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ロテノンは、「これまでで最も重要なロテノイド」と評される有機化合物です。[ 3 ]無臭、無色、結晶性のイソフラボンです。ヒカマなどのいくつかの植物の種子や茎、およびマメ科の他のいくつかの植物の根に天然に存在します。ロテノイドとして知られる化学化合物のファミリーの中で最初に記述されたメンバーです。ロテノンは、外来魚種を除去するための魚類駆除剤としての使用が承認されています[ 4 ] 。用途を参照してください。広範囲の殺虫剤としても使用されてきましたが、多くの国で殺虫剤としての使用は禁止されています。
現在知られているロテノン含有植物が葉を食べる毛虫を殺すために使われていたという最も古い記録は1848年のもので、何世紀にもわたってこれらの植物は魚を毒殺するために使われてきた。[ 5 ]活性化学成分は、フランス領ギアナを旅行中に、現在デグエリア・ウティリスと呼ばれるロビニア・ニクーの標本から、1895年にフランスの植物学者エマニュエル・ジェフロワによって初めて分離され、ニコウリンと名付けられた。[ 6 ]彼は寄生虫病で亡くなった後、1895年に出版された論文でこの研究について書いた。[ 7 ] 1902年、台湾総督府の日本人化学技師である永井和雄は、 Derris ellipticaから純粋な結晶性化合物を単離し、台湾語で蘆藤（閩南語: lôo-tîn ）という植物名を日本語に訳して、それをローテンと名付けた。[ 8 ] 1930年までに、ニコウリンとローテンは化学的に同一であることが確立された。[ 9 ]
ロテノンは非選択的な殺魚剤（魚殺し）として使用されています。[ 10 ]ロテノンは歴史的に先住民によって魚を捕るために使用されてきました。[ 6 ]通常、マメ科（Fabaceae）のロテノン含有植物を粉砕して水域に投入すると、ロテノンが細胞呼吸を阻害するため、影響を受けた魚は水面に浮上し、そこでより簡単に捕獲されます。
現代では、比較的半減期が短い（数日）ため、河川では数日で、湖では数ヶ月以内に（季節的な）攪拌、有機物含有量、日光の利用可能性、温度に応じて、外来魚種を除去するためのツールとして頻繁に使用されています。 [ 4 ] [11] [ 12 ]ロテノンは、1952年以来、米国では河川や湖の魚を殺すために政府機関によって使用されており、[ 13 ] 1980年代以降、カナダ[ 14 ]とノルウェー[ 15 ]でも使用されています。EU諸国では厳しい規制のため使用頻度は低いですが、英国（トップマウス・グジョン）、スウェーデン（パイク、ヌマガエル、金魚、パンプキンシード）、スペイン（トップマウス・グジョン、ガンブシア）、ハンガリー（プロイセンコイ）などの一部の国で使用されています。
ロテノンは、少量しか必要としない海洋環境における他の野外調査でも使用されている。ロテノンを用いた小規模サンプリングは、海洋魚類の生物多様性を研究する魚類研究者によって、海岸魚類群集の重要な構成要素である隠蔽性または隠れた魚類を採集するために使用されている。これは、ロテノンが軽微で局所的かつ一時的な環境への副作用しか持たないためである。[ 16 ]
ロテノンは主に魚類や水生無脊椎動物などの鰓を持つ生物に影響を与えます。鳥類、哺乳類、両生類（オタマジャクシ/幼生を除く）などの陸生動物は、ロテノンの影響をはるかに受けません。[ 17 ]淡水系に適用した場合、処理量によって標的の魚は死に、通常は投与量に応じてオタマジャクシや動物プランクトンなどの他の鰓を持つ種にも影響が出ます。ただし、多くの種の活動が低下する秋または冬に処理のタイミングを合わせると、これらの影響を軽減できます。また、休眠卵などの自然なライフサイクルを通じて回復する分類群もあります。ロテノンの使用は（池を干上がらせたり、他の魚殺し剤を使用したりする場合と比べて）環境に対してより穏やかであり、研究によると、ほとんどの生態系はロテノン散布後1～2年以内に自然に回復し、水生無脊椎動物が影響を受けた地域に再び生息するようになり、[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]侵入種の導入前の状態に初期の地域の生物多様性が回復することが示されています。
ロテノンは代謝物を経て分解し、最終生成物は水と二酸化炭素に還元される。[ 12 ]ロテノンは酸化されてロテノロンとなり、ロテノンより約1桁毒性が低い。水中での分解速度は、温度、pH、水の硬度、日光など、いくつかの要因に依存する。平均水深1.1mの池におけるロテノンの半減期は、24 ℃で半日から0 ℃で3.5日まで幅があったが、[ 21 ]より深い貧栄養系（日光や有機物含有量による分解が少ない）では、半減期はかなり長くなる可能性がある。
ノルウェー当局は1980年代半ばからロテノンを使用してサケ吸虫Gyrodactylus salarisを根絶しており、[ 22 ] 2024年現在、影響を受けた54の河川流域のうち52が処理済みである。[ 23 ]さらに、約30回にわたり、ノーザンパイク、ローチ、ミノー、フナ、テンチ、パーチなどの国内または地域の外来種を除去するために、湖や池がロテノン処理されている。[ 24 ] [ 25 ]
1992年、フロリダ州魚類野生生物保護委員会（FWC）の職員は、マイアミ・デイド郡の小さな池に定着していた外来種のジャガーシクリッドを駆除するためにロテノンを使用した。職員は池にいたジャガーシクリッド（および他のすべての魚）をすべて殺すことには成功したが、フロリダ州からジャガーシクリッドを根絶することはできなかった。シクリッドはすでにマイアミ運河とその接続水路全体に広がっており、1994年までにジャガーシクリッドはフロリダ州南部と中部全体に定着することに成功した。[ 26 ]
2010年9月、オレゴン州魚類野生生物局の職員は、オレゴン州東部のマン湖に生息する外来種の金魚の定着個体群を駆除するためにロテノンを使用した。これは、湖の在来種であるラホンタンカットスロートトラウトの個体群を乱さないことを意図していた。ロテノンはこれらの目的を達成し、17万9000匹から19万7000匹の金魚とファットヘッドミノーを駆除したが、トラウトはわずか3匹しか駆除できなかった。[ 27 ]
2006年5月1日から、米国ユタ州南東部にある貯水池、パンギッチ湖で、ロテノン処理が開始された。これは、おそらく釣り人が生餌として使用したことで偶然持ち込まれたと思われる、外来種のユタチャブの個体群を根絶・抑制するためであった。同湖には2006年に2万匹のニジマスが放流され、2016年現在、魚の個体数は回復している。
2012年、外来種のパイクが在来種を破壊していたため、ストーミー湖（アラスカ州）に残っていた魚をすべて殺すためにロテノンが使用され、処理が完了すると在来種が再導入された。[ 28 ]
2014年、ヨーロッパからの入植者がこの地域に移住して以来持ち込まれた外来種を駆除するため、サンフランシスコのマウンテンレイク公園にあるマウンテンレイクに残っていた魚をすべて殺すためにロテノンが使用された。[ 29 ]
2023年と2025年に、スウェーデンはロテノンを使用してパンプキンシード、ソウギョ、ヌマガエル、金魚を駆除した。[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]
ロテノンは過マンガン酸カリウムを使用することで水中で不活性化され、毒性を許容レベルまで下げることができる。[ 33 ]
ロテノンは、単独製剤または他の殺虫剤との相乗効果のある組み合わせで、 cubé、tuba、またはderrisとして商品化されました。 [ 34 ]哺乳類に対する急性毒性が高く、[ 35 ]米国とカナダ、[ 36 ] [ 37 ] EU、[ 38 ]英国、[ 39 ]およびスイス[38] では、すべての殺虫用途が禁止されました。オーストラリア[ 40 ]やニュージーランド[ 41 ]を含む他の多くの国では、殺虫剤として合法のままです。一部の国での禁止状況と発効日は、以下の表に示されています。
ロテノンは粉末状で、ヒトの疥癬や頭シラミ、鶏、家畜、ペットの寄生ダニの治療に用いられた。
農業では、その作用は非選択的で、ジャガイモハムシ、キュウリハムシ、ノミハムシ、キャベツヨトウ、ラズベリーハムシ、アスパラガスハムシ、その他ほとんどの節足動物を殺しました。土壌中で急速に生分解し、20 °C (68 °F)では 1 ～ 3 か月で 90% が分解され、 30 °C (86 °F)では 3 倍の速さで分解します。[ 42 ]この化合物は日光にさらされると分解し、通常、環境中で 6 日間活性があります。[ 43 ]
ロテノンはミトコンドリアの複合体I内の電子伝達系を阻害することで作用し、[ 44 ] IRAC MoAクラス21（単独では21B）に分類されます。 [ 45 ]複合体Iの鉄硫黄中心からユビキノンへの電子の伝達を阻害します。これにより、使用可能な細胞エネルギー（ ATP ）の生成中にNADHが阻害されます。[ 34 ]複合体IはCoQに電子を渡すことができなくなり、ミトコンドリアマトリックス内に電子の蓄積が生じます。細胞内の酸素はラジカルに還元され、活性酸素種が生成され、DNAやミトコンドリアの他の構成要素を損傷する可能性があります。[ 46 ]
ロテノンは、生物医学研究において細胞の酸素消費速度を研究するために使用され、通常はアンチマイシンA（電子伝達系複合体III阻害剤）、オリゴマイシン（ATP合成酵素阻害剤）、FCCP（ミトコンドリア脱共役剤）と組み合わせて使用されます。[ 47 ]
ロテノンは、熱帯および亜熱帯に生息するいくつかの植物種、特にロンコカルプス属およびデリス属に属する植物の根や茎から抽出することによって生産される。
ロテノンを含む植物の例：
ロテノンは世界保健機関によって中程度の危険性があると分類されています。[ 54 ]人間や他の哺乳類に対しては軽度の毒性がありますが、昆虫や魚類を含む水生生物に対しては極めて毒性が強いです。魚類や昆虫に対する毒性が高いのは、親油性のロテノンが鰓や気管から容易に吸収されるものの、皮膚や消化管からはそれほど容易に吸収されないためです。ロテノンは試験管内で赤血球 に対して毒性があります。[ 55 ]
小児に対する最低致死量は不明であるが、40 mg/kgのロテノン溶液を摂取した3.5歳の小児が死亡した。 [ 56 ]ロテノン中毒によるヒトの死亡は、その刺激作用により嘔吐を引き起こすためまれである。[ 57 ]ロテノンの意図的な摂取は致命的となる可能性がある。[ 56 ]
2018年の研究では、発達中の脳の特性を模倣した細胞培養にロテノンを投与した場合の影響を調べた結果、ロテノンは発達神経毒性物質である可能性があり、つまり、発達中の胎児がロテノンに曝露されると、ヒトの脳の適切な発達が阻害され、後の人生で深刻な結果を招く可能性があることが判明した。この研究では、ロテノンは特にドーパミン作動性ニューロンに損傷を与えることが分かり、これは以前の研究結果と一致している。[ 58 ]
2000年に、ラットにロテノンを注射すると、パーキンソン病（PD）に似た症状が現れることが報告された。ロテノンは、組織への浸透性を高めるためにDMSOとPEGと混合され、5週間にわたって継続的に頸静脈に注射された。[ 59 ]この研究は、ロテノンへの曝露がヒトのPDの原因であると直接示唆するものではないが、環境毒素への慢性的な曝露が病気の可能性を高めるという考えと一致している。 [ 60 ] 2011年に、米国国立衛生研究所の研究により、農場労働者におけるロテノンの使用とパーキンソン病との関連性が示され、保護具を使用しないことによる神経損傷と肺への取り込みとの関連性が示唆された。[ 61 ]現場での化学物質への曝露は、フィルター付きガスマスクを着用することで回避でき、これは現代の化学物質の使用における標準的なHSE手順である。
ラットの神経細胞とミクログリアの初代培養を用いた研究では、低用量のロテノン（10 nM未満）がドーパミン作動性神経細胞の酸化損傷と死を誘発することが示されており、[ 62 ]パーキンソン病では黒質のこれらの神経細胞が死滅します。別の研究では、急性ラット脳スライスのドーパミン作動性神経細胞に対する低濃度（5 nM）のロテノンの毒性作用も報告されています。 [ 63 ]この毒性は、細胞内カルシウム濃度の上昇という追加の細胞ストレス因子によって悪化し、ドーパミン作動性神経細胞死の「多重ヒット仮説」を裏付けるものとなりました。
神経毒MPTPは、電子伝達系の複合体Iに干渉し、黒質のドーパミン作動性ニューロンを死滅させることにより、PD様症状を引き起こすことが以前から知られていた（ヒトや他の霊長類では、ラットでは引き起こさない）。MPTPに関するその後の研究では、PD病理の重要な構成要素であるレビー小体の形成は示されなかった。しかし、最近の少なくとも1つの研究では、高齢のアカゲザルにMPTPを投与したところ、レビー小体と同じ化学組成のタンパク質凝集が見られ、病理はパーキンソン病と類似していることが示された。 [ 64 ]したがって、パーキンソン病に関連するMPTPのメカニズムは完全には解明されていない。[ 65 ]これらの進展により、ロテノンがパーキンソン病を引き起こす可能性のある物質として調査された。MPTPとロテノンはどちらも親油性であり、血液脳関門を通過できる。
2010年に、マウスに低用量のロテノンを慢性的に胃内投与した後のパーキンソン病様症状の進行を詳細に報告した研究が発表された。中枢神経系における濃度は検出限界以下であったが、それでもPD病理を誘発した。[ 66 ]
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