Permethrin

Permethrin ist ein künstlich hergestelltes Insektizid, welches zu der Gruppe der Pyrethroide zu zählen ist.

Herkunft

Die Pyrethroide sind künstlich synthetisierte Derivate von Pyrethrinen [1]. Pyrethrine sind Extrakte aus den Blütenköpfen von afrikanischen Chrysanthemen (Pyrethrum Arten) [1]. Als ein natürlicher Wirkstoff sind Pyrethrine bereits seit 100 Jahren als wirksames Biopestizid und Insektizid bekannt und verwendet [2]. Durch die Umwandlung der chemischen Pyrethrin-Struktur konnte die Gruppe der Pyrethroide entwickelt werden. Sie weisen die Vorteile der natürlichen Wirkstoffe, also als Kontaktgift eine insektizide Wirkung, gegenüber Warmblütern jedoch nur eine sehr niedrige Giftigkeit (s.Toxizität) auf, sind jedoch zusätzlich lichtstabiler [1].

Daraus folgt, dass die künstlich hergestellten Pyrethroide eine längere Wirkungsdauer haben und dadurch insgesamt wirksamere Insektizide darstellen. Permethrin ist das erste synthetisierte photostabile Pyrethroid, seit Beginn der künstlichen Herstellung von 1973 an wurden jedoch noch weitere Pyrethroide synthetisiert [2], mit unterschiedlicher agrikultureller, medizinischer und verterinärmedizinischer Bedeutung [3].

Eigenschaften

Chemische Gruppierung

Die Gruppe der Pyrethroide sind Ester der Cycopropancarbonsäure, man unterscheidet dabei zwischen Typ-1- Pyrethroid und Typ-2- Pyrethroid [2]. Typ-1 Pyrethroide haben keine Substitition am Alpha Kohlenstoff, währen Typ-2 Pyrethroide eine Cyclo-Substitution am Alpha Kohlenstoff aufweisen. Permethrin ist ein Typ-1- Pyrethroid [2].

Permethrin ist ein Isomerengemisch aus 4 Stereoisomeren, bestehend aus 2 cis- und 2 trans-Isomeren. Die cis-Isomere gelten toxischer als die trans-Isomere [3].

Wirkungsweise

Der Wirkstoff Permethrin ist fettlöslich. Dadurch kann es durch die Kutikula der Insekten direkt in den Körper des entsprechenden Insekts gelangen und dort seine neurotoxische Wirkung entfalten, indem es an die Na+-Kanäle der Nervenzellmembranen bindet.

Die Folge davon: Die Kanäle weisen im Vergleich zu den normalen deutlich verlängerte Öffnungszeiten auf. Außerdem kommt es zusätzlich noch zu einer verlangsamten Schließung der Na+-Kanäle. Das bedeutet einen erhöhten Einstrom von Natrium-Ionen in die einzelnen Zellen. Dies funktioniert besonders gut an Nervenendigungen. Der Natrium Einstrom führt entweder zu einer spontanen Depolarisation der Zellmembran oder aber auch zu repetetiven Entladungen dieser [4,5].

Die Insekten gelangen dadurch in einen erregten Zustand, der in eine Phase der Koordinationsstörungen und schließlich Lähmungen übergeht. Der Tod tritt allerdings erst später, nach einer ausreichenden Einwirkungszeit ein [4]. Allerdings können die Insekten das Permethrin, wie alle Pyrethroide, verstoffwechseln, also abbauen, was zu einer verminderten Wirksamkeit führt. Dafür benutzen die Insekten sowohl verschiedene Entgiftungsesterasen als auch die Mixed Function Oxidase (MFO). Diese müssen wiederum blockiert werden, um eine gute Wirksamkeit des Permethrins garantieren zu können. Die Entgiftungsesterasen blockiert man mit Organophosphaten (siehe Interaktionen), die MFO beispielsweise mit Piperonylbutoxid [4].

Bei den oft beim Rind verwendeten Ohrmarken (siehe Indikation), beruht der Wirkmechanismus allerdings eher auf einem repellierenden Effekt auf die Insekten, indem die taktilen Elemente an den Extremitäten gereizt werden und diese als Folge wieder zurückgezogen werden (Fuß-Rückzieh-Effekt) [1].

Pharmakologie

Permethrin ist ein äußerst schnell wirkendes Kontaktgift. Seine Wirkung ist sowohl insektizid als auch akarizid. Es wirkt gegen alle beißenden, stechenden und auch die sogenannten saug-leckenden Insekten, zum Beispiel Weidestechfliegen, Bremsen, Kopffliegen, Zecken, Läuse, Haarlinge, Flöhe, Milben und Mücken, die nicht nur als Parasiten störend sind, sondern auch andere Krankheiten wie Leishmaniose (Schmetterlingsmücken) übertragen können. Resistenzen sind allerdings möglich und breiten sich gerade im Bereich der Zecken und Mücken immer weiter aus [1].

Permethrin wirkt nur äußerlich und hat, je nach Präparat, sogar eine Wirkungsdauer von bis zu mehreren Monaten, näheres siehe Indikation. Allerdings bezieht sich diese Tatsache hauptsächlich auf das synthetisch hergestellte Permethrin, die natürlichen Pyrethrine haben im Allgemeinen eine deutlich geringere Stabilität und werden durch Licht, Luft und Wärme sehr schnell zersetzt [1,4].

Pharmatokinetik

Die Absorption des Insektizides kann entweder oral oder dermal erfolgen, wobei die dermale Aufnahme bei Menschen bedeutender ist. Tierversuche haben gezeigt, das Permethrin nach der Absorbtion schnell und vollständig verstoffwechselt wird [6]. Permethrin konzentriert sich jedoch aufgrund seiner lipophilen Eigenschafte im Fettgewebe, infolgedessen man eine höhere Konzetration in Nerven und Gehirngewebe findet, als in anderen Organen [6]. Die Absorption über die menschliche Haut ist gegenüber anderen Säugetieren, wie Ratten, Mäusen und Affen deutlich geringer [6].

Dermale Toxizität

Beim Menschen kann durch das Tragen von Permethrin imprägnierter Kleidung keine Sensibilisierung festgestellt werden, d.h weder Lichtempfindlichkeit, noch andere Hauteffekte treten auf, jedoch wurde in manchen Fällen bei Testpersonen ein Jucken und Brennen der Haut beschrieben [6]. Beim Meerschwein hingegen wirkt Permethrin in hohen Dosen als Hautsensibilisator [6].

Neurotoxizität

Bei verschiedenen Säugetieren ist die Neurotoxizität bekannt [6]. In hohen Dosen kommt es zu verscheidenen Syptomen, wie Zittern, Krämpfen, Speicheln, verminderten Reflexen und Lähmungen [6]. Bei sehr hohen Dosen treten axonale Schädigungen auf, beim Menschen gibt es dahingehen keine detaillierten Studien [6].

Toxizität der Pyrethroiden, im Vergleich mit Permethrin

Bereit 1976 wurde die Toxizität von synthtischen Pyrethroiden auf die nicht Zielgruppe, d.h Umwelt, Säugetiere, Fische und Anthropoden untersucht:

Toxizität bei Säugetieren

Im Allgemeinen weist Permethrin und alle anderen künstlichen Pyrethroide eine sehr geringe Toxizität gegenüber Säugetieren auf [3]. Bei der oralen Aufnahme von synthetischen Pyrethroiden wurde festgestellt, dass die (-) Isomere der Pyrethroide weniger giftig sind als die (+) Isomere aller Pyrethroide [3]. Permethrin ist ein gängiger Wirkstoff in Spot-on-Präparaten bei Hunden in der Behandlung von Ektoparasiten [7,8]. Spot-on Präparate werden direkt auf die Haut aufgetragen. Dazu wird das Fell in der Schulterblattregion gescheitelt, und die Ampulle mit der Permethrin-Lösung entleert, sodass eine orale Aufnahme bei der Fellpflege möglichst ausgeschlossen werden kann.

Toxizität bei Anthropoden und Fischen

Wie auch bei den natürlichen Pyrethroide bereits bekannt, sind die künstlich synthetisierten Pyrtehroide toxisch gegenüber Fischen, Vögel weisen jedoch keine Toxizität auf [5]. Vor allem Rosmethrin und Permethrin sind stärker toxisch als die anderen Pyrethroide [5]. Oft findet man Warnhinweise auf veterinärmedizinisch eingesetzten Präparaten, beispielsweise auf Halsbändern, die Hunde damit nicht in Gewässern baden zu lassen.

Indikation

Der Wirkstoff Permethrin wird in der Tiermedizin häufig zur Bekämpfung von Ektoparasiten verwendet. Dabei unterscheidet man zwischen einem repellierenden Effekt, bei dem es durch die Reizung der taktiler Elemenenten der Parasiten zu einer Fuß-Rückzieh Wirkung kommt, und dem sogenannten Anti-Feeding Effekt, welcher verhindert, das das Wirtstier als Nahrungsquelle dient [1]. Beide Effekte können bei dem Permethrin Einsatz beobachtet werden, daher kann es sowohl zur Behandlung von einem akutem Parasitenbefall als auch bei der Ektoparasitenprophylaxe eingesetzt werden.

Es wird als Monopäraratund auch als Kombinationspräparat mit anderen Pyrethroiden eingesetzt, wie Indoxcarb, Imidacloprid oder Propoxur [1]. Die Kombination mit anderen Pyrethroiden bewirkt eine verlängerte Wirkungsdauer und eine vergrößerte Wirkungsbreite im Bezug auf die Parasitenspezies. Es wirkt darüber hinaus gegen auf dem Wirstier lebenden Ektoparasiten (stationär), gegen Läuse und Haarlinge und wird auch bei bestimmten Milbenarten eingesetzt bzw. dient zur Behandlung der Räude (Scabies) [1].

• Beim Rind gibt es spezielle Ohrclips (Handelsname: Auriplak), die einfach am Ohr des Tieres angebracht werden und dort eine Wirkdauer von 3-5 Monaten haben.

• Bei Pferden wird meist eine Emulsion verwendet (Handelsname: Wellcare), die bis zu 2 Wochen wirkt.

• Beim Hund werden verschiedene Spot-on Präparate verwendet (z.B. Exspot oder Advantix), die zwischen drei und vier Wochen, in Kombination mit dem Pyrethroiden Indoxcarb oder Imidacloprid eine erweiterte Wirkunsdauer von bis zu fünf Wochen erziehlen. Als Shampoo hat es eine einmalige Wirkdauer.
• Bei der Katze, aber auch teilweise beim Hund, wird der Wirkstoff in Puder- oder Shampooform (Handelsname: Defencare) aufgetragen, was außerdem noch gegen Zecken wirkt, allerdings nur einmalig ohne längere Wirkungsdauer, was bei den Katzen ohnehin zu toxikologischen Problemen führen würde [1].

Anwendungsgebiete Humanmedizin

Auch in der Humanmedizin wird Permethrin als Mittel der Wahl bzw. Erstlinienbehandlung gegenüber Ektoparasiten eingesetzt [9]. Es wird beispielsweise als wirksames Therapeutikum gegen die Krätzmilben (Sacroptes scabiei) benutzt (Krätze) [10]. 2,5 % Permethrin Creme, zeigt eine Wirksamkeit 65,8 % der Patienten, bei einer zweimaligen Anwendung pro Woche mit einer wöchentlichen Unterbrechung. Wird die Behandlung nach vier Wochen wiederholt, erhöht sich die Wirksamkeit auf 89,5 % der Patienten [10].

Aktuell wird gegen die Behandlung von Krätze 5 % Permethrin Creme als Erstlinienbehandlung empfohlen. Daneben findet es auch seinen Einsatz bei der Behandlung von Pediculose, welche durch Filz- oder Kopfläuse verursacht wird, wobei Permethrin 1% Shampoo oder Lotion zur Verfügung steht [9].

Weitere Anwendungsgebiete

Die United States Army benutzt mit Permethrin imprägnierte Kampfanzüge, um deren Soldaten gegenüber dem Risiko von Insektenstichen und Bissen und dessen medizinischen Folgen zu schützen [6], bzw. als wirksame Prophylaxemaßnahme. Hierbei soll vor allem gegenüber den Überträgern, sogenannten Vektoren von Leishmaniose, Lyme-Borreliose und Malaria [6], also Mosquitos, TseTse-Fliegen, menschlichen Läusen und Zecken geschützt werden. Da die Sodaten die mit Permethrin versetzte Kleidung dauerhaft bzw. täglich nutzen sollen wurden die Auswirkungen einer Langzeit Exposition untersucht.

Interaktionen und Kontraindikationen

Interaktionen

Beim Pferd kann Permethrin zu einer verlängerten Barbituratwirkung (Einleitung und Aufrechterhaltung von Narkosen) führen [11].

Werden außer Permethrin zur gleichen Zeit bestimmte Organophosphate angewandt, kann es durch diese zu einer verstärkten Wirkung des Permethrins kommen.

Kontraindikationen

Bei der Katze dürfen auf keinen Fall für Hunde oder andere Tiere bestimmte Permethrin Präparate (zum Beispiel Spot-on) verwendet werden, da es auf Katzen sehr toxisch wirkt [1,12]. Die Wirkstoffkonzentration von Permethrin ist jedoch in für Hunde geeigneten Präparaten bei Katzen kontraindiziert, da diese Spezies auf das Insektizid wesentlich sensibler reagiert [7,8]. Es besteht ein hohes Risiko für Katzen Vergiftungserscheinungen zu zeigen [7,8]. Die Vergiftung kann sowohl durch zu hoch dosierte Spot-on Präparate, als auch durch das Ablecken bei der Fellreinigung (orale Aufnahme) auftreten [7,8].

Syptome einer Permethrin Vergiftung bei Katzen sind zu eine vor allem eine erhöhte Muskelaktivität, welche durch Zuckungen, Zittern (Tremor, Ataxie) und Krämpfen (Muskelkrampf) sichtbar wird [7,8]. In Häufigkeit des Auftretends geordnet, können aber auch eine allgemein erhöhte Schmerzempfindlichkeit (Hyperaesthesia), Fieber, Pupillenerweiterung (Mydriasis) und temporäre Erblindung auftreten [7,8]. Es kann in seltenen Fällen jedoch auch zum Tod kommen [7,8].

Literaturverzeichnis

Fachbuch

[1] Löscher, W.; Ungemach, F.R.; Kroker, R. (2010): Pharmakotherapie bei Haus- und Nutztieren. Enke Verlag: 315-317

[2] Löscher, W.; Frey, H-H. (2010): Lehrbuch der Pharmakologie und Toxikologie in der Veterinärmedizin. Georg Thieme Verlag: 502-505

Fachartikel

[3] Miyamoto, J. (1967): Degradation, Metabolism and Toxicity of Synthetic Pyrethroids. Pubmed: 15-17, 20-21, 26-27

[4] Zerba, E. (1988): Insecticidal activity of pyrethroids on insects of medical importance. Parasitol Today

[5] Narahashi, T. (1996): Neuronal ion channels as the target sites of insecticides. Pubmed

[6] National Research Council (US) Subcommittee to Review Permethrin Toxicity from Military Uniforms.(1994): Health Effects of Permethrin-Impregnated Army Battle-Dress Uniforms. National Acadmies Press (US)

[7] Sutton, N.M.; Bates, N.; Campbell, A. (2007): Clinical effects and outcome of feline permethrin spot-on poisonings reported to the Veterinary Poisons Information Service (VPIS). Pumed

[8] Boland, L. A.; Angles J. M. (2009): Feline permethrin toxicity: retrospective study of 42 cases. Pubmed

[9] Gunning, K.; Pippitt, K.; Kiraly, B.; Sayler, M. (2012): Pediculosis and scabies: treatment update. Pubmed

[10] Goldust, M.; Rezaee, E.; Raghifar, R.; Hemayat, S. (2013): Treatment of scabies: the topical ivermectin vs. permethrin 2.5% cream. Pubmed

[11] Bauer, C.; Eckert, J.; Hertzberg, H.; Gottstein, B. (2000): Antiparasitika und Hinweise zur planmässigen Bekämpfung. Merkblatt zur Parasitenbekämpfung. Heft 2: Pferd. Institutes of Parasitology in Gießen, Zürich & Bern

[12] De Groot, W. D. (2014): Intravenous lipid emulsion for treating permethrin toxicosis in a cat. Pubmed