Винклозолин - Vinclozolin

Винклозолин
Винклозолин.svg
Имена
Название ИЮПАК
(RS) -3- (3,5-дихлорфенил) -5-метил-5-винилоксазолидин-2,4-дион
Другие имена
Винклозолин
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.051.437 Отредактируйте это в Викиданных
КЕГГ
UNII
Характеристики
C12ЧАС9Cl2NО3
Молярная масса286.11 г · моль−1
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Винклозолин (торговые наименования Ронилан, Curalan, Ворлан, Туш) является обычным дикарбоксимид фунгицид используется для борьбы с болезнями, такими как упадок, гниль и плесень на виноградниках, а также на фруктах и ​​овощах, таких как малина, салат, киви, фасоль и лук. Он также используется на газоне на полях для гольфа.[1] Два распространенных грибка, от которых винклозолин используется для защиты сельскохозяйственных культур: Botrytis cinerea и Sclerotinia sclerotiorum.[2] Впервые зарегистрированный в 1981 году, винклозолин широко используется, но в целом его применение сократилось. Винклозолин, как пестицид, регулируется Агентство по охране окружающей среды США (Агентство по охране окружающей среды США). В дополнение к этим ограничениям в Соединенных Штатах с 2006 года использование этого пестицида было запрещено в нескольких странах, включая Данию, Финляндию, Норвегию и Швецию.[3]Он прошел ряд испытаний и правил, чтобы оценить риски и опасности для окружающей среды и животных. Среди исследований основным выводом является то, что винклозолин оказался эффективным эндокринный разрушитель с антиандрогенный последствия.[нужна цитата ]

Использование в США

Винклозолин производится химической компанией. BASF и был зарегистрирован для использования в Соединенных Штатах с 1981 года. Ниже приводится компиляция данных, указывающих на использование винклозолина в стране на урожай (фунты AI / год) в 1987 году: абрикосы - 124; вишня - 3301; стручковая фасоль - 13 437 шт .; салат-латук 24 779; нектарины, 1449; лук, 829; персики - 15 203; сливы, 163; малина - 3247 шт .; и клубника, 41 006.[4] В 1997 году на киви в Калифорнии были нанесены две аппликации на общую сумму 285 фунтов каждая, чтобы предотвратить серую гниль и мягкую гниль, вызванные Botrytis cinerea.[5] В целом в Соединенных Штатах наблюдается общее снижение использования винклозолина в стране. В 1992 году было использовано около 135 000 фунтов стерлингов. Однако в 1997 г. это число упало до 122 000, а в 2002 г. - до 55 000 фунтов.[6]

Подготовка и применение

Для производства винклозолина используются следующие химические реакции:[7] Один метод сочетает метилвинилкетон, цианид натрия, 3,5-дихлоранилин, и фосген. Этот процесс предполагает формирование циангидрин с последующим гидролизом нитрила.[4] Винклозолин также получают по реакции 3,5-дихлорфенила изоцианат с алкиловым эфиром 2-гидрокси-2-винилапропионовая кислота. Замыкание кольца достигается при повышенной температуре.[4]

Затем винклозолин формулируют в виде сухих текучих или экструдированных гранул. Его можно наносить по воздуху (воздушно), через ирригационные системы (химия) или с помощью наземного оборудования. Винклозолин также применяется к некоторым растениям, таким как декоративные цветы, в качестве обработки окунанием, при котором растение погружают в раствор фунгицида, а затем сушат. Также принято распылять раствор винклозолина с помощью тепловых туманообразователей в теплицах.[1]

История правил в США

Все пестициды, продаваемые или распространяемые в США, должны быть зарегистрированы Агентством по охране окружающей среды США. Пестициды, которые были впервые зарегистрированы до 1 ноября 1984 г., были перерегистрированы, чтобы их можно было повторно протестировать с помощью более современных методов. Поскольку винклозолин был выпущен в 1981 году, он прошел как предварительную, так и последующую перерегистрацию.[1]Ниже приведен список истории применения винклозолина:

  • Запрос данных (DCI), требующий данных о химическом составе продуктов и остатков, токсичности, экологической судьбе и экологических последствиях, запрашивался в 1991, 1995 и 1996 годах.[1]
  • Запрос сельскохозяйственных данных (AGDCI) для оценки того, что происходит с рабочими после применения фунгицида, был выпущен в 1995 году.[1]
  • В апреле 1997 года компания BASF предложила новое применение винклозолина, и, таким образом, все риски были переоценены в соответствии с Законом о защите качества пищевых продуктов (FQPA).[1]
  • В июне 1998 года EPA ввело новый коэффициент безопасности для винклозолина. BASF добровольно отменил использование винклозолина на некоторых фруктах и ​​дерне.[1]
  • 18 июля 2000 года EPA установило, что определенные мясные, бобовые и молочные продукты имеют трехлетнюю ограниченную по времени толерантность к винклозолину и его метаболитам. Это привело к прекращению использования винклозолина в большинстве домашних пищевых продуктов. В сентябре 2000 года EPA получило возражения против допуска к бобам.[1]
  • Другие меры, принятые BASF для снижения рисков: отмена использования на декоративных растениях и введение новых ограничений на газон, согласно которым применение на газоне ограничивается полями для гольфа и промышленными объектами.[1]
  • BASF предложила немедленно исключить или постепенно отказаться от использования, так что после 2004 года останется только использование на рапсе и дерне.[8]

Способы воздействия

Агентство по охране окружающей среды США изучило воздействие винклозолина или его метаболитов при диетах (еда и вода), недиетических и профессиональных. В целом было показано, что фунгициды циркулируют в воде и воздухе, и после нанесения они могут попадать на необработанные продукты. В одиночку потребители не могут легко уменьшить их воздействие, потому что фунгициды не удаляются из продуктов, промытых водопроводной водой.[9] Ключевым примером воздействия винклозолина является винный виноград, который, как считается, составляет около 2% от общего воздействия винклозолина.[10] Было установлено, что люди могут подвергаться воздействию остатков винклозолина и его метаболитов, содержащих фрагмент 3,5-дихлоранилина (3,5-DCA), через диету, и поэтому пределы толерантности были установлены для каждой культуры.[1] Хотя винклозолин не зарегистрирован для использования домовладельцами, люди все же могут контактировать с фунгицидом и его остатками. Например, игроки в гольф, играющие на обработанных полях для гольфа, и семьи, играющие на дерне, которое ранее было обработано, могут подвергаться риску заражения.[1] На рабочем месте рабочие могут подвергаться воздействию винклозолина при выполнении таких действий, как погрузка и смешивание.[1]

Воздействие на окружающую среду и здоровье

Антиандрогены

В рамках процесса перерегистрации Агентство по охране окружающей среды США провело обзор всех исследований токсичности винклозолина. Основной эффект, вызываемый винклозолином, связан с его антиандрогенный деятельность и ее способность действовать как конкурентный антагонист из рецептор андрогенов.[нужна цитата ] Винклозолин может имитировать мужские гормоны, такие как тестостерон, и связываться с рецепторами андрогенов, не обязательно активируя эти рецепторы должным образом. Есть свидетельства того, что сам винклозолин слабо связывается с рецептором андрогенов, но, по крайней мере, два его метаболита ответственны за большую часть антиандрогенной активности.[8] Когда крысам-самцам давали низкие дозы (> 3 мг / кг / день) винклозолина, были отмечены такие эффекты, как снижение веса простаты, уменьшение веса половых органов, развитие сосков и уменьшение аногенитального расстояния. При более высоких дозах масса мужских половых органов еще больше снижалась, и наблюдались пороки развития половых органов, такие как уменьшение размера полового члена, появление вагинальных мешков и гипоспадия.[8] На модели крыс было показано, что антиандоргенные эффекты винклозолина наиболее заметны на стадиях развития.[8] In utero этот чувствительный период внутриутробного развития происходит между 16-17 днями беременности.[11] Воздействие винклозолина на эмбрион может повлиять на половую дифференциацию, образование гонад и репродуктивные функции.[12] На моделях птиц винклозолин и его метаболиты in vitro и in vivo показали ингибирование связывания рецепторов андрогенов и экспрессии генов. Винклозолин вызвал снижение кладки яиц, снижение фертильности и уменьшение количества удачных выводков.[1] Андрогены также играют роль в половом созревании, и было показано, что антиандрогены, такие как винклозолин, могут задерживать пубертатное созревание.[11] Также известно, что антиандрогенные токсины изменяют половую дифференциацию и воспроизводство на модели кролика. Кролики-самцы, подвергавшиеся воздействию винклозолина в утробе или в младенчестве, не проявляли сексуального интереса к самкам или не эякулировали.[11] Поскольку рецептор андрогенов широко консервативен у разных видов, можно ожидать антиандрогенных эффектов у людей.[8]У позвоночных винклозолин также действует как нейроэндокринный разрушитель, влияя на поведение, связанное с движением, когнитивными функциями и тревогой.[13]

Эффекты прогестерона и эстрогена у крыс

Было показано, что у крыс винклозолин влияет на другие рецепторы стероидных гормонов, например, из прогестерон и эстроген. Как и в случае с андрогенами, время воздействия винклозолина определяет степень воздействия этих гормонов. В исследовании на крысах исследования in vitro показали способность двух метаболитов винклозолина связываться с рецептором прогестерона. Однако то же исследование in vivo на взрослых самцах крыс не показало никаких эффектов.[14] Когда мышей подвергали воздействию винклозолина в утробе матери, у потомства мужского пола обнаруживались повышенная регуляция рецептора эстрогена и повышенная регуляция рецептора прогестерона. У женщин винклозолин подавлял экспрессию рецепторов эстрогена и повышал экспрессию рецепторов прогестерона. Этот результат вызывает вирилизация и феминизация мужчин и маскулинизация женщин.[14]

Трансгенерационные эффекты

На крысах было продемонстрировано, что винклозолин оказывает воздействие на разные поколения, а это означает, что не только поражается первоначальное животное, но и эффекты наблюдаются и в последующих поколениях. Одно исследование показало, что винклозолин нарушал мужскую фертильность не только у первого поколения, которое подвергалось воздействию в утробе матери, но и у мужчин, рожденных в течение трех поколений и старше.[15] Кроме того, когда пораженные самцы были скрещены с нормальными самками, некоторые из потомков были бесплодны, а некоторые имели пониженную фертильность. После трех поколений у потомков мужского пола продолжали проявляться низкое количество сперматозоидов, заболевание предстательной железы и высокие показатели апоптоза яичек.[15][16] В других исследованиях проводились эксперименты, в которых эмбрионы крыс подвергались воздействию винклозолина во время определения пола. Самцов, получавших винклозолин F1 (первое поколение), скрещивали с самками, получавшими винклозолин F1. Этот образец продолжался в течение трех поколений. Первоначальная мать F0 была единственной субъектом, который напрямую подвергался воздействию доз винклозолина. Все самцы поколения F1-F4 показали увеличение распространенности опухолей, заболеваний простаты, почек, отклонений в тестах и ​​иммунных сбоев по сравнению с контрольной группой. Самки F1-F4 также показали повышенную заболеваемость опухолями и заболеваниями почек.[12] Кроме того, у крыс после воздействия винклозолина также наблюдались трансгенные изменения предпочтений партнера и тревожного поведения.[17] Сообщалось, что эти отчеты о трансгенерациях коррелируют с эпигенетическими изменениями, в частности, с изменением метилирования ДНК в мужской зародышевой линии.[17] Однако эти трансгендерные изменения не были успешно воспроизведены учеными BASF, производителя винклозолина. [18]

Ссылки на рак

Агентство по охране окружающей среды США классифицировало винклозолин как возможный канцероген для человека. Винклозолин вызывает увеличение клетка Лейдига опухоли у крыс. Считается, что метаболит 3,5-DCA обладает способом индукции опухоли, основанным на его сходстве с п-хоранилином.[8]

Среда

Лабораторные испытания показывают, что винклозолин легко разрушается и рассеивается в окружающей среде с помощью микробов. Из нескольких метаболитов 3,5-дихлоранилин сопротивляется дальнейшей деградации.[8] В исследованиях рассеяния земного поля, проведенных в различных состояниях, винклозолин рассеивался с периодом полураспада от 34 до 94 дней. Период полураспада, включая остатки, может достигать 1000 дней. Остатки могут накапливаться и использоваться в будущем для сбора урожая.[8]

Альтернативные фунгициды

После отказа от винклозолина фермеры столкнулись с меньшим количеством вариантов борьбы с серой и белой плесенью. Экспериментальная сельскохозяйственная станция штата Нью-Йорк провела испытания эффективности против серой и белой плесени. Исследования показали потенциальные альтернативы винклозолину. Трифлоксистробин (Флинт), ипродион (Роврал) и ципродинил плюс флудиоксонил (Switch) контроль серой плесени. Тиофанат-метил (Топсин М) был так же эффективен, как и винклозолин, в борьбе с белой плесенью. Switch был наиболее многообещающей альтернативой винклозолину для борьбы с серой и белой плесенью на стручках и для увеличения товарного урожая.[19]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м "R.E.D Факты Винклозолин" (PDF). EPA. Получено 22 октября 2011.
  2. ^ «Винклозолин» (PDF). Санта-Крус Биотехнология, Инк.. Получено 31 октября 2011.
  3. ^ Бойд, Дэвид Р. (октябрь 2006 г.). Пища, которую мы едим: международное сравнение нормативных требований к пестицидам (PDF). Ванкувер, Британская Колумбия, Канада: Фонд Дэвида Судзуки. п. 12. ISBN  0-9737599-9-2. Получено 9 февраля 2015.
  4. ^ а б c Винклозолин из PubChem
  5. ^ «Профиль урожая киви в Калифорнии» (PDF). Калифорнийский университет в Дэвисе. Получено 2 ноября 2011.
  6. ^ «Использование пестицидов в растениеводстве в США: фунгициды и гербициды 2002 г.» (PDF). Фонд Crop Life. Получено 2 ноября 2011.
  7. ^ Франц Мюллер, Петер Акерманн и Пауль Марго «Фунгициды, сельскохозяйственные, 2. Индивидуальные фунгициды» в Энциклопедия промышленной химии Ульмана, Wiley-VCH, Weinheim. Дои:10.1002 / 14356007.o12_o06
  8. ^ а б c d е ж грамм час «Решение о праве на перерегистрацию: Винклозолин» (PDF). EPA. Получено 22 октября 2011.
  9. ^ Кольбер, Натан К.В .; Пеллетье, Николь С .; Кот, Джойс М .; Конканнон, Джон Б.; Jurdak, Nicole A .; Минотт, Сара Б.; Марковский, Винсент П. (2005). «Перинатальное воздействие низких уровней антиандрогенов окружающей среды винклозолина изменяет дифференцированную по полу социальную игру и сексуальное поведение у крыс». Перспективы гигиены окружающей среды. 113 (6): 700–7. Дои:10.1289 / ehp.7509. ЧВК  1257594. PMID  15929892.
  10. ^ Агентство по охране окружающей среды (26 марта 2003 г.). «Винклозолин; Уведомление о подаче петиции о пестицидах для установления допуска к определенному химическому пестициду в пищевых продуктах или на них». Федеральный регистр: 14628–14635. Получено 8 февраля 2015.
  11. ^ а б c Gray, L.E .; Остби, Дж; Ферр, Дж; Wolf, C.J .; Ламбрайт, C; Парки, L; Veeramachaneni, D. N .; Уилсон, В .; Цена, М; Хотчкисс, А; Орландо, Э; Гийетт, L (2001). «Влияние антиандрогенов окружающей среды на репродуктивное развитие экспериментальных животных». Обновление репродукции человека. 7 (3): 248–64. Дои:10.1093 / humupd / 7.3.248. PMID  11392371.
  12. ^ а б Ануэй, Мэтью Д .; Кожаный, Чарльз; Скиннер, Майкл К. (2006). "Эпигенетическое трансгенерационное заболевание взрослых, вызываемое эндокринным разрушителем винклозолином". Эндокринология. 147 (12): 5515–23. Дои:10.1210 / en.2006-0640. ЧВК  5940332. PMID  16973726.
  13. ^ Леон-Олеа, Марта; Мартынюк, Кристофер Дж .; Орландо, Эдвард Ф .; Оттингер, Мэри Энн; Розенфельд, Шерил С .; Wolstenholme, Jennifer T .; Трюдо, Вэнс Л. (1 июля 2014 г.). «Современные концепции нейроэндокринных нарушений». Общая и сравнительная эндокринология. 203: 158–173. Дои:10.1016 / j.ygcen.2014.02.005. ЧВК  4133337. PMID  24530523.
  14. ^ а б Бакли, Джилл; Уиллингем, Эмили; Аграс, Корай; Баскин, Лоуренс (2006). «Воздействие на эмбрион фунгицида винклозолина вызывает вирилизацию самок и изменение экспрессии рецептора прогестерона in vivo: экспериментальное исследование на мышах». Гигиена окружающей среды: научный источник глобального доступа. 5: 4. Дои:10.1186 / 1476-069X-5-4. ЧВК  1403752. PMID  16504050.
  15. ^ а б Гилберт, Скотт; Эпель, Дэвид (2009). Экологическая биология развития [Интеграция эпигенетики, медицины и эволюции]. MA: Sinauer Associates. п. 231. ISBN  978-0-87893-299-3.
  16. ^ Скиннер, Майкл К .; Ануэй, Мэтью Д. (2007). «Эпигенетические трансгенерационные действия винклозолина на развитие заболеваний и рака». Критические обзоры онкогенеза. 13 (1): 75–82. Дои:10.1615 / CritRevOncog.v13.i1.30. ЧВК  5940343. PMID  17956218.
  17. ^ а б Гаэтано, Карло; Герреро-Босанья, Карлос; Settles, Мэтью; Лакер, Бен; Скиннер, Майкл К. (2010). «Эпигенетические трансгенерационные действия винклозолина на промоторные области эпигенома сперматозоидов». PLOS ONE. 5 (9): e13100. Дои:10.1371 / journal.pone.0013100. ЧВК  2948035. PMID  20927350.
  18. ^ Шнайдер, Штеффен; Марксфельд, Хайке; Гретерс, Сибилла; Буэзен, Роланд; ван Равенцвай, Беннард (2013). «Винклозолин - антиандрогенные эффекты не передаются из поколения в поколение после воздействия на мать во время органогенеза внутрибрюшинным путем». Репродуктивная токсикология. 37: 6–14. Дои:10.1016 / j.reprotox.2012.12.003. PMID  23313085.
  19. ^ «Альтернативы винклозолину (ронилану) для борьбы с серой и белой плесенью на стручках фасоли в Нью-Йорке» (PDF). Сеть управления предприятием. Получено 12 декабря 2011.

внешняя ссылка