Classificazione degli insetticidi di sintes

Le quattro classi principali di insetticidi sintetici, che rappresentano insieme più del 70% del mercato mondiale (Nauen, 2006), sono gli organofosfati, i carbammati, i piretroidi e i neonicotinoidi, tutti accumunati dall’agire a livello del sistema nervoso.

- Gli organofosfati, (inibitori dell’acetilcolinesterasi) frutto degli studi condotti in Germania durante la Seconda Guerra Mondiale per la produzione di armi chimiche (come i terribili gas “sarin” e “tabun”) sono una vasta classe di insetticidi altamente tossici ad attività neurotossica, accomunati dalla derivazione dall’acido ortofosforico, in cui gli atomi di idrogeno sono sostituiti da radicali organici (metile o fenile), o da atomi di zolfo, carbonio o azoto.

- I carbammati (inibitori dell’acetilcolinesterasi) sono esteri dell’acido carbammico in cui gli atomi di idrogeno sono sostituiti da radicali alifatici o aromatici: un esempio classico è l’1- naftil metilcarbammato (carbaryl). Tra i carbammati vi è anche il 2-(1-metiletossi)fenil metilcarbammato (propoxur), impiegato frequentemente come insetticida per contatto o ingestione contro scarafaggi, formiche e altri insetti del terreno. I carbammati sono tristemente famosi per la grave tragedia avvenuta nel 1984 nell’impianto chimico Union Carbide di Bhopal (India), in cui molta acqua fu aggiunta accidentalmente al serbatoio

ne seguì disperse il velenosissimo metilisotiocianato nella regione circostante, uccidendo circa 3800 persone e ferendone gravemente altre migliaia. Il terribile incidente di Bhopal è considerato il maggiore disastro industriale della storia.

- I piretroidi (inibitori dei canali sodio voltaggio-dipendenti) sono insetticidi che derivano dal piretro. Il piretro naturale è estratto tramite solventi dai fiori essiccati di Chrysanthemum

cinerariaefolium (Magnoliopsida Asteraceae) ed è costituito da quattro ingredienti attivi

(piretrine), esteri derivati dalle varie combinazioni di due alcoli (piretrolone e cinerolone) con due acidi (acido crisantemico e acido piretrico). Il piretro è un insetticida ad elevato livello di sicurezza per i vertebrati e con grande rapidità di azione (paralizzante) sugli insetti: è generalmente somministrato come aerosol per prolungarne l’attività. Dal punto di vista agricolo il piretro non è efficace a causa della sua instabilità alla luce solare, ma i suoi derivati sintetici fotostabili (piretroidi) hanno notevolissima efficacia e grande importanza in campo agricolo e medico-veterinario. Il piretroide più noto è il 3-fenossibenzil-cis,trans-3-(2,2- diclorovinil)-2,2-dimetilciclopropanocarbossilato, comunemente noto come permethrin (Yu, 2008).

- I neonicotinoidi (con attivita acetilcolinomimetici) sono una nuova classe di insetticidi analoghi della nicotina, ma, al contrario di questa, relativamente non tossici per i mammiferi. Sono insetticidi sistemici sviluppati intorno al 1990 e posti in commercio a partire dal 1991. Tra i neonicotinoidi più importanti vi sono l’1-(6-cloro-3-pridilmetil)-N-nitroimidazolin-2- ilideneammina (imidacloprid), insetticida sistemico che agisce per contatto o ingestione sugli insetti succhiatori, morsicatori e del suolo, e l’acetamiprid, con struttura e attività molto simile. Altri neonicotinoidi sistemici a largo spettro di azione sono thiacloprid, thiametoxam, nytenpyram e clothianidin, gli ultimi tre a bassissima tossicità per i mammiferi. L’uso dei neonicotinoidi è stato recentemente limitato in alcuni paesi europei a causa della loro presunta connessione con la malattia del declino catastrofico delle colonie di api (“honey-bee colony collapse disorder”, CCD) e della loro tossicità verso gli uccelli e gli invertebrati acquatici. Uno studio italiano pubblicato nel 2013 ha dimostrato che i neonicotinoidi interferiscono con il sistema immunitario delle api, rendendole sensibili a infezioni virali alle quali sono normalmente resistenti (Di Prisco et al., 2013). A seguito di questo e di altri studi la Commissione Europea il 24 maggio 2013 ha imposto restrizioni all’uso del clothianidin, imidacloprid e thiametoxam a partire dall’1 dicembre 2013 (Regolamento EU No 485/2013). 1.5.2 Insetticidi regolatori della crescita (IGR)

Oltre alle quattro categorie di insetticidi sopra citati esiste un gruppo di insetticidi regolatori della crescita (Insect Growth Regulators o IGR), definiti insetticidi “di terza generazione” da Carroll Williams nel 1967 per il loro particolare meccanismo di azione. Gli IGR sono infatti

molecole che interferiscono con il ciclo vitale degli insetti, in particolare con la crescita e lo sviluppo, provocandone la morte, e sono caratterizzati da bassissima tossicità nei confronti dei mammiferi. Molti IGR sono considerati a “basso rischio” da parte dell’Environmental Protection Agency per la loro azione mirata contro gli stadi giovanili di insetti nocivi e bassa tossicità contro gli organismi benefici o non-target. Al contrario degli insetticidi di prima e seconda generazione, gli IGR non sono neurotossici e quindi sono meno dannosi anche per gli operatori; sono quindi maggiormente compatibili con sistemi di agricoltura integrata con controllo biologico e durante il loro uso risulta più difficile che gli insetti sviluppino resistenza (Dhadialla et. al., 2005).

Un primo gruppo di IGR è stato identificato esaminando le anormalità presentate dagli insetti durante lo sviluppo e selezionando composti chimici che producevano gli stessi effetti. In seguito sono state esaminate le fasi dello sviluppo degli insetti che richiedevano ormoni specifici e sono stati progettati analoghi chimici di sintesi di questi ormoni. Gli IGR possono interferire con la muta, mantenendo l’insetto negli stadi giovanili e quindi impedendone la riproduzione e causandone la morte. La loro azione è più lenta di quella di altri insetticidi perché dipende dalla durata dello stadio bersaglio e dalla velocità di sviluppo dell’insetto. Alcuni IGR inducono anche la larva a smettere di alimentarsi. Attualmente vi sono cinque categorie di IGR disponibili in commercio (juvenoidi, benzoilfenilurea, diacilidrazine, triazine e tiadiazine), riconducibili a tre classi fondamentali, cioè analoghi di JH, inibitori della sintesi di chitina. La classe più importante è quella costituita dai juvenoidi. I juvenoidi, o analoghi dell’ormone giovanile (JH), sono caratterizzati da una struttura simile a quella degli ormoni giovanili prodotti naturalmente dagli insetti, come il JHIII. Tutti i sistemi degli insetti influenzati da JH sono potenziali bersagli per l’azione di un juvenoide. I primi juvenoidi identificati erano veri analoghi del JH e quindi risultavano instabili alla luce ultravioletta: questo ne limitava fortemente l’uso in campo. In seguito si scoprì che gli estratti di numerose piante avevano effetti simili a quelli degli analoghi di JH, ma la loro struttura era diversa e la loro stabilità era maggiore. Questi composti furono usati per progettare “mimetici” dell’ormone giovanile molto più efficaci e stabili. Uno dei primi IGR commercializzati è stato l’analogo dell’ormone giovanile kinoprene (enstar); il più noto juvenoide è attualmente l’etil- 2-(4-fenossifenossi)etilcarbammato (fenoxycarb). I juvenoidi sono attualmente usati per il controllo degli stadi larvali delle zanzare e di altri ditteri, e contro coleotteri, blattodei e afanitteri. Gli IGR che imitano il JH inducono nelle larve una muta prematura in un altro stadio larvale, a causa dell’eccesso di ormone giovanile: questo evento “scardina” il meccanismo di sviluppo larvale, provocando la morte. I juvenoidi possono inoltre agire sulle uova, provocando sterilità o modificazioni della diapausa. Gli IGR che inibiscono la

produzione di JH inducono gli insetti a mutare prematuramente in un adulto disfunzionale e quelli che inibiscono la produzione di ecdisone causano la morte delle pupe interrompendo la trasformazione dei tessuti larvali in quelli adulti. Tuttavia questi ultimi IGR sono troppo selettivi, al punto da renderne non economica la commercializzazione. La seconda classe di IGR introdotta sul mercato è stata quella degli inibitori della sintesi della chitina, che impediscono la formazione di questo polisaccaride necessario per l’esoscheletro: questi IGR colpiscono l’insetto al momento della muta, che risulta incompleta e anormale, provocandone la morte. Gli inibitori della sintesi della chitina possono inoltre colpire le uova, impedendo il normale sviluppo embrionale. La loro modalità di azione è rapida ma poco selettiva: possono infatti colpire anche insetti e altri artropodi. I primi inibitori della sintesi della chitina immessi in commercio sono stati la N-ciclopropil-1,3,5-triazina-2,4,6-triamminociromazina (ciromazina) e l’1-(4-clorofenil)-3-(2,6-difluorobenzoil)urea (diflubenzuron), ai quali nel 2002 si sono aggiunti il novaluron e il buprofezin (Yu, 2008).