Insekticidet chlorfenapyr kan kontrollere malariamyggen ved en ny mekanisme og er interessant i kampen mod malaria, især i de områder hvor der er udviklet resistens mod andre midler [2,3].
Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 6/7, 2012 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder. Se relaterede artikler nederst på siden.
Af Anne-Mette Vire1, Maria Kjeldstrup Christensen2, Julie Dam Larsen3 og Tina Mønster3
1Lektor, Risskov Gymnasium, 2Institut for Kemi, Aarhus Universitet, 3Institut for Bioscience, Aarhus Universitet
Chlorfenapyr blev opdaget i 1985 som et giftstof fra bakterien Streptomyces fumanus [4]. I 1988 blev chlorfenapyr, der er en halogenpyrrol, syntetiseret [5]. I de lande, der tillader anvendelsen af chlorfenapyr, bruges det i bomuldsmarker mod insekter og mider eller i væksthuse. Stoffet er virkningsfuldt mod de insekter, mider mv. der er modstandsdygtige over for carbamater, organofosfater og pyrethroidforbindelser [6].
Virkningsmekanismen
Chlorfenapyrs virkningsmekanisme er ny ift. andre anvendte insekticiders, man kalder det for et proinsekticid, idet stoffet først aktiveres gennem metabolisering. Pyrrolen i den aktiverede forbindelse forstyrrer den oxidative fosforrylering i mitochondrier, således at cellernes vitale produktion af ATP afbrydes og organismen dør [5,7].
Chlorfenafyrs effekter på miljøet
De første tegn på kroniske effekter af chlorfenapyr bliver observeret i fugles formering. Amerikanske myndigheder igangsætter en grundig undersøgelse af stoffets tilstedeværelse i miljøet og de økologske effekter. Den akutte giftvirkning er høj, især for vandlevende organismer, og laboratorieforsøg på mus og rotter viser celleforandringer og anormaliteter i hjernen [8].
De amerikanske myndigheder (EPA, Environmental Protection Agency) forbyder anvendelsen af chlorfenapyr udendørs pga. disse undersøgelser og uafklarede følgevirkninger, da alle levende organismer med mitochondrier har tilsvarende metaboliske processer [9].
Chlorfenapyr nedbrydes langsomt i vand og det har tendens til biokoncentrering [9]. Det binder kraftigt til jordpartikler og dermed transporteres det tilsyneladende ikke med regnvand ned gennem jordprofilet til grundvandet, da det forbliver bundet til jordpartiklerne. Med andre ord, det bliver i miljøet, hvor det bliver brugt. Det kan ses som en fordel, da stoffet forbliver aktivt over længere tid. Samme argument udgør også ”akilleshælen”, idet eksponeringen øges over for de organismer, der ikke er målet. Chlorfenapyrs nedbrydningsprodukter i jord er ikke fuldstændig kendt og der mangler undersøgelser [8]. Man ved derfor endnu ikke om nedbrydningsprodukterne forurener grundvandet.
Resistensudvikling
Australien godkendte i 1998 chlorfenapyr til anvendelse i bomuldsmarker og allerede i 2001 opdagede man det første tilfælde af resistens hos mider i Australien [10].
Studier af insekticider viser tydeligt, at når et insekticid anvendes over tid, stiger antallet af resistente arter. DDT var det første insekticid, der blev brugt globalt og resistens viser sig straks i 1946. I løbet af de følgende årtier stiger antallet af resistente arter (figur 2) [11].
Kemikalievirksomheden BASF har planer om at introducere to nye kemisk behandlede myggenet (ITN, Insecticide-treated mosquito net, LLIN, Long-lasting insecticidal net). De indeholder chlorfenapyr som aktiv ingrediens til brug indendørs, f.eks. til at sove under. Produkterne afventer i følge producentens hjemmeside test og godkendelse [4].
Når man kender historien om de øvrige insekticider [12] og ser på det, man allerede ved om chlorfenapyr, er der nok ikke grund til optimisme for anvendelsen af dette stof til malariabekæmpelse. Der vil være omkostninger på den ene eller anden måde, og det er tvivlsomt om chlorfenapyr er et godt alternativ til DDT.
En sammenligning af de økologiske og toksikologiske egenskaber (figur 3) viser, at der endnu ikke entydigt er beskrevet et godt middel uden alvorlige sideeffekter på miljø eller mennesker.
Vi vil gerne rette en stor tak til vores vejleder i dette projekt Michael Goodsite for positivt og inspirerende samarbejde og til Marianne Glasius og Henrik Skov for hjælp til denne artikelserie.
Malaria og insekticider
Malaria er et alvorligt problem i store dele af verden. Nye tal viser at der er registreret 216 mio. tilfælde af malaria og det anslås at 655.000 mennesker døde af malaria i 2010 [1].
Det er en kontinuerlig proces at finde gode alternativer til DDT, carbamater, organofosfater og ikke mindst pyrethroider i malariabekæmpelsen. Midlet skal have effekt på målorganismen uden at det skader andre organismer eller spredes og ophobes i miljøet. Dertil kommer, at hver gang et nyt middel introduceres, opstår der resistens mod midlet efter noget tid.
Referencer:
1. WHO (2011). World Health Organization. World malaria report: 2011.
2. Guessan, R.N. et al. (2007). Chlorfenapyr. A pyrrole insecticide for the control of pyrethroid or DDT resistant Anopheles gambiae (Diptera. Culicidae) mosquitoes. Acta Tropica 102 (2007) 69–78.
3. Raghavendra et al. (2011). Chlorfenapyr. a new insecticide with novel mode of action can control pyrethroid resistant malaria Vectors. Malaria Journal, 10. 16
4. BASF (2012). Chorfenapyr. Taking the energy out of insects. [http.//www.agro.basf.com/agr/AP-Internet/en/content/solutions/solution_highlights/chlorfenapyr/index. Tilgængelig 16.02.2012]
5. Treacy, M., et al., 1994. Uncoupling activity and pesticidal properties of pyrroles. Biochem. Soc. Trans. 22, 244–247.
6. Read, B. L. & Farlow, R. A. (1998). Chlorfenapyr. a new insecticide for urban pest management. Proceedings from 1998 National Conference on Urban Entomology, San Diego CA. p 104
7. Rand, G. M. (2004). Fate and effects of the insecticide–miticide chlorfenapyr in outdoor aquatic microcosms. Ecotoxicology and Environmental Safety 58 (2004) p.50–60
8. EPA (1997). Chlorfenapyr Insecticide-Miticide. Environmental Fate and Ecological Effects Assessments and Characterization for a Section 3 for Use on Cotton. Ecological Risk Assessment Briefing Packet for Chlorfenapyr, May 1, 1997; Section 3 EFED Assessment (DP Barcode. 210808)
9. EPA (2000). Office of prevention, pesticides and toxic substances. United States. Decision Memorandum Environmental Protection Agency. Washington, D.C.
10. Herron G.A. & Rophail J. (2003). First detection of chlorfenapyr (Secure (R)) resistance in twospotted spider mite (Acari. Tetranychidae) from nectarines in an Australian orchard following a single application of product to nectarines. Exp. Appl. Acarol. 31. 131–134.
11. Denholm & Williamson.2002. Insecticide Resistance on the Move. Science. Vol. 297; 2222-2223.
12. Larsen, J. D. et al. (2012). Hvis ikke DDT- hvad så? Dansk Kemi nr. 5, 38-39.
Figur 1. Chlorfenapyr (IUPAC navn: 4-bromo-2-(4-chlorophenyl)-1-ethoxymethyl-5-trifluoromethyl-1H-pyrrol-3-carbonitril).
Figur 2. Resistensudvikling generelt.
Vandret kasse: repræsenterer hvornår angivne bekæmpelsesmiddel har været anvendt i naturen. Årstal i parentes angiver første registrerede tilfælde af resistens mod midlet. Data fra [11].
Figur 3. Sammenligning af insekticiders økologiske og toksikologiske effekter.
Figur 4. DDT transporteres til arktis i atmosfæren og stoffet kan spores i de arktiske pattedyr. Chlorfenapyr udviser ikke samme jump-effekt, da det binder sig kraftigere til jordpartikler og er mindre flygtigt.
Foto: Karin Frykman.
