Toxicita pesticidů a agrochemikálií Daniel Jun a Kamil Kuča
Úvod pesticidy navrženy s vysokou a selektivní toxicitou k cílových organizmům, vůči ostatním druhům však bývají často v menší míře toxické také z pohledu toxikologie mohou být tyto látky toxické při: akutní expozici chronické mohou se vyznačovat toxicitou vůči necílovým organizmům v životním prostředí
Úvod náhodné expozice pesticidům vznikaly od doby, kdy se tyto látky začaly používat: v průběhu práce s nimi (nedostatečná ochrana apod.) kontaminace potravin zbytky pesticidů (nedodržení ochranné lhůty) jejich nevhodným užitím (zkrmením obilí ošetřeného fungicidy na bázi sloučenin rtuti, přenos těchto látek do masa) chronická expozice, dříve obtížně sledovatelná z důvodu nedostupnosti citlivých analytických metod
Úvod snaha o selektivitu pesticidů u cílových organizmů: rodenticid warfarin nepřítomnost zvrac. reflexu u hlodavců insekticid malathion v savcích hydrolyzován, v org. hmyzu oxidován na malaoxon > nárůst toxicity
Úvod přehled hlavních druhů pesticidů: Insekticidy organofosfátové, karbamátové, organochlorové; přírodní a polosynt. sloučeniny typu pyrethroidů Herbicidy chlorfenoxy sloučeniny, dinitrofenoly, bipyridylové sloučeniny, karbamáty, triaziny, deriv. odvozené od substituované močoviny, aromatické amidy
Úvod přehled hlavních druhů pesticidů - pokrač: Fungicidy alkyrtuťnaté sloučeniny, chlorované uhlovodíky, dialkyldithiokarbamáty, organocíničité sloučeniny Rodenticidy různé anorg. a přírodní látky, fluorované alifatické sloučeniny, α- naftylthiomočoviny
Toxikologicky významné pesticidy DDT (dichlordifenyltrichlorethan) zaveden v r. 1945 z důvodu ochrany před malárií, po válce byl v tomto použití velice úspěšný kontaktní jed, vysoká toxicita vůči nerv. systému hmyzu, nízká vůči člověku (toxicita dle lit. nastává zhruba od 10 mg/kg); existují studie na dobrovolnících, při ročním podávání 0,5 mg/kg/den (asi 35 mg) nebyly po roce podávání pozorovány žádné nežádoucí účinky velké dávky třes, hyperexcitabilita, křeče, parestézie, závratě, u zvířat hypertrofie a poškoz. jater, histolog. změny ovlivňuje transport sodných a draselných iontů a tím přenos motorických a jiných impulsů u hmyzu
Toxikologicky významné pesticidy DDT je vysoce perzistentní a lipofilní Cl jeho metabolit DDE je ještě více perzistentní DDT další metabolity, kt. jsou kyselé povahy jsou sice relativně dobře rozpustné ve vodě, ale vznikají v omezeném množství Cl Cl 3 Cl Cl v přírodě je DDT metab. i bakteriemi a degradováno přírodními vlivy DDD DDE HCl 2 HCl 2 Cl Cl
Toxikologicky významné pesticidy perzistence DDT a jeho metabol. v organizmu holuba (dny vyjadřují poločas): DDT 28 dní DDD 23 dní DDE 250 dní některé organizmy, např. dafnie, koncentrují DDT, mají v těle o několik řádů vyšší konc. než v okolí, součást potravního řetězce přenos přes tukové tkáně, amplifikace ovlivnění vzniku vajec u ptáků ADI dle FAO/WHO je 255 mg/člověka/rok
Toxikologicky významné pesticidy u DDT nebyla zjištěna u zvířat korelace mezi jeho konc. v tuku a tox. příznaky lepší vypovídací hodnotu má konc. v krvi a částečně i mozku nárůst konc. při odbourávání tukové tkáně až na tox. hodnoty výskyt DDT v lidském mléce nízké konc. zvyšují hladiny mikrozomálních enzymů vznik hormonální disbalance (např. u ptáků), pokles populací
Toxikologicky významné pesticidy Organofosforové pesticidy odstranily nevýhody organochlorových sloučenin, na druhou stranu se vyšplhaly na přední příčky žebříčku sloučenin způsobujících ročně nejv. počet otrav (zhruba 100x větší toxicita oproti orgchl.) Pakistán 1976 ze 7500 pracovníků s malathionem 2800 otrav parathion připraven 1944 organofosfáty a organofosfonáty ireverzibilní inhibice enzymů acetylcholinesterázy a butyrylcholinesterázy -> přirozená náprava stavu = syntéza těchto enzymů de novo průběh intoxikace - cholinergní krize až smrt
Toxikologicky významné pesticidy oxidativní metabolizmus parathionu na paraoxon: NO 2 NO 2 O O P S O O O P O O
Toxikologicky významné pesticidy možnost přeměny méně toxické látky na více špatnými skladovacími podmínkami, příměsi kumulativní toxicita v Pakistánu byla díky příměsi v pesticidu znemožněna u člověka hydrolytická cesta odbourávání což zvýšilo toxicitu periferní neuropatie následkem expozici organofosfátům TOCP inhibice i jiných enzymů než jsou cholinesterázy, např. neurotoxické esterázy (NTE)
Toxikologicky významné pesticidy Karbamáty insekticidy, fungicidy, herbicidy fyzostigmin a neostigmin se užívají v lékařství nejsou perzistentní v přírodě estery kyseliny karbamidové látky bez kvart. dusíku se rychle vstřebávajíplícemi a GIT, méně kůží stabilní v roztoku, mohou být hydrolyzovány butyrylcholinesterázou reverzibilní inh. acetylcholinesterázy, podobné příznaky jako organofosfáty
Toxikologicky významné pesticidy klinické účinky spontánně odeznívají do 24 hod. špatný průchod HEB smrt po intoxikaci vzácná nelze léčit reaktivátory acetylcholinesterázy, potencují tox. účinky, pouze sympt. léčba atropinem
Toxikologicky významné pesticidy Pyrethrum insekticida, hum. a vet. medicíně jako antiektoparazitika pyrethrum je suš. prášek z květů různých druhů rostl. Chrysanthemum, nejč. Ch. cincerariaefolium obs. 6 zákl. druhů esterů pyrethroidy synt. deriváty, např. bioresmethrin, permethrin, cypermethrin, fenvalerate, flucythrinát
Toxikologicky významné pesticidy p. o. absorbce, nevstř. se přes kůži savci je metabolizují, hmyz apod. ne blokace transportu sodných a draselných iontů alergie, působením na CNS excitace, paralýza, křeče léčba symptomatická, let. dávka je větší než 1 g/kg
Toxikologicky významné pesticidy Paraquat herbicid za dvacet let užívání zaznamenány tisíce vážných otrav touto látkou nevyskytuje se jako kontaminant nebo reziduum, nejvíce otrav z důvodů sebevražedných, vražedných nebo náhodných kontaktní herbicid, silná vazba na zeminu interferuje s procesy fotosyntézy v rostlinách toxicita u zvířat je způsobena podobnými mechanizmy, jako v rostlinách H 3 C N N CH 3
Toxikologicky významné pesticidy otrava praquatem končí často fatálně, pokud ne bývají často vážně poškozeny plíce a ledviny plíce látku selektivně akumulují, výsledkem je v případě dostat. přívodu paraquatu zvýšení koncentrace v alveolárních bkách na toxickou úroveň konc. je oproti plazmě několikanásobně vyšší a zůstává i v případě jejího poklesu kumulace v plicích je díky podobnosti v látkami typu diaminů a polyaminů, jako jsou putrescin, spermin a spermidin přítomnost dvou kvartérních dusíků ve vhodné vzdál. díky spojovacímu řetězci umožňuje, aby byl paraquat transportován přirozenými transport. systémy v org.
Toxikologicky významné pesticidy diaquat podobné struktury není díky jiným intramolekulárním poměrům transportován další transportéry pro polyaminy jsou v mozku, ten však látku výrazněji nekumuluje toxicita paraquatu je způs. vznikem stabilního volného radikálu po redukci jedním elektronem pomocí NADPH v přítomnosti kyslíku vzniká z tohoto radikálu superoxidový anion a vzniká opět paraquat tento cyklus po čase způsobí depleci NADPH a nadbytek superoxid. an. v těle
Toxikologicky významné pesticidy to vede k produkci peroxidu vodíku a hydroxylových radikálů v těle, což má za následek peroxidaci lipidových membrán a tím poškození buněk výsledkem je narušení metabolizmu v plicích dojde ke vzniku progresivní fibrózy, jsou vážně poškozeny tkáně ledvin v případě absorpce není možná léčba žádným známým antidotem terapie spočívá v zamezení vstřebání látky podáváním absorbentů (aktivní uhlí, různé hlinky apod.)
Toxikologicky významné pesticidy výsledky v terapii přináší také hemoperfúze a hemodialýza smrt následkem otravy nastává po delší době (dny - 1 až 2 týdny) a je bolestivá příčinou je porucha funkce plic následkem fibrózy, ústící v totální selhání a smrt následkem udušení
Toxikologicky významné pesticidy Soli kyseliny fluoroctové, fluoracetamid vyskytují se i v některých rostlinách v Autrálii, Africe a J. Americe jedny z nejúčinnějších rodenticidů; u nás nejsou povoleny zasahuje do funkce cyklu trikarboxylových kyselin (Krebsův cyklus) pseudosubstrát, který je zpracován cyklem, vzniká fluoroacetylkoenzym A následně vzniklý fluorocitrát po vazbě na enzym akonitázu způsobí jeho inhibici tím, že na něj přenese atom fluoru
Toxikologicky významné pesticidy inhibovaný enzym způsobí znefunkčnění cyklu (konverze citrátu na izocitrát), organizmus má nedostatek metabolických intermediátů a energie příčinou smrti je srdeční nebo respirační selhání, za 3-4 dny nastává renální selhání letální dávka u člověka je 2-10 mg/kg (podobně jako strychnin) léčba podáváním glycerolmonoacetátu ve velk. dávkách některá zvířata, např. pštrosi emu vykazují k látce značnou toleranci, jiná, jako např. hlodavci, psi a kočky apod. a člověk
Toxikologicky výzamné pesticidy Warfarin derivát 4-hydroxykumarinu v humánní terapii jako antikoagulans, antagonista vitaminu K, blokace koagulační kaskády inhibicí synt. sráž. faktorů rodenticid, považ. za bezpečnou látku u hlodavců nutný příjem 3-10 dní, než dojde ke vzniku toxických hladin příbuzné tzv. superkumariny brodifacoum, bromadiolon, flocoumafen dobře se vstřebává z GIT, účinek za 36 72 hod., plaz. poločas 42 hod. (ale např. brodifacoum 156 hod.)
Toxikologicky významné pesticidy silná vazba na plazmatický albumin vznik krvácivých stavů, např. v CNS, tráv. traktu apod. warfarin prostupuje placentární bar. a je teratogenem účinným specif. antidotem je vitamin K1