Associação Entre o Inseticida Malationa e o Composto Natural Geraniol: Uma Abordagem Alternativa Para a Agricultura?

Rafael Arsuffi Marconª, Caio Alexandre de Freitas Schatzerª, Silvana de Oliveiraª, Rodrigo Augusto Foganholi da Silvaᵇ, Fernanda Dias da Silvaª, *Elizabeth Teodorovª*

ª Programa de Pós-Graduação em Biotecnociência, Universidade Federal do ABC

ᵇ Programa de Pós-Graduação em Patologia Ambiental e Experimental, Universidade Paulista

Resumo

O uso de inseticidas na agricultura causa preocupações pelos prejuízos ambientais e à saúde humana e, portanto, a busca de alternativas para reduzir o uso destes compostos torna-se necessária. Este estudo avaliou um tipo de inseticida chamado malationa e sua combinação com geraniol em diferentes modelos biológicos, como Artemia franciscana, células humanas e microrganismos de importância ambiental e médica. Os resultados mostraram que tanto a malationa quanto sua associação com geraniol foram muito tóxicas para A. franciscana e para as células humanas testadas. A malationa diminuiu o crescimento dos microrganimos e quando foi combinado com o geraniol prejudicou somente Bacillus megaterium. Em conjunto, esses resultados demonstram a importância de se reavaliar o uso de compostos naturais com inseticidas para a prática agrícola moderna e que permitam reduzir os riscos ambientais e na saúde única.

Palavras-chave: Toxicologia, Artemia franciscana, culturas de células, microrganismos, ecotoxicologia.

Abstract

The intensive use of insecticides in agriculture raises concerns about their losses on the environment and human health, and therefore, the search for alternatives to reduce the use of these compounds becomes necessary. This study evaluated a type of insecticide named malathion and its combination with geraniol in different biological models, namely Artemia franciscana, human cells, and microorganisms of environmental and medical importance. The results revealed that both malathion and its association with geraniol were very toxic to A. franciscana and the tested cells. Malathion reduced the microorganisms growth and when combined with geraniol it impaired the growth of Bacillus megaterium. Taken together, these results reinforce the need to reassess the combined use of natural compounds with insecticides in modern agricultural practices and that allow for the reduction of environmental and one health risks.

Keywords: Toxcicology, Artemia franciscana, cell lines, microorganisms, ecotoxicology

Introdução

Aproximadamente 25 milhões de toneladas de alimentos, fibra e biocombustível são perdidos anualmente pelos ataques de insetos às plantações. As perdas no agronegócio podem estar relacionadas a diversos fatores, como as condições ambientais, a qualidade do solo, uso inadequado de fertilizantes, além da presença de poluentes e contaminantes como inseticidas utilizados de maneira excessiva e incorreta. O uso desproporcional desses compostos tóxicos pode trazer riscos graves não apenas ao ambiente como à saúde humana¹.

Os inseticidas utilizados na agricultura possuem várias classificações. E dentre os casos mais frequentes de intoxicação de pessoas e animais, os inseticidas da chamada classe dos organofosforados, que são amplamente utilizados tanto na agricultura quanto em ambientes urbanos²–⁴, aparecem como os mais perigosos.

Malationa: Um inseticida organofosforado

A malationa, é um inseticida muito utilizado na agricultura e nas casas em grandes centros urbanos. Ela faz parte do grupo dos organofosforados e a principal característica da malationa é interferir com o funcionamento de uma importante enzima que está presente no sistema nervoso: a acetilcolinesterase (AChE). Pensando em termos fisiológicos, essa enzima acelera a quebra do neurotransmissor acetilcolina (ACh), onde a inibição da AChE leva ao acúmulo de ACh na fenda sináptica, resultando em muitos efeitos neurotóxicos indesejáveis.

Geraniol: Composto natural com propriedades promissoras

O geraniol é um composto natural que está presente nos óleos essenciais extraídos de diversas plantas, como palmarosa (Cymbopogon martinii), gerânio (Perlagonium graveolens) entre outras ⁵,⁶.

Os cientistas têm estudado o geraniol porque ele é um importante antioxidante. Ele protege as mitocôndrias dos problemas causados pelas chamadas espécies reativas de oxigênio (EROs)⁷.

A utilização de compostos naturais como os óleos essenciais, vem ganhando importância na agricultura sendo uma interessante alternativa para evitar o uso cada vez maior de inseticidas. Isso ocorre porque os óleos essenciais têm funções como bioinseticidas, biofungicidas e bioherbicidas⁸.

Artemia franciscana: O microcrustáceo aliado da ecotoxicologia

Artemia é um pequeno crustáceo, parecido com o camarão, que vive em água bem salgada. O ciclo de vida das artêmias é curto e muito bem adaptado ao habitat contendo muito sal na água. Após a eclosão, os cistos (pequenos ovinhos) liberam os chamados náuplios, que são larvas muito pequenas e que vão se desenvolvendo rapidamente até chegar na fase adulta.

As artêmias são muito utilizadas para estudos de ecotoxicologia e esse modelo animal pode ser combinado com outros modelos animais, além de também servir como alimento para peixes ou como parte de bioensaios que avaliam problemas de toxicidade na cadeia alimentar⁹. A ecotoxicologia é uma área da ciência que estuda os efeitos negativos de substâncias químicas, como por exemplo poluentes e agrotóxicos. O objetivo principal da ecotoxicologia é entender como substâncias químicas podem afetar a saúde das pessoas e animais, além de prejudicar a biodiversidade e o equilíbrio ambiental.

Investigando os perigos de combinar a malationa com o geraniol

Neste trabalho foram utilizados três modelos experimentais: as artêmias (Artemia franciscana), células humanas (fibroblastos, queratinócitos e hepatócitos) e microrganismos importantes para a agricultura e para a medicina (Bacillus megaterium, Escherichia coli, Staphylococus epidermidis e Candida tropicalis).

Os experimentos realizados com a A. franciscana observou o desenvolvimento, a locomoção e aspectos bioquímicos e expressão de genes logo depois que esses organismos foram expostos a diferentes concentrações da malationa (MALATHION 500 CE®, DIPIL - 1% a 50%) e da associação desse inseticida com o geraniol (obtido a partir do óleo essencial de palmarosa - Cymbopogon martinii, em concentração única de 0,00625%).

Nos experimentos que utilizaram células humanas, depois delas serem expostas a malationa e ao geraniol, foram analisadas pelo método colorimétrico de MTT para que fosse possível avaliar o quanto essas células cresceriam ou não na presença desses compostos químicos. As linhagens celulares utilizadas foram HaCat (queratinócitos de pele humana), FGH (fibroblastos de gengiva humana) e HepG2 (hepatócitos tumorais) expostos a diferentes concentrações de malationa (1% a 30%) e sua mistura com geraniol a 0,00625%.

Finalmente, para os testes com microrganismos que foram expostos a diferentes concentrações de malationa (1% a 50%) e sua mistura com geraniol a 0,00625%, foi avaliado o crescimento ou não depois de 24 horas de exposição.

Resultados

Os resultados mostraram que a malationa foi pouco tóxica em náuplios de Artemia franciscana. Além disso, animais expostos por 48 horas tiveram redução na atividade locomotora, fator muito importante para a sobrevivência da espécie, já que o nado livre é essencial para a sua alimentação. Também foi observado uma diminuição na atividade mitocondrial e da produção de EROs, o que pode mostrar um grave comprometimento do metabolismo dos náuplios. Também ocorreu redução da expressão de genes que são associados ao estresse ambiental/químico e isso pode indicar uma possível tentativa de regular algumas enzimas responsáveis por degradar as substâncias tóxicas.

A mistura da malationa com o geraniol foi muito tóxica para os náuplios para todos os parâmetros estudados, exceto na avaliação da atividade mitocondrial indicando que o geraniol pode servir como protetor da mitocôndria (Figuras 1, 2 e 3).

Figura 1. Resumo dos efeitos da malationa e da mistura com geraniol em náuplios de A. franciscana. Os autores, 2025.

Figura 2. Imagens de microscopia de epifluorescência de náuplios de Artemia franciscana expostos à malationa. Fotos sem fluorescência (preto e branco), fotos da atividade mitocondrial (vermelho), fotos de espécies reativas de oxigênio (verde) e fotos com sobreposição das imagens anteriores (colorido). A) Grupo Controle; B) Grupo com 1% de malationa; C) Grupo com5% de malationa; D) Grupo com 10% de malationa. Os autores, 2025.

Figura 3. Imagens de microscopia de epifluorescência de náuplios de Artemia franciscana expostos ou não a, geraniol e sua mistura com diferentes concentrações de malationa. Fotos sem fluorescência (preto e branco), fotos da atividade mitocondrial (vermelho), fotos de espécies reativas de oxigênio (verde) e fotos com sobreposição das imagens anteriores (colorido). A) Grupo Controle; B) Grupo Geraniol; C) Grupo 1% de malationa + Geraniol e D) Grupo 5% de malationa + Geraniol. Os autores, 2025.

Já os estudos com as células humanas (queratinócitos, fibroblastos e hepatócitos) que foram expostas a malationa ou a mistura com geraniol, foram realizados em 48 horas. Os resultados mostraram diminuição do crescimento em todas as linhagens celulares, com mais impacto nos hepatócitos que são justamente as células responsáveis por metabolizar substâncias estranhas que entram em contanto com o organismo. Por outro lado, a mistura de malationa com geraniol foi ainda mais tóxica para todas as células testadas, diminuindo muito o crescimento celular (Figura 4).

Figura 4. Resumo dos efeitos da malationa e de sua mistura com o geraniol em culturas de células humanas.

Por fim, os testes com microrganismos mostraram que a malationa diminuiu a viabilidade de crescimento e quando misturado ao geraniol só prejudicou o crescimento da bactéria gram-positiva Bacillus megaterium (Figura 5). Esses resultados mostram os prejuízos que a malationa e sua mistura ao geraniol podem causar nos microrganismos importantes para o solo e plantas como a B. megaterium, e sobre outros microrganismos encontrados no corpo humano.

Figura 5. Resumo dos efeitos da malationa e de sua mistura com o geraniol em microrganismos de importância médica e na agricultura.

Conclusão

O inseticida malationa foi muito tóxico para os diferentes modelos experimentais avaliados. Sua mistura com geraniol potencializa ainda mais seus efeitos tóxicos, o que não deveria ocorrer já que o geraniol possui uma série de funções de proteção. Por essa razão, é importante estudar as misturas de produtos químicos utilizados na agricultura, para que se possa entender quais associações não são indicadas para uso, além também de estudos que mostrem funções protetoras de substâncias naturais presentes em plantas e compostos vegetais. Desse modo, mais estudos poderão ser realizados para entender os riscos para organismos aquáticos, animais e seres humanos.

Referências

1. Jayaprakas, C. A., Tom, J. & Sreejith, S. Impact of Insecticides on Man and Environment. in Biomedical Applications and Toxicity of Nanomaterials 751–768 (Springer Nature, 2023). doi:10.1007/978-981-19-7834-0_28.
2. Karunarathne, A., Bhalla, A., Sethi, A., Perera, U. & Eddleston, M. Importance of pesticides for lethal poisoning in India during 1999 to 2018: a systematic review. BMC Public Health 21, (2021).
3. Laborde-Castérot, H. et al. Trends in poisoning associated with the use of insecticides for bed bug infestations: a 20-year retrospective study in France. Sci Rep 14, (2024).
4. Sass, J. B. & Raichel, D. Human poisonings with neonicotinoid pesticides – frequency and severity show public health risks, regulatory failures. Preprint at https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-5054262/v1 (2024).
5. Bedoukian, P. Z. HYDROGENATION OF GERANIOL AND RELATED COMPOUNDS. (1938).
6. Chen, W. & Viljoen, A. M. Geraniol - A review of a commercially important fragrance material. South African Journal of Botany 76, 643–651 (2010).
7. Chen, W. & Viljoen, A. M. Geraniol – A review update. South African Journal of Botany vol. 150 1205–1219 Preprint at https://doi.org/10.1016/j.sajb.2022.09.012 (2022).
8. Ootani, M. A. et al. Utilização de Óleos Essenciais na Agricultura. Journal of Biotechnology and Biodiversity 4, 162–174 (2013).
9. Schatzer, C. A. de F. et al. Characterization of PAHs in environmentally relevant concentrations of crude oil WAF and its effects on enzymatic biomarkers on Artemia parthenogenetica. Mar Pollut Bull 216, (2025).

Artigo da Edição 40 do Informativo PesquisABC.