Введение

Класс инсектицидов

Пиретроид – это органическое соединение, сходное с природными пиретринами, которые производятся цветами пиретрумов (Chrysanthemum cinerariaefolium и C. coccineum). Пиретроиды используются в качестве коммерческих и бытовых инсектицидов. Однако пиретроиды токсичны для насекомых, таких как пчелы, стрекозы, поденки, слепни и некоторые другие беспозвоночные, включая те, которые составляют основу водных и наземных пищевых цепей. Пиретроиды токсичны для водных организмов, особенно для рыб. Было показано, что они являются эффективной мерой контроля при вспышках малярии, при применении в помещениях.

Способ действия

Пиретроиды оказывают экзитотоксическое действие на аксоны. Они действуют, предотвращая закрытие воротчатых натриевых каналов в аксональных мембранах. Натриевый канал – это мембранный белок с гидрофильным внутренним пространством. Это пространство имеет точную форму, позволяющую ионам натрия проходить сквозь мембрану, проникать в аксон и распространять потенциал действия. Когда токсин удерживает каналы в открытом состоянии, нервы не могут реполяризоваться, оставляя аксональную мембрану постоянно деполяризованной, что приводит к параличу организма. Пиретроиды могут комбинироваться с синергистом пиперонилбутоксидом, известным ингибитором микросомальных ферментов P450, играющих важную роль в метаболизме пиретроидов. Это увеличивает эффективность (летальность) пиретроида. Вероятно, существуют и другие механизмы интоксикации.

Экологические последствия

Пиретроиды токсичны для насекомых, таких как пчелы, стрекозы, поденки, слепни и некоторые другие беспозвоночные, включая тех, которые составляют основу водных и наземных пищевых цепей. Пиретроиды не удаляются обычными системами вторичной очистки на муниципальных очистных сооружениях. Они обнаруживаются в очищенных сточных водах, как правило, в концентрациях, смертельных для беспозвоночных.

Люди

Поглощение пиретроидов может происходить через кожу, при вдыхании или при проглатывании. Пиретроиды часто недостаточно эффективно связываются с натриевыми каналами млекопитающих. Они также плохо всасываются через кожу, и печень человека часто способна относительно эффективно их метаболизировать. Таким образом, пиретроиды значительно менее токсичны для человека, чем для насекомых. Недостаточно данных, чтобы установить, опасно ли хроническое воздействие небольших доз пиретроидов. Однако большие дозы могут вызвать острое отравление, которое редко представляет угрозу для жизни. Типичные симптомы включают парестезию лица, зуд, жжение, головокружение, тошноту, рвоту, а в более тяжелых случаях – мышечные подергивания. Тяжелое отравление часто вызывается проглатыванием пиретроидов и может привести к различным симптомам, таким как судороги, кома, кровотечение или отек легких. За исключением кошек, пиретроиды обычно не токсичны для млекопитающих или птиц. Они часто токсичны для рыб, рептилий и амфибий.

Сопротивление

Использование пиретроидов в качестве инсектицидов привело к развитию широко распространенной устойчивости к ним у некоторых популяций насекомых, особенно комаров. Хотя клопы были почти искоренены в Северной Америке благодаря применению ДДТ и органофосфатов, появились популяции клопов, устойчивые к обоим этим веществам. Использование ДДТ в этих целях было запрещено, и его повторное введение не решит проблему клопов из-за развития устойчивости. Пиретроиды стали чаще использоваться для борьбы с клопами, но и к ним также развились устойчивые популяции. Популяции мотылька хлопкового свертывателя (Diamondback moth) также часто проявляют устойчивость к пиретроидам, в том числе в штатах Северная Дакота и Висконсин, в то время как в Калифорнии пиретроиды по-прежнему рекомендуются. У различных популяций комаров обнаружена высокая степень устойчивости, включая Anopheles gambiae s. l. 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 – Новой Гвинее (Demok et al., 2019) и в других различных регионах (Smith et al., 2016).

История

Пиретроиды были разработаны командой ученых из Rothamsted Research в 1960-х и 1970-х годах после установления структур пиретрина I и II Германом Штаудингером и Леопольдом Ружичкой в 1920-х годах. Пиретроиды стали значительным прорывом в химии, позволив синтезировать аналоги природного соединения, содержащегося в пиретруме. Они обладают инсектицидной активностью, относительно низкой токсичностью для млекопитающих и необычно быстрой скоростью биоразложения. Их разработка совпала с выявлением проблем, связанных с использованием ДДТ. Первоначально их работа заключалась в определении наиболее активных компонентов пиретрума, извлеченных из цветов хризантем Восточной Африки, которые давно известны своими инсектицидными свойствами. Пиретрум быстро парализует летающих насекомых, но имеет незначительную остаточную активность – что благоприятно для окружающей среды, но снижает эффективность при применении в полевых условиях. Пиретроиды, по сути, представляют собой химически стабилизированные формы природного пиретрума и относятся к группе 3 механизма действия IRAC (они нарушают транспорт натрия в нервных клетках насекомых). К пиретроидам первого поколения, разработанным в 1960-х годах, относятся биоаллетрин, тетраметрин, ресметрин и биорезметрин. Они более активны, чем природный пиретрум, но нестабильны под воздействием солнечного света. В результате пересмотра, проведенного в соответствии с Директивой 91/414/EEC, многие соединения первого поколения не были включены в Приложение 1, вероятно, из-за недостаточного размера рынка для оправдания затрат на повторную регистрацию (а не из-за каких-либо особых опасений по поводу безопасности). К 1974 году команда Rothamsted Research открыла второе поколение более стойких соединений, в частности перметрин, циперметрин и дельтаметрин. Они значительно более устойчивы к деградации под воздействием света и воздуха, что делает их пригодными для использования в сельском хозяйстве, однако они обладают значительно более высокой токсичностью для млекопитающих. В последующие десятилетия эти производные были дополнены другими запатентованными соединениями, такими как фенвалерат, лямбда-цигалотрин и бета-цифлютрин. Срок действия большинства патентов истек, что сделало эти соединения дешевыми и, следовательно, популярными (хотя перметрин и фенвалерат не были перерегистрированы в рамках процедуры 91/414/EEC).