Cuprins

I. PESTICIDE

      I.1 INTRODUCERE

      I.2 UTILIZAREA PESTICIDELOR

      I.3 CLASIFICAREA PESTICIDELOR

            I.3.1 INSECTICIDE

      I.4 HIDROCARBURI ORGANOCLORURATE

      I.5 COMPUSI ORGANO-FOSFORICI

      I.6 COMPUSI CARBAMICI SAU CARBAMATI

      I.7 PIRETROIZI DE SINTEZA

      I.8 INSECTICIDE BIOLOGICE

            I.8.1 FUNGICIDE

      I.9 CIRCUITUL IN NATURA AL PESTICIDELOR

      I.10 REMANENTA PESTICIDELOR

      I.11 STABILITATEA IN SOL A PESTICIDELOR

II. PIRETROIZI SINTETICI

      II.1 CLASIFICAREA PIRETROIZILOR

III. STRUCTURA DELTAMETRINULUI. PROPRIETATI FIZICE SI CHIMICE.

      III.1 STRUCTURA

      III.2 PROPRIETATI FIZICO-CHIMICE

      III.3 METODE ANALITICE DE DETERMINARE

IV. COMERCIALIZAREA DELTAMETRINULUI

      IV.1 PRODUCERE SI UTILIZARE

      IV.2 REZIDUURI IN HRANA

V. TRANSPORTUL, RASPANDIREA SI TRANSFORMAREA DELTAMETRINULUI

IN MEDIUL INCONJURATOR

      V.1 TRANSPORTUL SI RASPANDIREA IN MEDIU

      V.2 DEGRADAREA ABIOTICA IN AER SI SOL

      V.3 PERSISTENTA SI TRANSFORMAREA IN MEDIUL INCONJURATOR

      V.4 BIOACUMULAREA

VI. METABOLISMUL DELTAMETRINULUI

      VI.1 METABOLISMUL DELTAMETRINULUI STUDIAT PE ANIMALE DE

LABORATOR

      VI.2 METABOLISMUL DELTAMETRINULUI LA ANIMALELE DOMESTICE

      VI.3 SISTEMUL ENZIMATIC DE BIOTRANSFORMARE AL DELTAMETRINULUI

      VI.4 METABOLISMUL DELTAMETRINULUI LA OAMENI

VII. EFECTELE DELTAMETRINULUI ASUPRA ORGANISMELOR DIN MEDIUL

INCONJURATOR

      VII.1 ORGANISME ACVATICE

            VII.1.1 TOXICITATEA ACUTA ASUPRA PESTILOR

            VII.1.2 TOXICITATEA DELTAMETRINULUI ASUPRA ALTOR ORGANISME

ACVATICE

      VII.2 ORGANISMELE TERESTRE

            VII.2.1 PLANTELE SI MICROORGANISMELE DIN SOL

            VII.2.2 ARTOPODE

            VII.2.3 INSECTE BENEFICE

VIII. EFECTELE ASUPRA ANIMALELOR EXPERIMENTALE SI ASUPRA

SISTEMELOR DE TESTARE IN VITRO

      VIII.1 EXPUNERI SINGULARE

      VIII.2 IRITATII SENSIBILIZARII PROVOCATE DE DELTAMETRIN

            VIII.2.1 IRITATII ALE PIELII

            VIII.2.2 IRITATII ALE OCHILOR

            VIII.2.3 SENSIBILIZARE

      VIII.3 EXPUNERE DE SCURTA DURATA

      VIII.4 EXPUNERE DE LUNGA DURATA SI CARCINOGENEZA

      VIII.5 MUTAGENEZA

IX. MODUL DE ACTIUNE AL PIRETROIZILOR SI PROBLEMA REZISTENTEI

LA ACESTI COMPUSI

      IX.1 MODUL DE ACTIUNE AL PIRETROIZILOR

      IX.2 REZISTENTA LA PIRETROIZI

            IX.2.1 EFECTUL MUTATIILOR KDR SI SUPER-KDR ASUPRA

SELECTIVITATII CANALELOR LA DROSOPHILA

Studiu de caz privind circuitul natural al pesticidelor

1. Pesticide

1.1 Introducere

Pesticidele sunt agenţi folosiţi pentru a distruge dăunători ca insecte, buruieni, fungi,

bacterii, rozătoare etc. Termenul de pesticide include insecticide, erbicide, dezinfectanţi,

substanţe fumigene şi de întreţinerea lemnului. Aceşti compuşi au un rol vital în controlul

dăunătorilor din agricultura, industrie, casa şi gradina la nivel global. Ele au abilitatea de a

reduce gradul de înmulţire a dăunătorilor. Datorită costului redus şi a calităţii mai bune a

bunurilor şi serviciilor obţinute prin folosirea lor, opinia publica a afişat o atitudine tolerantă

în ce priveşte utilizarea acestor substanţe. Totuşi, aceste beneficii economice nu s-au obţinut

fără potenţiale riscuri şi efecte negative asupra sănătăţii omului, animalelor domestice şi a

mediului înconjurător. S-a estimat că 85 – 90% din pesticidele utilizate anual în agricultură

nu ajung la organismele ţintă, dar ele sunt eliberate în aer, apă şi sol. Bazându-ne pe aceste

date putem spune, fără urmă de îndoială că riscul expunerii la pesticide a unor organisme

nevizate iniţial este inevitabil.

În momentul când au început să se folosească pesticidele nimeni nu şi-a imaginat,

datorită succeselor obţinute, că acestea vor pricinui daune inestimabile omenirii, datorită

toxicităţii lor şi a capacităţii 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 compuşi care ajung în mediu, prin intermediul producţiei, prin utilizarea

lor sau prin deşeuri.

proprietăţile fizice, chimice şi biologice ale acestora

transformările pe care le suferă în mediu

probabilitatea bioacumulării

Circulaţia compuşilor chimici în mediu are loc prin degajarea de gaze toxice de la

fabrica producătoare, prin deşeuri (solide sau ape uzate) şi prin pesticidele chimice. Deci

pentru aprecierea pericolului circulaţiei compuşilor chimici se ţine cont de: poziţia fabricii,

modul şi căile de transport, modul de producţie (continuu sau periodic), cantitatea de

pesticide folosită. În agricultură folosirea de cantităţi mari de pesticide poluează aerul, solul,

apa şi toate acestea trec în produsele agroalimentare.

Astfel, toţi suntem expuşi 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 compuşilor chimici ce duc la moarte, toleranţă

sau rezistenţă. Rezistenţa (apariţia raselor rezistente) determină mărirea dozelor.

Toxicitatea acută se exprimă prin doza letală DL50, doza la care jumătate din

animalele experimentale au murit.

Tolerare - apărare şi compensare a organismului faţă de acţiunea toxică. Efectul

dăunător se manifestă prin intoxicaţii acute, subacute şi îndelungate.

Toxicitatea acută reprezintă doza mortală şi determină moartea organismului:

toxicitatea subacută este o doză nemortală, dar care determină boli ale sistemului

respirator, circulator etc.

toxicitatea îndelungată influenţează reproducerea, provoacă apariţia de defecte

congenitale, acţiuni mutagene, teratogene, cancerigene: efecte asupra genei Marker.

Toxicologia se ocupă şi cu studiul impurităţilor şi interacţiunile dintre pesticidele din mediu

cu organismele (antagonism, sinergism, adiţie toxică).

Pesticidele nu au selectivitate sau au o selectivitate foarte redusă. În urma utilizării

pesticidelor se produc intoxicaţii la om datorită remanenţei acestora în produsele agricole. De

asemenea sunt afectate insectele şi alte nevertebrate auxiliare omului, precum şi alge şi

bacterii.

Dozele mai mari de pesticide pot dăuna chiar şi plantelor, unele dintre acestea

acumulându-se în organism. De aceea este obligatoriu să se urmărească proprietăţile lor fizice

(expansibilitatea vaporilor, volatilitatea, capacitatea evaporării din apă) şi chimice

(posibilitatea transformării în mediu, stabilitatea şi capacitatea de bioacumulare) şi să se ţină

sub control permanent modificările din mediul înconjurător prin Inspectoratele de Protecţia

Mediului şi prin O.N.G.-uri (organizaţii neguvernamentale) din fiecare judeţ. Există

programe internaţionale 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 producţie, dintre care: 13,8% sunt

produse de insectele fitofage, 11,6% de ciupercile patogene, 9,5% de buruieni şi 0,1% de alte

organisme. Pagubele în agricultură variază în funcţie de zona geografică. Astfel insectele

provoacă pierderi de 5% din producţia agricolă în Europa, de 7% în Oceania, de 9% în

America de Nord şi Centrală, de 13 % în America de Sud şi China, de 13% în Africa şi 21%

în Asia (fără China).

Pierderile cele mai mari se înregistrează la cereale. La acestea numai la înmagazinare

şi 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 şi Japonia deţin circa doua treimi. In SUA sunt înregistrate aproximativ 890 de

sortimente de pesticide. Majoritatea lor sunt convenţionale adică chimicale produse exclusiv

ca pesticide. Mai exista produse care au alte principale utilităţi cum ar fi petrolul, sau

sulfurile dar care se folosesc, ocazional, şi ca pesticide. Împreuna, numai în SUA, se folosesc

anual 560.000 de tone, reprezentând doar un sfert din totalul de substanţe înregistrate ca

pesticide.

Pesticidele sunt folosite în toate mediile terestre (pământ, apa, aer) pentru controlul

unor dăunători nedoriţi cum ar fi insecte, buruieni, fungi şi rozătoare. Cifra de afaceri în

industria pesticidelor se estimează la 30 miliarde de dolari, ca urmare a unui producţii 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 ţinta. Este foarte probabil ca multe din

organismele nevizate sa fie expuse, simultan sau consecutiv, unui număr mare de pesticide pe

durata vieţii lor.

Ca urmare a unui raport care sugerează o concordanţă între impurităţile estrogenice

din mediu, problema expunerii la numeroase chimicale, a devenit o temă importantă pentru

toxicologie şi pentru responsabilii din domeniul sănătăţii. A fost pusă problema că efectul

amestecurilor de chimicale sa fie mai mult sau mai puţin puternic decât efectul compuşilor

individuali. Astăzi mai multe studii examinează extinderea fiecărui amestec de chimicale şi

impactul asupra sistemelor organice. În particular este de interes efectul amestecurilor asupra

sistemului imunitar, în special datorită ascensiunii profesionale şi a preocupărilor pentru

sănătatea publică.

Anumiţi compuşi sunt capabili de interacţiuni chimice când sunt combinaţi 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

Ţinând seama de acţiunea lor asupra agenţilor fitopatogeni şi 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 creştere: stimulatori, inhibatori.

E. Atractante

F. Repelente

* Indice de rentabilitate: I.R. = VPS/Ch.c

în care: VPS = valoarea producţiei salvate Ch.c = cheltuielile de combatere

În cazul când valoarea producţiei salvate este considerabil mai mare decât cheltuielile

făcute cu combaterea, rezultatul este foarte rentabil. Când cheltuielile depăşesc valoarea

producţiei salvate, rezultatul este neeconomic.

1.3.1 Insecticide

1. Hidrocarburi organoclorurate: cuprind compuşi ciclodienici: DDT, HCH, lindan,

metoxiclor, aldrin, dieldrin, clordan, endrin, endosulfan, heptaclor, kelewan, toxafen. Aceste

substanţe prezintă afinitate mare faţă de ţesutul adipos şi stabilitate mare, fiind cumulative în

grăsimi, ficat, creier, muşchi, rinichi, inimă. Au acţiune toxică acută manifestată prin

excitarea iniţială, apoi paralizarea sistemului nervos central, prin paralizarea centrului

respirator şi prin edem pulmonar; şi subacută manifestată prin: perturbarea auzului,

dereglarea mişcărilor, atrofierea musculaturii, leziuni ale ficatului şi rinichilor. Simptome:

epuizare, lipsă de apetit, cefalee, irascibilitate, tulburări psihice.

2. Compuşi organo-fosforici: cuprind adesea esteri ai acizilor: fosforic, tiono-, tiolo-,

tionotiolofosforic şi pirofosforic. DL 50 variază în funcţie de structura chimică moleculară.

Insecticidele din această grupă sunt în general de contact şi ingestie: Basudin, Birlane,

Carbetox, Dursban, Ecalux, Lebaycid, Sinoratox şi insecticide sistemice.

Acţiunea toxică se manifestă prin: îngustarea pupilelor, transpiraţie, salivare excesivă,

secreţii ale gâtului, esofagului, tubului digestiv, spasme intestinale, vomă, diaree, dureri de

cap, ameţeli, nervozitate, senzaţie de frică,

insomnie, creşterea activităţii muşchilor striaţi. Intoxicaţiile acute sunt foarte

periculoase, adesea provocând oprirea respiraţiei şi a inimii. Aceste substanţe nu sunt

cumulative.

3. Compuşi carbamici sau carbamaţi: substanţa activă - carbaril, carbofuran,

fenoxicarb, metomil, tiodicarb, carbosulfan, pirimicarb, furatiocarb, bendiocarb, bensulfat

etc. Exemplu de insecticide (denumire comercială): Furadan, Temik, Diafuran ş.a. Esteri N

substituiţi ai acidului carbamic. Această grupă de substanţe produc intoxicaţii (mai rar) şi

erupţii şi edeme ale pielii.

4. Piretroizi de sinteză: substanţa 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. Fumiganţi

Bromură de metil (pentru depozite)

8. Acaricide

Carbinoli: dicofol; Sulfone şi sulfonaţi: tetradifon; Organofosforice: etion;

Organometalice: cihexatin, azociclotin.

9. Nematocide

Dezinfectanţi 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 şi mercurul cu compuşii 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. Ditiocarbamaţi şi derivaţi ai Tiuramului 

Acţiunea fungicidă a acestor produse se datorează inhibării activităţii enzimatice, ca

urmare a formării unor substanţe complexe alcătuite din enzime şi componenţi metalici ai

produsului.

propineb, mancozeb, metiram, tiuram, maneb, ziram.

4. Derivaţi ai acidului carbamic şi benzimidazol.

Aceste substanţe au acţiune sistemică atribuită compuşilor rezultaţi în reacţiile de

transformare ce au loc în plante şi nu substanţei în sine.

carbendazim, benomil, tiofanametil, propanocarb (de exemplu Benlate 50 WP,

Derosal, Topsin)

5. Chinone

Acţiunea fungicidă a derivaţilor chinonici se datorează interferenţei cu procesele de

oxido-reducere ale ciupercii şi inhibiţiei carboxidazelor.

ditionon: Delan

6. Derivaţi al benzenului şi 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 şi heterociclii diverşi

pirazofos, tridemorf, fenpropimorf, fenarimol, nuarimol.

10. Triazoli şi 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 cenuşiu)

Trichoderma viride - Trichosemin (la floarea soarelui pentru un complex de patogeni).

1.4 Circuitul în natură al pesticidelor

Pesticidele condiţionate sub formă de pulbere sau lichide, prin volatilizare sunt luate

de curenţii de aer şi duse la distanţe 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 iniţial. Organismele vegetale şi

animale metabolizează o parte din pesticide, iar altă parte este depozitată, rezultând aşa

numitele concentraţii reziduale.

Metabolizarea poate duce la derivaţi mai puţin toxici (detoxifiere) sau, dimpotrivă la

exacerbarea activităţii toxice rezultând substanţe mai toxice decât substanţele iniţiale

(paration, malation, dipterex se metabolizează la paraxon, malaxon şi, respectiv, diclorofos,

mai toxici decât substanţele iniţiale). Un număr important de reacţii chimice permit

organismelor să metabolizeze pesticidele: reacţii de glicozilare, oxido-reducere,

decarboxilare, epoxidare, hidroxilare şi conjugare cu diferite grupări chimice.

Transformările depind de următorii factori:

specia de plantă sau animal,

concentraţia pesticidului în plantă sau animal şi perioada de rămânere a pesticidului în

plantă sau animal. De asemenea în sol pesticidele suferă o serie de procese cum ar fi:

oxidarea, absorbţia prin rădăcini, degradarea chimică sau biologică, deplasarea cu apa (pe

orizontală şi verticală), deplasarea eoliană; procese favorizate de lucrările solului: aratul,

grăpatul, irigarea, aplicarea de îngrăşăminte chimice. Din cele prezentate mai sus reiese

heterogenitatea reacţiilor fizico-chimice şi biologice între componenţii solizi şi lichizi ai

solului, precum şi circuitul pesticidelor: aer - plantă - om; sol – plantă - om; apă – plantă -

om.

Persistenţa se referă la acţiunea pesticidelor în perioada de vegetaţie, iar remanenţa se

referă la acţiunea pesticidelor în afara perioadei de vegetaţie.

Heptaclorul, Aldrinul sunt metabolizaţi în sol în expoxid al heptaclorului şi dieldrin

care sunt tot persistente. În apă sunt mai puţin persistente, însă în mâl, rezervoarele de apă

(chiar potabilă) concentraţia poate să fie foarte mare. DDT-ul se află în toate mediile şi în

foarte multe organisme - practic acest insecticid a poluat întreaga planetă, datorită

nechibzuinţei umane.

1.5 Remanenţa pesticidelor

Pesticidele care au o remanenţă de peste 18 luni sunt considerate pesticide foarte

stabile (pesticidele cu conţinut 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 (derivaţi amidici şi ai acidului benzoic)

- până la 6 luni - pesticide nestabile (fenoziacetice, toluidinice, nitrilice)

- până la 3 luni - pesticide care dispar repede (carbamice, organo-fosforice, piretrice).

Remanenţa mare scade o dată cu activitatea biologică a solului şi producţia plantelor

cultivate.

1.6 Stabilitatea în sol a pesticidelor

În sol pesticidele sunt descompuse de microorganisme. De exemplu compuşii

fenoxiacetici sunt descompuşi de Arthrobacter spp., iar Clostridium spp. descompune

lindanul, specii de Actinomicete şi bacterii descompun compuşii triazinici, iar produsele

organo-fosforice sunt descompuse de Pseudomonas spp. şi Bacillus spp. În descompunerea

pesticidelor activitatea microorganismelor este mult favorizată de umiditatea solului. Solurile

bogate În acizi humici măresc remanenţa pesticidelor, în timp ce în solurile nisipoase

pesticidele trec mai repede În plante. Temperatura este un alt factor care influenţează

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 obţinut prin modificarea structurii chimice a piretrinilor

naturali (figura 1), în scopul îmbunătăţirii proprietăţilor fizico-chimice ale acestora şi a

creşterii activităţii biologice. Câţiva dintre ei au fost comercializaţi cu succes mai ales pentru

controlul insectelor din gospodărie. Alţi piretroizi sintetici au fost introduşi în agricultură

pentru eficienţa lor în combaterea unei categorii largi de boli cauzate de insecte şi persistenţei

lor reduse în mediu.

Piretroizii comerciali disponibil includ: aletrin, resmetrin, d-fenotrin, tetrametrin,

utilizaţi pentru sănătatea publică şi cipermetrin, deltametrin, fenvalerat şi permetrin utilizaţi

mai ales în agricultură. Pe lângă aceştia sunt utilizaţi şi alte tipuri de piretroizi cum ar fi

furametrin, kadetrin şi telaletrin pentru insectele din gospodărie şi fenpropatrin, tralometrin,

cihalotrin, lambda-cihalotrin, teflutrin, ciflutrin, flucitrinat, fluvalinat şi 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

găseşte în acid pentru alţii în alcool. În produsele comerciale se găsesc uneori un amestec al

ambilor izomeri : optici (1R/1S) şi geometrici (cis/trans). În mod obişnuit însă majoritatea

produselor cu rol de insecticid conţin doar unul sau doi izomeri. Unele produse conţin doar

izomerii activi (deltametrin, d-fenotrin).

Piretroizii sintetici sunt toxici pentru sistemul nervos, acţionând la nivelul axonilor

din sistemul nervos central şi periferic prin interacţia cu canalele de sodiu la mamifere şi/sau

insecte. O singură doză produce semne de otrăvire cum ar fi tremur, hipersensibilitate,

secreţie abundentă a glandelor salivare, corio-atetoză şi 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 şi ruperi şi degradări ale mielinei la nivelul nervului sciatic. Nu produc

neurotoxicitate întârziată ca în cazul unor compuşi organofosforici.

Unii piretroizi cum ar fi deltametrinul, fenvaleratul şi cipermetrinul pot cauza

mâncărimi şi arsuri în contact cu pielea la om.

Piretroizii sintetici sunt de obicei metabolizaţii la mamifere prin reacţia de hidroliză a

esterilor, oxidare şi conjugare şi nu sunt acumulaţi în ţesuturi.

2.1 Clasificarea piretroizilor

Pe baza unor studii electrofiziologice cu preparate de nervi periferici provenite de la

broaşte (Xenopul laevis, Rana temporaria şi rana esculenta) s-au pus în evidenţă două clase

de piretroizi.

Un alt studiu bazat pe analiza capacităţii de legare a acidului gama-aminobutiric

(GABA) la receptorii canalelor ionice clasifică piretroizii de asemenea în două tipuri:

Tipul I: piretroizi care nu conţin gruparea ciano (aletrin, d-fenotrin, tetrametrin,

permetrin, cismetrin, bioremetrin)

Tipul II: piretroizi cu o grupare alfa-cianola nivelul alcoolului 3-fenoxibenzilic

(deltametrin, cipermetrin, fenvalerat şi fenpropanat)

Tipul I: Această clasă de piretroizi declanşează creşterea unei pronunţate activităţii

repetitive la nivelul organelor de simţ şi în fibrele nervoase senzitive. Aceşti compuşi induc

de asemenea excitaţii pronunţate repetitive ale componentei presinaptice ale nervului motor

din joncţiunea neuromusculară.

Nu au fost puse în evidenţă efecte semnificative ale acestor insecticide asupra

eliberării neurotransmiţătorilor sau asupra sensibilităţii membranei postsinaptice, nici asupra

membranei fibrei musculare. Excitaţii repetitive ale componentei presinaptice au fost

observate şi la nivelul ganglionilor simpatici.

Piretroizii sintetici acţionează direct asupra axonului interferând în mecanismul de

deblocare al canalele de sodiu care stă la baza generării şi conducerii impulsului nervos.

Starea de tranziţie a canalelor de sodiu este controlată de două mecanisme de deblocare care

acţionează separat şi care se referă la activarea şi inactivarea canalelor. Din cauza că

piretroizii par să afecteze doar curentul de sodiu pe perioada depolarizării, deschiderea rapidă

a porţii de activare şi închiderea lentă a porţii de inactivare se produc normal. Odată ce

canalul de sodiu a fost deschis poarta de activare este menţinută deschisă de moleculele de

piretroizi. Chiar dacă toţi piretroizii au la bază acelaşi mecanism rata relaxării diferă

substanţial pentru diferiţi piretroizi. În nodurile Ranvier, aletrin cauzează o prelungire a

fenomenului tranzitoriu de creştere a permeabilităţii membranei neuronului pentru sodiu pe

perioada excitaţiei. Constanta temporală de închidere a porţii de activare a canalelor de sodiu

afectate de aletrin este de 100 milisecunde în comparaţie cu 100 microsecunde pentru

canalele normale. Acest rezultat, al unei prelungiri pronunţate a curentului de sodiu de-a

lungul membranei nervoase este direct responsabilă pentru activitatea repetitivă indusă de

aletrin.

Experimente electrofiziologice utilizând axoni giganţii de la langustă reţin canalele de

sodiu într-un stadiu deschis modificat doar intermitent creând o depolarizare masivă

postpotenţială şi evocă o excitaţie repetitivă cu efect minim asupra potenţialului de repaus.

Piretroizii de tip I cauzează o activitate presinaptică moderat repetitivă, având ca

rezultat potenţiale 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 şi să conţină sute de impulsuri. Durata şi

numărul de impulsuri cresc considerabil odată cu scăderea temperaturii. Aceşti piretroizi

determină o depresie a impulsului nervos care este dependent de frecvenţă, produsă de o

depolarizare progresivă a membranei nervoase ca rezultat al însumării depolarizărilor

postpotenţiale în timpul stimulării în lanţ.

Alfa-ciano piretroizii afectează în principal canalele de sodiu din membrana nervoasă

şi determină o prelungire de lungă durată prin creşterea tranzitorie a permeabilităţii

membranei pentru sodiu pe perioada excitaţiei.

Diazepanul, care facilitează acţiunea neurotransmiţătorului GABA, a întârziat

declanşarea reacţiei deltametrinului şi fenvaleratului, dar nu şi pe ale permetrinului şi

aletrinului atât la şoarecii cât şi la gândaci. Posibile mecanisme ale sindromului piretroid de

tip II includ acţiuni la nivelul complexului receptor-GABA sau o clasă asemănătoare de

neuroreceptori.

Piretroizii de tip II induc lanţuri de potenţiale repetitive la nivelul muşchilor fără

activitate presinaptică repetitivă. Atât la nivelul membranei nervoase cât şi la nivelul

muşchilor induc o activitate repetitivă datorită unei prelungiri a curentului de sodiu, dar nu s-

a putut pune în evidenţă o deosebire clară între non-ciano şi alfa-ciano piretroizi.

În mediul înconjurător, piretroizii sintetici sunt rapid degradaţii în sol şi plante.

Hidroliza esterică şi oxidarea diferitelor legături din molecule este procesul major de

degradare al piretroizilor. Ei sunt absorbiţi rapid în sol şi sedimente, dar sunt eluaţi greu din

apă. De aceea apare tendinţa bioacumulării lor în organisme.

Datorită cantităţilor scăzute în care sunt aplicate şi degradării rapide în mediu, urmele

în hrană sunt de obicei foarte reduse.

Piretroizii sintetici au foşti puşi în evidenţă ca fiind toxici pentru peşti, artropode

acvatice şi albine prin testele efectuate în laborator. Dar în viaţa cotidiană nu au fost

descoperite efecte adverse semnificative datorită concentraţiilor scăzute folosite şi absenţa

persistenţei lor în mediu.

3. Structura deltametrinului. Proprietăţi fizice şi chimice. Metode analitice

3.1. Structura

Deltametrinul a fost sintetizat în 1974, şi 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, şi 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 spaţială a deltametrinului:

Figura 2 - Structura spaţială a deltametrinului (Elliott, 1974)

Deltametrinul este primul piretroid compus dintr-un singur izomer, din cei 8

stereoizomeri posibili şi 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 obţinut 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 şi izomerul (alfaS) al alcoolului.

Figura 3 - Stereoizomerii deltametrinului (Elliott, 1974)

3.2. Proprietăţi 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 2x10-6 Pa la 25°C fiind o substanţă nevolatilă. Este

insolubil în apă, dar solubil în solvenţi organici cum ar fi acetonă, ciclohexanonă şi xilen.

Este stabil la lumină, căldură şi oxigenul atmosferic, dar instabil în mediu alcalin (Worthing

& Walker, 1983).

În tabelul de mai jos sunt prezentate câteva proprietăţi fizico-chimice ale

deltametrinului.

Tabelul 1. Proprietăţile fizico-chimice ale

deltametrinului

Proprietatea

Valoarea

stare fizică pulbere cristalină

culoare incolor

miros inodor

densitate (20 °C) 0,5 g/cm3

masă moleculară relativă 505,24

punct de topire 98-101°C

punct de fierbere se descompune la peste 300°C

solubilitatea în apă (20 °C) < 0,002mg/l (practic insolubil)

solubilitate în compuşi organici solubil*

presiunea de vapori (25 °C) 2,0x10-6 Pa

* acetonă (500 g/l), etanol (15 g/l), ciclohexanonă (750 g/l), dioxan (900g/l), xilen (250

g/l), etil acetat.

3.3. Metode analitice de determinare

Punerea în evidenţă a reziduurilor şi analizele probelor de mediu s-au realizat în

următoarele etape:

extracţie cu solvenţi ca de exemplu soluţie de n-hexan/acetonă,

separarea cu soluţii de n-hexan/acetonă/apă,

purificarea prin cromatografie în coloană de silicagel

detectare prin intermediul unui gaz cromatograf prevăzut cu un sistem de detecţie a

capturii de electroni ce poate detecta concentraţii de 0,01 mg/kg sau chiar mai mici. Se mai

poate utiliza cromatografia lichidă cu un detector UV pentru analiza produselor.

Pentru analiza purităţii 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 performanţă, prevăzut cu detector de UV (Mourot, 1979).

4. Comercializarea deltametrinului

4.1. Producere şi utilizare

Ingredientul activ deltametrinul se găseşte în într-o mare varietate de insecticide

comerciale. Denumirile comerciale ale produselor care conţin deltametrin sunt: Butoflin,

Butoss, Butox, Cislin, Crackdown, Cresus, Decis, Decis-Prime, K-Othrin şi K-Otek.

Deltametrinul este vândut în multe ţări pentru utilizării în domeniul agriculturii, sănătate

publică şi creşterea animalelor.

Este utilizat pentru controlul paraziţilor merilor şi perilor, fluturiilor din florile de

prun, omizile de pe frunzele de varză, fluturii din florile de mazăre, păduchi de copaci şi

fluturii de iarnă. Controlează păduchii de copaci, viermii albi şi păduchii verzi din serele de

tomate, castraveţi, ardei plante de ghiveci şi ornamentale. Deltametrinul controlează de

asemenea boli provocate de insecte în culturile de câmp.

În agricultură este utilizat mai ales pentru bumbac, dar şi în cazul altor culturi cum ar

fi cafea, porumb, cereale şi hamei precum şi în cazul produselor depozitate. Deltametrinul

este folosit de asemenea şi în deparazitarea animalelor şi 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 şi culturi de legume,

20% pentru cereale (grâu şi soia), iar restul de 10% pentru diverse culturi. Aproximativ 85%

cantitatea totală de deltametrin este folosită pentru protecţia culturilor.

Deltametrinul este de asemenea utilizat şi pentru protecţia depozitelor de cereale,

grăunţelor, boabe de cafea şi a boabelor uscate. În America Centrală şi în Africa

deltametrinul este utilizat pentru controlul malariei.

Pe piaţă produsele care conţin deltametrin se găsesc de obicei sub formă de

concentrate emulsionante, prafuri hidrofobe, produse lichide şi granule, suspensii

concentrate, singur sau în combinaţie cu alte pesticide. Nu sunt cunoscute cazuri de

incompatibilitate cu alte insecticide şi fungicide comune. El este de asemenea utilizat în

combinaţie cu alte pesticide cel mai cunoscut amestec fiind cel cu piperonil butoxidul.

4.2. Reziduuri în hrană

Expunerea populaţiei la deltametrin se datorează mai ales reziduurilor din dietă, dar

poate să se producă şi datorită utilizării lui în sănătate publică. Nivelele reziduale din culturi

în cazul unei exploatări agricole corespunzătoare sunt în general foarte reduse, exceptând

situaţiile în care tratamentul cu deltametrin se produce după recoltare.

Reziduurile au fost determinate în produsele depozitate cum ar fi grâul, porumbul şi

cafeaua. Concentraţiile 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 concentraţia sa a fost

estimată la 1,08 mg/kg. După ce grâul a fost măcinat, iar făina a fost folosită pentru coacere,

concentraţia deltametrinului în pâine era de 0,11 mg/kg (Halls & Periam 1980).

În 1986, Mestres a trecut în revistă transformările deltametrinului în recoltele

comestibile şi a descoperit că prin prelucrare, mai ales coacere reziduurile deltametrinului din

hrană sunt reduse cu până la 20-98%.

Prin injecţia a 0,27 g de deltametrin marcat cu 14C în rumenul unei vaci de lapte, într-o

soluţie de alcool şi ulei de susan, doar 0,4% din compus a fost regăsit în laptele. Concentraţia

reziduală maximă de deltametrin a fost de 0,045 sau 0,92 mg/kg şi a fost găsită în întreaga

cantitate de lapte, respectiv în grăsimea untului, după o zi de administrare. Reziduurile din

ţesutul adipos şi muşchii picioarelor erau de 0,088 şi respectiv 0,008 mg/kg, la două zile după

tratament.

5. Transportul, răspândirea şi transformarea deltametrinului în mediul înconjurător

5.1. Transportul şi 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 evidenţă 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 şi nu s-a pus în evidenţă 14C în stratul leşios. Mobilitatea deltametrinului a fost pusă în

evidenţă prin cromatrografia în strat subţire a solului. Conform clasificării pesticidelor în

funcţie de mobilitatea lor, clasificare realizată de Helling şi Turner, deltametrinul intră în

categoria pesticidelor cu mobilitate redusă în sol sau chiar imobile.

Imobilitatea deltametrinului a fost studiată şi de Hascoet în 1977 utilizând sol nisipos

decalcalinizat cu un conţinut 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 şi doar 2% în componenta solubilă a solului. Hascoet a concluzionat că

deltametrinul este incapabil de a se solubiliza în soluri cultivate şi că are un conţinut de

materie organică ridicat prezentând o filtrare bună în soluri, dar o absorbţie scăzută.

Solubilizarea deltametrinului a fost de asemenea studiată pe trei tipuri de soluri

diferite al căror conţinut organic varia între 0,8-2,6%. Studiul a fost realizat folosind produsul

comercial Decis EC 25 la o concentraţie 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

condiţii, cantitatea de substanţă activă din apa infiltrată a fost pusă în evidenţă ca fiind mai

puţin de 1 µg/ml, care era mai puţin de 2% din doza iniţială aplicată (Thier & Schmidt,

1976).

Mobilitatea degradării primare a deltametrinului, care produce acid 3-fenoxibenzoic şi

alcool 3-fenoxibenzilic, a fost de asemenea studiată de Kaufman în 1981 utilizând Soluri de

tip TLC şi straturi de sol. Acidul 3-fenoxibenzoic a fost pus în evidenţă ca fiind relativ mobil,

în timp ce alcoolul 3-fenoxibenzilic este puţin 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, şi a fost evaluat ca fiind relativ mobil. În orice caz aceşti compuşi nu se

acumulează în sol în orice proporţie, deoarece conform celor raportate de Kaufman nu au fost

puşi în evidenţă în sol în mai mult de 3% din doza aplicată. Producţia semnificativă de 14CO2

pe perioada incubării a arătat că aceşti compuşi sunt degradaţi.

5.2. Degradarea abiotică în aer şi sol

Prin marcarea 14C-deltametrin-[1R, 3R; alfaS ] (9) la atomii de carbon proveniţi de la

gruparea ciano, benzilică şi carbonului substituit cu brom, urmată de expunerea la lumină sub

forma unui film subţire de 40 µg/cm2 timp de 4-8 h, sau format izomerii trans-[1R, 3S; alfaS]

şi trans-[1S, 3R; alfaS]. Ei conţineau aproximativ 70% din radioactivitatea aplicată. S-au

format de asemenea şi nivele mai scăzute de produşi rezultaţi prin esterificare care includ

acidul 2,2-dimetil-3-(2,2-dibromovinil) ciclopropan carboxilic (18) şi compusul care conţine

gruparea ciano şi 18% compuşi neidentificaţi (fig.4). Într-un film mai gros (3 mg/cm2), au

fost detectate cantităţi scăzute din următorii compuşi: alfa-ciano-3-fenoxibenzil 3,3-

dimetilacrilat (13) şi 3-fenoxi 2,2-dimetil-3-(2,2-dibromovinil) ciclopopan-1-il-benzilcianida

(14) numită şi decarboxideltametrin.

Spre deosebire de aceştia, produsul cel mai abundent în metanol a fost amestecul

trans, care conţinea aproximativ 35% din radioactivitatea aplicată. În cazul iradierii cu radiaţii

UV, rata fotodegradării deltametrinului în alcooli scade în ordinea următoare metanol, etanol

şi 2-propanol odată cu creşterea vâscozităţii solventului. Viteza de fotoliză relativă în hexan

şi ciclohexan, cu vâscozitatea relativă de 0,33 şi 1, a fost de 1,5 şi 1. Nu s-a constatat nici o

diferenţă în privinţa gradului de desfăşurare al reacţiei de spălare a hexanului cu O2 sau N2,

în timp ce inhibitorii piperilina şi 1,3-ciclohexadiena reduc viteza de transformare în hexan.

La 30-50% din conversie, fotoprodusul major în soluţie apoasă de acetonitril era

reprezentat de izomerii trans-[1R, 3S; alfaS] şi trans-[1S, 3R; alfaS], în timp ce în soluţie

alcoolică era redusă, iar în hexan era absent. Esterul monobromurat (16) a fost produsul

major în metanol şi hexan. Acidul-cis (18) a fost întotdeauna produsul major dintre acizi, cu

concentraţii mai scăzute ale celor doi izomeri ai acizilor monobromuraţi (17).

Legendă: U-radiaţii UV, P-plante, Conj-conjugate glucidice

Compuşi: (9 ) - 14C-deltametrin-[1R, 3R; alfaS ]

(10) - derivatul deltametrinului hidroxilat în poziţia 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 acţiunea radiaţiilor UV şi în

plante (Ruzo, 1976-1977)

Produsul major al părţii alcoolice a fost acidul 3-fenoxibenzoic (25) (PBacid) în

soluţie apoasă de acetonitril, 3-fenoxibenzil cianidă (15) în hexan, şi metil 3-fenoxibenoat

(22) în metanol. Fotoliza 3-fenoxibenzoil cianidei (21) duce la metil 3-fenoxibenzoat şi metil

esterul acidului 2,2-dimetil-3-(2,2-dibromovinil) ciclopropan carboxilic (19) în metanol

PBacid în soluţie apoasă de acetonitril. Astfel se pare că fotoprodusul obţinut rezultă prin

deschiderea ciclului ciclopropanului şi prin numeroase recombinări, scindarea legăturii

esterice între oxigen şi carbonul de la benzil, scindarea legăturii acil-oxigen şi debromurare

reductivă.

Un studiu privind fotodegradarea 14C-deltametinului în soluţie apoasă, a arătat că o

astfel de soluţie 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 înjumătăţire de 47,7 zile, dar în cazul în care sistemul

este sensibilizat cu 1% acetonă timpul de înjumătăţire se reduce la 4,03 zile. Au fost puşi în

evidenţă produşi de degradare nevolatili (Bowman & Carpenter, 1987).

5.3. Persistenţa şi transformarea în mediul înconjurător

Persistenţa şi degradarea în mediul înconjurător a 14C-ciano- şi 14C-fenoxi-

deltamerin a fost examinată pe două tipuri de soluri, cel argilos moale şi argilo-nisipos în

condiţii aerobe de laborator la 25 °C (Kaufman şi Kayser în 1979). Deltametrinul a fost

aplicat într-o concentraţie finală de 0,02 şi 0,2 kg/ha. Degradarea deltametrinului s-a produs

rapid în ambele tipuri de soluri în proporţie de 62-77% pentru 14C-ciano-deltametrin şi în

proporţie de 52-60% pentru 14C-fenoxi-deltamerin, degajând 14CO2 pe perioada celor 128

de zile de incubare. Timpul de înjumătăţire al deltametrinului a variat între 11 şi 19 zile în

cele două tipuri de soluri.

Efectul temperaturii solului asupra degradării deltametrinului a fost de asemenea

examinat de Kaufman şi Kayser în 1979 utilizând un sol argilo-nisipos în condiţii de

laborator care a fost tratat cu 14C-ciano- şi 14C-vinil-deltametrin. Degradarea formelor de

deltametrin marcate la carbon se produce mai rapid la 25 °C şi mai greu la în soluri incubate

la 10 °C. Timpul de înjumătăţire al deltametrinului a fost de 43, 13 şi 27 de zile în sol incubat

la 10, 25 şi 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) şi aici 3-fenoxibenzoic precum şi hidroliza grupării ciano

pentru a produce mai întâi amida şi ulterior acidul carboxilic (DCOOH), analog al

deltametrinului.

La o temperatură de 40 °C Br2CA se acumulează în sol în proporţie de 5,7% din

cantitatea iniţială de carbon marcat, în timp ce DCOOH se acumulează în sol la o temperatură

de 10 °C în proporţie de 5,3%. Cu toate acestea ambii produşi scad în concentraţie după o

perioadă de incubare de 64 de zile. În primul experiment, DCOOH a fost pus în evidenţă ca

fiind produsul major cu o concentraţie de 6-9%. Dar în cele din urmă scade la mai puţin de

2% la sfârşitul 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 şi acid 3-(4-hidroxifenoxi)-benzoic. În acest

experiment, DCOOH a fost singurul produs de degradare al deltametrinului detectat într-un

exces de 3% faţă de doza iniţială.

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 şi Kayser, 1980)

Degradarea deltametrinului a fost de asemenea examinată în condiţii anaerobe

utilizând 14C-ciano-, 14C-fenoxi- şi 14C-vinil-deltametrin marcat radioactiv (Kaufman şi

Kayser, 1980). În condiţii anaerobe, degajarea de 14CO2 variază în funcţie de poziţia

carbonului marcat şi perioada alimentării cu apă. În general, inundarea cu apă reduce sau

inhibă iniţial rata disipării 14CO2. După o lună degajarea de 14CO2 începe din nou care

sugerează prezenţa unei flore microbiene unice.

A fost evidenţiat de asemenea că toţi cei trei acizi carboxilici care se acumulează

iniţial în soluri inundate sunt ulterior degradaţi. 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 şi pe câmp, timpul de înjumătăţire al deltametrinului a fost de 4,9 şi

respectiv 6,9 săptămâni. (Hill, 1983). Această diferenţă între viteza de degradare a fost

atribuită efectelor climatice.

Chapman şi Harris în 1981 a examinat persistenţa a cinci piretroizi în nisip şi în soluri

organice: permetrin, cipermetrin, deltametrin, fenpropatrin şi fenvalerat la 28 °C, în condiţii

de laborator. Toate insecticidele au fost degradate mai rapid în soluri naturale decât în soluri

sterilizate, sugerând importanţa microorganismelor în degradare. Rata degradării în condiţii

nesterile a scăzut astfel: fenpropatrin > permetrin > cipermetrin > fenvalerat > deltametrin.

Cantităţi de aproximativ 52% şi 74% din deltametrinul aplicat au fost recuperate din nisip şi

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 şi de Zhang în 1984 într-un sol

organic după o expunere de 180 de zile. Timpul de înjumătăţire 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 metaboliţilor prezenţi 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 iniţială după 180 de zile.

Majoritatea acestor reziduuri au fost descoperite în humus. Populaţia de bacterii şi

actinomicetae a crescut în solurile tratate, dar populaţia de fungi a rămas relativ stabilă pe

perioada incubării.

Toate aceste studii au arătat că deltametrinul este rapid degradat în soluri. Timpul de

înjumătăţire al compusului depinde de natura solului şi de temperatură. În general, timpul de

înjumătăţire al deltametrinului este cuprins între 11 şi 72 de zile, în condiţii aerobe.

Degradarea deltametrinului este mai scăzută în condiţii 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 şi ciano. În condiţii de seră, timpul iniţial de înjumătăţire a fost

găsit ca fiind 1,1 săptămâni şi timpul pentru degradarea în proporţie de 90% de 4,6

săptămâni. Conversia cis-trans a deltametrinului se realizează fotochimic, iar după 6

săptămâni proporţia de izomeri cis : trans era de 0,44 : 1.

În condiţii de câmp deltametrinul se degradează mai rapid, dând o concentraţie mai

mare de izomer trans decât cis şi numeroşi compuşi neextractibili. S-a urmărit traseul a trei

compuşi metabolici şi anume derivaţi hidroxilaţi în poziţia 4’ (10), sau în poziţia trans-metil

de lângă gruparea carboxil (7), sau în ambele poziţii (12) prin marcare radioactivă.

Metabolitul principal a fost Br2CA împreună cu cantităţi mici ale derivatului trans-

hidroximetil al Br2CA (20) şi acidul 3-(4-hidroxibenzoil) benzoic (26). Compuşii de mai sus

sunt analogi ai celor formaţi de cipermetrin şi permetrin în plante. Mai multe tipuri de

compuşi conjugaţi au fost izolaţi, dar nu au fost caracterizaţi complet. Unul din aceştia a fost

clivat rapid cu β-glucozidază sau caid clorhidric obţinându-se Br2CA şi PBacid. Alte două

tipuri au fost rezistente la β-glucozidază, dar au fost scindate uşor cu HCl dând Br2CA şi acid

3-fenoxi benzoic, alcool 3-fenoxibenzilic şi alcool alfa-ciano-3-fenoxibenzilic. Metaboliţii

deltametrinului identificaţi în plante sunt analogi cu cei identificaţi în mamifere, exceptând

produşii conjugaţi.

Metabolismul deltametrinului a fost studiat şi pe frunzele de fasole. Conversia limitată

(aproximativ 6%) dă produşi conjugaţi ai Br2CA şi alcool 3-fenoxibenzilic. Scindarea

esterică foloseşte ca substrat produşi de metabolism şi două sau trei tipuri de glucozidaze în

cazul Br2CA şi patru pentru PBalc.

5.4. Bioacumularea

Studii privind bioacumularea au fost realizate pe peşte, şi au arătat că deltametrinul

are un factor de bioconcentraţie (BCFs) mult mai redus decât cel prevăzut de corelaţia între

coeficientul de partiţie Kow şi BCF. Acest coeficient redus se poate datora faptului că el este

metabolizat de peşti, şi disponibilitatea redusă a peştilor de a lega deltametrinul la compuşi

organici sau coloizi suspendaţi. 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) şi apoi inundat cu apă după 31

de zile. Pe perioada expunerii, nici unul din cei 300 de peşti nu a murit şi nu s-au comportat

anormal în ciuda concentraţiei de deltametrin de 2,19 µg/l, care reprezintă o concentraţie de 3

ori mai mare decât CL50 la 0,63 µg/l. În ultima etapă peştii au fost introduşi într-un mediu

necontaminat, reîmprospătat continuu, pentru a monitoriza eliminarea deltametrinului sau

metaboliţilor săi.

Rezultatele sunt prezentate în tabelul 2.

Tabelul 2. Valoarea factorului de bioacumulare după expunerea Ictalurus punctatus la

deltametrin şi procentul său de eliminare din organism

Organ Valoarea factorului de

bioacumulare (BCF) pe perioada

expunerii, 30 de zile

Eliminarea 14C (%) după

epurare

1 zi 14 zile

muşchi 25 <50 77

viscere 972 67 86

schelet 41 >50 93

întregul organism 144 >50 93

BCF: concentraţia în peşte µg/kg / concentraţia în apă µg/l

Muir în 1985 a monitorizat şi răspândirea şi eliminarea deltametrinului marcat cu

carbon radioactiv pe organisme în bazine artificiale pe o perioadă de 306 zile. Concentraţia

iniţială a piretroidului variază între 1,8 şi 2,5 µg/l. Deltametrinul s-a răspândit rapid în sol,

plante, sediment şi aer cu un timp de înjumătăţire de 2-4 h în apă. Plantele acvatice cum ar fi

Lemna sp. (lintea de apă), plantă plutitoare, şi Potomageton berchtoldi, plantă submersă,

acumulează deltametrin într-o concentraţie cuprinsă între 253 şi respectiv 1021 µg/kg în 24 h

după tratament, dar îl elimină în întregime în 14 zile. Plevuşca cu capul pătrat, PImephales

promelas, a prezentat un factor de bioacumulare de 248-907. Deşi radioactivitatea s-a

menţinut în peşte pe toată perioada experimentului, mai ales în ţesutul adipos, nivele de

deltametrin au scăzut constant, şi nu au fost observate efecte asupra peştilor.

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 şobolan de sex

masculin, partea alcoolică şi 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 conţinând 79% din doza radioactivă (43% şi

36% au fost eliminate prin urină şi respectiv prin materii fecale). Reziduurile tisulare

provenind de la carbonul grupării dibromovinil din jumătatea acidă a deltametrinului şi de la

carbonul grupării benzilice din jumătatea alcoolică erau foarte scăzute, pe când reziduurile

din grăsimi erau puţin 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 şi în stomac. În stomac

tot carbonul radioactiv se afla sub formă de tiocianat. Nu s-a pus în evidenţă degajarea de

14CO2 din nici unul din preparatele radioactive, inclusiv gruparea ciano, spre deosebire de

fenvalerat, care dă 14CO2 în cantităţi considerabile.

Reacţia metabolică principală suferită de deltametrin este reacţia de oxidare la nivelul

metilului din poziţia trans comparativ cu gruparea carbonil din jumătatea acidă precum şi la

nivelul poziţiilor 2’-, 4’- şi 5 din jumătatea alcoolică. Pe lângă reacţiile de oxidare el suferă şi

reacţii de scindare a legăturii esterice precum şi de convertire a grupării ciano în tiocianat şi

acid 2-iminotiazolidin-4-carboxilic (31). Derivaţii acidului carboxilic şi fenolului au fost

conjugaţi cu acid sulfuric, glicină sau acid glucuronic.

Compuşi: (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

proporţie de 13-21% din doza aplicată, urmat de 4’ - OH- deltametrin (10) şi 5 - OH –

deltametrin (28), şi o mică cantitate de 2’ - OH – deltametrin (29). Deltametrinul intact şi 4’ -

OH- deltametrin nu apar doar sub forma epimerului-S, ci şi sub forma epimerului-R, probabil

datorită racemizării prin substituirea hidrogenului din poziţia alfa în soluţii de metanol.

Metaboliţii jumătăţii acide au fost mai ales acid 3-(2,2-dibromovinil)-2,2-dimetolciclopropan

carboxilic (18) în formă liberă (10%), compuşi conjugaţi cu glucuronidă (51%), şi glicină,

trans - OH - Br2CA în formă liberă, şi compuşi conjugaţi cu glucuronidă.

Metabolitul major al părţii aromatice a jumătăţii alcoolice din deltametrin, a fost acid

3-fenoxibenzoic în formă liberă (5%), conjugaţi cu glicină (4%) şi glucuronidă (13%) şi

derivaţi lor 4’-hidroxi.

Sulfatul 4’-OH PBacid se găseşte în cantitate de 50% din doza totală, alături de

cantităţi mici de 4’-OH PBacid (4%), şi forma glucuronată (2%). Gruparea ciano a fost

convertită mai ales în tiocianat (30) şi în cantităţi mici de acid 2-iminotiazolidin-4-carboxilic

(31). Izomerul trans al deltametrinului a fost de asemenea rapid metabolizat dând aproximativ

aceeaşi metaboliţi ca şi deltametrinul, cu toate acestea derivaţii 5-OH au fost găsiţi în

izomerul cis, dar nu şi în trans.

Prin administrarea unei singure doze orale de deltametrin marcat radioactiv la

carbonul acid, alcool sau la gruparea ciano, la şoareci masculi, într-o concentraţie de 1,7-4,4

mg/Kg, jumătatea acidă, precum şi partea aromatică a jumătăţii alcoolice au fost rapid

excretate, în timp ce gruparea ciano a fost excretată mult mai încet (Ruzo, 1979).

În 1982 Gray şi Rickard au marcat deltametrinul radioactiv la acid, alcool şi la

gruparea ciano şi au selectat metaboliţii din ficat, sânge, emisferele cerebrale, cerebel şi

măduva spinării după administrarea intravenoasă unei doze toxice, dar neletale (1,75 mg/Kg)

la şobolani. 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 şi 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 concentraţia

maximă de deltametrin a fost atinsă după un minut (0,5 nmol/g), scăzând la 0,2 nmol/g după

15 minute, şi rămânând stabilă timp de 60 de minute.

Concentraţiile maxime de deltametrin nu au fost asociate cu toxicitatea severă, deşi

nivelele radioactivităţii pentanului neextractibil păreau să fie corelate de toxicitatea motorie.

Experimente cu extracte cerebrale de la animale cărora li s-a injectat deltametrin nu au reuşit

să reproducă in vitro radioactivitatea pentanlui neextractibil şi metabolismul acestui compus.

Calea metabolică majoră a deltametrinului este asemănătoare la şoareci cu cea de la

şobolani, dar există unele diferenţe. Printre acestea se numără şi cantitatea mai mare de

deltametrin nemodificat din materiile fecale de la şoarece în comparaţie cu cele de la şobolan.

În materiile fecale de şoarece au fost găsiţi 4 monohidroxi esteri metabolizaţi (2’-OH-, 4’-

OH-, 5-OH- şi trans-OH deltametrin) şi un dihidroxi metabolit, 4’ - OH, trans - OH –

deltametrin, care nu au fost însă găsiţi în urină. Metaboliţii principali ai jumătăţii acide din la

şoareci au fost Br2CA, trans - OH - Br2CA, şi conjugaţii lor glucuronaţi şi sulfataţi. Unul din

aceştia, trans - OH - Br2CA – sulfatat, a fost detectat doar la şoareci nu şi la şobolani.

Comparativ cu şobolanii, la şoareci s-au pus în evidenţă cantităţi mai mari de................. Un

metabolit major al jumătăţii alcoolice la şoareci a fost conjugatul cu taurină a PBacidului şi

care a fost evidenţiat în urină. El nu a fost detectat la şobolani. În general şoarecii produc

cantităţi mai mici de produşi fenolici decât şobolanii. De asemenea, 3-fenoxibenzaldehida

(24), alcool 3-fenoxibenzilic (32), şi derivaţii lor glucuronaţi, precum şi derivaţii glucuronaţi

ai alcool 3-(4-fenoxibenzil) benzilic (33), 4’ - OH – PBalc şi acid 5-hidroxi-3-fenoxibenzoic

au fost descoperiţi la şoareci dar nu şi la şobolani. Când şoarecilor li s-a administrat pe cale

cutanată o doză de deltametrin marcat, cu s-au fără piperoxil butoxid (PBO) şi/sau S,S,S-

tributil-fosforotritioat (DEF), s-au obţinut aceiaşi metaboliţi ca în cazul administrării orale.

DEF reduce cantitatea produşilor hidrolitici, în timp ce PBO reduce cantitatea produşilor

oxidaţi.

Comparând radioactivitatea excretată a deltametrinului marcat la şobolani trataţi pe

cale cutanată şi intravenos a arătat că doar 3,6% din doza aplicată pe piele este absorbită şi

excretată în 24 de ore, 1,1% fiind excretată în primele 6 ore. Deoarece pielea de şobolan 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 concentraţie de 10 mg/Kg greutate corp, timp de 3 zile consecutive. A fost absorbit în

cantităţi mici şi eliminat mai ales prin materii fecale sub formă de deltametrin nemodificat.

Doar 4-6% a fost eliminat prin urină şi 0,42-1,62% prin lapte. Conţinutul în carbon radioactiv

al organelor a fost în general foarte scăzut cu excepţia ficatului, rinichilor şi ţesutului adipos

în care a fost mai ridicat (Akhtar, 1986). Degradarea deltametrinului s-a produs prin ruperea

legăturii esterice ca şi în cazul şoarecilor şi şobolanilor (Ruzo, 1979). Enzimele responsabile

pentru ruperea legăturii esterice sunt localizate în ficat, mai ales în fracţia microzomală cum

au arătat studiile in vitro (Akhtar, 1984). Metaboliţii rezultaţi au fost ulterior metabolizaţi sau

conjugaţi şi au fost eliberaţi prin urină. În lapte principalul compus radioactiv pus în evidenţă

a fost deltametrinul.

Într-un studiu nutriţional 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 porţia de hrană într-o

concentraţie de 2-10 mg/Kg. Reziduurile de deltametrin puse în evidenţă în lapte erau

dependente de doză şi păreau să atingă un platou între ziua a 7 şi 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 ţesuturi au fost măsurate la 1, 4 şi 9 zile după tratament.

Cantităţi mici de deltametrin au fost puse în evidenţă în ficat (<0,005 mg/Kg), rinichi (<0,002

mg/Kg), şi muşchi (<0,002-0,014 mg/Kg). Reziduurile în ţesuturile adipoase au fost de 0,04

mg/Kg pentru o doză de 2 mg/Kg, şi 0,2 mg/Kg pentru o doză de 10 mg/Kg. Diminuarea

reziduurilor de deltametrin din lapte se realizează rapid (timpul de înjumătăţire este

aproximativ o zi), pe când în grăsimi (renale şi subcutanate) timpul de înjumătăţire este de 7-

9 zile. Acidul 2,2-dimetil-3-(2,2-dibromovinil) ciclopropan carboxilic (Br2CA) şi PBacid au

fost singurii metaboliţi puşi în evidenţă în laptele şi ţesuturile vacii. În toate cazurile, au fost

puse în evidenţă urme de < 0,0235mg/l pentru Br2CA şi < 0,034mg/l pentru PBacid. Aceşti

doi metaboliţi fuseseră puşi în evidenţă anterior la şoareci şi şobolani ca fiind produşii 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

ţesuturi au fost în general foarte scăzute cu excepţia ficatului şi 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. Concentraţii mai mari s-au pus în evidenţă în gălbenuş (0,6

mg/Kg), faţă de albuş (0,2 mg/Kg), diferenţă care este probabil legată de concentraţia mare

de lipide din gălbenuş. Metaboliţii sunt aceiaşi cu cei descoperiţii la şoareci şi şobolani.

Studiile au arătat că prin hrănirea animalelor domestice cu nutreţ tratat cu deltametrin

rezultă concentraţii 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 şi 3-fenoxibenzaldehidă. Deltametrinul a fost

incubat la 37 °C timp de 30 de minute cu următoarele preparate microsolmale (Shono, 1979):

microsomi trataţi cu tetraetil pirofosfat (TEPP)

microsomi normali

microsomi trataţi cu tetraetil pirofosfat şi NADPH

microsomi normali trataţi 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 şi cea

oxidazică.

Deltametrinul este mult mai rapid metabolizat sub acţiunea oxidazelor decât sub

acţiunea esterazelor. Situsul principal de la nivelul nucleelor aromatice la care are loc

hidroxilarea este poziţia 4’, fiind urmată de poziţia 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: poziţia trans a grupării dimetil, poziţia 4’ a

fenolului şi poziţia 5 a grupării fenoxi.

Transformarea deltametrinului la cianhidrine are loc atât sub acţiunea esterazelor cât

şi sub acţiunea oxidazelor, dar concentraţii mari de compuşi scindaţi se obţin sub acţiunea

sistemului oxidazic.

Deltametrinul este hidrolizat de esteraze în sânge, creier, rinichi şi stomac în cazul

şoarecilor ducând la Pbald şi PBacid.

6.4 Metabolismul deltametrinului la oameni

Trei indivizi voluntari de sex masculin sunt supuşi unei investigaţii 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 şi diluată mai întâi cu

10 ml PEG 300 şi apoi cu 150 ml apă. Radioactivitatea totală a fost de 1,8 ± 0,9 mBq. Probe

de sânge, urină, salivă şi materii fecale au fost preluate la intervale de 5 zile.

Examinările clinice şi biologice s-au realizat la fiecare 12 ore pe perioada experienţei

şi o săptămână după terminarea ei. Radioactivitatea biologică a fost măsurat cu ajutorul unui

spectrometru lichid cu scintilaţie. Investigaţiile clinice şi biologice nu au pus în evidenţă stări

anomale. Nu au fost puse în evidenţă efecte secundare sau intoleranţă, nici pe perioada

experimentului nici după aceea.

Radioactivitatea maximă a plasmei a apărut între 1 şi 2 ore de la administrarea

produsului, şi rămâne peste limita normală timp de 48 de ore. Timpul de înjumătăţire a fost

găsit ca fiind între 10 şi 11,5 ore. Radioactivitatea în celulele sangvine, ca şi în salivă erau

destul de scăzute. Excreţia urinară a fost de 51-59% din radioactivitatea iniţială; 90% din

această radioactivitate a fost excretată în primele 24 de ore de la absorbţie. Timpul de

înjumătăţire aparent al excreţiei urinare a fost de 10-13,5 ore care este concordant cu cel al

plasmei. Eliminarea prin materii fecale la sfârşitul perioadei de observare reprezenta 10-26%

din doză. Eliminarea prin urină şi materii fecale a fost în total, după 96 de ore, de 64-77% din

doza iniţială.

7. Efectele deltametrinului asupra organismelor din mediul înconjurător

7.1 Organisme acvatice

7.1.1 Toxicitatea acută asupra peştilor

Toxicitatea acută a deltametrinului asupra peştilor au fost rezumate de L’ Hotellier şi

Vincent în 1986 (tabelul 3). Conform acestor rezultate deltametrinul este foarte toxic pentru

peşti, cu toate acestea toxicitatea variază în funcţie de formula aplicată.

Tabel 3. Toxicitatea acută a deltametrinului asupra peştilor testată pe compuşi obţinuţi

şi purificaţi în laborator şi produşi obţinuţi la scară industrială; concentraţia letală exprimată

în µg de ingredient activ/litru (96 h).

Specia Sistem-

ul folosit

CL50

(µg/l)

Produs

tehnic

Număr de

referinţă

CL50 (µg/l)

Produs în

laborator

Număr de

referinţă

Alburnus alburnus S 0,69 4 82 (ULV) 4

Brachydanio rerio C, S 2,0 10 -

Cyprinodon macularius S - 0,6 (EC)

48 h

13

Cyprinodon variegatus* S - 0,9 (EC) 13

Cyprinus carpio C,S 1,84

0,86

4

3

0,65 (EC)

210,0 (ULV)

4

Gambusia affinis C,S - 1,0 (EC)

48 h

13

Ichtalurus nebulosus C,S 1,2 7 2,3 (EC) 15

Ichtalurus punctatus C,S 0,63 8 -

Idus idus melanotus S - 1,2 (EC) 16

Lebistes reticulatus C,S - 1,8 (EC) 17

Lepomis gibbosus C,S 0,58 5 0,87 (EC) 14

Lepomis machrochirus C 1,2 6 -

Osteochilus hasselti** S - 1,2 (EC) 20

Puntius gonionotus** C,S - 0,87 (EC) 18

Rhodeussericeus S 1,12 4 140 (ULV) 4

Salmo gairdneri C,S 0,39 1 2,2 (EC) 12

Salmo salar C,S 1,97 2 0,59 (EC) 2

Salmo trutta C,S - 4,7 (EC)

48 h

11

Sarotherodon

mossambicus**

C,S 3,5 9 2,0 (EC) 9

Tilapia mossambica** C,S - 0,8 (EC)

48 h

13

C-sistem curgător, S-condiţii statice; EC-25 g ingredient activ/l, ULV-1g ingredient

activ/l

* peşte marin

** peşte de râu sau bazin din zone tropicale

Referinţe:

(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

Informaţii 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 peştii, pe când homarul (Homarus americanus)

este mult mai sensibil decât aceştia.

Mohsen şi Mulla în 1981 au expus larve de insecte acvatice la deltametrin (concentrat

emulsionant cu o concentraţie de 2,5%) timp de o oră în condiţii de curgere, şi au calculat

CL50 după o perioadă de 24 de ore. Pentru organismul ţintă Simulium virgatum, musca

neagră, CL50 a fost de 0,9 µg/l . Speciile non-ţintă Baetis parvus şi 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 compuşi obţinuţi şi purificaţi în laborator şi produşi obţinuţi la scară industrială;

concentraţia letală este exprimată în µg de ingredient activ/litru (96 h).

Specia CL50 (µg/l)

Produs tehnic

CL50 (µg/l)

Produs în laborator

Crassostrea virginica - 12,0

Daphnia magna 5 (48 h) -

Gammarus pulex - O,03 (48 h)

Penaeus duorarum - O,35

Uca pugilatorulosus - 1,1

Bufo bufo - 0,93

Deşi s-a pus în evidenţă o toxicitate mare pentru peşti şi crustacei, rezultatul multor

studii, ca şi utilizarea pe scară largă a deltametrinului pe o perioadă de mai mulţi ani a arătat

că utilizarea normală a deltametrinului nu a indus o mortalitate semnificativă în populaţia de

peşte. Această diferenţă se datorează absorbţiei sale puternice în soluri şi degradării lui

rapide.

7.2 Organismele terestre

7.2.1 Plantele şi microorganismele din sol

Hargreaves şi Cooper în 1979 au tratat răsaduri de roşii de seră cu 50 mg

deltametrin/litru (2,5% concentrat emulsifiat) la 3 săptămâni după apariţia dăunătorilor şi

apoi la 7 zile după primul tratament. La trei zile după prima aplicare plantele au fost

examinate. Nu s-a pus în evidenţă nici un efect dăunător asupra plantelor. La această

concentraţie deltametrinul nu este fitotoxic.

S-a studiat efectul a 5 piretroizi sintetici asupra populaţiei microbiene din sol prin

încorporarea 0,5 mg deltametrin/kg sol argilo-nisipos (reziduurile după o utilizare în condiţii

adecvate nu depăşesc 0,001 mg/Kg). S-au constatat decât anumite efecte tranzitorii.

Nu s-au constat efecte asupra populaţiei de microorganisme nitrificatoare şi nici

asupra capacităţii lor de a produce nitraţi. Nu a avut loc nici un efect inhibitor asupra

dehidrogenazelor şi nici asupra ureazelor. Deltametrinul induce un consum ridicat de oxigen

datorită intensificării respiraţiei microbiene (probabil corelată cu degradarea microbiană a

deltametrinului). Stimulează creşterea fungilor din sol şi inhibă dezvoltarea bacteriilor. La

patru săptămâni după tratament solurile revin la starea iniţială, microorganismele

recăpătându-şi complet activitatea care este la fel cu cea a solurilor netratate (Tu, 1980).

7.2.2 Artopode

În condiţii de laborator deltametrinul a fost testat pe o specie de carabide, Pterostichus

melanarius. În condiţii 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 compuşi, asupra organismelor non-

ţintă, utilizate pentru controlul muştelor ţeţe din Africa. Deltametrinul a fost cel mai eficient

compus împotriva muştelor ţeţe şi de asemenea a omorât şi specii de muşte care nu erau

vizate. După tratamentul cu deltametrin specii de Orthoptera şi 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 şi cele de laborator, urmăresc efectele

deltametrinului asupra speciilor de păianjeni a căror prezenţă este benefică într-o zonă polde

din Olanda (Everets, 1988). Pe perioada a 2 sezoane de creştere, 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 diferenţă de răspuns în condiţii uscate şi umede

a fost confirmată în laborator. În orice caz diminuarea numărului de păienjeni în condiţii de

teren a fost mult mai mare decât cea presupusă conform testelor de laborator şi refacerea

populaţiei de păienjeni, în condiţii 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 faţă de contactul cu pielea şi inhalarea orală. S-a stabilit o

relaţie de dependenţă directă între temperatura mediului şi toxicitatea deltametrinului în câmp

la păianjeni. Aceasta a fost în contradicţie cu rapoartele existente în literatura de specialitate

în care se menţionează că relaţia este una de dependenţă 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 predicţii calitative de laborator pentru condiţii de câmp, dar nu şi 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 şi 0,079 µg/albină pentru expunere orală.

În acelaşi an, Arzone şi Vidano nu au găsit nici o diferenţă în cea ce priveşte

mortalitatea între albinele hrănite normal şi cele hrănite cu soluţii conţinând 0,2 µg/l.

Mortalităţi mai ridicate s-au observat în cazul tuturor expunerilor la cantităţi mai mari

ajungând la nivel de 100% după doar o oră pentru o concentraţie 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 rapiţă au fost tratate cu 0,75 – 1,5 g

substanţă activă la 100 de litrii, iar populaţiile de control au fost tratate cu apă. Cuştile (3x2x2

m3) conţinând un mic roi (două rame şi o ramă puiet necăpăcit) au fost plasate în câmpuri

tratate cu deltametrin imediat după ce soluţia de pe flori s-a uscat şi 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 şi 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 soluţiei 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 faţă de paraziţii ei (Campoletis sonorensis).

Într-o livadă de meri, unde s-a aplicat deltametrin în concentraţii de 12,5 mg/Kg, nu s-

au găsit insecte prădătoare (Typhlodromus pyri) timp de 10 săptămâni cu excepţia

păianjenilor care nu au fost afectaţi. Eliminarea acestor insecte prădătoare a condus la o

creştere marcantă a populaţiei de păianjeni.

Impactul deltametrinului folosit împotriva afidei de făină din Anglia (Sitobion

avenae) a fost studiat între 1983 şi 1985 în bazinul Paris. Acest studiu a fost realizat pe făină

folosindu-se capcane pitfall, pe bază de „ape galbene”, D-vac şi 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), şi păienjeni

(Empididae, Linyphiidae, Theridiidae).

Insectele detritifage (Sciaridae, Chironomidae), carabidele şi stafilinidele şi

majoritatea microhimenopterelor au prezenta diferenţe mici la după tratament. Timp de trei

ani nu s-au observat diferenţe de la an la an ca rezultat al tratamentelor de câmp, populaţiile

părând omogene la începutul fiecărui experiment (Fischer şi 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-ţintă pe

perioada iernii. Insecticidele s-au aplicat în iunie şi s-au folosit două metode pentru preluarea

probelor, prin secţiune (D-vac) şi prin cvadratură, la intervale de până la 75 de zile după

tratament. În perioada post-tratament numărul de carabide şi stafilinide adulte găsite în

probele D-vac au fost reduse cu 22%, respectiv cu 20% în comparaţie cu valorile de control

(Vickerman, 1987).

În acelaşi experiment artropodele au fost extrase prin probe D-vac timp de 11

săptămâni. S-a observat că între valorile de control şi cele tratate cu deltametrin nu existau

diferenţe. Numărul de Empididae a suferit reduceri ca urmare a acţiunii deltametrinului, dar

în cazul Dolichopodidae populaţia a crescut în regiunile tratate. De asemenea numărul de

Aphidius sp. a fost mai mare decât valorile de control. La nivelul populaţiei de larve de

Coccinelidae s-au observat reduceri (Vickerman, 1987).

8. Efectele asupra animalelor experimentale şi asupra sistemelor de testare in vitro

8.1 Expuneri singulare

Din tabelele 5 şi 6, referitoare la rezultatele studiilor privind toxicitatea acută la

diverse specii de animale, se observă influenţa mare a modului de administrare asupra DL50.

Deltametrinul sub formă de pulberi şi suspensii apoase este mult mai puţin toxic decât cea

sub formă de uleiuri sau solvenţi organici (Pham Huu Chanh, 1984).

Toxicitatea acută a deltametrinului administrat şobolanilor pe cale orală a condus la

apariţia unor simptome ca: pătarea blănii, mârâit excesiv, salivare, diaree, somnolenţă,

slăbiciune, dispnee, dificultăţi în locomoţie, hipotonie, corioatetoză, senzaţii cronice şi

moarte (Glomot, 1979; Klavlok, 1979; Ray şi Kramer, 1979). Electroencefalogramele arată

peak-uri de descărcare aleatoare înainte de coreatetoză (Ray şi Kramer, 1979).

Şoarecii au prezentat mult mai puţine simptome decât şobolanii după administrarea

orală, diareea fiind singurul simptom prezentat (Glomot, 1980).

Şobolanii au fost injectaţi intraperitoneal cu deltametrin marcat radioactiv la doze de

prag necesare pentru a produce simptomele motorii ale toxicităţii: tremur şi coreoatetoză.

Probe de sânge şi creier au fost analizate pentru a se stabili conţinutul de carbon marcat

radioactiv şi s-a realizat extracţia cu etil acetat pentru a determina nivelele de deltametrin

iniţial, a derivatului său, acidul 3-fenoxibenzilic, şi a radioactivităţii reziduale după extracţie.

S-a pus în evidenţă o corelaţie clară între izbucnirea simptomelor şi nivelele de deltametrin

din creier şi sânge. S-a evidenţiat că anumite nivele prag ale deltametrinului iniţial din creier

şi sânge erau responsabile pentru desfăşurarea simptomelor, şi aceste simptome persistau

atâta timp cât se menţinea pragul (Rickard şi Brodie, 1985).

Şoarecii au fost injectaţi intravenos cu deltametrin şi drept urmare au prezentat

tremurături puternice, convulsii şi ataxie imediat după administrare. Tahicardia şi problemele

respiratorii au apărut la doze mai mari. După 4-5 ore animalele care au supravieţuit păreau

normale. Imediat după injectare intraperitoneală s-a observat că şoarecii prezentau uşoare

convulsii, mers ţopăit, tonus muscular ridicat la nivelul cozii, dar toate aceste simptome au

dispărut după 72 de ore la indivizii care au supravieţuit.

Animalele cărora li s-a administrat deltametrin prin gavare au prezentat rigidităţi ale

ţesutului muscular şi convulsii la o oră după administrarea dozei. După 24 de ore prezentau

hipermobilitate, mişcări stereotipice ale capului tahicardie, hipertonicitate la nivelul cozii şi

în câteva cazuri convulsii. Toate comportamentele acestea şi simptomele infectării au

dispărut după 48 de ore (Glomot şi Chevalier, 1976)

Tabelul 5. Toxicitatea acută a tipurilor de deltametrin tehnic

Specie Sex Cale de

administrare

Agent

purtător

DL50

(mg/Kg

greutate

corporală)

Referinţe

Şobolan mascul

femelă

mascul

femelă

oral ulei de

susan

PEG 200

128

139

67

86

Glomot &

Chevalier

(1976a)

Kavlock

(1979)

Şobolan mascul adult

femelă adultă

femelă tânără

oral ulei de

arahide

52

31

50

Gaines &

Linder

(1986)

Şobolan mascul adult

femelă adultă

femelă tânără

oral ulei de

arahide

53

30

48

Audegond

(1981)

Şobolan mascul+femelă oral suspensie

apoasă de

carboxi-

metil

celuloză

> 5000

(fără

mortalitate)

Panshina &

Sasinovich

(1983)

Şobolan - dermal - 700 Kynoch

(1979)

Şobolan mascul

femelă

dermal metilcelulo-

ză (1%)

>2940 Kavlock

(1979)

Şobolan femelă adultă dermal xilen >800 Coombs &

Clark (1978)

Şobolan mascul+femelă inhalare (6h) pulbere 600 mg/m3 Kavlock

(1979)

Şobolan mascul adult

femelă adultă

inhalare (2h) DMSO 10%

aerosol

940 mg/m3

>785 mg/m3

Jackson &

Hardy

(1986)

Şobolan mascul+femelă inhalare (1h) pulberi fine >4620

mg/m3

Jackson &

Hardy

(1986)

Şobolan - intraperitone

al

- 58,8 Glomot &

Chevalier

(1976)

Şobolan mascul

femelă

mascul

femelă

intraperitone

al

ulei de susan

PEG 200

209

186

24

25

Glomot &

Chevalier

(1976)

Şobolan mascul

femelă

femelă adultă

femelă tânără

intrave-nos PEG 200

acetonă

3,3

3,3

4

1,8

Glomot &

Chevalier

(1976)

Kavlock.

(1979)

Şoarece mascul

femelă

mascul

femelă

oral ulei de

susan

PEG 200

33

34

21

19

Glomot &

Chevalier

(1976a)

Glomot &

Chevalier

(1976)

Şoarece - intraperitone

al

ulei de

susan

33 Panshina &

Sasinovich

(1983)

Şoarece mascul

femelă

intraperitone

al

ulei de

susan

171

166

Glomot &

Chevalier

(1976)

Şoarece mascul

femelă

intraperitone

al

PEG 200 18

12

Glomot &

Chevalier

(1976)

Şoarece mascul

femelă

intraperitone

al

PEG 200 4,1

4,0

Glomot &

Chevalier

(1976)

Şoarece mascul

femelă

intraperitone

al

glicerol

formal

5

5,8

Glomot &

Chevalier

(1976)

Câine mascul+femelă oral încapsulat >300 (fără

mortalitate)

Glomot

(1977)

Câine mascul+femelă oral PEG 200 2 Glomot &

Chevalier

(1976)

Iepure mascul

femelă

dermal PEG 200 > 2000

> 2000

Clair (1977)

Şobolanilor cărora li s-a injectat intravenos deltametrin au prezentat imediat după

tratament contracţii musculare, piloerecţie, deficienţe respiratorii, convulsii, pareză a regiunii

posterioare. Animalele supravieţuitoare au prezentat comportament normal după 48 de ore.

Imediat după injectare intraperitoneală au fost observate simptome ca: tremur, convulsii,

culcare la pământ şi cianoză.

Aceste semne toxice au dispărut la animalele supravieţuitoare după 48 de ore de la

administrare. Animalelor cărora li s-a administrat deltametrin prin gavare au prezentat lipsă

de coordonare, convulsii, deficienţe respiratorii şi hipomobilitate la scurt timp după dozare.

Comportamentul normal a revenit după 3 zile (Glomot & Chevalier, 1976).

Într-un studiu, în care şobolanii au inhalat deltametrin, întregul organism a fost expus

6 ore la insecticid şi s-au observat pe perioada expunerii hiperactivitate şi iritaţie. Animalele

erau hipersensibile la atingeri şi zgomote şi prezentau mişcări necoordonate. Investigaţii

patologice globale au pus în evidenţă un stomac umplut cu gaze, intestine micşorate şi

hemoragie masivă şi degenerarea ţesutului la nivelul plămânului (Coombs & Clark, 1978).

Nişte şobolani au fost expuşi timp de 4 ore la un aerosol de deltametrin echivalent cu

2,8 g/m3, care este cea mai ridicată concentraţie 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 puţin de 5,5 µm. La animalele expuse s-a pus în evidenţă

dispnee şi gâfâit. Greutatea relativă a plămânului şi parametrii microscopici erau normali. Nu

a existat mortalitate (Clark, 1980).

Iepurii (10 masculi şi 10 femele) au fost trataţi 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 şi pielii s-au observat modificări minore, dar ele erau comune

acestei specii de iepure, nefiind legate de tratament (Clair, 1977).

8.2 Iritaţii sensibilizării provocate de deltametrin

8.2.1 Iritaţii 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 şi 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 şi pe blana tunsă. După 24 de ore de expunere s-a observat o iritare

uşoară (Glomot, 1981).

O evaluare similară a procedeului descris mai sus s-a realizat şi pentru alte tipuri de

preparate cum ar fi pulbere hidrofobă de concentraţie 2,5%. Iepurii au prezentat o iritaţie

moderată. Iepurii au prezentat eritem moderat timp de 72 de ore, în timp ce edemul s-a redus

treptat în această perioadă, cu excepţia zonelor de piele sacrificate (Glomot, 1981).

Potenţialul de iritare al pielii a fost studiat utilizând Decis emulsificabil de

concentraţie 2,5% şi Decis fluid 2,5%. Studiile au fost făcute pe iepuri şi porci de guineea

prin aplicarea deltametrinului în concentraţii variate 0,05; 0,10; 0,5; 1 şi 2,5%. Pragul iritativ

era de 0,05% pentru Decis emulsificabil şi 2,5% pentru Decis fluid. Intensitatea iritaţiei

depindea de conţinutul relativ de compuşi organici şi substanţe emulsionante în produsul

comercializat. Concentratul solubil în apă al Decis 2,5% prezintă un risc neglijabil de a

produce dermită iritativă de contact (Bainova şi Kalozanova, 1985).

8.2.2 Iritaţii 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 şobolani albinoşi, cu o greutate cuprinsă între 2 şi 3 kg, li s-a

administrat 0,1 ml deltametrin (25 g/l suspensie fluidă concentrată) în sacul conjunctival.

Şase din ochii trataţii au rămas nespălaţii, în timp ce ceilalţi trei au fost clătiţi cu apă călduţă

după 20-30 de secunde de la infiltrare. La doi dintre indivizi s-a constatat o lăţire trecătoare a

corneei după o oră de la dozare (1 clătit şi unul neclătit) care s-a şters după 2 zile. O uşoară

iritaţie 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 examinaţi, care dispare

după 4 zile. Preparatul nediluat (100 mg) administrat în sacul conjunctival al iepurelui

produce complicaţii ale conjunctivei, irisului şi corneei la toate animalele, în general

moderate în severitate, cu un grad redus al opacităţii 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

albinoşi (10 masculi şi femele) de trei ori pe săptămână, la interval de două zile timp de 3

săptămâni şi odată la începutul celei de-a patra săptămâni. Preparatul a fost acoperit de o pată

ocluzivă timp de 48 de ore. În ziua 1 şi 10, porcii de guineea au primit o injecţie 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 evidenţă nici o reacţie de sensibilizare (Guillot

şi Guilaine, 1977).

8.3 Expunere de scurtă durată

Şobolanii de sex masculin şi feminin, pui abia înţărcaţi (20 din fiecare sex) au fost

dozaţi 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

priveşte consumul de apă şi hrană, mortalitatea, analizele de urină şi hematologice.

Examinările neurologice şi oftalmoscopia nu au pus în evidenţă nici o anormalitate. La doza

cea mai ridicată, o slabă hiperexcitabilitate a fost observată la anumiţii şoareci în săptămâna a

şasea. A fost observată o creştere în greutate a părţii inferioare a corpului la masculii trataţi

cu o doză de 2,5 şi 10 mg/kg.

Nu au fost semnalate efecte evidente legate de tratamentul cu deltametrin în ce

priveşte rezultatele de laborator şi greutatea organelor. Examinările macro- şi microscopice a

numeroase organe nu au arătat nici o modificare legată de tratament. După 13 săptămâni de

tratament la 5 masculi şi 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 uşor

crescută la grupul tratat faţă de grupul de control. Până la doza de 1 mg/kg nu s-au observat

efecte (Hunter, 1977).

Patru grupe de şobolani CD (8 din fiecare sex per grup) au fost expuşi unui aerosol de

deltametrin, timp de 6 h pe zi, 5 zile pe săptămână, timp de 2 săptămâni, şi 4 zile din a treia

săptămână. Media concentraţiei de deltametrin în aerosol era de 3; 9,6 şi 56,3 mg substanţă

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 şi alte semne toxice cum ar fi ataxia şi mersul cu spatele arcuit.

Masculii de şobolani au suferit o scădere în greutate cu aproximativ 5% în toate grupurile. O

creştere a ionilor de sodiu din ser s-a observat la dozele mai ridicate. Nu s-au pus în evidenţă

nici o leziune la doza cea mai ridicată comparativ cu grupul de control. Iritaţia şi pierderea în

greutate au fost singurele efecte observate, iar la 3 mg/m3 acestea au fost uşoare de aceea

acesta poate fi considerat concentraţie fără efect.

Câini de vânătoare de sex masculin şi 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 uşoară creştere 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 şi 10 mg/kg pe zi. Acest semn a fost

observat la 4-7 ore de la dozare şi a persistat pe toată perioada zilei. Incidenţa vărsăturilor a

crescut odată cu creşterea dozei, cu excepţia dozei de 0,1 mg/kg. La doza cea mai ridicată s-a

observat instabilitate, tremur şi mişcări rapide mai ales la masculi în săptămânile 2, 3 şi 4.

Secreţie abundentă de salivă a fost constatată iniţial, 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 proporţie. Totuşi acest lucru nu a fost considerat ca

având o semnificaţie toxicologică importantă. Exagerarea sau depresia reflexului rotulian a

fost observată la unele animale din toate grupurile mai ales la doze de 1; 2,5 şi 10 mg/Kg pe

zi. Unele dintre animalele tratate au manifestat depresie a reflexului de flexie. La doze de 2,5

şi 10 mg deltametrin/kg pe zi s-a produs o modificare a EEG la unele animale, după 12

săptămâni de tratament. Evaluări histopatologice ale ţesuturilor şi organelor incluzând

sistemul nervos, nu au pus în evidenţă anormalităţi 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 şi carcinogeneza

Masculi şi femele de şoareci Charles River (80 din fiecare sex per grup) au fost trataţi

cu o dietă conţinând deltametrin la următoarele concentraţii 0, 1, 5, 25 sau 100 mg/kg zilnic

timp de 24 de luni. Nu au existat efecte evidente în ceea ce priveşte consumul de hrană,

comportamentul general, greutatea corpului şi mortalitate. Analize de sânge şi de urină au pus

în evidenţă parametrii normali după 12, 18 şi 24 de luni. Analiza microscopică a ţesuturilor

nu a arătat nici o leziune legată de efectul deltametrinului. Incidenţa tumorilor nu a fost

influenţată de administrarea de deltametrin. Nu s-au observat efecte nici la concentraţia cea

mai ridicată de 100 mg/kg dietă (Goldenthal, 1980).

Deltametrin administrat prin gavare unor C57BL/6 şoareci la 4 concentraţii diferite: 0,

1, 4 şi 8 mg/kg greutate corporală şi unor şobolani BDVI la 3 concentraţii diferite: 0, 3 şi 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 viaţă când

toţi supravieţuitorii au fost omorâţi.

Tratamentul a avut un uşor efect asupra creşterii organismului ratei de supravieţuire,

în special asupra grupurilor tratate cu doza cea mai ridicată. La şoarecii C57BL/6, diferite

tipuri de tumori au fost observate la toate grupurile tratate. O incidenţă crescută de limfoame

a fost observată la şoarecii care au primit o doză de deltametrin de 1 şi 4 mg/kg greutate

corporală, dar nu şi la grupul tratat cu 8 mg/Kg greutate corporală. Nu s-a observat o

diferenţă semnificativă în ce priveşte incidenţa adenoamelor pulmonare, tumori ale celulelor

renale, sau alte tipuri de tumori la grupurile tratate faţă de grupurile de control.

La şobolani BDVI s-a constatat o incidenţă crescută a cancerelor hipofizare, tiroidiene

şi mamaliene. Totuşi nu s-a putut stabili o corelaţie directă (Cabral, 1986).

Masculi şi femele de şobolani Charles River (90 din fiecare sex per grup) au fost

hrăniţi cu 0, 2, 20 şi 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 şi 18 luni. Nu au fost observate schimbări în

comportamentul general al animalelor legate de tratament. Rata de supravieţuire a fost aceiaşi

şi la grupul căruia i s-a aplicat tratamentul şi grupului de control (50-67%).

Şobolanii din grupul care a primit 50 mg/kg au suferit o uşoară scădere în greutate

spre deosebire de şobolanii din grupul de control, deşi au primit aceiaşi cantitate de hrană.

Constatările oftalmoscopice au fost în general similare atât la şobolanii trataţi cât şi la grupul

de control. Nu au avut loc modificarea parametrilor hematologici şi biochimici cu excepţia

scăderii activităţii SGPT (glutamat piruvat transaminaza din ser) la 6 luni în cazul grupurilor

cărora li s-a administrat doza mijlocie şi doza cea mai ridicată. Greutatea organelor nu a fost

afectată.

Constatările macroscopice şi microscopice au fost normale cu excepţia unei uşoare

creşteri a degenerării nervului sciatic, tibial şi plantar la grupurile cărora li s-au administrat

20 mg/Kg şi 50 mg/Kg în luna a 18-a, dar nu şi la terminarea tratamentului. De aceea acest

lucru nu a fost considerat efect semnificativ al tratamentului. S-a pus în evidenţă cancer

testicular, adenoame ale celulelor intestiţiale. Incidenţa cancerului la sfârşitul 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.

Incidenţa cancerului la doza cea mai ridicată nu a fost cu mult mai mare faţă de restul

grupurilor, de aceea fenomenul a fost considerat spontan (Richter şi 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 concentraţii 0, 1, 10 şi 40 mg/Kg, timp

de 24 de luni. Aceasta corespunde unor nivele de 0; 0,025; 0,25 şi 1 mg/Kg greutate

corporală. Greutatea corporală individuală şi consumul de hrană au fost determinate

săptămânal. S-au realizat examinări oftalmoscopice, hematologice, biochimice şi analize de

urină pe toată perioada la 6, 12, 18 şi 24 de luni. Examinări neurologice au fost realizate la 1

an de la începerea tratamentului şi înainte de terminare. Nu a fost constatat nici un semn de

intoxicaţie la nici un câine.

Greutatea corporală şi consumul de hrană au fost normale atât la grupul de control cât

şi la cel tratat. Nu s-a constat nici o modificare în urma examinării oftalmoscopice. Au fost

puse în evidenţă nişte diferenţe în ce priveşte parametrii biochimici şi hematologici, dar nu de

mare importanţă. Două animale tratate şi două netratate au murit pe perioada studiului.

Nu au fost evidenţiate modificării microscopice, iar efectele inflamatorii, degenerative

şi proliferative au fost doar de natură spontană. În concluzie nu au fost evidenţiate efecte

carcingene nici la concentraţia 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) şi 0,1 ml din această soluţie a fost aplicată pe o plăcuţă. Inhibiţia de creştere a fost

comparată între mutanţii incapabili să realizeze repararea ADN (p3478 şi CM611) şi tipul

sălbatic. O precipitare parţială a soluţiei de deltametrin a avut loc când aceasta a venit în

contact cu soluţia apoasă a mediului de creştere bacterian. Deltametrinul nu a provocat nici

leziune la nivelul macromoleculei de ADN (Peyere, 1980).

Deltametrinul a fost examinat, cu privire la potenţialul 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/plăcuţă sau mai multe. Deltametrinul nu a avut nici un efect

asupra ratei mutaţiilor la nici una din tulpini la nici o concentraţie aplicată (Peyre,1980).

Acelaşi test Ames a fost realizat la concentraţii de 0,2; 2; 20; 200 sau 400 µg

deltametrin/plăcuţă cu enzime microzomale. Compuşii nu au influenţat numărul tulpinilor

care a revenit la fenotipul sălbatic, din cele 5 tulpini de Salmonella typhimurium.

Deltametrinul a fost din nou dizolvat în DMSO şi precipitat cu o soluţie de 200 µg/plăcuţă

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/plăcuţă în DMSO, cu sau fără

activare metabolică. S-au obţinut de asemenea rezultate negative utilizând Escherichia coli la

10-1000 µg/plăcuţă la fel şi cu Saccharomyces cerevisiae la concentraţii de 1-5%, în ambele

cazuri cu sau fără activare metabolică.

Deltametrinul nu a fost găsit ca având potenţial mutagen în tulpinile TA100 şi TA98

de Salmonella typhimurium, în prezenta sau absenţa sistemului activator din ficat, folosind

metodele de încorporare în plăci sau teste de variaţie. Compusul dizolvat în DMSO a

precipitat separându-se de soluţie la 600 µg/plăcuţă (Pluijmen, 1984).

Celule în cultură. Deltametrinul, dizolvat într-o mixtură de ulei cremaphor şi etanol

(1:1) a fost aplicat unei culturi de celule ovariene de hamster chinezesc la concentraţii de

0,04; 0,2; 1,0 sau 5,0 mmol/litru, cu sau fără activare metabolică, şi examinat pentru a vedea

daca există vreo aberaţie 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 creşte în plăcile de control fără activare, sau în plăcile cu 5 mmol/litru

deltametrin, cu sau fără activare. Un grad ridicat de aberaţii cromozomale şi recombinări între

cromatidele surori a fost observate în plăcile conţinând 1mmol deltametrin/litru, cu activare.

În orice caz absenţa valorilor de control au făcut interpretările echivoce.

Un al doilea studiu a fost realizat prin dizolvarea deltametrinului în DMSO şi

aplicarea lui celulelor la concentraţii 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 şi nici aberaţii

cromozomale sau recombinări în celulele de hamster chinezesc. Nu s-au realizat plăci de

control şi a fost preparată o singură plăcuţă per doză (Sobels, 1978).

Alte studii făcute în 1984 pe celule de hamster chinezesc V79 au demonstrat acelaşi

lucru (Pluijmen,1984).

Şoarece. S-a realizat un experiment citogenetic în vivo pe şoareci (3 masculi şi 3

femele per grup). Şoarecilor li s-a administrat oral deltametrin în ulei de susan două zile

consecutiv la concentraţii de 5 sau 10 mg/Kg greutate corporală. Incidenţa aberaţiilor

cromozomale în celulele măduvei osoase şi micronucleii eritrocitelor policromatice

grupurilor tratate a fost comparabilă cu cea a grupurilor netratate (Sobels, 1978).

Deltametrinul a fost aplicat o singură dată, în concentraţie de 15 mg/Kg greutate

corporală şoarecilor Swiss. Efectul în timp, asupra cromozomilor celulelor din măduva

osoasă, a fost evidenţiat prin sacrificarea a două animale la fiecare 3 h timp de 24 h. Raportul

arată că incidenţa aberaţiilor cromozomale era scăzută şi s-a constatat că distribuţia acestora

nu era legată de timp. Ca urmare nu s-a raportat dependenţa de timp a aberaţiilor

cromozomiale (Sobels, 1978).

Deltametrin dizolvat în ulei de măsline a fost administrat pe cale orală unor femele de

şoareci 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

evidenţă nici o activitate mutagenă la deltametrin, în timp ce substanţa de control,

ciclofosfamida, a indus un răspuns pozitiv.

În urma a numeroase teste in vivo şi in vitro s-a constatat că deltametrinul nu are

efecte mutagene.

9. Modul de acţiune al piretroizilor şi problema rezistenţei la aceşti compuşi

9.1 Modul de acţiune al piretroizilor

Piretroizii sintetici sunt toxici pentru sistemul nervos, acţionând la nivelul axonilor

din sistemul nervos central şi periferic prin interacţia cu canalele de sodiu la mamifere şi/sau

insecte.

Schemele potenţialelor de acţiune făcute de Lazdunski şi Narahashi pentru diverşi

piretroizi arată o diminuare a amplitudinii potenţialului de acţiune şi în acelaşi timp o

alungire a acestuia. S-ar părea, că piretroizii acţionează asupra porţii h a canalelor de sodiu

(vezi figura) încetinind închiderea acestei porţi. Determină de asemenea o diminuare a

conductanţei pentru sodiu şi potasiu gNa şi gk. Acţiunea piretroizilor este legată în primul

rând de numărul de canale de sodiu deschise atunci moleculele acestora se apropie de

membrane nervoase, dar acţiunea acestora depinde şi de viteza de închidere şi deschidere a

acestor canale.

Figura 8 - Schema reprezentând funcţionarea canalelor de sodiu şi potasiu funcţie de

timpul ........ a unei variaţii bruşte a potenţialului membranei

Asupra unor insecte pe cale de intoxicare cu piretroizi s-au indus activităţi electrice

repetitve care pot de exemplu să inducă o “vidanjare” permanentă a neurotransmiţătorilor

musculari ai insectelor, mai ales glutamate şi GABA, care determină contracţii permanente la

insectele tratate cu deltametrin în prima fază a intoxicaţiei.

Studiul efectului temperaturii în vitro confirmă observaţiile făcute in vivo cu privire la

acţiunea piretroizilor. Studii fine de electrofiziologie arată că efectul este maxim la 5°C şi,

când se porneşte 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 precauţie în ce priveşte

piretroizii, spre deosebire de veratridină care se comportă invers la variaţiile de temperatură,

la care inactivitatea la 23°C nu implică lipsa fixaţiei 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 atenţie, nu observăm întotdeauna activitate la 23°C, dar acţiunea toxică scade odată

cu scăderea temperaturii.

Explicaţia acestui fenomen de termodependenţă, îşi are rădăcinile în natura lipidică a

membranei şi în posibilitatea acestora de a-şi schimba starea de la fluid la rigid, în funcţie 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 şi potasiu. Aceste constatări au putut fi demonstrate indirect prin

vitezele diferite de conducţie ale membranelor în funcţie de temperatură. Deci, temperatura

influenţează direct numărul de canale aflate în funcţiune, în consecinţă numărul de posibilităţi

ca un receptor al canalului de Na+ să fie în stare deschisă, care seamănă cu starea optimă de

acţiune a piretroizilor.

Câteva studii fundamentale efectuate la Facultatea din Nice de către Lazdunski şi

Jacques au fost realizate pe două clone de neuroblastom:

NIE 115: neuroblastom de şoarece (care poate fi excitat electric)

C 9: neuroblastom de şobolan (care nu poate fi excitat electric)

Acest neuroblastom poate suferi fluctuaţii termice şi reacţionează 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 şi scorpion

Sunt utilizate de obicei două tehnici:

măsurarea fluxului ionic, prin măsurarea intrării ionilor de sodiu marcaţi în celulă

măsurări electrofiziologice

Prin măsurarea fluxului de intrare a ionilor de Na efectuată pe clone de NIE 115 şi C

9, se pune în evidenţă potenţialul efectul piretroizilor prin toxinele grupelor 2 şi 3.

Figura 9 – Efectul stimulării piretrinoidei şi a veratridinei asupra intrării 22Na+

Acţiunea de potenţializare se dovedeşte a fi excelentă la concentraţii de 10-6 M.

Studiile arată că piretroizi sunt eficace la nivelul canalelor de Na şi a diferiţilor receptori ai

canalelor 2 şi 3. TTx reprezintă un caz particular, întrucât inhibă întregul sistem.

Efectele temperaturii asupra canalelor de Na au o mare importanţă, mai ales asupra

acţiunii diverselor toxine. Se observă mari variaţii ale afinităţii în funcţie de temperatură

pentru toxinele studiate. În plus s-a demonstrat că există o competiţie asupra situsurilor

active. De exemplu este posibil să suprimăm efectul intrării ionilor de Na cu ajutorul

kadetrinei ca şi catalizator pentru un compus puţin activ NRDC 119 în doze de până la

125x10-6 M. Se pare că afinitatea pentru receptori este foarte diferită în funcţie de diversele

teste, conform cu tabelul de mai jos.

Tabelul 6. Coeficientul de afinitate al diferiţilor piretroizi pentru cele două linii

celulare NIE 115 şi C 9.

Compus K(0,5) M pe NIE 115 K (0,5) M pe C 9

Deltametrin 2 0,5

Kadetrin 0,9 0,1

Bioresmetrin 10 2,8

Biopermetrin 45 0,4

Cismetrin 120 0,6

Etanolcrisantemat Nd 0,5

tralocirtin Nd 0,16

*K (0,5)=coeficient de afinitate 50, **Nd=nedeterminat

Figura 10 – Exemplu de mecanism competitiv în produşi activi şi inactivi – Aportul

veratridinei stopează activitatea batracotoxinei şi reduce activitatea veratridinei prin

competiţia cu situsurile active

Studiile electrofiziologice pe celulele nervoase au demonstrat că deltametrinul este o

substanţă neurotoxică la concentraţia de 10-6 M, având un efect puternic şi la 10-5 M.

Această acţiune este inhibată de TTX la o concentraţie 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 produşi activi şi inactivi – Refacerea

activităţii veratridinei urmează aportului NRDC 119 inactiv în condiţiile date

Diferenţele de acţiune ale toxinelor asupra canalelor de Na sunt:

menţinerea canalului deschis în permanenţă (veratidină)

încetinirea închiderii porţii h (toxine peptidice)

Piretroizii se fixează la nivelul canalelor de Na în timp ce poarta h este în poziţie

deschisă, dar nu o menţine definitiv deschisă. De fapt asistăm la o închidere mult mai lentă a

porţii. Piretroizii provoacă deci o cinetică lentă a canalelor de sodiu similar toxinelor

anemonelor de mare sau scorpionului.

Studiile elecrofiziologice făcute pe suşe de NIE 115 constituind un model similar cu

cel al axonului în ceea ce priveşte tipul de răspuns înregistrat, fapt care confirmă în totalitate

studiile făcute de Narahashi printr-o metodologie diferită, şi mai mult cantitativă.

Piretroizii produc, deci o prelungire a timpului în care canalul de Na este menţinut

deschis, ceea ce corespunde cu o prelungire a fazei de depolarizare a potenţialului de acţiune.

Un exemplu este prezentat în figura 12 care reprezintă efectul unei soluţii fiziologice

conţinând 3x10-7 M de S-bioaletrin asupra unui axon de Gândac de bucătărie, Periplaneta

americana. Încetinirea fazei de repolarizare a potenţialului de acţiune sub efectul piretroizilor

(figura), poate antrena apariţia unei activităţii electrice repetitive (figura).

Figura 12 – Efectul unei soluţii fiziologice conţinând 3.10-7 M de S-bioaletrină asupra

potenţialului de acţiune

Poate exista un fenomen important de sinergie între piretroizi şi toxine cu un factor de

ordine 6. Acest lucru face ca acţiunea să se producă la situsuri diferite la nivelul unui canal de

Na.

Studiile asupra suşelor C9 sunt interesante deoarece acest tip de neuroblastom este

particular: nu generează potenţiale de acţiune (este din punct de vedere electric inexcitabil),

deoarece are un mecanism al porţilor h şi m diferit de celelalte. Anumite porţi h sunt prea

rapide în comparaţie cu cele m.

Deltametrinul de exemplu, descoperă canalele de Na în 4 secunde, care este de

asemenea timpul necesar TTX la concentraţii de 10-5 M pentru a bloca sistemul.

Se pare că canalele C 9 se încadrează în categoria canalelor silenţioase, puse în

evidenţă cu mult timp în urmă la mamifere, dar care există cu siguranţă şi la insecte. Sunt

denumite silenţioase deoarece nu sunt activabile electric ci doar chimic. La mamifere a fost

demonstrat că un anumit număr de celule secretoare ar avea canale silenţioase. Suşele C 9

fiind echipate cu canale de Na silenţioase, piretroizii acţionează asupra acestui tip de canale,

dar nu se cunosc care sunt funcţiile lor la nivelul celulei.

În concluzie, Jacques şi Frelin consideră că există 4 situsuri distincte de acţiune a

toxinelor asupra canalelor de Na:

situsul TTX

situsul veratridin, batracotoxina

situsurile toxinelor polipeptidice

situsurile de acţiune a piretroizilor

Problema temperaturii este în cele din urmă foarte importantă deoarece este un factor

major de acţiune al pesticidelor şi al piretroizilor. Trebuie amintit că temperatura internă a

unei insecte este reglată de temperatura externă a mediului în care trăieşte insecta. Această

termoreglare este foarte sensibilă deoarece o simplă trecere a unui nor poate face să varieze

temperatura internă a unei lăcuste de fâneţe cu 3-4°C în câteva minute.

Influenţa 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 creştere 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

şi reacţionează foarte puternic la şocuri 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 creşte şi ajunge la o

proporţie de două ori mai mare decât cea iniţială şi readuce larva la 23 °C, care revine la

starea iniţială doar în câteva ore. Activitatea enzimatică este foarte importantă în procesul de

degradare al piretroizilor mai ales activitatea oxidazelor şi esterazelor.

Toate aceste acţiuni diverse ale temperaturii intervin puternic în activitatea

deltametrinului, de exemplu, la Plutella, la altitudine persistenţa produsului atinge 18 zile, pe

când la nivelul mării persistenţa este de doar 7 zile, deoarece la altitudine variaţia termică

zi/noapte este foarte mare, ea poate explica diferenţa de activitate fiindcă acest rezultat a fost

observat în anumite cazuri, în absenţa pluviometriei.

Se pare că există mai multe răspunsuri cu privire la ipoteza pusă de Narahashi privind

influenţa temperaturii, care după părerea lui se explică doar datorită variaţiei penetraţiei

cuticulare.

Se poate spune că toxinele sistemului nervos acţionează mai mult asupra

permeabilităţii membranei, decât asupra inhibitorilor metabolismului, doar două toxine

acţionează diferit rotenone şi cianidele.

După Narahashi modul de acţiune al toxinelor asupra sistemului nervos se poate

clasifica în 3 mari grupe:

Inducerea unei modificării la nivelul potenţialului membranei. Nu se cunosc

insecticide care acţionează strict pe această cale. Totuşi aletrinul poate cauza o depolarizare

slabă. Acest mod de acţiune se întâlneşte în cazul batracotoxinei.

Inhibitori ai permeabilităţii pentru Na. Este modul de acţiune al tetrodoxinei. În acest

caz nu există nici un efect asupra celorlalţi parametrii ai permeabilităţii sau asupra

potenţialului de repaus. Piretroizii acţionează pe această cale, dar selectivitatea lor pentru Na

nu este totală.

Inhibitori ai permeabilităţii pentru Na şi K. DDT este un exemplu tipic al acestui mod

de acţiune, dar apare şi la anumiţii piretroizi în funcţie de doza utilizată (alertin, aldrin

transdiol).

Toate acestea nu explică mereu într-o manieră satisfăcătoare, de ce efectul şoc este un

efect letal. Cu toate acestea în aceste două fenomene, efectul doză nu explică pare foarte

important, şi este fără îndoială o problemă legată de cantitatea de informaţie de la sistemul

nervos periferic care ajunge la sistemul nervos central. Este foarte probabil ca aceste

fenomene să nu poată fi explicate prin cinetica penetraţiei membranare, reducându-se la o

simplă problemă de polaritate moleculară, condiţie fără îndoială necesară dar nu suficientă

cum sugerează anumiţi autori.

În orice caz modul de acţiune molecular, la nivelul fluxului de sodiu pare a fi stabilit,

dar modul prin care produsul va acţiona nu este întotdeauna evident. În concluzie s-au pus în

evidenţă două modalităţi de intoxicare, prin contact şi prin ingestie, dar în practică cele două

modalităţi 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 funcţie de

intensitatea stimulilor primiţi, ca şi în cazul arcului reflex al durerii la mamifere. Această

ipoteză nu face trecerea până la sistemul nervos central şi al căilor nervoase centrale, asistăm

la un efect de întoarcere la receptorii periferici, inducând doar un efect de paralizie parţială

sau locală, fenomen confirmat de faptul că insectele care prezintă fenomenul de knock-down

(KD) au totuşi o activitate respiratorie care nu este neglijabilă.

Un experiment realizat într-o cameră de asimilaţie care permite măsurarea precisă a

CO2 respirat, simultan pe două grupuri de muşte domestice, unele care vor suferi un

tratament cu S-bioaletrină şi celelalte netratate au prezentat o slabă diferenţă de activitate

respiratorie, muştele tratate eliminau mai greu CO2 decât muştele 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 şi muştelor,

imediat după aplicarea locală pe abdomen, sau prin injecţie abdominală. El a emis ipoteza că

această manifestare este produsă de acţiunea piretroizilor asupra activităţii secretoare a

acestor celule epidermale. Această pierdere a apei este explicată printr-o transpiraţie externă

abundentă, dar şi o inundaţie semnificativă a căii nervoase. Încă nu se ştie dacă este vorba de

un reflex de apărare, sau de o reacţie normală la piretroizi, prin acţiunea acestora asupra

canalelor silenţioase. Această chestiune încă se studiază.

Altă observaţie fără răspuns clar este cu privire la relaţiile dintre celulele secretoare

activate de piretroizi şi acţiunea letală a hemolimfei, prelevată dintr-o insectă pe moarte, după

contactul cu piretroizi şi injectată într-o insectă sănătoasă după cum au demonstrat Blum şi

Kearns în 1956.

Studii recente au demonstrat o serie de efecte variate în funcţie 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 şi a putut explica

numeroasele fenomene observate în natură, fenomene care au părut inexplicabile

cercetătorilor, dar care au fost explicate foarte bine prin studiul evoluţiei efectului în funcţie

de doză. Problema este că şi cantitatea de substanţă activă schimbată de fiecare specie poate

ci de asemenea în funcţie de substratul alimentar dominant. Acest lucru a fost demonstrat pe

Epilachana varivestris.

A fost demonstrat de asemenea evoluţia DL 50 a deltametrinului pe durata întregii

zile. Este clar că doza creşte şi descreşte cu perioada diurnă. S-a presupus că lumina

influenţează fitocromul din plante care acţionează asupra funcţionării oxidazelor care joacă

de asemenea şi un rol detoxifiant.

Prin observarea acestor fenomene s-a descoperit decurgând termenul de rezistenţă.

9.2. Rezistenţa la piretroizi

Rezistenţa a fost definită de OMS ca apariţia într-o populaţie de insecte a unor grupuri

care au capacitatea de a tolera doze care în mod normal sunt letale. Această rezistenţă este

determinată fiziologic şi poate fi de două tipuri:

rezistenţă internă

rezistenţă dobândită prin acomodare

Utilizarea intensivă a piretroizilor în ultimii 20 de ani a condus la apariţia rezistenţei

la multe specii de insecte şi 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

rezistenţă care au apărut pe teren, mai ales la speciile:

Plutella xilostella - sud estul Asiei

Scrbipalpula sp .- în Peru

Musca domestica - Danemarca şi Franţa

Myzus persicae - Anglia

Spodoptera exigua - America centrală

Se pare că este vorba de un caz de rezistenţă încrucişată şi este posibil ca principala

cauză de rezistenţă la piretroizi să fie legată de un grad ridicat de rezistenţă prealabilă la

organofosfaţi şi compuşi organocloruraţi.

Canalele de Na activate de voltaj asigură rapid şi selectiv calea ionică care determină

generarea potenţialului de acţiune şi propagarea lui. Subunitatea α a canalelor de Na

reprezintă situsul de legare pentru numeroase neurotoxine şi droguri terapeutice. Multe din

aceste situsuri de legare au fost identificate prin mutaţii induse selectiv la nivelul subunităţii α

a canalelor de Na din celule mamaliene.

Mult mai puţine lucruri sunt cunoscute despre relaţia structură-funcţie a canalelor de

sodiu de la insecte deoarece acestea au fost clonate recent şi condiţiile pentru funcţionarea lor

au fost puse în evidenţă abia de curând.

Această expresie heterologă asigură noi oportunităţii ale studiului structură-funcţie,

deoarece modificarea structurilor de legare a liganzilor se poate identifica prin selecţia

insectelor rezistente la liganzii neurotoxici, mai ales cei care au drept ţintă canalele de Na.

Relaţia structură-activitate se poate determina şi 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 rezistenţei denumit ”knock-down resistens” (kdr), care

conferă rezistenţă încrucişată întregii clase de piretroizi, se caracterizează prin sensibilitate

redusă a sistemului nervos al insectei la aceşti compuşi.

Acest tip de rezistenţă a fost evidenţiat la multe specii de insecte, dar caracteristic mai

ales muştelor, unde s-au întâlnit mai multe variaţii ale kdr, inclusiv super-kdr.

Studii genetice au arătat o legătură strânsă între rezistenţa kdr şi genele pentru

canalele de Na de tip para, nu doar la muşte ci şi la alte insecte.

Analize moleculare ale secvenţei de 6,3 Kpb care codifică canalele de Na de tip para,

au identificat două resturi de aminoacizi substituiţi la insectele rezistente la piretroizi:

L1014F din domeniu ll S6 şi M918T din domeniul ll S4-S5 linker. L1014F a fost descoperit

atât la muştele kdr cât şi al muştele super-kdr, pe când cea de-a doua mutaţie 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 soluţiei, piretroizii pot

creşte, descreşte sau menţine neschimbată amplitudinea curentului de sodiu, şi pot modifica

uneori canalele în stadiul de repaus.

Mutaţia kdr şi super-kdr reduce deschiderea canalelor de Na în absenţa drogului prin

reducerea fracţiei de canale de Na care se deschid ca răspuns la depolarizare. Pe lângă acesta,

mutaţia reduce afinitatea deltametrinului pentru canalele de Na şi reduce timpul în care

canalele de Na rămân deschise după care s-a legat drogul. Prin urmare mutaţia reduce atât

forţa cât şi eficienţa acţiunii insecticidului.

9.2.1 Efectul mutaţiilor kdr şi super-kdr asupra selectivităţii canalelor la Drosophila

sp.

Pentru ca fenomenul rezistenţei să poate fi studiat mai îndeaproape, s-a realizat

clonarea genelor mutante kdr şi 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 şi super-kdr reduce deschiderea

canalelor pe perioada depolarizării. În absenţa deltametrinului cinetica canalelor este foarte

puţin afectată de mutaţie.

Modificări semnificative în disponibilitatea canalelor datorită acestei mutaţii sunt

realizate prin aplicarea toxinei II provenită de la Anemonia sulcata (ATX-II). Această toxină

scade dramatic inactivarea canalelor de tip sălbatic şi creşte conductanţa sodiului la maxim,

de aproximativ 2 ori (GNa).

Cum am precizat anterior piretroizii încetinesc inactivarea şi deactivarea canalelor şi

creşterea potenţialului negativ mai mult decât normal. Deltametrinul are efecte similare mult

mai puternice şi 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 potenţiale foarte

negative.

Insecticidul produce cozi de curent care servesc ca măsură a modificării. În figura

sunt comparate două cozi de curenţi pe perioadă.