|
ПРОБЛЕМНІ СТАТТІ УДК 613/.3:632.95 Л.В. Ермолова, СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НОВЫХ НЕОНИКОТИНОИДНЫХ ИНСЕКТИЦИДОВИнститут экогигиены и токсикологии им. Л.И. Медведя, г. Киев В Украине ежегодные потери урожая основных сельскохозяйственных культур из-за вредителей, болезней и сорняков составляют 30—35% [1]. Основой защиты урожая от вредителей являются инсектициды. В структуре инсектицидов, применяемых в Украине, высокий удельный вес занимают представители фосфорорганических соединений (ФОС) и синтетических пиретроидов [2]. Однако высокая токсичность ФОС и возникшая резистентность вредителей к синтетическим пиретроидам обусловили необходимость разработки и внедрения представителей нового класса инсектицидов — неоникотиноидов. Эти инсектициды по структуре и механизму действия сходны с никотиноидами (никотин, картап) и являются новым поколением пестицидов, поэтому и получили название "неоникотиноиды". Неоникотиноидам свойственны высокая биологическая активность против широкого спектра вредителей сельскохозяйственных культур, низкие нормы расхода (60—100 г действующиего вещества/га), высокое системное и трансламинарное действие в растениях, умеренная стойкость в объектах окружающей среды [4, 5, 12]. Представителями этого класса являются действующие вещества имидаклоприд, ацетамиприд, тиаклоприд и другие. На основе имидаклоприда фирмой Байер КропСайенс (Германия) производятся препаративные формы Конфидор, 20% в.р.к., Конфидор Макси, 70% в.г., Гаучо, 70% с.п., смесевые препараты Престиж, 29% к.с., Чинук, 20% т.к.с., на основе тиаклоприда — Калипсо, 48% к.с.; фирмой Ниппон Сода (Япония) на основе ацетамиприда производится препарат Моспилан, 20% с.п. Эти препаративные формы рекомендованы для применения в Украине на садовых (яблоня, слива) и полевых культурах (картофель, кукуруза, томаты, огурцы, сахарная свекла, подсолнечник) для обработок вегетирующих культур и в качестве протравителей. В задачи данного исследования входило обобщение результатов токсикологических экспериментов, проведенных в лабораториях фирм Байер КропСайенс и Ниппон Сода. Хaрактеристика химической структуры неоникотиноидных инсектицидов представлена в табл. 1. Общим в химической структуре имидаклорида, тиаклоприда и ацетамиприда является наличие пиридинового кольца с одним атомом хлора в 6 положении, которое с помощью метиленового мостика связывается с терминальной (конечной) группой для этих всех соединений: сильной электронодонорной группировкой различного строения — этеновой или иминовой. Терминальная группа и обусловливает особенности биологического действия молекул. Так же, как и для фосфорорганических соединений, для неоникотиноидов характерно действие на нервную систему насекомых. Однако, в отличие от ФОС, они действуют не на холинэстеразу, а связываются с постсинаптическими никотиновыми ацетилхолиновыми рецепторами центральной нервной системы [3]. В результате у насекомых развиваются конвульсии и параличи, которые приводят их к гибели. Химическая структура молекул и различная чувствительность рецепторов насекомых и млекопитающих обусловливают избирательность токсического действия. Терминальная электронодонорная группа хорошо связывается с постсинаптическими никотиновыми ацетилхолиновыми рецепторами насекомых и плохо связывается с соответствующими рецепторами млекопитающих [8, 9]. Действующие вещества слабо проникают через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) млекопитающих. Вследствие этого неоникотиноиды очень токсичны для насекомых и средне- или малотоксичны для млекопитающих. Классы опасности действующих веществ неоникотиноидных инсектицидов представлены в табл. 2. По степени опасности имидаклоприд, тиаклоприд и ацетамиприд идентичны, так как малотоксичны по острой дермальной токсичности для крыс, раздражающему действию на кожу, слизистые оболочки глаз кроликов, сенсибилизирующeму действию на организм морских свинок, что позволяет отнести их к 4 классу опасности. По острой пероральной и ингаляционной токсичности для крыс действующие вещества умеренно опасны и относятся к 3 классу опасности, за исключением тиаклоприда, который по острой ингаляционной токсичности относится ко 2 классу опасности (табл. 2). У животных картина острого отравления характеризовалась нарушением ритма дыхания, координации движения, тремором, судорогами, саливацией, диареей [6, 7], что свидетельствует об общетоксическом действии на организм. В хроническом эксперименте, проведенном на протяжение двух лет на крысах, мышах и собаках, животные получали имидаклоприд, тиаклоприд и ацетамиприд с кормом в 4 концентрациях: от 0 до 1000 ррm. Установлено, что имидаклоприд оказывал общетоксическое действие на организм животных (проявлялось в виде снижения потребления воды, уменьшения прироста массы тела) с преимущественным влиянием на функциональное состояние печени (отмечалось незначительное повышение холестерина в плазме, цитохрома Р-450 в печени и увеличение ее массы) [10]. В концентрации 900 ррm отмечалось нарушение функции щитовидной железы. Недействующая доза (NOEL) имидаклоприда в хроническом эксперименте на крысах самцах составляла 5,7 мг/кг, на самках — 24,9 мг/кг. Тиаклоприд также оказывал общетоксическое действие на организм с преимущественно гепатотоксическим эффектом. Кроме того, при скармливании животным тиаклоприда в высоких дозах наблюдались нарушение функции щитовидной железы (снижение уровня трииодстимулирующего гормона) и ее морфологические изменения (гипертрофия фолликулярного эпителия), индукция ферментов монооксигеназной системы. NOАEL тиаклоприда в хроническом эксперименте на крысах самцах — 1,2 мг/кг, на самках — 1,6 мг/кг. Ацетамиприд также оказывал общетоксическое действие на организм животных с гепатотоксическим эффектом. Недействующая доза ацетамиприда в хроническом эксперименте для крыс — 7,1 мг/кг [11]. При изучении мутагенной активности в различных тест-системах было установлено, что имидаклоприда и ацетамиприда проявляют слабую мутагенную активность в некоторых тестах in vitro, что позволяет отнести их к 3 классу опасности, мутагенная активность тиаклоприда не выявлена (4 класс опасности). Действующие вещества не оказывают тератогенного действия, на высоких уровнях доз проявляется эмбриотоксический эффект, по тератогенной активности и репродуктивной токсичности имидаклоприд, тиаклоприд и ацетамиприд можно отнести к 3 классу опасности. Канцерогенной активности имидаклоприд не проявляет (4 класс опасности), тиаклоприд и ацетамиприд имеют гормональный механизм возникновения опухолей у крыс, получавших действующие вещества в высоких концентрациях, по этому критерию их можно отнести к 3 классу опасности. Таким образом, в характере токсического действия неоникотиноидных инсектицидов общим является общетоксическое действие с преимущественно гепатотоксическим эффектом. Кроме того, в высоких дозах для имидаклоприда и тиаклоприда характерно нарушение функции щитовидной железы, тиаклоприд индуцирует ферменты монооксигеназной системы, ацетамиприд и тиаклоприд имеют гормональный механизм возникновения опухолей у крыс. Действующие вещества быстро метаболизируют в организме крыс, период полувыведения из крови (Т50) имидаклоприда — 3 ч, тиаклоприда — 6,8 ч, ацетамиприда — 1,35 ч. В организме крыс действующие вещества подвергаются гидроксилированию и образуют конъюгаты с глюкуроновой кислотой. Основными метаболитами являются гидрокси- и олефин-производные, 6-хлорникотиновая и гиппуровая кислота, конъюгат 6-хлорникотиновой кислоты с глюкозой [3]. При пероральном и внутривенном введении имидаклоприда через 48 ч выводится 90—97% (73—80% с мочой и 17—25% с фекалиями). 95% тиаклоприда выводится с мочой и фекалиями в течение 48 ч во всех изученных дозовых уровнях. Основной путь выведения — через почки (60%), экскреция с фекалиями составляет от 10 до 37%. При введении ацетамиприда большая часть радиоактивной субстанции (61—73%) выводится с мочой, меньшая (22—29%) — с фекалиями. Таким образом, действующие вещества и метаболиты выводятся преимущественно с мочой. Действующие вещества могут накапливаться в молоке, мышцах млекопитающих, рыбе. При пероральном поступлении имидаклоприда в организм коз в молоке обнаруживали 0,23% от примененной дозы. Имидаклоприд и его метаболиты определялись в мышцах, почках и жире млекопитающих. В яйцах птиц обнаруживали до 0,8 мг/кг имидаклоприда и его метаболитов [3]. В рыбе не происходило накопления ацетамиприда [11]. Исследования токсичности неоникотиноидов были проведены на мышах, крысах и собаках, при этом видовой и половой чувствительности животных не установлено. Вся изложенная информация была учтена экспертами при установлении величин допустимых суточных доз (табл. 3). Величина ДСД имидаклоприда на уровне 0,06 мг/кг установлена на основании величины недействующей дозы для крыс в хроническом эксперименте при коэффициенте запаса 100. Отдаленные эффекты не лимитировали при установлении величины ДСД. Величина ДСД тиаклоприда на уровне 0,006 мг/кг установлена на основании NOAEL для крыс в хроническом эксперименте при коэффициенте запаса 200, учитывая рост патологии щитовидной железы, связанный с аварией на ЧАЭС, а также характер токсического действия тиаклоприда (индукция монооксигеназной системы, функциональные и морфологические изменения щитовидной железы), гормональный механизм возникновения опухолей у крыс. Величина ДСД ацетамиприда на уровне 0,01 мг/кг установлена на основании лимитирующей величины NOEL по репродуктивной токсичности — 6,6 мг/кг, которая находится на одном уровне с NOEL в хроническом эксперименте для крыс-самцов — 7,1 мг/кг и коэффициента запаса 500 в связи с канцерогенной активностью в высоких концентрациях. Препаративные формы, содержащие имидаклоприд, тиаклоприд и ацетамиприд, по острой пероральной, дермальной, ингаляционной токсичности, раздражающему действию на кожу, слизистые оболочки глаз и сенсибилизирующему действию можно отнести к 3—4 классу опасности в соответствии с Гигиенической классификацией пестицидов по степени опасности (ДСанПіН 8.8.1.002—98). Выводы 1. Для неоникотиноидных инсектицидов (имидаклоприд, тиаклоприд, ацетамиприд) характерна высокая избирательная токсичность — действующие вещества высоко токсичны для насекомых и умеренно токсичны для животных вследствие различной чувствительности рецепторов постсинаптических никотиновых ацетилхолиновых рецепторов центральной нервной системы насекомых и млекопитающих, химической структуры молекул действующих веществ, слабого проникновения через гематоэнцефалический барьер. 2. В характере токсического действия неоникотиноидных инсектицидов на лабораторных животных основным является общетоксический эффект с преимущественным поражением печени. При высоких дозах для имидаклоприда и тиаклоприда характерно нарушение функции щитовидной железы, тиаклоприд индуцирует ферменты монооксигеназной системы, ацетамиприд и тиаклоприд имеют гормональний механизм возникновения опухолей у крыс. 3. Отдаленные эффекты не лимитируют при установлении величин ДСД имидаклоприда и тиаклоприда, однако ДСД ацетамиприда установлена, исходя из лимитирующей величины NOEL по репродуктивной токсичности — 6,6 мг/кг. 4. В организме крыс действующие вещества подвергаются гидроксилированию и образуют конъюгаты с глюкуроновой кислотой. Действующие вещества быстро метаболизируют в организме крыс, основной путь выведения исходных действующих веществ и метаболитов — через почки. 5. По параметрам острой токсичности для лабораторных животных препаративные формы на основе имидаклоприда, тиаклоприда и ацетамиприда, относятся к 3—4 классу опасности в соответствии с Гигиенической классификацией пестицидов по степени опасности (ДСанПіН 8.8.1.002—98). Литература |