stringtranslate.com

Piretroide

Estructura química de los isómeros de aletrina
Estructura química de los isómeros de la permetrina

Un piretroide es un compuesto orgánico similar a las piretrinas naturales , que se producen a partir de las flores de los piretros ( Chrysanthemum cinerariaefolium y C. coccineum ). Los piretroides se utilizan como insecticidas comerciales y domésticos . [1]

En concentraciones domésticas, los piretroides son generalmente inofensivos para los humanos. [1] Sin embargo, los piretroides son tóxicos para insectos como abejas , libélulas , efímeras , tábanos y algunos otros invertebrados , incluidos los que constituyen la base de las redes alimentarias acuáticas y terrestres . [2] Los piretroides son tóxicos para los organismos acuáticos , especialmente los peces. [3] Se ha demostrado que son una medida de control eficaz para los brotes de malaria, a través de aplicaciones en interiores. [4]

Modo de acción

Los piretroides son excitotóxicos para los axones . Actúan impidiendo el cierre de los canales de sodio dependientes del voltaje en las membranas axónicas . El canal de sodio es una proteína de membrana con un interior hidrófilo . Este interior está diseñado con precisión para permitir que los iones de sodio pasen a través de la membrana, ingresen al axón y propaguen un potencial de acción . Cuando la toxina mantiene los canales en su estado abierto, los nervios no pueden repolarizarse , dejando la membrana axonal despolarizada permanentemente , paralizando así el organismo. [5] Los piretroides se pueden combinar con el sinergista butóxido de piperonilo , un inhibidor conocido de las enzimas microsomales P450 que son importantes en la metabolización del piretroide. De ese modo, aumenta la eficacia (letalidad) del piretroide. [6] Es probable que también existan otros mecanismos de intoxicación. [7] Se cree que la alteración de la actividad neuroendocrina contribuye a sus efectos irreversibles en los insectos, lo que indica una acción piretroide sobre los canales de calcio dependientes de voltaje (y quizás otros canales dependientes de voltaje de manera más amplia). [7]

Química y clasificación

(1 R ,3 R )- o (+)-trans- ácido crisantémico .

Los piretroides se clasifican según su mecanismo de acción biológica, ya que no comparten una estructura química común. Muchos son derivados del ácido 2,2-dimetilciclopropanocarboxílico, como el ácido crisantémico , esterificado con un alcohol . Sin embargo, el anillo de ciclopropilo no se encuentra en todos los piretroides. El fenvalerato , que se desarrolló en 1972, es un ejemplo de ello y fue el primer piretroide comercializado sin ese grupo.

Los piretroides que carecen de un grupo α-ciano suelen clasificarse como piretroides de tipo I y los que lo tienen se denominan piretroides de tipo II . Los piretroides que tienen un nombre común que comienza con "cy" tienen un grupo ciano y son de tipo II. El fenvalerato también contiene un grupo α-ciano .

Algunos piretroides, como el etofenprox , también carecen del enlace éster que se encuentra en la mayoría de los demás piretroides y tienen un enlace éter en su lugar. El silafluofen también se clasifica como piretroide y tiene un átomo de silicio en el lugar del éster. Los piretroides a menudo tienen centros quirales y solo ciertos estereoisómeros funcionan eficazmente como insecticidas . [8]

Ejemplos

Seguridad

Efectos ambientales

Los piretroides son tóxicos para insectos como abejas , libélulas , efímeras , tábanos y algunos otros invertebrados , incluidos aquellos que constituyen la base de las redes alimentarias acuáticas y terrestres . [2] Son tóxicos para los organismos acuáticos, incluidos los peces. [3]

Los piretroides suelen descomponerse por la acción de la luz solar y la atmósfera en uno o dos días, sin embargo, cuando se asocian con sedimentos pueden persistir durante algún tiempo. [ se necesita una mejor fuente ] [9]

Los piretroides no se ven afectados por los sistemas convencionales de tratamiento secundario en las instalaciones de tratamiento de aguas residuales municipales . Aparecen en el efluente, por lo general en niveles letales para los invertebrados. [ Se necesita una mejor fuente ] [10]

Humanos

La absorción de piretroides puede ocurrir a través de la piel, inhalación o ingestión. [11] Los piretroides a menudo no se unen de manera eficiente a los canales de sodio de los mamíferos . [12] También se absorben mal a través de la piel y el hígado humano a menudo puede metabolizarlos con relativa eficiencia. Por lo tanto, los piretroides son mucho menos tóxicos para los humanos que para los insectos. [13]

No se ha establecido con certeza si la exposición crónica a pequeñas cantidades de piretroides es peligrosa o no. [14] Sin embargo, dosis elevadas pueden causar intoxicación aguda, que rara vez pone en peligro la vida. Los síntomas típicos incluyen parestesia facial , picazón, ardor, mareos, náuseas, vómitos y casos más graves de espasmos musculares. La intoxicación grave suele estar causada por la ingestión de piretroides y puede provocar una variedad de síntomas como convulsiones, coma , hemorragia o edema pulmonar . [11] Existe una asociación de los piretroides con un desarrollo socioemocional y del lenguaje temprano más deficiente. [4]

Otros organismos

Los piretroides son muy tóxicos para los gatos , pero no para los perros . El envenenamiento en los gatos puede provocar convulsiones, fiebre, ataxia e incluso la muerte. El envenenamiento puede ocurrir si se utilizan en gatos productos para el tratamiento de pulgas que contienen piretroides, que están destinados a los perros. Los hígados de los gatos desintoxican los piretroides a través de la glucuronidación de manera más deficiente que los perros, lo que es la causa de esta diferencia. [15] Aparte de los gatos, los piretroides normalmente no son tóxicos para los mamíferos o las aves . [16] A menudo son tóxicos para los peces , reptiles y anfibios . [17]

Resistencia

El uso de piretroides como insecticidas ha provocado el desarrollo de una resistencia generalizada a ellos entre algunas poblaciones de insectos, especialmente mosquitos. [18]

Los piretroides se han utilizado contra las chinches, pero se han desarrollado poblaciones resistentes a ellos. [19] [20] [21] [22] Las poblaciones de polillas de diamante también han desarrollado comúnmente resistencia a los piretroides [23] [ se necesita una mejor fuente ] , incluso en los estados de EE. UU. de Dakota del Norte [24] y Wisconsin [25], mientras que los piretroides todavía se recomiendan en California . [26] Se ha descubierto que varias poblaciones de mosquitos tienen un alto nivel de resistencia, incluyendo Anopheles gambiae sl en África occidental por Chandre et al 1999 a Pwalia et al 2019, A. arabiensis en Sudán por Ismail et al 2018 y Gambia por Opondo et al 2019, y Aedes aegypti en el sudeste asiático por Amelia-Yap et al 2018, Papua Nueva Guinea por Demok et al 2019, y varios otros lugares por Smith et al 2016. [18]

La resistencia al derribo (kdr) es uno de los tipos de resistencia más fuertes.[27] Las mutacioneskdr confieren resistencia en el sitio objetivo alDDTy a los piretroides yresistencia cruzadaal DDT.[27]La ​​mayoría dekdrestán dentro o cerca de los dosdel canal de sodio.[27]

Historia

Los piretroides fueron introducidos por un equipo de científicos de Rothamsted Research en los años 1960 y 1970 tras la elucidación de las estructuras de la piretrina I y II por Hermann Staudinger y Leopold Ružička en los años 1920. [28] Los piretroides representaron un avance importante en la química que sintetizaría el análogo de la versión natural encontrada en el piretro . Su actividad insecticida tiene una toxicidad relativamente baja para los mamíferos y una biodegradación inusualmente rápida. Su desarrollo coincidió con la identificación de problemas con el uso del DDT . Su trabajo consistió en primer lugar en identificar los componentes más activos del piretro , extraído de las flores de crisantemo de África Oriental y conocido desde hace tiempo por sus propiedades insecticidas. El piretro derriba rápidamente a los insectos voladores, pero tiene una persistencia insignificante, lo que es bueno para el medio ambiente pero da poca eficacia cuando se aplica en el campo. Los piretroides son esencialmente formas estabilizadas químicamente de piretro natural y pertenecen al grupo 3 del MoA del IRAC (interfieren con el transporte de sodio en las células nerviosas de los insectos). [29]

Los piretroides de primera generación , desarrollados en la década de 1960, incluyen la bioaletrina , la tetrametrina , la resmetrina y la bioresmetrina. Son más activos que el piretro natural, pero inestables a la luz solar. Con la revisión de la Directiva 91/414/CEE, [30] muchos compuestos de primera generación no se han incluido en el Anexo 1, probablemente porque el mercado no es lo suficientemente grande como para justificar los costos de un nuevo registro (en lugar de por preocupaciones especiales sobre la seguridad).

En 1974, el equipo de Rothamsted había descubierto una segunda generación de compuestos más persistentes, en particular: permetrina , cipermetrina y deltametrina . Son sustancialmente más resistentes a la degradación por la luz y el aire, lo que los hace adecuados para su uso en la agricultura , pero tienen una toxicidad significativamente mayor para los mamíferos. Durante las décadas siguientes, a estos derivados les siguieron otros compuestos patentados, como el fenvalerato , la lambda-cialotrina y la beta- ciflutrina . La mayoría de las patentes ya han expirado, lo que hace que estos compuestos sean baratos y, por lo tanto, populares (aunque la permetrina y el fenvalerato no se han vuelto a registrar según el proceso 91/414/CEE).

Referencias

  1. ^ ab Metcalf, Robert L (2000). "Control de insectos". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a14_263. ISBN 3527306730.
  2. ^ ab Zaveri, Mihir (4 de febrero de 2010). "Estudio vincula pesticidas con contaminación de ríos". The Daily Californian . The Daily Californian . Consultado el 9 de junio de 2012 .
  3. ^ ab Hoja informativa sobre piretroides del Departamento de Salud Pública de Illinois.
  4. ^ ab Brenda Eskenazi; Sookee An; Stephen A Rauch; et al. (6 de abril de 2018). "Exposición prenatal al DDT y a los piretroides para el control de la malaria y el neurodesarrollo infantil: la cohorte VHEMBE, Sudáfrica". Environmental Health Perspectives . 126 (4): 047004. doi :10.1289/EHP2129. ISSN  0091-6765. PMC 6071803 . PMID  29648420. Wikidata  Q52880664. (errata)
  5. ^ Soderlund, David M; Clark, John M; Sheets, Larry P; Mullin, Linda S; Piccirillo, Vincent J; Sargent, Dana; Stevens, James T; Weiner, Myra L (2002). "Mecanismos de neurotoxicidad de los piretroides: implicaciones para la evaluación del riesgo acumulativo". Toxicología . 171 (1): 3–59. doi :10.1016/s0300-483x(01)00569-8. PMID  11812616.
  6. ^ Devine, GJ; Denholm, I (2009). "Un uso no convencional del butóxido de piperonilo para el manejo de la mosca blanca del algodón, Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae)". Boletín de Investigación Entomológica . 88 (6): 601–10. doi :10.1017/S0007485300054262.
  7. ^ ab Soderlund, David M; Bloomquist, Jeffrey R (1989). "Acciones neurotóxicas de los insecticidas piretroides". Revisión anual de entomología . 34 (1). Revisiones anuales : 77–96. doi :10.1146/annurev.en.34.010189.000453. ISSN  0066-4170. PMID  2539040. S2CID  31881940.
  8. ^ Ujihara, K (2019). "La historia de las extensas modificaciones estructurales de los piretroides". Revista de ciencia de pesticidas . 44 (4): 215–224. doi :10.1584/jpestics.D19-102. PMC 6861428 . PMID  31777441. 
  9. ^ Luo, Yuzhou; Zhang, Minghua (2011). "Modelado ambiental y evaluación de la exposición a piretroides asociados a sedimentos en una cuenca agrícola". PLOS ONE . ​​6 (1): e15794. Bibcode :2011PLoSO...615794L. doi : 10.1371/journal.pone.0015794 . PMC 3016336 . PMID  21246035. 
  10. ^ Weston, Donald P; Lydy, Michael J (2010). "Fuentes urbanas y agrícolas de insecticidas piretroides en el delta del Sacramento-San Joaquín de California". Environmental Science & Technology . 44 (5): 1833–40. Bibcode :2010EnST...44.1833W. doi :10.1021/es9035573. PMID  20121184.
  11. ^ ab Bradberry, Sally M.; Cage, Sarah A.; Proudfoot, Alex T.; Vale, J. Allister (2005). "Intoxicación por piretroides". Toxicological Reviews . 24 (2): 93–106. doi :10.2165/00139709-200524020-00003. ISSN  1176-2551. PMID  16180929. S2CID  32523158.
  12. ^ Silver KS, et al. (2014). "Canales de sodio dependientes de voltaje como objetivos de insecticidas". Avances en fisiología de insectos . 46 : 389–433. doi :10.1016/B978-0-12-417010-0.00005-7. ISBN . 9780124170100. PMC  6005695 . PMID  29928068.
  13. ^ Ray, David E.; Ray, Dr David; Forshaw, Philip J. (1 de enero de 2000). "Insecticidas piretroides: síndromes de intoxicación, sinergias y terapia". Revista de toxicología: toxicología clínica . 38 (2): 95–101. doi :10.1081/CLT-100100922. ISSN  0731-3810. PMID  10778904. S2CID  22213256.
  14. ^ Burns, C; Pastoor, T (2018). "Epidemiología de los piretroides: una revisión basada en la calidad". Critical Reviews in Toxicology . 48 (4): 297–311. doi : 10.1080/10408444.2017.1423463 . PMID  29389244.
  15. ^ Boland, L; Angles, J (2010). "Toxicidad felina por permetrina: estudio retrospectivo de 42 casos". Revista de Medicina y Cirugía Felina . 12 (2): 61–71. doi :10.1016/j.jfms.2009.09.018. ISSN  1532-2750. PMC 10911430 . PMID  19897392. S2CID  206051191. 
  16. ^ Gupta RC, et al. (2007). Toxicología veterinaria: principios básicos y clínicos (1.ª ed.). Elsevier. págs. 676–677. doi :10.1016/B978-012370467-2/50153-X. ISBN . 978-0-08-048160-9.
  17. ^ Ortiz-Santaliestra ME, et al. (2018). "Validez de peces, aves y mamíferos como sustitutos de anfibios y reptiles en la evaluación de toxicidad de pesticidas". Ecotoxicología . 27 (7): 819–833. doi :10.1007/s10646-018-1911-y. PMID  29492806. S2CID  3604324.
  18. ^ ab Jeran, Nina; Grdiša, Martina; Varga, Filip; Šatović, Zlatko; Liber, Zlatko; Dabić, Dario; Biošić, Martina (2020-10-06). "Piretrina de piretro dálmata ( Tanacetum cinerariifolium /Trevir./Sch. Bip.): biosíntesis, actividad biológica, métodos de extracción y determinación". Phytochemistry Reviews . 20 (5). Springer Science+Business Media : 875–905. doi :10.1007/s11101-020-09724-2. ISSN  1568-7767. S2CID  225152789. Sociedad Fitoquímica de Europa+Sociedad Fitoquímica de Norteamérica. Número de serie ORCID : 0000-0002-4584-4851).
  19. ^ Goddard, Jerome; Deshazo, R (2009). "Chinches de cama Cimex lectularius y consecuencias clínicas de sus picaduras". JAMA . 301 (13): 1358–66. doi :10.1001/jama.2009.405. PMID  19336711.
  20. ^ Kolb, Adam; Needham, Glen R; Neyman, Kimberly M; High, Whitney A (2009). "Chinches". Terapia dermatológica . 22 (4): 347–52. doi : 10.1111/j.1529-8019.2009.01246.x . PMID  19580578. S2CID  221648188.
  21. ^ Voiland, Adam. "Puede que no estés solo". Archivado el 7 de noviembre de 2011 en Wayback Machine. US News & World Report, 16 de julio de 2007, vol. 143, número 2, págs. 53-54.
  22. ^ Yoon, Kyong Sup; Kwon, Deok Ho; Strycharz, Joseph P; Hollingsworth, Craig S; Lee, Si Hyeock; Clark, J. Marshall (2008). "Análisis bioquímico y molecular de la resistencia a la deltametrina en la chinche de cama común (Hemiptera: Cimicidae)". Revista de entomología médica . 45 (6): 1092–101. doi :10.1603/0022-2585(2008)45[1092:BAMAOD]2.0.CO;2. PMID  19058634. S2CID  27422270.
  23. ^ Leibee, Gary L.; Savage, Kenneth E. (1992). "Evaluación de insecticidas seleccionados para el control de la polilla dorso de diamante y la oruga de la col en la col en Florida central con observaciones sobre la resistencia a los insecticidas en la polilla dorso de diamante". The Florida Entomologist . 75 (4): 585. doi :10.2307/3496140. ISSN  0015-4040. JSTOR  3496140.
  24. ^ "Quejas sobre piretroides para el control de la polilla de la colza (26/08/21)". Agricultura y extensión de la NDSU . 2021-08-26 . Consultado el 2022-01-08 .
  25. ^ Marsden, Christy (15 de octubre de 2021). "Polilla de dorso de diamante". Horticultura de Wisconsin . Consultado el 8 de enero de 2022 .
  26. ^ "Pautas para el manejo de plagas de la polilla dorso de diamante en viveros de floricultura y plantas ornamentales". Universidad de Agricultura y Recursos Naturales de California (UCANR) .
  27. ^ abc Dong, Ke; Du, Yuzhe; Rinkevich, Frank; Nomura, Yoshiko; Xu, Peng; Wang, Lingxin; Silver, Kristopher; Zhorov, Boris (2014). "Biología molecular de los canales de sodio de los insectos y resistencia a los piretroides". Insect Biochemistry and Molecular Biology . 50 . Elsevier BV : 1–17. doi :10.1016/j.ibmb.2014.03.012. ISSN  0965-1748. PMC 4484874 . PMID  24704279. S2CID  6332754. NIHMSID : 582398. 
  28. ^ Staudinger, H; Ruzicka, L (1924). "Insektentötende Stoffe I. Über Isolierung und Konstitution des wirksamen Teiles des dalmatinischen Insektenpulvers" [Sustancias insecticidas I. Sobre el aislamiento y la constitución de la parte activa del polvo del insecto dálmata]. Helvetica Chimica Acta . 7 (1): 177–201. doi :10.1002/hlca.19240070124.
  29. ^ Haddi, Khalid; Berger, Madeleine; Bielza, Pablo; Cifuentes, Dina; Field, Linda M; Gorman, Kevin; Rapisarda, Carmelo; Williamson, Martin S; Bass, Chris (2012). "Identificación de mutaciones asociadas con resistencia a piretroides en el canal de sodio dependiente de voltaje del minador de la hoja del tomate (Tuta absoluta)" (PDF) . Insect Biochemistry and Molecular Biology . 42 (7): 506–13. doi : 10.1016/j.ibmb.2012.03.008 . PMID  22504519.
  30. ^ "EUR-Lex - 31991L0414 - ES - EUR-Lex". europa.eu . 15 de julio de 1991.