THE SPREAD OF TOPICALLY‐APPLIED PYRETHRIN I FROM THE CUTICLE TO THE CENTRAL NERVOUS SYSTEM OF THE COCKROACH PERIPLANETA AMERICANA
Authors: BURT P. E. , LORD K. A. , FORREST JENNIFER M. , GOODCHILD R. E. 
Published: April 2011

Penetration of topically‐applied pyrethrin I into adult male American cockroaches (Periplaneta americana L.) and its subsequent distribution within the insects was studied micro‐chemically and biologically. After applying an LD95 (0.5 μg per insect), pyrethrin I was lost from the surface of the insects at a rate diminishing with time; 20% of the dose applied penetrated during the first hour, but elimination limited the amount found inside the insects to a maximum of 13%. The amount inside the insects increased for an hour after dosing, when symptoms of poisoning had become severe, but then remained steady until the end of the test, 48 hrs after dosing.Pyrethrin I sorbs strongly but reversibly on insect solids from aqueous solution, and at equilibrium is distributed between solids and solution in the ratio 3 × 104: 1. This ratio would give a concentration of only 4 × 10−11 M of pyrethrin I in the haemolymph of insects poisoned with an LD95 of the insecticide, but solids in the haemolymph would increase its pyrethrin I content and speed the spread of the insecticide from cuticle to nervous system. Chemical tests able to detect pyrethrin I at concentrations of 2 × 10−8 M failed to show its presence in the haemolymph of poisoned cockroaches, but the haemolymph caused symptoms resembling those of pyrethroid poisoning when applied to nerve preparations from normal cockroaches.Although pyrethrin I at 4 × 10−11 M in the haemolymph of cockroaches treated topically with LD95s of the insecticide seems too dilute to have produced the symptoms observed in their nervous systems, the results of additional tests did not support the alternative suggestion that the insecticide reached the nervous system by spreading over the cuticle and through the tracheal system. Larger concentrations of pyrethrin I occurring locally in the haemolymph near the nervous system during the early stages of poisoning may explain the anomaly.RésuméDIFFUSION D'UNE APPLICATION TOPIQUE DE PYRETHRINE I DE LA CUTICULE VERS LE SYSTÉME NERVEUX CENTRAL DE PERIPLANETA AMERICANALa pénétration d'une application topique de pyrethrine I chez le mâle adulte de Periplaneta americana et sa distribution ultérieure dans l'organisme est étudiée microchimiquement et biologiquement. Après application d'une dose égale à la DL 95 (0,5 μg par insecte), la pyrethrine I est absorbée à la surface de l'insecte à un taux décroissant avec le temps; 20% de la dose appliquée pénètre durant la lère heure, mais l'élimination limite la quantité trouvée dans l'organisme à un maximum de 13%. La quantité trouvée dans l'organisme s'accroît pendant la lère heure après l'intoxication, quand les symptômes de l'intoxication deviennent importants, puis reste stationnaire jusqu'à la fin du test, soit 48 heures après l'intoxication.La pyrethrine I s'absorbe fortement mais réversiblement sur la phase solide de l'insecte, à partir de la solution aqueuse et le coefficient de partition est de 3 × 104: 1. Ce coefficient donnarait une concentration de pyrethrine I de seulement 4 × 10−11 M dans l'hémolymphe des insectes intoxiqués à la DL 95, mais la phase solide de l'hémolymphe augmenterait sa teneur en pyrethrine I et accélérerait la vitesse de pénétration de l'insecticide, de la cuticule vers le système nerveux. Des tests chimiques capables de déceler la pyrethrine I à la concentration de 2 × 10−8 M n'ont pu établir sa présence dans l'hémolymphe des blattes intoxiquées, mais cette hémolymphe provoque des symptômes analogues à ceux de l'intoxication par les pyrethrines, quand elle est appliquée à des préparations nerveuses de blattes non‐intoxiquées.Quoique la pyrethrine I à la concentration de 4 × 10−11 M dans l'hémolymphe de blattes traitées localement à la DL 95 de cet insecticide, semble trop diluée pour produire les symptômes observés dans le système nerveux, des résultats supplémentaires n'ont pas autorisé une autre hypothèse, à savoir que l'insecticide atteindrait le système nerveux via la cuticule et le système trachéen. Des concentrations plus fortes de pyrethrine I, localisées près du système nerveux pendant les premiers stades de l'intoxication pourraient expliquer cette anomalie.