Rotenon

Rotenon
Skeletal formula of rotenone
Space-filling model of the rotenone molecule
Namn
Föredraget IUPAC-namn
(2R , 6aS , 12aS ) -8,9-dimetoxi-2-(prop-1-en-2-yl)-1,2,12,12a-tetrahydro[1]bensopyrano[3,4- b ]furo[2,3- h ][1]bensopyran-6(6aH ) -on
Andra namn
Tubatoxin, Paraderil
Identifierare
3D-modell ( JSmol )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.001.365 Edit this at Wikidata
KEGG
Maska Rotenon
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/h5-7,9,16,20-21H,1,8,10H2,2-4H3/t16-,20 -,21+/m1/s1
  • CC(=C)[C@H]1Cc2c(O1)ccc3c2O[C@@H]4COc5cc(OC)c(OC)cc5[C@@H]4C3=O
Egenskaper
C23H22O6 _ _ _ _ _
Molar massa 394,423 g·mol -1
Utseende Färglöst till rött kristallint fast ämne
Odör luktfri
Densitet 1,27 g/cm3 vid 20°C
Smältpunkt 165 till 166 °C (329 till 331 °F; 438 till 439 K)
Kokpunkt 210 till 220 °C (410 till 428 °F; 483 till 493 K) vid 0,5 mmHg
Löslighet Löslig i eter och aceton , lätt löslig i etanol
Ångtryck <0,00004 mmHg (20°C)
Faror
Dödlig dos eller koncentration (LD, LC):
LD 50 ( mediandos )



60 mg/kg (oral, råtta) 132 mg/kg (oral, råtta) 25 mg/kg (oral, råtta) 2,8 mg/kg (oral, mus)
NIOSH (USA:s hälsoexponeringsgränser):
PEL (tillåtet)
TWA 5 mg/m 3
REL (rekommenderas)
TWA 5 mg/m 3
IDLH (Omedelbar fara)
2500 mg/m 3
Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).
☒  N ( vad är check☒ Y N ?)

Rotenon är en luktfri, färglös, kristallin isoflavon som används som ett brett spektrum insekticid , fiskbekämpningsmedel och bekämpningsmedel . Det förekommer naturligt i frön och stjälkar av flera växter, såsom jicama vinplantan, och rötterna av flera medlemmar av Fabaceae . Det var den första beskrivna medlemmen i familjen av kemiska föreningar som kallas rotenoider .

Upptäckt

Den tidigaste registreringen av de nu kända rotenon-innehållande växterna som användes för att döda lövätande larver var 1848, och i århundraden användes samma växter för att förgifta fiskar. Den aktiva kemiska komponenten isolerades först 1895 av en fransk botaniker, Emmanuel Geoffroy , som kallade den nicouline , från ett exemplar av Robinia nicou , nu kallat Lonchocarpus nicou , när han reste i Franska Guyana . Han skrev om denna forskning i sin avhandling, publicerad 1895 efter hans död i en parasitsjukdom . År 1902 isolerade Kazuo Nagai, japansk kemiingenjör vid Taiwans regeringsgeneral , en ren kristallin förening från Derris elliptica som han kallade rotenon, efter det taiwanesiska namnet på växten 蘆藤 ( min Nan kinesiska : lôo-tîn ) översatt till japanska rōten ( ローテン ) . År 1930 var nicouline och rotenon etablerade för att vara kemiskt samma.

Används

Rotenon används som bekämpningsmedel, insekticid och som en icke-selektiv fiskdödare (fiskdödare). Rotenon har historiskt använts av ursprungsbefolkningar för att fånga fisk. Vanligtvis krossas rotenonhaltiga växter i baljväxtfamiljen Fabaceae och introduceras i en vattenmassa, och eftersom rotenon stör cellandningen stiger de drabbade fiskarna upp till ytan i ett försök att sluka luft, där de är lättare fångad.

I modern tid används det ofta som ett verktyg för att ta bort främmande fiskarter , eftersom det har en relativt kort halveringstid (dagar) och försvinner från floder inom loppet av dagar och från sjöar inom några månader, beroende på (säsongsbetonad) ) omrörning, organiskt innehåll, tillgång på solljus och temperatur. Rotenon har använts av statliga myndigheter för att döda fisk i floder och sjöar i USA sedan 1952, Kanada och Norge sedan 1980-talet. Det används mindre frekvent i EU-länder på grund av strikta regler, men har sett en del användning i några utvalda länder som Storbritannien ( Topmouth gudgeon ), Sverige ( gädda och pumpafrön ), Spanien ( Topmouth gudgeon , Gambusia ) och Ungern ( preussisk karp ) ).

Rotenon sönderfaller genom metaboliter och dess slutprodukt reduceras till vatten och koldioxid . Dessutom är dess användning mer benign för miljön (jämfört med andra fiskbekämpningsmedel) eftersom de flesta arter ses återkolonisera vattensystem inom veckor till ett år efter applicering. Således har den också sett en viss användning i andra fältstudier i den marina miljön som endast behöver små mängder. Småskalig provtagning med rotenon används av fiskforskare som studerar den biologiska mångfalden hos marina fiskar för att samla in kryptiska, eller dolda, fiskar, som utgör en viktig komponent i kustnära fisksamhällen, eftersom det endast har små och övergående miljöbiverkningar.

Det kommersialiseras som cubé , tuba eller derris , i singelberedning eller i synergistisk kombination med andra insekticider. I USA och Kanada fasas all användning av rotenon utom som ett fiskbekämpningsmedel ut. Det är för närvarande förbjudet i USA för all användning inom ekologiskt jordbruk. I Storbritannien förbjöds rotenoninsekticider (sålda under varumärket Derris) att säljas 2009.

Rotenon används också i pulverform för att behandla skabb och huvudlöss på människor och parasitkvalster på kycklingar , boskap och sällskapsdjur .

Inom jordbruket är den också oselektiv i aktion och dödar potatisbaggar , gurkbaggar , loppbaggar , kålmaskar , hallonbaggar och sparrisbaggar , såväl som de flesta andra leddjur. Det bryts ned snabbt i jord, med 90 % nedbrytning efter 1–3 månader vid 20 °C (68 °F) och tre gånger snabbare vid 30 °C (86 °F).

Handlingsmekanism

Rotenon fungerar genom att störa elektrontransportkedjan inom komplex I i mitokondrier , vilket placerar den i IRAC MoA klass 21 (av sig själv i 21B). Det hämmar överföringen av elektroner från järn-svavelcentra i komplex I till ubikinon . Detta stör NADH under skapandet av användbar cellulär energi ( ATP ). Komplex I kan inte överföra sin elektron till CoQ , vilket skapar en backup av elektroner i mitokondriella matrisen. Cellulärt syre reduceras till radikalen, vilket skapar reaktiva syrearter , som kan skada DNA och andra komponenter i mitokondrierna.

Rotenon hämmar också mikrotubulus montering.

Närvaro i växter

Rotenon produceras genom extraktion från rötter och stjälkar av flera tropiska och subtropiska växtarter, särskilt de som tillhör släktena Lonchocarpus och Derris .

Några av växterna som innehåller rotenon:

Giftighet

Rotenon klassificeras av Världshälsoorganisationen som måttligt farligt. Det är milt giftigt för människor och andra däggdjur , men extremt giftigt för insekter och vattenlevande liv, inklusive fiskar. Denna högre toxicitet hos fisk och insekter beror på att det lipofila rotenonet lätt tas upp genom gälarna eller luftstrupen , men inte lika lätt genom huden eller mag-tarmkanalen . Rotenon är giftigt för erytrocyter in vitro .

Den lägsta dödliga dosen för ett barn är inte känd, men döden inträffade hos ett 3,5-årigt barn som hade fått i sig 40 mg/kg rotenonlösning. Människodöd till följd av rotenonförgiftning är sällsynt eftersom dess irriterande verkan orsakar kräkningar. Avsiktligt intag av rotenon kan vara dödligt.

Substansen sönderdelas när den utsätts för solljus och har vanligtvis en aktivitet på sex dagar i miljön. Det oxiderar till rotenolon, vilket är ungefär en storleksordning mindre giftigt än rotenon. I vatten beror nedbrytningshastigheten på flera faktorer, inklusive temperatur, pH, vattnets hårdhet och solljus. Halveringstiden i naturliga vatten sträcker sig från en halv dag vid 24 °C till 3,5 dagar vid 0 °C.

En studie från 2017, som undersökte effekterna av rotenonadministrering på cellkulturer som efterliknade egenskaperna hos utvecklande hjärnor, fann att rotenon kan vara ett utvecklingsneurotoxicant; det vill säga att rotenonexponering hos fostret under utveckling kan hämma en korrekt utveckling av mänsklig hjärna, med potentiellt djupgående konsekvenser senare i livet. Studien fann att rotenon var särskilt skadligt för dopaminerga neuroner, i överensstämmelse med tidigare fynd.

Parkinsons sjukdom

År 2000 rapporterades att injicering av rotenon i råttor orsakade utveckling av symtom som liknar de vid Parkinsons sjukdom (PD). Rotenon applicerades kontinuerligt under en period av fem veckor, blandades med DMSO och PEG för att förbättra vävnadspenetrationen och injicerades i halsvenen . Studien tyder inte direkt på att rotenonexponering är ansvarig för PD hos människor, men överensstämmer med tron ​​att kronisk exponering för miljögifter ökar sannolikheten för sjukdomen. År 2011 visade en amerikansk National Institutes of Health- studie ett samband mellan rotenonanvändning och Parkinsons sjukdom hos lantarbetare, vilket tyder på ett samband mellan neural skada och lungupptag genom att inte använda skyddsutrustning. Exponering för kemikalien i fält kan undvikas genom att bära en gasmask med filter, vilket är standard HSE -procedur vid modern tillämpning av kemikalien.

Studier med primärkulturer av råttneuroner och mikroglia har visat att låga doser av rotenon (under 10 nM) inducerar oxidativ skada och död av dopaminerga neuroner , och det är dessa neuroner i substantia nigra som dör i Parkinsons sjukdom. En annan studie har också beskrivit toxisk verkan av rotenon vid låga koncentrationer (5 nM) i dopaminerga neuroner från akuta råtthjärnaskivor. Denna toxicitet förvärrades av en ytterligare cellstressfaktor – förhöjd intracellulär kalciumkoncentration – som gav stöd till "multiple hit-hypotesen" om dopaminerg neurondöd.

Neurotoxinet MPTP hade tidigare varit känt för att orsaka PD-liknande symtom (hos människor och andra primater, dock inte hos råttor) genom att störa komplex I i elektrontransportkedjan och döda dopaminerga neuroner i substantia nigra. Ytterligare studier som involverar MPTP har misslyckats med att visa utveckling av Lewy-kroppar , en nyckelkomponent till PD-patologi. Men åtminstone en studie nyligen har hittat bevis på proteinaggregation av samma kemiska sammansättning som den som utgör Lewy-kroppar med liknande patologi som Parkinsons sjukdom hos åldrade Rhesusapor från MPTP. Därför är mekanismen bakom MPTP när det gäller Parkinsons sjukdom inte helt klarlagd. På grund av denna utveckling undersöktes rotenon som ett möjligt Parkinson-orsakande medel. Både MPTP och rotenon är lipofila och kan passera blod-hjärnbarriären .

2010 publicerades en studie som beskriver utvecklingen av Parkinsons-liknande symtom hos möss efter kroniskt intragastriskt intag av låga doser rotenon. Koncentrationerna i det centrala nervsystemet låg under detekterbara gränser, men inducerade fortfarande PD-patologi.

Anmärkningsvärda förvaltningar

Rotenone implementerades 2010 för att döda en invasiv guldfiskpopulation som finns i östra Oregons Mann Lake , med avsikten att inte störa sjöns öringbestånd . Rotenone uppnådde framgångsrikt dessa mål och dödade nästan 200 000 guldfiskar och bara tre öringar.

Från och med den 1 maj 2006 behandlades Panguitch Lake , en reservoar i den sydöstra delen av den amerikanska delstaten Utah, med rotenon, för att potentiellt utrota och kontrollera den invasiva populationen av Utah chub , som förmodligen introducerades av misstag av sportfiskare som använde dem som levande bete . Sjön fylldes på med 20 000 regnbåge 2006; från och med 2016 har sjöns fiskbestånd återhämtat sig.

2012 användes rotenon för att döda alla kvarvarande fiskar i Stormy Lake (Alaska) på grund av att invasiva gäddor förstörde inhemska arter, som återinfördes när behandlingen väl var avslutad.

2014 användes rotenon för att döda alla kvarvarande fiskar i San Franciscos Mountain Lake, som ligger i Mountain Lake Park , för att befria den från invasiva arter som introducerats sedan europeiska bosättare migrerade till regionen.

Rotenon används i biomedicinsk forskning för att studera syreförbrukningshastigheten hos celler, vanligtvis i kombination med antimycin A (en elektrontransportkedja Complex III-hämmare), oligomycin (en ATP-syntasinhibitor) och FCCP (en mitokondriell frånkopplare ).

Avaktivering

Rotenon kan deaktiveras i vatten med användning av kaliumpermanganat för att sänka toxiciteten tillbaka till acceptabla nivåer.

Se även

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Rotenone&oldid=1141606432 "