Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ротенон – иісі жоқ, түссіз, кристалды изофлавон, кең спектрлі инсектицид, балық өлтіргіш және пестицид ретінде қолданылады. Ол табиғатта бірнеше өсімдіктердің тұқымдары мен сабақтарында, мысалы, ямсы жүзімдерінде және Фабацея тұқымдасының басқа да бірнеше түрлерінің тамырларында кездеседі. Ротенон – ротеноидтар деп аталатын химиялық қосылыстар тобының алғаш рет сипатталған өкілі болып табылады.
Rotenone is an odorless, colorless, crystalline isoflavone used as a broad spectrum insecticide, piscicide, and pesticide. It occurs naturally in the seeds and stems of several plants, such as the jicama vine, and in the roots of several other members of the Fabaceae. It was the first described member of the family of chemical compounds known as rotenoids.
Ашылу
Қазіргі кезде белгілі ротенонды құрайтын өсімдіктерді жапырақ жейтін гусеницаларды өлтіру үшін қолданудың ең алғашқы жазбасы 1848 жылға дейін жетеді; ғасырлар бойы осы өсімдіктер балықты улау үшін пайдаланылып келген. Белсенді химиялық компонентті алғаш рет 1895 жылы француз ботанігі Эммануэль Джефрой француз Гвианасында саяхаттап жүргенде Robinia nicou (қазір Deguelia utilis) түлінен бөліп алып, оны николин деп атады. Ол бұл зерттеулер туралы 1895 жылы, паразиттік аурудан қайтыс болғаннан кейін жарияланған диссертациясында жазды. 1902 жылы Тайваньның генерал-губернаторының жапондық химиялық инженеры Кадзуо Нагай Derris elliptica-дан таза кристалдық қосылысты оқшаулады және оны ротенон деп атады, бұл өсімдіктің тайваньдық атауы 蘆藤 (lú téng) жапон тіліне аударғанда 2=ローテン (3=ротен) болып шықты. 1930 жылға қарай николин мен ротенон химиялық тұрғыдан бірдей екені анықталды.
The earliest written record of the now known rotenone containing plants used for killing leaf eating caterpillars was in 1848; for centuries, these same plants had been used to poison fish. The active chemical component was first isolated in 1895 by a French botanist, Emmanuel Geoffroy, who called it nicouline, from a specimen of Robinia nicou, now called Deguelia utilis, while traveling in French Guiana. He wrote about this research in his thesis, published in 1895 after his death from a parasitic disease. In 1902 Kazuo Nagai, Japanese chemical engineer of the Government General of Taiwan, isolated a pure crystalline compound from Derris elliptica which he called rotenone, after the Taiwanese name of the plant 蘆藤 translated into Japanese 2=ローテン (3=rōten). By 1930, nicouline and rotenone were established to be chemically the same.
Қолданылуы
Ротенон пестицид, инсектицид және таңдаусыз балық қырушы ретінде қолданылады. Ротенонды балық аулау үшін жергілікті халықтар бұрыннан-ақ пайдаланған. Әдетте, ротенон құрамында болатын, бұршақ тұқымдасына жататын өсімдіктер ұнтақталып, суға салынса, ротенон жасушалық тыныс алу процесіне кедергі келтіретін болғандықтан, зардап шеккен балықтар ауаны жұтуға тырысып, су бетіне көтеріледі де, оларды ұстау оңай болады. Қазіргі кезде ол жат балық түрлерін жою үшін жиі қолданылады, себебі оның жартылай ыдырау мерзімі салыстырмалы түрде қысқа (бірнеше күн) және су ағысынан бірнеше күнде, ал көлдерден бірнеше айдың ішінде (маусымдық) араласуға, органикалық заттардың мөлшеріне, күн сәулесінің және температураның әсеріне байланысты жоғалады. Ротенонды мемлекеттік органдар 1952 жылдан бері АҚШ-та, ал 1980 жылдан бері Канада мен Норвегияда өзендер мен көлдердегі балықтарды қыру үшін қолданып келеді. Еуроодақ елдерінде қатаң ережелерге байланысты оның қолданылуы жиі емес, бірақ Ұлыбритания (Топмаут гужон), Швеция (су алабұрқасы және қабақбас), Испания (Топмаут гужон, Гамбузия) және Венгрия (пруссиялық сазан) сияқты елдерде қолданысқа ие. Ротенон метаболиттер арқылы ыдырайды, ал соңғы өнімдері су мен көмірқышқыл газына айналады. Сондықтан, оны теңіз ортасындағы басқа да зерттеулерде, аз мөлшерде қолдануға болады. Теңіз балықтарының биологиялық әртүрлілігін зерттейтін балық зерттеушілері ротенонмен шағын көлемде сынамалар алып, жағалау аймағындағы балық қоғамдарының маңызды бөлігін құрайтын, жасырын балықтарды анықтайды, себебі ол қоршаған ортаға минимал және уақытша әсер етеді. Ол кубе, туба немесе деррис аттарымен, жеке немесе басқа инсектицидтермен синергиялық үйлесімде сатылады. АҚШ және Канадада балық қырудан басқа, ротенонның барлық қолданылуы тоқтатылуда. Қазіргі уақытта АҚШ-та оны органикалық шаруашылықта қолдануға тыйым салынған. Ұлыбританияда ротенон инсектицидтерін (Derris саудалық атауымен сатылатын) 2009 жылы сатуға тыйым салынды. Ротенон адамдардағы қышыма мен бас құсқыштарын, сондай-ақ тауықтардағы, мал мен үй жануарларындағы паразиттік кенелерді емдеу үшін ұнтақ түрінде де қолданылады. Ауыл шаруашылығында ол да таңдаусыз әрекет етеді және картоп қоңыздарын, қияр қоңыздарын, бөртпе қоңыздарын, капуста құрттарын, малина қоңыздарын және аспаржа қоңыздарын, сондай-ақ көптеген басқа да буынтық аяқтыларды өлтіреді. Топырақта тез ыдырайды, 20 °C (68 °F) температурада 1–3 айдан кейін 90% ыдырайды, ал 30 °C (86 °F) температурада үш есе жылдам.
Rotenone is used as a pesticide, insecticide, and as a nonselective piscicide (fish killer). Rotenone has historically been used by indigenous peoples to catch fish. Typically, rotenone containing plants in the legume family, Fabaceae, are crushed and introduced into a body of water, and as rotenone interferes with cellular respiration, the affected fish rise to the surface in an attempt to gulp air, where they are more easily caught. In modern times it is frequently used as a tool to remove alien fish species, as it has a relatively short half life (days) and is gone from rivers in the course of days and from lakes within a few months, depending on (seasonal) stirring, organic content, availability of sunlight and temperature. Rotenone has been used by government agencies to kill fish in rivers and lakes in the United States since 1952, and in Canada and Norway since the 1980s. It is less frequently used in EU countries, due to strict regulations, but has seen some use in selected countries such as the UK (Topmouth gudgeon), Sweden (pike and pumpkinseed), Spain (Topmouth gudgeon, Gambusia) and Hungary (Prussian carp). Rotenone decays through metabolites and its final product is reduced to water and carbon dioxide. Thus, it has also seen some use in other field studies in the marine environment needing only small quantities. Small scale sampling with rotenone is used by fish researchers studying the biodiversity of marine fishes to collect cryptic, or hidden, fishes, which represent an important component of shoreline fish communities, since it has only minor and transient environmental side effects. It is commercialized as cubé, tuba, or derris, in single preparation or in synergistic combination with other insecticides. In the United States and Canada, all uses of rotenone except as a piscicide are being phased out. It is currently banned in the United States for any use in organic farming. In the UK, rotenone insecticides (sold under the trade name Derris) were banned for sale in 2009. Rotenone is also used in powdered form to treat scabies and head lice on humans, and parasitic mites on chickens, livestock, and pet animals. In agriculture it is also unselective in action and kills potato beetles, cucumber beetles, flea beetles, cabbage worms, raspberry beetles, and asparagus beetles, as well as most other arthropods. It biodegrades rapidly in soil, with 90% degraded after 1–3 months at 20 °C (68 °F) and three times faster at 30 °C (86 °F).
Әрекет ету механизмі
Ротенон митохондриядағы I кешендегі электрондық тасымалдау тізбегіне араласып жұмыс істейді, осылайша оны IRAC әсер ету механизмі 21 класына (жеке 21B класына) жатқызады. Ол I кешендегі темір-күкірт орталықтарынан убихинонға электрондардың берілуін тежейді. Бұл жасушалық қолданылатын энергияны (АТФ) жасау кезінде NADH процесіне кедергі келтіреді. Ротенон микротубулалардың жиналуын да тежейді.
Rotenone works by interfering with the electron transport chain within complex I in mitochondria, which places it in IRAC MoA class 21 (by itself in 21B). It inhibits the transfer of electrons from iron sulfur centers in complex I to ubiquinone. This interferes with NADH during the creation of usable cellular energy (ATP). Rotenone also inhibits microtubule assembly.
Адамға әсері
Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымы ротенонды орташа деңгейде қауіпті деп жіктемелейді. Ол адам мен басқа сүтқоректілерге жеңіл улы, бірақ жәндіктер мен су жануарларына, соның ішінде балықтарға өте улы. Балықтар мен жәндіктерде улылықтың жоғары деңгейі ротенонның липофильді болуына байланысты, ол желбезек немесе трахея арқылы оңай сіңіріледі, бірақ тері немесе асқазан-ішек жолы арқылы соншалықты оңай сіңірілмейді. Ротенон in vitro жағдайында эритроциттерге токсикалық әсер етеді. Балалар үшін ең төменгі өлімге әкелетін доза белгісіз, бірақ 3,5 жастағы бала 40 мг/кг ротенон ерітіндісін ішкеннен кейін қайтыс болды. Ротенонға уланудан адам өлімі сирек кездеседі, себебі оның тітіркендіретін әсері құсуты тудырады. Ротенонды қасақана ішу өлімге әкелуі мүмкін. Бұл қосылыс күн сәулесіне ұшырағанда ыдырайды және әдетте қоршаған ортада алты күнге дейін белсенді болады. Ол ротенолонға тотығады, ол ротенонға қарағанда шамамен он есе аз улы. Суда ыдырау жылдамдығы температура, pH, судың қатаңдығы және күн сәулесі сияқты бірнеше факторларға байланысты. Табиғи сулардағы жартылай ыдырау мерзімі 24°C температурада жарты күннен 0°C температурада 3,5 күнге дейін өзгереді. 2018 жылы жасалған зерттеуде ротенонның дамушы мидың қасиеттерін имитациялайтын жасуша мәдениеттеріне тигізетін әсері зерттелді. Зерттеу ротенонның даму кезеңінде нейротоксикалық әсер ететінін көрсетті, яғни дамушы ұрықта ротенонға ұшырау адам миының дұрыс дамуына кедерес келтіруі мүмкін, бұл өмір бойында айқын салдарларға әкелуі мүмкін. Зерттеу ротенонның дофаминергиялық нейрондарға ерекше зиян келтіретінін анықтады, бұл бұрынғы зерттеулермен сәйкес келеді.
Rotenone is classified by the World Health Organization as moderately hazardous. It is mildly toxic to humans and other mammals, but extremely toxic to insects and aquatic life, including fish. This higher toxicity in fish and insects is because the lipophilic rotenone is easily taken up through the gills or trachea, but not as easily through the skin or the gastrointestinal tract. Rotenone is toxic to erythrocytes in vitro. The lowest lethal dose for a child is not known, but death occurred in a 3.5 year old child who had ingested 40 mg/kg rotenone solution. Human deaths from rotenone poisoning are rare because its irritating action causes vomiting. Deliberate ingestion of rotenone can be fatal. The compound decomposes when exposed to sunlight and usually has an activity of six days in the environment. It oxidizes to rotenolone, which is about an order of magnitude less toxic than rotenone. In water, the rate of decomposition depends upon several factors, including temperature, pH, water hardness and sunlight. The half life in natural waters ranges from half a day at 24 °C to 3.5 days at 0 °C. A 2018 study, which examined the effects of rotenone administration on cell cultures that mimicked properties of developing brains, found that rotenone may be a developmental neurotoxicant; that is, that rotenone exposure in the developing fetus may impede proper human brain development, with potentially profound consequences later in life. The study found that rotenone was particularly damaging to dopaminergic neurons, consistent with prior findings.
Паркинсон ауруы
2000 жылы егеуқұйрықтарға ротенон инъекциялау Паркинсон ауруына (ПА) ұқсас симптомдардың дамуына әкеп соқты. Ротенон бес апта бойы үзіліссіз қолданылып, DMSO және PEG қоспасымен араластырылып, тіндерге енуін жақсарту үшін, содан кейін жақ тілшесінің венасына инъекцияланды. Зерттеу ротенонның адамдарда ПА-ға себепкер екенін тікелей көрсетпейді, бірақ экологиялық токсиндерге ұзақ уақыт бойы тозу аурудың пайда болу мүмкіндігін арттырады деген пікірмен сәйкес келеді. 2011 жылы АҚШ Ұлттық денсаулық сақтау институтының зерттеуі ферма жұмысшыларында ротенон қолдану мен Паркинсон ауруы арасындағы байланысты көрсетті, бұл қорғаныш жабдықтарын пайдаланбау арқасында жүйке зақымдануы және өкпе арқылы сіңу арасындағы байланысты көрсетеді. Тышқан нейрондарының және микроглияларының алғашқы культураларындағы зерттеулер ротенонның төмен дозалары (10 нМ-ден төмен) дофаминергиялық нейрондардың тотығу зақымдануын және өлімін тудырады, ал Паркинсон ауруында қара заттағы осы нейрондар өледі. Тағы бір зерттеуде де дофаминергиялық нейрондардағы ротенонның төмен концентрациядағы (5 нМ) уытты әсері сипатталған, тышқан миының жаңа тілімдерінде. Бұл уыттылық жасушалық стрестің қосымша факторымен күшейтілді – жасуша ішіндегі кальцийдің жоғары концентрациясы, дофаминергиялық нейронның өлімі туралы «көп факторлы гипотезаны» қолдайды. Бұрынғыда нейротоксин MPTP ПА-ға ұқсас симптомдарды (адамдарда және басқа приматтарда, бірақ тышқандарда емес) электрондар тасымалдау тізбегіндегі I кешенге кедергі келтіріп, қара заттағы дофаминергиялық нейрондарды өлтіру арқылы тудыратыны белгілі болды. MPTP-ге қатысты қосымша зерттеулер ПА патологиясының маңызды компоненті болып табылатын Леви денелерінің дамуын көрсетпеді. Дегенмен, кем дегенде бір зерттеуде MPTP-дан алынған егде жастағы резус маймылдарында Леви денелерін құрайтын химиялық құрамы ұқсас ақуыздың агрегациялануының дәлелі табылды, Паркинсон ауруына ұқсас патологиямен. Сондықтан, MPTP-нің Паркинсон ауруымен байланысты механизмі толыққанды түсініксіз. Осы жағдайларға байланысты ротенон Паркинсон ауруын тудырушы фактор ретінде зерттелді. MPTP және ротенон липофильді және қан-ми тосқауылдан өте алады. 2010 жылы егеуқұйрықтардың интрагастрикалық түрде ротенонның төмен дозаларын ұзақ қабылдауынан кейін Паркинсон ауруына ұқсас симптомдардың прогрессиясын егжей-тегжейлі баяндаған зерттеу жарияланды. Орталық жүйке жүйесіндегі концентрация анықтау шегінен төмен болды, бірақ бәрібір ПА патологиясын тудырды.
In 2000, injecting rotenone into rats was reported to cause the development of symptoms similar to those of Parkinson's disease (PD). Rotenone was continuously applied over a period of five weeks, mixed with DMSO and PEG to enhance tissue penetration, and injected into the jugular vein. The study does not directly suggest rotenone exposure is responsible for PD in humans, but is consistent with the belief that chronic exposure to environmental toxins increases the likelihood of the disease. In 2011, a US National Institutes of Health study showed a link between rotenone use and Parkinson's disease in farm workers, suggesting a link between neural damage and pulmonary uptake by not using protective gear. Exposure to the chemical in the field can be avoided by wearing a gas mask with filter, which is standard HSE procedure in modern application of the chemical. Studies with primary cultures of rat neurons and microglia have shown low doses of rotenone (below 10 nM) induce oxidative damage and death of dopaminergic neurons, and it is these neurons in the substantia nigra that die in Parkinson's disease. Another study has also described toxic action of rotenone at low concentrations (5 nM) in dopaminergic neurons from acute rat brain slices. This toxicity was exacerbated by an additional cell stressor – elevated intracellular calcium concentration – adding support to the 'multiple hit hypothesis' of dopaminergic neuron death. The neurotoxin MPTP had been known earlier to cause PD like symptoms (in humans and other primates, though not in rats) by interfering with complex I in the electron transport chain and killing dopaminergic neurons in the substantia nigra. Further studies involving MPTP have failed to show development of Lewy bodies, a key component to PD pathology. However at least one study recently has found evidence of protein aggregation of the same chemical makeup as that which makes up Lewy bodies with similar pathology to Parkinson's disease in aged Rhesus monkeys from MPTP. Therefore, the mechanism behind MPTP as it relates to Parkinson's disease is not fully understood. Because of these developments, rotenone was investigated as a possible Parkinson causing agent. Both MPTP and rotenone are lipophilic and can cross the blood–brain barrier. In 2010, a study was published detailing the progression of Parkinson's like symptoms in mice following chronic intragastric ingestion of low doses of rotenone. The concentrations in the central nervous system were below detectable limits, yet still induced PD pathology.
Белгілі әкімшіліктер
1992 жылы Флоридадағы Балық және жабайы табиғатты сақтау комиссиясының (FWC) қызметкерлері ротенонды Майами-Дейд округіндегі шағын тоғанда инвазивті ягуар цихлидтерінің орныққан популяциясын жою үшін қолданды. Ресми өкілдер тоғандағы барлық ягуар цихлидтерін (басқа балықтармен бірге) өлтіруге жетті, бірақ Флоридадан оларды жоюға үлкермеді; цихлидтер Майами каналы және оған қосылған су жолдары бойынша таралып кеткен еді, ал 1994 жылға қарай ягуар цихлидтері Оңтүстік және Орталық Флоридада сәтті орнығып қалды. 2010 жылдың қыркүйегінде Орегон штатының Балық және жабайы табиғат департаментінің қызметкерлері Шығыс Орегонның Манн көліндегі инвазивті алтын балықтардың орныққан популяциясын өлтіру үшін ротенонды қолданды, мақсат – көлдегі жергілікті Лахонтан қиық мүйізді алабұғасының популяциясын бұзбау. Ротенон бұл мақсатқа жетіп, 179 000–197 000 алтын балық пен майлы бас шабақтарын, сондай-ақ үш алабұғаны өлтірді. 2006 жылдың 1 мамырынан бастап АҚШ-тың Юта штатының оңтүстік-шығыс бөлігіндегі Пангуич көліне ротенонмен өңдеу жасалды, бұл Юта шабағының инвазивті популяциясын жою және бақылау мақсатында жасалды, олар, балықшылар тірі жем ретінде қолданғандықтан, кездейсоқ түрде әкелінген болуы мүмкін. 2006 жылы көлге 20 000 көкжаңбырлы алабұға қосылды; 2016 жылға қарай көлдегі балық популяциясы қалпына келді. 2012 жылы ротенон Аляска штатындағы Сторми көліндегі қалған барлық балықты өлтіру үшін қолданылды, себебі инвазивті суырықтар жергілікті түрлерді жойды, ал емдеу аяқталғаннан кейін олар қайтадан қоныстандырылды. 2014 жылы ротенон Сан-Францискодағы Таулы көлдегі қалған барлық балықты өлтіру үшін қолданылды, бұл Таулы көл паркінде орналасқан, аймаққа еуропалықтар қоныс аударғаннан бері енгізілген инвазивті түрлерден құтылу үшін жасалды. Ротенон биомедициналық зерттеулерде жасушалардың оттегіні тұтыну деңгейін зерттеу үшін қолданылады, әдетте антимицин А (электрондық тасымалдау тізбегінің III кешенінің тежегіші), олигомицин (АТФ синтезасының тежегіші) және FCCP (митохондриялық ажыратушы) сияқты заттармен бірге қолданылады.
In 1992, Florida Fish and Wildlife Conservation Commission (FWC) officials used rotenone to eradicate an established population of invasive jaguar cichlids from a small pond in Miami Dade County. Officials were successful in killing every jaguar cichlid (along with every other fish) in the pond, but unsuccessful in eradicating them from Florida; the cichlids had already spread throughout the Miami Canal and its connected waterways, and by 1994, jaguar cichlids had successfully established themselves throughout Southern and Central Florida. In September 2010, Oregon Department of Fish and Wildlife officials used rotenone to kill an established population of invasive goldfish present in eastern Oregon's Mann Lake, with the intention of not disrupting the lake's native Lahontan cutthroat trout population. Rotenone successfully achieved these aims, killing between 179,000–197,000 goldfish and fathead minnows, and only three trout. Beginning May 1, 2006, Panguitch Lake, a reservoir in the southeastern portion of the U. S. state of Utah, was treated with rotenone, to potentially eradicate and control the invasive population of Utah chub, which were probably introduced accidentally by anglers who used them as live bait. The lake was restocked with 20,000 rainbow trout in 2006; as of 2016, the lake's fish population has recovered. In 2012, rotenone was used to kill all remaining fish in Stormy Lake (Alaska) due to invasive pike destroying native species, which were reintroduced once the treatment was concluded. In 2014, rotenone was used to kill all remaining fish in San Francisco's Mountain Lake, which is located in Mountain Lake Park, in order to rid it of invasive species introduced since the migration of European settlers to the region. Rotenone is used in biomedical research to study the oxygen consumption rate of cells, usually in combination with antimycin A (an electron transport chain Complex III inhibitor), oligomycin (an ATP synthase inhibitor) and FCCP (a mitochondrial uncoupler).
Ақырғылау
Ротенонды суда калий перманганаты қолдану арқылы зияндылығын қабылданған деңгейге дейін төмендетуге болады.
Rotenone can be deactivated in water with the use of potassium permanganate to lower toxicity to acceptable levels.