Natrijev fluoroacetat

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Skoči na: navigacija, iskanje
Natrijev fluoroacetat
Sodium-fluoroacetate-2D-skeletal.svg
Sodium-fluoroacetate-xtal-3D-SF.png
IUPAC-ime Natrijev 2-fluoroacetat
Druga imena 1080
SFA
Natrijev monofluoroacetat
Identifikatorji
Številka CAS 62-74-8
KEGG C18588
ChEBI 38699
RTECS število AH9100000
SMILES
InChI
ChemSpider 5893
Lastnosti
Molekulska formula NaFC2H2O2
Molekulska masa 100.0 g/mol
Videz puhast, brezbarven do beli prah
Tališče

200 °C (325.15 K)

Vrelišče

razpadne

Topnost (voda) topen
Nevarnosti
Glavne nevarnosti strupen, vnetljiv
R/S-stavki R26 R27 R28
Plamenišče  ?
LD50 0,1–5,0 mg/kg (oralno pri različnih vrstah podgan in miši)[1]
Če ni navedeno drugače, podatki veljajo za
material v standardnem stanju (pri 25 °C, 100 kPa)

Natrijev fluoroacetat je fluorova organska spojina, ki deluje predvsem kot presnovni (metabolni) strup. Naravno se nahaja v nekaterih rastlinah, ki uspevajo v Avstraliji, Braziliji in Afriki, ter je del obrambe rastlin pred rastlinojedi, sicer pa se ga lahko tudi umetno sintetizira. Za sesalce in žuželke je zelo strupen, zato se trenutno uporablja kot pesticid, predvsem za določene sesalce.

Ekologija[uredi | uredi kodo]

Gastrolobium celsianum

Fluoroacetat se naravno nahaja v vsaj 40 vrstah rastlin v Avstraliji, Braziliji in Afriki, predvsem v rodovih rastlin Gastrolobium, Gompholobium, Oxylobium, Nemcia ter v akacijah.

Rod Gastrolobium zajema vrste cvetočih rastlin iz družine metuljnic, ki uspevajo predvsem na jugozahodnem delu Zahodne Avstralije. Posebnost omenjenih metuljnic je, da lahko koncentrirajo fluoroacetat iz zemlje z nizko vsebnostjo fluora.[2] Določene vrste podgan in diprotodontov (npr. zahodni sivi kenguru, Macropus fuliginosus) so odporne na strup in se tako lahko prehranjujejo z njimi, vendar so živina in vrste, uvedene iz drugih predelov Avstralije, občutljive na strup.[3] Glede na dejstvo, da lahko te metuljnice povzročijo sekundarno zastrupitev pri tujih mesojedih živalih, je bila osnovana teorija, po kateri naj bi bila populacija mačk močno omejena na območjih, kjer te rastline tvorijo večji delež podrasti.[4]

Strupenost[uredi | uredi kodo]

Fluoroacetat je zelo strupen za sesalce in žuželke.[5] Srednji smrtonosni odmerek (LD50) se razlikuje od vrste do vrste, najbolj občutljivi pa naj bi bili psi, mačke in prašiči.[6] Pri človeku znaša LD50 pri peroralnem vnosu (po zaužitju) od 2–10 mg/kg telesne teže.[7]

Mehanizem delovanja[uredi | uredi kodo]

Shema Krebsovega cikla: vlogo acetil-CoA zamenja fluoroacetil-CoA, ki po pretvorbi v fluorocitrat deluje kot encimski inhibitor akonitaze in zavre potek cikla

Osnova strupenosti fluoroacetata je njegova podobnost z acetatom, ki ima pomembno vlogo v celični presnovi (metabolizmu). Fluoroacetat namreč s koencimom A tvori fluoroacetil-CoA, ki zamenja acetil-CoA v Krebsovem ciklu oz. ciklu trikarboksilnih kislin, katerega pretvorbo v fluorocitrat katalizira encim citrat sintaza. Fluorocitrat se močno veže na akonitazo in tako deluje kot encimski inhibitor, s tem pa se Krebsov cikel prekine.[5]

Kot posledica tega se proizvodnja energije zmanjša pri oksidativnem metabolizmu. Zmanjšan oksidativni metabolizem prispeva k laktatni acidozi. Zaradi zavrtja oksidacije maščobnih kislin se pospeši ketogeneza, ki privede do ketoacidoze. Zmanjšanje ravni adenozin trifosfata (ATP) zavre reakcije, za katere je potrebna velika energija, kot je glukoneogeneza.[5]

Poleg tega je Krebsov cikel vir intermediatov, kot je oksoglutarat. Slednji je prekurzor glutamata, ki je ekscitatorni živčni prenašalec (nevrotransmiter) v osrednjem živčevju, v ciklu sečnine pa sodeluje pri odstranjevanju amonijaka. Zvišana koncentracija amonijaka bi lahko prispevala k nastanku mišičnih krčev . Glutamat je tudi prekurzor glutamina, ki prav tako sodeluje v številnih pomembnih biokemičnih procesih. Po drugi strani se citrat kopiči v mnogih tkivih, kot so možgani.[5]

Fluorid, ki se odcepi iz fluoroacetata, ter citrat in fluorocitrat so kelatorji kalcija, številni poskusi na živalih in klinične raziskave pa podpirajo teorijo, po kateri naj bi zastrupitev s fluoroacetatom sprožila hipokalciemijo. Fluoridna komponenta sicer pri tem naj ne bi bila bistvenega pomena.[5]

Klinični simptomi in znaki[uredi | uredi kodo]

Pri človeku se simptomi in znaki pojavijo med pol ure in 3 urami po zaužitju. Sprva se pojavijo slabost, bruhanje in bolečina v trebuhu, nato pa še znojenje, zmedenost in agitacija (motorični nemir zaradi hude tesnobe). Pri hujših zastrupitvah se pojavijo nenormalnosti v delovanju srca, kot so zvečan (tahikardija) ali zmanjšan srčni utrip (bradikardija), zmanjšan krvni tlak (hipotenzija) in razne nepravilnosti na EKG-ju. V zvezi z motnjami živčevja se pojavijo mišični krči, zavest pa se progresivno slabša, kar po nekaj urah privede do kome. Smrt nastopi navadno zaradi ventrikularnih aritmij, hipotenzije, ki se ne odziva na zdravljenje, in sekundarnih okužb pljuč.[5]

Pri udomačenih živalih se znaki kažejo različno: pri psih se pojavijo predvsem nevrološki znaki, kot so krči in nenadzorovano tekanje, medtem ko se pri večjih rastlinojedih, kot so domače govedo in ovce, kažejo predvsem kardiološki znaki.[8]

Subletalni odmerki, ki torej še ne povzročijo smrti, lahko prizadenejo organe z veliko porabo energije, še posebej možgane, srce, spolne žleze in pljuča, poleg tega pa še plod. Organizem presnovi in izloči subletalne doze navadno v roku štirih dni.[9]

Zdravljenje[uredi | uredi kodo]

Trenutno ne obstajajo učinkoviti protistrupi (antidoti). Raziskave na opicah so sicer pokazale, da bi uporaba gliceril monoacetata lahko preprečila težave, tovrstna terapija pa se je izkazala pri nekaterih primerih zdravljenja udomačenih živali. V teoriji naj bi gliceril monoacetat nadomestil porabljene zaloge acetata, kar bi omogočilo nemoteno delovanje celičnega dihanja.[10]

V klinični praksi je pomembno simptomatsko in podporno zdravljenje, in sicer je v ospredju uporaba mišičnih relaksantov in antikonvulzivov (barbiturati, benzodiazepini) ter umetno predihovanje. Zaradi možnega pojava hipokalciemije in podaljšanega intervala QT (električne sistole oz. krčenja prekatov) je potrebno nadomeščanje zalog kalcija (Ca2+) in magnezija (Mg2+). V primeru suma na zastrupitev je priporočljivo dati aktivno oglje v času 1–2 ur od zaužitja.[5][11]

Uporaba[uredi | uredi kodo]

Opozorilni znak pred zastrupljenimi vabami
Oposumi, ena od invazivnih vrst, ki jih na Novi Zelandiji nadzorujejo s fluoroacetatom

Natrijev fluoroacetat se uporablja kot pesticid, še posebej za zaščito pridelkov in pašnikov pred določenimi vrstami rastlinojedih sesalcev. V Novi Zelandiji in Avstraliji se uporablja tudi za nadzor invazivnih tujih vrst sesalcev, ki plenijo ali tekmujejo z domačimi vrstami.

Največji uporabnik fluoroacetata je Nova Zelandija,[7] ki ga uporablja predvsem za nadzor populacij oposumov (Trichosurus vulpecula), podgan in zajcev;[12] samo za nadzor oposumov ga letno porabijo okoli eno tono[9]. V Avstraliji so ga v 50-ih letih 20. stoletja sprva uporabljali za nadzor populacij zajcev,[13] nato pa še za lisice, divje pse in divje svinje[14]. Raziskave so pokazale, da so se populacije ogroženih vrst povečale kot posledica uporabe fluoroacetata proti invazivnim plenilcem. Uporaba naj bi bila upravičena tudi zato, ker so zahodnoavstralske domače vrste razvile določeno mero odpornosti preko mehanizma naravnega izbora, zato je kolateralna škoda dokaj majhna.[15] Po drugi strani angleška organizacija Royal Society for the Prevention of Cruelty to Animals (RSPCA) kritizira uporabo fluoroacetata zaradi škodljivih učinkov na hišne ljubljenčke in domačo favno, pa tudi na splošno zaradi dolgotrajnega trpljenja pred smrtjo, ter ga označuje kot »nehumanega morilca«.[16]

V ZDA ga uporabljajo za nadzorovanje populacij kojotev.[17] V Mehiki, Izraelu in na Japonskem ga uporabljajo kot rodenticid.[18][5]

Vpliv na okolje[uredi | uredi kodo]

Natrijev fluoroacetat je vodotopen, vendar se ne kopiči v vodnih sistemih in v prehranjevalni verigi, saj ga mnoge bakterije (npr. rod Pseudomonas) in glive (npr. vrsta Fusarium solani) v zemlji ter vodne rastline (npr. vrsta Myriophyllum triphyllum) razgrajujejo v nestrupene presnovke, kot je glikolat.[9] V manjši meri so ogrožene ptice, dvoživke in plazilci, vendar je s pazljivo uporabo kolateralna škoda minimalna. Ribe in drugi vodni organizmi so zelo malo občutljivi na strup.[19] Kljub temu trenutno potekajo raziskave za uvedbo alternativnih ne-antikoagulantnih toksinov pri nadzoru populacij oposumov, kot je holekalciferol.[9]

Zgodovina[uredi | uredi kodo]

Fluoroacetat so prvič sintetizirali leta 1896[15] preko reakcije med natrijevim kloroacetatom (C2H2ClNaO2) in kalijevim fluoridom (KF)[20]. Kmalu zatem so ga začeli uporabljati za zastrupljenje škodljivcev: na začetku 20. stoletja so kolonisti Sierre Leone že uporabljali ekstrakte rastline vrste Chailletia toxicaria, ki vsebuje fluoroocetno kislino in njene soli, za zastrupljenje podgan. V 20-ih letih je bil patentiran kot strup proti škodljivim nočnim metuljem.[15]

Šele več let po prvi umetni sintezi je bilo odkrito, da se spojina nahaja naravno v nekaterih rodovih rastlin.[15] Leta 1942 so odkrili, da je učinkoviti rodenticid,[1] zato je bil tri leta zatem uveden na trg v ZDA[15]. Ime današnje blagovne znamke tega pesticida, 1080, se nanaša na takratno številko v katalogu strupenih spojin.[5]

Sklici in opombe[uredi | uredi kodo]

  1. ^ 1,0 1,1 Kalmbach, E.R. (1945). "Ten-Eighty, a War-Produced Rodenticide". Science 102 (2644): 232–3. doi:10.1126/science.102.2644.232. PMID 17778513. 
  2. ^ "Deadly plants face threat of extinction". Australian National University. Pridobljeno dne 2011-10-19. 
  3. ^ "Dr Ross McKenzie, Australian Native Poisonous Plants". Australian Plants Online. Pridobljeno dne 2011-10-19. 
  4. ^ Short J., Atkins L. in Turner B. (2005). Diagnosis of mammal decline in Western Australia, with particular emphasis on the possible role of feral cats and poison peas. CSIRO Sustainable Ecosystems. 
  5. ^ 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 5,8 Proudfoot A.T., Bradberry S.M. in Vale J.A. (2006). "Sodium fluoroacetate poisoning". Toxicol. Rev. 25 (4): 213–9. doi:10.2165/00139709-200625040-00002. PMID 17288493. 
  6. ^ "Controlled Pesticides: Sodium Fluoroacetate (1080) in Pest Control". Agricultural Compounds and Veterinary Medicines Group. Pridobljeno dne 2011-10-17. 
  7. ^ 7,0 7,1 Beasley, M. (2002). "Guidelines for the safe use of sodium fluoroacetate (1080)". New Zealand Occupational Safety & Health Service. Pridobljeno dne 2011-10-17. 
  8. ^ Gupta, R. (2007). Veterinary Toxicology: Basic and Clinical Principles. Amsterdam: Elsevier. str. 556. ISBN 0-12-370467-7. Pridobljeno dne 2011-10-22. 
  9. ^ 9,0 9,1 9,2 9,3 Eason, C.T. s sod. (1993). "Sodium monofluoroacetate and alternative toxins for possum control". New Zealand Journal of Zoology 20 (3): 330. Pridobljeno dne 2011-10-22. 
  10. ^ Brent, J. (2005). Critical care toxicology: diagnosis and management of the critically poisoned patient. St. Louis: Mosby. str. 970. ISBN 0-8151-4387-7. Pridobljeno dne 2011-10-22. 
  11. ^ Rippe, J.M. & Irwin, R.S. (2008). Irwin and Rippe's intensive care medicine. Philadelphia: Wolters Kluwer Health / Lippincott Williams & Wilkins. str. 1666–1667. ISBN 0-7817-9153-7. Pridobljeno dne 2011-10-22. 
  12. ^ Green, W. (2004). "The use of 1080 for pest control". The Animal Health Board and The Department of Conservation. Pridobljeno dne 2011-10-23. 
  13. ^ Department of Agriculture, Department of Conservation and Land Management, Department of Health, 2002: 1080 Summary information. Miscellaneous Publication No. 011/2002.
  14. ^ "The use of 1080 for pest control - History and extent of use". NZ Department of Conservation. Pridobljeno dne 2011-10-23. 
  15. ^ 15,0 15,1 15,2 15,3 15,4 Twigg, L.E. & King, D.R. (1991). "The impact of fluoroacetate-bearing vegetation on native Australianfauna: a review". Oikos 61 (3): 412–430. 
  16. ^ Speechley, J. (2007-11-15). "1080 is not a humane poison: International journal publishes RSPCA paper". RSPCA. Pridobljeno dne 2011-10-23. 
  17. ^ "Wildlife Services Factsheet May 2010: The Livestock Protection Collar" (PDF). U.S. Department of Agriculture's (USDA) Animal and Plant Health Inspection Service (APHIS). Pridobljeno dne 2011-10-23. 
  18. ^ "1080 questions and answers - Department of Conservation". Pridobljeno dne 2011-10-23. 
  19. ^ "The use of 1080 for pest control". Pridobljeno dne 2011-10-23. 
  20. ^ Aigueperse, J. (2005). s sod. "Fluorine Compounds, Inorganic". V: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. ISBN 3527306730