Ротенон — сложный изофлавоноид без цвета и запаха, который используется как инсектицид, рыбий яд и пестицид широкого спектра. Он встречается в природе в семенах и стеблях некоторых растений, например, в Pachyrhizus erosus и в корнях нескольких представителей семейства Бобовые. Это первый описанный член семейства химических веществ, называемых ротеноиды.
Открытие Самое раннее упоминание о ротенон-содержащих растениях, которые использовались для борьбы с гусеницами, относится к 1848 году, а до того эти же растения использовались индейцами Южной Америки для убийства рыбы. Действующее вещество было выделено в 1895 году французским ботаником, Эммануэлем Жоффруа, который назвал его никоулин, в честь экземпляра Robinia nicou, ныне называемой Lonchocarpus nicou, которую он описал, путешествуя по французской Гвиане. Он написал об этом исследовании в своей диссертации, опубликованной посмертно в 1895 после его гибели от неизвестного паразитарного заболевания. В 1902 году японский химик Нагаи Нагаёши выделил чистое, кристаллическое вещество из Derris elliptica, которое он назвал ротенон, по японскому имени растения — ротен. В 1930 было установлено, что никоулин и ротенон химически идентичны.
Использование
Ротенон используется как пестицид, инсектицид и рыбий яд. Он доступен коммерчески под названиями кубе, туба или деррис, в чистом виде или в комбинации с другими инсектицидами. В Соединённых Штатах и Канаде было прекращено любое использование ротенона, кроме тех случаев, когда он применяется как рыбий ядReregistration Eligibility Decision for Rotenone , EPA 738-R-07-005, March 2007, United States Environmental Protection AgencyRe-evaluation Note: Rotenone (REV2008-01, 29 January 2008) , Consumer Product Safety, Health Canada. Так, правительственные агентства используют его для потравы рыбы в реках и озёрах США с 1952 года.
Исторически ротенон использовался коренными народами Южной Америки для ловли рыбы. Как правило, корень ротенон-содержащего растения из семейства Бобовые перетирается и бросается в воду. После того, как ротенон ингибирует клеточное дыхание, мёртвая или оглушённая рыба поднимается на поверхность, где её легко собирать.
Небольшие дозы ротенона используются ихтиологами для изучения биоразнообразия морских рыб и сбора скрытых или хорошо прячущихся рыб, которые составляют важную часть берегового сообщества. Ротенон наиболее эффективен и доступен, к тому же он требуется в совсем небольших количествах. Его влияние на окружающую среду минимально и быстро проходит.
Также ротенон в виде порошка используется для лечения чесотки и вшей у людей и паразитических клещей у кур, сельскохозяйственных и домашних животных.
Порошкообразный ротенон как пестицид длительное время использовался для органического садоводства и ухода за садом. Обладая неселективным действием, он убивает колорадского жука, козявок, земляных блошек, гусениц белянок, малинного жука, трещалок и большинство других членистоногих. Он быстро биоразлагается при температуре около 25 °С, так что отрицательное влияние на экологию минимально. Лёгкая обсыпка листьев позволяет держать вредителей под контролем несколько дней.
Механизм действия Ротенон подавляет электрон-транспортную цепь митохондрий. Он блокирует перенос электрона с железосерного кластера в комплексе I на убихинон. Из-за того, что комплекс I не может передать электроны убихинону, возникает избыток электронов в форме НАДН в матриксе митохондрий. В результате кислород восстанавливается до радикалов (активные формы кислорода), которые повреждают ДНК и другие компоненты митохондрий.
Ротенон-содержащие растения Ротенон получают экстракцией из корней и стеблей нескольких тропических и субтропических видов растений, но преимущественно из растений рода Lonchocarpus или Derris.
Некоторые ротенон-содержащие растения: Tephrosia virginiana — Северная Америка Хикама или Pachyrhizus erosus — Северная Америка Растение кубе или Lonchocarpus utilis — Южная Америка Lonchocarpus urucu — Южная Америка Туба или Derris elliptica — юго-восточная Азия и юго-западные Тихоокеанские острова Derris involuta — юго-восточная Азия и юго-западные Тихоокеанские острова Verbascum thapsus Mundulea sericea — южная Африка Piscidia piscipula — южная Флорида, Карибские островаNellis, David N. (1994). Seashore plants of South Florida and the Caribbean. Pineapple Press. 160 p. Несколько видов Millettia и Tephrosia в юго-восточных регионах Азии
Токсичность Согласно Всемирной организации здравоохранения ротенон относится к умеренно опасным веществам. Он слабо токсичен для людей и других млекопитающих, но чрезвычайно токсичен для насекомых и водных обитателей, включая рыб. Повышенная токсичность для рыб и насекомых объясняется тем, что липофильный ротенон легче попадает в организм через жабры или трахеи, чем через кожу или пищеварительный тракт. Показано in vitro, что ротенон токсичен для эритроцитов.
Наименьшая летальная доза для ребёнка составляет 143 мг/кг. Случаи смертельного отравления людей ротеноном крайне редки, поскольку его раздражающее действие вызывает рвоту. Умышленное поглощение ротенона может быть смертельным.
Ротенон разлагается на солнечном свету и на открытом воздухе активен всего шесть днейVitax Safety Data Sheet for Derris dust, revised October 1998. Он окисляется до ротенолона, который на порядок менее токсичен, чем ротенон. В воде скорость разложения зависит от нескольких факторов, включая температуру, pH, жёсткость воды и солнечный свет. Время полураспада в естественных водоёмах варьирует от 12 часов при 24 °C до 3,5 дней при 0 °C.
Болезнь Паркинсона В 2000 году поступило сообщение, что ротенон является причиной развития симптомов, аналогичных болезни Паркинсона. Ротенон непрерывно применялся в течение пяти недель в виде смесей с ДМСО и ПЭГ, чтобы усилить проникновение в ткани, и вводился в яремную вену . Исследователи не заявляли, что взаимодействие с ротеноном ведёт к развитию болезни Паркинсона у людей, но согласны с данными, что хроническое воздействие токсинов окружающей среды повышает вероятность заболевания.
Кроме того, исследования на культуре крысиных нейронов и микроглии показали, что низкие дозы ротенона (меньше 10 нМ) индуцируют окислительные повреждения и гибель дофаминергических нейронов, а именно эти нейроны в черной субстанции погибают при болезни Паркинсона. В другом исследовании также описано токсическое действие ротенона при низких концентрациях (5 нМ) в дофаминергических нейронах мозга крыс. Токсичность усугубляется дополнительным стрессовым фактором — повышенной внутриклеточной концентрацией кальция, что послужило дополнительным подтверждением гипотезы о смерти дофаминэргических нейронов.
Раньше было известно, что нейротоксин МФТП вызывает симптомы, подобные болезни Паркинсона (у человека и других приматов, но не у крыс), прерывая электрон-транспортную цепь в комплексе I и убивая дофаминергические нейроны чёрной субстанции. Однако в дальнейших исследованиях с участием МФТП не удалось показать развитие телец Леви, ключевого компонента болезни Паркинсона. Таким образом, механизм действия МФТП и его отношение к болезни Паркинсона до конца не изучены. Из-за этих событий ротенон исследовался как вещество, способное вызывать болезнь Паркинсона. Как МФТП, так и ротенон являются липофильными молекулами и могут пересечь гематоэнцефалический барьерNeurotransmitters and Disorders of the Basal Ganglia — Basic Neurochemistry — NCBI Bookshelf, American Society for Neurochemistry.
В 2010 году было опубликовано исследование, детально изучившее развитие симптомов болезни Паркинсона у мышей после длительного внутрижелудочного приема низких доз ротенона. Концентрации в центральной нервной системе были ниже предела обнаружения приборов, но все равно индуцировали развитие патологии болезни Паркинсона.
В 2011 году национальный институт исследования здравоохранения США показал связь между использованием ротенона и болезнью Паркинсона у сельскохозяйственных рабочих.
Случаи использования В 2010 году ротенон был использован для уничтожения популяции инвазивной золотой рыбки в озере Манн (окрг Харни, Орегон. Это было сделано с намерением сохранить озёрную популяцию форели. Ротенон успешно справился с задачей, убив около 200 000 золотых рыбок и только трёх форелей.
В 2014 с помощью ротенона была уничтожена вся рыба в Маунтин Лейк в Сан-Франциско, расположенном в парке Маунтин Лэйк.
См. также НАДН-дегидрогеназный комплекс
Примечания
Внешние ссылки Rotenone, Molecule of the Month at chm.bris.ac.uk Compendium of Pesticide Common Names at alanwood.net Cornell University. Rotenone. Resource Guide for Organic and Disease Management. Rotenone. ARS Pesticide Properties Database Rotenone use in research on the biodiversity of marine fishes Rotenone Factsheet Rotenone registration at US Environmental Protection Agency CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards Rotenone at Bioblast Chemical Description
Категория:Ротеноиды Категория:Простые эфиры фенола Категория:Кетоны Категория:Ингибиторы НАДН-дегидрогеназы Категория:Инсектициды