Inseticidas são ferramentas essenciais na proteção de culturas agrícolas, inclusive da soja. Os ingredientes ativos disponíveis atualmente são classificados pelo Comitê de Ação contra Resistência a Inseticidas (IRAC) em cerca de 30 grupos diferentes, cada qual apresentando um modo de ação distinto. Inseticidas dotados de novos modos de ação surgem no mercado apenas a cada cinco ou dez anos, denotando a importância de prevenir-se o surgimento de resistência em pragas por meio da rotação de modos de ação nas lavouras.
Além da classificação por modos de ação, os inseticidas podem ser agrupados em quatro grandes categorias, de acordo com o processo biológico que é afetado no inseto: sistema nervoso e muscular, crescimento e desenvolvimento, respiração celular e sistema digestivo. Há ainda produtos que não se encaixam nessa classificação por atuarem simultaneamente em mais de um sítio, ou cujo sítio de ação ainda é desconhecido. Várias propriedades importantes dos inseticidas, como velocidade de ação, espectro de controle e toxicidade no ambiente, estão ligadas ao seu modo de ação.
Para atuar no seu sítio de ação, o inseticida precisa penetrar no organismo do inseto, seja por meio de absorção através da cutícula, ingestão oral ao consumir matéria vegetal tratada, ou inalação gasosa através dos espiráculos. Após a absorção, o ingrediente ativo é distribuído no interior do corpo do inseto, até atingir os sítios de ação.
Simultaneamente, mecanismos de autodefesa do inseto tentam degradar e excretar as moléculas inseticidas. Esses processos (absorção, distribuição, metabolismo e excreção), em conjunto com o modo de ação do inseticida, determinam a sua eficácia de controle.
Esse é o primeiro de uma série de textos que irá abordar os diversos grupos químicos de inseticidas e seus distintos modos de ação. Hoje, falaremos sobre os carbamatos e organofosforados, inseticidas neuromusculares pertencentes ao Grupo 1 (inibidores da acetilcolinesterase). Essa classificação é fornecida pelo IRAC, de acordo com o sítio de ação primário de cada inseticida.
A maioria dos inseticidas mais eficientes atua no sistema nervoso dos insetos, sua unidade central de controle; ou nos músculos, que traduzem os impulsos nervosos em comportamento físico. Para entender como esses inseticidas atuam, é necessário primeiro compreender o funcionamento básico do sistema neuromuscular dos insetos.
As células nervosas, ou neurônios, conduzem sinais elétricos por meio de dendritos e axônios. Essas terminações funcionam como fios elétricos: são estruturas tubulares, contendo um meio condutor (o citoplasma) encapsulado por um isolante (a membrana celular). O ponto de conexão entre o axônio de uma célula nervosa e o dendrito da célula adjacente é denominado sinapse.
Estímulos sensoriais externos geram um impulso nervoso, que será convertido em atividade motora após percorrer o sistema nervoso e chegar à célula muscular. Essa transmissão ocorre de duas formas: como sinais elétricos, ao longo dos dendritos e axônios; e como sinais químicos nas sinapses, por meio de neurotransmissores emitidos no terminal pré-sináptico e recebidos no terminal pós-sináptico (Figura 1).
Figura 1. Transmissão dos sinais nervosos ao longo do sistema neuromuscular dos insetos.
Fonte: SALGADO, V. L. (2013). Confira a imagem original clicando aqui
Quatro neurotransmissores atuam no sistema nervoso central dos insetos, sendo acetilcolina o principal deles. As sinapses que usam acetilcolina são denominadas sinapses colinérgicas e apresentem quatro sítios de ação distintos, nos quais atuam diferentes moléculas inseticidas – incluindo os carbamatos e organofosforados. Os outros três neurotransmissores são o glutamato, a octopamina e o ácido gama-aminobutírico, ou GABA (Figura 2)
Figura 2. Estrutura molecular dos quatro principais neurotransmissores do sistema neuromuscular dos insetos.
Fonte: SALGADO, V. L. (2013). Confira a imagem original Clicando aqui.
A Figura 3 ilustra o funcionamento de uma sinapse colinérgica. Primeiro, um sinal nervoso é transmitido pelo axônio até o terminal pré-sináptico. Ao serem excitadas por esse sinal, vesículas fundem-se à membrana pré-sináptica e liberam as moléculas neurotransmissoras, que se movem até os receptores nicotínicos presentes na membrana pós-sináptica. Esses receptores são assim chamados por serem sensíveis à ação da nicotina, estruturalmente semelhante à molécula de acetilcolina. A ativação dos receptores nicotínicos libera canais de entrada de íons Na+ (sódio) na célula pós-sináptica; como conseqüência, o potencial elétrico dessa célula torna-se positivo, e um novo impulso é gerado e transmitido adiante, através do dendrito adjacente.
Figura 3. Funcionamento de uma sinapse colinérgica.
Fonte: SALGADO, V. L. (2013). Confira a imagem original Clicando aqui
Para que o sinal nervoso não perdure indefinidamente, enzimas denominadas acetilcolinesterases degradam o neurotransmissor, quebrando-o em moléculas menores de ácido acético e colina que são incapazes de estimular os receptores nicotínicos. Assim, o sinal é interrompido, os componentes são transportados de volta às vesículas da célula pré-sináptica e recombinados em moléculas de acetilcolina, prontas para atuarem novamente. A acetilcolinesterase é uma das enzimas mais rápidas já descobertas, sendo capaz de degradar 25.000 moléculas de acetilcolina por segundo. E é justamente aqui que os inseticidas carbamatos e organofosforados atuam: tratam-se de moléculas capazes de ligar-se ao sítio de ação da acetilcolinesterase e inibir seu funcionamento.
A inibição da acetilcolinesterase por carbamatos e organofosforados impede a degradação das moléculas de acetilcolina após a transmissão do sinal nervoso. Como conseqüência, os neurônios pós-sinápticos permanecem estimulados, e o inseto é levado à morte por hiper-excitação nervosa. São inseticidas de amplo espectro, aplicáveis via solo ou pulverização foliar, e em alguns casos apresentando eficácia de controle sobre nematóides e ácaros. Devido à sua grande variedade de usos e ingredientes ativos, carbamatos e organofosforados dominaram o mercado de inseticidas dos anos 50 até os anos 80; em 2010, respondiam por 18,1 e 8,3 % do mercado, respectivamente. Nas espécies de pragas em que há resistência a esses inseticidas, esta geralmente ocorre por meio de metabolização da molécula; e, em alguns casos, por alteração no sítio de ação.
Descoberto em 1947, o grupo dos carbamatos inclui os ingredientes ativos carbosulfan, metomil, tiodicarbe e carbofuran, utilizados em diversas culturas agrícolas. Alguns carbamatos são sitêmicos e podem ser aplicados no solo ou via tratamento de sementes. Já os organofosforados, descobertos em 1930 pela empresa Bayern, representam até hoje uma das mais amplas classes de inseticidas, largamente utilizados devido ao seu amplo espectro de ação, flexibilidade no uso e longo residual. Dentre os ingredientes ativos mais usados estão o dimetoato, altamente efetivo no controle de pulgões; e o temefós, um larvicida utilizado no controle de mosquitos vetores de doenças, como malária e dengue. Outros exemplos incluem o clorpirifós, metaminodofós, acefato e malation.
Carbamatos e organofosforados estão entre os inseticidas com maior toxicidade ao ser humano, além de afetarem aves e peixes; por esse motivo, são objetos de constante fiscalização e restrições de uso pelos órgãos reguladores. Por outro lado, essas moléculas degradam-se rapidamente no ambiente e não são consideradas persistentes. Alguns produtos apresentam alta solubilidade em água e podem atingir o lençol freático. De forma geral, o efeito rápido e amplo espectro de ação desses inseticidas favorecem seu uso pelos produtores, embora organismos não-alvo possam ser prejudicados no processo.
Devido a essas características, exemplificadas pelos carbamatos e organofosforados, os ingredientes ativos de ação neuromuscular lideram o mercado de inseticidas por uma larga margem, correspondendo a 90% das vendas globais. Na próxima semana, entenderemos o funcionamento de outros dois importantes grupos de inseticidas neuromusculares: os ciclodienos e fenilpirazois.
A reprodução desse texto, ou partes dele, deve ser acompanhada de citação da seguinte fonte: POZEBON, H.; ARNEMANN, J. A. Como funcionam os inseticidas carbamatos e organofosforados? Portal Mais Soja. 2020. Disponível online.
Revisão: Prof. Jonas Arnemann, PhD. e coordenador do Grupo de Manejo e Genética de Pragas – UFSM
REFERÊNCIAS:
SALGADO, V. L. 2013. BASF Insecticide Mode of Action Technical Training Manual. Disponível em:https://agriculture.basf.com/global/assets/en/Crop%20Protection/innovation/BASF_Insecticide_MoA_Manual_2014.pdf
IRAC. 2018. Mode of Action Classification Scheme. Disponível em: https://www.irac-online.org/documents/moa-structures-poster-english/?ext=pdf
