البيرثرين

البيرثرينات هي فئة من المركبات العضوية تُستخلص عادةً من نبات الأقحوان (Chrysanthemum cinerariifolium)، وتتميز بفعالية قوية كمبيد حشري من خلال تعطيل الجهاز العصبي للحشرات . يوجد البيرثرين بشكل طبيعي في أزهار الأقحوان، ويُعتبر غالبًا مبيدًا حشريًا عضويًا عند استخدامه منفردًا دون إضافة البيبيرونيل بوتوكسيد أو مواد مساعدة اصطناعية أخرى . ^{[ 1 ]} وقد عُرفت خصائصها المبيدة للحشرات والطاردة لها، واستُخدمت لآلاف السنين.

تحلّ البيرثرينات تدريجياً محلّ الفوسفات العضوية والكلوريدات العضوية كمبيدات حشرية مفضلة، إذ ثبت أن لهذه المركبات الأخيرة آثاراً سامة كبيرة ومستمرة على الإنسان. ظهرت البيرثرينات لأول مرة في الأسواق في مطلع القرن العشرين، وما زالت تُستخدم باستمرار منذ ذلك الحين في منتجات مثل مبيدات الحشرات، وبخاخات المباني، وحتى في رشّ الحيوانات لحمايتها من الأمراض المعدية. ^{[ 2 ]}

توجد البيرثرينات في أغلفة بذور نبات البيرثروم المعمر ( Tanacetum cinerariifolium )، الذي يُزرع تجاريًا منذ زمن طويل لإنتاج هذا المبيد الحشري . في ثمانينيات القرن التاسع عشر، بدأت زراعة البيرثروم في اليابان عندما زرع أوياما أزهاره في واكاياما، وروّج لاستخدامها في جميع أنحاء البلاد، وخاصةً لمكافحة القمل. واستلهامًا من ذلك، ابتكرت زوجته يوكي لفائف طاردة للبعوض، والتي أصبحت أداة فعالة ومستخدمة عالميًا لمكافحة البعوض. وتلا ذلك اهتمام علمي، حيث نشر عالم الأحياء فوجيتاني أول دراسة عن خصائص البيرثروم المبيدة للحشرات عام 1909، مما أدى إلى انطلاق أبحاث كيميائية دولية. وفي عام 1923، اكتشف ياماموتو أن المركبات النشطة في البيرثروم تحتوي على حلقة سيكلوبروبان، مستفيدًا من اهتمام أوميتارو سوزوكي. وفي وقت لاحق، قام ستودينجر وروزيكا بتحليل المركبات بعمق، وفي عام 1944، أكد لافورج وبارثيل أخيرًا الهياكل الكاملة للبيرثرين الأول والثاني، إلى جانب السينيرين الأول والثاني. ^{[ 10 ]}

بعد فترة طويلة من بدء استخدامها كمبيدات حشرية، تم تحديد بنيتها الكيميائية بواسطة _هيرمان شتاودينجر ولافوسلاف روزيتشكا عام 1924. ^{[ 11 ]} _{يُعدّ كل} من البيريثرين الأول ₍ CnH28O3 ₎ والبيريثرين الثاني ( _CnH28O5 ) إسترات متشابهة بنيويًا ذات نواة حلقية بروبانية _. البيريثرين الأول مشتق من حمض (+)- ترانس - كريسانثيميك . ^{[ 12 ] [ 13 ]} أما البيريثرين الثاني فهو مشابه له ، إلا أن إحدى مجموعتي الميثيل فيه مؤكسدة إلى مجموعة كربوكسي ميثيل، وتُسمى النواة الناتجة حمض البيريثريك. وقد مهدت معرفة بنيتهما الطريق لإنتاج نظائر اصطناعية تُعرف باسم البيريثرويدات . تُصنف البيريثرينات ضمن التربينويدات . تتضمن الخطوة الرئيسية في التخليق الحيوي للبيرثرينات الطبيعية جزيئين من ثنائي ميثيل أليل بيروفوسفات ، واللذان يتحدان لتشكيل حلقة سيكلوبروبان بفعل إنزيم كريسانثيميل ثنائي فوسفات سينثاز . ^{[ 14 ]}

يُنتج البيرثرين تجاريًا بشكل رئيسي في المناطق الجبلية الاستوائية. وتُزرع زهرة الأقحوان الدلماسي ( C. cinerariifolium ) تجاريًا على ارتفاع يتراوح بين 1600 و3000 متر فوق مستوى سطح البحر ^{[ 15 ] . [ 16 ]} ويُعزى ذلك إلى أن تركيز البيرثرين يزداد مع ارتفاع المنطقة. ولا تتطلب زراعة هذه النباتات كميات كبيرة من الماء، إذ تُوفر الظروف شبه الجافة والشتاء البارد الظروف المثلى لإنتاج البيرثرين. كما تُنتج زهرة الأقحوان الفارسي (C. coccineum) البيرثرين، ولكن بمستويات أقل بكثير. ويمكن زراعة كلا النوعين في المناطق المنخفضة ذات التربة الجافة، إلا أن مستوى البيرثرين يكون أقل. ^{[ 15 ]}

كان يُستورد البيرثروم، المستخلص من زهرة الأقحوان الفارسي ( الأقحوان الملون )، إلى أوروبا الوسطى من جورجيا في منتصف القرن التاسع عشر. ويأتي معظم إنتاج العالم من البيرثرين ونبات الأقحوان الملون (C. cinerariaefolium) اليوم من كينيا ، التي تُنتج أقوى الأزهار. ومن الدول الأخرى التي تُنتجها كرواتيا (في دالماسيا ) واليابان. وقد أُدخلت هذه الزهرة لأول مرة إلى كينيا ومرتفعات شرق أفريقيا في أواخر عشرينيات القرن العشرين. ومنذ بداية الألفية الثانية، تُنتج كينيا حوالي 70% من إنتاج العالم من البيرثروم. ^{[ 17 ]} ويزرع صغار المزارعين كميات كبيرة من هذه الأزهار، ويعتمدون عليها كمصدر دخل. كما تُعدّ مصدرًا رئيسيًا لعائدات التصدير في كينيا، ومصدرًا لأكثر من 3500 وظيفة إضافية. تم حصاد حوالي 23000 طن في عام 1975. يتم استخلاص المكونات النشطة باستخدام المذيبات العضوية للحصول على مركز يحتوي على الأنواع الستة من البيرثرينات: بيرثرين الأول ، بيرثرين الثاني ، سينيرين الأول، سينيرين الثاني، جاسمولين الأول، وجاسمولين الثاني. ^{[ 18 ]}

تُعدّ معالجة الأزهار لاستخلاص البيرثرين عملية طويلة في كثير من الأحيان، وتختلف من منطقة لأخرى. ففي اليابان مثلاً، تُعلّق الأزهار رأساً على عقب لتجف، مما يزيد تركيز البيرثرين فيها قليلاً. ^{[ 15 ]} ولاستخلاص البيرثرين، يجب سحق الأزهار. وتؤثر درجة سحق الزهرة على كلٍّ من مدة صلاحية البيرثرين وجودته. فالمسحوق الناعم الناتج أنسب للاستخدام كمبيد حشري من الأزهار المسحوقة خشناً. ومع ذلك، تتمتع الأزهار المسحوقة خشناً بفترة صلاحية أطول وتتلف بشكل أقل. ^{[ 15 ]}

يُستخدم البيرثرين على نطاق واسع كمبيد حشري ، وقد استُخدم لهذا الغرض منذ مطلع القرن العشرين. ^{[ 18 ]} في القرن التاسع عشر، كان يُعرف باسم " المسحوق الفارسي " و"المسحوق الفارسي" و"الزاخرلين". يُؤخر البيرثرين إغلاق قنوات الصوديوم ذات البوابات الفولتية في الخلايا العصبية للحشرات، مما يؤدي إلى إطلاق إشارات عصبية متكررة ومطولة. يُسبب هذا الاستثارة المفرطة موت الحشرة نتيجة فقدان التناسق الحركي والشلل. ^{[ 19 ]} تم التغلب على مقاومة البيرثرين عن طريق دمجه مع مواد مُعززة اصطناعية مثل بيبرونيل بوتوكسيد ، الذي يضمن موت الحشرة بمنع عملية إزالة السموم. ^{[ 20 ]} تُعزز المواد المُعززة فعالية البيرثرين، مما يسمح باستخدام جرعات أقل منه بفعالية.

تُعدّ البيرثرينات مبيدات حشرية فعّالة لأنها تستهدف الحشرات بشكل انتقائي دون الثدييات، وذلك بسبب حساسية أعصاب الحشرات العالية، وصغر حجم أجسامها، وانخفاض امتصاصها عبر جلد الثدييات، وكفاءة استقلابها الكبدي. ^{[ 21 ]} كما أن الثدييات قادرة على معالجة البيرثرين بسرعة، وتتمتع بدرجة حرارة جسم أعلى، مما يحدّ من فعالية البيرثرين. ^{[ 22 ]}

على الرغم من أن البيرثرين مبيد حشري قوي، إلا أنه يعمل أيضًا كطارد للحشرات بتركيزات منخفضة. تُظهر الملاحظات في المنشآت الغذائية أن الذباب لا يموت فورًا، بل يُعثر عليه بكثرة على حواف النوافذ أو بالقرب من المداخل. يشير هذا، نظرًا للجرعة المنخفضة المستخدمة، إلى أن الحشرات تُجبر على مغادرة المنطقة قبل موتها. ^{[ 23 ]} بفضل تأثيرها كمبيد حشري وطارد للحشرات، حققت البيرثرينات نجاحًا كبيرًا في الحد من أعداد الآفات الحشرية التي تُصيب الإنسان والمحاصيل والماشية والحيوانات الأليفة، مثل النمل والعناكب والقمل ، فضلًا عن البعوض والبراغيث والقراد التي قد تنقل الأمراض.

مع تزايد استخدام البيرثرينات والبيرثرويدات كمبيدات حشرية، يتزايد أيضًا عدد الأمراض والإصابات المرتبطة بالتعرض لهذه المواد الكيميائية. ^{[ 24 ]} ومع ذلك، لم تُسجّل سوى حالات قليلة أدت إلى آثار صحية خطيرة أو وفيات بين البشر، ولهذا السبب تُصنّف البيرثرويدات على أنها مواد كيميائية "منخفضة السمية" وتنتشر بكثرة في منتجات العناية المنزلية. ^{[ 21 ]} يُنظر إلى البيرثرينات على نطاق واسع على أنها أفضل للبيئة، ويمكن أن تكون غير ضارة عند استخدامها في الحقول فقط برشّات موضعية، حيث يؤدي التعرض للأشعة فوق البنفسجية إلى تحللها إلى مركبات غير ضارة. إضافةً إلى ذلك، فإن تأثيرها على النباتات يكاد يكون معدومًا، إذ تتحلل طبيعيًا أو تتحلل بفعل عملية الطهي. ^{[ 25 ]}

تشمل أنواع الآفات المحددة التي تم مكافحتها بنجاح باستخدام البيرثروم ما يلي: نطاطات أوراق البطاطس والبنجر والعنب والأوراق ذات الست بقع، وديدان الملفوف، وديدان أوراق الكرفس، وبق ساي ذو الرائحة الكريهة، وخنفساء الخيار ذات الاثنتي عشرة بقعة، وبق الليغوس على الخوخ، وذبابة العنب وذبابة الزهور، ودودة ثمار التوت البري. ^{[ 26 ]}

تُعد البيرثرينات من بين أكثر المبيدات الحشرية أمانًا في السوق نظرًا لتحللها السريع في البيئة.

تشمل أوجه التشابه بين التركيب الكيميائي للبيرثرينات والبيرثرويدات الاصطناعية آلية عمل مماثلة وسمية متطابقة تقريبًا للحشرات (أي أن كلاً من البيرثرينات والبيرثرويدات تُحدث تأثيرًا سامًا داخل الحشرة من خلال التأثير على قنوات الصوديوم). ^{[ 27 ]}

تُعزى بعض الاختلافات الكيميائية بين البيرثرينات والبيرثرويدات الاصطناعية إلى أن البيرثرويدات الاصطناعية تتمتع بثبات بيئي أطول نسبيًا من البيرثرينات. أما البيرثرينات، فتتمتع بثبات بيئي أقصر من البيرثرويدات الاصطناعية لأن تركيبها الكيميائي أكثر حساسية للأشعة فوق البنفسجية وتغيرات الرقم الهيدروجيني.

يزيد استخدام البيرثرين في منتجات مثل المبيدات الحشرية الطبيعية وشامبو الحيوانات الأليفة، لقدرته على قتل البراغيث، من احتمالية التسمم لدى الثدييات المعرضة له. وقد ظهرت حالات طبية موثقة لوفيات ناجمة عن استخدام البيرثرين، مما دفع العديد من المزارعين العضويين إلى التوقف عن استخدامه. وسُجلت حالة وفاة لفتاة تبلغ من العمر 11 عامًا، مصابة بالربو، استخدمت شامبو يحتوي على كمية ضئيلة فقط (0.2%) من البيرثرين لغسل كلبها. ومع ذلك، لا يزال من غير الواضح ما إذا كان البيرثرين وحده، أو آثار الراتنج الزيتي المسبب للحساسية ، هو المسؤول عن نوبة الربو المميتة. ^{[ 28 ]}

• المركز الدولي لأبحاث البيرثروم
• صحيفة حقائق عن البيرثرينات والبيرثرويدات - المركز الوطني لمعلومات المبيدات
• البيرثرينات والبيرثرويدات على شبكة EXTOXNET
• سمية البيرثرين والبيرميثرين في الكلاب والقطط
• واغنر، إس إل (2000). " حالة ربو مميتة لدى طفل بعد استخدام شامبو حيواني يحتوي على البيرثرين" . المجلة الغربية للطب . 173 (2): 86-87 . doi : 10.1136/ewjm.173.2.86 . PMC 1071005. PMID 10924422 .  
• هورتون، إم كيه؛ راندل، إيه؛ كامان، دي إي؛ بويد بار، دي؛ راو، في إيه؛ وايت، آر إم (2011). " تأثير التعرض قبل الولادة لبيبيرونيل بوتوكسيد وبيرميثرين على النمو العصبي في عمر 36 شهرًا" . طب الأطفال . 127 (3): e699–706. doi : 10.1542/peds.2010-0133 . PMC 3065142. PMID 21300677 .  
  • "مبيد حشري شائع الاستخدام في المنازل مرتبط بتأخر النمو العقلي لدى الأطفال الصغار" . ساينس ديلي (بيان صحفي). 10 فبراير 2011.