Ροτενόνη

Ροτενόνη
Skeletal formula of rotenone
Space-filling model of the rotenone molecule
Ονομασίες
Χημική ονομασία IUPAC
(2R,6aS,12aS)-1,2,6,6a,12,12a-εξαϋδρο-2-ισοπροπενυλο-8,9-διμεθοξυχρωμενο[3,4-b]φουρο(2,3-h)χρωμεν-6-ονη
Άλλες ονομασίες
Tubatoxin, Paraderil
Χαρακτηριστικά
3D απεικόνιση (JSmol)
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.001.365
KEGG
MeSH Rotenone
UNII
ιδιότητες
C23H22O6
Μοριακό βάρος 394.42 g·mol−1
Εμφάνιση Άχρωμο έως ερυθρό κρυστάλλινο στερεό[1]
Οσμή άοσμο[1]
Πυκνότητα 1.27 g/cm3 @ 20 °C
Σημείο Τήξης 165 - 166 °C (329 -331 °F; 438 - 439 K)
Σημείο βρασμού 210 - 220 °C (410 -428 °F; 483 -493 K) σε 0.5 mmHg
Διαλυτότητα Διαλυρή σε αιθέρα και ακετόνη, ελαφρά διαλυτή σε αιθανόλη
Τάση ατμών <0.00004 mmHg (20°C)[1]
Κίνδυνοι
Θανάσιμη δόση ή συγκέντρωση (LD, LC):
60 mg/kg (από το στόμα, αρουραίος)

132 mg/kg (από το στόμα, αρουραίος)

25 mg/kg (από το στόμα, αρουραίος)

2.8 mg/kg (από το στόμα, ποντικός)[2]
Όρια έκθεσης για την υγεία στις ΗΠΑ (NIOSH):
Όριο επιτρεπτής έκθεσης
 TWA 5 mg/m3[1]
Συνιστώμενο όριο έκθεσης
 TWA 5 mg/m3[1]
Άμεσος κίνδυνος
 2500 mg/m3[1]
Αν δε σημειώνεται διαφορετικά τα δεδομένα ισχύουν για υλικά σεπρότυπη κατάσταση (σε 25 °C [77 °F], 100 kPa).
☒N Επαλήθευση (Τί είναι ☑Y☒N ?)
Βιβλιογραφία πλαισίου πληροφοριών

Η Ροτενόνη είναι μία άοσμη, άχρωμη, κρυσταλλική ισοφλαβόνη που χρησιμοποιείται ως ευρέος φάσματος εντομοκτόνο, ιχθυοκτόνο και φυτοφάρμακο. Στη φύση βρίσκεται στους σπόρους και τους μίσχους αρκετών φυτών, όπως της αμπέλου Χίκαμα, και στις ρίζες αρκετών από τα Κυαμοειδή. Ήταν το πρώτο μέλος που περιγράφηκε από την οικογένεια των χημικών ενώσεων που ονομάστηκε ροτενοειδή.

Ανακάλυψη

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η πρώτη καταγραφή για τα φυτά που περιέχουν ροτενόνη και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εξόντωση των καμπιών που τρώνε φύλλα ήταν από το 1848, και για αιώνες τα ίδια φυτά χρησιμοποιούνται και ως ιχθυοκτόνα.[3] Το δραστικό συστατικό απομονώθηκε για πρώτη φορά το 1895 από τον Γάλλο βοτανολόγο, Εμμάνουελ Τζόφφροϋ, που το ονόμασε νικουλίνη, από το δείγμα της Robinia nicou, που σήμερα ονομάζεται Lonchocarpus nicou, ενώ ταξίδευε στη γαλλική Γουιάνα.[4] Η έρευνά του συμπεριλήφθηκε στη διατριβή του, που δημοσιεύτηκε το 1895 μετά το θάνατό του από μια παρασιτική ασθένεια.[5] Το 1902 ο Ιάπωνας χημικός Ναγκάι Ναγκαγιόση απομόνωσε μία καθαρή κρυσταλλική ένωση από το φυτό Δέρρις η ελλειπτική, την οποία ονόμασε ροτενόνη, βάσει της Ιαπωνικής ονομασία του φυτού, ρότεν. Από το 1930, η νικουλίνη και η ροτενόνη διαπιστώθηκε ότι ήταν χημικά η ίδια ουσία.[6]

Εφαρμογές

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η ροτενόνη χρησιμοποιείται ως ζιζανιοκτόνο, εντομοκτόνο, και ως μη-εκλεκτικό ιχθυοκτόνο .[7]

Διατίθεται στο εμπόριο ως μπαρμπάσκο ή δέρρις, μόνη της ή σε συνδυασμό με άλλα εντομοκτόνα.[8] Στις Ηνωμένες Πολιτείες και τον Καναδά, η χρήση της ροτενόνης επιτρέπεται μόνο ως ιχθυοκτόνο.[9][10]

Ιστορικά η ροτενόνη έχει χρησιμοποιηθεί από τους αυτόχθονες λαούς στο ψάρεμα. Τα κυαμοειδή φυτά που περιέχουν ροτενόνη συνθλίβονται και ρίπτονται στο νερό, όπου η ροτενόνη παρεμβαίνει στην κυτταρική αναπνοή των ψαριών, που σε μια προσπάθεια να προσλάβουν αέρα ανεβαίνουν προς την επιφάνεια του νερού, και πιάνονται πιο εύκολα από τους ψαράδες.

Από το 1952 η ροτενόνη έχει χρησιμοποιηθεί από κυβερνητικές υπηρεσίες για εξόντωση των ψαριών στα ποτάμια και τις λίμνες των ΗΠΑ.[11]

Η ροτενόνη έχει χρησιμοποιηθεί από ιχθυολόγους που μελετούν τη βιοποικιλότητα των θαλάσσιων ψαριών για δειγματοληψία ειδών ψαριών που κρύβονται. Είναι το πιο αποτελεσματικό διαθέσιμο εργαλείο, επειδή για τη δράση της απαιτούνται μόνο μικρές ποσότητες και έχει μόνο μικρές και παροδικές περιβαλλοντικές παρενέργειες.[12]

Η ροτενόνη χρησιμοποιείται σε μορφή σκόνης για τη θεραπεία της ψώρας και των ψειρών της ανθρώπινης κεφαλής, και τα παρασιτικά ακάρεα σε κοτόπουλα, ζωικό κεφάλαιο και κατοικίδια ζώα.

Έχει χρησιμοποιηθεί, επίσης, ως οργανικό[13] φυτοφάρμακο σε μορφή σκόνης για τους κήπους. Είναι μη επιλεκτικό και εξοντώνεο τους δορυφόρους της πατάτας, τους δορυφόρους των αγγουριών, τους ψύλλους, τους σκώληκες των λάχανων, τα σκαθάρια των σμέουρων και των σπαράγγων, και πολλά άλλα αρθρόποδα. Με απλή εφαρμογή της σκόνης στα φύλλα των φυτών, εξασφαλίζεται η φυτοπροστασία της καλλιέργειας για αρκετές ημέρες.

Μηχανισμός δράσης

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η ροτενόνη δρα παρεμβαίνοντας στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων στα μιτοχόνδρια. Αναστέλλει τη μεταφορά των ηλεκτρονίων από τα κέντρα σιδήρου-θείου του συμπλόκου Ι στην ουβικινόνη, και συνεπώς την παραγωγή κυτταρικής ενέργειας (ATP).[8] Τα ηλεκτρόνια που δεν μπορούν να περάσουν στο συνένζυμο Q10 συσσωρεύονται στη μιτοχονδριακή μήτρα και παράγουν δραστικές ρίζες οξυγόνου, που μπορούν να βλάψουν το DNA και άλλα συστατικά των μιτοχονδρίων.[14]

Η ροτενόνη αναστέλλει επίσης το σχηματισμό της μιτωτικής ατράκτου από μικροσωληνίσκους.[15]

Φυτά που περιέχουν ροτενόνη

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η ροτενόνη παράγεται με εκχύλιση από τις ρίζες και τους μίσχους διάφορων τροπικών και υποτροπικών ειδών φυτών, ιδιαίτερα εκείνων που ανήκουν στα γένη Λογχόκαρπος και Δέρρις.

Μερικά από τα φυτά που περιέχουν ροτενόνη είναι:

  • Τεφροσία virginiana – Βόρεια Αμερική
  • Χίκαμα (Παχύριζος erosus) – Βόρεια Αμερική
  • Λογχόκαρπος utilis – Νότια Αμερική[16]
    • Το εκχύλισμα της ρίζας του ονομάζεται ρητίνη κουμπέ
  • Μπαρμπάσκο (Λογχόκαρπος urucu) – Νότια Αμερική[16]
    • Το εκχύλισμα της ρίζας του ονομάζεται ρητίνη κουμπέ
  • Δέρρις η ελλειπτική – νοτιοανατολική Ασία και νοτιοδυτικοί νήσοι του Ειρηνικού
    • Το εκχύλισμα της ρίζας ονομάζεται ρίζα Δέρρις
  • Άμπελος Δέρρις involuta – νοτιοανατολική Ασία και νοτιοδυτικοί νήσοι του Ειρηνικού
    • Το εκχύλισμα της ρίζας ονομάζεται ρίζα Δέρρις
  • Ο Κοινός Φλόμος .
  • Το Mundulea sericea – νότια Αφρική[17]
  • Το δέντρο δηλητήριο για τα ψάρια της Φλόριντα (Piscidia piscipula) – νότια Φλόριντα, Καραϊβική[18]
  • Αρκετά είδη Millettia και Τεφροσία στις περιοχές της Νότιο-ανατολικής Ασίας.[19]

Τοξικότητα

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η ροτενόνη είναι ταμινομημένη από τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας ως μετρίως επικίνδυνη ουσία.[20] Είναι ελαφρώς τοξική για τον άνθρωπο και άλλα θηλαστικά, αλλά εξαιρετικά τοξική για τα έντομα και την υδρόβια ζωή, όπως τα ψάρια. Η υψηλότερη τοξικότητα στα ψάρια και τα έντομα οφείλεται στο ότι η λιπόφιλη ροτενόνη απορροφάται εύκολα μέσω των βράγχιων ή της τραχείας, αλλά όχι τόσο εύκολα μέσω του δέρματος ή του γαστρεντερικού σωλήνα. Η ροτενόνη είναι τοξική για τα ερυθροκύτταρα in vitro.[21]

Η ελάχιστη θανατηφόρα δόση για ένα παιδί είναι 143 mg/kg. Η θανάσιμη δηλητηρίαση ανθρώπων από ροτενόνη σπανίζει, επειδή η ερεθιστική δράση της ουσίας προκαλεί εμετό.[22] Η εκούσια κατάποση ροτενόνης μπορεί να αποβεί μοιραία.[23]

Η ένωση αποσυντίθεται όταν εκτίθεται στο φως του ήλιου και η δραστικότητά της στο περιβάλλον διαρκεί περί τις έξι ημέρες.[24] Οξειδώνεται σε ροτενολόνη, που είναι κατά μια τάξη μεγέθους λιγότερο τοξική από τη ροτενόνη. Στο νερό, ο ρυθμός της αποικοδόμησης εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, όπως τη θερμοκρασία, το pH, τη σκληρότητα του νερού και την παρουσία ηλιακού φωτός. Ο χρόνος ημίσειας ζωής σε φυσικά ύδατα κυμαίνεται από μισή μέρα σε 24 °C έως 3,5 ημέρες σε 0 °C.[25]

Νόσος του Πάρκινσον

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το 2000 αναφέρθηκε ότι η ενέσιμη χορήγηση ροτενόνης σε ποντίκια προκάλεσε την ανάπτυξη συμπτωμάτων παρόμοιων με αυτών της νόσου του Πάρκινσον.[26] Μολονότι δεν είναι άμεσα υπεύθυνη για την πρόκληση της νόσου σε ανθρώπους, υπάρχει η πεποίθηση ότι η χρόνια έκθεση σε περιβαλλοντικές τοξίνες αυξάνει την πιθανότητα της νόσου Παρκινσον.[27]

Επιπλέον, μελέτες με πρωτογενείς καλλιέργειες νευρώνων και μικρογλοίας έδειξαν ότι μικρή δόση ροτενόνης (<10 nM) προκαλεί οξειδωτική βλάβη και θανάτωση των ντοπαμινεργικών νευρώνων,[28] που ταυτίζονται με τους νευρώνες της μέλαινας ουσίας που πεθαίνουν στη νόσο του Πάρκινσον.[29] Η τοξικότητα επιδεινώνεται από αύξηση της ενδοκυττάριας συγκέντρωσης ασβεστίου – που συνεργεί σε θανάτωση των ντοπαμινεργικών νευρώνων.

Το 2011 μία μελέτη των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας των ΉΠΑ έδειξε συσχέτιση μεταξύ της χρήσης ροτενόνης και την εμφάνιση νόσου του Πάρκινσον σε αγρότες.[30]

Αξιοσημείωτες εφαρμογές

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το 2010 η ροτενόνη χρησιμοποιήθηκε για να εξοντώσει έναν επεμβατικό πληθυσμό χρυσόψαρων στη Λίμνη Μανν, επιδιώκοντας προστασία του πληθυσμού πέστροφας.Επιτυχώς εξόντωσε σχεδόν 200.000 χρυσόψαρα και μόνο τρεις πέστροφες.[31]

Την 1 Μαΐου 2006 χρησιμοποιήθηκε στη Λίμνη Πάνγκουιτς, Γιούτα για την εξόντωση του επεμβατικού πληθυσμού ψαριών Ουτα Τσαμπ, και επιλεκτική ανάπτυξη 20.000 ιριδίζουσων πέστροφων.

Το 2012 η ροτενόνη χρησιμοποιήθηκε για να εξοντώσει όλα ένα επεμβατικό είδος ψαριών στη Λίμνη Στόρμυ (Αλάσκα) που κατέστρεφε τα ενδημικά είδη.[32]

Εξουδετέρωση

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η ροτενόνη μπορεί να εξουδετερωθεί στο νερό με τη χρήση υπερμαγγανικού καλίου ώστε να περιοριστεί η τοξικότητα σε αποδεκτά επίπεδα.[33]

Βιβλιογραφία

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 "NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards #0548". National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
  2. ↑ "Rotenone". Immediately Dangerous to Life and Health Concentrations (IDLH). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
  3. ↑ Metcalf RL. (1948). The Mode of Action of Organic Insecticides. National Research Council, Washington DC. 
  4. ↑ Ambrose, Anthony M.; Harvey B. Haag (1936). «Toxicological study of Derris». Industrial & Engineering Chemistry 28 (7): 815–821. doi:10.1021/ie50319a017. 
  5. ↑ «Useful tropical plants». ASNOM. 2 Ιανουαρίου 2008. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 6 Σεπτεμβρίου 2007. Ανακτήθηκε στις 16 Μαρτίου 2008. 
  6. ↑ La Forge, F. B.; Haller, H. L.; Smith, L. E. (1933). «The Determination of the structure of rotenone». Chemical Reviews 18 (2): 181–213. doi:10.1021/cr60042a001. 
  7. ↑ Peter Fimrite (2 Οκτωβρίου 2007). «Lake poisoning seems to have worked to kill invasive pike». San Francisco Chronicle. [νεκρός σύνδεσμος]
  8. ↑ 8,0 8,1 Hayes WJ. (1991). Handbook on Pesticides, Volume 1. Academic Press. ISBN 0-12-334161-2. 
  9. ↑ Επανεγγραφή Επιλεξιμότητας Απόφαση για Rotenone, η επα 738-R-07-005, τον Μάρτιο του 2007, Ηνωμένες Πολιτείες Υπηρεσία Προστασίας του Περιβάλλοντος
  10. ↑ Επαναξιολόγηση Σημείωση: Ροτενόνη (REV2008-01, 29 ιανουαρίου 2008) Αρχειοθετήθηκε 2011-06-07 στο Wayback Machine., την Ασφάλεια των Καταναλωτικών Προϊόντων, της Υγείας του Καναδά
  11. ↑ Schmidt, Peter (28 Φεβρουαρίου 2010). «One Strange Fish Tale». The Chronicle of Higher Education. Ανακτήθηκε στις 24 Σεπτεμβρίου 2015. 
  12. ↑ Robertson, D. Ross; Smith-Vaniz, William F. (2008). «Rotenone: An Essential but Demonized Tool for Assessing Marine Fish Diversity». BioScience 58 (2): 165. doi:10.1641/B580211. 
  13. ↑ «Effects of Rotenone, a commonly-used organic pesticide on mitochondrial complex 1 function and altered immune responses». University of Massachusetts Center for Agriculture. Ανακτήθηκε στις 10 Φεβρουαρίου 2014. 
  14. ↑ Mehta, Suresh. «Neuroprotective role of mitochondrial uncoupling protein 2 in cerebral stroke». Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. Ανακτήθηκε στις 14 Απριλίου 2014. 
  15. ↑ Heinz, S. et al. Mechanistic Investigations of the Mitochondrial Complex I Inhibitor Rotenone in the Context of Pharmacological and Safety Evaluation. Sci. Rep. 7, 45465; doi: 10.1038/srep45465 (2017).. doi:10.1038/srep45465. 
  16. ↑ 16,0 16,1 «Cubé resin insecticide: identification and biological activity of 29 rotenoid constituents». J Agric Food Chem 47 (5): 2130–6. 1999. doi:10.1021/jf981188x. PMID 10552508. 
  17. ↑ Coates Palgrave, Keith (2002). Trees of Southern Africa. Struik. ISBN 0-86977-081-0. 
  18. ↑
    Nellis, David N. (1994). Παραλία φυτά της Νότιας Φλόριντα και την Καραϊβική. Ανανά, Πιέστε Το Πλήκτρο. 160, σελ.
  19. ↑ Comprehensive Natural Products Chemistry. Pergamon. 1999. ISBN 0-08-091283-4. 
  20. ↑ IPCS, International Programme on Chemical Safety; United Nations Environment Programme; International Labour Organization; World Health Organization. (2007). The WHO Recommended Classification of Pesticides by Hazard. World Health Organization. ISBN 92-4-154663-8. Ανακτήθηκε στις 2 Δεκεμβρίου 2007. CS1 maint: Πολλαπλές ονομασίες: authors list (link)
  21. ↑ Lupescu, Adrian; Jilani, Kashif; Zbidah, Mohanad; Lang, Florian (October 2012). «Induction of apoptotic erythrocyte death by rotenone». Toxicology 300 (3): 132–7. doi:10.1016/j.tox.2012.06.007. PMID 22727881. 
  22. ↑ «Rotenone». Pesticides News 54: 20–21. 2001. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 2008-03-18. https://web.archive.org/web/20080318194429/http://www.pan-uk.org/pestnews/Actives/rotenone.htm. Ανακτήθηκε στις 2018-11-06. 
  23. ↑ «Fatality after deliberate ingestion of the pesticide rotenone: a case report». Critical Care 9 (3): R280–4. June 2005. doi:10.1186/cc3528. PMID 15987402. 
  24. ↑ Vitax Δεδομένων Ασφαλείας για πείτε μου σκόνης, που αναθεωρήθηκε τον οκτώβριο του 1998
  25. ↑ Rotenone. A Brief Review of its Chemistry, Environmental Fate, and the Toxicity of Rotenone Formulations. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 2016-03-04. https://web.archive.org/web/20160304063435/http://www.newmexicotu.org/Rotenone%20summary.pdf. Ανακτήθηκε στις 2018-11-06. 
  26. ↑ «Rotenone, deguelin, their metabolites, and the rat model of Parkinson's disease». Chem Res Toxicol 17 (11): 1540–8. 2004. doi:10.1021/tx049867r. PMID 15540952. 
  27. ↑ Περίληψη το άρθρο από τον Δρ Greenamyre για τα φυτοφάρμακα και τη Νόσο του Πάρκινσον σε ninds.nih.gov Αρχειοθετήθηκε 2004-11-02 στο Wayback Machine.
  28. ↑ Gao HM, Liu B, Hong JS (July 2003). «Critical role for microglial NADPH oxidase in rotenone-induced degeneration of dopaminergic neurons». The Journal of Neuroscience 23 (15): 6181–7. PMID 12867501. http://www.jneurosci.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=12867501. 
  29. ↑ Freestone PS, Chung KK, Guatteo E, Mercuri NB, Nicholson LF, Lipski J (November 2009). «Acute action of rotenone on nigral dopaminergic neurons--involvement of reactive oxygen species and disruption of Ca2+ homeostasis». The European Journal of Neuroscience 30 (10): 1849–59. doi:10.1111/j.1460-9568.2009.06990.x. PMID 19912331. 
  30. ↑ Tanner, Caroline M.; Kamel, Freya; Ross, G. Webster; Hoppin, Jane A.; Goldman, Samuel M.; Korell, Monica; Marras, Connie; Bhudhikanok, Grace S. και άλλοι. (2011). «Rotenone, Paraquat and Parkinson’s Disease». Environmental Health Perspectives 119 (6): 866–72. doi:10.1289/ehp.1002839. ISSN 0091-6765. PMID 21269927. PMC 3114824. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 2011-02-28. https://web.archive.org/web/20110228012645/http://ehp03.niehs.nih.gov/article/fetchArticle.action?articleURI=info%3Adoi%2F10.1289%2Fehp.1002839. Ανακτήθηκε στις 2011-02-14. 
  31. ↑ Monroe, Bill (December 3, 2010). «Mann Lake Gets a Second Round of Rotenone for Cutthroat Restoration». The Oregonian (Oregon Live LLC). Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 2012-12-28. https://www.webcitation.org/6DG6HWJJV?url=http://www.oregonlive.com/sports/oregonian/bill_monroe/index.ssf/2010/12/mann_lake_gets_a_second_round.html. Ανακτήθηκε στις 2012-12-20. 
  32. ↑ Ερλ, Ελίζαμπεθ, Ψάρια πληθυσμού βραχίονες σε Φουρτουνιασμένη Λίμνη Χερσονήσου Clarion, 10/7/2015
  33. ↑ http://www.fisheriessociety.org/rotenone/rewards/01archer.pdf Αρχειοθετήθηκε 2017-11-07 στο Wayback Machine.