Toxicological profile for pyrethrins and pyrethroids /

"Prepared by Syracuse Research Corporation under contract no. 205-1999-00024; prepared for U.S. Dept. of Health and Human Services, Public Health Service, Agency for Toxic Substances and Disease Registry."

Effect of drying conditions on pyrethrins content

Windrowed pyrethrum stems were air dried under a range of storage conditions to examine whether the current commercial practice of drying crop material is conducive to pyrethrins' degradation. Crop material was stored for up to 12 days in a commercial windrow, a shed receiving indirect light or a dark, 5 degrees C cool-room. Analysis of pyrethrins extracted from flowers of all treatments demonstrated that pyrethrins were not degrading in windrowed crops, plant material stored in the shed or in the 5 degrees C cool-room. The small differences obtained in pyrethrins content among the treatments can be explained by the natural variation in pyrethrins content of pyrethrum crops. The observation that the achenes were unchanged during this drying period supported the pyrethrins analysis. These results demonstrate that pyrethrins in planta do not degrade as rapidly as extracted pyrethrins. (C) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Determination of permethrin and its metabolite in brains and urines of rats by GC-ECD and GC-MS

Synthetic pyrethroids are pesticides derived from naturally occurring pyrethrins, taken from pyrethrum of dried Chrysanthemum flowers. Pyrethroid insecticides are one of the most commonly used residential and agricultural insecticides. Many pyrethroids can significantly harm the nervous system. Permethrin could be one of the factors involved in the onset of neurodegenerative diseases. The present study aims to evaluate in brain, the effect that can induce the exposure to permethrin, during early life of female rats (from 6 to 21 days of life). Therefore, have been examined the concentrations of permethrin and its main metabolite (3-PBA) in the brain and urine in female rats sacrificed the day after and 14 days after treating. The different concentrations of permethrin and 3-PBA (after 24h and after 14 days in the end of treatment) were obtained using two different methods. The evaluation of permethrin by liquid-liquid extraction and GC-ECD was performed. The levels of the 3-PBA (in urine and brains) were obtained by SPE procedure and GC-MS using the 2- PBA as internal standard.

The central role of mosquito cytochrome P450 CYP6Zs in insecticide detoxification revealed by functional expression and structural modelling.

The resistance of mosquitoes to chemical insecticides is threatening vector control programmes worldwide. Cytochrome P450 monooxygenases (CYPs) are known to play a major role in insecticide resistance, allowing resistant insects to metabolize insecticides at a higher rate. Among them, members of the mosquito CYP6Z subfamily, like Aedes aegypti CYP6Z8 and its Anopheles gambiae orthologue CYP6Z2, have been frequently associated with pyrethroid resistance. However, their role in the pyrethroid degradation pathway remains unclear. In the present study, we created a genetically modified yeast strain overexpressing Ae. aegypti cytochrome P450 reductase and CYP6Z8, thereby producing the first mosquito P450-CPR (NADPH-cytochrome P450-reductase) complex in a yeast recombinant system. The results of the present study show that: (i) CYP6Z8 metabolizes PBAlc (3-phenoxybenzoic alcohol) and PBAld (3-phenoxybenzaldehyde), common pyrethroid metabolites produced by carboxylesterases, producing PBA (3-phenoxybenzoic acid); (ii) CYP6Z8 transcription is induced by PBAlc, PBAld and PBA; (iii) An. gambiae CYP6Z2 metabolizes PBAlc and PBAld in the same way; (iv) PBA is the major metabolite produced in vivo and is excreted without further modification; and (v) in silico modelling of substrate-enzyme interactions supports a similar role of other mosquito CYP6Zs in pyrethroid degradation. By playing a pivotal role in the degradation of pyrethroid insecticides, mosquito CYP6Zs thus represent good targets for mosquito-resistance management strategies.

Développement, application et validation d’une nouvelle stratégie de mesure des indicateurs biologiques de l’exposition aux pyréthrinoïdes et aux pyréthrines chez l’humain

Les pyréthrinoïdes et les pyréthrines sont des insecticides neurotoxiques auxquels on attribue également des effets néfastes sur les systèmes immunitaire, hormonal et reproducteur. Ils sont abondamment utilisés en agriculture, mais aussi en horticulture, en extermination et dans le traitement d’infestations parasitaires humaines et animales (gale, poux). Il y a donc un intérêt en santé environnementale à connaître l’ampleur de l’exposition humaine à ces pesticides. La mesure des métabolites urinaires des pyréthrinoïdes et des pyréthrines apparaît une approche de choix pour arriver à cette fin puisqu’elle permet, en théorie, d’obtenir un portrait global de l’exposition. Or,traditionnellement et par soucis de simplicité les concentrations volumiques ou ajustées pour la créatinine) de ces biomarqueurs dans des urines ponctuelles sont déterminées, mais l’effet de l’utilisation de ces unités sur la validité des estimations de dose quotidienne absorbée n’a jamais été vérifié. L’objectif général de cette thèse était donc de développer, appliquer et valider une nouvelle stratégie de mesure et d’analyse de biomarqueurs pour améliorer la précision et la fiabilité des évaluations de l’exposition individuelles et populationnelles aux pyréthrinoïdes et pyréthrines. Les objectifs spécifiques étaient : i) de caractériser l’exposition humaine à ces contaminants en région urbaine et rurale au Québec et ii) de comparer la validité de la nouvelle stratégie de mesure et d’analyse de biomarqueurs urinaires proposée avec les autres méthodes plus usuelles utilisées pour estimer l’exposition individuelle et populationnelle et les doses absorbées de pyréthrinoïdes. Des adultes et des enfants, recrutés dans la population de l’Île de Montréal et de la Montérégie ont recueilli leurs urines pendant une période d’au moins douze heures et complété un questionnaire documentant les sources potentielles d’exposition. Les quantités de métabolites de pyréthrinoïdes et pyréthrines (pmol) mesurées dans les urines ont été ajustées pour une période de douze heures exactement et pour le poids corporel. Les quantités excrétées en région urbaine ont été comparées à celles excrétées en région rurale et les données individuelles et populationnelles ont été comparées à celles qui auraient été obtenues si des concentrations volumiques ou ajustées pour la créatinine avaient été mesurées. Les résultats montrent que l’exposition à ces pesticides est ubiquiste puisque plus de 90% des participants excrétaient les principaux métabolites de pyréthrinoïdes et pyréthrines à un niveau supérieur au seuil de détection analytique. Les résultats suggèrent que l’alimentation pourrait être à l’origine de ce niveau de base puisque les autres sources d’exposition connues n’ont été que rarement rapportées. Au Québec, l’exposition en milieu rural apparaissait légèrement plus importante qu’en milieu urbain et certains facteurs d’exposition, comme l’utilisation de pesticides domestiques, ont été rapportés plus fréquemment en milieu rural. Enfin, il a été démontré que la mesure des concentrations volumiques ou ajustées pour la créatinine de biomarqueurs est une approche qui peut entraîner des biais importants (jusqu’à 500% d’erreur et plus) en particulier lors de l’évaluation de l’exposition individuelle. Il est évident que les autorités de santé publique et de santé environnementale employant des biomarqueurs urinaires afin d’évaluer l’exposition aux pyréthrinoïdes et aux pyréthrines (ainsi qu’à d’autres molécules ayant des demi-vies d’élimination similaire)devraient diriger leurs efforts vers la mesure des quantités excrétées pendant une période d’au moins douze heures pour obtenir un portrait le plus valide possible de l’exposition. Il serait aussi souhaitable de mieux documenter la toxicocinétique de ces molécules chez l’humain afin d’établir avec une plus grande confiance la relation entre les quantités excrétées de biomarqueurs et les doses absorbées de ces contaminants.

Pyrethroid residues in milk and blood of dairy cows following single topical applications

The presence of the pyrethroid insecticides flumethrin, deltamethrin, cypermethrin and cyhalothrin in milk and blood of 10 cows was determined after single dermal applications of recommended doses. Milk and blood samples were collected every 7 days over a 35 d period and analyzed by high performance liquid chromatography. The highest residues in milk were found on day 28 for flumethrin and day 1 for deltamethrin, cypermethrin and cyhalothrin, while in blood the highest concentrations were present on day 28 for flumethrin and deltamethrin, the first day for cypermethrin, and day 14 for cyhalothrin.

HPLC determination of flumethrin, deltamethrin, cypermethrin, and cyhalothrin residues in the milk and blood of lactating dairy cows

A procedure to determine residue concentrations of synthetic pyrethroid insecticides (flumethrin, deltamethrin, cypermethrin and cyhalothrin) in the milk and blood of lactating dairy cows was developed. Extraction was performed with acetonitrile, n-hexane partitioning, and silica gel column cleanup with n-hexane and diethyl ether. Analysis was carried out by high- performance liquid chromatography and ultraviolet detection. Recovery of the four pyrethroids averaged 78 to 91% with a minimum detectable concentration of 0.001 mg/kg. The method was reproducible and sensitive.

Estudo de possíveis correlações entre miastenia grave e exposiçao crônica a pesticidas em nosso meio

Pós-graduação em Bases Gerais da Cirurgia - FMB