Pesticide. Circuitul In Natura al Pesticidelor
1. Pesticide
1.1 Introducere
Pesticidele sunt agenți folosiți pentru a distruge dăunători ca insecte, buruieni, fungi, bacterii, rozătoare etc. Termenul de pesticide include insecticide, erbicide, dezinfectanți, substanțe fumigene și de întreținerea lemnului. Acești compuși au un rol vital în controlul dăunătorilor din agricultura, industrie, casa și gradina la nivel global. Ele au abilitatea de a reduce gradul de înmulțire a dăunătorilor. Datorită costului redus și a calității mai bune a bunurilor și serviciilor obținute prin folosirea lor, opinia publica a afișat o atitudine tolerantă în ce privește utilizarea acestor substanțe. Totuși, aceste beneficii economice nu s-au obținut fără potențiale riscuri și efecte negative asupra sănătății omului, animalelor domestice și a mediului înconjurător. S-a estimat că 85 – 90% din pesticidele utilizate anual în agricultură nu ajung la organismele țintă, dar ele sunt eliberate în aer, apă și sol. Bazându-ne pe aceste date putem spune, fără urmă de îndoială că riscul expunerii la pesticide a unor organisme nevizate inițial este inevitabil.
În momentul când au început să se folosească pesticidele nimeni nu și-a imaginat, datorită succeselor obținute, că acestea vor pricinui daune inestimabile omenirii, datorită toxicității lor și a capacității de a rămâne în organisme. Daunele provocate de acestea ajung până la efecte genetice, adesea nejustificând utilizarea lor.
Pentru aprecierea riscului se au în vedere următorii factori:
cantitatea de compuși care ajung în mediu, prin intermediul producției, prin utilizarea lor sau prin deșeuri.
proprietățile fizice, chimice și biologice ale acestora
transformările pe care le suferă în mediu
probabilitatea bioacumulării
Circulația compușilor chimici în mediu are loc prin degajarea de gaze toxice de la fabrica producătoare, prin deșeuri (solide sau ape uzate) și prin pesticidele chimice. Deci pentru aprecierea pericolului circulației compușilor chimici se ține cont de: poziția fabricii, modul și căile de transport, modul de producție (continuu sau periodic), cantitatea de pesticide folosită. În agricultură folosirea de cantități mari de pesticide poluează aerul, solul, apa și toate acestea trec în produsele agroalimentare.
Astfel, toți suntem expuși la toxicitate, dar riscul este mai mare pentru următoarea categorie: gravide, sugari, copii, bătrâni, bolnavi. Cu aceste probleme se ocupă toxicologia mediului, care studiază efectele nedorite ale compușilor chimici ce duc la moarte, toleranță sau rezistență. Rezistența (apariția raselor rezistente) determină mărirea dozelor.
Toxicitatea acută se exprimă prin doza letală DL50, doza la care jumătate din animalele experimentale au murit.
Tolerare – apărare și compensare a organismului față de acțiunea toxică. Efectul dăunător se manifestă prin intoxicații acute, subacute și îndelungate.
Toxicitatea acută reprezintă doza mortală și determină moartea organismului:
toxicitatea subacută este o doză nemortală, dar care determină boli ale sistemului respirator, circulator etc.
toxicitatea îndelungată influențează reproducerea, provoacă apariția de defecte congenitale, acțiuni mutagene, teratogene, cancerigene: efecte asupra genei Marker. Toxicologia se ocupă și cu studiul impurităților și interacțiunile dintre pesticidele din mediu cu organismele (antagonism, sinergism, adiție toxică).
Pesticidele nu au selectivitate sau au o selectivitate foarte redusă. În urma utilizării pesticidelor se produc intoxicații la om datorită remanenței acestora în produsele agricole. De asemenea sunt afectate insectele și alte nevertebrate auxiliare omului, precum și alge și bacterii.
Dozele mai mari de pesticide pot dăuna chiar și plantelor, unele dintre acestea acumulându-se în organism. De aceea este obligatoriu să se urmărească proprietățile lor fizice (expansibilitatea vaporilor, volatilitatea, capacitatea evaporării din apă) și chimice (posibilitatea transformării în mediu, stabilitatea și capacitatea de bioacumulare) și să se țină sub control permanent modificările din mediul înconjurător prin Inspectoratele de Protecția Mediului și prin O.N.G.-uri (organizații neguvernamentale) din fiecare județ. Există programe internaționale care au ca scop modificările mediului înconjurător cum ar fi: MAB (Man and Biosphere), GEMS (Global Environement Monitoring System) etc. Care sunt sub auspiciile ONU, OMS, FAO, UICN etc.
Pierderile în agricultura mondială sunt de 35% din producție, dintre care: 13,8% sunt produse de insectele fitofage, 11,6% de ciupercile patogene, 9,5% de buruieni și 0,1% de alte organisme. Pagubele în agricultură variază în funcție de zona geografică. Astfel insectele provoacă pierderi de 5% din producția agricolă în Europa, de 7% în Oceania, de 9% în America de Nord și Centrală, de 13 % în America de Sud și China, de 13% în Africa și 21% în Asia (fără China).
Pierderile cele mai mari se înregistrează la cereale. La acestea numai la înmagazinare și în depozite pierderile sunt de 10% ceea ce echivalează cu hrana pentru 200 milioane de oameni. De aceea pentru reducerea pierderilor se utilizează pesticidele.
1.2 Utilizarea pesticidelor
Cifra de afaceri în domeniul pesticidelor s-a estimat la 30 miliarde $ din care SUA, Canada și Japonia dețin circa doua treimi. In SUA sunt înregistrate aproximativ 890 de sortimente de pesticide. Majoritatea lor sunt convenționale adică chimicale produse exclusiv ca pesticide. Mai exista produse care au alte principale utilități cum ar fi petrolul, sau sulfurile dar care se folosesc, ocazional, și ca pesticide. Împreuna, numai în SUA, se folosesc anual 560.000 de tone, reprezentând doar un sfert din totalul de substanțe înregistrate ca pesticide.
Pesticidele sunt folosite în toate mediile terestre (pământ, apa, aer) pentru controlul unor dăunători nedoriți cum ar fi insecte, buruieni, fungi și rozătoare. Cifra de afaceri în industria pesticidelor se estimează la 30 miliarde de dolari, ca urmare a unui producții anuale de 2,6 milioane tone pesticide. Se estimează că anual, un american cheltuie în medie 44 de dolari pentru a folosi 17 funzi de produse ce au în componenta lor pesticide. Circa 85-90% din pesticide nici măcar nu ajung la organismele ținta. Este foarte probabil ca multe din organismele nevizate sa fie expuse, simultan sau consecutiv, unui număr mare de pesticide pe durata vieții lor.
Ca urmare a unui raport care sugerează o concordanță între impuritățile estrogenice din mediu, problema expunerii la numeroase chimicale, a devenit o temă importantă pentru toxicologie și pentru responsabilii din domeniul sănătății. A fost pusă problema că efectul amestecurilor de chimicale sa fie mai mult sau mai puțin puternic decât efectul compușilor individuali. Astăzi mai multe studii examinează extinderea fiecărui amestec de chimicale și impactul asupra sistemelor organice. În particular este de interes efectul amestecurilor asupra sistemului imunitar, în special datorită ascensiunii profesionale și a preocupărilor pentru sănătatea publică.
Anumiți compuși sunt capabili de interacțiuni chimice când sunt combinați în amestecuri. S-a presupus că expunerea la amestecuri de pesticide poate să ducă suplimentar la efecte antagonice s-au sinergice la nivelul celulelor sistemului imunitar, deoarece metabolismul unui pesticid poate să afecteze metabolismul altora.
1.3 Clasificarea pesticidelor
Ținând seama de acțiunea lor asupra agenților fitopatogeni și dăunătorilor animali pesticidele se împart în:
A. Zoocide: insecticide, rodenticide, moluscocide, nematocide, aficide, acaricide, larvicide, ovocide.
B. Fungicide : fungistatice, bactericide, virusocide.
C. Erbicide: defoliante, desicante, deflorante.
D. Regulatori de creștere: stimulatori, inhibatori.
E. Atractante
F. Repelente
* Indice de rentabilitate: I.R. = VPS/Ch.c
în care: VPS = valoarea producției salvate Ch.c = cheltuielile de combatere
În cazul când valoarea producției salvate este considerabil mai mare decât cheltuielile făcute cu combaterea, rezultatul este foarte rentabil. Când cheltuielile depășesc valoarea producției salvate, rezultatul este neeconomic.
1.3.1 Insecticide
1. Hidrocarburi organoclorurate: cuprind compuși ciclodienici: DDT, HCH, lindan, metoxiclor, aldrin, dieldrin, clordan, endrin, endosulfan, heptaclor, kelewan, toxafen. Aceste substanțe prezintă afinitate mare față de țesutul adipos și stabilitate mare, fiind cumulative în grăsimi, ficat, creier, mușchi, rinichi, inimă. Au acțiune toxică acută manifestată prin excitarea inițială, apoi paralizarea sistemului nervos central, prin paralizarea centrului respirator și prin edem pulmonar; și subacută manifestată prin: perturbarea auzului, dereglarea mișcărilor, atrofierea musculaturii, leziuni ale ficatului și rinichilor. Simptome: epuizare, lipsă de apetit, cefalee, irascibilitate, tulburări psihice.
2. Compuși organo-fosforici: cuprind adesea esteri ai acizilor: fosforic, tiono-, tiolo-, tionotiolofosforic și pirofosforic. DL 50 variază în funcție de structura chimică moleculară. Insecticidele din această grupă sunt în general de contact și ingestie: Basudin, Birlane, Carbetox, Dursban, Ecalux, Lebaycid, Sinoratox și insecticide sistemice.
Acțiunea toxică se manifestă prin: îngustarea pupilelor, transpirație, salivare excesivă, secreții ale gâtului, esofagului, tubului digestiv, spasme intestinale, vomă, diaree, dureri de cap, amețeli, nervozitate, senzație de frică,
insomnie, creșterea activității mușchilor striați. Intoxicațiile acute sunt foarte periculoase, adesea provocând oprirea respirației și a inimii. Aceste substanțe nu sunt cumulative.
3. Compuși carbamici sau carbamați: substanța activă – carbaril, carbofuran, fenoxicarb, metomil, tiodicarb, carbosulfan, pirimicarb, furatiocarb, bendiocarb, bensulfat etc. Exemplu de insecticide (denumire comercială): Furadan, Temik, Diafuran ș.a. Esteri N substituiți ai acidului carbamic. Această grupă de substanțe produc intoxicații (mai rar) și erupții și edeme ale pielii.
4. Piretroizi de sinteză: substanța activă – deltametrin, cipermetrin, alfacipermetrin, permetrin, cihalotrin, fenvalerat. Exemplu de insecticide (denumire comercială): Decis, Fastac, Karate, Ripcord, Sumicidin.
5. Insecticide biologice
Bacilus thuringiensis, Bacilus thunngiensis var. kurstaki, Bacilus thurngiensis var. tenebrionis, Bacilus thurngiensis var. berliner,
Beauveria bassiana, Beauveria tenella
Trichogramma dendrolimi, T. evanescens, T. maidis, T. embriophagum
Coccinellidae
6. Inhibitori ai metamorfozei artropodelor
Clorfluazuron, triflumuron, flucicloxuron, flufenoxuron, diflubenzuron, hexaflumuron
7. Fumiganți
Bromură de metil (pentru depozite)
8. Acaricide
Carbinoli: dicofol; Sulfone și sulfonați: tetradifon; Organofosforice: etion;
Organometalice: cihexatin, azociclotin.
9. Nematocide
Dezinfectanți ai solului: dazomet, etoprofos. metam de sodiu oxamil
10. Rodencide
Warfarină, monocrotofos, fosfură de aluminiu
11. Feromoni
Dodecenil acetat ( E10, E 7, 29, E 9,29 ); Tetradocenil acetat, decenil acetat etc. Institutul de Chimie „Raluca Ripan“ din Cluj-Napoca a avizat la Ministerul Agriculturii peste 25 de tipuri de momeli feromonale.
1.3.2 Fungicide
1. Anorganice: au la bază sulful, cuprul și mercurul cu compușii lor. De exemplu sulfatul de cupru cristalizat, sulful muiabil, polisulfură de bariu, polisulfură de calciu.
2. Organo-metalice : trifenil acetat de staniu. De exemplu Brestanid 50
3. Ditiocarbamați și derivați ai Tiuramului
Acțiunea fungicidă a acestor produse se datorează inhibării activității enzimatice, ca urmare a formării unor substanțe complexe alcătuite din enzime și componenți metalici ai produsului.
propineb, mancozeb, metiram, tiuram, maneb, ziram.
4. Derivați ai acidului carbamic și benzimidazol.
Aceste substanțe au acțiune sistemică atribuită compușilor rezultați în reacțiile de transformare ce au loc în plante și nu substanței în sine.
carbendazim, benomil, tiofanaitate, senzație de frică,
insomnie, creșterea activității mușchilor striați. Intoxicațiile acute sunt foarte periculoase, adesea provocând oprirea respirației și a inimii. Aceste substanțe nu sunt cumulative.
3. Compuși carbamici sau carbamați: substanța activă – carbaril, carbofuran, fenoxicarb, metomil, tiodicarb, carbosulfan, pirimicarb, furatiocarb, bendiocarb, bensulfat etc. Exemplu de insecticide (denumire comercială): Furadan, Temik, Diafuran ș.a. Esteri N substituiți ai acidului carbamic. Această grupă de substanțe produc intoxicații (mai rar) și erupții și edeme ale pielii.
4. Piretroizi de sinteză: substanța activă – deltametrin, cipermetrin, alfacipermetrin, permetrin, cihalotrin, fenvalerat. Exemplu de insecticide (denumire comercială): Decis, Fastac, Karate, Ripcord, Sumicidin.
5. Insecticide biologice
Bacilus thuringiensis, Bacilus thunngiensis var. kurstaki, Bacilus thurngiensis var. tenebrionis, Bacilus thurngiensis var. berliner,
Beauveria bassiana, Beauveria tenella
Trichogramma dendrolimi, T. evanescens, T. maidis, T. embriophagum
Coccinellidae
6. Inhibitori ai metamorfozei artropodelor
Clorfluazuron, triflumuron, flucicloxuron, flufenoxuron, diflubenzuron, hexaflumuron
7. Fumiganți
Bromură de metil (pentru depozite)
8. Acaricide
Carbinoli: dicofol; Sulfone și sulfonați: tetradifon; Organofosforice: etion;
Organometalice: cihexatin, azociclotin.
9. Nematocide
Dezinfectanți ai solului: dazomet, etoprofos. metam de sodiu oxamil
10. Rodencide
Warfarină, monocrotofos, fosfură de aluminiu
11. Feromoni
Dodecenil acetat ( E10, E 7, 29, E 9,29 ); Tetradocenil acetat, decenil acetat etc. Institutul de Chimie „Raluca Ripan“ din Cluj-Napoca a avizat la Ministerul Agriculturii peste 25 de tipuri de momeli feromonale.
1.3.2 Fungicide
1. Anorganice: au la bază sulful, cuprul și mercurul cu compușii lor. De exemplu sulfatul de cupru cristalizat, sulful muiabil, polisulfură de bariu, polisulfură de calciu.
2. Organo-metalice : trifenil acetat de staniu. De exemplu Brestanid 50
3. Ditiocarbamați și derivați ai Tiuramului
Acțiunea fungicidă a acestor produse se datorează inhibării activității enzimatice, ca urmare a formării unor substanțe complexe alcătuite din enzime și componenți metalici ai produsului.
propineb, mancozeb, metiram, tiuram, maneb, ziram.
4. Derivați ai acidului carbamic și benzimidazol.
Aceste substanțe au acțiune sistemică atribuită compușilor rezultați în reacțiile de transformare ce au loc în plante și nu substanței în sine.
carbendazim, benomil, tiofanametil, propanocarb (de exemplu Benlate 50 WP, Derosal, Topsin)
5. Chinone
Acțiunea fungicidă a derivaților chinonici se datorează interferenței cu procesele de oxido-reducere ale ciupercii și inhibiției carboxidazelor.
ditionon: Delan
6. Derivați al benzenului și fenolului
clorotalonil, dinocap (de exemplu Bravo 75 WP, Karathane)
7. Dicarboximide
captan, Folpet, iprodion, clozolinat, procimidon.
8. Amine, amide
metalaxil, cimoxanil, benalaxil, oxicarboxina, triforine, carboxina.
9. Diazine și heterociclii diverși
pirazofos, tridemorf, fenpropimorf, fenarimol, nuarimol.
10. Triazoli și imidazoli
ciproconazol, hexaconazol, bitertanol, triadimefon, propiconazol. fluturiafol, fusilazol, diniconazol, miclobutanil
11. Antibiotice
Kasugamycin, Validamicin (de exemplu Kasumin – se combate ciuperca Cercospora beticola)
12. Produse biologice
Trichoderma harzianum – Trichodex (pentru putregaiul cenușiu)
Trichoderma viride – Trichosemin (la floarea soarelui pentru un complex de patogeni).
1.4 Circuitul în natură al pesticidelor
Pesticidele condiționate sub formă de pulbere sau lichide, prin volatilizare sunt luate de curenții de aer și duse la distanțe foarte mari. Ajunse în sol, trec în plantă de unde se evaporă sau suferă o dezagregare foto-chimică. Uneori prin metabolism pesticidele suferă transformări prin care devin mai toxice decât produsul inițial. Organismele vegetale și animale metabolizează o parte din pesticide, iar altă parte este depozitată, rezultând așa numitele concentrații reziduale.
Metabolizarea poate duce la derivați mai puțin toxici (detoxifiere) sau, dimpotrivă la exacerbarea activității toxice rezultând substanțe mai toxice decât substanțele inițiale (paration, malation, dipterex se metabolizează la paraxon, malaxon și, respectiv, diclorofos, mai toxici decât substanțele inițiale). Un număr important de reacții chimice permit organismelor să metabolizeze pesticidele: reacții de glicozilare, oxido-reducere, decarboxilare, epoxidare, hidroxilare și conjugare cu diferite grupări chimice.
Transformările depind de următorii factori:
specia de plantă sau animal,
concentrația pesticidului în plantă sau animal și perioada de rămânere a pesticidului în plantă sau animal. De asemenea în sol pesticidele suferă o serie de procese cum ar fi: oxidarea, absorbția prin rădăcini, degradarea chimică sau biologică, deplasarea cu apa (pe orizontală și verticală), deplasarea eoliană; procese favorizate de lucrările solului: aratul, grăpatul, irigarea, aplicarea de îngrășăminte chimice. Din cele prezentate mai sus reiese heterogenitatea reacțiilor fizico-chimice și biologice între componenții solizi și lichizi ai solului, precum și circuitul pesticidelor: aer – plantă – om; sol – plantă – om; apă – plantă – om.
Persistența se referă la acțiunea pesticidelor în perioada de vegetație, iar remanența se referă la acțiunea pesticidelor în afara perioadei de vegetație.
Heptaclorul, Aldrinul sunt metabolizați în sol în expoxid al heptaclorului și dieldrin care sunt tot persistente. În apă sunt mai puțin persistente, însă în mâl, rezervoarele de apă (chiar potabilă) concentrația poate să fie foarte mare. DDT-ul se află în toate mediile și în foarte multe organisme – practic acest insecticid a poluat întreaga planetă, datorită nechibzuinței umane.
1.5 Remanența pesticidelor
Pesticidele care au o remanență de peste 18 luni sunt considerate pesticide foarte stabile (pesticidele cu conținut în metale, hidrocarburi, organoclorurate cum ar fi: DDT-ul, Aldrin).
– până la 18 luni – pesticide stabile (ureice, triazinice)
– până la 12 luni – pesticide moderat stabile (derivați amidici și ai acidului benzoic)
– până la 6 luni – pesticide nestabile (fenoziacetice, toluidinice, nitrilice)
– până la 3 luni – pesticide care dispar repede (carbamice, organo-fosforice, piretrice).
Remanența mare scade o dată cu activitatea biologică a solului și producția plantelor cultivate.
1.6 Stabilitatea în sol a pesticidelor
În sol pesticidele sunt descompuse de microorganisme. De exemplu compușii fenoxiacetici sunt descompuși de Arthrobacter spp., iar Clostridium spp. descompune lindanul, specii de Actinomicete și bacterii descompun compușii triazinici, iar produsele organo-fosforice sunt descompuse de Pseudomonas spp. și Bacillus spp. În descompunerea pesticidelor activitatea microorganismelor este mult favorizată de umiditatea solului. Solurile bogate În acizi humici măresc remanența pesticidelor, în timp ce în solurile nisipoase pesticidele trec mai repede În plante. Temperatura este un alt factor care influențează activitatea microorganismelor în sensul că temperaturile ridicate grăbesc descompunerea. De asemenea acumulările de pesticide în plante variază de la o specie la alta.
2. Piretroizi sintetici
Piretroizii sintetici s-au obținut prin modificarea structurii chimice a piretrinilor naturali (figura 1), în scopul îmbunătățirii proprietăților fizico-chimice ale acestora și a creșterii activității biologice. Câțiva dintre ei au fost comercializați cu succes mai ales pentru controlul insectelor din gospodărie. Alți piretroizi sintetici au fost introduși în agricultură pentru eficiența lor în combaterea unei categorii largi de boli cauzate de insecte și persistenței lor reduse în mediu.
Piretroizii comerciali disponibil includ: aletrin, resmetrin, d-fenotrin, tetrametrin, utilizați pentru sănătatea publică și cipermetrin, deltametrin, fenvalerat și permetrin utilizați mai ales în agricultură. Pe lângă aceștia sunt utilizați și alte tipuri de piretroizi cum ar fi furametrin, kadetrin și telaletrin pentru insectele din gospodărie și fenpropatrin, tralometrin, cihalotrin, lambda-cihalotrin, teflutrin, ciflutrin, flucitrinat, fluvalinat și bifenat pentru insecte agricole.
Din punct de vedere chimic piretroizii sintetici sunt esteri ai unor acizi specifici: acid crizantemic, acid crizantemic halogeno substituit, acid 2-(4-clorofenil)-3-metil butiric cu alcooli cum ar fi aletrolon, alcool 3-fenoxibenzilic. Pentru unii piretroizi centrul asimetric se găsește în acid pentru alții în alcool. În produsele comerciale se găsesc uneori un amestec al ambilor izomeri : optici (1R/1S) și geometrici (cis/trans). În mod obișnuit însă majoritatea produselor cu rol de insecticid conțin doar unul sau doi izomeri. Unele produse conțin doar izomerii activi (deltametrin, d-fenotrin).
Piretroizii sintetici sunt toxici pentru sistemul nervos, acționând la nivelul axonilor din sistemul nervos central și periferic prin interacția cu canalele de sodiu la mamifere și/sau insecte. O singură doză produce semne de otrăvire cum ar fi tremur, hipersensibilitate, secreție abundentă a glandelor salivare, corio-atetoză și paralizie. Semnele dispar destul de repede, iar individul se recuperează de obicei într-o săptămână. O doză de piretroizi sintetici apropiată de cea letală provoacă modificări trecătoare la nivelul sistemului nervos cum ar fi umflări ale axonilor și ruperi și degradări ale mielinei la nivelul nervului sciatic. Nu produc neurotoxicitate întârziată ca în cazul unor compuși organofosforici.
Unii piretroizi cum ar fi deltametrinul, fenvaleratul și cipermetrinul pot cauza mâncărimi și arsuri în contact cu pielea la om.
Piretroizii sintetici sunt de obicei metabolizații la mamifere prin reacția de hidroliză a esterilor, oxidare și conjugare și nu sunt acumulați în țesuturi.
2.1 Clasificarea piretroizilor
Pe baza unor studii electrofiziologice cu preparate de nervi periferici provenite de la broaște (Xenopul laevis, Rana temporaria și rana esculenta) s-au pus în evidență două clase de piretroizi.
Un alt studiu bazat pe analiza capacității de legare a acidului gama-aminobutiric (GABA) la receptorii canalelor ionice clasifică piretroizii de asemenea în două tipuri:
Tipul I: piretroizi care nu conțin gruparea ciano (aletrin, d-fenotrin, tetrametrin, permetrin, cismetrin, bioremetrin)
Tipul II: piretroizi cu o grupare alfa-cianola nivelul alcoolului 3-fenoxibenzilic (deltametrin, cipermetrin, fenvalerat și fenpropanat)
Tipul I: Această clasă de piretroizi declanșează creșterea unei pronunțate activității repetitive la nivelul organelor de simț și în fibrele nervoase senzitive. Acești compuși induc de asemenea excitații pronunțate repetitive ale componentei presinaptice ale nervului motor din joncțiunea neuromusculară.
Nu au fost puse în evidență efecte semnificative ale acestor insecticide asupra eliberării neurotransmițătorilor sau asupra sensibilității membranei postsinaptice, nici asupra membranei fibrei musculare. Excitații repetitive ale componentei presinaptice au fost observate și la nivelul ganglionilor simpatici.
Piretroizii sintetici acționează direct asupra axonului interferând în mecanismul de deblocare al canalele de sodiu care stă la baza generării și conducerii impulsului nervos. Starea de tranziție a canalelor de sodiu este controlată de două mecanisme de deblocare care acționează separat și care se referă la activarea și inactivarea canalelor. Din cauza că piretroizii par să afecteze doar curentul de sodiu pe perioada depolarizării, deschiderea rapidă a porții de activare și închiderea lentă a porții de inactivare se produc normal. Odată ce canalul de sodiu a fost deschis poarta de activare este menținută deschisă de moleculele de piretroizi. Chiar dacă toți piretroizii au la bază același mecanism rata relaxării diferă substanțial pentru diferiți piretroizi. În nodurile Ranvier, aletrin cauzează o prelungire a fenomenului tranzitoriu de creștere a permeabilității membranei neuronului pentru sodiu pe perioada excitației. Constanta temporală de închidere a porții de activare a canalelor de sodiu afectate de aletrin este de 100 milisecunde în comparație cu 100 microsecunde pentru canalele normale. Acest rezultat, al unei prelungiri pronunțate a curentului de sodiu de-a lungul membranei nervoase este direct responsabilă pentru activitatea repetitivă indusă de aletrin.
Experimente electrofiziologice utilizând axoni giganții de la langustă rețin canalele de sodiu într-un stadiu deschis modificat doar intermitent creând o depolarizare masivă postpotențială și evocă o excitație repetitivă cu efect minim asupra potențialului de repaus.
Piretroizii de tip I cauzează o activitate presinaptică moderat repetitivă, având ca rezultat potențiale multiple ale plăcii terminale.
Tip II: Piretroizii de tip II cauzează o activitate repetitivă intensă la nivelul organului liniei laterale prin formarea unui tren de impulsuri de lungă durată. Un asemene tren de impulsuri poate să dureze mai mult de un minut și să conțină sute de impulsuri. Durata și numărul de impulsuri cresc considerabil odată cu scăderea temperaturii. Acești piretroizi determină o depresie a impulsului nervos care este dependent de frecvență, produsă de o depolarizare progresivă a membranei nervoase ca rezultat al însumării depolarizărilor postpotențiale în timpul stimulării în lanț.
Alfa-ciano piretroizii afectează în principal canalele de sodiu din membrana nervoasă și determină o prelungire de lungă durată prin creșterea tranzitorie a permeabilității membranei pentru sodiu pe perioada excitației.
Diazepanul, care facilitează acțiunea neurotransmițătorului GABA, a întârziat declanșarea reacției deltametrinului și fenvaleratului, dar nu și pe ale permetrinului și aletrinului atât la șoarecii cât și la gândaci. Posibile mecanisme ale sindromului piretroid de tip II includ acțiuni la nivelul complexului receptor-GABA sau o clasă asemănătoare de neuroreceptori.
Piretroizii de tip II induc lanțuri de potențiale repetitive la nivelul mușchilor fără activitate presinaptică repetitivă. Atât la nivelul membranei nervoase cât și la nivelul mușchilor induc o activitate repetitivă datorită unei prelungiri a curentului de sodiu, dar nu s-a putut pune în evidență o deosebire clară între non-ciano și alfa-ciano piretroizi.
În mediul înconjurător, piretroizii sintetici sunt rapid degradații în sol și plante. Hidroliza esterică și oxidarea diferitelor legături din molecule este procesul major de degradare al piretroizilor. Ei sunt absorbiți rapid în sol și sedimente, dar sunt eluați greu din apă. De aceea apare tendința bioacumulării lor în organisme.
Datorită cantităților scăzute în care sunt aplicate și degradării rapide în mediu, urmele în hrană sunt de obicei foarte reduse.
Piretroizii sintetici au foști puși în evidență ca fiind toxici pentru pești, artropode acvatice și albine prin testele efectuate în laborator. Dar în viața cotidiană nu au fost descoperite efecte adverse semnificative datorită concentrațiilor scăzute folosite și absența persistenței lor în mediu.
3. Structura deltametrinului. Proprietăți fizice și chimice. Metode analitice
3.1. Structura
Deltametrinul a fost sintetizat în 1974, și a fost comercializat pentru prima dată în 1977.
Formula moleculară: C22H19Br2NO3
Din punct de vedere chimic este unul din cei 8 stereoizomeri al esterului dibromurat al acidului crizantemic cu alcoolul alfa-ciano-3-peroxibenzilic, acidul 2,2-dimetil-3-(2,2 dibromovinil) ciclopropancarboxilic, și anume izomerul [1R, cis, alfaS]. În figura 1 este prezentată formula chimică a deltametrinului:
Figura 1- Structura deltametrinului (Elliott, 1974)
În figura 2 este prezentată structura spațială a deltametrinului:
Figura 2 – Structura spațială a deltametrinului (Elliott, 1974)
Deltametrinul este primul piretroid compus dintr-un singur izomer, din cei 8 stereoizomeri posibili și este preparat selectiv prin esterificarea acidului [1R, 3R sau cis]-2,2-dimetil-3-(2,2-dibromovinil) ciclopropan carboxilic cu alcoolul (alfaS)-ciano-3-fenoxibenzilic prin recristalizare selectivă a esterului racemic obținut prin esterificarea izomerului acidului (1R, 3R sau cis) cu izomerul [alfaR, alfaS sau alfaRS] al alcoolului.
În figura 3 de mai jos sunt prezentate structurile celor opt izomeri dintre care deltametrinul este reprezentat de izomerul numărul patru care este izomerul [1R, 3R, sau cis] al acidului și izomerul (alfaS) al alcoolului.
Figura 3 – Stereoizomerii deltametrinului (Elliott, 1974)
3.2. Proprietăți fizico-chimice
Deltametrinul tehnic este o pulbere incoloră, inodoră, cu punctul de topire aflat între 98-101 °C. El are o puritate de 98%, care reprezintă procentul de izomer (4) din deltametrinul tehnic. Presiunea vaporilor este de 2×10-6 Pa la 25°C fiind o substanță nevolatilă. Este insolubil în apă, dar solubil în solvenți organici cum ar fi acetonă, ciclohexanonă și xilen. Este stabil la lumină, căldură și oxigenul atmosferic, dar instabil în mediu alcalin (Worthing & Walker, 1983). În tabelul de mai jos sunt prezentate câteva proprietăți fizico-chimice ale deltametrinului.
Tabelul 1. Proprietățile fizico-chimice ale deltametrinului
3.3. Metode analitice de determinare
Punerea în evidență a reziduurilor și analizele probelor de mediu s-au realizat în următoarele etape:
extracție cu solvenți ca de exemplu soluție de n-hexan/acetonă,
separarea cu soluții de n-hexan/acetonă/apă,
purificarea prin cromatografie în coloană de silicagel
detectare prin intermediul unui gaz cromatograf prevăzut cu un sistem de detecție a capturii de electroni ce poate detecta concentrații de 0,01 mg/kg sau chiar mai mici. Se mai poate utiliza cromatografia lichidă cu un detector UV pentru analiza produselor.
Pentru analiza purității deltametrinului s-a preparat un amestec al deltametrinului cu difenilamină (un standard intern), care a fost injectat intr-o coloană de cromatografie lichidă de înaltă performanță, prevăzut cu detector de UV (Mourot, 1979).
4. Comercializarea deltametrinului
4.1. Producere și utilizare
Ingredientul activ deltametrinul se găsește în într-o mare varietate de insecticide comerciale. Denumirile comerciale ale produselor care conțin deltametrin sunt: Butoflin, Butoss, Butox, Cislin, Crackdown, Cresus, Decis, Decis-Prime, K-Othrin și K-Otek. Deltametrinul este vândut în multe țări pentru utilizării în domeniul agriculturii, sănătate publică și creșterea animalelor.
Este utilizat pentru controlul paraziților merilor și perilor, fluturiilor din florile de prun, omizile de pe frunzele de varză, fluturii din florile de mazăre, păduchi de copaci și fluturii de iarnă. Controlează păduchii de copaci, viermii albi și păduchii verzi din serele de tomate, castraveți, ardei plante de ghiveci și ornamentale. Deltametrinul controlează de asemenea boli provocate de insecte în culturile de câmp.
În agricultură este utilizat mai ales pentru bumbac, dar și în cazul altor culturi cum ar fi cafea, porumb, cereale și hamei precum și în cazul produselor depozitate. Deltametrinul este folosit de asemenea și în deparazitarea animalelor și în controlul anumitor vectori.
La început deltametrinul a fost utilizat cu precădere pentru bumbac, 45% din cantitatea totală de deltametrin, restul de 25% este folosit pentru fructe și culturi de legume, 20% pentru cereale (grâu și soia), iar restul de 10% pentru diverse culturi. Aproximativ 85% cantitatea totală de deltametrin este folosită pentru protecția culturilor.
Deltametrinul este de asemenea utilizat și pentru protecția depozitelor de cereale, grăunțelor, boabe de cafea și a boabelor uscate. În America Centrală și în Africa deltametrinul este utilizat pentru controlul malariei.
Pe piață produsele care conțin deltametrin se găsesc de obicei sub formă de concentrate emulsionante, prafuri hidrofobe, produse lichide și granule, suspensii concentrate, singur sau în combinație cu alte pesticide. Nu sunt cunoscute cazuri de incompatibilitate cu alte insecticide și fungicide comune. El este de asemenea utilizat în combinație cu alte pesticide cel mai cunoscut amestec fiind cel cu piperonil butoxidul.
4.2. Reziduuri în hrană
Expunerea populației la deltametrin se datorează mai ales reziduurilor din dietă, dar poate să se producă și datorită utilizării lui în sănătate publică. Nivelele reziduale din culturi în cazul unei exploatări agricole corespunzătoare sunt în general foarte reduse, exceptând situațiile în care tratamentul cu deltametrin se produce după recoltare.
Reziduurile au fost determinate în produsele depozitate cum ar fi grâul, porumbul și cafeaua. Concentrațiile reziduale ale deltametrinului care au fost determinate în cereale sunt: la un tratament cu deltametrin de 2 mg/kg, după o depozitare de 9 luni concentrația sa a fost estimată la 1,08 mg/kg. După ce grâul a fost măcinat, iar făina a fost folosită pentru coacere, concentrația deltametrinului în pâine era de 0,11 mg/kg (Halls & Periam 1980).
În 1986, Mestres a trecut în revistă transformările deltametrinului în recoltele comestibile și a descoperit că prin prelucrare, mai ales coacere reziduurile deltametrinului din hrană sunt reduse cu până la 20-98%.
Prin injecția a 0,27 g de deltametrin marcat cu 14C în rumenul unei vaci de lapte, într-o soluție de alcool și ulei de susan, doar 0,4% din compus a fost regăsit în laptele. Concentrația reziduală maximă de deltametrin a fost de 0,045 sau 0,92 mg/kg și a fost găsită în întreaga cantitate de lapte, respectiv în grăsimea untului, după o zi de administrare. Reziduurile din țesutul adipos și mușchii picioarelor erau de 0,088 și respectiv 0,008 mg/kg, la două zile după tratament.
5. Transportul, răspândirea și transformarea deltametrinului în mediul înconjurător
5.1. Transportul și răspândirea în mediu
Prin utilizarea a trei tipuri de soluri diferite (argiloase, argilo-lutoase, argilo-nisipoase) Kaufman în 1981 a descoperit că deltametrinul este aproape imobil în straturile solului. Prin marcarea carbonului a pus în evidență că aproximativ 96-97% din activitatea 14C rămâne în primii 0-2,5 cm ai solului, în timp ce doar 1,3% din deltametrin în următorii 2,5-5,1 cm ai solului și nu s-a pus în evidență 14C în stratul leșios. Mobilitatea deltametrinului a fost pusă în evidență prin cromatrografia în strat subțire a solului. Conform clasificării pesticidelor în funcție de mobilitatea lor, clasificare realizată de Helling și Turner, deltametrinul intră în categoria pesticidelor cu mobilitate redusă în sol sau chiar imobile.
Imobilitatea deltametrinului a fost studiată și de Hascoet în 1977 utilizând sol nisipos decalcalinizat cu un conținut ridicat de apă (echivalentul a 1030 mm de ploaie). În acest experiment, aproximativ 97% din deltametrinul marcat cu 14C aplicat, a rămas în primii 0-2,5 cm ai solului și doar 2% în componenta solubilă a solului. Hascoet a concluzionat că deltametrinul este incapabil de a se solubiliza în soluri cultivate și că are un conținut de materie organică ridicat prezentând o filtrare bună în soluri, dar o absorbție scăzută.
Solubilizarea deltametrinului a fost de asemenea studiată pe trei tipuri de soluri diferite al căror conținut organic varia între 0,8-2,6%. Studiul a fost realizat folosind produsul comercial Decis EC 25 la o concentrație de 1 l/ha. Fiecare coloană a fost solubilizată cu 370 ml de apă care a fost echivalentă cu o aversă de ploaie de 200 mm3 de două zile. În aceste condiții, cantitatea de substanță activă din apa infiltrată a fost pusă în evidență ca fiind mai puțin de 1 µg/ml, care era mai puțin de 2% din doza inițială aplicată (Thier & Schmidt, 1976).
Mobilitatea degradării primare a deltametrinului, care produce acid 3-fenoxibenzoic și alcool 3-fenoxibenzilic, a fost de asemenea studiată de Kaufman în 1981 utilizând Soluri de tip TLC și straturi de sol. Acidul 3-fenoxibenzoic a fost pus în evidență ca fiind relativ mobil, în timp ce alcoolul 3-fenoxibenzilic este puțin mobil. Acidul 2,2-dimetil-3-(2,2-dibromovinil) ciclopropancarboxilic nu a fost studiat în acest experiment, dar în schimb a fost studiat analogul său clorurat, și a fost evaluat ca fiind relativ mobil. În orice caz acești compuși nu se acumulează în sol în orice proporție, deoarece conform celor raportate de Kaufman nu au fost puși în evidență în sol în mai mult de 3% din doza aplicată. Producția semnificativă de 14CO2 pe perioada incubării a arătat că acești compuși sunt degradați.
5.2. Degradarea abiotică în aer și sol
Prin marcarea 14C-deltametrin-[1R, 3R; alfaS ] (9) la atomii de carbon proveniți de la gruparea ciano, benzilică și carbonului substituit cu brom, urmată de expunerea la lumină sub forma unui film subțire de 40 µg/cm2 timp de 4-8 h, sau format izomerii trans-[1R, 3S; alfaS] și trans-[1S, 3R; alfaS]. Ei conțineau aproximativ 70% din radioactivitatea aplicată. S-au format de asemenea și nivele mai scăzute de produși rezultați prin esterificare care includ acidul 2,2-dimetil-3-(2,2-dibromovinil) ciclopropan carboxilic (18) și compusul care conține gruparea ciano și 18% compuși neidentificați (fig.4). Într-un film mai gros (3 mg/cm2), au fost detectate cantități scăzute din următorii compuși: alfa-ciano-3-fenoxibenzil 3,3-dimetilacrilat (13) și 3-fenoxi 2,2-dimetil-3-(2,2-dibromovinil) ciclopopan-1-il-benzilcianida (14) numită și decarboxideltametrin.
Spre deosebire de aceștia, produsul cel mai abundent în metanol a fost amestecul trans, care conținea aproximativ 35% din radioactivitatea aplicată. În cazul iradierii cu radiații UV, rata fotodegradării deltametrinului în alcooli scade în ordinea următoare metanol, etanol și 2-propanol odată cu creșterea vâscozității solventului. Viteza de fotoliză relativă în hexan și ciclohexan, cu vâscozitatea relativă de 0,33 și 1, a fost de 1,5 și 1. Nu s-a constatat nici o diferență în privința gradului de desfășurare al reacției de spălare a hexanului cu O2 sau N2, în timp ce inhibitorii piperilina și 1,3-ciclohexadiena reduc viteza de transformare în hexan.
La 30-50% din conversie, fotoprodusul major în soluție apoasă de acetonitril era reprezentat de izomerii trans-[1R, 3S; alfaS] și trans-[1S, 3R; alfaS], în timp ce în soluție alcoolică era redusă, iar în hexan era absent. Esterul monobromurat (16) a fost produsul major în metanol și hexan. Acidul-cis (18) a fost întotdeauna produsul major dintre acizi, cu concentrații mai scăzute ale celor doi izomeri ai acizilor monobromurați (17).
Legendă: U-radiații UV, P-plante, Conj-conjugate glucidice
Compuși: (9 ) – 14C-deltametrin-[1R, 3R; alfaS ]
(10) – derivatul deltametrinului hidroxilat în poziția 4’
(13) – alfa-ciano-3-fenoxibenzil 3,3-dimetilacrilat
(14) – 3-fenoxi 2,2-dimetil-3-(2,2-dibromovinil) ciclopopan-1-il- benzilcianidă
(15) – 3-fenoxibenzil cianidă
(16) – derivatul monobromurat al deltametrinului
(18) – acid 2,2-dimetil-3-(2,2-dibromovinil) ciclopropan carboxilic (Br2CA)
(19) – metil esterul acidului 2,2-dimetil-3-(2,2-dibromovinil) ciclopropan carboxilic
(20) – derivatul trans-hidroximetil al Br2CA
(21) – 3-fenoxibenzoil cianidei
(22) – metil 3-fenoxibenoat
(23) – cianhidrina 3-fenoxibenzaldehidei
(24) – 3-fenoxibenzaldehidă
(25) – acid 3-fenoxibenzoic (PBacid)
(26) – acid 3-(4-hidroxibenzoil) benzoic
(27) – alcool 3-fenoxibenzilic (PBalc)
Figura 4 – Calea de degradare a deltametrinului sub acțiunea radiațiilor UV și în plante (Ruzo, 1976-1977)
Produsul major al părții alcoolice a fost acidul 3-fenoxibenzoic (25) (PBacid) în soluție apoasă de acetonitril, 3-fenoxibenzil cianidă (15) în hexan, și metil 3-fenoxibenoat (22) în metanol. Fotoliza 3-fenoxibenzoil cianidei (21) duce la metil 3-fenoxibenzoat și metil esterul acidului 2,2-dimetil-3-(2,2-dibromovinil) ciclopropan carboxilic (19) în metanol PBacid în soluție apoasă de acetonitril. Astfel se pare că fotoprodusul obținut rezultă prin deschiderea ciclului ciclopropanului și prin numeroase recombinări, scindarea legăturii esterice între oxigen și carbonul de la benzil, scindarea legăturii acil-oxigen și debromurare reductivă.
Un studiu privind fotodegradarea 14C-deltametinului în soluție apoasă, a arătat că o astfel de soluție la un pH=5 este stabilă din punct de vedere hidrolitic. Prin expunerea la lumină, a fost indusă degradarea. Primul produs observat a fost PBacid. Pentru sistemul nesensibilizat a fost calculat un timp de înjumătățire de 47,7 zile, dar în cazul în care sistemul este sensibilizat cu 1% acetonă timpul de înjumătățire se reduce la 4,03 zile. Au fost puși în evidență produși de degradare nevolatili (Bowman & Carpenter, 1987).
5.3. Persistența și transformarea în mediul înconjurător
Persistența și degradarea în mediul înconjurător a 14C-ciano- și 14C-fenoxi-deltamerin a fost examinată pe două tipuri de soluri, cel argilos moale și argilo-nisipos în condiții aerobe de laborator la 25 °C (Kaufman și Kayser în 1979). Deltametrinul a fost aplicat într-o concentrație finală de 0,02 și 0,2 kg/ha. Degradarea deltametrinului s-a produs rapid în ambele tipuri de soluri în proporție de 62-77% pentru 14C-ciano-deltametrin și în proporție de 52-60% pentru 14C-fenoxi-deltamerin, degajând 14CO2 pe perioada celor 128 de zile de incubare. Timpul de înjumătățire al deltametrinului a variat între 11 și 19 zile în cele două tipuri de soluri.
Efectul temperaturii solului asupra degradării deltametrinului a fost de asemenea examinat de Kaufman și Kayser în 1979 utilizând un sol argilo-nisipos în condiții de laborator care a fost tratat cu 14C-ciano- și 14C-vinil-deltametrin. Degradarea formelor de deltametrin marcate la carbon se produce mai rapid la 25 °C și mai greu la în soluri incubate la 10 °C. Timpul de înjumătățire al deltametrinului a fost de 43, 13 și 27 de zile în sol incubat la 10, 25 și respectiv 40 °C.
Aceste rezultate indică că degradarea deltametrinului se produce pe două căi principale (figura 4): hidroliza esterului cu producerea de 2,2-dimetil-3-(2,2-dibromovinil) ciclopropan carboxilic (Br2CA) și aici 3-fenoxibenzoic precum și hidroliza grupării ciano pentru a produce mai întâi amida și ulterior acidul carboxilic (DCOOH), analog al deltametrinului.
La o temperatură de 40 °C Br2CA se acumulează în sol în proporție de 5,7% din cantitatea inițială de carbon marcat, în timp ce DCOOH se acumulează în sol la o temperatură de 10 °C în proporție de 5,3%. Cu toate acestea ambii produși scad în concentrație după o perioadă de incubare de 64 de zile. În primul experiment, DCOOH a fost pus în evidență ca fiind produsul major cu o concentrație de 6-9%. Dar în cele din urmă scade la mai puțin de 2% la sfârșitul celei de-a 128 zi de incubare.
Acidul 3-fenoxibenzoic (PBacid) a fost identificat ca fiind produsul principal de degradare rezultat din hidroliza legăturii esterice. Acest produs a fost ulterior degradat producând acid 3-(2-hidroxifenoxi)-benzoic și acid 3-(4-hidroxifenoxi)-benzoic. În acest experiment, DCOOH a fost singurul produs de degradare al deltametrinului detectat într-un exces de 3% față de doza inițială.
Cu toate acestea nu a fost detectată o radioactivitate semnificativă în faza lichidă a straturilor solului tratate cu 14C-deltametrin, PBacid produs prin degradarea deltametrinului fiind cât se poate de mobil în straturile solului.
Figura 5 – Calea de degradare a deltametrinului în soluri (Kaufman și Kayser, 1980)
Degradarea deltametrinului a fost de asemenea examinată în condiții anaerobe utilizând 14C-ciano-, 14C-fenoxi- și 14C-vinil-deltametrin marcat radioactiv (Kaufman și Kayser, 1980). În condiții anaerobe, degajarea de 14CO2 variază în funcție de poziția carbonului marcat și perioada alimentării cu apă. În general, inundarea cu apă reduce sau inhibă inițial rata disipării 14CO2. După o lună degajarea de 14CO2 începe din nou care sugerează prezența unei flore microbiene unice.
A fost evidențiat de asemenea că toți cei trei acizi carboxilici care se acumulează inițial în soluri inundate sunt ulterior degradați. Reducerea PBacid la alcool 3-fenoxibenzilic (PBalc) a fost de asemenea observată în solurile inundate.
Când deltametrinul a fost aplicat unui sol argilos-nisipos la 17,5 g/ha incubat la temperatura camerei și pe câmp, timpul de înjumătățire al deltametrinului a fost de 4,9 și respectiv 6,9 săptămâni. (Hill, 1983). Această diferență între viteza de degradare a fost atribuită efectelor climatice.
Chapman și Harris în 1981 a examinat persistența a cinci piretroizi în nisip și în soluri organice: permetrin, cipermetrin, deltametrin, fenpropatrin și fenvalerat la 28 °C, în condiții de laborator. Toate insecticidele au fost degradate mai rapid în soluri naturale decât în soluri sterilizate, sugerând importanța microorganismelor în degradare. Rata degradării în condiții nesterile a scăzut astfel: fenpropatrin > permetrin > cipermetrin > fenvalerat > deltametrin. Cantități de aproximativ 52% și 74% din deltametrinul aplicat au fost recuperate din nisip și solul organic după 8 săptămâni de la tratament.
În 1981 Chapman a concluzionat că procesele biologice au un rol major în degradarea deltametrinului în soluri.
Degradarea deltametrinului în soluri a fost investigată și de Zhang în 1984 într-un sol organic după o expunere de 180 de zile. Timpul de înjumătățire al deltametrinului a fost găsit ca fiind 72 de zile, a indicat că deltametrinul este mai susceptibil la degradare în solurile organice decât în solurile minerale. Identificarea metaboliților prezenți în proba extrasă confirmă calea metabolică descoperită de Kaufman. Nivelul de carbon marcat radioactiv a crescut cu perioada de incubare ajungând la 19% din cantitatea inițială după 180 de zile. Majoritatea acestor reziduuri au fost descoperite în humus. Populația de bacterii și actinomicetae a crescut în solurile tratate, dar populația de fungi a rămas relativ stabilă pe perioada incubării.
Toate aceste studii au arătat că deltametrinul este rapid degradat în soluri. Timpul de înjumătățire al compusului depinde de natura solului și de temperatură. În general, timpul de înjumătățire al deltametrinului este cuprins între 11 și 72 de zile, în condiții aerobe. Degradarea deltametrinului este mai scăzută în condiții anaerobe sau sterile, indicând faptul că microorganismele au un rol important în degradarea sa biologică.
Metabolismul deltametrinului a fost studiat pe bumbac utilizând carbon marcat la gruparea dibromovinil, benzil și ciano. În condiții de seră, timpul inițial de înjumătățire a fost găsit ca fiind 1,1 săptămâni și timpul pentru degradarea în proporție de 90% de 4,6 săptămâni. Conversia cis-trans a deltametrinului se realizează fotochimic, iar după 6 săptămâni proporția de izomeri cis : trans era de 0,44 : 1.
În condiții de câmp deltametrinul se degradează mai rapid, dând o concentrație mai mare de izomer trans decât cis și numeroși compuși neextractibili. S-a urmărit traseul a trei compuși metabolici și anume derivați hidroxilați în poziția 4’ (10), sau în poziția trans-metil de lângă gruparea carboxil (7), sau în ambele poziții (12) prin marcare radioactivă. Metabolitul principal a fost Br2CA împreună cu cantități mici ale derivatului trans-hidroximetil al Br2CA (20) și acidul 3-(4-hidroxibenzoil) benzoic (26). Compușii de mai sus sunt analogi ai celor formați de cipermetrin și permetrin în plante. Mai multe tipuri de compuși conjugați au fost izolați, dar nu au fost caracterizați complet. Unul din aceștia a fost clivat rapid cu β-glucozidază sau caid clorhidric obținându-se Br2CA și PBacid. Alte două tipuri au fost rezistente la β-glucozidază, dar au fost scindate ușor cu HCl dând Br2CA și acid 3-fenoxi benzoic, alcool 3-fenoxibenzilic și alcool alfa-ciano-3-fenoxibenzilic. Metaboliții deltametrinului identificați în plante sunt analogi cu cei identificați în mamifere, exceptând produșii conjugați.
Metabolismul deltametrinului a fost studiat și pe frunzele de fasole. Conversia limitată (aproximativ 6%) dă produși conjugați ai Br2CA și alcool 3-fenoxibenzilic. Scindarea esterică folosește ca substrat produși de metabolism și două sau trei tipuri de glucozidaze în cazul Br2CA și patru pentru PBalc.
5.4. Bioacumularea
Studii privind bioacumularea au fost realizate pe pește, și au arătat că deltametrinul are un factor de bioconcentrație (BCFs) mult mai redus decât cel prevăzut de corelația între coeficientul de partiție Kow și BCF. Acest coeficient redus se poate datora faptului că el este metabolizat de pești, și disponibilitatea redusă a peștilor de a lega deltametrinul la compuși organici sau coloizi suspendați. Cinetica metabolică a fost stabilită de Cary în 1978 pe Ictalurus punctatus care a stat timp de 30 de zile în apă, al cărei sol a fost tratat cu o doză de 125 g a.i/ha (de 10 ori mai mare decât doza agricolă normală) și apoi inundat cu apă după 31 de zile. Pe perioada expunerii, nici unul din cei 300 de pești nu a murit și nu s-au comportat anormal în ciuda concentrației de deltametrin de 2,19 µg/l, care reprezintă o concentrație de 3 ori mai mare decât CL50 la 0,63 µg/l. În ultima etapă peștii au fost introduși într-un mediu necontaminat, reîmprospătat continuu, pentru a monitoriza eliminarea deltametrinului sau metaboliților săi.
Rezultatele sunt prezentate în tabelul 2.
Tabelul 2. Valoarea factorului de bioacumulare după expunerea Ictalurus punctatus la deltametrin și procentul său de eliminare din organism
Muir în 1985 a monitorizat și răspândirea și eliminarea deltametrinului marcat cu carbon radioactiv pe organisme în bazine artificiale pe o perioadă de 306 zile. Concentrația inițială a piretroidului variază între 1,8 și 2,5 µg/l. Deltametrinul s-a răspândit rapid în sol, plante, sediment și aer cu un timp de înjumătățire de 2-4 h în apă. Plantele acvatice cum ar fi Lemna sp. (lintea de apă), plantă plutitoare, și Potomageton berchtoldi, plantă submersă, acumulează deltametrin într-o concentrație cuprinsă între 253 și respectiv 1021 µg/kg în 24 h după tratament, dar îl elimină în întregime în 14 zile. Plevușca cu capul pătrat, PImephales promelas, a prezentat un factor de bioacumulare de 248-907. Deși radioactivitatea s-a menținut în pește pe toată perioada experimentului, mai ales în țesutul adipos, nivele de deltametrin au scăzut constant, și nu au fost observate efecte asupra peștilor.
6. Metabolismul deltametrinului
6.1. Metabolismul deltametrinului studiat pe animale de laborator
După administrarea orală a unei doze de 0,64-1,60 mg/kg la un șobolan de sex masculin, partea alcoolică și acidă a deltametrinului au fost aproape complet eliminate din organism după 2-4 zile (Ruzo, 1978). Pe de altă parte gruparea ciano a fost eliminată mai greu, abia după 8 zile fiind eliminată complet, ea conținând 79% din doza radioactivă (43% și 36% au fost eliminate prin urină și respectiv prin materii fecale). Reziduurile tisulare provenind de la carbonul grupării dibromovinil din jumătatea acidă a deltametrinului și de la carbonul grupării benzilice din jumătatea alcoolică erau foarte scăzute, pe când reziduurile din grăsimi erau puțin mai ridicate (0,1-0,2 mg/Kg). Reziduurile provenite de la gruparea ciano, marcată radioactiv au fost destul de ridicate mai ales în piele și în stomac. În stomac tot carbonul radioactiv se afla sub formă de tiocianat. Nu s-a pus în evidență degajarea de 14CO2 din nici unul din preparatele radioactive, inclusiv gruparea ciano, spre deosebire de fenvalerat, care dă 14CO2 în cantități considerabile.
Reacția metabolică principală suferită de deltametrin este reacția de oxidare la nivelul metilului din poziția trans comparativ cu gruparea carbonil din jumătatea acidă precum și la nivelul pozițiilor 2’-, 4’- și 5 din jumătatea alcoolică. Pe lângă reacțiile de oxidare el suferă și reacții de scindare a legăturii esterice precum și de convertire a grupării ciano în tiocianat și acid 2-iminotiazolidin-4-carboxilic (31). Derivații acidului carboxilic și fenolului au fost conjugați cu acid sulfuric, glicină sau acid glucuronic.
Compuși: (9 ) – deltametrin
(10) – 4’ – OH- deltametrin
(11) – trans – OH – deltametrin
(12) – 4’ – OH, trans – OH – deltametrin
(18) – acid 2,2-dimetil-3-(2,2-dibromovinil) ciclopropan carboxilic (Br2CA)
(20) – trans – OH – Br2CA
(24) – 3-fenoxibenzaldehida (PBald)
(25) – acid 3-fenoxibenzoic (PBacid)
(26) – 4’ – OH – PBacid
(27) – alcool 3-fenoxibenzilic (PBalc)
(28) – 5 – OH – deltametrin
(29) – 2’ – OH – deltametrin
(30) – SCN-
(31) – acid 2-iminotiazolidin-4-carboxilic (ITCA)
(32) – 4’ – OH – PBalc
(33) – 5 – OH – PBacid
Figura 5 – Calea metabolică de degradare a deltametrinului la mamifere (Ruzo, 1979)
Metabolitul principal din materiile fecale a fost deltametrinul nemodificat (9), în proporție de 13-21% din doza aplicată, urmat de 4’ – OH- deltametrin (10) și 5 – OH – deltametrin (28), și o mică cantitate de 2’ – OH – deltametrin (29). Deltametrinul intact și 4’ – OH- deltametrin nu apar doar sub forma epimerului-S, ci și sub forma epimerului-R, probabil datorită racemizării prin substituirea hidrogenului din poziția alfa în soluții de metanol. Metaboliții jumătății acide au fost mai ales acid 3-(2,2-dibromovinil)-2,2-dimetolciclopropan carboxilic (18) în formă liberă (10%), compuși conjugați cu glucuronidă (51%), și glicină, trans – OH – Br2CA în formă liberă, și compuși conjugați cu glucuronidă.
Metabolitul major al părții aromatice a jumătății alcoolice din deltametrin, a fost acid 3-fenoxibenzoic în formă liberă (5%), conjugați cu glicină (4%) și glucuronidă (13%) și derivați lor 4’-hidroxi.
Sulfatul 4’-OH PBacid se găsește în cantitate de 50% din doza totală, alături de cantități mici de 4’-OH PBacid (4%), și forma glucuronată (2%). Gruparea ciano a fost convertită mai ales în tiocianat (30) și în cantități mici de acid 2-iminotiazolidin-4-carboxilic (31). Izomerul trans al deltametrinului a fost de asemenea rapid metabolizat dând aproximativ aceeași metaboliți ca și deltametrinul, cu toate acestea derivații 5-OH au fost găsiți în izomerul cis, dar nu și în trans.
Prin administrarea unei singure doze orale de deltametrin marcat radioactiv la carbonul acid, alcool sau la gruparea ciano, la șoareci masculi, într-o concentrație de 1,7-4,4 mg/Kg, jumătatea acidă, precum și partea aromatică a jumătății alcoolice au fost rapid excretate, în timp ce gruparea ciano a fost excretată mult mai încet (Ruzo, 1979).
În 1982 Gray și Rickard au marcat deltametrinul radioactiv la acid, alcool și la gruparea ciano și au selectat metaboliții din ficat, sânge, emisferele cerebrale, cerebel și măduva spinării după administrarea intravenoasă unei doze toxice, dar neletale (1,75 mg/Kg) la șobolani. Aproximativ 50% a fost îndepărtată de către sânge în 0,7-0,8 min, după care viteza scade. PBacid a fost metabolitul principal izolat din sânge in vivo și a fost de asemenea metabolitul principal când deltametrinul marcat radioactiv a fost incubat in vitro cu sânge. Nivele deltametrinului în ficat au avut un maxim de 7-10 nmol/g după 5 minute, iar apoi au scăzut la 1 nmol/g după 30 de minute. În timp ce în sistemul nervos central concentrația maximă de deltametrin a fost atinsă după un minut (0,5 nmol/g), scăzând la 0,2 nmol/g după 15 minute, și rămânând stabilă timp de 60 de minute.
Concentrațiile maxime de deltametrin nu au fost asociate cu toxicitatea severă, deși nivelele radioactivității pentanului neextractibil păreau să fie corelate de toxicitatea motorie. Experimente cu extracte cerebrale de la animale cărora li s-a injectat deltametrin nu au reușit să reproducă in vitro radioactivitatea pentanlui neextractibil și metabolismul acestui compus.
Calea metabolică majoră a deltametrinului este asemănătoare la șoareci cu cea de la șobolani, dar există unele diferențe. Printre acestea se numără și cantitatea mai mare de deltametrin nemodificat din materiile fecale de la șoarece în comparație cu cele de la șobolan. În materiile fecale de șoarece au fost găsiți 4 monohidroxi esteri metabolizați (2’-OH-, 4’-OH-, 5-OH- și trans-OH deltametrin) și un dihidroxi metabolit, 4’ – OH, trans – OH – deltametrin, care nu au fost însă găsiți în urină. Metaboliții principali ai jumătății acide din la șoareci au fost Br2CA, trans – OH – Br2CA, și conjugații lor glucuronați și sulfatați. Unul din aceștia, trans – OH – Br2CA – sulfatat, a fost detectat doar la șoareci nu și la șobolani. Comparativ cu șobolanii, la șoareci s-au pus în evidență cantități mai mari de…………….. Un metabolit major al jumătății alcoolice la șoareci a fost conjugatul cu taurină a PBacidului și care a fost evidențiat în urină. El nu a fost detectat la șobolani. În general șoarecii produc cantități mai mici de produși fenolici decât șobolanii. De asemenea, 3-fenoxibenzaldehida (24), alcool 3-fenoxibenzilic (32), și derivații lor glucuronați, precum și derivații glucuronați ai alcool 3-(4-fenoxibenzil) benzilic (33), 4’ – OH – PBalc și acid 5-hidroxi-3-fenoxibenzoic au fost descoperiți la șoareci dar nu și la șobolani. Când șoarecilor li s-a administrat pe cale cutanată o doză de deltametrin marcat, cu s-au fără piperoxil butoxid (PBO) și/sau S,S,S-tributil-fosforotritioat (DEF), s-au obținut aceiași metaboliți ca în cazul administrării orale. DEF reduce cantitatea produșilor hidrolitici, în timp ce PBO reduce cantitatea produșilor oxidați.
Comparând radioactivitatea excretată a deltametrinului marcat la șobolani tratați pe cale cutanată și intravenos a arătat că doar 3,6% din doza aplicată pe piele este absorbită și excretată în 24 de ore, 1,1% fiind excretată în primele 6 ore. Deoarece pielea de șobolan este mai permeabilă decât cea umană, pătrunderea deltametrinului prin piele este destul de slabă.
6.2 Metabolismul deltametrinului la animalele domestice
Într-un studiu metabolic deltametrinul marcat a fost administrat unei vaci de lapte într-o concentrație de 10 mg/Kg greutate corp, timp de 3 zile consecutive. A fost absorbit în cantități mici și eliminat mai ales prin materii fecale sub formă de deltametrin nemodificat. Doar 4-6% a fost eliminat prin urină și 0,42-1,62% prin lapte. Conținutul în carbon radioactiv al organelor a fost în general foarte scăzut cu excepția ficatului, rinichilor și țesutului adipos în care a fost mai ridicat (Akhtar, 1986). Degradarea deltametrinului s-a produs prin ruperea legăturii esterice ca și în cazul șoarecilor și șobolanilor (Ruzo, 1979). Enzimele responsabile pentru ruperea legăturii esterice sunt localizate în ficat, mai ales în fracția microzomală cum au arătat studiile in vitro (Akhtar, 1984). Metaboliții rezultați au fost ulterior metabolizați sau conjugați și au fost eliberați prin urină. În lapte principalul compus radioactiv pus în evidență a fost deltametrinul.
Într-un studiu nutrițional realizat de Akhatar în 1987, deltametrinul a fost administrat de două ori pe zi, zilnic timp de 28 de zile, unei vaci de lapte în porția de hrană într-o concentrație de 2-10 mg/Kg. Reziduurile de deltametrin puse în evidență în lapte erau dependente de doză și păreau să atingă un platou între ziua a 7 și 9 după începerea tratamentului. Dacă se administra doza maximă de 10 mg/Kg, deltametrinul rezidual din lapte era de 0,025 mg/l. Reziduurile din țesuturi au fost măsurate la 1, 4 și 9 zile după tratament. Cantități mici de deltametrin au fost puse în evidență în ficat (<0,005 mg/Kg), rinichi (<0,002 mg/Kg), și mușchi (<0,002-0,014 mg/Kg). Reziduurile în țesuturile adipoase au fost de 0,04 mg/Kg pentru o doză de 2 mg/Kg, și 0,2 mg/Kg pentru o doză de 10 mg/Kg. Diminuarea reziduurilor de deltametrin din lapte se realizează rapid (timpul de înjumătățire este aproximativ o zi), pe când în grăsimi (renale și subcutanate) timpul de înjumătățire este de 7-9 zile. Acidul 2,2-dimetil-3-(2,2-dibromovinil) ciclopropan carboxilic (Br2CA) și PBacid au fost singurii metaboliți puși în evidență în laptele și țesuturile vacii. În toate cazurile, au fost puse în evidență urme de < 0,0235mg/l pentru Br2CA și < 0,034mg/l pentru PBacid. Acești doi metaboliți fuseseră puși în evidență anterior la șoareci și șobolani ca fiind produșii majori de degradare.
Calea de degradare a deltametrinului marcat radioactiv a fost examinată pe găini Leghorn în 1985 tot de Akhatar. Când găinilor ouătoare li s-a administrat 7,5 mg de deltametrin marcat pe zi, timp de 3 zile consecutiv, aproximativ 83, respectiv 90% din deltametrinul administrat a fost eliminat în primele 24, respectiv 48 de ore. Reziduurile din țesuturi au fost în general foarte scăzute cu excepția ficatului și rinichilor. Nivele foarte scăzute au fost detectate în ouă în primele 24 de ore de la aplicarea tratamentului, dar acestea au crescut după 48 de ore. Concentrații mai mari s-au pus în evidență în gălbenuș (0,6 mg/Kg), față de albuș (0,2 mg/Kg), diferență care este probabil legată de concentrația mare de lipide din gălbenuș. Metaboliții sunt aceiași cu cei descoperiții la șoareci și șobolani.
Studiile au arătat că prin hrănirea animalelor domestice cu nutreț tratat cu deltametrin rezultă concentrații mici de reziduuri în produsele de origine animală.
6.3. Sistemul enzimatic de biotransformare al deltametrinului
Deltametrinul este hidrolizat de enzimele microzomale din ficat la acid 3-(2,2 dibromovinil) 2,2 ciclopropan carboxilic și 3-fenoxibenzaldehidă. Deltametrinul a fost incubat la 37 °C timp de 30 de minute cu următoarele preparate microsolmale (Shono, 1979):
microsomi tratați cu tetraetil pirofosfat (TEPP)
microsomi normali
microsomi tratați cu tetraetil pirofosfat și NADPH
microsomi normali tratați cu NADPH
În primul caz nu se exercită nici activitatea esterazică nici activitatea oxidazică. În cel de-al doilea caz avem de-a face doar cu activitatea esterazică. În cel de-al treilea caz se manifestă doar activitatea oxidazică, iar în ultimul caz atât activitatea esterazică cât și cea oxidazică.
Deltametrinul este mult mai rapid metabolizat sub acțiunea oxidazelor decât sub acțiunea esterazelor. Situsul principal de la nivelul nucleelor aromatice la care are loc hidroxilarea este poziția 4’, fiind urmată de poziția 5.
Gruparea trans-metil este un situs important în hidroxilarea esterului, iar oxidarea grupării cis-metil este o transformare evidentă în metabolismul deltametrinului. Situsurile preferate pentru hidroxilare sunt următoarele: poziția trans a grupării dimetil, poziția 4’ a fenolului și poziția 5 a grupării fenoxi.
Transformarea deltametrinului la cianhidrine are loc atât sub acțiunea esterazelor cât și sub acțiunea oxidazelor, dar concentrații mari de compuși scindați se obțin sub acțiunea sistemului oxidazic.
Deltametrinul este hidrolizat de esteraze în sânge, creier, rinichi și stomac în cazul șoarecilor ducând la Pbald și PBacid.
6.4 Metabolismul deltametrinului la oameni
Trei indivizi voluntari de sex masculin sunt supuși unei investigații medicale complete cu o săptămână înainte de începerea studiului. Fiecare dintre ei a primit o singură doză de 3 mg de deltametrin marcat, amestecat cu un gram de glucoză și diluată mai întâi cu 10 ml PEG 300 și apoi cu 150 ml apă. Radioactivitatea totală a fost de 1,8 ± 0,9 mBq. Probe de sânge, urină, salivă și materii fecale au fost preluate la intervale de 5 zile.
Examinările clinice și biologice s-au realizat la fiecare 12 ore pe perioada experienței și o săptămână după terminarea ei. Radioactivitatea biologică a fost măsurat cu ajutorul unui spectrometru lichid cu scintilație. Investigațiile clinice și biologice nu au pus în evidență stări anomale. Nu au fost puse în evidență efecte secundare sau intoleranță, nici pe perioada experimentului nici după aceea.
Radioactivitatea maximă a plasmei a apărut între 1 și 2 ore de la administrarea produsului, și rămâne peste limita normală timp de 48 de ore. Timpul de înjumătățire a fost găsit ca fiind între 10 și 11,5 ore. Radioactivitatea în celulele sangvine, ca și în salivă erau destul de scăzute. Excreția urinară a fost de 51-59% din radioactivitatea inițială; 90% din această radioactivitate a fost excretată în primele 24 de ore de la absorbție. Timpul de înjumătățire aparent al excreției urinare a fost de 10-13,5 ore care este concordant cu cel al plasmei. Eliminarea prin materii fecale la sfârșitul perioadei de observare reprezenta 10-26% din doză. Eliminarea prin urină și materii fecale a fost în total, după 96 de ore, de 64-77% din doza inițială.
7. Efectele deltametrinului asupra organismelor din mediul înconjurător
7.1 Organisme acvatice
7.1.1 Toxicitatea acută asupra peștilor
Toxicitatea acută a deltametrinului asupra peștilor au fost rezumate de L’ Hotellier și Vincent în 1986 (tabelul 3). Conform acestor rezultate deltametrinul este foarte toxic pentru pești, cu toate acestea toxicitatea variază în funcție de formula aplicată.
Tabel 3. Toxicitatea acută a deltametrinului asupra peștilor testată pe compuși obținuți și purificați în laborator și produși obținuți la scară industrială; concentrația letală exprimată în µg de ingredient activ/litru (96 h).
Referințe:
(1) Knauf & Horlein (1979); (2) Zitko et al. (1979); (3) Knauf & Schulze (1977a); (4) Gulyas & Csanyi (undated); (5) Waltersdorfer & Schulze (1976a); (6) Buccafusco et al. (1977a); (7) Knauf & Schulze (1977b); (8) Buccafusco et al. (1977b); (9) Adeney et al. (1980); (10) Lepailleur & Chambon (1984); (11) Lhoste et al. (1979); (12) Waltersdorfer & Schulze (1976c); (13) Mulla et al. (1978); (14) Waltersdorfer & Schulze (1976d); (15) Knauf & Schulze (1977b); (16) Waltersdorfer & Schulze (1976b); (17) Waltersdorfer & Schulze (1976a); (18) Santosa & Hadi (1980); (19) Heitmuller et al. (1978); (20) Santosa (1983)
7.1.2 Toxicitatea deltametrinului asupra altor organisme acvatice
Informații despre efectul deltametrinului asupra altor organisme acvatice sunt prezente în Tabelul 4 după modelul prezentat anterior. Cu toate acestea stridiile (Crassostrea virginica) sunt întrucâtva mai rezistente decât peștii, pe când homarul (Homarus americanus) este mult mai sensibil decât aceștia.
Mohsen și Mulla în 1981 au expus larve de insecte acvatice la deltametrin (concentrat emulsionant cu o concentrație de 2,5%) timp de o oră în condiții de curgere, și au calculat CL50 după o perioadă de 24 de ore. Pentru organismul țintă Simulium virgatum, musca neagră, CL50 a fost de 0,9 µg/l . Speciile non-țintă Baetis parvus și Hydropsyche californica, au fost găsite ca fiind mai sensibile cu valori ale CL50 de 0,4 µg/l.
Tabelul 4. Toxicitatea acută a deltametrinului asupra altor organisme acvatice testată pe compuși obținuți și purificați în laborator și produși obținuți la scară industrială; concentrația letală este exprimată în µg de ingredient activ/litru (96 h).
Deși s-a pus în evidență o toxicitate mare pentru pești și crustacei, rezultatul multor studii, ca și utilizarea pe scară largă a deltametrinului pe o perioadă de mai mulți ani a arătat că utilizarea normală a deltametrinului nu a indus o mortalitate semnificativă în populația de pește. Această diferență se datorează absorbției sale puternice în soluri și degradării lui rapide.
7.2 Organismele terestre
7.2.1 Plantele și microorganismele din sol
Hargreaves și Cooper în 1979 au tratat răsaduri de roșii de seră cu 50 mg deltametrin/litru (2,5% concentrat emulsifiat) la 3 săptămâni după apariția dăunătorilor și apoi la 7 zile după primul tratament. La trei zile după prima aplicare plantele au fost examinate. Nu s-a pus în evidență nici un efect dăunător asupra plantelor. La această concentrație deltametrinul nu este fitotoxic.
S-a studiat efectul a 5 piretroizi sintetici asupra populației microbiene din sol prin încorporarea 0,5 mg deltametrin/kg sol argilo-nisipos (reziduurile după o utilizare în condiții adecvate nu depășesc 0,001 mg/Kg). S-au constatat decât anumite efecte tranzitorii.
Nu s-au constat efecte asupra populației de microorganisme nitrificatoare și nici asupra capacității lor de a produce nitrați. Nu a avut loc nici un efect inhibitor asupra dehidrogenazelor și nici asupra ureazelor. Deltametrinul induce un consum ridicat de oxigen datorită intensificării respirației microbiene (probabil corelată cu degradarea microbiană a deltametrinului). Stimulează creșterea fungilor din sol și inhibă dezvoltarea bacteriilor. La patru săptămâni după tratament solurile revin la starea inițială, microorganismele recăpătându-și complet activitatea care este la fel cu cea a solurilor netratate (Tu, 1980).
7.2.2 Artopode
În condiții de laborator deltametrinul a fost testat pe o specie de carabide, Pterostichus melanarius. În condiții normale de câmp, deltametrinul aplicat în doze normale nu a fost toxic pentru această specie (Dunning,1981).
Everts în 1985 a monitorizat efectele mai multor compuși, asupra organismelor non-țintă, utilizate pentru controlul muștelor țețe din Africa. Deltametrinul a fost cel mai eficient compus împotriva muștelor țețe și de asemenea a omorât și specii de muște care nu erau vizate. După tratamentul cu deltametrin specii de Orthoptera și Proctotrrupoidea au scăzut de asemenea ca număr în timp ce specii de Nematocera au crescut ca număr. Rezultatul acestui studiu a sugerat că deltametrinul are efecte mai mari asupra artropodelor terestre decât asupra celor zburătoare.
Studiile actuale, atât cele de teren cât și cele de laborator, urmăresc efectele deltametrinului asupra speciilor de păianjeni a căror prezență este benefică într-o zonă polde din Olanda (Everets, 1988). Pe perioada a 2 sezoane de creștere, 2800 de probe au fost prelevate de la 17 terenuri diferite. Autorii au descoperit că efectele asupra păianjenilor erau anihilate dacă ploua imediat după aplicare, deoarece efectul piretroizilor asupra lor era indirect corelat cu deshidratarea lor. Această diferență de răspuns în condiții uscate și umede a fost confirmată în laborator. În orice caz diminuarea numărului de păienjeni în condiții de teren a fost mult mai mare decât cea presupusă conform testelor de laborator și refacerea populației de păienjeni, în condiții de laborator, a fost mult mai rapidă decât pe câmp. Eliminarea din organism a fost mai greoaie, iar efectele deltametmetrinului mai însemnate pentru expunerea la reziduuri față de contactul cu pielea și inhalarea orală. S-a stabilit o relație de dependență directă între temperatura mediului și toxicitatea deltametrinului în câmp la păianjeni. Aceasta a fost în contradicție cu rapoartele existente în literatura de specialitate în care se menționează că relația este una de dependență inversă. Studiile de laborator au arătat că efectul invers se produce doar când păianjenii nu au avut o sursă de lichide. S-au putut emite predicții calitative de laborator pentru condiții de câmp, dar nu și cantitative.
7.2.3 Insecte benefice
Albinele (Apis mellifera) s-au dovedit foarte afectate de aplicări singulare de deltametrin. Stevenson, în 1978, a descoperit că DL50 este 0,051 µg/albină pentru expunerea prin contact și 0,079 µg/albină pentru expunere orală.
În același an, Arzone și Vidano nu au găsit nici o diferență în cea ce privește mortalitatea între albinele hrănite normal și cele hrănite cu soluții conținând 0,2 µg/l. Mortalități mai ridicate s-au observat în cazul tuturor expunerilor la cantități mai mari ajungând la nivel de 100% după doar o oră pentru o concentrație de 12,5 µg/l.
În câmp, tratamente directe asupra albinelor din stupi au dus la rate mari de mortalitate pentru doze mai mari de 11,2 g/ha. Flori de rapiță au fost tratate cu 0,75 – 1,5 g substanță activă la 100 de litrii, iar populațiile de control au fost tratate cu apă. Cuștile (3x2x2 m3) conținând un mic roi (două rame și o ramă puiet necăpăcit) au fost plasate în câmpuri tratate cu deltametrin imediat după ce soluția de pe flori s-a uscat și s-a urmărit mortalitatea la albine pe o perioadă de 7 zile. S-a observat că mortalitatea medie nu a fost cu mult mai mare decât cea a grupului de control (Louveaux, 1977).
Cu toate acestea, între 1980 și 1983 Bocquet a demonstrat prin experimente de teren că deltametrinul este inofensiv în doze de până la 12,5 g/ha. De asemenea, cercetătorul a observat un efect repelent al soluției care durează circa 2-3 h.
Insecte foliare Deltametrinul a fost de 70 de ori mai toxic pentru omida de tutun (Heliothis virescens) decât pentru prădătorii acestuia (Chrysopa carnea), dar a fost doar de 1,25 de ori mai toxic față de paraziții ei (Campoletis sonorensis).
Într-o livadă de meri, unde s-a aplicat deltametrin în concentrații de 12,5 mg/Kg, nu s-au găsit insecte prădătoare (Typhlodromus pyri) timp de 10 săptămâni cu excepția păianjenilor care nu au fost afectați. Eliminarea acestor insecte prădătoare a condus la o creștere marcantă a populației de păianjeni.
Impactul deltametrinului folosit împotriva afidei de făină din Anglia (Sitobion avenae) a fost studiat între 1983 și 1985 în bazinul Paris. Acest studiu a fost realizat pe făină folosindu-se capcane pitfall, pe bază de „ape galbene”, D-vac și altele. Efecte au fost constatate pe diptere fitofage (Opymiza florum, Phyitomiza nigra, Oscinella frit), Homoptera (Zyginidia scutellaris, Metopolophium dirhodum), Tzsanoptera (Limothrips cerealium, Acolothrips intermedius), diptere prădătoare (Empididae, Dolichopodidae), și păienjeni (Empididae, Linyphiidae, Theridiidae).
Insectele detritifage (Sciaridae, Chironomidae), carabidele și stafilinidele și majoritatea microhimenopterelor au prezenta diferențe mici la după tratament. Timp de trei ani nu s-au observat diferențe de la an la an ca rezultat al tratamentelor de câmp, populațiile părând omogene la începutul fiecărui experiment (Fischer și Chambon, 1987).
O cercetare de teren de mari dimensiuni a fost realizată în 1984 în sudul Angliei pentru a investiga efectele secundare ale deltametrinului asupra artopodelor non-țintă pe perioada iernii. Insecticidele s-au aplicat în iunie și s-au folosit două metode pentru preluarea probelor, prin secțiune (D-vac) și prin cvadratură, la intervale de până la 75 de zile după tratament. În perioada post-tratament numărul de carabide și stafilinide adulte găsite în probele D-vac au fost reduse cu 22%, respectiv cu 20% în comparație cu valorile de control (Vickerman, 1987).
În același experiment artropodele au fost extrase prin probe D-vac timp de 11 săptămâni. S-a observat că între valorile de control și cele tratate cu deltametrin nu existau diferențe. Numărul de Empididae a suferit reduceri ca urmare a acțiunii deltametrinului, dar în cazul Dolichopodidae populația a crescut în regiunile tratate. De asemenea numărul de Aphidius sp. a fost mai mare decât valorile de control. La nivelul populației de larve de Coccinelidae s-au observat reduceri (Vickerman, 1987).
8. Efectele asupra animalelor experimentale și asupra sistemelor de testare in vitro
8.1 Expuneri singulare
Din tabelele 5 și 6, referitoare la rezultatele studiilor privind toxicitatea acută la diverse specii de animale, se observă influența mare a modului de administrare asupra DL50. Deltametrinul sub formă de pulberi și suspensii apoase este mult mai puțin toxic decât cea sub formă de uleiuri sau solvenți organici (Pham Huu Chanh, 1984).
Toxicitatea acută a deltametrinului administrat șobolanilor pe cale orală a condus la apariția unor simptome ca: pătarea blănii, mârâit excesiv, salivare, diaree, somnolență, slăbiciune, dispnee, dificultăți în locomoție, hipotonie, corioatetoză, senzații cronice și moarte (Glomot, 1979; Klavlok, 1979; Ray și Kramer, 1979). Electroencefalogramele arată peak-uri de descărcare aleatoare înainte de coreatetoză (Ray și Kramer, 1979).
Șoarecii au prezentat mult mai puține simptome decât șobolanii după administrarea orală, diareea fiind singurul simptom prezentat (Glomot, 1980).
Șobolanii au fost injectați intraperitoneal cu deltametrin marcat radioactiv la doze de prag necesare pentru a produce simptomele motorii ale toxicității: tremur și coreoatetoză. Probe de sânge și creier au fost analizate pentru a se stabili conținutul de carbon marcat radioactiv și s-a realizat extracția cu etil acetat pentru a determina nivelele de deltametrin inițial, a derivatului său, acidul 3-fenoxibenzilic, și a radioactivității reziduale după extracție. S-a pus în evidență o corelație clară între izbucnirea simptomelor și nivelele de deltametrin din creier și sânge. S-a evidențiat că anumite nivele prag ale deltametrinului inițial din creier și sânge erau responsabile pentru desfășurarea simptomelor, și aceste simptome persistau atâta timp cât se menținea pragul (Rickard și Brodie, 1985).
Șoarecii au fost injectați intravenos cu deltametrin și drept urmare au prezentat tremurături puternice, convulsii și ataxie imediat după administrare. Tahicardia și problemele respiratorii au apărut la doze mai mari. După 4-5 ore animalele care au supraviețuit păreau normale. Imediat după injectare intraperitoneală s-a observat că șoarecii prezentau ușoare convulsii, mers țopăit, tonus muscular ridicat la nivelul cozii, dar toate aceste simptome au dispărut după 72 de ore la indivizii care au supraviețuit.
Animalele cărora li s-a administrat deltametrin prin gavare au prezentat rigidități ale țesutului muscular și convulsii la o oră după administrarea dozei. După 24 de ore prezentau hipermobilitate, mișcări stereotipice ale capului tahicardie, hipertonicitate la nivelul cozii și în câteva cazuri convulsii. Toate comportamentele acestea și simptomele infectării au dispărut după 48 de ore (Glomot și Chevalier, 1976)
Tabelul 5. Toxicitatea acută a tipurilor de deltametrin tehnic
Șobolanilor cărora li s-a injectat intravenos deltametrin au prezentat imediat după tratament contracții musculare, piloerecție, deficiențe respiratorii, convulsii, pareză a regiunii posterioare. Animalele supraviețuitoare au prezentat comportament normal după 48 de ore. Imediat după injectare intraperitoneală au fost observate simptome ca: tremur, convulsii, culcare la pământ și cianoză.
Aceste semne toxice au dispărut la animalele supraviețuitoare după 48 de ore de la administrare. Animalelor cărora li s-a administrat deltametrin prin gavare au prezentat lipsă de coordonare, convulsii, deficiențe respiratorii și hipomobilitate la scurt timp după dozare. Comportamentul normal a revenit după 3 zile (Glomot & Chevalier, 1976).
Într-un studiu, în care șobolanii au inhalat deltametrin, întregul organism a fost expus 6 ore la insecticid și s-au observat pe perioada expunerii hiperactivitate și iritație. Animalele erau hipersensibile la atingeri și zgomote și prezentau mișcări necoordonate. Investigații patologice globale au pus în evidență un stomac umplut cu gaze, intestine micșorate și hemoragie masivă și degenerarea țesutului la nivelul plămânului (Coombs & Clark, 1978).
Niște șobolani au fost expuși timp de 4 ore la un aerosol de deltametrin echivalent cu 2,8 g/m3, care este cea mai ridicată concentrație de deltametrin provenit dint-o pulbere hidrofobă, care poate fi transportată de aer. Aproximativ 80% din întregul aerosol avea un diametru aerodinamic mediu de mai puțin de 5,5 µm. La animalele expuse s-a pus în evidență dispnee și gâfâit. Greutatea relativă a plămânului și parametrii microscopici erau normali. Nu a existat mortalitate (Clark, 1980).
Iepurii (10 masculi și 10 femele) au fost tratați cu 2 g deltametrin în 2 ml PEG 400 per Kg greutate corporală, care a fost absorbit pe 80 cm2 de piele rasă proaspăt, timp de 24 de ore. Animalele au fost observate timp de 14 zile. Două dintre ele au prezentat eritem evident. Nu s-au produs modificări în greutate sau comportamente anormale. Prin analize histologice la nivelul ficatului, rinichilor și pielii s-au observat modificări minore, dar ele erau comune acestei specii de iepure, nefiind legate de tratament (Clair, 1977).
8.2 Iritații sensibilizării provocate de deltametrin
8.2.1 Iritații ale pielii
Unor masculi de iepure albinos, în număr de 12, cu o greutate de 2.5-3,5 kg, li s-a administrat 0,5 g de deltametrin atât pe blana rasă în totalitate, cât și pe blana tunsă. Pata de ocluziune a fost fixată pe piele timp de 23 de ore. Deltametrinul (98% puritate) tehnic nu a produs nici un efect de genul iritării (Coquet, 1967).
Unor masculi de iepure albinos, în număr de 6 exemplare, cu o greutate de 2,5-2,9 kg, li s-au administrat 0,5 g de deltametrin prelucrat (25 g/l suspensie fluidă concentrată) atât pe blana rasă în totalitate, cât și pe blana tunsă. După 24 de ore de expunere s-a observat o iritare ușoară (Glomot, 1981).
O evaluare similară a procedeului descris mai sus s-a realizat și pentru alte tipuri de preparate cum ar fi pulbere hidrofobă de concentrație 2,5%. Iepurii au prezentat o iritație moderată. Iepurii au prezentat eritem moderat timp de 72 de ore, în timp ce edemul s-a redus treptat în această perioadă, cu excepția zonelor de piele sacrificate (Glomot, 1981).
Potențialul de iritare al pielii a fost studiat utilizând Decis emulsificabil de concentrație 2,5% și Decis fluid 2,5%. Studiile au fost făcute pe iepuri și porci de guineea prin aplicarea deltametrinului în concentrații variate 0,05; 0,10; 0,5; 1 și 2,5%. Pragul iritativ era de 0,05% pentru Decis emulsificabil și 2,5% pentru Decis fluid. Intensitatea iritației depindea de conținutul relativ de compuși organici și substanțe emulsionante în produsul comercializat. Concentratul solubil în apă al Decis 2,5% prezintă un risc neglijabil de a produce dermită iritativă de contact (Bainova și Kalozanova, 1985).
8.2.2 Iritații ale ochilor
Deltametrinul (0,1 g/animal) a fost infiltrat în sacul conjunctival al ochiului la 6 masculi de iepure albinos, cu greutatea de 2,5 Kg, cu sau fără clătire înainte de infiltrare. Deltametrinul produce efecte trecătoare de iritare, în ambele cazuri (Coquet, 1976).
Unor masculi de șobolani albinoși, cu o greutate cuprinsă între 2 și 3 kg, li s-a administrat 0,1 ml deltametrin (25 g/l suspensie fluidă concentrată) în sacul conjunctival. Șase din ochii tratații au rămas nespălații, în timp ce ceilalți trei au fost clătiți cu apă călduță după 20-30 de secunde de la infiltrare. La doi dintre indivizi s-a constatat o lățire trecătoare a corneei după o oră de la dozare (1 clătit și unul neclătit) care s-a șters după 2 zile. O ușoară iritație a conjunctivei s-a constatat la toate animalele la început, care dispărea după 2 zile (Glomot 1981).
Un preparat de deltametrin 2,5% diluat 1/10 cu apă distilată (0,1 ml per iepure) provoacă un caz asemănător de mătuire a corneei la 3 din 9 iepurii examinați, care dispare după 4 zile. Preparatul nediluat (100 mg) administrat în sacul conjunctival al iepurelui produce complicații ale conjunctivei, irisului și corneei la toate animalele, în general moderate în severitate, cu un grad redus al opacității corneei persistând timp de 7 zile la doi iepuri (unul spălat, unul nespălat), (Golomot, 1981).
8.2.3 Sensibilizare
Deltametrinul (0,5 g/animal) a fost aplicat local pe pielea unor porci de guineea albinoși (10 masculi și femele) de trei ori pe săptămână, la interval de două zile timp de 3 săptămâni și odată la începutul celei de-a patra săptămâni. Preparatul a fost acoperit de o pată ocluzivă timp de 48 de ore. În ziua 1 și 10, porcii de guineea au primit o injecție intradermală cu 0,1 ml din adjuvantul lui Freud. Animalele au fost provocate la 12 zile după ultima aplicare cu 0,5 g deltametrin. Nu a fost pusă în evidență nici o reacție de sensibilizare (Guillot și Guilaine, 1977).
8.3 Expunere de scurtă durată
Șobolanii de sex masculin și feminin, pui abia înțărcați (20 din fiecare sex) au fost dozați prin gavare cu 0; 0,1; 1; 2,5 sau 10 mg deltametrin în PEG 200/kg greutate corporală pe zi timp de 13 săptămâni. Nu s-au observat efecte legate de tratamentul cu deltametrin în ce privește consumul de apă și hrană, mortalitatea, analizele de urină și hematologice. Examinările neurologice și oftalmoscopia nu au pus în evidență nici o anormalitate. La doza cea mai ridicată, o slabă hiperexcitabilitate a fost observată la anumiții șoareci în săptămâna a șasea. A fost observată o creștere în greutate a părții inferioare a corpului la masculii tratați cu o doză de 2,5 și 10 mg/kg.
Nu au fost semnalate efecte evidente legate de tratamentul cu deltametrin în ce privește rezultatele de laborator și greutatea organelor. Examinările macro- și microscopice a numeroase organe nu au arătat nici o modificare legată de tratament. După 13 săptămâni de tratament la 5 masculi și 5 femele, din fiecare grup, li s-a permis refacerea timp de 4 săptămâni. Nu s-a observat nici un caz de hiperexcitabilitate, greutatea corpului era ușor crescută la grupul tratat față de grupul de control. Până la doza de 1 mg/kg nu s-au observat efecte (Hunter, 1977).
Patru grupe de șobolani CD (8 din fiecare sex per grup) au fost expuși unui aerosol de deltametrin, timp de 6 h pe zi, 5 zile pe săptămână, timp de 2 săptămâni, și 4 zile din a treia săptămână. Media concentrației de deltametrin în aerosol era de 3; 9,6 și 56,3 mg substanță activă/m3 cu aproximativ 87% particule respirabile cu diametrul mai mic de 5,5 µm. Nu s-au observat decese ca urmare a expunerii la deltametrin. Semne de iritare datorită pulberii au fost observate la toate animalele expuse datorită pulberii. La animalele expuse la doza cea mai înaltă s-au constatat și alte semne toxice cum ar fi ataxia și mersul cu spatele arcuit. Masculii de șobolani au suferit o scădere în greutate cu aproximativ 5% în toate grupurile. O creștere a ionilor de sodiu din ser s-a observat la dozele mai ridicate. Nu s-au pus în evidență nici o leziune la doza cea mai ridicată comparativ cu grupul de control. Iritația și pierderea în greutate au fost singurele efecte observate, iar la 3 mg/m3 acestea au fost ușoare de aceea acesta poate fi considerat concentrație fără efect.
Câini de vânătoare de sex masculin și feminin (3-5/sex per grup), cu vârstă de 25 de săptămâni, au primit o doză orală zilnică de 0; 0,1; 1; 2,5; sau 10 mg deltametrin/kg greutate corporală în capsule gelatinizate de PEG 200, timp de 13 săptămâni. Toate grupurile tratate au prezentat o ușoară creștere în greutate, dar acesta nu era corelată cu doza aplicată. Diaree a fost constatată la toate grupurile de animale pe toată perioada de dozare. Dilatarea pupilei a fost constatată la câinii care au primit o doză de 2,5 și 10 mg/kg pe zi. Acest semn a fost observat la 4-7 ore de la dozare și a persistat pe toată perioada zilei. Incidența vărsăturilor a crescut odată cu creșterea dozei, cu excepția dozei de 0,1 mg/kg. La doza cea mai ridicată s-a observat instabilitate, tremur și mișcări rapide mai ales la masculi în săptămânile 2, 3 și 4. Secreție abundentă de salivă a fost constatată inițial, iar apoi a scăzut treptat pe perioada dozării.
După 5-12 săptămâni, are loc depresia reflexului gag, care s-a observat la toate grupurile de animalele într-o anumită proporție. Totuși acest lucru nu a fost considerat ca având o semnificație toxicologică importantă. Exagerarea sau depresia reflexului rotulian a fost observată la unele animale din toate grupurile mai ales la doze de 1; 2,5 și 10 mg/Kg pe zi. Unele dintre animalele tratate au manifestat depresie a reflexului de flexie. La doze de 2,5 și 10 mg deltametrin/kg pe zi s-a produs o modificare a EEG la unele animale, după 12 săptămâni de tratament. Evaluări histopatologice ale țesuturilor și organelor incluzând sistemul nervos, nu au pus în evidență anormalități care ar putea fi legate de tratamentul cu deltametrin. Pe perioada recuperării reflexul gag a continuat să fie redus, în timp ce exagerarea reflexului rotulian a putut fi observat în continuare la unii câini cărora li s-a administrat 1 mg/kg (Cheterman, 1977).
8.4 Expunere de lungă durată și carcinogeneza
Masculi și femele de șoareci Charles River (80 din fiecare sex per grup) au fost tratați cu o dietă conținând deltametrin la următoarele concentrații 0, 1, 5, 25 sau 100 mg/kg zilnic timp de 24 de luni. Nu au existat efecte evidente în ceea ce privește consumul de hrană, comportamentul general, greutatea corpului și mortalitate. Analize de sânge și de urină au pus în evidență parametrii normali după 12, 18 și 24 de luni. Analiza microscopică a țesuturilor nu a arătat nici o leziune legată de efectul deltametrinului. Incidența tumorilor nu a fost influențată de administrarea de deltametrin. Nu s-au observat efecte nici la concentrația cea mai ridicată de 100 mg/kg dietă (Goldenthal, 1980).
Deltametrin administrat prin gavare unor C57BL/6 șoareci la 4 concentrații diferite: 0, 1, 4 și 8 mg/kg greutate corporală și unor șobolani BDVI la 3 concentrații diferite: 0, 3 și 6 mg/kg greutate corporală, 5 zile pe săptămână timp de 104 săptămâni. După terminarea tratamentului animalele au fost observate până în a o sutadouăzecea săptămână de viață când toți supraviețuitorii au fost omorâți.
Tratamentul a avut un ușor efect asupra creșterii organismului ratei de supraviețuire, în special asupra grupurilor tratate cu doza cea mai ridicată. La șoarecii C57BL/6, diferite tipuri de tumori au fost observate la toate grupurile tratate. O incidență crescută de limfoame a fost observată la șoarecii care au primit o doză de deltametrin de 1 și 4 mg/kg greutate corporală, dar nu și la grupul tratat cu 8 mg/Kg greutate corporală. Nu s-a observat o diferență semnificativă în ce privește incidența adenoamelor pulmonare, tumori ale celulelor renale, sau alte tipuri de tumori la grupurile tratate față de grupurile de control.
La șobolani BDVI s-a constatat o incidență crescută a cancerelor hipofizare, tiroidiene și mamaliene. Totuși nu s-a putut stabili o corelație directă (Cabral, 1986).
Masculi și femele de șobolani Charles River (90 din fiecare sex per grup) au fost hrăniți cu 0, 2, 20 și 50 mg deltametrin/Kg dietă timp de 2 ani. Au fost utilizate de asemenea încă două grupuri de control (60 de exemplare din fiecare sex). Câte 10 animale din fiecare grup au fost sacrificate la intervale de 6, 12 și 18 luni. Nu au fost observate schimbări în comportamentul general al animalelor legate de tratament. Rata de supraviețuire a fost aceiași și la grupul căruia i s-a aplicat tratamentul și grupului de control (50-67%).
Șobolanii din grupul care a primit 50 mg/kg au suferit o ușoară scădere în greutate spre deosebire de șobolanii din grupul de control, deși au primit aceiași cantitate de hrană. Constatările oftalmoscopice au fost în general similare atât la șobolanii tratați cât și la grupul de control. Nu au avut loc modificarea parametrilor hematologici și biochimici cu excepția scăderii activității SGPT (glutamat piruvat transaminaza din ser) la 6 luni în cazul grupurilor cărora li s-a administrat doza mijlocie și doza cea mai ridicată. Greutatea organelor nu a fost afectată.
Constatările macroscopice și microscopice au fost normale cu excepția unei ușoare creșteri a degenerării nervului sciatic, tibial și plantar la grupurile cărora li s-au administrat 20 mg/Kg și 50 mg/Kg în luna a 18-a, dar nu și la terminarea tratamentului. De aceea acest lucru nu a fost considerat efect semnificativ al tratamentului. S-a pus în evidență cancer testicular, adenoame ale celulelor intestițiale. Incidența cancerului la sfârșitul tratamentului a fost: grupul de control 0/37; grupul de control 2, 4/35; grupul căruia i s-a administrat doza scăzută, 1/38; grupul cu doza mijlocie1/30; grupul care a primit doza cea mai ridicată. 6/38. Incidența cancerului la doza cea mai ridicată nu a fost cu mult mai mare față de restul grupurilor, de aceea fenomenul a fost considerat spontan (Richter și Goldenthal, 1983).
Câine: Unor căini de vânătoare (8 din fiecare sex per grup) li s-a administrat deltametrin dizolvat în ulei de porumb în următoarele concentrații 0, 1, 10 și 40 mg/Kg, timp de 24 de luni. Aceasta corespunde unor nivele de 0; 0,025; 0,25 și 1 mg/Kg greutate corporală. Greutatea corporală individuală și consumul de hrană au fost determinate săptămânal. S-au realizat examinări oftalmoscopice, hematologice, biochimice și analize de urină pe toată perioada la 6, 12, 18 și 24 de luni. Examinări neurologice au fost realizate la 1 an de la începerea tratamentului și înainte de terminare. Nu a fost constatat nici un semn de intoxicație la nici un câine.
Greutatea corporală și consumul de hrană au fost normale atât la grupul de control cât și la cel tratat. Nu s-a constat nici o modificare în urma examinării oftalmoscopice. Au fost puse în evidență niște diferențe în ce privește parametrii biochimici și hematologici, dar nu de mare importanță. Două animale tratate și două netratate au murit pe perioada studiului.
Nu au fost evidențiate modificării microscopice, iar efectele inflamatorii, degenerative și proliferative au fost doar de natură spontană. În concluzie nu au fost evidențiate efecte carcingene nici la concentrația maximă de 40 mg/Kg dietă (IRDC, 1980).
8.5 Mutageneza
Microorganisme. S-au realizat teste de reparare ADN la Escherichia coli la nivele de deltametrin de 1250, 2500, 5000 µg/ml. Deltametrinul a fost dizolvat în dimetil sulfoxid (DMSO) și 0,1 ml din această soluție a fost aplicată pe o plăcuță. Inhibiția de creștere a fost comparată între mutanții incapabili să realizeze repararea ADN (p3478 și CM611) și tipul sălbatic. O precipitare parțială a soluției de deltametrin a avut loc când aceasta a venit în contact cu soluția apoasă a mediului de creștere bacterian. Deltametrinul nu a provocat nici leziune la nivelul macromoleculei de ADN (Peyere, 1980).
Deltametrinul a fost examinat, cu privire la potențialul mutagen, prin testul Ames cu 5 tulpini de Salmonella typhimurium (TA1535, TA1537, TA1538, TA98, TA100) la doze de 2, 10, 50, 200, 500, 1000, 5000 µg/plăcuță sau mai multe. Deltametrinul nu a avut nici un efect asupra ratei mutațiilor la nici una din tulpini la nici o concentrație aplicată (Peyre,1980).
Același test Ames a fost realizat la concentrații de 0,2; 2; 20; 200 sau 400 µg deltametrin/plăcuță cu enzime microzomale. Compușii nu au influențat numărul tulpinilor care a revenit la fenotipul sălbatic, din cele 5 tulpini de Salmonella typhimurium. Deltametrinul a fost din nou dizolvat în DMSO și precipitat cu o soluție de 200 µg/plăcuță sau mai mult (Fouillet, 1976).
Kavlock în 1979 a descoperit că deltametrinul nu este mutagen, prin două experimente cu Salmonella typhimurium la doze de 0-1000 µg/plăcuță în DMSO, cu sau fără activare metabolică. S-au obținut de asemenea rezultate negative utilizând Escherichia coli la 10-1000 µg/plăcuță la fel și cu Saccharomyces cerevisiae la concentrații de 1-5%, în ambele cazuri cu sau fără activare metabolică.
Deltametrinul nu a fost găsit ca având potențial mutagen în tulpinile TA100 și TA98 de Salmonella typhimurium, în prezenta sau absența sistemului activator din ficat, folosind metodele de încorporare în plăci sau teste de variație. Compusul dizolvat în DMSO a precipitat separându-se de soluție la 600 µg/plăcuță (Pluijmen, 1984).
Celule în cultură. Deltametrinul, dizolvat într-o mixtură de ulei cremaphor și etanol (1:1) a fost aplicat unei culturi de celule ovariene de hamster chinezesc la concentrații de 0,04; 0,2; 1,0 sau 5,0 mmol/litru, cu sau fără activare metabolică, și examinat pentru a vedea daca există vreo aberație cromozomială sau recombinare între cromatidele surori. Datorită efectului citotoxic ridicat al uleiului cremaphor combinat cu mixtură S-9 sau deltametrin, nici o celulă nu va crește în plăcile de control fără activare, sau în plăcile cu 5 mmol/litru deltametrin, cu sau fără activare. Un grad ridicat de aberații cromozomale și recombinări între cromatidele surori a fost observate în plăcile conținând 1mmol deltametrin/litru, cu activare. În orice caz absența valorilor de control au făcut interpretările echivoce.
Un al doilea studiu a fost realizat prin dizolvarea deltametrinului în DMSO și aplicarea lui celulelor la concentrații de 0,001; 0,1 sau 0,2 mol/litru, cu sau fără activare metabolică. În acest studiu deltametrinul nu a produs nici un efect citotoxic și nici aberații cromozomale sau recombinări în celulele de hamster chinezesc. Nu s-au realizat plăci de control și a fost preparată o singură plăcuță per doză (Sobels, 1978).
Alte studii făcute în 1984 pe celule de hamster chinezesc V79 au demonstrat același lucru (Pluijmen,1984).
Șoarece. S-a realizat un experiment citogenetic în vivo pe șoareci (3 masculi și 3 femele per grup). Șoarecilor li s-a administrat oral deltametrin în ulei de susan două zile consecutiv la concentrații de 5 sau 10 mg/Kg greutate corporală. Incidența aberațiilor cromozomale în celulele măduvei osoase și micronucleii eritrocitelor policromatice grupurilor tratate a fost comparabilă cu cea a grupurilor netratate (Sobels, 1978).
Deltametrinul a fost aplicat o singură dată, în concentrație de 15 mg/Kg greutate corporală șoarecilor Swiss. Efectul în timp, asupra cromozomilor celulelor din măduva osoasă, a fost evidențiat prin sacrificarea a două animale la fiecare 3 h timp de 24 h. Raportul arată că incidența aberațiilor cromozomale era scăzută și s-a constatat că distribuția acestora nu era legată de timp. Ca urmare nu s-a raportat dependența de timp a aberațiilor cromozomiale (Sobels, 1978).
Deltametrin dizolvat în ulei de măsline a fost administrat pe cale orală unor femele de șoareci Swiss într-o doză unică sau repetată de 1,36; 3,4 6,8 mg/Kg pe zi. Frotiuri cu extracte din măduva osoasă au fost preparate la 6, 24 sau 48 de ore după tratament. Nu s-a pus în evidență nici o activitate mutagenă la deltametrin, în timp ce substanța de control, ciclofosfamida, a indus un răspuns pozitiv.
În urma a numeroase teste in vivo și in vitro s-a constatat că deltametrinul nu are efecte mutagene.
9. Modul de acțiune al piretroizilor și problema rezistenței la acești compuși
9.1 Modul de acțiune al piretroizilor
Piretroizii sintetici sunt toxici pentru sistemul nervos, acționând la nivelul axonilor din sistemul nervos central și periferic prin interacția cu canalele de sodiu la mamifere și/sau insecte.
Schemele potențialelor de acțiune făcute de Lazdunski și Narahashi pentru diverși piretroizi arată o diminuare a amplitudinii potențialului de acțiune și în același timp o alungire a acestuia. S-ar părea, că piretroizii acționează asupra porții h a canalelor de sodiu (vezi figura) încetinind închiderea acestei porți. Determină de asemenea o diminuare a conductanței pentru sodiu și potasiu gNa și gk. Acțiunea piretroizilor este legată în primul rând de numărul de canale de sodiu deschise atunci moleculele acestora se apropie de membrane nervoase, dar acțiunea acestora depinde și de viteza de închidere și deschidere a acestor canale.
Figura 8 – Schema reprezentând funcționarea canalelor de sodiu și potasiu funcție de timpul …….. a unei variații bruște a potențialului membranei
Asupra unor insecte pe cale de intoxicare cu piretroizi s-au indus activități electrice repetitve care pot de exemplu să inducă o “vidanjare” permanentă a neurotransmițătorilor musculari ai insectelor, mai ales glutamate și GABA, care determină contracții permanente la insectele tratate cu deltametrin în prima fază a intoxicației.
Studiul efectului temperaturii în vitro confirmă observațiile făcute in vivo cu privire la acțiunea piretroizilor. Studii fine de electrofiziologie arată că efectul este maxim la 5°C și, când se pornește de la 23°C, nu se observă formarea de unde lente cu o intensitate mai mare pe axonul de langustă. Cu toate acestea trebuie luate măsuri de precauție în ce privește piretroizii, spre deosebire de veratridină care se comportă invers la variațiile de temperatură, la care inactivitatea la 23°C nu implică lipsa fixației la această temperatură. De fapt, dacă tratăm axonul de langustă, la temperatura de 23 °C cu un piretroid, care pe deasupra a fost spălat cu atenție, nu observăm întotdeauna activitate la 23°C, dar acțiunea toxică scade odată cu scăderea temperaturii.
Explicația acestui fenomen de termodependență, își are rădăcinile în natura lipidică a membranei și în posibilitatea acestora de a-și schimba starea de la fluid la rigid, în funcție de temperatură, exact ca un litru de ulei care fiind trecut de 5°C la 20°C, trece prin toate stările de vâscozitate.
Aici într-adevăr este vorba de microvâscozitate care se arată direct responsabilă de starea canalelor de sodiu și potasiu. Aceste constatări au putut fi demonstrate indirect prin vitezele diferite de conducție ale membranelor în funcție de temperatură. Deci, temperatura influențează direct numărul de canale aflate în funcțiune, în consecință numărul de posibilități ca un receptor al canalului de Na+ să fie în stare deschisă, care seamănă cu starea optimă de acțiune a piretroizilor.
Câteva studii fundamentale efectuate la Facultatea din Nice de către Lazdunski și Jacques au fost realizate pe două clone de neuroblastom:
NIE 115: neuroblastom de șoarece (care poate fi excitat electric)
C 9: neuroblastom de șobolan (care nu poate fi excitat electric)
Acest neuroblastom poate suferi fluctuații termice și reacționează la nivelul canalelor de sodiu cu toxine specifice acestor canale:
Tetrodoxină
Graianotoxină, batracotoxină, veratridină, aconitină
Toxine polipeptidice cum ar fi cele de la anemonele de mare și scorpion
Sunt utilizate de obicei două tehnici:
măsurarea fluxului ionic, prin măsurarea intrării ionilor de sodiu marcați în celulă
măsurări electrofiziologice
Prin măsurarea fluxului de intrare a ionilor de Na efectuată pe clone de NIE 115 și C 9, se pune în evidență potențialul efectul piretroizilor prin toxinele grupelor 2 și 3.
Figura 9 – Efectul stimulării piretrinoidei și a veratridinei asupra intrării 22Na+
Acțiunea de potențializare se dovedește a fi excelentă la concentrații de 10-6 M. Studiile arată că piretroizi sunt eficace la nivelul canalelor de Na și a diferiților receptori ai canalelor 2 și 3. TTx reprezintă un caz particular, întrucât inhibă întregul sistem.
Efectele temperaturii asupra canalelor de Na au o mare importanță, mai ales asupra acțiunii diverselor toxine. Se observă mari variații ale afinității în funcție de temperatură pentru toxinele studiate. În plus s-a demonstrat că există o competiție asupra situsurilor active. De exemplu este posibil să suprimăm efectul intrării ionilor de Na cu ajutorul kadetrinei ca și catalizator pentru un compus puțin activ NRDC 119 în doze de până la 125×10-6 M. Se pare că afinitatea pentru receptori este foarte diferită în funcție de diversele teste, conform cu tabelul de mai jos.
Tabelul 6. Coeficientul de afinitate al diferiților piretroizi pentru cele două linii celulare NIE 115 și C 9.
Figura 10 – Exemplu de mecanism competitiv în produși activi și inactivi – Aportul veratridinei stopează activitatea batracotoxinei și reduce activitatea veratridinei prin competiția cu situsurile active
Studiile electrofiziologice pe celulele nervoase au demonstrat că deltametrinul este o substanță neurotoxică la concentrația de 10-6 M, având un efect puternic și la 10-5 M. Această acțiune este inhibată de TTX la o concentrație de 10-8 M, cu un timp de răspuns de 100 ms, pe când TTX singur are un timp de răspuns de 10 ms.
Figura 11 – Exemplu de mecanism competitiv în produși activi și inactivi – Refacerea activității veratridinei urmează aportului NRDC 119 inactiv în condițiile date
Diferențele de acțiune ale toxinelor asupra canalelor de Na sunt:
menținerea canalului deschis în permanență (veratidină)
încetinirea închiderii porții h (toxine peptidice)
Piretroizii se fixează la nivelul canalelor de Na în timp ce poarta h este în poziție deschisă, dar nu o menține definitiv deschisă. De fapt asistăm la o închidere mult mai lentă a porții. Piretroizii provoacă deci o cinetică lentă a canalelor de sodiu similar toxinelor anemonelor de mare sau scorpionului.
Studiile elecrofiziologice făcute pe sușe de NIE 115 constituind un model similar cu cel al axonului în ceea ce privește tipul de răspuns înregistrat, fapt care confirmă în totalitate studiile făcute de Narahashi printr-o metodologie diferită, și mai mult cantitativă.
Piretroizii produc, deci o prelungire a timpului în care canalul de Na este menținut deschis, ceea ce corespunde cu o prelungire a fazei de depolarizare a potențialului de acțiune. Un exemplu este prezentat în figura 12 care reprezintă efectul unei soluții fiziologice conținând 3×10-7 M de S-bioaletrin asupra unui axon de Gândac de bucătărie, Periplaneta americana. Încetinirea fazei de repolarizare a potențialului de acțiune sub efectul piretroizilor (figura), poate antrena apariția unei activității electrice repetitive (figura).
Figura 12 – Efectul unei soluții fiziologice conținând 3.10-7 M de S-bioaletrină asupra potențialului de acțiune
Poate exista un fenomen important de sinergie între piretroizi și toxine cu un factor de ordine 6. Acest lucru face ca acțiunea să se producă la situsuri diferite la nivelul unui canal de Na.
Studiile asupra sușelor C9 sunt interesante deoarece acest tip de neuroblastom este particular: nu generează potențiale de acțiune (este din punct de vedere electric inexcitabil), deoarece are un mecanism al porților h și m diferit de celelalte. Anumite porți h sunt prea rapide în comparație cu cele m.
Deltametrinul de exemplu, descoperă canalele de Na în 4 secunde, care este de asemenea timpul necesar TTX la concentrații de 10-5 M pentru a bloca sistemul.
Se pare că canalele C 9 se încadrează în categoria canalelor silențioase, puse în evidență cu mult timp în urmă la mamifere, dar care există cu siguranță și la insecte. Sunt denumite silențioase deoarece nu sunt activabile electric ci doar chimic. La mamifere a fost demonstrat că un anumit număr de celule secretoare ar avea canale silențioase. Sușele C 9 fiind echipate cu canale de Na silențioase, piretroizii acționează asupra acestui tip de canale, dar nu se cunosc care sunt funcțiile lor la nivelul celulei.
În concluzie, Jacques și Frelin consideră că există 4 situsuri distincte de acțiune a toxinelor asupra canalelor de Na:
situsul TTX
situsul veratridin, batracotoxina
situsurile toxinelor polipeptidice
situsurile de acțiune a piretroizilor
Problema temperaturii este în cele din urmă foarte importantă deoarece este un factor major de acțiune al pesticidelor și al piretroizilor. Trebuie amintit că temperatura internă a unei insecte este reglată de temperatura externă a mediului în care trăiește insecta. Această termoreglare este foarte sensibilă deoarece o simplă trecere a unui nor poate face să varieze temperatura internă a unei lăcuste de fânețe cu 3-4°C în câteva minute.
Influența temperaturii joacă de asemenea un rol important asupra metabolismului enzimatic, de exemplu, la Schistocerca α glicozidaza se multiplică în organismul insectei de peste 2,5 ori, la o creștere a temperaturii de 10 °C, dar la peste 40°C a temperaturii interne se denaturează, efectul multiplicării enzimei fiind anulat.
Un alt exemplu la Tenebrio molitor, activitatea proteayelor este legată de temperatură și reacționează foarte puternic la șocuri termice: de exemplu dacă o larvă trece de la temperatura de 23 °C la o temperatură de 13 °C face să scadă activitatea proteazelor, dar la începutul celei de a zecea zile la o temperatură de 13 °C această activitate crește și ajunge la o proporție de două ori mai mare decât cea inițială și readuce larva la 23 °C, care revine la starea inițială doar în câteva ore. Activitatea enzimatică este foarte importantă în procesul de degradare al piretroizilor mai ales activitatea oxidazelor și esterazelor.
Toate aceste acțiuni diverse ale temperaturii intervin puternic în activitatea deltametrinului, de exemplu, la Plutella, la altitudine persistența produsului atinge 18 zile, pe când la nivelul mării persistența este de doar 7 zile, deoarece la altitudine variația termică zi/noapte este foarte mare, ea poate explica diferența de activitate fiindcă acest rezultat a fost observat în anumite cazuri, în absența pluviometriei.
Se pare că există mai multe răspunsuri cu privire la ipoteza pusă de Narahashi privind influența temperaturii, care după părerea lui se explică doar datorită variației penetrației cuticulare.
Se poate spune că toxinele sistemului nervos acționează mai mult asupra permeabilității membranei, decât asupra inhibitorilor metabolismului, doar două toxine acționează diferit rotenone și cianidele.
După Narahashi modul de acțiune al toxinelor asupra sistemului nervos se poate clasifica în 3 mari grupe:
Inducerea unei modificării la nivelul potențialului membranei. Nu se cunosc insecticide care acționează strict pe această cale. Totuși aletrinul poate cauza o depolarizare slabă. Acest mod de acțiune se întâlnește în cazul batracotoxinei.
Inhibitori ai permeabilității pentru Na. Este modul de acțiune al tetrodoxinei. În acest caz nu există nici un efect asupra celorlalți parametrii ai permeabilității sau asupra potențialului de repaus. Piretroizii acționează pe această cale, dar selectivitatea lor pentru Na nu este totală.
Inhibitori ai permeabilității pentru Na și K. DDT este un exemplu tipic al acestui mod de acțiune, dar apare și la anumiții piretroizi în funcție de doza utilizată (alertin, aldrin transdiol).
Toate acestea nu explică mereu într-o manieră satisfăcătoare, de ce efectul șoc este un efect letal. Cu toate acestea în aceste două fenomene, efectul doză nu explică pare foarte important, și este fără îndoială o problemă legată de cantitatea de informație de la sistemul nervos periferic care ajunge la sistemul nervos central. Este foarte probabil ca aceste fenomene să nu poată fi explicate prin cinetica penetrației membranare, reducându-se la o simplă problemă de polaritate moleculară, condiție fără îndoială necesară dar nu suficientă cum sugerează anumiți autori.
În orice caz modul de acțiune molecular, la nivelul fluxului de sodiu pare a fi stabilit, dar modul prin care produsul va acționa nu este întotdeauna evident. În concluzie s-au pus în evidență două modalități de intoxicare, prin contact și prin ingestie, dar în practică cele două modalități se combină adesea, de exemplu, în cazul omizilor care defoliază capsulele de bumbac. Este cert că acest lucru, contactul cu insecticidul, se realizează mai ales prin intermediul chimioreceptorilor externi, mai ales cei de la nivelul apendicilor, prin care insectele preiau doza maximă, care este de asemenea cale principală de contact cu insecticidul. Ne putem astfel imagina că factorii fiziologici ghidează mesajul în funcție de intensitatea stimulilor primiți, ca și în cazul arcului reflex al durerii la mamifere. Această ipoteză nu face trecerea până la sistemul nervos central și al căilor nervoase centrale, asistăm la un efect de întoarcere la receptorii periferici, inducând doar un efect de paralizie parțială sau locală, fenomen confirmat de faptul că insectele care prezintă fenomenul de knock-down (KD) au totuși o activitate respiratorie care nu este neglijabilă.
Un experiment realizat într-o cameră de asimilație care permite măsurarea precisă a CO2 respirat, simultan pe două grupuri de muște domestice, unele care vor suferi un tratament cu S-bioaletrină și celelalte netratate au prezentat o slabă diferență de activitate respiratorie, muștele tratate eliminau mai greu CO2 decât muștele din grupul martor.
Un alt experiment este diureza aproape instantanee care apare asupra tuturor insectelor supuse contactului cu piretroizi.
Ingram (1955) a observat acest fenomen asupra gândacilor de bucătărie și muștelor, imediat după aplicarea locală pe abdomen, sau prin injecție abdominală. El a emis ipoteza că această manifestare este produsă de acțiunea piretroizilor asupra activității secretoare a acestor celule epidermale. Această pierdere a apei este explicată printr-o transpirație externă abundentă, dar și o inundație semnificativă a căii nervoase. Încă nu se știe dacă este vorba de un reflex de apărare, sau de o reacție normală la piretroizi, prin acțiunea acestora asupra canalelor silențioase. Această chestiune încă se studiază.
Altă observație fără răspuns clar este cu privire la relațiile dintre celulele secretoare activate de piretroizi și acțiunea letală a hemolimfei, prelevată dintr-o insectă pe moarte, după contactul cu piretroizi și injectată într-o insectă sănătoasă după cum au demonstrat Blum și Kearns în 1956.
Studii recente au demonstrat o serie de efecte variate în funcție de doza utilizată. Spre deosebire de constatările făcute de Ruscoe în 1977 se poate spune că efectele deltametrinului sunt reprezentate în figura 13 pentru mai multe genuri.
Figura 13 – Reprezentarea teoretică medie a efectului aplicării deltametrinului asupra mai multor specii
Această curbă a putut fi stabilită pentru 3 specii de insecte și a putut explica numeroasele fenomene observate în natură, fenomene care au părut inexplicabile cercetătorilor, dar care au fost explicate foarte bine prin studiul evoluției efectului în funcție de doză. Problema este că și cantitatea de substanță activă schimbată de fiecare specie poate ci de asemenea în funcție de substratul alimentar dominant. Acest lucru a fost demonstrat pe Epilachana varivestris.
A fost demonstrat de asemenea evoluția DL 50 a deltametrinului pe durata întregii zile. Este clar că doza crește și descrește cu perioada diurnă. S-a presupus că lumina influențează fitocromul din plante care acționează asupra funcționării oxidazelor care joacă de asemenea și un rol detoxifiant.
Prin observarea acestor fenomene s-a descoperit decurgând termenul de rezistență.
9.2. Rezistența la piretroizi
Rezistența a fost definită de OMS ca apariția într-o populație de insecte a unor grupuri care au capacitatea de a tolera doze care în mod normal sunt letale. Această rezistență este determinată fiziologic și poate fi de două tipuri:
rezistență internă
rezistență dobândită prin acomodare
Utilizarea intensivă a piretroizilor în ultimii 20 de ani a condus la apariția rezistenței la multe specii de insecte și acest lucru reprezintă un impediment în utilizarea lor în continuare în programe de control ale dăunătorilor.
Astfel că, după 4 ani de utilizare agricolă, au fost confirmate câteva cazuri de rezistență care au apărut pe teren, mai ales la speciile:
Plutella xilostella – sud estul Asiei
Scrbipalpula sp .- în Peru
Musca domestica – Danemarca și Franța
Myzus persicae – Anglia
Spodoptera exigua – America centrală
Se pare că este vorba de un caz de rezistență încrucișată și este posibil ca principala cauză de rezistență la piretroizi să fie legată de un grad ridicat de rezistență prealabilă la organofosfați și compuși organoclorurați.
Canalele de Na activate de voltaj asigură rapid și selectiv calea ionică care determină generarea potențialului de acțiune și propagarea lui. Subunitatea α a canalelor de Na reprezintă situsul de legare pentru numeroase neurotoxine și droguri terapeutice. Multe din aceste situsuri de legare au fost identificate prin mutații induse selectiv la nivelul subunității α a canalelor de Na din celule mamaliene.
Mult mai puține lucruri sunt cunoscute despre relația structură-funcție a canalelor de sodiu de la insecte deoarece acestea au fost clonate recent și condițiile pentru funcționarea lor au fost puse în evidență abia de curând.
Această expresie heterologă asigură noi oportunității ale studiului structură-funcție, deoarece modificarea structurilor de legare a liganzilor se poate identifica prin selecția insectelor rezistente la liganzii neurotoxici, mai ales cei care au drept țintă canalele de Na. Relația structură-activitate se poate determina și prin compararea canalelor de Na de la mamifere cu cele de la insecte, insectele fiind sensibile la un număr de neurotoxine ca de exemplu piretroizii.
Un mecanism important al rezistenței denumit ”knock-down resistens” (kdr), care conferă rezistență încrucișată întregii clase de piretroizi, se caracterizează prin sensibilitate redusă a sistemului nervos al insectei la acești compuși.
Acest tip de rezistență a fost evidențiat la multe specii de insecte, dar caracteristic mai ales muștelor, unde s-au întâlnit mai multe variații ale kdr, inclusiv super-kdr.
Studii genetice au arătat o legătură strânsă între rezistența kdr și genele pentru canalele de Na de tip para, nu doar la muște ci și la alte insecte.
Analize moleculare ale secvenței de 6,3 Kpb care codifică canalele de Na de tip para, au identificat două resturi de aminoacizi substituiți la insectele rezistente la piretroizi: L1014F din domeniu ll S6 și M918T din domeniul ll S4-S5 linker. L1014F a fost descoperit atât la muștele kdr cât și al muștele super-kdr, pe când cea de-a doua mutație a fost descoperită doar la super-kdr.
Modificarea canalelor de Na de către piretroizi a fost descrisă printr-un model “foot-in-the-door”, canalul trebuie să se deschidă înainte de legarea drogului, iar acesta trebuie să se disocieze înainte de închiderea canalului. Depinzând de prepararea soluției, piretroizii pot crește, descrește sau menține neschimbată amplitudinea curentului de sodiu, și pot modifica uneori canalele în stadiul de repaus.
Mutația kdr și super-kdr reduce deschiderea canalelor de Na în absența drogului prin reducerea fracției de canale de Na care se deschid ca răspuns la depolarizare. Pe lângă acesta, mutația reduce afinitatea deltametrinului pentru canalele de Na și reduce timpul în care canalele de Na rămân deschise după care s-a legat drogul. Prin urmare mutația reduce atât forța cât și eficiența acțiunii insecticidului.
9.2.1 Efectul mutațiilor kdr și super-kdr asupra selectivității canalelor la Drosophila sp.
Pentru ca fenomenul rezistenței să poate fi studiat mai îndeaproape, s-a realizat clonarea genelor mutante kdr și super-kdr în canalele de Na de la Drosophila sp.
Studii anterioare cu piretroizi au arătat că modificarea canalelor este realizată prin deschidere. Prin urmare, s-a determinat întâi dacă kdr și super-kdr reduce deschiderea canalelor pe perioada depolarizării. În absența deltametrinului cinetica canalelor este foarte puțin afectată de mutație.
Modificări semnificative în disponibilitatea canalelor datorită acestei mutații sunt realizate prin aplicarea toxinei II provenită de la Anemonia sulcata (ATX-II). Această toxină scade dramatic inactivarea canalelor de tip sălbatic și crește conductanța sodiului la maxim, de aproximativ 2 ori (GNa).
Cum am precizat anterior piretroizii încetinesc inactivarea și deactivarea canalelor și creșterea potențialului negativ mai mult decât normal. Deltametrinul are efecte similare mult mai puternice și cinetica canalelor este mai extremă.
Canalele de Na nemodificate se închid extrem de repede când are loc repolarizarea membranei, dar deltametrinul modifică canalele rămânând deschise chiar la potențiale foarte negative.
Insecticidul produce cozi de curent care servesc ca măsură a modificării. În figura sunt comparate două cozi de curenți pe perioadă.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Pesticide. Circuitul In Natura al Pesticidelor (ID: 155524)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.