ESTRUCTURAS QUÍMICAS de PLAGUICIDAS

Toxicidad O-Cl
ESTRUCTURAS QUÍMICAS
de PLAGUICIDAS
2,4-D
Aldrin
p,p’- DDE
Lindano
Toxicidad O-Cl
ANTECEDENTES
En 1940’s se comienza el uso de insecticidas
organoclorados, entre otros el DDT
1955
La OMS inició el programa de erradicación del paludismo, el
cual dependía considerablemente del DDT.
Hasta los 1960´s se usan masivamente en el control de las plagas relacionadas
con la producción de alimentos, tabaco y algodón
A partir de los 1970’s queda prohibido el uso del DDT en USA y Canada,
pero se sigue fabricando y exportando. Aun se emplea en algunos paises para
controlar la malaria.
1995
49 paises eliminaron los usos del DDT debido a su persistencia, carcinogenicidad y
bioacumulación. Además el DDT fue restringido, o permaneció sin registro en otros 29 paises.
1996 De los 130 paises participantes en el procedimiento internacional de consentimiento
previo informado (PIC), que rige el comercio de productos químicos peligrosos, 20 paises
permitieron la importación del DDT, la mayoría para su uso en campañas de salud pública.
1997 Por medio de la convención sobre contaminación atmosférica transfronteriza de largo
alcance, 39 paises del hemisferio norte acordaron poner fin a la producción del DDT.
1998 Bajo el programa de la ONU para el medio ambiente se inician las negociaciones para la
eliminación gradual y global del DDT.
2007 La eliminación gradual del DDT deberá haberse completado.
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HECHOS HISTÓRICOS
En 1945 Rachel Carson comienza a publicar datos sobre los efectos negativos
de los plaguicidas químicos sobre la fauna silvestre. “DDT”
1962 Consigue publicar su obra “Primavera silenciosa” , que fue un hito
histórico. Mezcla de metáfora literaria y datos científicos.
Recopiló datos sobre el uso de HEPTACLOR en la lucha contra las hormigas, que
consiguieron diezmar las poblaciones de codorniz y de gallopavo.
El uso del DIELDRIN contra el escarabajo japonés, dejó al estado de Michigan sin
cantos de aves.
Junto con el ornitólogo Ch. Broley demostraron la caída de las poblaciones de
águilas, con marcados descensos de los índices de fertilidad.
Los hábitat y los hábitos alimenticios de las aves, unas insectívoras y otras
depredadoras en los últimos eslabones de las cadenas tróficas, hacen que
sean estas poblaciones de las mas afectadas por los plaguicidas químicos.
El paration usado contra las orugas del algodón de Oklahoma mermaron de
forma alarmante la población de halcones de la Argentina.
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PROBLEMAS AMBIENTALES
•EFECTOS ECOLÓGICOS
•Interferencias con los eventos de la reproducción de los organismos
situados en las zonas altas de las cadenas alimenticias, especialmente las
aves que se alimentan de peces (halcones, águilas, pelícanos).
• Los isómeros orto y para del DDT tienen efectos estrogénicos: compiten
con el estradiol en su unión con el ER en el citosol uterino.
•Las propiedades estrogénicas y de inducción de enzimas del DDT causan
cambios en el metabolismo de esteroides. Altera la capacidad de las aves
para movilizar Ca para la producción de una cáscara de huevo resistente.
•ESPECIAL AVES
•Se alimentan de peces e insectos. Acumulan organoclorados en sus
reservas grasas, que movilizan en épocas de migración o de
reproducción, pudiendo alcanzar concentraciones altas. Problemas
especiales con la reproducción ovípara.
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TOXICIDAD EN HUMANOS
AGUDA
El DDT produce temblores y descoordinación a bajas dosis y
convulsiones a altas dosis afectando a los canales de Na.
El Lindano y los ciclodiénicos producen convulsiones como primer
signo de intoxicación, y fiebre, en su acción sobre el S.N.C.;
posiblemente interrumpiendo la transmisión inhibitoria mediada por
GABA.
endosulfan
CRÓNICA
Apatía, jaqueca, cambios emocionales,
depresión, confusión e irritabilidad,
fundamentalmente efectos sobre la
reproducción.
CARCINOGENICIDAD
Los organoclorados han sido muy
relacionados con el linfoma de noHodgkin
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INSECTIC
LD50 oral TOXICIDAD
mg/kg
humanos
DDT
113-180
TOXICIDAD
ambiental
Hígado, riñon,
sistema inmune
Carcinógeno, NeuroT
teratógeno, disrruptor
endocrino
Tóxico para peces e
invertebrados
acuáticos, AVES
Persistente y
bioacumulable
Dieldrin 37-87
Hígado
NeuroT, carcinógeno,
disrruptor endocrino
Persistente y
bioacumulable
Endosulf
an
Hígado, riñón, sangre,
paratiroides
NeuroT, mutágeno,
teratógeno, Disrruptor
endocrino
Persistencia variable
en suelo y agua y baja
en plantas
Bioacumulación alta
en Organ. acuáticos
Hígado, riñon,
páncreas, testículos
NeuroT, Sis. Inmune,
carcinógeno,
disrruptor endocrino
Persistencia alta en
suelo y agua y varía
en plantas
Bioacumulación alta
en Organ. acuáticos
18-160
Lindano 88-190
VX
6-10
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MECANISMOS de TOXICIDAD
•NEUROTÓXICOS
•Afectan al sistema nervioso a través de los canales de Na+
•EFECTOS EN MEMBRANAS
•Interrumpen el transporte electrónico mitocondrial, bajando
estrepitosamente el rendimiento energético del metabolismo.
•DISRUPTORES ENDOCRINOS
•Se comportan como disruptores endocrinos con distintas
capacidades de unión a los receptores de E.
•OTROS MECANISMOS
•Además de alterar la función de algunos neurotransmisores en el
sistema nervioso, alteran la función de las citoquinas en el sistema
inmune. Son inductores
biotransformadoras.
enzimáticos de las E
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POSIBILIDADES DE ALTERAR LA
PRODUCCIÓN DE ATP
I.- Inhibidores del metabolismo generador de NADH [H]:
Piruvato Deshidrogenasa DCl-VinilCYS, p-benzoquinona
aconitasa
fluoroacetato
II.- Inhibidores del transporte de e-:
Inhibidores múltiples
dinitro-anilina, herbicidas difenileter
III.- Inhib. de la liberación de O2 a la C.T.E.M.:
Agentes que causan isquemia
y/o afectan a la Hb
alcaloides, cocaina
nitritos, CN-
IV.- Inhibidores de la fosforilación oxidativa y desacoplantes:
ATP sintasa
oligomicina, DDT, clordecone
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IV:
DESACOPLANTES e IONÓFOROS,
ambos disipan la fuerza H+- motriz
Dinitrofenol
Pentaclorofenol
Hexaclorobenceno
Plaguicidas fenólicos
Dinitrofenoles
Benzimidazoles
Benzonitrilos
Acrilamidas
Dinitroanilidas
difenileteres
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Los herbicidas triazinas y los derivados de urea
inhiben el transporte electrónico en el
Fotosistema II produciendo destrucción de las
membranas celulares y la muerte de la planta.
Diuron
diuron
sobre algodón
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Todos los plaguicidas/herbicidas que
inhiben el T.E. MITOCONDRIAL afectan
también al T.E. y/o fotofosforilación en
los cloroplastos.
Afortunadamente a la inversa no se cumple
Atrazina
diuron
Muchos herbicidas como triazinas y diuron inhiben
el transporte electrónico en el Fotosistema II, pero solo a
concentraciones relativamente altas.
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De 1940 a 1960
Fabricado por: Dow, Monsanto, Diamon Sh Co,
Hercules Inc, Uniroyal Inc, Nutrition Co & Thompson
COMPOSICIÓN:
herbicidas y
diesel
Herbicidas:
2,4-D y 2,3,5-T
“AUXINAS”
2,4-D: dicloro,fenoxi-acético
2,3,5-T: tricloro,fenoxi-acético
Contaminación:
DIOXINAS y
FURANOS
TCDD: tetraCl,dibenzo-dioxina
TCDF: tetra-Cl,dibenzo-furano
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En Vietnam se utilizaron PURPLE, GREEN,
PINK, WHITE BLUE, SUPER-ORANGE
monuron
Todas contenían Herbicidas organoclorados
2,4-D y/o 2,4,5-T y DIQUAT, MONURON,
DIURON, etc
diuron
- En Vietnam se dispersaron 72 x 106 L sobre 1.5 x 106 Ha
- Se destruyeron el 14 % de los bosques
- Las Dioxinas están inmersas en las cadenas alimentarias
- Es necesario recuperar las tierras
- Atención médica para 70 000 personas
- Graves defectos congénitos en hijos de expuestos (50 000)
- Leucemia linfocitaria crónica en militares
- Algunos síntomas se repitieron en la 1º guerra del Golfo
- Estudios muy censurados en USA.
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ACCIDENTES con DIOXINAS
1940- Cloracné en plantas industriales de Cl-fenoles y herbicidas
1957- Se detectó 2,3,7,8-TCDD en herbicidas
1963- Intoxicación alimento avial contaminado con Cl5-fenol USA
1970’- Malformaciones y abortos en Vietnam
1968- Aceite de arroz (PCBs en calefactor) Yusho y Taiwan
1976- Escape de 2,4,5-T, afecto a 17 000 personas
Seveso
1977- PCDFs y PCDDs por incineradoras (PCBs)
Holanda
1982- Cl6-benceno y PCBs en aceite
FORMACIÓN
DE DIOXINAS
Sevilla
La producción industrial de compuestos organoclorados
aromáticos conlleva la formación de dioxinas y furanos.
Numerosos plaguicidas: insecticidas y herbicidas son
organoclorados aromáticos. También numerosos
disolventes orgánicos y productos de uso industrial.
Los organoclorados aromáticos
* Se forman a elevadas temperaturas
* Son muy estables químicamente
* Son persistentes en el medio ambiente
Toxicidad O-Cl
Exposición a DIOXINAS
MECANISMO DE ACCIÓ
ACCIÓN DE LAS DIOXINAS
DIOXINASlibres en tejidos
DIOXINAS unidas al
RECEPTOR AH en tejidos
ComplejoDIOXINA-RECEPTOR AH
Unido al DNA
Regulación génica
Regulación m-RNA
Síntesis de Proteínas
Alteraciones Bioquímicas
Respuesta Celular inmediata
(estimulación del crecimiento celular)
Respuesta Celular tardía
(Cáncer, Teratogénesis )
Interacciones
en múltiples
Genes Blanco
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INDUCCIÓN ENZIMÁTICA a través
del RECEPTOR AhR
Toxicidad O-Cl
DIOXINAS y otros compuestos aromá
aromáticos POLINUCLEARES
que actú
actúan como ligandos del RECEPTOR AhR
TetraCl-DIBENZODIOXINA
Metil-COLANTRENO
PentaCl-BIFENILO
Benzo α-PIRENO
TetraCl-DIBENZO
FURANO
Β-Nafto-FLAVONA
- Son muy estables químicamente
- Se forman en procesos industriales a elevadas temperaturas
- Tienen estructura coplanar cuando no están sustituidos en orto.
- Los compuestos coplanares son los de mayor actividad TÓXICA.
Son INDUCTORES de las enzimas OXIDASAS DE FUNCIÓN MIXTA
dependientes del Cit P450 (CYP1A1) que son muy activas en la
transformación metabólica de Xenobióticos.
INDUCCIÓN ENZIMÁTICA
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DISRUPTORES ENDOCRINOS
La fecundación es una de
las funciones de la
capacidad reproductora
de los organismos.
Todos los fenómenos
metabólicos relacionados
con la reproducción
sexual están regulados
por hormonas (estrogénos
y andrógenos).
Los XBs organoclorados
alteran esa función porque
se comportan como
agonistas o antagonistas
del E-RECEPTOR.
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Diagrama esquemático de los
pasos por los que una
hormona esteroidea puede ser
sensible a la disrupcion por
XBs ambientales:
1.- Las H esteroideas (EA) tales como E2,
tetosterona, y progesterona se sintetizan
en las gónadas. Inhibidores de las enzimas
Cit P450, incluyendo plaguicidas y drogas,
actúan a ese nivel.
2.- Las hormonas son secretadas a la
sangre, donde están libres o unidas a
SHBG, y están disponibles para las
células. El grado de unión está mediado
por varios factores, pero la H es capaz de
liberarse de SHBG a una velocidad
dependiente de su afinidad en la unión.
Los XBs pueden alterar los niveles de
SHBG, se ha comprobado que algunas H
sintéticas no se unen a SHBG como las H
naturales, dejándolas mas disponibles
para las células blanco y para el
metabolismo hepático.
3.- Las H esteroideas difunden dentro de la
célula.
4.- Las H difunden en la región perinuclear,
donde son localizados por los R libres.
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5.- La H se une al receptor. Muchos XBs pueden
unirse a ER o a AR.
6.- El receptor R, unido a una H natural o sintética,
sufre un cambio conformacional, exponiendo lugares
de unión de la proteina y formando homodímeros.
A veces la sustancia
secretada en sangre es una
preH que es transformada en
la célula, a H activa. La
tetosterona es transformada
en algunos tejidos por la
aromatasa a E2, mientras
que en otros, la 5a-reductasa
la transforma a DHT. En
músculo la T es una H activa.
Algunos EDCs inhiben la
activación de la preH en el
tejido blanco.
7.- Los homodímeros acumulan factores
transcripcionales (tf), formando un complejo de
transcripción, que se une a una secuencia específica
sobre el DNA de los genes dependientes de la H,
conocidos como elementos de respuesta a la H (HRE).
El complejo transcripcional inicia la síntesis del
mRNA. Algunas antiH interfieren con la unión al DNA.
8.- El mRNA es transportado fuera del núcleo al
citoplasma.
9.- Con los AA transportados por sus tRNAs y los
ribosomas se sintetizan las proteinas desde el molde
del mRNA.
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10.- La proteina, un marcador de la acción endocrina, puede ser una E, una H
o un factor de crecimiento (citoquina), o un componente estructural de la
célula. Un ejemplo de una H marcadora es la vitelogenina, una proteina
sensible a estrógenos producida por los vertebrados ovíparos.
11.- En algunos casos, los XBs
interrumpen la función endocrina por
alteraciones en la función hepática,
incrementando o decreciendo el
metabolismo de la H, así como los
niveles en suero. Por ejemplo,
algunos PCBs estimulan el
metabolismo de T4, reduciendo
dramáticamente los niveles de T4 en
suero. Varios plaguicidas han
mostrado capacidad de estimular el
hígado y reducir los niveles de H
esteroideas en suero.