Rotenon - Rotenone

Rotenon
Kosterní vzorec rotenonu
Model vyplňování prostoru molekuly rotenonu
Jména
Název IUPAC
(2R, 6aS, 12aS) -1,2,6,6a, 12,12a-hexahydro-2-isopropenyl-8,9-dimethoxychromeno [3,4-b] furo (2,3-h) chromen-6-on
Ostatní jména
Tubatoxin, Paraderil
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
Informační karta ECHA100.001.365 Upravte to na Wikidata
KEGG
PletivoRotenon
UNII
Vlastnosti
C23H22Ó6
Molární hmotnost394.423 g · mol−1
VzhledBezbarvá až červená krystalická pevná látka[1]
Zápachbez zápachu[1]
Hustota1,27 g / cm3 @ 20 ° C
Bod tání 165 až 166 ° C (329 až 331 ° F; 438 až 439 K)
Bod varu 210 až 220 ° C (410 až 428 ° F; 483 až 493 K) při 0,5 mmHg
RozpustnostRozpustný v éter a aceton, málo rozpustný v ethanol
Tlak páry<0,00004 mmHg (20 ° C)[1]
Nebezpečí
Smrtelná dávka nebo koncentrace (LD, LC):
60 mg / kg (orálně, potkan)
132 mg / kg (orálně, potkan)
25 mg / kg (orálně, potkan)
2,8 mg / kg (orálně, myš)[2]
NIOSH (Limity expozice USA zdraví):
PEL (Dovolený)
TWA 5 mg / m3[1]
REL (Doporučeno)
TWA 5 mg / m3[1]
IDLH (Okamžité nebezpečí)
2 500 mg / m3[1]
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Rotenon je bez zápachu, bezbarvý, krystalický isoflavon používá se jako širokospektrální insekticid, piscicid, a pesticid. Vyskytuje se přirozeně v semenech a stoncích několika rostlin, například jicama rostlina révy vinné a kořeny několika členů Fabaceae. Byl to první popsaný člen rodiny chemických sloučenin známých jako rotenoidy. Důkazy naznačují, že rotenon může způsobit Parkinsonova choroba vyvinout se z akutní i dlouhodobé expozice.

Objev

Nejstarší záznam o dnes již známých rostlinách obsahujících rotenon používaných k zabíjení listových listů housenky bylo v roce 1848 a po celá staletí se stejné rostliny používaly k otravě ryb.[3] Aktivní chemická složka byla poprvé izolována v roce 1895 francouzským botanikem, Emmanuel Geoffroy, kdo to nazval nikulinze vzorku Robinia nicou, nyní volal Lonchocarpus nicou při cestování dovnitř Francouzská Guyana.[4] O tomto výzkumu psal ve své diplomové práci, která byla publikována posmrtně v roce 1895 po jeho smrti od a parazitární onemocnění.[5] V roce 1902 Kazuo Nagai, Japonský chemický inženýr Generální vláda Tchaj-wanu, izoloval čistou krystalickou sloučeninu z Derris elliptica kterou nazval rotenon, podle taiwanského názvu rostliny 蘆 藤 (Min Nan Chinese: lôo-tîn) přeloženo do japonštiny Root (ロ ー テ ン).[6] V roce 1930 byly nikulin a rotenon chemicky stejné.[7]

Použití

Rotenon se používá jako pesticid, insekticid a jako neselektivní piscicid (zabiják ryb).[8]

Je komercializován jako krychle, tubanebo derris, v jedné přípravě nebo v synergický v kombinaci s jinými insekticidy.[9] Ve Spojených státech a Kanadě jsou postupně ukončována veškerá použití rotenonu kromě piscicidů.[10][11] Ve Velké Británii byl v roce 2009 zakázán prodej rotenonových insekticidů (prodávaných pod obchodním názvem Derris).[12]

Rotenon byl historicky používán domorodým obyvatelstvem k lovu ryb. Typicky rostliny obsahující rotenon v rodině luštěnin, Fabaceae, jsou rozdrceny a zavedeny do vodního útvaru, a jelikož rotenon interferuje s buněčným dýcháním, postižené ryby stoupají na povrch ve snaze polknout vzduch, kde se snadněji zachytí.

Rotenon byl používán vládními agenturami k zabíjení ryb v řekách a jezerech ve Spojených státech od roku 1952.[13]

Malý odběr vzorků rotenonem využívají vědci zabývající se výzkumem biologické rozmanitosti mořských ryb ke sběru kryptických nebo skrytých ryb, které představují důležitou součást společenstev ryb na pobřeží. Rotenon je nejúčinnější dostupný nástroj, protože je zapotřebí pouze malého množství. Má pouze malé a přechodné vedlejší účinky na životní prostředí.[14]

Rotenon se také používá k léčbě v práškové formě svrab a vši na lidech a parazitický roztoči na kuřata, hospodářská zvířata, a mazlíček zvířata.

Rotenon byl použit jako organický[15] pesticidní prach pro zahrady. Neselektivní v akci, zabíjí bramborové brouky, okurkové brouky, blechy, zelí červi, malinové brouky, a chřest brouci, stejně jako většina ostatních členovců. V půdě rychle biologicky odbourává, 90% se rozkládá po 1–3 měsících při 20 ° C (68 ° F) a třikrát rychleji při 30 ° C (86 ° F).[16]

Mechanismus účinku

Rotenon působí interferencí s elektronový transportní řetězec v mitochondrie. Inhibuje přenos elektronů z center železa a síry dovnitř komplex I na ubichinon. To zasahuje NADH během vytváření využitelné buněčné energie (ATP ).[9] Komplex I není schopen předat svůj elektron CoQ, vytvoření zálohy elektronů v mitochondriální matici. Buněčný kyslík se redukuje na radikál a vytváří se reaktivní formy kyslíku, které mohou poškodit DNA a další složky mitochondrií.[17]

Rotenon také inhibuje mikrotubul shromáždění.[18]

Přítomnost v rostlinách

Rotenon se vyrábí extrakcí z kořenů a stonků několika tropických a subtropických druhů rostlin, zejména těch, které patří do rodů Lonchocarpus a Derris.

Některé z rostlin obsahujících rotenon:

Toxicita

Rotenon je klasifikován podle Světová zdravotnická organizace jako středně nebezpečný.[24] Je mírně toxický pro lidé a další savci, ale extrémně toxický pro hmyz a vodní život, včetně ryb. Tato vyšší toxicita u ryb a hmyzu je způsobena lipofilní rotenon je snadno absorbován skrz žábry nebo průdušnice, ale ne tak snadno kůží nebo gastrointestinální trakt. Rotenon je toxický pro erytrocyty in vitro.[25]

Nejnižší smrtelná dávka pro dítě je 143 mg / kg. Lidské úmrtí na otravu rotenonem je vzácné, protože jeho dráždivý účinek způsobuje zvracení.[26] Úmyslné požití rotenonu může být fatální.[27]

Sloučenina rozkládá se když je vystaven slunečnímu záření a obvykle má v prostředí aktivitu šest dní.[28] Oxiduje na rotenolon, což je o řád méně toxické než rotenon. Ve vodě závisí rychlost rozkladu na několika faktorech, včetně teploty, pH, tvrdosti vody a slunečního záření. Poločas v přírodních vodách se pohybuje od půl dne při 24 ° C do 3,5 dne při 0 ° C.[29]

Parkinsonova choroba

V roce 2000 bylo hlášeno, že injekce rotenonu potkanům způsobila vývoj symptomů podobných těm z Parkinsonova choroba (PD). Rotenon byl kontinuálně aplikován po dobu pěti týdnů, smíchán s DMSO a KOLÍK pro zvýšení penetrace tkáně a vstříkne do krční žíla.[30] Studie přímo nenaznačuje, že expozice rotenonu je zodpovědná za PD u lidí, ale je v souladu s přesvědčením, že chronická expozice toxinům z prostředí zvyšuje pravděpodobnost onemocnění.[31]

Kromě toho studie s primárními kulturami potkanů neurony a mikroglie ukázaly, že nízké dávky rotenonu (pod 10 nM) vyvolávají oxidační poškození a smrt dopaminergní neurony,[32] a jsou to tyto neurony v substantia nigra kteří zemřou při Parkinsonově nemoci. Další studie také popsala toxický účinek rotenonu při nízkých koncentracích (5 nM) v dopaminergních neuronech z akutních řezů mozku potkana.[33] Tato toxicita byla zhoršena dalším buněčným stresorem - zvýšenou koncentrací intracelulárního vápníku - což podpořilo „hypotézu vícenásobných zásahů“ smrti dopaminergních neuronů.

The neurotoxin MPTP bylo dříve známo, že způsobuje příznaky podobné PD (u lidí a jiných primátů, i když ne u potkanů) interferencí s komplexem I v řetězci transportu elektronů a zabíjením dopaminergních neuronů v substantia nigra. Další studie zahrnující MPTP neprokázaly vývoj Lewy těla, klíčová součást patologie PD. Alespoň jedna studie však nedávno našla důkazy o agregaci proteinů se stejným chemickým složením, jako je ten, který tvoří Lewyho těla s podobnou patologií jako Parkinsonova choroba u starých opic Rhesus z MPTP.[34] Mechanismus MPTP ve vztahu k Parkinsonově nemoci proto není zcela objasněn.[35] Kvůli tomuto vývoji byl rotenon zkoumán jako možné činidlo způsobující Parkinsonovu chorobu. MPTP i rotenon jsou lipofilní a může překročit hematoencefalická bariéra.

V roce 2010 byla zveřejněna studie podrobně popisující progresi symptomů podobných Parkinsonově chorobě u myší po chronickém intragastrickém požití nízkých dávek rotenonu. Koncentrace v centrálním nervovém systému byly pod detekovatelnými limity, přesto stále způsobovaly PD patologii.[36]

V roce 2011 USA Národní institut zdraví studie ukázala souvislost mezi užíváním rotenonu a Parkinsonovou chorobou u zemědělských pracovníků.[37]

Pozoruhodné správy

Rotenone byl implementován v roce 2010 za účelem zabití invazivní zlatá rybka populace přítomná v Mann Lake, s úmyslem nenarušit jezero pstruh počet obyvatel. Rotenone úspěšně dosáhl těchto cílů, zabil téměř 200 000 zlatých ryb a jen tři pstruhy.[38]

Počínaje 1. května 2006, Jezero Panguitch byl léčen rotenonem, aby potenciálně vymýtil a kontroloval invazivní populaci Utah chub, které byly pravděpodobně omylem představeny rybáři kdo je použil jako živá návnada. Jezero bylo doplněno o 20 000 pstruh duhový v roce 2006; od roku 2016 se populace ryb jezera obnovila.

V roce 2012 byl rotenon použit k usmrcení všech zbývajících ryb Bouřlivé jezero (Aljaška) kvůli invazivním štikám ničícím původní druhy, které byly po ukončení léčby znovu zavedeny.[39]

V roce 2014 byl rotenon použit k zabití všech zbývajících ryb v horském jezeře v San Francisku, které se nachází v Mountain Lake Park, aby se zbavil invazních druhů zavlečených od migrace evropských osadníků do regionu.[40]

Rotenon se používá v biomedicínském výzkumu ke studiu rychlosti spotřeby kyslíku buněk obvykle v kombinaci s antimycin A (inhibitor komplexu elektronových transportních řetězců III), oligomycin (inhibitor ATP syntázy) a FCCP (mitochondriální odpojovač ).[41]

Deaktivace

Rotenon lze deaktivovat ve vodě pomocí manganistan draselný snížit toxicitu zpět na přijatelné úrovně.[42]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C d E F NIOSH Kapesní průvodce chemickými nebezpečími. "#0548". Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH).
  2. ^ "Rotenone". Koncentrace bezprostředně nebezpečné pro život a zdraví (IDLH). Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH).
  3. ^ Metcalf RL. (1948). Způsob působení organických insekticidů. Národní rada pro výzkum, Washington DC.
  4. ^ Ambrose, Anthony M .; Harvey B.Haag (1936). "Toxikologická studie Derris". Průmyslová a inženýrská chemie. 28 (7): 815–821. doi:10.1021 / ie50319a017.
  5. ^ „Užitečné tropické rostliny“. ASNOM. 2008-01-02. Citováno 2008-03-16.
  6. ^ Nagai, Kazuo (1902). Journal of the Chemical Society of Tokyo. 23: 744. Chybějící nebo prázdný | název = (Pomoc)
  7. ^ La Forge, F. B .; Haller, H.L .; Smith, L. E. (1933). "Stanovení struktury rotenonu". Chemické recenze. 18 (2): 181–213. doi:10.1021 / cr60042a001.
  8. ^ Peter Fimrite (02.10.2007). „Zdá se, že otrava jezera zabila invazivní štiku“. San Francisco Chronicle.
  9. ^ A b Hayes WJ. (1991). Příručka o pesticidech, svazek 1. Akademický tisk. ISBN  978-0-12-334161-7.
  10. ^ Rozhodnutí o opětovné registraci rotenonu,[mrtvý odkaz ] EPA 738-R-07-005, březen 2007, United States Environmental Protection Agency
  11. ^ Přehodnocení Poznámka: Rotenon (REV2008-01, 29. ledna 2008),[mrtvý odkaz ] Bezpečnost spotřebního zboží, Health Canada
  12. ^ „Doporučení RHS pro zahradu - stažení rotenonu“. Telegraph Gardening. 2. října 2008. Citováno 20. října 2019.
  13. ^ Schmidt, Peter (28. února 2010). „One Strange Fish Tale“. Kronika vysokoškolského vzdělávání. Citováno 24. září 2015.
  14. ^ Robertson, D. Ross; Smith-Vaniz, William F. (2008). „Rotenon: základní, ale démonizovaný nástroj pro hodnocení rozmanitosti mořských ryb“. BioScience. 58 (2): 165. doi:10.1641 / B580211.
  15. ^ „Účinky rotenonu, běžně používaného organického pesticidu na funkci mitochondriálního komplexu 1 a změněné imunitní odpovědi“. University of Massachusetts Center for Agriculture. Citováno 2014-02-10.
  16. ^ Cavoski, Ivana; Caboni, Pierluigi; Sarais, Giorgia; Miano, Teodoro (2008-08-06). "Degradace a perzistence rotenonu v půdě a vliv teplotních variací". Journal of Agricultural and Food Chemistry. 56 (17): 8066–8073. doi:10.1021 / jf801461h. PMID  18681442.
  17. ^ Mehta, Suresh (2009). "Neuroprotektivní role mitochondriálního rozpojovacího proteinu 2 v mozkové mrtvici". Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 29 (6): 1069–78. doi:10.1038 / jcbfm.2009.4. PMID  19240738. Citováno 2014-04-14.
  18. ^ Heinz, S .; Freyberger, A .; Lawrenz, B .; Schladt, L .; Schmuck, G .; Ellinger-Ziegelbauer, H. (2017). „Mechanické vyšetřování inhibitoru mitochondriálního komplexu I rotenonu v kontextu farmakologického a bezpečnostního hodnocení“. Vědecké zprávy. 7: 45465. doi:10.1038 / srep45465. PMC  5379642. PMID  28374803.
  19. ^ A b Fang N, Casida J (1999). „Insekticid na bázi pryskyřice Cubé: identifikace a biologická aktivita 29 rotenoidních složek“. J Agric Food Chem. 47 (5): 2130–6. doi:10.1021 / jf981188x. PMID  10552508.
  20. ^ Peterson Field Guides to Medicinal Plants and Herbs of Eastern and Central North America (2. vyd.). str. 130–131.
  21. ^ Coates Palgrave, Keith (2002). Stromy jižní Afriky. Struik. ISBN  978-0-86977-081-8.
  22. ^ Nellis, David N. (1994). Rostliny na pobřeží jižní Floridy a Karibiku. Lis na ananas. 160 s.
  23. ^ Barton D, Meth-Cohn O (1999). Komplexní chemie přírodních produktů. Pergamon. ISBN  978-0-08-091283-7.
  24. ^ IPCS, mezinárodní program pro chemickou bezpečnost; Program OSN pro životní prostředí; Mezinárodní organizace práce; Světová zdravotnická organizace. (2007). Klasifikace pesticidů podle nebezpečnosti doporučená WHO. Světová zdravotnická organizace. ISBN  978-92-4-154663-8. Citováno 2007-12-02.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
  25. ^ Lupescu, Adrian; Jilani, Kashif; Zbidah, Mohanad; Lang, Florian (říjen 2012). "Indukce smrti apoptotických erytrocytů rotenonem". Toxikologie. 300 (3): 132–7. doi:10.1016 / j.tox.2012.06.007. PMID  22727881.
  26. ^ "Rotenone". Zprávy o pesticidech. 54: 20–21. 2001.
  27. ^ Wood DM, Alsahaf H, Streete P, Dargan PI, Jones AL (červen 2005). „Smrtelnost po záměrném požití pesticidu rotenonu: kazuistika“. Intenzivní péče. 9 (3): R280–4. doi:10.1186 / cc3528. PMC  1175899. PMID  15987402.
  28. ^ Bezpečnostní list Vitax pro prach Derris, revidovaný v říjnu 1998
  29. ^ "Rotenon. Stručný přehled jeho chemie, osudu životního prostředí a toxicity rotenonových formulací" (PDF). Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
  30. ^ Caboni P, Sherer T, Zhang N, Taylor G, Na H, Greenamyre J, Casida J (2004). "Rotenon, deguelin, jejich metabolity a krysí model Parkinsonovy nemoci". Chem Res Toxicol. 17 (11): 1540–8. doi:10.1021 / tx049867r. PMID  15540952.
  31. ^ Shrnutí článku Dr. Greenamyre o pesticidech a Parkinsonově nemoci na ninds.nih.gov
  32. ^ Gao HM, Liu B, Hong JS (červenec 2003). „Kritická role mikrogliální NADPH oxidázy při rotenonem indukované degeneraci dopaminergních neuronů“. The Journal of Neuroscience. 23 (15): 6181–7. doi:10.1523 / JNEUROSCI.23-15-06181.2003. PMC  6740554. PMID  12867501.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
  33. ^ Freestone PS, Chung KK, Guatteo E, Mercuri NB, Nicholson LF, Lipski J (listopad 2009). „Akutní působení rotenonu na nigrální dopaminergní neurony - účast reaktivních forem kyslíku a narušení homeostázy Ca2 +“. Evropský žurnál neurovědy. 30 (10): 1849–59. doi:10.1111 / j.1460-9568.2009.06990.x. PMID  19912331. S2CID  205515222.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
  34. ^ Huang, Baihui; Wu, Shihao; Wang, Zhengbo; Ge, Longjiao; Rizak, Joshua D .; Wu, Jing; Li, Jiali; Xu, Lin; Lv, Longbao; Yin, Yong; Hu, Xintian (2018-05-21). „Fosforylované akumulace α-synukleinu a patologie podobná Lewyho tělu distribuovaná v oblastech mozku souvisejících s Parkinsonovou chorobou starých opic Rhesus léčených MPTP“. Neurovědy. 379: 302–315. doi:10.1016 / j.neuroscience.2018.03.026. ISSN  0306-4522. PMID  29592843. S2CID  4969894.
  35. ^ Neurotransmitery a poruchy bazálních ganglií - Basic Neurochemistry - NCBI Bookshelf, American Society for Neurochemistry
  36. ^ Pan-Montojo, Francisco; Anichtchik, Oleg; Dening, Yanina; Knels, Lilla; Pursche, Stefan; Jung, Roland; Jackson, Sandra; Gille, Gabriele; Spillantini, Maria Grazia (2010). Kleinschnitz, Christoph (ed.). „Progrese patologie Parkinsonovy choroby je reprodukována intragastrickým podáním rotenonu u myší“. PLOS ONE. 5 (1): e8762. Bibcode:2010PLoSO ... 5.8762P. doi:10.1371 / journal.pone.0008762. PMC  2808242. PMID  20098733.
  37. ^ Tanner, Caroline M .; Kamel, Freya; Ross, G. Webster; Hoppin, Jane A .; Goldman, Samuel M .; Korell, Monica; Marras, Connie; Bhudhikanok, Grace S .; Kasten, Meike; Chade, Anabel R .; Comyns, Kathleen; Richards, Marie Barber; Meng, Cheryl; Priestley, Benjamin; Fernandez, Hubert H .; Cambi, Franca; Umbach, David M .; Blair, Aaron; Sandler, Dale P .; Langston, J. William (2011). „Rotenon, Paraquat a Parkinsonova choroba“. Perspektivy zdraví a životního prostředí. 119 (6): 866–72. doi:10,1289 / ehp.1002839. ISSN  0091-6765. PMC  3114824. PMID  21269927.
  38. ^ Monroe, Bill (3. prosince 2010). „Jezero Mann dostalo druhé kolo rotenonu pro obnovení bezohledného krku“. Oregonský. Oregon Live LLC. Archivováno z původního dne 24. dubna 2011. Citováno 2012-12-20.
  39. ^ Hrabě, Elizabeth, Populace ryb roste v Bouřlivém jezeře Poloostrov Clarion, 10/7/2015
  40. ^ Fimrite, Peter (12. listopadu 2014). „Mimozemské ryby otrávené tisíci, aby zachránily horské jezero S.F.“. SFGate / Hearst. Citováno 24. září 2015.
  41. ^ Divakaruni, AS; Rogers, GW; Murphy, AN (2014). "Měření mitochondriální funkce v permeabilizovaných buňkách pomocí analyzátoru Seahorse XF nebo kyslíkové elektrody typu Clark". Curr Protoc Toxicol. 60: 25.2.1–16. doi:10.1002 / 0471140856.tx2502s60. PMID  24865646. S2CID  21195854.
  42. ^ http://www.fisheriessociety.org/rotenone/rewards/01archer.pdf

externí odkazy