البيرثرويد

البيرثرويد هو مركب عضوي يشبه البيرثرويدات الطبيعية ، والتي يتم إنتاجها من أزهار البيرثرويدات ( Chrysanthemum cinerariaefolium و C. coccineum ). تُستخدم البيرثرويدات كمبيدات حشرية تجارية ومنزلية . ^[1]

في التركيزات المنزلية، تكون البيرثرويدات غير ضارة بشكل عام بالبشر. ^[1] ومع ذلك، فإن البيرثرويدات سامة للحشرات مثل النحل ، واليعسوب ، والذباب ، والذباب البري ، وبعض اللافقاريات الأخرى ، بما في ذلك تلك التي تشكل قاعدة شبكات الغذاء المائية والبرية . ^[2] البيرثرويدات سامة للكائنات المائية ، وخاصة الأسماك. ^[3] وقد ثبت أنها مقياس فعال للسيطرة على تفشي الملاريا، من خلال التطبيقات الداخلية. ^[4]

البيرثرويدات سامة للمحاور العصبية . تعمل عن طريق منع إغلاق قنوات الصوديوم ذات البوابات الجهدية في الأغشية المحورية . قناة الصوديوم هي بروتين غشائي ذو جزء داخلي محب للماء . تم تشكيل هذا الجزء الداخلي بدقة للسماح لأيونات الصوديوم بالمرور عبر الغشاء ودخول المحور ونشر جهد الفعل . عندما تحافظ السم على القنوات في حالتها المفتوحة، لا يمكن للأعصاب إعادة الاستقطاب ، مما يترك الغشاء المحوري مستقطبًا بشكل دائم ، وبالتالي يشل الكائن الحي. ^[5] يمكن دمج البيرثرويدات مع التآزر بيبيرونيل بوتوكسيد ، وهو مثبط معروف لإنزيمات P450 الميكروسومية المهمة في استقلاب البيرثرويد. وبهذه الطريقة، تزداد فعالية (قوة) البيرثرويد. ^[6] من المحتمل أن تكون هناك آليات أخرى للتسمم أيضًا. ^[7] يُعتقد أن تعطيل النشاط الغدد الصماء العصبية يساهم في تأثيراتها غير القابلة للعكس على الحشرات، مما يشير إلى تأثير البيرثرويد على قنوات الكالسيوم ذات البوابات الجهدية (وربما قنوات أخرى ذات بوابات جهدية على نطاق أوسع). ^[7]

يتم تصنيف البيرثرويدات بناءً على آلية عملها البيولوجي، حيث إنها لا تشترك في بنية كيميائية مشتركة. العديد منها عبارة عن مشتقات حمض 2،2- ثنائي ميثيل سيكلوبروبان كربوكسيليك، مثل حمض الكريسانثيميك ، المستر بالكحول . ومع ذلك، لا توجد حلقة السيكلوبروبيل في جميع البيرثرويدات. فينفاليريت ، الذي تم تطويره في عام 1972، هو أحد الأمثلة على ذلك وكان أول بيرثرويد تجاري بدون تلك المجموعة.

غالبًا ما يتم تصنيف البيرثرويدات التي تفتقر إلى مجموعة ألفا سيانو على أنها بيرثرويدات من النوع الأول وتلك التي تحتوي عليها تسمى بيرثرويدات من النوع الثاني . البيرثرويدات التي لها اسم شائع يبدأ بـ "cy" لها مجموعة سيانو وهي من النوع الثاني. يحتوي فينفاليريت أيضًا على مجموعة ألفا سيانو .

تفتقر بعض البيرثرويدات، مثل إيتوفينبروكس ، أيضًا إلى الرابطة الإسترية الموجودة في معظم البيرثرويدات الأخرى ولها رابطة إيثيرية في مكانها. يُصنف سيلافلوفين أيضًا على أنه بيرثرويد وله ذرة سيليكون في مكان الإستر. غالبًا ما تحتوي البيرثرويدات على مراكز كيرالية وتعمل بعض المتماكبات الفراغية فقط بكفاءة كمبيدات حشرية . ^[8]

البيرثرويدات سامة للحشرات مثل النحل ، اليعسوب ، ذباب مايو ، ذباب الخيل ، وبعض اللافقاريات الأخرى ، بما في ذلك تلك التي تشكل قاعدة شبكات الغذاء المائية والبرية . ^[2] وهي سامة للكائنات المائية بما في ذلك الأسماك. ^[3]

تتحلل البيرثرويدات عادة بواسطة ضوء الشمس والغلاف الجوي في يوم أو يومين، ومع ذلك عندما ترتبط بالرواسب فإنها يمكن أن تستمر لبعض الوقت. ^{[ مصدر أفضل مطلوب ] [9]}

لا تتأثر البيرثرويدات بأنظمة المعالجة الثانوية التقليدية في مرافق معالجة مياه الصرف الصحي البلدية . تظهر في النفايات، عادةً بمستويات قاتلة لللافقاريات. ^{[ مصدر أفضل مطلوب ] [10]}

يمكن أن يحدث امتصاص البيرثرويد عن طريق الجلد أو الاستنشاق أو الابتلاع. ^[11] غالبًا ما لا ترتبط البيرثرويدات بكفاءة بقنوات الصوديوم الثديية . ^[12] كما أنها تمتص بشكل سيئ عن طريق الجلد وغالبًا ما يكون الكبد البشري قادرًا على استقلابها بكفاءة نسبية. وبالتالي فإن البيرثرويدات أقل سمية للإنسان مقارنة بالحشرات. ^[13]

لم يتم تحديد ما إذا كان التعرض المزمن لكميات صغيرة من البيرثرويدات خطيرًا أم لا. ^[14] ومع ذلك، يمكن أن تسبب الجرعات الكبيرة تسممًا حادًا، وهو نادرًا ما يهدد الحياة. تشمل الأعراض النموذجية تنميل الوجه والحكة والحرق والدوار والغثيان والقيء وحالات أكثر شدة من ارتعاش العضلات. غالبًا ما يحدث التسمم الشديد بسبب تناول البيرثرويدات ويمكن أن يؤدي إلى مجموعة متنوعة من الأعراض مثل النوبات والغيبوبة والنزيف أو الوذمة الرئوية . ^[11] هناك ارتباط بين البيرثرويدات وضعف التطور الاجتماعي والعاطفي واللغوي المبكر. ^[4]

البيرثرويدات سامة جدًا للقطط ، ولكن ليس للكلاب . يمكن أن يؤدي التسمم في القطط إلى نوبات وحمى وترنح وحتى الموت. يمكن أن يحدث التسمم إذا تم استخدام منتجات علاج البراغيث التي تحتوي على البيرثرويد ، والتي تهدف للكلاب، على القطط. تزيل أكباد القطط سموم البيرثرويدات عن طريق الجلوكورونيد بشكل أسوأ من الكلاب، وهو سبب هذا الاختلاف. ^[15] وبصرف النظر عن القطط، فإن البيرثرويدات عادة لا تكون سامة للثدييات أو الطيور . ^[16] غالبًا ما تكون سامة للأسماك والزواحف والبرمائيات . ^[17 ]

لقد أدى استخدام البيرثرويدات كمبيدات حشرية إلى تطوير مقاومة واسعة النطاق لها بين بعض مجموعات الحشرات، وخاصة البعوض. ^[18]

تم استخدام البيرثرويدات ضد بق الفراش، ولكن تطورت مجموعات مقاومة لها. ^{[19] [20] [21] [22]} كما طورت مجموعات من عث الماس مقاومة للبيرثرويدات ^{[23] [} مصدر ^{أفضل مطلوب ] - بما في ذلك في ولايات} داكوتا الشمالية ^[24] وويسكونسن ^[25] في الولايات المتحدة بينما لا يزال البيرثرويد موصى به في كاليفورنيا . ^[26] تم اكتشاف أن العديد من مجموعات البعوض لديها مستوى عالٍ من المقاومة، بما في ذلك Anopheles gambiae sl في غرب إفريقيا بواسطة Chandre et al 1999 حتى Pwalia et al 2019، و A. arabiensis في السودان بواسطة إسماعيل وآخرون 2018 وغامبيا بواسطة Opondo et al 2019، و Aedes aegypti في جنوب شرق آسيا بواسطة Amelia-Yap et al 2018، وبابوا غينيا الجديدة بواسطة Demok et al 2019، ومواقع أخرى مختلفة بواسطة Smith et al 2016. ^[18]

تعد مقاومة الإسقاط (kdr) أحد أقوى أنواع المقاومة.^[27] طفراتkdr مقاومة موقع الهدف لمادةDDTوالبيرثرويدات ومقاومةمتبادلةلمادة DDT.^[27]معظمkdrقناة الصوديومللمفصليات.^[27]

تم تقديم البيرثرويدات بواسطة فريق من علماء روثامستيد للأبحاث في الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي بعد توضيح هياكل البيرثرويد الأول والثاني بواسطة هيرمان ستودينجر وليوبولد روزيكا في عشرينيات القرن الماضي. ^[28] مثلت البيرثرويدات تقدمًا كبيرًا في الكيمياء من شأنه أن يصنع نظيرًا للنسخة الطبيعية الموجودة في البيريثروم . يتميز نشاطها الحشري بسمية ثديية منخفضة نسبيًا وتحلل بيولوجي سريع بشكل غير عادي. تزامن تطورهم مع تحديد المشاكل المتعلقة باستخدام مبيد الـ دي. دي. تي . تألف عملهم في المقام الأول من تحديد المكونات الأكثر نشاطًا في البيريثروم ، المستخرج من أزهار الأقحوان في شرق إفريقيا والمعروف منذ فترة طويلة بخصائصه الحشرية. يقضي البيريثروم بسرعة على الحشرات الطائرة ولكن لديه ثبات ضئيل - وهو أمر جيد للبيئة ولكنه يعطي فعالية ضعيفة عند تطبيقه في الحقل. البيرثرويدات هي في الأساس أشكال مستقرة كيميائيًا من البيرثروم الطبيعي وتنتمي إلى المجموعة 3 من IRAC MoA (تتداخل مع نقل الصوديوم في الخلايا العصبية للحشرات). ^[29]

تشمل مركبات البيرثرويد من الجيل الأول ، والتي تم تطويرها في ستينيات القرن العشرين ، البيوأليثرين ، والتتراميثرين ، والريزميثرين ، والبيوريزميثرين. وهي أكثر نشاطًا من البيرثروم الطبيعي ولكنها غير مستقرة في ضوء الشمس. مع مراجعة 91/414/EEC، ^[30] لم يتم تضمين العديد من مركبات الجيل الأول في الملحق 1، ربما لأن السوق ليست كبيرة بما يكفي لتبرير تكاليف إعادة التسجيل (بدلاً من أي مخاوف خاصة بشأن السلامة).

بحلول عام 1974، اكتشف فريق روثامستيد الجيل الثاني من المركبات الأكثر ثباتًا، ولا سيما: البيرميثرين والسايبرمثرين والدلتاميثرين . وهي أكثر مقاومة للتحلل بالضوء والهواء، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في الزراعة ، ولكن لها سمية ثديية أعلى بكثير. وعلى مدى العقود اللاحقة، تبع هذه المشتقات مركبات أخرى خاصة مثل فينفاليريت ولامدا سيهالوثرين وبيتا سايفلوثرين . وقد انتهت صلاحية معظم براءات الاختراع الآن، مما يجعل هذه المركبات رخيصة وبالتالي شائعة (على الرغم من عدم إعادة تسجيل البيرميثرين والفينفاليريت بموجب عملية 91/414/EEC).