inseticidas neurotoxicos e mecanismos de ação

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Ecotoxicologia dos Defensivos Agrícolas e 
Saúde Ocupacional
Agronomia 50 Período
Professor: Bruno Silva Pires 
INSETICIDAS: ESTRUTURA QUÍMICA E 
MECANISMO DE AÇÃO
Três classes:
• Inseticidas Neurotóxicos;
• Inseticidas reguladores de crescimento;
• Inseticidas que afetam o metabolismo de energia;
A) INSETICIDAS NEUROTÓXICOS
Constituem a classe mais antiga, mais abundante e
utilizada de inseticidas organo-sintéticos.
1) Organoclorados
2) Primeiros inseticidas organo-sintéticos a serem
utilizados;
 São compostos hidrocarbonetos contendo átomos de
cloro;
 Três subgrupos de inseticidas organoclorados:
Difenil alifáticos (DDT e análogos);
Hexacloro cicloexano (HCH);
Ciclodienos (aldrin, heptacloro, endossulfan, etc.);
Endossulfan - (único ainda no mercado);
Características 
 Os ciclodienos apareceram nas décadas de 40 e 50
(controle de insetos de solo);
Ex.: Aldrin; Heptacloro e Dieldrin.
 Excelentes propriedades inseticidas, os ciclodienos são
bastante tóxicos a organismos não alvo, incluindo seres
humanos e altamente persistentes no ambiente;
 No Brasil, o endossulfan (Thiodan) é ainda
registrado para uso em cafezais;
Razões:
É menos persistente que outros ciclodienos;
Os resíduos permanecem nos frutos por ocasião da
colheita;
Aparecem em quantidades toleráveis;
 Nenhum outro inseticida tem relação
custo/benefício melhor que aquela do endossulfan,
para o controle da referida praga;
Mecanismos de Ação
 Os ciclodienos atuam no transporte de íons Cl - através
das membranas das células nervosas;
 Nessas, existem "canais" de Cl- mediados pelo ácido -
aminobutírico (GABA).
 GABA atua como um calmante natural da atividade
nervosa;
Os ciclodienos agem impedindo o efeito calmante do
GABA (sintomas de hiperexcitação nervosa, seguida de
tremores, convulsões, prostração e morte);
2) Organfosforados (Ops)
São compostos derivados do ácido fosfórico ou de seus
análogos, como ácido fosfônico, tiofosfato e ditiofosfórico;
 Os primeiros Ops foram sintetizados na década de 40, na
Alemanha;
 Nas décadas posteriores, um número muito grande de Ops
foi introduzido no mercado;
Alguns dos quais até hoje são muito utilizados no Brasil:
(Malatol), paration metílico (Folidol), metamidofós
(Tamaron), dissulfoton (Solvirex), clorpirifós (Lorsban)
etc.
Características 
 Os Organfosforados pertence a classe dos compostos
extremamente tóxicos;
 São mais estáveis que os organoclorados e portanto pouco
persistentes na ambiente e no corpo animal;
 Eles substituíram estes últimos e ainda são muito utilizados
na agricultura.
 Os Ops são sistêmicos;
 São potentes inibidores da enzima acetilcolinesterase
(mediadora da transmissão intercelular (sináptica) de impulsos
nervosos);
Mecanismo de Ação
 Os Ops reagem com o grupo hidroxila do aminoácido
serina, presente no centro ativo da acetilcolinesterase (Forte
ligação covalente entre o inseticida e a enzima);
 Neutralização da acetilcolinesterase tornando esta
incapacitada de exercer o seu papel normal no organismo do
inseto ou mamífero (não ocorre degradação da acetilcolina);
 O acúmulo de acetilcolina na sinápse resulta na formação
de impulsos repetitivos, causando hiperexcitação nervosa e
consequentemente sintomas de intoxicação.
3) Carbamatos
 Compostos derivados do ácido carbâmico;
 Os primeiros carbamatos foram sintetizados no final da
década de 50 (planta na África);
 O primeiro carbamato bem sucedido foi o carbaril
(Sevin);
 Posteriormente, foram introduzidos outros carbamatos,
como o metomil (Lanate), carbofuran (Furadan),
aldicarbe (Temik), tiodicarbe (Semevin) etc.,
Características
Alguns carbamatos são altamente tóxicos a mamíferos. Ex.:
aldicarbe (Temik), cuja DL50 = 0,9 mg do ingrediente ativo
por kg de peso corpóreo;
 Os carbamatos são pouco persistente no ambiente e
apresentam um largo espectro de ação contra insetos e pragas;
Aqueles muito tóxicos a mamíferos, são comercializados
apenas em formulação granulada para aplicação no solo
(maior segurança para os aplicadores);
Mecanismo de Ação
 Também são inibidores da enzima acetilcolinesterase;
 Sintomas de intoxicação semelhantes ao dos Ops
(tremores, contração involuntária de músculos
voluntários, dores de cabeça, convulsões, etc);
A enzima inibida por um carbamato é reativada num
espaço de tempo relativamente curto (minutos), o que os
torna relativamente mais seguro em relação aos OPs.
4) Piretróides
 Os inseticidas piretróides são compostos sintéticos análogos às
piretrinas naturais (encontradas em flores de várias espécies de
crisântemo);
 Pós secos obtidos dessas flores foram bastante comercializados
no século XIX e no início do século XX, para uso como inseticidas;
As piretrinas naturais revelaram-se altamente tóxicas a insetos e
pouco tóxicas ao homem;
 O primeiro piretróide sintético surgiu em 1949, mas o sucesso
agrícola dos piretróides começou na década de 70; Ex.:fenvalerate
(Ambush), a deltametrina (Decis), etc.
Características
 São ésteres do ácido crisantêmico;
 Eles são classificados em tipo I ou II;
 Seus sintomas se desenvolvem rapidamente e, no caso de
piretróides tipo I, incluem hipersensibilidade e convulsões em
insetos, e tremores generalizados em mamíferos. 
Piretróides tipo II causam, predominantemente, ataxia e falta
de coordenação em insetos, enquanto em mamíferos provocam
movimentos tortuosos e salivação.
Mecanismo de Ação
 Os piretróides interagem com os canais de Na+ na
membrana axônica, retardando o seu fechamento após a
formação do impulso nervoso;
A diferença entre os dois tipos de piretróides é meramente
quantitativa;
 Piretróide do tipo I retardam a fechamento dos canais de
Na+ em frações de segundo (tempo suficiente para que a
entrada adicional de Na+);
 Desencadear um novo impulso, com conseqüente formação
de múltiplos impulsos expontâneos, tanto em nervos
periféricos como no sistema nervoso central (SNC).
Os piretróides tipo II retardam o fechamento dos canais de
Na+ em minutos;
 Como resultado, o influxo de Na+ é tão grande que a
membrana fica despolarizada (perda na capacidade de
transmitir impulsos nervosos);
 Os piretróides causam também um aumento na liberação de
neurotransmissores pelas terminações nervosas;
 Alta toxidade a insetos - Utilização em quantidades muito
menores (em termos de ingrediente ativo por hectare);
 Isso torna os piretróides, relativamente mais seguros,
apesar de alguns serem bastante tóxicos a mamíferos;
 Muitos piretróides são bastante tóxicos a aves e peixes;
 Compostos com amplo espectro de ação inseticida,
afetando tanto insetos pragas como insetos benéficos;
5) Nicotinóides
 Representam uma classe bastante recente de inseticidas;
 Também desenvolvidos com base na estrutura química das
piretrinas naturais;
 Os nicotinóides são compostos sintéticos, análogos à
nicotina;
Alcalóide natural, presente em folhas de fumo;
 Utilizado como inseticida desde meados do século XVIII;
 Excelente atividade de contato contra insetos;
Espectro de ação da nicotina contra insetos praga, em doses
convencionais, é restrito;
Altamente tóxicos a insetos e relativamente pouco tóxicos a
mamíferos;
 O primeiro nicotinóide, o imidacloprid (Confidor), foi
introduzido na Europa e no Japão em 1990. Mais
recentemente, outro nicotinóide, o thiamethoxam (Actara),
foi introduzido no Brasil;
Tanto a nicotina como os nicotinóides mimetizam a ação da
acetilcolina (principal neurotransmissor do sistema nervosocentral dos insetos);
 Tanto a nicotina como os nicotinóides conseguem se ligar
ao receptor da acetilcolina e promover a abertura dos canais de
Na+;
 Esses compostos não são degradados pela
acetilcolinesterase;
A sua presença nas sinápses resulta em hiperexcitação,
convulsões, paralisia e morte do inseto;
A baixa toxicidade dos atuais nicotinóides a
mamíferos é atribuída a diferenças nos receptores da
acetilcolina em insetos e mamíferos.
6) Avermectinas
 Constituem-se num grupo de inseticidas relacionados a
lactonas macrocíclicas isoladas de produtos de fermentação do
actinomiceto Streptomyces avermitilis;
 Muitas lactonas macrocíclicas são produzidas durante a
fermentação (avermectinas B1a e B1b revelaram-se
inseticidas);
 O inseticida abamectina (Vertimec), introduzido na
década de 80, consiste de uma mistura dessas duas
avermectinas;
Modificações na estrutura química das avermectinas 
produtos semi-sintéticos: emamectina e a ivermectina, este
último (Ivomec) - utilizado atualmente, como helminticida,
no tratamento de animais.
Características
 As avermectinas têm propriedades inseticidas, acaricidas e
helminticidas;
 Na agricultura, as avermectinas, tem sido mais indicado no
controle de ácaros;
 Toxicidade à mamíferos é bastante elevada;
 Alta atividade acaricida (pequenas quantidades de i. a./ha
são requeridas);
 Conseqüência: menor exposição das aplicadores e menor
quantidade de resíduos em produtos agrícolas;
Mecanismo de Ação
A ação das avermectinas é similar ao -aminobutírico
(GABA);
Atuam como calmantes da atividade nervosa, promovendo
um influxo de íons Cl-, resultando na inibição da transmissão
de impulsos nervosos.
7) Fenilpirazóis
 Fipronil DL50 = 97; (Regent) é o único representante
desse grupo de inseticidas;
 Introduzido no mercado na década de 90;
 No Brasil utilizado para o controle da pragas de solo,
especialmente cupins;
Mecanismos de ação
 A exemplo dos ciclodienos, o fipronil interage com os
canais de Cl mediados pelo GABA, antagonizando os
efeitos calmantes do mesmo;
 O fipronil não se liga ao receptor do GABA na membrana,
mas sim diretamente nos canais de Cl;
 A passagem de Cl é impedida pela presença de fipronil;
 Dessa forma, ainda que o GABA se ligue ao seu receptor e
promova a abertura dos canais de Cl, o seu efeito inibidor
da atividade nervosa não se manifesta;
 Como conseqüência, os insetos tratados mostram
hiperexcitação, convulsões e morte;
 O fipronil é relativamente tóxico à mamíferos, porém,
menos persistente que os ciclodienos;
 A descoberta de outros fenilpirazóis, menos tóxicos a
mamíferos é uma interessante possibilidade.
8 - Spinosinas
As spinosinas representam o grupo mais recente de
inseticidas. O único representante desse grupo é o spinosad
(Naturalyte), que é um produto de fermentação do
actinomiceto Sacharopolysfora spinosa, um microorganismo
de solo.
Trata-se de um composto com estrutura molecular e
mecanismo de ação diferentes de outros inseticidas
neurotóxicos, tendo sido introduzido para uso na cultura do
algodoeiro nos EUA em 1997.
Spinosad é uma mistura de dois compostos homólogos,
spinosinas A e D. Ele é eficiente contra um grande número de
lagartas Lepidópteras, sendo usado em termos de ingrediente
ativo por hectare, em quantidades muito pequenas.
As spinosinas agem bloqueando a transmissão sináptica
de impulsos nervosos.
9) Rianóides
 Rianóides são compostos naturais encontrados em plantas de
Rynia speciosa;
 Há relatos do uso de extratos aquosos dessas plantas desde
meados do século XX;
 Os extratos contém vários compostos relacionados, mas a
rianodina revelou-se o mais tóxico a insetos;
 Sua toxicidade a mamíferos é relativamente baixa;
 A rianodina induz a concentração de um excesso de Ca+ junto
as fibras musculares, provocando paralisia em insetos e
vertebrados, resultante de contração muscular prolongada;
10) Amidinas
 Utilizados como inseticidas ou acaricidas;
 O clordimeforme foi o primeiro composto desse grupo
(problemas potenciais de carcinogênese, seu uso foi
proibido);
 Principal inseticida desse grupo é o amitraz;
Mecanismo de ação
Mimetizam a ação do neurotransmissor octopamina (regulador
da atividade nervosa do S.N.C. agindo em tecidos
periféricos);
A octopamina liga-se a um receptor nos tecidos nervosos,
provocando aumento nos níveis de um segundo
neurotransmissor, o monofosfato de adenosina, que
promove a excitação neuronial;
As amidinas causam uma estimulação excessiva nas sinápses
onde a octopamina atua, resultando em tremores,
convulsões e alteração comportamental (vôo contínuo) em
insetos adultos;
Causa anorexia em insetos e afetam a reprodução;
Ex.: Amiraz
11) Nereistoxina e cartap
Composto que foi originalmente isolado de um anelídeo
marinho (Lumbriconereis heteropoda) em 1934, após a
observação de que insetos alimentando-se de espécimes
mortos desse anelídeo ficavam paralisados;
Mecanismo de ação
Bloqueio da transmissão de impulsos nervosos;
O bloqueio é relacionado à interação desses compostos com
os receptores da ecetilcolina na membrana pós-sináptica;
Eles se ligam a esses receptores, porém, não promovem a
abertura dos canais de Na+; Impedem a acetilcolina de exercer
o seu papel (interrupção na transmissão de impulsos e
consequentemente sintomas de paralisia nos insetos);.