Detossificazione degli insetti e piperonil butossido

Il contenimento delle popolazioni di insetti dannosi è una necessità in ambito agricolo, civile e nell’industria agroalimentare, tutti settori dove gli insetti trovano condizioni favorevoli al loro sviluppo e possono produrre danni significativi ed economicamente importanti.

Gli insetticidi, seppur negli anni abbiano vissuto una rimodulazione anche consistente del loro ruolo, sono tuttavia ancora molto usati nel combattere infestazioni entomatiche di vario genere. Gli insetticidi tuttavia agiscono esercitando una pressione di selezione che consente agli individui più adatti di sopravvivere. Gli insetti e in particolare quelli fitofagi, hanno sperimentato, nel corso della loro evoluzione, il contatto con molte sostanze tossiche prodotte dalle piante per difendersi dagli erbivori e molti insetticidi hanno notevoli somiglianze con le molecole naturali prodotte a scopo difensivo dalle piante.

Molte specie di insetti hanno evoluto meccanismi adatti a detossificare un ampio ventaglio di composti tossici di origine naturale: si tratta di sistemi enzimatici in grado di interagire in vario modo con le sostanze tossiche, degradandole, o espellendole dall’organismo. Tali meccanismi si possono ritrovare anche in specie che non sono fitofaghe come le zanzare. Nelle zanzare, ad esempio, la detossificazione degli insetticidi coinvolge tre principali famiglie di geni che codificano enzimi detossificanti: le monossigenasi P450, varie esterasi e le glutatione S-transferasi. I P450 sono una delle più grandi famiglie di geni in tutti gli organismi viventi e svolgono diverse funzioni fisiologiche e biochimiche ma sono anche fondamentali per la detossificazione e/o l'attivazione di sostanze xenobiotiche (cioè sostanze estranee al metabolismo dell’organismo indipendentemente dall’origine naturale o di sintesi, come possono essere gli insetticidi) i e composti endogeni (Liu, 2015) (cioè prodotti dall’organismo stesso).

Le esterasi sono un gruppo di enzimi piuttosto eterogeneo e sono presenti nella maggior parte degli organismi, andando ad interagire con molecole provviste di legame estere. Le glutatione S-transferasi sono proteine solubili che svolgono un ruolo importante nel metabolismo, nella detossificazione e nell’escrezione di un gran numero di sostanze sia prodotte dall’organismo stesso sia provenienti dall’esterno (Liu, 2015).

Le stesse famiglie di geni citati sono presenti anche negli esseri umani (con ovviamente delle differenze rispetto agli insetti) e sono attive, ad esempio, nel metabolismo dei farmaci, fondamentale per evitare pericolosi accumuli nell’organismo. In molte specie di insetti, quando un individuo viene a contatto con una sostanza tossica, sia perché si è nutrito di una pianta contenente tossine oppure è stato colpito da un trattamento insetticida, se è già geneticamente predisposto, è in grado di aumentare la produzione di proteine detossificanti e minimizzare gli effetti che la sostanza tossica può avere sull’organismo stesso aumentando le sue possibilità di sopravvivenza e di trasmissione alla prole.

Per contrastare questa naturale difesa da parte degli insetti, nella formulazione di preparati insetticidi contenenti piretrine estratte da Chrysanthemum cinerariaefolium e/o piretroidi fotolabili con uno spiccato potere abbattente, da sempre si è ricorso a una sostanza sinergizzante che potesse esplicare un’azione inibente la degradazione delle sostanze tossiche assunte da un insetto.

Il Piperonil Butossido (PBO) è una sostanza di origine naturale, estratto con un processo che parte dalle foglie del Sassofrasso (Sassafras albidum o Sassafras officinale, specie della famiglia delle Lauracee originarie dell’America settentrionale, ma comuni anche in Brasile e Vietnam) che, però, oggi viene prodotta in laboratorio. Grazie al PBO si riesce ad impedire la detossificazione dell'organismo bersaglio con il blocco dell’attività degli enzimi della famiglia del citocromo P450. Se la presenza in un formulato di una sostanza attiva a rapida abbattenza permette di avere quello che viene definito effetto knock down, il PBO riesce a garantire l’effetto killing. In pratica la presenza di PBO permette una riduzione della dose da impiegare, a parità di effetto tossico.

Alcune prove hanno confermato l’utilità del PBO anche in associazione con piretroidi ad effetto residuale. Inoltre, è stato dimostrato che il piperonil butossido facilita l’assorbimento della soluzione insetticida attraverso la cuticola dell’esoscheletro (Boesso, 1989). Altra funzione del PBO, non secondaria, è quella di “proteggere” le sostanze attive, come appunto le piretrine e altri piretroidi di I generazione a veloce decadimento, da luce e temperatura elevata, aumentandone il periodo di efficacia e quindi la persistenza.