 的报道。在110～180℃ 、
2

．667Kpa时升华。蓖麻碱易溶于热水和热三氯甲
烷中，在热乙醇中也有一定的溶解度，但难溶于乙
醚、石油醚和苯。水溶液呈中性，与酸不易形成盐，
其碱性溶液能使高锰酸钾还原，同时生成氢氰酸。
蓖麻碱存在于蓖麻的种子和茎叶中，在幼芽特
别是子叶中含量较高，植株的不同部位含量不同，籽
壳含1．5％ ，绿叶含0．7％ ～1．0％ ，种子含0．1％ ～
0．2％ ，蓖麻饼中含0．3％ ～0．4％ 。
蓖麻碱的毒性与它的分子中含有氰基有关，蓖
麻碱中毒的临床表现是呕吐，血压下降，呼吸抑制，
对肝、肾有损伤。对家禽毒性较强，就鸡而言，饲料
中蓖麻碱含量超过0．01％ ，抑制鸡的生长；含量超
过0．1％ 时，鸡麻痹中毒死亡。它也是导致甲状腺
肿瘤的潜在因素，小白鼠腹腔注射的最小致死量
(MLD)为16mg／kg。
1．1．3 蓖麻变应原(Allergen) 1914年由Alilcire
从蓖麻籽中分离出来的一种使人过敏的物质，命名
为变应原，原译名为变性毒素，其分子式为c 。H
NOC H 0 ，分子量281．3。蓖麻变应原是由2％ ～
3％ 的多糖与蛋白质聚合而成的糖蛋白，属于脲类的
多糖—— 蛋白聚合物。变应原的结构中，多糖使其
变应原的致敏性有所增强。
变应原为白色粉末状固体，溶于水，在沸水中稳
定，在水溶液中可用玻璃纸膜渗析。它溶于25％ 的
乙醇，不溶于75％ 的乙醇。变应原有显色反应，双
缩脲反应— — 紫色；米隆反应— — 红色；水合茚三酮
反应— — 深蓝色；莫利胥反应—— 紫红色。它不同
于一般蛋白质是因为它不被乙酸铝沉析。
变应原存在于蓖麻仁内不含油的胚乳部分，含
量占0．4％ ～5％ ，有的报道高达12．5％ ，在蓖麻籽
中含有CB一1A型，在蓖麻籽壳、茎和叶中也含有少
量，而蓖麻饼粕中变应原含量高达3％ ～4％ 。
变应原是一种具有强烈过敏性物质，具有抗原
性，1mg／kg浓度的变应原水溶液对过敏患者会有阳
性反应；注入动物体内会产生抗体。变应原对人过
敏反应的典型症状是眼睛发红，鼻子烫疼，气喘，但
不会致死。对动物也不会致死，如对小白鼠注射
1．5~xg／kg体重的变应原不会致死。
1．1．4 血球凝集素(Hemagg Lutimins) 发现得比
较晚，1960年由船津胜和船津军从混在蓖麻毒蛋白
中的血球凝集素分离出来。血球凝集素是一种具有
活性的高分子蛋白毒素，对一定的糖分子有一定的
亲和力，进入动物体内可使血红细胞发生凝聚作用。
它的分子量为130 000，其分子结构与蓖麻蛋白相
似。
在蓖麻籽中血球凝集素的含量很少，仅占
0．005％ ～0．015％ 。对热不稳定，而且遇热变性即
失去活性。血球凝集素对动物的毒

性相当于蓖麻毒
蛋白的百分之一，但它对红细胞的凝集活性比蓖麻
毒蛋白大5O倍。对小白鼠的最小致死量(MLD)为
1 900Ixg／kg体重。
1．2 蓖麻毒素是一种有利用价值的物质
蓖麻毒素的存在及对人畜的危害早已被人们所
认识，为了进一步了解和认识这一类毒素，国内外学
者对其结构、性质、毒性、产生毒性的原理和提取纯
化等方面进行了广泛深入地研究，在如何开发利用
这类毒素，使其变害为益，在这方面的研究也取得了
可喜的成果。
1．2．1 蓖麻毒素与抗肿瘤药物 蓖麻毒素抗肿瘤
作用是由Mosinger发现的。蓖麻毒蛋白是一种毒
性很强的细胞毒素，它由A链和B链组成，A链在
细胞浆中表现为一个特异的N一糖甘酶，它攻击核
糖体，移走一个特定的腺嘌呤碱基，从而抑制蛋白合
成。根据这一生物学特性，可将其制备成生物导弹
来抑制肿瘤细胞的生长，但B链不具有特异性，可
引起正常细胞的损伤，有很大的副作用。然而，蓖麻
毒素只有依靠B链的凝集作用，才能进入细胞，A
链才能发挥其杀伤作用。若把B链换成肿瘤特异
体的单克隆抗体，毒素能选择性杀死肿瘤细胞，这样
就大大减少了副作用。所以作为与抗体交联的导向
药物一免疫毒素(Immunotoxins，IT)越来越引起人们
的关注 j。
免疫毒素是由毒素蛋白和配体结合而成。配体
系指抗体或生长因子等。配体分子和细胞表面的特
异性受体结合，引导毒素分子进入癌细胞。在胞浆
中，毒素分子发挥其酶的活性，抑制蛋白的合成，从
而导致肿瘤细胞的死亡。已合成的多种抗肿瘤免疫
毒素经体内外试验或动物模型中表现出强大的抗肿
瘤作用，有些已进入临床的I期或Ⅱ期试验 。
蓖麻毒蛋白与糖脂脂质体一半乳糖神经酰胺通
过冻干一水化法，制备成蓖麻毒蛋白糖脂脂质体包
封物，在体外试验中，对肝细胞的杀伤作用明显强于
游离蓖麻毒蛋白 。
蓖麻毒素的化学修饰物对细胞的毒害作用也有
报道 。为了降低蓖麻毒素的毒性(A链)，保留
其抗肿瘤活性，采用了3一(2一吡啶二硫基)N一羟
基丙酸琥珀亚酰胺酯(SPDP)修饰蓖麻毒素，结果表
明，修饰较未修饰的蓖麻毒素的毒性低，并有较强的
抑制肿瘤细胞生长作用。也可降低对小鼠的肝脏毒
性，而且对某些肿瘤的抑制作用增强。
总之，蓖麻毒素用于药物的研究很有发展前景。
首先，通过制备免疫毒素在T细胞白血病和淋巴病
的治疗中卓见成效，对实体瘤的治疗也取得了一定
进展，将可成为临床上很重要的一类导向药
物 “ 。免疫毒素的制备已形成一个独特的研究
领域，这对肿瘤特异治疗是非常有利的。第二，这种
研

究涉及到生物大分子的内化机制，追踪其胞内转
运途径。所以，它是现代细胞生物学研究的有利工
具 。



2 蓖麻毒素的分离
2．1 脱毒
脱毒是指将蓖麻饼中有毒物质分离去除，使之
能作为蛋白质饲料应用，从而提高其利用价值。蓖
麻饼中毒素的含量因榨油方法不同而异，同时与各
种毒素的分子结构、物理化学性质有关。就这四种
毒素而论，毒蛋白虽组成复杂，但受热易分解而被破
坏。蓖麻碱在碱性条件下易水解，生成无毒的羧酸
盐，在高温条件下，如100℃ 持续20min左右也能被
破坏。变应原在碱性条件下蒸煮15min水解被破
坏。血球凝集素在蓖麻饼中含量很低，在100℃ 条
件下持续30min即可破坏。所以，蓖麻籽采用热榨
法所形成的蓖麻饼中，毒蛋白和血球凝集素具备被
破坏的充分条件，因而，这两种毒素几乎已不存在。
而蓖麻碱和变应原被破坏的条件尚不充分，因此，剩
下的主要是蓖麻碱和变应原，特别是变应原，因此热
榨饼粕脱毒主要指脱除蓖麻碱和变应原。
1963年，Jenking报道了在碱性条件下蒸煮蓖麻
饼，变应原被破坏的脱毒方法以来 J，国内外专家
在脱毒这一课题上作了大量工作，提出了很多脱毒
方法，有物理法、化学法、生物法，还有几种方法的联
合。就化学法而言，已报道的有九种方法。作者曾
对各种脱毒方法进行过综述 14]，2000年10月，南
开大学蓖麻工程研究中心实现了蓖麻脱毒工业化生
产，这是目前唯一工业化生产报道。设计、安装的这
套新型的蓖麻脱毒生产线融合了机械、热学、物理、
化学等方法为一体的综合干法脱毒。自投产至今，
设备运转正常，产品达到设计要求，实现了科研成果
转化成工业化生产。特别值得提出的是产品投放市
场以来，受到广大用户的欢迎和好评，表明这项科研
成果转化为工业生产是成功的¨ 。
2．2 提毒
2．2．1 毒蛋白和血球凝集素的提取和纯化 毒蛋
白的提取国内外已有很多报道，仅介绍国内最近报
道的柱上层析分离方法¨ 。称适量脱脂蓖麻粉于
pH为3．8(用醋酸调pH值)的醋酸水溶液中浸取
12h，上清液用蒸馏水透析24h，再用pH为6．5磷酸
缓冲液透析24h，透析液经2 500r／min超速离心
30min，上清液为蓖麻毒蛋白粗提液。用50ml酸式
滴定管，内装Sepharose 4B，用10mmol／L、pH为6．5
的磷酸缓冲液平衡，然后将蓖麻毒蛋白粗提液从酸
式滴定管顶端注入，以0．25ml／min的流速通过层析
柱，再用10mmol／L、pH 为5．0 HAC—NaAC缓冲液
洗毒蛋白，每5ml收集一个级分，随时用紫外光检测
吸光度，以吸光度对体积作出毒蛋白流出曲线。当
洗尽毒蛋白后，在洗脱液中再

加入NaC1，使NaC1浓
度达0．14mmol／L，可洗脱出血球凝集素。
2．2．2 蓖麻碱的提取和纯化 目前采用较多的方
法是溶解、提取的方法?’ 。称取蓖麻饼1 O00g，
加水2 O00ml，煮沸4h，过滤后浓缩成膏状物，将其
分装几个滤纸包内，分别置索氏脂肪提取器内，加入
氯仿回流提取3h后浓缩，再将几个浓缩液收集在同
一烧瓶中，蒸出其余氯仿后得黄色固体。将其包好
再置于索氏脂肪提取器内，加入乙醚回流提取3h后
浓缩，将浓缩物转入已有lOOml无水乙醚的另一提
取装置中，浸提2h并浓缩至25ml左右后，自然冷
却，得蓖麻碱的针状结晶。
2．2．3 变应原的提取根据变应原易溶于水，且对
热稳定的性质进行提取。取过40目的蓖麻粕lOOg
置于1 O00ml的烧杯中，加500ml水，在室温下搅拌
16h，加热煮沸，冷至室温，离心除去沉淀。用无水乙
醇调酒精度至25％ ，离心除去沉淀，再将清液蒸出
乙醇即得蓖麻变应原¨ 。