Meccanismi d azione di insetticidi ed acaricidi. Bologna, 12 Novembre 2015 A.Pollini

Transcript

1 Meccanismi d azione di insetticidi ed acaricidi Bologna, 12 Novembre 2015 A.Pollini

2 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

3 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

4 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 H 2 S ) Antifissativi: - polisolfuro di calcio

5 Agenti sulla trasmissione degli impulsi nervosi Elementi coinvolti: Neuroni Neurotrasmettitori chimici: - eccitatori Ach=acetilcolina - inibitori GABA =Gamma Amino-Butyric Acid Octopamina Glutamato

6

7 Struttura di un neurone

8 Trasmissione impulso nervoso lungo l assone Assone )( )( K + K + Na + ] [ + + Na + 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 mv: Modifica permeabilità: fuoriuscita ioni K + Cl- Anioni indiffusibili delle proteine intracellulari (depolarizzazione della membrana) entrata ioni Na + Canali ionici passivi 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 (ripolarizzazione della membrana) Depolarizzazione /ripolarizzazione membrana Membrana ] [

9 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

10 BIOCHIMISMO PREPARATI NEUROATTIVI Modulatori voltaggio elettrico membrana assonica (VDIC= Voltage-dependent ion channel ) prolungamento apertura canali Na + chiusura permanente canali Na +

11 MECCANISMO DEPOLARIZZAZIONE PERMANENTE DELLA MEMBRANA CORRENTE Na + Na ) ( Canali ionici passivi ) ( ][ ] T[ Canali Na + attivi Assone K + K + Na Piretroidi e piretrine Canale del sodio Oxadiazine T

12 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)

13 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)

14

15 NEUROTRASMETTITORI Neurotrasmettitori coinvolti: -Ach=acetilcolina (eccitatore) -GABA =Gamma Amino-Butyric Acid (inibitore) - Octopamina (inibitore) - Glutamato (inibitore)

16 Assone pre-sinapsi ] [ ] [ K + Na + Ac.acetico + colina AchE Pre-sinapsi Na + > Na+ Postsinapsi Na + Assone ACh ] [ ] [ ][ Post-sinapsi > Ach Post-sinapsi Coppia recettori proteici Spazio intersinaptico 30 mμ (canale ionico chiuso)

17 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

18 BIOCHIMISMO PREPARATI NEUROATTIVI Modulatori voltaggio elettrico post-sinaptico attivazione canali Na + - nicotinico-recettori acetilcolina (nachr)

19 Assone pre-sinapsi Fosforganici Carbammati Fosforilazione Carbamilazione AChE Na + Pre-sinapsi Na + Na+ V > Na Na+ V + Na+ Assone Postsinapsi post-sinapsi ACh ] [ ] [ ][ Ach Post-sinapsi Coppia recettori proteici (canale ionico chiuso) Spazio intersinaptico

20 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

21 Preparati iache Acetilcolinesterasi-inibitori (iache): fosforganici: (Gruppo 1A IRAC) -Clorpirifos -Clorpirifos-metile -Phosmet

22 Assone pre-sinapsi Neonicotinoidi AChE Na+ Pre-sinapsi Na > + Na+ Post- sinapsi Assone ACh ] [ ][ ][ post-sinapsi Ach Post-sinapsi Coppia recettori proteici (canale ionico chiuso) Spazio intersinaptico

23 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

24 Preparati acetilcolino-mimetici Neonicotinoidi o cloronicotinici: (Gruppo 4A IRAC) -Imidacloprid -Thiacloprid -Acetamiprid -Thiametoxam -Clothianidin

25 α AChE Neonicotinoidi Spinosad β γ δ canale ionico = siti Ach e neonicotinoidi = siti Spinosoidi Assone pre-sinapsi Pre-sinapsi Na + > Na+ Post- sinapsi Na + Assone ACh ] [ ] [ ][ post-sinapsi Post-sinapsi Spazio intersinaptico

26 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

27 PREPARATI nachr Modultori nicotinico Acetilcolina-Recettori (nachr) Spinosine: (Gruppo 5 IRAC) -spinosad -spinetoram

28 Assone pre-sinapsi Pre-sinapsi Glutamato Cl - ] [ ] [ ][ Cl- Cl- Cl Cl- Post- Clsinapsi Assone Cl- - Cl- Cl - post.sinapsi Post-sinapsi Coppia Glutamatorecettori (canale ionico chiuso) Spazio intersinaptico

29 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

30 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

31 PREPARATI iglur Glutamato-Recettori inibitori (iglur) Avermectine: (Gruppo 6 IRAC) -Abamectina (Vertimec) -Emamectina benzoate (Affirm)

32 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 ++

33 Struttura fibra muscolare

34 Reticolo sarcoplasmatico Ca++ Fase 1 Fase 2 RyRs DHP RyRs DHP Fase 3

35 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

36 Classi chimiche: preparati agenti su recettori rianodinici Ammidi acido antranilico (Gruppo 28 IRAC) - chlorantraniliprole (Rynaxypyr) - cyantraniliprole (Cyazypyr)

37 CRD= Cellular Respiration Disrupters Inibitori respirazione mitocondriale Inibitors Mitochondrial Electron Transport ( imet) -imet 1 -imet II -imet III Disaccoppianti (Uncouplers)

38 Uncouplers H+ imet 1 imet 3 imet 2

39 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

40 REGOLATORI DI CRESCITA Agonisti Agonisti dell ormone giovanile (juvenoidi o neoteninmimetici) -Pyriproxyfen (Gruppo 7C IRAC)

41 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

42 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

43 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)

44 MACs= Moulting Accelerating Compounds) Diacilidrazine: (Gruppo 18 IRAC) -Tebufenozide (Mimic) -Metoxyfenozide (Intrepid, Prodigy)

45 Ecdisone inibitori -Inibizione formazione ell ecdisone -Alterazione sviluppo stadi giovanili Preparati -Azadiractina

46 Effetti M.A.C. (tebufenozide) su larva di ricamatrice

47 Effetti di M.A.C. (tebufenozide) su crisalide di tortricidi

48 Meccanismo inibitori della biosintesi lipidica Acidi grassi Zuccheri e aminoacidi Mitocondrio Piruvato + acetilcoa-carbossilasi + CO2 (+ coenzima biotina) Acetyl-CoA + citrato liasi Citrato Piruvato Malonyl-CoA Ossalacetato + malato-deidrogenasi + Piruvatodeidrogenasi AcetilCoA + Ossalacetato Citrato + Citrato-sinteasi m.i. m.e. Malato Cytosol Inibizione di acetyl-coa carboxylase (enzima catalizzatore regolatore della lipogenesi) Impedimento sintesi di malonyl-coa (da acetyl-coa + CO 2 )

49 Inibitori biosintesi lipidica Acidi tetronici spirociclici (Gruppo 23 IRAC) -Spirodiclofen (Envidor) -Spiromesifen (Oberon) -Spirotetramat (Movento)

50 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

51 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)

52 Cellula GVs!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Microvilli nucleo 1) Ingestione cristallo proteico (GVs, NPVs, CPVs) 2) Dissolvimento matrice proteica in ambiente alcalino 3) Degradazione membrana peritrofica intestinale

53 4) Penetrazione virione attraverso villi intestinali 5) Liberazione nucleocapside da involucro lipo-proteico 6) Ingresso nucleo-capside attraverso pori nucleari 7) Replicazione DNA virale (tramite transcrittasi) 8) Diffusione virus nel corpo dell insetto. MORTE Matrice proteica Microvillo intestinale Inv. Lipo-prot. Crist. Pr Virione DNA Poro nucleare Nucleocapside ] [ Nucleo

54 BATTERI ENTOMOPATOGENI Bacillus thuringiensis var. kurstaki Bacillus thur. var. aizawai Bacillus thuringiensis var. tenebrionis Batterio sporulazione spora + cristallo proteico (protossina)

55 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)

56 Funghi entomopatogeni Modalità d azione: germinazione spore e sviluppo miceliale morte della vittima per disidratazione invasione emocele e Principali funghi antagonisti: -Beauveria bassiana -Beauveria brongniartii

57 Campi d impiego di insetticidi ed acaricidi

58 Difesa dai tripidi (Thrips meridionalis, T.major, Frankliniella occidentalis) Pianta Preparati Timimg Pesco Lambdacialotrina, Ciflutrin, Tau-fluvalinate, Alfa-cypermetrina Clorpirifos-metile, Formetanate (Dicarzol) Spinosad Bottoni rosa Post-fioritura Maturazione

59 Difesa dalla psilla (Cacopsylla pyri) Pianta Preparati Timimg Pero Abamectina (+ olio bianco) Spirotetramat Olio bianco estivo Schiusura uova Schiusura uova Neanidi

60 Difesa aficida dei fruttiferi Pianta Preparati Timimg Pesco Albicocco Susino Ciliegio Melo Pero Imidacloprid, Thiametoxam, Clotianidin Acetamiprid Flonicamid Ciflutrin, Tau-fluvalinate Spirotetramat Pimetrozine Imidacloprid, Thiametoxam, Acetamiprid, Clotianidin Flonicamid Spirotetramat Pirimicarb Imidacloprid, Thiametoxam, Acetamiprid Flonicamid Spirotetramat Pirimicarb Acetamiprid Imidacloprid, Thiametoxam Spirotetramat Pirimicarb Acetamiprid Imidacloprid, Thiametoxam, Clothianidin Flonicamid Spirotetramat Pirimicarb Acetamiprid Imidacloprid, Thiametoxam, Clothianidin Flonicamid Spirotetramat Pirimicarb Post-fioritura Pre o post-fioritura Pre o post-fioritura Prefioritura Post-fioritura Post-fioritura Post-fioritura Post-fioritura Pre-fioritura Post-fioritura Post-fioritura Post-fioritura Pre o post-fioritura Post-fioritura Pre o post-fioritura Post-fioritura Pre-fioritura Pre o post-fioritura Post-fioritura Pre o post-fioritura Post-fioritura Pre-fioritura

61 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.

62 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

63 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

64 Difesa dalle tentredini (Hoplocampa spp.) Pianta Preparati Timimg Susino Imidacloprid, Thiametoxam Sfioritura Melo Imidacloprid, Thiametoxam Sfioritura Pero Imidacloprid, Thiametoxam Sfioritura

65 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 Albicocco, melo, pero, pesco, vite Melo, pero, pesco, albicocco, vite, agrumi Albicocco, melo, pero, pesco, vite, agrumi Albicocco, melo, pero, pesco, vite, agrumi Melo, pero, pesco, albicocco, vite, agrumi Albicocco, melo, pero, pesco,vite Clofentezine (Miro) Etoxazole (Borneo) Hexitiazox (Matacar) Fenazaquin (Pride 200 SC ed Energy) Pyridaben (Nexter) Spirodiclofen (Envidor) Tebufenpirad (Masai) Forme mobili Forme giovanili Uova estive, larve Forme mobili Forme mobili Acari ed eriofidi (blocco schiusura uova, inibizione mute, inibizione formazione uova e loro deposizione) Forme mobili

66 Fine presentazione