Пиретроид
Класс инсектицидов
Химическая структура изомеров аллетрина
Химическая структура изомеров перметрина

Пиретроид — это органическое соединение , похожее на природные пиретрины , которые вырабатываются цветами пиретрумов ( Chrysanthemum cinerariaefolium и C. coccineum ). Пиретроиды используются в качестве коммерческих и бытовых инсектицидов . [1]

В бытовых концентрациях пиретроиды, как правило, безвредны для человека. [1] Однако пиретроиды токсичны для насекомых, таких как пчелы , стрекозы , поденки , оводы и некоторые другие беспозвоночные , включая тех, которые составляют основу водных и наземных пищевых цепей . [2] Пиретроиды токсичны для водных организмов , особенно рыб. [3] Было показано, что они являются эффективной мерой контроля вспышек малярии при применении внутри помещений. [4]

Способ действия

Пиретроиды являются эксайтотоксичными для аксонов . Они действуют, предотвращая закрытие потенциалзависимых натриевых каналов в аксональных мембранах . Натриевый канал представляет собой мембранный белок с гидрофильной внутренней частью. Эта внутренняя часть сформирована именно так, чтобы ионы натрия проходили через мембрану, входили в аксон и распространяли потенциал действия . Когда токсин удерживает каналы в открытом состоянии, нервы не могут реполяризоваться , оставляя аксональную мембрану постоянно деполяризованной , тем самым парализуя организм. [5] Пиретроиды можно комбинировать с синергистом пиперонилбутоксидом , известным ингибитором микросомальных ферментов P450 , которые важны для метаболизма пиретроида. Таким образом, эффективность (летальность) пиретроида увеличивается. [6] Вероятно, что существуют и другие механизмы интоксикации. [7] Считается, что нарушение нейроэндокринной активности способствует их необратимому воздействию на насекомых, что указывает на действие пиретроидов на потенциалзависимые кальциевые каналы (и, возможно, на другие потенциалзависимые каналы в более широком смысле). [7]

Химия и классификация

(1 R ,3 R )- или (+)-транс- хризантемовая кислота .

Пиретроиды классифицируются на основе механизма их биологического действия, поскольку они не имеют общей химической структуры. Многие из них являются производными 2,2-диметилциклопропанкарбоновой кислоты, например, хризантемовой кислоты , этерифицированной спиртом . Однако циклопропиловое кольцо встречается не во всех пиретроидах. Фенвалерат , разработанный в 1972 году, является одним из таких примеров и был первым коммерческим пиретроидом без этой группы.

Пиретроиды, в которых отсутствует α-цианогруппа, часто классифицируются как пиретроиды типа I , а те, в которых она есть, называются пиретроидами типа II . Пиретроиды, имеющие общее название, начинающееся с «cy», имеют цианогруппу и относятся к типу II. Фенвалерат также содержит α- цианогруппу .

Некоторые пиретроиды, такие как этофенпрокс , также не имеют эфирной связи, обнаруженной в большинстве других пиретроидов, и имеют эфирную связь вместо нее. Силафлуофен также классифицируется как пиретроид и имеет атом кремния вместо эфира. Пиретроиды часто имеют хиральные центры , и только определенные стереоизомеры работают эффективно как инсектициды . [8]

Примеры

Безопасность

Воздействие на окружающую среду

Пиретроиды токсичны для насекомых, таких как пчелы , стрекозы , поденки , оводы и некоторых других беспозвоночных , включая тех, которые составляют основу водных и наземных пищевых цепей . [2] Они токсичны для водных организмов, включая рыб. [3]

Пиретроиды обычно распадаются под воздействием солнечного света и атмосферы в течение одного-двух дней, однако, если они связаны с осадком, они могут сохраняться в течение некоторого времени. [ необходим лучший источник ] [9]

Пиретроиды не подвержены воздействию обычных систем вторичной очистки на муниципальных очистных сооружениях. Они появляются в сточных водах, обычно в концентрациях, смертельных для беспозвоночных. [ требуется лучший источник ] [10]

Люди

Всасывание пиретроидов может происходить через кожу, при вдыхании или приеме внутрь. [11] Пиретроиды часто не связываются эффективно с натриевыми каналами млекопитающих . [12] Они также плохо всасываются через кожу, и печень человека часто способна метаболизировать их относительно эффективно. Таким образом, пиретроиды гораздо менее токсичны для людей, чем для насекомых. [13]

Не установлено, является ли хроническое воздействие небольших количеств пиретроидов опасным или нет. [14] Однако большие дозы могут вызвать острое отравление, которое редко представляет угрозу для жизни. Типичные симптомы включают парестезию лица , зуд, жжение, головокружение, тошноту, рвоту и более серьезные случаи мышечных подергиваний. Тяжелое отравление часто вызывается приемом пиретроидов и может привести к различным симптомам, таким как судороги, кома , кровотечение или отек легких . [11] Существует связь между пиретроидами и более слабым ранним социально-эмоциональным и языковым развитием. [4]

Другие организмы

Пиретроиды очень токсичны для кошек , но не для собак . Отравление у кошек может привести к судорогам, лихорадке, атаксии и даже смерти. Отравление может произойти, если пиретроиды, содержащие средства от блох , которые предназначены для собак, используются на кошках. Печень кошек детоксифицирует пиретроиды посредством глюкуронирования хуже, чем печень собак, что является причиной этой разницы. [15] За исключением кошек, пиретроиды, как правило, не токсичны для млекопитающих или птиц . [16] Они часто токсичны для рыб , рептилий и амфибий . [17]

Сопротивление

Использование пиретроидов в качестве инсектицидов привело к развитию широко распространенной устойчивости к ним среди некоторых популяций насекомых, особенно комаров. [18]

Пиретроиды использовались против постельных клопов, но к ним развились устойчивые популяции. [19] [20] [21] [22] Популяции капустной моли также обычно вырабатывают устойчивость к пиретроидам [23] [ необходим лучший источник ] – в том числе в американских штатах Северная Дакота [24] и Висконсин [25], в то время как пиретроиды по-прежнему рекомендуются в Калифорнии . [26] Было обнаружено, что различные популяции комаров имеют высокий уровень устойчивости, включая Anopheles gambiae sl в Западной Африке (Chandre et al 1999 - Pwalia et al 2019), A. arabiensis в Судане (Ismail et al 2018) и Гамбии (Opondo et al 2019), а также Aedes aegypti в Юго-Восточной Азии (Amelia-Yap et al 2018), Папуа-Новая Гвинея (Demok et al 2019) и различные другие места (Smith et al 2016). [18]

Устойчивость к нокдауну (kdr) является одним из самых сильных видов устойчивости.[27] Мутацииkdr ДДТна определенном участкеиперекрестную устойчивостьк ДДТ.[27]Большинствоkdrнаходятся в пределах или вблизи двухнатриевых каналов.[27]

История

Пиретроиды были введены группой ученых из Rothamsted Research в 1960-х и 1970-х годах после выяснения структур пиретрина I и II Германом Штаудингером и Леопольдом Ружичкой в ​​1920-х годах. [28] Пиретроиды представляли собой крупный шаг вперед в химии, который синтезировал аналог природной версии, обнаруженной в пиретруме . Его инсектицидная активность имеет относительно низкую токсичность для млекопитающих и необычно быструю биодеградацию. Их разработка совпала с выявлением проблем с использованием ДДТ . Их работа состояла в первую очередь в выявлении наиболее активных компонентов пиретрума , извлеченного из цветков восточноафриканской хризантемы и давно известного своими инсектицидными свойствами. Пиретрум быстро сбивает летающих насекомых, но имеет незначительную стойкость — что хорошо для окружающей среды, но дает низкую эффективность при применении в полевых условиях. Пиретроиды по сути являются химически стабилизированными формами природного пиретрума и относятся к группе IRAC MoA 3 (они препятствуют транспорту натрия в нервных клетках насекомых). [29]

Пиретроиды первого поколения , разработанные в 1960-х годах, включают биоаллетрин , тетраметрин , ресметрин и биоресметрин. Они более активны, чем природный пиретрум, но нестабильны на солнечном свете. После обзора 91/414/EEC [30] многие соединения первого поколения не были включены в Приложение 1, вероятно, потому, что рынок недостаточно велик, чтобы оправдать расходы на повторную регистрацию (а не из-за каких-либо особых опасений по поводу безопасности).

К 1974 году команда Ротамстеда открыла второе поколение более стойких соединений, а именно: перметрин , циперметрин и дельтаметрин . Они значительно более устойчивы к деградации под воздействием света и воздуха, что делает их пригодными для использования в сельском хозяйстве , но они имеют значительно более высокую токсичность для млекопитающих. В последующие десятилетия за этими производными последовали другие запатентованные соединения, такие как фенвалерат , лямбда-цигалотрин и бета- цифлутрин . Большинство патентов уже истекли, что сделало эти соединения дешевыми и, следовательно, популярными (хотя перметрин и фенвалерат не были перерегистрированы в соответствии с процессом 91/414/EEC).

Ссылки

  1. ^ ab Metcalf, Robert L (2000). "Борьба с насекомыми". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a14_263. ISBN 3527306730.
  2. ^ ab Zaveri, Mihir (4 февраля 2010 г.). «Исследование связывает пестициды с загрязнением рек». The Daily Californian . The Daily Californian . Получено 9 июня 2012 г. .
  3. ^ ab Информационный бюллетень о пиретроидах от Департамента общественного здравоохранения штата Иллинойс.
  4. ^ ab Бренда Эскенази; Суки Ан; Стивен А. Раух; и др. (6 апреля 2018 г.). «Пренатальное воздействие ДДТ и пиретроидов для контроля малярии и развития нервной системы у детей: когорта VHEMBE, Южная Африка». Перспективы охраны окружающей среды и здоровья . 126 (4): 047004. doi : 10.1289/EHP2129. ISSN  0091-6765. PMC 6071803. PMID 29648420.  Wikidata Q52880664  . (опечатка)
  5. ^ Содерлунд, Дэвид М.; Кларк, Джон М.; Шитс, Ларри П.; Маллин, Линда С.; Пиккирилло, Винсент Дж.; Сарджент, Дана; Стивенс, Джеймс Т.; Вайнер, Майра Л. (2002). «Механизмы нейротоксичности пиретроидов: последствия для оценки совокупного риска». Токсикология . 171 (1): 3–59. doi :10.1016/s0300-483x(01)00569-8. PMID  11812616.
  6. ^ Devine, GJ; Denholm, I (2009). «Нетрадиционное использование пиперонилбутоксида для борьбы с хлопковой белокрылкой Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae)». Бюллетень энтомологических исследований . 88 (6): 601–10. doi :10.1017/S0007485300054262.
  7. ^ ab Soderlund, David M; Bloomquist, Jeffrey R (1989). «Нейротоксическое действие пиретроидных инсектицидов». Annual Review of Entomology . 34 (1). Annual Reviews : 77–96. doi :10.1146/annurev.en.34.010189.000453. ISSN  0066-4170. PMID  2539040. S2CID  31881940.
  8. ^ Уджихара, К (2019). «История обширных структурных модификаций пиретроидов». Журнал пестицидной науки . 44 (4): 215–224. doi :10.1584/jpestics.D19-102. PMC 6861428. PMID  31777441 . 
  9. ^ Ло, Ючжоу; Чжан, Минхуа (2011). «Экологическое моделирование и оценка воздействия пиретроидов, связанных с осадками, в сельскохозяйственном водоразделе». PLOS ONE . 6 (1): e15794. Bibcode : 2011PLoSO...615794L. doi : 10.1371/journal.pone.0015794 . PMC 3016336. PMID  21246035 . 
  10. ^ Уэстон, Дональд П.; Лиди, Майкл Дж. (2010). «Городские и сельскохозяйственные источники пиретроидных инсектицидов в дельте Сакраменто-Сан-Хоакин в Калифорнии». Environmental Science & Technology . 44 (5): 1833–40. Bibcode : 2010EnST...44.1833W. doi : 10.1021/es9035573. PMID  20121184.
  11. ^ ab Брэдберри, Салли М.; Кейдж, Сара А.; Праудфут, Алекс Т.; Вэйл, Дж. Аллистер (2005). «Отравление пиретроидами». Toxicological Reviews . 24 (2): 93–106. doi :10.2165/00139709-200524020-00003. ISSN  1176-2551. PMID  16180929. S2CID  32523158.
  12. ^ Silver KS, et al. (2014). «Потенциал-зависимые натриевые каналы как мишени для инсектицидов». Advances in Insect Physiology . 46 : 389–433. doi :10.1016/B978-0-12-417010-0.00005-7. ISBN 9780124170100. PMC  6005695 . PMID  29928068.
  13. ^ Рэй, Дэвид Э.; Рэй, д-р Дэвид; Форшоу, Филип Дж. (2000-01-01). «Пиретроидные инсектициды: синдромы отравления, синергизм и терапия». Журнал токсикологии: клиническая токсикология . 38 (2): 95–101. doi :10.1081/CLT-100100922. ISSN  0731-3810. PMID  10778904. S2CID  22213256.
  14. ^ Бернс, К.; Пастур, Т. (2018). «Пиретроидная эпидемиология: обзор, основанный на качестве». Критические обзоры в токсикологии . 48 (4): 297–311. doi : 10.1080/10408444.2017.1423463 . PMID  29389244.
  15. ^ Боланд, Л.; Энглз, Дж. (2010). «Токсичность перметрина у кошек: ретроспективное исследование 42 случаев». Журнал медицины и хирургии кошек . 12 (2): 61–71. doi : 10.1016/j.jfms.2009.09.018. ISSN  1532-2750. PMC 10911430. PMID 19897392.  S2CID 206051191  . 
  16. ^ Gupta RC, et al. (2007). Ветеринарная токсикология: основные и клинические принципы (1-е изд.). Elsevier. стр. 676–677. doi :10.1016/B978-012370467-2/50153-X. ISBN 978-0-08-048160-9.
  17. ^ Ortiz-Santaliestra ME, et al. (2018). «Допустимость использования рыб, птиц и млекопитающих в качестве суррогатов для амфибий и рептилий при оценке токсичности пестицидов». Ecotoxicology . 27 (7): 819–833. doi :10.1007/s10646-018-1911-y. PMID  29492806. S2CID  3604324.
  18. ^ ab Jeran, Nina; Grdiša, Martina; Varga, Filip; Šatović, Zlatko; Liber, Zlatko; Dabić, Dario; Biošić, Martina (2020-10-06). "Пиретрин из далматинского пиретрума ( Tanacetum cinerariifolium /Trevir./Sch. Bip.): биосинтез, биологическая активность, методы извлечения и определения". Обзоры фитохимии . 20 (5). Springer Science+Business Media : 875–905. doi :10.1007/s11101-020-09724-2. ISSN  1568-7767. S2CID  225152789. Фитохимическое общество Европы + Фитохимическое общество Северной Америки. MG ORCID : 0000-0002-4584-4851).
  19. ^ Годдард, Джером; Дешазо, Р. (2009). «Клопы Cimex lectularius и клинические последствия их укусов». JAMA . 301 (13): 1358–66. doi :10.1001/jama.2009.405. PMID  19336711.
  20. ^ Колб, Адам; Нидхэм, Глен Р.; Нейман, Кимберли М.; Хай, Уитни А. (2009). «Клопы». Дерматологическая терапия . 22 (4): 347–52. doi : 10.1111/j.1529-8019.2009.01246.x . PMID  19580578. S2CID  221648188.
  21. ↑ Voiland, Adam. «You May not be Alone» Архивировано 07.11.2011 в Wayback Machine US News & World Report 16 июля 2007 г., том 143, выпуск 2, стр. 53–54.
  22. ^ Yoon, Kyong Sup; Kwon, Deok Ho; Strycharz, Joseph P; Hollingsworth, Craig S; Lee, Si Hyeock; Clark, J. Marshall (2008). «Биохимический и молекулярный анализ резистентности к дельтаметрину у обычных постельных клопов (Hemiptera: Cimicidae)». Журнал медицинской энтомологии . 45 (6): 1092–101. doi :10.1603/0022-2585(2008)45[1092:BAMAOD]2.0.CO;2. PMID  19058634. S2CID  27422270.
  23. ^ Лейби, Гэри Л.; Сэвидж, Кеннет Э. (1992). «Оценка выбранных инсектицидов для контроля капустной моли и капустной пяденицы в капусте в Центральной Флориде с наблюдениями за устойчивостью к инсектицидам у капустной моли». The Florida Entomologist . 75 (4): 585. doi :10.2307/3496140. ISSN  0015-4040. JSTOR  3496140.
  24. ^ "Жалобы на пиретроиды для контроля капустной моли в каноле (26.08.21)". Сельское хозяйство и распространение знаний NDSU . 2021-08-26 . Получено 08.01.2022 .
  25. ^ Марсден, Кристи (15.10.2021). "Бриллиантовая моль". Wisconsin Horticulture . Получено 08.01.2022 .
  26. ^ "Каменная моль - Руководство по борьбе с вредителями в цветоводстве и декоративных питомниках". Калифорнийский университет сельского хозяйства и природных ресурсов (UCANR) .
  27. ^ abc Dong, Ke; Du, Yuzhe; Rinkevich, Frank; Nomura, Yoshiko; Xu, Peng; Wang, Lingxin; Silver, Kristopher; Zhorov, Борис (2014). «Молекулярная биология натриевых каналов насекомых и устойчивость к пиретроидам». Insect Biochemistry and Molecular Biology . 50 . Elsevier BV : 1–17. doi :10.1016/j.ibmb.2014.03.012. ISSN  0965-1748. PMC 4484874 . PMID  24704279. S2CID  6332754. NIHMSID : 582398. 
  28. ^ Штаудингер, Х; Ружичка, Л. (1924). «Insektentötende Stoffe I. Über Isolierung und Konstitution des wirksamen Teiles des dalmatinischen Insektenpulvers» [Инсектицидные вещества I. О выделении и составе активной части порошка далматинских насекомых]. Helvetica Chimica Acta . 7 (1): 177–201. дои : 10.1002/hlca.19240070124.
  29. ^ Хадди, Халид; Бергер, Мадлен; Бьелза, Пабло; Сифуэнтес, Дина; Филд, Линда М; Горман, Кевин; Раписарда, Кармело; Уильямсон, Мартин С; Басс, Крис (2012). «Идентификация мутаций, связанных с устойчивостью к пиретроидам в потенциалзависимом натриевом канале томатной листовой минирующей моли (Tuta absoluta)» (PDF) . Биохимия насекомых и молекулярная биология . 42 (7): 506–13. doi : 10.1016/j.ibmb.2012.03.008 . PMID  22504519.
  30. ^ "EUR-Lex - 31991L0414 - EN - EUR-Lex" . europa.eu . 15 июля 1991 года.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Пиретроид&oldid=1249942477"