Pyrethroide

 

Pyrethroide

Pyrethroide sind synthetische Insektizide die an die Hauptwirkstoffe des natürlichen Insektizids Pyrethrum angelehnt sind. Eine Definition allein anhand der chemischen Struktur ist nicht möglich. Die Struktur eines Pyrethroids sollte von einem der natürlichen Pyrethrine hergeleitet werden können und seine biologischen Eigenschaften im Wesentlichen mit denen der bekannten Pyrethroide übereinstimmen  Typisch für Pyrethroide sind ihre rasche Wirksamkeit („knock down“) auch bei niedriger Dosierung, die geringe Giftigkeit für Warmblüter, Lipophilie und ein niedriger Dampfdruck. Pyrethroide sind billiger und in größeren Mengen herstellbar als Pyrethrum, meist sind sie besser wirksam. Einige Pyrethroide sind photostabil und damit relativ langlebig

Wirkungsweise

Wie Pyrethrum sind Pyrethroide Kontaktgifte, die die spannungsabhängigen Natriumkanäle  in den Nervenmembranen irreversibel blockieren, so dass sie vom offenen Zustand aus nicht wieder geschlossen werden können. Sie wirken in der Regel sehr schnell gegen fast alle Insekten. Die Wirkung tritt bei den weniger lipophilen Pyrethroiden rascher ein als bei den lipophilen. Pyrethroide sind nicht nützlingsschonend. Sie wirken jedoch auch vergrämend, wodurch beispielsweise ihre hohe Giftigkeit für Bienen im Freiland nicht zum Tragen kommt. Sie sind zudem sehr giftig für Fische, Amphibien und Reptilien.

Durch die Blockierung der Natriumkanäle kommt es zu einer spastischen Lähmung (Paralyse) der Insekten, und einem schnellen immobilisierenden Effekt, der noch vor dem Tod eintritt und als "knockdown" bezeichnet wird.

Resistenzen

Resistenzen gegen Pyrethroide gehen hauptsächlich auf die vermehrte Produktion von abbauenden Enzymen wie Esterasen und „mischfunktionellen“ Oxidasen zurück. Bei einer hohen Aktivität dieser Enzyme werden auch einige andere Insektizide wie DDT, Phosphorsäureester und Carbamate schneller abgebaut, man spricht hier von Kreuzresistenz. Synergisten wie das häufig verwendete Piperonylbutoxid stören den enzymatischen Abbau von Pyrethroiden. Damit verbessern sie deren Wirksamkeit und erschweren die Resistenzbildung. Bei der Entwicklung neuer Wirkstoffe wird versucht, die enzymatische Abbaubarkeit durch Anpassen der Molekülstruktur zu verringern. Einige Insektizide aus anderen Wirkstoff-Familien werden durch Esterasen und Oxidasen erst in ihre „aktive“ Form überführt. Sie zeigen somit eine „negative Kreuzresistenz“, wirken also auf pyrethroid-resistente Insektenstämme stärker als auf nicht-resistente.

Eine Resistenz gegen Pyrethroide kann auch erworben werden, wenn das Protein am Natriumkanal der Nervenzelle verändert wird. Es sind mehrere durch Mutationen ausgelöste Veränderungen der α-Untereinheit des Kanalproteins (VGSC-Protein) bekannt, die einzeln oder gemeinsam auftreten und zu einer Insensitivität gegenüber dem Pyrethroid führen. Da die Hemmung des Natriumkanals eine schnelle Immobilisierung der Insekten durch eine spastische Lähmung auslöst, was als "knockdown" bezeichnet wird, nennen sich die Resistenzen "knockdown resistance" (abgekürzt kdr). Während einzelne Mutationen die Empfindlichkeit gegen alle Pyrethroide um den Faktor 20 bis 50 senken, können andere auch als "super-kdr" bezeichnete Mutationen die Toleranz für bestimmte Typ I-Pyrethroide um das 500-fache erhöhen. Diese Mutationen verstärken andererseits die Empfindlichkeit gegen zwei andere Klassen von Insektiziden, die N-Alkylamide und die Dihydropyrazole. Die häufigste Form der Resistenz ist aber inzwischen eine Kombination dreier Punktmutationen (M815I, T917I, L920F), die zunehmend häufiger zu finden sind. So wurden diese Mutationen 2010 - 2012 bei Kopfläusen in 33 - 100% in Kalifornien, Florida und Texas, in 97% in Kanada und 98,7% in Paris gefunden.

Pflanzenschutz

Ein Hauptanwendungsgebiet für Pyrethroide ist der Einsatz gegen Schmetterlingsraupen im Baumwolle-Anbau. Pyrethroide werden weiterhin gegen eine Vielzahl von Schadinsekten angewendet; Ausnahmen sind die sich gut schützenden Woll- und Schildläuse sowie die kaum empfindlichen pflanzenpathogenen Milbenarten.

In Deutschland ist die Gesamtmenge der als Pflanzenschutzmittel verwendeten Pyrethroide gering. Im Jahre 2001 waren dort mit 52 Tonnen nur etwa 0,8 % der im Pflanzenschutz eingesetzten Insektizide Pyrethroide. Wegen ihrer hohen Wirksamkeit werden nur Aufwandmengen von 10 bis 200 g Wirkstoff pro Hektar benötigt, was deutlich weniger ist als bei den meisten anderen Insektiziden.

Für ein relativ breites Einsatzspektrum, insbesondere im Getreide- und Rapsanbau, sind in Deutschland und Österreich alpha- und zeta-Cypermethrin, Esfenvalerat, Deltamethrin und lambda-Cyhalothrin zugelassen. Die Verwendung von Cypermethrin ist in Österreich und der Schweiz erlaubt. In der Schweiz sind neben alpha- und zeta-Cypermethrin und Deltamethrin auch Bifenthrin und Cypermethrin high-cis zulässige Pflanzenschutzmittelwirkstoffe.  Die Einsatzbereiche können unterschiedlich sein: Cyfluthrin ist in Deutschland gegen den Apfelwickler zugelassen, in der Schweiz gegen Vorratsschädlinge und in Österreich für eine Vielzahl landwirtschaftlicher Anwendungsfälle. Tefluthrin und beta-Cyfluthrin sind Bestandteile in Deutschland und Österreich zugelassener Saatgutbehandlungsmittel.