Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Ротенон
Скелетная формула ротенона
Модель заполнения пространства молекулы ротенона
Имена
Название ИЮПАК
(2 R , 6a S , 12a S ) -1,2,6,6a, 12,12a-гексагидро-2-изопропенил-8,9-диметоксихромено [3,4- b ] фуро (2,3-h) хромен -6-он
Другие имена
Тубатоксин, Парадерил
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard100,001,365 Отредактируйте это в Викиданных
КЕГГ
MeSHРотенон
UNII
  • InChI = 1 / C23H22O6 / c1-11 (2) 16-8-14-15 (28-16) 6-5-12-22 (24) 21-13-7-18 (25-3) 19 (26- 4) 9-17 (13) 27-10-20 (21) 29-23 (12) 14 / ч5-7,9,16,20-21H, 1,8,10H2,2-4H3 / t16-, 20 -, 21 + / м1 / с1
  • CC (= C) [C @ H] 1Cc2c (O1) ccc3c2O [C @@ H] 4COc5cc (OC) c (OC) cc5 [C @@ H] 4C3 = O
Характеристики
С 23 Н 22 О 6
Молярная масса394,423  г · моль -1
ВнешностьКристаллическое твердое вещество от бесцветного до красного цвета [1]
Запахбез запаха [1]
Плотность1,27 г / см 3 при 20 ° C
Температура плавления От 165 до 166 ° C (от 329 до 331 ° F, от 438 до 439 K)
Точка кипения От 210 до 220 ° C (от 410 до 428 ° F; от 483 до 493 K) при 0,5 мм рт.
РастворимостьРастворим в эфире и ацетоне , мало растворим в этаноле.
Давление газа<0,00004 мм рт. Ст. (20 ° C) [1]
Опасности
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
60 мг / кг (перорально, крыса)
132 мг / кг (перорально, крыса)
25 мг / кг (перорально, крыса)
2,8 мг / кг (перорально, мышь) [2]
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
TWA 5 мг / м 3 [1]
REL (рекомендуется)
TWA 5 мг / м 3 [1]
IDLH (Непосредственная опасность)
2500 мг / м 3 [1]
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Ротенон не имеет запаха, бесцветный, кристаллический изофлавонов используется в качестве широкого спектра действия инсектицида , piscicide и пестицида . В природе он встречается в семенах и стеблях нескольких растений, таких как виноградная лоза хикама , и в корнях некоторых представителей семейства Fabaceae . Это был первый описанный член семейства химических соединений, известных как ротеноиды . Получены данные, свидетельствующие о том, что ротенон может вызывать развитие болезни Паркинсона как в результате острого, так и длительного воздействия.

Открытие [ править ]

Самое раннее упоминание об использовании теперь известных ротенон-содержащих растений для уничтожения листоядных гусениц относится к 1848 году, и на протяжении столетий эти же растения использовались для отравления рыб. [3] Активный химический компонент был впервые выделен в 1895 году французским ботаником Эммануэлем Жоффруа , который назвал его никулин , из экземпляра Robinia nicou , теперь называемого Lonchocarpus nicou , во время путешествия по Французской Гвиане . [4] Он написал об этом исследовании в своей диссертации, опубликованной посмертно в 1895 году после его смерти от паразитарной болезни . [5] В 1902 году Кадзуо Нагай, Японский инженер-химик генерал-губернаторства Тайваня , выделил чистое кристаллическое соединение из Derris elliptica, которое он назвал ротеноном после тайванского названия растения 蘆 藤 ( миннань китайский : lôo-tîn ), переведенного на японский язык rōten (ロ ー テ ン) . [6] К 1930 году было установлено, что никулин и ротенон химически идентичны. [7]

Использует [ редактировать ]

Ротенон используется в качестве пестицида, инсектицида и неселективного фи- зицида (убийца рыбы). [8]

Он продается как кубе , туба или деррис , в виде отдельного препарата или в синергической комбинации с другими инсектицидами. [9] В Соединенных Штатах и ​​Канаде все виды использования ротенона, кроме как рыбоцида, постепенно прекращаются. [10] [11] В Великобритании инсектициды ротенона (продаваемые под торговой маркой Derris) были запрещены к продаже в 2009 году. [12]

Ротенон исторически использовался коренными народами для ловли рыбы. Обычно ротенон-содержащие растения семейства бобовых, Fabaceae , измельчают и помещают в водоем, и, поскольку ротенон мешает клеточному дыханию, пораженная рыба поднимается на поверхность, пытаясь проглотить воздух, где им легче пойманный.

Ротенон использовался правительственными учреждениями для промысла рыбы в реках и озерах в Соединенных Штатах с 1952 г. [13]

Мелкомасштабный отбор проб с ротеноном используется рыбоводами, изучающими биоразнообразие морских рыб, для сбора скрытых или скрытых рыб, которые представляют собой важный компонент сообществ прибрежных рыб. Ротенон - самый эффективный доступный инструмент, потому что необходимы лишь небольшие количества. Он имеет лишь незначительные и временные побочные эффекты на окружающую среду. [14]

Ротенон также используется в порошкообразной форме лечат чесотку и вшами на людей, и паразитарных клещей на кур , скота и домашних животных.

Ротенон использовался в качестве органической [15] пестицидной пыли для садов. Неселективный по действию, он убивает картофельных жуков , огурцов , блох , капустных червей , малиновых и спаржевых жуков , а также большинство других членистоногих. Он быстро разлагается в почве: 90% разлагается через 1-3 месяца при 20 ° C (68 ° F) и в три раза быстрее при 30 ° C (86 ° F). [16]

Механизм действия [ править ]

Ротенон работает, вмешиваясь в цепь переноса электронов в митохондриях . Он ингибирует перенос электронов от центров железо-сера в комплексе I к убихинону . Это мешает NADH во время создания полезной клеточной энергии ( АТФ ). [9] Комплекс I не может передать свой электрон CoQ , создавая резервную копию электронов внутри митохондриального матрикса. Клеточный кислород восстанавливается до радикала, создавая активные формы кислорода , которые могут повредить ДНК и другие компоненты митохондрий. [17]

Ротенон также подавляет сборку микротрубочек . [18]

Присутствие в растениях [ править ]

Ротенон получают путем экстракции из корней и стеблей нескольких тропических и субтропических видов растений, особенно принадлежащих к родам Lonchocarpus и Derris .

Некоторые растения, содержащие ротенон:

  • Горох седой или козий ( Tephrosia virginiana ) - Северная Америка
  • Хикама ( Pachyrhizus erosus ) - Северная Америка
  • Кубе или ланцетопод ( Lonchocarpus utilis ) - Южная Америка [19]
    • Экстракт корня называют смолой кубе.
  • Барбаско ( Lonchocarpus urucu ) - Южная Америка [19]
    • Экстракт корня называют смолой кубе.
  • Растение туба ( Derris elliptica ) - юго-восточная азия и острова юго-западной части Тихого океана
    • Экстракт корня называют корнем дерриса или дерриса.
  • Драгоценная вайн ( Деррис инволюта ) - юго-восточная азия и острова юго-западной части Тихого океана
    • Экстракт корня называют корнем дерриса или дерриса.
  • Коровяк обыкновенный ( Verbascum thapsus L.) [20]
  • Пробковый куст ( Mundulea sericea ) - юг Африки [21]
  • Флоридское рыбоядное дерево ( Piscidia piscipula ) - южная Флорида, Карибский бассейн [22]
  • Несколько видов Millettia и Tephrosia в регионах Юго-Восточной Азии [23]

Токсичность [ править ]

Ротенон классифицируется Всемирной организацией здравоохранения как умеренно опасный. [24] Он умеренно токсичен для людей и других млекопитающих , но чрезвычайно токсичен для насекомых и водных организмов, включая рыбу. Эта более высокая токсичность для рыб и насекомых обусловлена ​​тем, что липофильный ротенон легко всасывается через жабры или трахею , но не так легко через кожу или желудочно-кишечный тракт . Ротенон токсичен для эритроцитов in vitro . [25]

Самая низкая смертельная доза для ребенка - 143 мг / кг. Смерть человека от отравления ротеноном редка, поскольку его раздражающее действие вызывает рвоту. [26] Преднамеренное употребление ротенона может быть фатальным. [27]

Соединение разлагается под воздействием солнечного света и обычно имеет активность в окружающей среде в течение шести дней. [28] Он окисляется до ротенолона, который примерно на порядок менее токсичен, чем ротенон. В воде скорость разложения зависит от нескольких факторов, включая температуру, pH, жесткость воды и солнечный свет. Период полураспада в природных водах колеблется от полудня при 24 ° C до 3,5 дней при 0 ° C. [29]

Болезнь Паркинсона [ править ]

В 2000 году сообщалось, что инъекции ротенона крысам вызывают развитие симптомов, аналогичных симптомам болезни Паркинсона (БП). Ротенон непрерывно применяли в течение пяти недель, смешивали с ДМСО и ПЭГ для улучшения проникновения в ткани и вводили в яремную вену . [30] Исследование прямо не предполагает, что экспозиция ротенона ответственна за БП у людей, но согласуется с убеждением, что хроническое воздействие токсинов окружающей среды увеличивает вероятность заболевания. [31]

Кроме того, исследование с первичными культурами крысов нейронов и микроглий показали низкие дозы ротенона (ниже 10 нМа) вызывают окислительное повреждение и гибель дофаминергических нейронов , [32] , и именно эти нейроны в черной субстанции , которые умирают при болезни Паркинсона. Другое исследование также описало токсическое действие ротенона в низких концентрациях (5 нМ) на дофаминергические нейроны острых срезов головного мозга крыс. [33] Эта токсичность усугублялась дополнительным фактором клеточного стресса - повышенной концентрацией внутриклеточного кальция, что подкрепляло «гипотезу множественных ударов» о гибели дофаминергических нейронов.

Нейротоксин МРТР было известно ранее причиной PD-подобные симптомы (у человека и других приматов, но не у крыс) путем вмешательства со сложным I в цепи переноса электронов и убивая дофаминергических нейронов в черной субстанции. Дальнейшие исследования с участием МФТП не показали развития телец Леви , ключевого компонента патологии БП. Однако, по крайней мере, одно недавнее исследование обнаружило доказательства агрегации белков того же химического состава, что и тельца Леви с патологией, аналогичной болезни Паркинсона, у старых макак-резусов от MPTP. [34] Таким образом, механизм, лежащий в основе МФТП в отношении болезни Паркинсона, до конца не изучен. [35]В связи с этим, ротенон исследовали как возможный агент, вызывающий болезнь Паркинсона. И МФТП, и ротенон являются липофильными и могут преодолевать гематоэнцефалический барьер .

В 2010 году было опубликовано исследование, в котором подробно описывалось прогрессирование симптомов болезни Паркинсона у мышей после хронического внутрижелудочного приема низких доз ротенона. Концентрации в центральной нервной системе были ниже определяемых пределов, но все же вызывали патологию БП. [36]

В 2011 году исследование Национального института здравоохранения США показало связь между употреблением ротенона и болезнью Паркинсона у сельскохозяйственных рабочих. [37]

Известные администрации [ править ]

Ротенон был внедрен в 2010 году для уничтожения инвазивной популяции золотой рыбки, присутствующей в озере Манн , с намерением не нарушить популяцию озерной форели . Ротенон успешно достиг этих целей, убив около 200 000 золотых рыбок и всего три форели. [38]

Начиная с 1 мая 2006 года, озеро Пангитч было обработано ротеноном, чтобы потенциально искоренить и контролировать инвазивную популяцию голавля Юты , которая, вероятно, была случайно занесена рыболовами , использовавшими их в качестве живой наживки . В 2006 году в озеро пополнилось 20 000 радужной форели ; по состоянию на 2016 год рыбная популяция озера восстановилась.

В 2012 году ротенон использовался для умерщвления всей оставшейся рыбы в Сторми-Лейк (Аляска) из-за того, что инвазивная щука уничтожила местные виды, которые были повторно интродуцированы после завершения обработки. [39]

В 2014 году ротенон был использован для уничтожения всей оставшейся рыбы в горном озере Сан-Франциско, которое находится в парке Маунтин-Лейк , чтобы избавить его от инвазивных видов, занесенных после миграции европейских поселенцев в этот регион. [40]

Ротенон используется в биомедицинских исследованиях для изучения скорости потребления кислорода клетками, как правило, в сочетании с антимицином А (ингибитор комплекса III цепи переноса электронов), олигомицином (ингибитор АТФ-синтазы) и FCCP ( разобщитель митохондрий ). [41]

Деактивация [ править ]

Ротенон можно деактивировать в воде с помощью перманганата калия, чтобы снизить токсичность до приемлемого уровня. [42]

См. Также [ править ]

  • Фенпропатрин
  • НАДН-дегидрогеназа

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0548» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  2. ^ "Ротенон" . Немедленно опасная для жизни или здоровья концентрация (IDLH) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  3. ^ Меткалф RL. (1948). Механизм действия органических инсектицидов . Национальный исследовательский совет, Вашингтон, округ Колумбия.
  4. ^ Амвросий, Энтони М .; Харви Б. Хааг (1936). «Токсикологическое исследование Дерриса ». Промышленная и инженерная химия . 28 (7): 815–821. DOI : 10.1021 / ie50319a017 .
  5. ^ «Полезные тропические растения» . АСНОМ. 2008-01-02 . Проверено 16 марта 2008 .
  6. ↑ Нагай, Кадзуо (1902). Журнал Химического общества Токио . 23 : 744. Отсутствует или пусто |title=( справка )
  7. ^ Ла Форж, FB; Haller, HL; Смит, Л. Е. (1933). «Определение структуры ротенона». Химические обзоры . 18 (2): 181–213. DOI : 10.1021 / cr60042a001 .
  8. ^ Питер Фимрите (2007-10-02). «Похоже, отравление озера помогло убить инвазивную щуку» . Хроники Сан-Франциско .
  9. ^ а б Хейс WJ. (1991). Справочник по пестицидам, Том 1 . Академическая пресса . ISBN 978-0-12-334161-7.
  10. ^ Решение о перерегистрации для Rotenone , [ мертвая ссылка ] EPA 738-R-07-005, март 2007 г., Агентство по охране окружающей среды США.
  11. ^ Примечание к переоценке: Rotenone (REV2008-01, 29 января 2008 г.) , [ мертвая ссылка ] Безопасность потребительских товаров, Министерство здравоохранения Канады
  12. ^ "Правильный совет для сада - отмена ротенона" . Телеграф Садоводство . 2 октября 2008 . Проверено 20 октября 2019 года .
  13. ↑ Шмидт, Питер (28 февраля 2010 г.). «Одна странная сказка о рыбах» . Хроника высшего образования . Проверено 24 сентября 2015 года .
  14. ^ Робертсон, Д. Росс; Смит-Ваниз, Уильям Ф. (2008). «Ротенон: важный, но демонстрированный инструмент для оценки разнообразия морских рыб» . Биология . 58 (2): 165. DOI : 10,1641 / B580211 .
  15. ^ «Влияние ротенона, широко используемого органического пестицида на функцию митохондриального комплекса 1 и изменение иммунных ответов» . Центр сельского хозяйства Массачусетского университета . Проверено 10 февраля 2014 .
  16. ^ Кавоски, Ивана; Кабони, Пьерлуиджи; Сараис, Джорджия; Миано, Теодоро (2008-08-06). «Деградация и стойкость ротенона в почвах и влияние колебаний температуры». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 56 (17): 8066–8073. DOI : 10.1021 / jf801461h . PMID 18681442 . 
  17. ^ Мехта, Суреш (2009). «Нейропротекторная роль митохондриального разобщающего белка 2 при церебральном инсульте» . Журнал мозгового кровотока и метаболизма . 29 (6): 1069–78. DOI : 10.1038 / jcbfm.2009.4 . PMID 19240738 . Проверено 14 апреля 2014 . 
  18. ^ Heinz, S .; Freyberger, A .; Lawrenz, B .; Schladt, L .; Schmuck, G .; Эллингер-Цигельбауэр, Х. (2017). "Механистические исследования ингибитора митохондриального комплекса I ротенона в контексте фармакологической оценки и оценки безопасности" . Научные отчеты . 7 : 45465. Bibcode : 2017NatSR ... 745465H . DOI : 10.1038 / srep45465 . PMC 5379642 . PMID 28374803 .  
  19. ^ а б Фанг Н., Касида Дж. (1999). «Инсектицид на основе смолы Cubé: идентификация и биологическая активность 29 компонентов ротеноидов». J. Agric Food Chem . 47 (5): 2130–6. DOI : 10.1021 / jf981188x . PMID 10552508 . 
  20. ^ Полевые справочники Peterson по лекарственным растениям и травам Восточной и Центральной Северной Америки (2-е изд.). С. 130–131.
  21. ^ Коутс Пэлгрейв, Keith (2002). Деревья Южной Африки . Струик . ISBN 978-0-86977-081-8.
  22. ^ Неллис, Дэвид Н. (1994). Приморские растения Южной Флориды и Карибского бассейна. Ананасовый пресс. 160 с.
  23. Перейти ↑ Barton D, Meth-Cohn O (1999). Комплексная химия натуральных продуктов . Пергамон . ISBN 978-0-08-091283-7.
  24. ^ IPCS, Международная программа по химической безопасности; Программа ООН по окружающей среде; Международная организация труда; Всемирная организация здоровья. (2007). Рекомендуемая ВОЗ классификация пестицидов по степени опасности . Всемирная организация здравоохранения . ISBN 978-92-4-154663-8. Проверено 2 декабря 2007 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  25. ^ Лупеску, Адриан; Джилани, Кашиф; Збида, Моханад; Ланг, Флориан (октябрь 2012 г.). «Индукция апоптотической гибели эритроцитов ротеноном». Токсикология . 300 (3): 132–7. DOI : 10.1016 / j.tox.2012.06.007 . PMID 22727881 . 
  26. ^ "Ротенон" . Новости пестицидов . 54 : 20–21. 2001 г.
  27. ^ Дерево DM, Alsahaf H, Streete P, Dargan PI, Jones AL (июнь 2005). «Смертельный исход после преднамеренного проглатывания пестицида ротенона: отчет о болезни» . Критическая помощь . 9 (3): R280–4. DOI : 10.1186 / cc3528 . PMC 1175899 . PMID 15987402 .  
  28. ^ Паспорт безопасности Vitax для пыли Дерриса, пересмотрен в октябре 1998 г.
  29. ^ «Ротенон. Краткий обзор его химии, состояния окружающей среды и токсичности составов ротенона» (PDF) . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  30. ^ Caboni Р, Т Шерер, Чжан N, G Тейлор, Na Н, Greenamyre Дж, Casida J (2004). «Ротенон, дегелин, их метаболиты и крысиная модель болезни Паркинсона». Chem Res Toxicol . 17 (11): 1540–8. DOI : 10.1021 / tx049867r . PMID 15540952 . 
  31. ^ Резюме статьи доктора Гринамира о пестицидах и болезни Паркинсона на ninds.nih.gov
  32. ^ Gao HM, Liu B, Hong JS (июль 2003). «Критическая роль НАДФН-оксидазы микроглии в индуцированной ротеноном дегенерации дофаминергических нейронов» . Журнал неврологии . 23 (15): 6181–7. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.23-15-06181.2003 . PMC 6740554 . PMID 12867501 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  33. ^ Фристоун П.С., Чанг К. К., Guatteo Е, Mercuri Н.Б., Николсон Л.Ф., Липский J (ноябрь 2009 г.). «Острое действие ротенона на дофаминергические нейроны нигде - вовлечение активных форм кислорода и нарушение гомеостаза Са2 +». Европейский журнал нейробиологии . 30 (10): 1849–59. DOI : 10.1111 / j.1460-9568.2009.06990.x . PMID 19912331 . S2CID 205515222 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  34. ^ Хуанг, Байхуэй; Ву, Шихао; Ван, Чжэнбо; Ге, Лунцзяо; Ризак, Джошуа Д.; Ву, Цзин; Ли, Цзяли; Сюй, Линь; Lv, Longbao; Инь, Юн; Ху, Синьтянь (21.05.2018). «Накопление фосфорилированного α-синуклеина и подобная тельцу Леви патология, распространенная в областях мозга, связанных с болезнью Паркинсона, у пожилых макак-резусов, леченных с помощью MPTP» . Неврология . 379 : 302–315. DOI : 10.1016 / j.neuroscience.2018.03.026 . ISSN 0306-4522 . PMID 29592843 . S2CID 4969894 .   
  35. ^ Нейротрансмиттеры и расстройства базальных ганглиев - Основы нейрохимии - Книжная полка NCBI, Американское общество нейрохимии
  36. ^ Пан-Монтохо, Франциско; Аниччик Олег; Денинг, Янина; Кнелс, Лилла; Пурше, Стефан; Юнг, Роланд; Джексон, Сандра; Гилле, Габриэле; Спиллантини, Мария Грация (2010). Кляйншниц, Кристоф (ред.). «Развитие патологии болезни Паркинсона воспроизводится внутрижелудочным введением ротенона мышам» . PLOS ONE . 5 (1): e8762. Bibcode : 2010PLoSO ... 5.8762P . DOI : 10.1371 / journal.pone.0008762 . PMC 2808242 . PMID 20098733 .  
  37. ^ Таннер, Кэролайн М .; Камель, Фрейя; Росс, Г. Вебстер; Хоппин, Джейн А .; Goldman, Samuel M .; Корелл, Моника; Маррас, Конни; Bhudhikanok, Grace S .; Кастен, Мейке; Chade, Anabel R .; Коминс, Кэтлин; Ричардс, Мари Барбер; Мэн, Шерил; Пристли, Бенджамин; Fernandez, Hubert H .; Камби, Франция; Umbach, David M .; Блэр, Аарон; Sandler, Dale P .; Лэнгстон, Дж. Уильям (2011). «Ротенон, паракват и болезнь Паркинсона» . Перспективы гигиены окружающей среды . 119 (6): 866–72. DOI : 10.1289 / ehp.1002839 . ISSN 0091-6765 . PMC 3114824 . PMID 21269927 .   
  38. ↑ Монро, Билл (3 декабря 2010 г.). «Лейк Манн получает второй раунд ротенона для беспощадного восстановления» . Орегонский . ООО «Орегон Лайв». Архивировано 24 апреля 2011 года . Проверено 20 декабря 2012 .
  39. ↑ Эрл, Элизабет, Рост популяции рыб на полуострове Сторми-Лейк, Кларион , 07.10.2015
  40. ^ Fimrite, Питер (12 ноября 2014). «Чужая рыба, отравленная тысячами, чтобы спасти Горное озеро Сан-Франциско» . SFGate / Hearst . Проверено 24 сентября 2015 года .
  41. ^ Divakaruni, AS; Роджерс, GW; Мерфи, АН (2014). «Измерение функции митохондрий в проницаемых клетках с использованием анализатора Seahorse XF или кислородного электрода Кларка». 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

Внешние ссылки [ править ]

  • Ротенон , молекула месяца на chm.bris.ac.uk
  • Корнелл Университет. Ротенон. Руководство по ресурсам для лечения органических заболеваний и болезней.
  • Ротенон. База данных по свойствам пестицидов ARS
  • Использование ротенона в исследованиях биоразнообразия морских рыб
  • Информационный бюллетень Rotenone
  • Регистрация ротенона в Агентстве по охране окружающей среды США
  • CDC - Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям
  • Ротенон в Bioblast
  • Химическое описание