Toxicology - Prof. RNDr. Jiří Patočka, DrSc

Alfa-terthienyl: rostlinný insekticid

Jiří Patočka

Sekundární rostlinné metabolity často vykazují vysokou toxicitu pro hmyz a mnohé z nich jsou proto využívány jako přírodní insekticidy. Takovými metabolity jsou např. některé alkaloidy, z nichž nejznámější je nikotin, ale i látky z jiných skupin organických sloučenin. Z aminokyselin např. canavanin, z glukosinolátů sinigrin, z lignanů excelsin, ze steroidů ecdysony, z polycyklických etherů rotenon, dále pak pyrethriny apod. Do skupiny přírodních rostlinných insekticidů patří i unikátní fototoxin alfa-terthienyl.

Alfa-terthienyl je heterocyklická sloučenina, v níž heteroatomem je síra. Látka je složena ze tří molekul thiofenu a byla izolována z kořenů rostlin rodu aksamitník (Tagetes), čeleď hvězdnicovité (Asteraceae). Aksamitník rozkladitý (Tagetes patula), druh původní v Mexiku, je velmi populární letnička, rozšířená jako zahradní či truhlíková okrasní rostlina v řadě zemí, včetně ČR.
Alfa-terthienyl řadíme mezi tzv. fotodynamické pesticidy vykazující fotoinsekticidní a fotofungicidní vlastnosti (Romagnoli et al. 1994) či anti-HIV aktivitu (Hudson et al. 1993). Znamená to, že jejich toxický účinek začíná působit až poté, kdy je látka vystavena světlu. U látek obsahujících vhodné chromofory dochází účinkem světla k jejich excitaci a absorbovaná energie záření se přenáší na kyslík za vzniku singletového kyslíku ¹O₂. Singletový kyslík je energeticky bohatá a vysoce reaktivní forma molekulárního kyslíku, která hraje významnou roli v mnoha chemických a biologických procesech (Lang et al. 2006). Jedním z nich je i jeho vysoká toxicita pro hmyz. Fotodynamické insekticidy jsou na rozdíl od konvenčních chemických insekticidů pro ostatní živočichy netoxické a nezatěžují půdu a povrchové vody nebezpečnými kontaminanty, protože vlivem slunečního záření se rozkládají na neškodné látky během několika hodin. Jedná se tedy o látky vysoce ekologické s velkou perspektivou využití v praxi.
Hlavním místem toxického účinku alfa-terthienylu je DNA (Wang et al. 1991), proto má látka cytogenetický účinek (McRae et al. 1980), způsobuje fototoxickou dermatitidu (Chan et al. 1977) a může být využita nejen jako insekticid nové generace (Nivsarkan et al. 2001), ale i v medicíně např. při terapii rakoviny (Ebermann et al. 1996). Alfa-terthienyl může být rovněž využit k výrobě generátorů singletového kyslíku (Otomo et al. 2002), různých biosenzorů (Rahman et al. 2008), nových typů elektricky vodivých polymerů (Asil et al. 2008) apod. a nalézt tak uplatnění nejen v zemědělství a medicíně, ale i v řadě technických oborů, v ekologii i jinde.

Literatura:
Asil D, Cihaner A, Algı F, Önal AM. A novel conducting polymer based on terthienyl system bearing strong electron-withdrawing substituents and its electrochromic device application. J Electroanal Chem 2008; 618: 87-93.
Hudson JB, Harris L, Marles RJ, Arnason JT. The anti-HIV activities of photoactive terthiophenes. Photochem Photobiol. 1993; 58: 246-250.
Chan GFQ, Prihoda M, Towers GHN, Mitchell JC. Phototoxicity evoked by alpha-terthienyl. Contact Dermatitis 1977; 3: 215-216.
Ebermann R, Alth G, Kreitner M, Kubin A. Natural products derived from plants as potential drugs for the photodynamic destruction of tumor cells. J Photochem Photobiol B. 1996; 36: 95-97.
Lang K, Mosinger J, Wagnerová DM. Singletový kyslík v praxi – současnost a perspektiva. Chem Listy 2006; 100: 169-172. http://www.chemicke-listy.cz/docs/full/2006_03_169-177.pdf
McRae WD, Chan GFQ, Wat CK, Towers GHN, Lam J. Examination of naturally occurring polyacetylenes and α-terthienyl for their ability to induce cytogenetic damage. Cell Mol Life Sci 1980; 36: 1096-1097.
Nivsarkan M, Cherian B, Padh H. Alpha-terthienyl: A plant-derived new generation insecticide. Curr Sci 2001; 81: 668-672.
Otomo A, Otomo S, Yokoyama S, Mashiko S. Photochemical stability of encapsulated laser dyes in dendritic nanoboxes against singlet oxygen. Opt Lett. 2002; 27: 891-893.
Rahman MA, Lee KS, Park DS, Won MS, Shim YB. An amperometric bilirubin biosensor based on a conductive poly-terthiophene-Mn(II) complex. Biosens Bioelectron. 2008; 23: 857-864.
Romagnoli C, Mares D, Fasulo MP, Bruni A. Antifungal effects of α-terthienyl from Tagetes patula on five dermatophytes. Phytothrapy Research 1994; 8: 332-336.
Wang TP, Kagan J, Tuveson RV, Wang GR. α-Terthienyl photosensitizes damage to pBR322 DNA. Photochem Photobiol 1991; 53: 463-467.