Piretroide

Un piretroide es un compuesto orgánico similar a las piretrinas naturales , que son producidas por las flores de los piretroides ( Chrysanthemum cinerariaefolium y C. coccineum ). Los piretroides se utilizan como insecticidas comerciales y domésticos . ^{[ 1 ]}

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

Los piretroides son excitotóxicos para los axones . Actúan impidiendo el cierre de los canales de sodio dependientes de voltaje en las membranas axonales . El canal de sodio es una proteína de membrana con un interior hidrofílico . Este interior tiene una forma precisa para permitir que los iones de sodio atraviesen la membrana, entren al axón y propaguen un potencial de acción . Cuando la toxina mantiene los canales abiertos, los nervios no pueden repolarizarse , dejando la membrana axonal permanentemente despolarizada , paralizando así al organismo. ^{[ 5 ]} Los piretroides pueden combinarse con el sinergista butóxido de piperonilo , un conocido inhibidor de las enzimas microsomales P450 que son importantes en el metabolismo del piretroide. De esta manera, se aumenta la eficacia (letalidad) del piretroide. ^{[ 6 ]} Es probable que también existan otros mecanismos de intoxicación. ^{[ 7 ]} Se cree que la alteración de la actividad neuroendocrina contribuye a sus efectos irreversibles en los insectos, lo que indica una acción piretroide sobre los canales de calcio dependientes de voltaje (y quizás sobre otros canales dependientes de voltaje de forma más generalizada). ^{[ 7 ]}

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

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

Algunos piretroides, como el etofenprox , carecen del enlace éster presente en la mayoría de los demás piretroides y, en su lugar, poseen un enlace éter . El silafluofen también se clasifica como piretroide y tiene un átomo de silicio en lugar del éster. Los piretroides suelen tener centros quirales y solo ciertos estereoisómeros son eficaces como insecticidas . ^{[ 8 ]}

El uso de piretroides como insecticidas ha llevado al desarrollo de una resistencia generalizada a ellos entre algunas poblaciones de insectos, especialmente mosquitos. ^{[ 18 ]}

Los piretroides se han utilizado contra las chinches de cama, pero se han desarrollado poblaciones resistentes a ellos. ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]} Las poblaciones de polillas del repollo también han desarrollado comúnmente resistencia a los piretroides ^{[ 23 ]} , incluso en los estados estadounidenses de Dakota del Norte ^{[ 24 ]} y Wisconsin ^{[ 25 ]} , mientras que los piretroides todavía se recomiendan en California . ^{[ 26 ]} Se ha descubierto que varias poblaciones de mosquitos tienen un alto nivel de resistencia, incluyendo Anopheles gambiae sl en África Occidental por Chandre et al 1999 a través de Pwalia et al 2019, A. arabiensis en Sudán por Ismail et al 2018 y Gambia por Opondo et al 2019, y Aedes aegypti en el Sudeste Asiático por Amelia-Yap et al 2018, Papúa Nueva Guinea por Demok et al 2019, y varias otras ubicaciones por Smith et al 2016. ^{[ 18 ]}

La resistencia al derribo (kdr) es uno de los tipos de resistencia más fuertes. ^{[ 27 ]} Las mutacioneskdr confierenresistencia en el sitio dianaalDDTy a los piretroides, así comoresistencia cruzadaal DDT. ^{[ 27 ]} La mayoría dekdrse encuentran dentro o cerca de los dosdel canal de sodio. ^{[ 27 ]}

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

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

En 1974, el equipo de Rothamsted descubrió una segunda generación de compuestos más persistentes, entre los que destacan la permetrina , la cipermetrina y la deltametrina . Estos compuestos son considerablemente más resistentes a la degradación por la luz y el aire, lo que los hace aptos para su uso en la agricultura , pero presentan una toxicidad significativamente mayor para los mamíferos. Durante las décadas siguientes, a estos derivados les siguieron otros compuestos patentados como el fenvalerato , la lambda-cihalotrina y la beta- ciflutrina . La mayoría de las patentes ya han expirado, lo que ha abaratado estos compuestos y, por lo tanto, los ha popularizado (aunque la permetrina y el fenvalerato no se han vuelto a registrar conforme al Reglamento 91/414/CEE).