Meccanismi d’azione di insetticidi ed acaricidi Bologna, 12 Novembre 2015 A.Pollini Raggruppamenti preparati per modalità di azione 1 Caustici, asfissianti, antifissativi 2 Neuroattivi (NA=Neuroactive Agents) (aRyRs=Recettori rianodinici attivatori) 3 Distruttori respirazione cellulare (CRD= Cellular Respiration Disrupters) 4 Regolatori di crescita (IGRs=Insect Growth Regulators) 5 Inibitori sintesi lipidica 6 Disgregatori intestinali (GDs=Gut Disrupters) 7 Virus, funghi, batteri Comportamento biochimico: prep. caustici, asfissianti, antifissativi Azione caustica - del tegumento esterno - epiteliale delle vie respiratorie (trachee) Azione asfissiante - occlusione aperture stigmatiche - inalazione di vapori (idrogeno solforato, composti aromatici) ostacolanti l’attività respiratoria Azione antifissativa - impedimento di insediamento sulle superfici trattate Classi chimiche: preparati caustici, asfissianti, antifissativi Caustici: - polisolfuro di calcio (pH alcalino) - oli minerali (debole attività per la riduzione dei doppi legami conseguita con la raffinazione) Asfissianti: - oli minerali - polisolfuro di calcio (liberazione H2 S ) Antifissativi: - polisolfuro di calcio Agenti sulla trasmissione degli impulsi nervosi Elementi coinvolti: Neuroni Neurotrasmettitori chimici: - eccitatori Ach=acetilcolina - inibitori GABA =Gamma Amino-Butyric Acid Octopamina Glutamato Struttura di un neurone Trasmissione impulso nervoso lungo l’assone Cl- Na+ + - - -+++- - -+++ + + + - - - + + + - - - )( Assone )( ][ Na+ ][ Canali ionici passivi K+ K+ + + Anioni indiffusibili delle proteine intracellulari - - - - - -+++ +++- - - +++ - - - Membrana Canali ionici= classi di proteine della membrana che riconoscono e selezionano gli ioni e che li rilasciano in modo selettivo Canali ionici passivi= sempre aperti Canali ionici attivi= apertura e chiusura regolate da segnali elettrici e chimici che modificano la conformazione della loro struttura proteica Conc. K+ : 10 + all’interno rispetto all’esterno, per scarsa permeabilità della membrana in riposo (polarizzata), controbilanciata da anioni non diffusibili di aminoacidi con netta carica negativa Perdita di positività di 50-100 mV: Modifica permeabilità: fuoriuscita ioni K+ (depolarizzazione della membrana) entrata ioni Na+ (ripolarizzazione della membrana) Depolarizzazione /ripolarizzazione membrana PREPARATI NEUROATTIVI (NA=Neuroactive Agents) Interferenza nella trasmissione degli impulsi nervosi attraverso la depolarizzazione permanente della membrana assonica e post-sinaptica Interferenza con neurotrasmettitori chimici BIOCHIMISMO PREPARATI NEUROATTIVI Modulatori voltaggio elettrico membrana assonica (VDIC= Voltage-dependent ion channel ) prolungamento apertura canali Na+ chiusura permanente canali Na+ MECCANISMO DEPOLARIZZAZIONE PERMANENTE DELLA “MEMBRANA CORRENTE” Na+ - - -+++- - -+++ +++- - -+++- - - )( )( Canali ionici passivi Na+ ][ ]T[ Canali Na+ attivi Assone K+ K + Na+ +++- - - +++ - - - ++ + - - - +++- - Piretroidi e piretrine Oxadiazine T Canale del sodio Preparati modulatori voltaggio membrana assonica (VDIC= Voltage-dependent ion channel ) per prolungamento apertura dei canali Na+ -piretro naturale (Gruppo 3 IRAC) (Insecticide Resistence Action Committee) -piretroidi (---cipermetrina, deltametrina, tau- fluvalinate, lambda-cialotrina, alfa-cypermetrina) (Gruppo 3 IRAC) -norpiretrati (acrinatrina) (Gruppo 3 IRAC) -etossi-fenil, metil-propil, fenossi-benzil etere (etofenprox) (Gruppo 3 IRAC) Modulatori voltaggio membrana assonica (VDIC= Voltage-dependent ion channel ) per chiusura permanente canali Na+ Oxadiazine: (Gruppo 22 IRAC) (Insecticide Resistence Action Committee) -Indoxacarb (Steward) per chiusura canali Na+ (senza preventiva attivazione) Semicarbazoni: (Gruppo 22B IRAC) -Metaflumizone (Alverde) NEUROTRASMETTITORI Neurotrasmettitori coinvolti: -Ach=acetilcolina (eccitatore) -GABA =Gamma Amino-Butyric Acid (inibitore) - Octopamina (inibitore) - Glutamato (inibitore) ][ Assone pre-sinapsi K+ ][ Na+ Ac.acetico + colina AchE Pre-sinapsi ] [ Ach Na+ Post-sinapsi Spazio intersinaptico ][ ] [ sinapsi Na+ Assone 30 mμ > Na+ Post- ACh > Post-sinapsi Coppia recettori proteici (canale ionico chiuso) Trasmissione impulsi nervosi tramite Ach Rilascio di ACh (neurotrasmettitore eccitatorio) nello spazio intersinaptico (30 m) da parte delle vescicole presinaptiche Attivazione delle coppie di recettori proteici acetilcolinici post-sinaptici da parte di ACh Apertura dei canali ione Na+ delle coppie di recettori proteici Passaggio di Na+ nella post-sinapsi, depolarizzazione temporanea post-sinaptica, eccitazione nervosa Attacco enzimatico, nell’arco di 1/1000 ms, dell’ACh da parte di AchE, scissione di Ach in acido acetico + colina Chiusura canali Na+ e ripolarizzazione della post-sinapsi BIOCHIMISMO PREPARATI NEUROATTIVI Modulatori voltaggio elettrico post-sinaptico attivazione canali Na+ - nicotinico-recettori acetilcolina (nAChR) Assone pre-sinapsi Fosforganici Carbammati Pre-sinapsi Na+ Na+ AChE Fosforilazione Carbamilazione ] [ ] [ Na+ V Na+ > Na V+ Na+ PostAssone sinapsi post-sinapsi ACh Ach Spazio intersinaptico ][ Post-sinapsi Coppia recettori proteici (canale ionico chiuso) MECCANISMO ED EFFETTI ATTIVITA’ ANTIACETILCOLINESTERASICA Blocco dell’AChE da parte di fosforganici e carbammati (fosforilazione e carbamilazione) , impedimento della degradazione di Ach (in acido acetico + colina), conseguente prolungamento dell’attività di Ach sulle terminazioni post-sinaptiche Accumulo di Ach (autointossicazione) Apertura permanente dei canali Na+ Depolarizzazione permanente post-sinapsi Stato di permanente sovraeccitazione nervosa e muscolare Affaticamento muscolare, tremori, paralisi Disordini metabolici (disidratazione) Morte Preparati iAchE Acetilcolinesterasi-inibitori (iAchE): fosforganici: (Gruppo 1A IRAC) -Clorpirifos -Clorpirifos-metile -Phosmet Assone pre-sinapsi ACh Pre-sinapsi Na+ AChE Ach ] [ ][ Na+ > Na+ Post- Spazio intersinaptico ][ Post-sinapsi sinapsi Assone post-sinapsi Neonicotinoidi Coppia recettori proteici (canale ionico chiuso) MECCANISMO ATTIVITA’ ACETILCOLINOMIMETICA Attivazione dei recettori acetilcolinici da parte di neonicotinoidi, mimetici di Ach Mancata degradazione dei neonicotinoidi da parte di di AChE Apertura permanente dei canali Na+ Depolarizzazione permanente post-sinapsi Stato di permanente sovraeccitazione nervosa e muscolare Affaticamento muscolare, tremori, paralisi (avvelenamento di tipo nicotinico) Disordini metabolici (disidratazione) Morte Preparati acetilcolino-mimetici Neonicotinoidi o cloronicotinici: (Gruppo 4A IRAC) -Imidacloprid -Thiacloprid -Acetamiprid -Thiametoxam -Clothianidin α β γ Assone pre-sinapsi = siti Ach e neonicotinoidi = siti Spinosoidi δ ACh Pre-sinapsi canale ionico ] >[ Na+ Post-] [ sinapsi Na+ Assone Neonicotinoidi Spinosad Na+ AChE post-sinapsi Spazio intersinaptico ][ Post-sinapsi MECCANISMO ATTIVITA’ SPINOSOIDI Attivazione dei recettori acetilcolinici da parte di Spinosad (si colloca in un sito distinto da quello di Ach e neonicotinoidi). Mancata degradazione di spinosad da parte di di AChE Apertura permanente dei canali Na+ Depolarizzazione permanente post-sinapsi Stato di permanente sovraeccitazione nervosa e muscolare Affaticamento muscolare, tremori, paralisi. Disordini metabolici (disidratazione) Morte PREPARATI nAChR Modultori nicotinico Acetilcolina-Recettori (nAChR) Spinosine: (Gruppo 5 IRAC) -spinosad -spinetoram Assone pre-sinapsi Pre-sinapsi ] [ Cl- ] [ Cl- Cl ClPost- ClCl- - Cl- sinapsi Assone Glutamato Cl- post.sinapsi Cl- Spazio intersinaptico ][ Post-sinapsi Coppia Glutamatorecettori (canale ionico chiuso) Trasmissione impulsi tramite Glutamato Glutamato (neurotrasmettitore inibitotorio) attiva Glutamato-recettori post-sinaptici deteminando l’apertura dei canali Cl- Influsso di negatività nella terminazione postsinaptica, depolarizzazione Inibizione nella trasmissione dell’impulso nervoso, contrastante l’eccitazione derivante dall’ACh MECCANISMO PREPARATI iGluR Preparati Glutamato recettori inibitori (iGluR) - stimolazione rilascio presinaptico di GABA, - attivazione glutamato-recettori su terminazioni dei neuroni inibitori, - apertura continua canali Cl- stato di continua sovrainibizione e conseguente paralisi PREPARATI iGluR Glutamato-Recettori inibitori (iGluR) Avermectine: (Gruppo 6 IRAC) -Abamectina (Vertimec) -Emamectina benzoate (Affirm) Meccanismo d’azione dei preparati agenti sui recettori rianodinici Elementi coinvolti: - miofibrille - recettori DHP presenti nei tubuli attivati dal potenziale d’azione - recettori RyRs presenti nel reticolo sarcoplasmatico - ioni Ca++ Struttura fibra muscolare Reticolo sarcoplasmatico Ca++ Fase 1 Fase 2 RyRs DHP RyRs DHP Fase 3 MECCANISMO ATTIVATORI RECETTORI RIANODINICI 1- Attivazione dal potenziale di voltaggio dei recettori DHP presenti nei tubuli (T) accoppiati ai recettori rianodinici (RyRs) situati nel reticolo sarcoplasmatico avvolgente le singole miofibrille 2- Apertura permanente del canale dei RyRs 3- Rilascio incontrollato ioni Ca ++ nel cytosol della fibrocellula, da parte dei RyRs 4- Esaurimento Ca ++ nelle vescicole del reticolo sarcoplasmatico 5- Arresto contrazioni muscolari con paralisi, atassia (mancato coordinamento dei movimenti) e morte dell’insetto Classi chimiche: preparati agenti su recettori rianodinici • Ammidi acido antranilico (Gruppo 28 IRAC) - chlorantraniliprole (Rynaxypyr) - cyantraniliprole (Cyazypyr) CRD= Cellular Respiration Disrupters Inibitori respirazione mitocondriale Inibitors Mitochondrial Electron Transport ( iMET) -iMET 1 -iMET II -iMET III Disaccoppianti (Uncouplers) Uncouplers H+ iMET 1 iMET 3 iMET 2 Biochimismo ed effetti regolatori di crescita (IGR=Insect Growth Regulators) Agonisti dell’ormone giovanile (juvenoidi o neotenin-mimetici) Mimetici della la neotenina (deriv. metilico del farnesolo, prodotto dai corpi allati) Ritardano la trasformazione in adulto, impedendo la metamorfosi (non le mute, che avvengono solo con sostituzione della cuticola) Penetrazione: per ingestione e per via cuticolare REGOLATORI DI CRESCITA Agonisti Agonisti dell’ormone giovanile (juvenoidi o neoteninmimetici) -Pyriproxyfen (Gruppo 7C IRAC) Biochimismo regolatori di crescita Inibitori chitino-sintesi Negativa interferenza con chitino-sintetasi : enzima per la sintesi della chitina (N-acetilglucosamina, glucosio-derivato) Impedimento deposizione chitina nello strato endocuticolare + interferenza negativa metabolismo ecdisonico e aggravamento inibizione tegumentaria Rottura del tegumento durante la muta, morte Penetrazione: per contatto (attraverso il corion) e ingestione PREPARATI REGOLATORI DI CRESCITA (IGR=Insect Growth Regulators) Inibitori chitino-sintesi dei lepidotteri Benzoilfeniluree (Gruppo 15 IRAC) -Triflumuron -Diflubenzuron -Teflubenzuron -Flufenoxuron (revocato) -Exaflumuron (revocato) Inibitori chitino-sintesi degli omotteri -Buprofezin Inibitori chitino-sintesi dei ditteri -Ciromazina Biochimismo Ecdisone-agonisti (MAC= Moulting Accelerating Compounds) Analoghi mimetici di ecdisone (simil-colesterolo ottenuto in ghiandole protoraciche, tessuto adiposo ed enociti da precursori chimici presenti nei vegetali o nei corpi delle vittime), Induzione di muta prematura e letale o di anomala metamorfosi Penetrazione: per ingestione (non per via cuticolare) MACs= Moulting Accelerating Compounds) Diacilidrazine: (Gruppo 18 IRAC) -Tebufenozide (Mimic) -Metoxyfenozide (Intrepid, Prodigy) Ecdisone inibitori -Inibizione formazione ell’ecdisone -Alterazione sviluppo stadi giovanili Preparati -Azadiractina Effetti M.A.C. (tebufenozide) su larva di ricamatrice Effetti di M.A.C. (tebufenozide) su crisalide di tortricidi Meccanismo inibitori della biosintesi lipidica Acidi grassi Zuccheri e aminoacidi Mitocondrio m.i. Malonyl-CoA Piruvato + acetilCoA-carbossilasi + CO2 (+ coenzima biotina) Acetyl-CoA + Piruvatodeidrogenasi AcetilCoA + Ossalacetato + citrato liasi Citrato + Citrato-sinteasi Citrato Ossalacetato Piruvato + malato-deidrogenasi Malato Cytosol Inibizione di acetyl-CoA carboxylase (enzima catalizzatore regolatore della lipogenesi) Impedimento sintesi di malonyl-CoA (da acetyl-CoA + CO2) m.e. Inibitori biosintesi lipidica Acidi tetronici spirociclici -Spirodiclofen (Envidor) -Spiromesifen (Oberon) -Spirotetramat (Movento) (Gruppo 23 IRAC) BLOCCANTI DELLA NUTRIZIONE Piridine azometine -Pimetrozine (Plenum) (Gruppo 9B IRAC) Piridinecarbossamidi -Flonicamid (Teppeki) (Gruppo 9C IRAC) Modalità d’azione -Irreversibile blocco dell’attività di suzione -Disidratazione -Morte VIRUS ENTOMOPATOGENI Virus delle poliedrosi nucleari (NPVs= Nuclear Polyedrosis Viruses) -HearNPV (Helicoverpa armigera) -PliNPV ( Spodoptera littoralis) Granulo-virus (GVs= Granulosis Viruses) - CpGVs (Cydia pomonella granulovirus): Carpovirusine, Madex), TnGVs (Trichoplusia ni granulovirus), AoGV (Adoxophyes orana granulovirus) Virus delle poliedrosi citoplasmatiche (CPVs= Cytopalsmic Polyedrosis Viruses) (Reoviridae:Cypovirus) Entomopoxviruses (EPVs) (Poxviridae:Entomopoxvirinae) Cellula GVs Microvilli !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! nucleo 1) Ingestione cristallo proteico (GVs, NPVs, CPVs) 2) Dissolvimento matrice proteica in ambiente alcalino 3) Degradazione membrana peritrofica intestinale 4) 5) 6) 7) 8) Penetrazione virione attraverso villi intestinali Liberazione nucleocapside da involucro lipo-proteico Ingresso nucleo-capside attraverso pori nucleari Replicazione DNA virale (tramite transcrittasi) Diffusione virus nel corpo dell’insetto. Matrice proteica MORTE Inv. Lipo-prot. Microvillo intestinale Virione Crist. Pr DNA Nucleocapside Poro nucleare ][ Nucleo BATTERI ENTOMOPATOGENI Bacillus thuringiensis var. kurstaki Bacillus thur. var. aizawai Bacillus thuringiensis var. tenebrionis Batterio sporulazione spora + cristallo proteico (protossina) Meccanismo d’azione batteri entomopatogeni Cristallo proteico Intestino medio Proteasi + pH > 9 Liberazione -endotossina Paralisi boccale e intestinale e danni all’ epitelio dell’intestino medio morte per inedia o setticemia dopo 3-5 gg (in specie poco sensibili) Distruzione intestino + invasione contenuto intestinale nella cavità addominale morte rapida (in specie molto sensibili) Funghi entomopatogeni Modalità d’azione: germinazione spore e sviluppo miceliale morte della vittima per disidratazione Principali funghi antagonisti: -Beauveria bassiana -Beauveria brongniartii invasione emocele e Campi d’impiego di insetticidi ed acaricidi Difesa dai tripidi (Thrips meridionalis, T.major, Frankliniella occidentalis) Pianta Pesco Preparati Timimg Lambdacialotrina, Ciflutrin, Tau-fluvalinate, Alfa-cypermetrina Bottoni rosa Clorpirifos-metile, Formetanate (Dicarzol) Post-fioritura Spinosad Maturazione Difesa dalla psilla (Cacopsylla pyri) Pianta Pero Preparati Timimg Abamectina (+ olio bianco) Schiusura uova Spirotetramat Schiusura uova Olio bianco estivo Neanidi Difesa aficida dei fruttiferi Pianta Preparati Timimg Pesco Imidacloprid, Thiametoxam, Clotianidin Acetamiprid Flonicamid Ciflutrin, Tau-fluvalinate Spirotetramat Pimetrozine Post-fioritura Pre o post-fioritura Pre o post-fioritura Prefioritura Post-fioritura Post-fioritura Albicocco Imidacloprid, Thiametoxam, Acetamiprid, Clotianidin Flonicamid Spirotetramat Pirimicarb Post-fioritura Susino Imidacloprid, Thiametoxam, Acetamiprid Flonicamid Spirotetramat Pirimicarb Post-fioritura Ciliegio Acetamiprid Imidacloprid, Thiametoxam Spirotetramat Pirimicarb Pre-fioritura Post-fioritura Post-fioritura Post-fioritura Melo Acetamiprid Imidacloprid, Thiametoxam, Clothianidin Flonicamid Spirotetramat Pirimicarb Pre o post-fioritura Post-fioritura Pre o post-fioritura Post-fioritura Pre-fioritura Pero Acetamiprid Imidacloprid, Thiametoxam, Clothianidin Flonicamid Spirotetramat Pirimicarb Pre o post-fioritura Post-fioritura Pre o post-fioritura Post-fioritura Pre-fioritura Difesa anticoccidica (Quadraspidiotus perniciosus, Pseudaulacaspis pentagona) Pianta Preparati Timimg Pesco Albicocco Olio bianco Olio bianco + zolfo Buprofezin Pyriproxyfen Clorpirifos (no su albicocco) Clorpirifos-metile (no su albicocco) Spirotetramat Ingrossamento gemme I.c.s. I.c.s. I.c.s. Migrazione neanidi I.c.s. I.c.s. Susino Olio bianco Olio bianco + zolfo Buprofezin Spirotetramat Ingrossamento gemme I.c.s. I.c.s. Migrazione neanidi Ciliegio Olio bianco Olio bianco + zolfo Buprofezin Spirotetramat Ingrossamento gemme I.c.s. I.c.s. Migrazione neanidi Melo e Pero Olio bianco Olio bianco + zolfo Buprofezin Pyriproxyfen Clorpirifos Clorpirifos-metile Spirotetramat Ingrossamento gemme I.c.s. I.c.s. I.c.s. Migrazione neanidi I.c.s. I.c.s. Difesa dalle cidie (Cydia pomonella, C. molesta, C. funebrana) Pianta Preparati Timimg Pesco Confusione e distrazione sessuale Clorantraniliprole Clorpirifos, Clorpirifos-metile, Fosmet Emamectina-benzoato Thiacloprid Metossifenozide Spinosad Etofenprox Prima di inizio voli Schiusura uova Schiusura uova Larve neonate Nascita larve Nascita larve Nascita larve Nascita larve Susino Albicocco Confusione e distrazione sessuale Triflumuron Clorantraniliprole Metossifenozide (no su susino!) Thiacloprid Fosmet Emamectina-benzoato (no su susino!) Spinosad Prima di inizio voli Ovodeposizione Ovodeposizione-nascita larve Schiusura uova Schiusura uova Schiusura uova Nascita larve, larve giovani Nascita larve Melo Pero Confusione e distrazione sessuale Diflubenzuron, Triflumuron Metossifenozide, Tebufenozide Clorantraniliprole Thiacloprid Clorpirifos, Clorpirifos-metile, Fosmet Emamectina-benzoato Spinosad Granulo-virus Prima di inizio voli Pre-ovodeposizione, uova fresche Schiusura uova Schiusura uova Schiusura uova Schiusura uova Nascita larve, larve giovani Nascita larve Nascita larve Difesa dall’anarsia (Anarsia lineatella) Pianta Preparati Timimg Pesco Confusione e distrazione sessuale Clorantraniliprole Clorpirifos, Clorpirifos-metile, Fosmet Emamectina-benzoato Spinosad Etofenprox Bacillus thuringiensis var. kurstaki e aizawai Prima di inizio voli Schiusura uova Schiusura uova, larve neonate Larve neonate Nascita larve Nascita larve Nascita larve Susino Albicocco Confusione e distrazione sessuale Triflumuron Clorantraniliprole Clorpirifos, Clorpirifos-metile (no su albicocco!) Fosmet Emamectina-benzoato (no su susino!) Spinosad Etofenprox Prima di inizio voli Ovodeposizione Ovodeposizione-nascita larve Schiusura uova, nascita larve Nascita larve, larve giovani Nascita larve Nascita larve Nascita larve Difesa dalle tentredini (Hoplocampa spp.) Pianta Preparati Timimg Susino Imidacloprid, Thiametoxam Sfioritura Melo Imidacloprid, Thiametoxam Sfioritura Pero Imidacloprid, Thiametoxam Sfioritura Difesa acaricida di fruttiferi e vite Fruttiferi ammessi Preparati Target Tutti Olio bianco Uova d’inverno Pero, melo, pesco, vite Abamectina (Vertimec Ec) Forme mobili Pomacee, pesco Acequinocyl (Kanemite) Larve e adulti Agrumi, melo, pero, susino, vite Clofentezine (Miro) Forme mobili Albicocco, melo, pero, pesco, vite Etoxazole (Borneo) Forme giovanili Melo, pero, pesco, albicocco, vite, agrumi Hexitiazox (Matacar) Uova estive, larve Albicocco, melo, pero, pesco, vite, agrumi Fenazaquin (Pride 200 SC ed Energy) Forme mobili Albicocco, melo, pero, pesco, vite, agrumi Pyridaben (Nexter) Forme mobili Melo, pero, pesco, albicocco, vite, agrumi Spirodiclofen (Envidor) Acari ed eriofidi (blocco schiusura uova, inibizione mute, inibizione formazione uova e loro deposizione) Albicocco, melo, pero, pesco ,vite Tebufenpirad (Masai) Forme mobili Fine presentazione