El paraquat ( nombre trivial ; / ˈpærəkwɒt / ), o dicloruro de N , N′ - dimetil-4,4′-bipiridinio ( nombre sistemático ), también conocido como viológeno de metilo , es un compuesto orgánico con la fórmula química [ ( C6H7N ) 2 ]Cl2 . Está clasificado como un viológeno , una familia de heterociclos redox -activos de estructura similar. [5] Esta sal es uno de los herbicidas más utilizados . Es de acción rápida y no selectiva, matando el tejido vegetal verde al contacto. También es tóxico (letal) para los seres humanos y los animales debido a su actividad redox , que produce aniones superóxido . Se ha relacionado con el desarrollo de la enfermedad de Parkinson [6] [7] y está prohibido en 58 países. [8] [9]
El paraquat puede presentarse en forma de sal con cloruro u otros aniones; las cantidades de la sustancia a veces se expresan únicamente por la masa del catión (catión paraquat, ion paraquat).
El nombre se deriva de las posiciones para de los nitrógenos cuaternarios .
La piridina se acopla mediante tratamiento con sodio en amoníaco seguido de oxidación para dar 4,4'-bipiridina . Esta sustancia química se dimetila luego con clorometano para dar el producto final como sal de dicloruro. [10]
El uso de otros agentes metilantes produce bispiridinio con contraiones alternativos . Por ejemplo, la síntesis original de Hugo Weidel utilizó yoduro de metilo para producir el yoduro de di . [11]
Aunque se sintetizó por primera vez en 1882, [11] las propiedades herbicidas del paraquat no se reconocieron hasta 1955 en los laboratorios de Imperial Chemical Industries (ICI) en Jealott's Hill , Berkshire, Inglaterra. [12] [13] El paraquat fue fabricado y vendido por primera vez por ICI a principios de 1962 bajo el nombre comercial Gramoxone , y hoy en día es uno de los herbicidas más utilizados.
El paraquat está clasificado como un herbicida de contacto no selectivo. Las características clave que lo distinguen de otros agentes utilizados en productos fitosanitarios son:
Estas propiedades llevaron al uso del paraquat en el desarrollo de la agricultura sin labranza . [16] [17] [18]
La Unión Europea aprobó el uso del paraquat en 2004, pero Suecia, apoyada por Dinamarca, Austria y Finlandia, apeló esta decisión. En 2007, el tribunal anuló la directiva que autorizaba el paraquat como sustancia activa para la protección de las plantas, afirmando que la decisión de 2004 era errónea al determinar que no había indicios de neurotoxicidad asociada al paraquat y que se deberían haber tenido en cuenta los estudios sobre la relación entre el paraquat y la enfermedad de Parkinson . [19] Por tanto, el paraquat está prohibido en la Unión Europea desde 2007. [19]
China también prohibió el uso doméstico de Paraquat en 2017; le siguieron Tailandia en 2019 y Brasil, Chile, Malasia, Perú y Taiwán entre 2020 y 2022. [20]
En Estados Unidos, el paraquat está disponible principalmente como solución en distintas concentraciones. Está clasificado como un pesticida de uso restringido , lo que significa que solo puede ser utilizado por aplicadores autorizados. Según una estimación de octubre de 2021, el uso de paraquat en la agricultura estadounidense, según los datos del Servicio Geológico de Estados Unidos, mostró que se duplicó entre 2013 y 2018, alcanzando los 10 000 000 libras (4 500 000 kg) anuales. [21]
Hay una campaña internacional en curso para una prohibición global, pero el paraquat, un producto barato y popular, sigue sin restricciones en la mayoría de los países en desarrollo. [22] El Comité de Examen de Productos Químicos (CRC) del Convenio de Rotterdam recomendó a la Conferencia de las Partes (COP) la inclusión de formulaciones de dicloruro de paraquat en el Anexo III del Convenio en 2011. [23] Un pequeño grupo de países, entre ellos India y Guatemala, y apoyados por los fabricantes, han bloqueado desde entonces la inclusión del paraquat en la lista de productos químicos peligrosos a los efectos del Convenio de Rotterdam. [24]
En Australia, el paraquat se utiliza como herbicida para controlar las gramíneas anuales, las malezas de hoja ancha y el raigrás en cultivos de garbanzos , habas , guisantes , altramuces , lentejas y vezas . La pulverización aérea está prohibida, al igual que la cosecha dentro de las dos semanas posteriores a la aplicación en algunos cultivos. [25]
El paraquat es un oxidante que interfiere con la transferencia de electrones , un proceso común a todos los seres vivos. La adición de un electrón da lugar al catión radical:
El catión radical también es susceptible de una mayor reducción al neutro [paraquat] 0 : [27]
Como herbicida, el paraquat actúa inhibiendo la fotosíntesis. En las plantas expuestas a la luz, acepta electrones del fotosistema I (más específicamente ferredoxina , que se presenta con electrones de PS I) y los transfiere al oxígeno molecular. De esta manera, se producen especies reactivas de oxígeno (ROS) destructivas. Al formar estas especies reactivas de oxígeno, la forma oxidada del paraquat se regenera y vuelve a estar disponible para desviar electrones del fotosistema I para reiniciar el ciclo. [28] Esto induce necrosis y, a diferencia de algunos mecanismos de necrosis, no produce roturas de doble cadena . [29] Las malezas objetivo mueren en 4 días; los síntomas pueden aparecer después de tan solo unas horas. [25]
El paraquat se utiliza a menudo en la ciencia para catalizar la formación de ROS, más específicamente, el radical libre superóxido . El paraquat experimentará un ciclo redox in vivo , siendo reducido por un donador de electrones como el NADPH , antes de ser oxidado por un receptor de electrones como el dioxígeno para producir superóxido , un importante ROS. [30]
Los problemas con las malezas resistentes a los herbicidas pueden abordarse mediante la aplicación de herbicidas con diferentes modos de acción, junto con métodos culturales como la rotación de cultivos , en sistemas de manejo integrado de malezas (IWM). El paraquat, con su modo de acción distintivo, es una de las pocas opciones químicas que se pueden utilizar para prevenir y mitigar los problemas con las malezas que se han vuelto resistentes al herbicida no selectivo muy utilizado, el glifosato . [31] [32] El paraquat es un herbicida de clase de resistencia del Grupo L (Aus), D (global), 22 (numérica), que comparte con el diquat y el ciperquat . [33]
Un ejemplo es el sistema de "doble golpe" utilizado en Australia. [34] Antes de plantar un cultivo, las malezas se rocían primero con glifosato y luego, siete a diez días después, con un herbicida paraquat. Aunque el sistema de "doble golpe" es el doble de caro que el uso de una sola pulverización de glifosato, los agricultores confían ampliamente en él como estrategia de gestión de la resistencia. [35] Sin embargo, se ha observado resistencia a ambos herbicidas en un viñedo de Australia Occidental [36] , aunque este informe singular no da ninguna indicación de qué régimen se estaba siguiendo, en particular si los dos herbicidas se estaban utilizando en un tándem de "doble golpe".
Una simulación por computadora publicada en la revista científica Weed Research mostró que con el uso anual alternado entre glifosato y paraquat, solo se esperaría que uno de cada cinco campos tuviera raigrás anual resistente al glifosato ( Lolium rigidum ) después de 30 años, en comparación con casi el 90% de los campos rociados solo con glifosato. [37] Se predijo que un régimen de "doble golpe" con limpieza con paraquat después del glifosato mantendría todos los campos libres de raigrás resistente al glifosato durante al menos 30 años.
El paraquat es tóxico para los humanos ( Categoría II ) por vía oral y moderadamente tóxico ( Categoría III ) a través de la piel. [38] El paraquat puro, cuando se ingiere, es altamente tóxico para los mamíferos, incluidos los humanos, causando inflamación severa y potencialmente llevando a daño pulmonar severo (por ejemplo, fibrosis pulmonar irreversible , también conocida como 'pulmón de paraquat'), síndrome de dificultad respiratoria aguda ( SDRA ) y muerte. [39] [40] La tasa de mortalidad se estima entre 60-90%. [39]
El paraquat también es tóxico cuando se inhala y se encuentra en la categoría de toxicidad I (el más alto de los cuatro niveles) por efectos agudos por inhalación. [38] Para usos agrícolas, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) determinó que las partículas utilizadas en prácticas agrícolas (400–800 μm) no están en el rango respirable. [38] El paraquat también causa irritación moderada a severa de los ojos y la piel. [38] El paraquat diluido utilizado para pulverizar es menos tóxico; por lo tanto, el mayor riesgo de envenenamiento accidental es durante la mezcla y carga de paraquat para su uso. [13]
El tratamiento estándar para la intoxicación por paraquat es primero eliminar la mayor cantidad posible mediante un lavado gástrico. [41] La tierra de batán o el carbón activado también pueden mejorar los resultados según el momento. También se pueden sugerir hemodiálisis, hemofiltración, hemoperfusión o terapia antioxidante. [39] La terapia inmunosupresora para reducir la inflamación es un enfoque sugerido por algunos, sin embargo, solo evidencia de baja certeza respalda el uso de medicamentos como glucocorticoides con ciclofosfamida además de la atención estándar para reducir la mortalidad. [39] También se desconoce si agregar glucocorticoides con ciclofosfamida a la atención estándar tiene efectos secundarios no deseados, como aumentar el riesgo de infección. [39] No se debe administrar oxígeno a menos que los niveles de SpO 2 estén por debajo del 92%, ya que las altas concentraciones de oxígeno intensifican los efectos tóxicos. [42] [43] La muerte puede ocurrir hasta 30 días después de la ingestión.
La lesión pulmonar es una característica principal del envenenamiento. La insuficiencia hepática, cardíaca, pulmonar y renal puede ocurrir en varios días o semanas, lo que puede llevar a la muerte hasta 30 días después de la ingestión. Es poco probable que quienes sufren grandes exposiciones sobrevivan. La exposición crónica puede provocar daño pulmonar, insuficiencia renal, insuficiencia cardíaca y estenosis esofágica . [44] El mecanismo subyacente al daño tóxico del paraquat a los humanos aún se desconoce. Se cree que la inflamación grave es causada por la generación de especies de oxígeno altamente reactivas y especies de nitrito que resultan en estrés oxidativo . El estrés oxidativo puede resultar en toxicidad mitocondrial y la inducción de apoptosis y peroxidación lipídica que pueden ser responsables del daño orgánico. [39] Se sabe que las células epiteliales alveolares del pulmón concentran selectivamente paraquat. [45] Se ha informado que una pequeña dosis, incluso si se elimina del estómago o se escupe, aún puede causar la muerte por el desarrollo de tejido fibroso en los pulmones, lo que lleva a la asfixia . [46]
Las muertes accidentales y los suicidios por ingestión de paraquat son relativamente comunes. Por ejemplo, en China se producen más de 5000 muertes por envenenamiento por paraquat cada año [47], lo que en parte condujo a la prohibición del uso de paraquat en China en 2017. [20] La exposición prolongada al paraquat probablemente causaría daños a los pulmones y los ojos, pero la EPA no encontró daños a la reproducción o la fertilidad en su revisión.
A finales de los años 1970, el gobierno de Estados Unidos patrocinó un controvertido programa que consistía en rociar paraquat sobre los campos de cannabis en México. [48] Tras los esfuerzos mexicanos por erradicar los campos de marihuana y amapola en 1975, el gobierno de Estados Unidos ayudó enviando helicópteros y otra asistencia tecnológica. Se utilizaron helicópteros para rociar los herbicidas paraquat y 2,4-D sobre los campos; la marihuana contaminada con estas sustancias comenzó a aparecer en los mercados estadounidenses, lo que dio lugar a un debate sobre el programa. [49]
No se sabe con certeza si la inhalación de marihuana contaminada con paraquat produjo algún daño. Un estudio de 1995 concluyó que "nunca se ha atribuido a la contaminación con paraquat daño pulmonar o de otro tipo a consumidores de cannabis". [50] Además, un manual de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos afirma: "... los efectos tóxicos causados por este mecanismo han sido muy raros o inexistentes. La mayor parte del paraquat que contamina el cannabis se piroliza durante el acto de fumarlo para formar dipiridilo , que es un producto de la combustión del material de la hoja en sí (incluido el cannabis) y presenta poco riesgo tóxico". [51]
En un estudio realizado por Imperial Chemical Industries , las ratas que inhalaron paraquat mostraron el desarrollo de metaplasia escamosa en sus vías respiratorias después de un par de semanas. Este estudio fue incluido en un informe entregado al Departamento de Estado por la Corporación Mitre . El Servicio de Salud Pública de los Estados Unidos declaró que "este estudio no debería utilizarse para calcular la dosis segura de inhalación de paraquat en humanos". [52]
Una gran mayoría (93 por ciento) de las muertes por envenenamiento por paraquat son suicidios , que ocurren principalmente en países en desarrollo . [53] Por ejemplo, en Samoa de 1979 a 2001, el 70 por ciento de los suicidios fueron por envenenamiento por paraquat. Trinidad y Tobago es particularmente conocida por su incidencia de suicidios que involucran el uso de Gramoxone (nombre comercial del paraquat). En el sur de Trinidad , particularmente en Penal, Debe de 1996 a 1997, el 76 por ciento de los suicidios fueron por paraquat, el 96 por ciento de los cuales involucraron el consumo excesivo de alcohol como el ron. [54] La celebridad de la moda Isabella Blow murió por suicidio usando paraquat en 2007. El paraquat es ampliamente utilizado como agente suicida en los países en desarrollo porque está ampliamente disponible a bajo costo. Además, la dosis tóxica es baja (10 ml o 2 cucharaditas son suficientes para matar). Existen campañas para controlar o incluso prohibir el paraquat, y hay iniciativas para restringir su disponibilidad exigiendo la educación de los usuarios y el cierre de las tiendas de paraquat. Cuando una ley surcoreana de 2011 prohibió por completo el paraquat en el país, las muertes por pesticidas se redujeron en un 46%, lo que contribuyó a la disminución de la tasa general de suicidios. [55]
Los asesinatos indiscriminados con paraquat que ocurrieron en Japón en 1985 se llevaron a cabo utilizando paraquat como veneno. En el Reino Unido, el paraquat fue utilizado en 1981 por una mujer que envenenó a su marido. [56] El asesino en serie estadounidense Steven David Catlin mató a dos de sus esposas y a su madre adoptiva con paraquat entre 1976 y 1984.
Según la OMS (2022), algunas de las medidas para prevenir la enfermedad de Parkinson incluyen "la prohibición de pesticidas (por ejemplo, paraquat y clorpirifos ) y productos químicos (por ejemplo, tricloroetileno ) que se han relacionado con la EP y desarrollar alternativas más seguras según las directrices de la OMS" y "acelerar la acción para reducir los niveles y la exposición a la contaminación del aire, un factor de riesgo importante para la EP". [57] Un estudio de 2011 mostró un vínculo entre el uso de paraquat y la enfermedad de Parkinson en trabajadores agrícolas. [58] Un coautor del artículo dijo que el paraquat aumenta la producción de ciertos derivados del oxígeno que pueden dañar las estructuras celulares, y que las personas que usaban paraquat u otros pesticidas con un mecanismo de acción similar tenían más probabilidades de desarrollar Parkinson. [6] Un metaanálisis de 2013 publicado en Neurology encontró que "la exposición al paraquat ... estaba asociada con un aumento de aproximadamente el doble del riesgo" de enfermedad de Parkinson. [59] Una revisión realizada en 2021 concluyó que la evidencia disponible no respalda una conclusión causal. [60] En 2022 y 2023, dos revisiones de la India "demostraron decisivamente que el paraquat es un estimulante sustancial del estrés oxidativo... y está asociado con la enfermedad de Parkinson (EP)"; y afirmaron que "a partir de los estudios podemos considerar que el PQ y el MB con sus efectos combinados tienen una enorme contribución a la neurodegeneración en la EP". [61] [62]
En el Reino Unido, el uso de paraquat se prohibió en 2007, pero la fabricación y exportación del herbicida aún está permitida. En abril de 2022, la BBC informó que algunos agricultores del Reino Unido habían pedido la prohibición de la producción británica de paraquat y afirmaron que "no existe consenso científico y muchos estudios contradictorios sobre cualquier posible asociación entre el paraquat y el párkinson". En Estados Unidos, está en curso una demanda colectiva contra Syngenta ; la empresa rechaza las reclamaciones, pero ha pagado 187,5 millones de libras esterlinas a un fondo de conciliación. [63] A fecha de agosto de 2024, más de 5.700 casos contra Syngenta (fabricante de Gramoxone) y Chevron (el antiguo distribuidor) están pendientes en el litigio multidistrital del paraquat en Estados Unidos; el primero de los 10 juicios de referencia comenzará en 2024. [64] [65] [66]
En agosto de 2024, la Corte Suprema de Columbia Británica certificó una demanda colectiva contra Syngenta en nombre de al menos dos demandantes a quienes se les diagnosticó Parkinson después de la exposición al paraquat. [67]
Según el NIEHS , la exposición a pesticidas se ha asociado sistemáticamente con la aparición de la enfermedad de Parkinson. [68]
Algunas personas son más vulnerables a los efectos nocivos de los pesticidas debido a su edad o composición genética. [68]
La investigación adicional sobre los vínculos entre las exposiciones prevenibles y la enfermedad de Parkinson, así como las terapias preventivas, podrían ayudar a reducir la incidencia de la enfermedad. Por ejemplo, el uso de guantes protectores y otras prácticas de higiene redujeron el riesgo de enfermedad de Parkinson entre los agricultores que utilizaban paraquat, permetrina y trifluralina . [68]
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