ピレトリン

ピレトリンは、通常キク科植物から抽出される有機化合物の一種で、昆虫の神経系を標的として強力な殺虫作用を発揮します。ピレトリンはキクの花に自然に存在し、ピペロニルブトキシドや他の合成補助剤と組み合わせていない場合は有機殺虫剤とみなされることが多いです。^[1]ピレトリンの殺虫・虫よけ作用は数千年にわたって知られ、使用されてきました。

ピレトリンは、有機リン化合物や有機塩素化合物が人体に重大かつ持続的な毒性効果を持つことが明らかになったため、徐々にこれらの化合物に取って代わって、殺虫剤として選ばれるようになっています。ピレトリンは 1900 年代に初めて市場に登場し、それ以来、殺虫剤、建築用殺虫剤、さらには動物が感染症にかからないようにするための散布など、さまざまな製品に使用され続けています。^[2]

ピレトリンは、多年生植物の 除虫菊（Chrysanthemum cinerariaefolium ）の種子ケースに含まれており、古くから殺虫剤の原料として商業的に栽培されてきました。ピレトリンは何千年もの間、殺虫剤として使用されてきました。中国では紀元前1000年頃から菊の植物を砕いてその粉末を殺虫剤として使用していたと考えられています。中国の周王朝がピレトリンの殺虫特性を広く利用していたことは広く知られていました。^{[10]何世紀にもわたり、イランでは菊の花を砕いて}ペルシャ粉という家庭用殺虫剤を製造してきました。ピレトリンは、1800年頃にアジアで、菊の植物に含まれる強力な化学物質で、砕いた花の殺虫特性の原因であることが判明しました。ナポレオン戦争では、フランス兵がノミやコロモジラミを寄せ付けないためにこの花を使用しました。^{[10] [疑わしい–議論する]}

殺虫剤として使用され始めてからかなり経った1924年、ヘルマン・シュタウディンガーとラヴォスラフ・ルジチカによってその化学構造が決定された^。[11] ピレトリンI（C _n H ₂₈ O ₃）とピレトリンII（C _n H ₂₈ O ₅）は、シクロプロパン核を持つ構造的に関連したエステルである。ピレトリンIは、（+）-トランス-菊酸の誘導体である。^{[12] [13]ピレトリンIIは密接に関連しているが、1つのメチル基がカルボキシメチル基に酸化されており、結果として生じる核はピレトリック酸と呼ばれる。その構造の知識により、}ピレスロイドと呼ばれる合成類似体の製造への道が開かれた。ピレトリンはテルペノイドに分類される。天然ピレトリンの生合成における重要なステップは、 2つのジメチルアリルピロリン酸分子が、酵素クリサンテミル二リン酸合成酵素の作用によって結合してシクロプロパン環を形成することです。^[14]

商業的なピレトリンの生産は、主に赤道付近の山岳地帯で行われている。ダルマチアキク（C. cinerariifolium ）の商業栽培は、海抜1600～3000メートル^[15]の高度で行われている。 ^[16]これは、標高がこのレベルまで上昇するとピレトリンの濃度が上昇することが示されているためである。これらの植物の栽培には、半乾燥地帯と涼しい冬が最適なピレトリンの生産をもたらすため、多くの水を必要としない。ペルシャキク C. coccineumもピレトリンを生産するが、そのレベルははるかに低い。どちらも低標高地帯の乾燥した土壌に植えられることがあるが、ピレトリンの濃度は低い。^[15]

ペルシャのキク（ペインティッドデイジー）から抽出された除虫菊は、19世紀半ばにはすでにジョージアから中央ヨーロッパに輸入されていました。今日、世界のピレトリンとC. cinerariaefoliumの供給のほとんどは、最も強力な花を生産するケニアから来ています。他の国にはクロアチア（ダルマチア）と日本があります。この花は1920年代後半にケニアと東アフリカの高地に初めて導入されました。2000年代以降、ケニアは世界の除虫菊供給の約70％を生産しています。^[17]かなりの量の除虫菊は、収入源としてそれに依存している小規模農家によって栽培されています。これはケニアの主要な輸出収入源であり、3,500人以上の追加雇用の源です。 1975年には約23,000トンが収穫されました。有効成分は有機溶剤で抽出され、ピレトリンI、ピレトリンII 、シネリンI、シネリンII、ジャスモリンI、ジャスモリンIIの6種類のピレトリンを含む濃縮物が得られます。^[18]

ピレトリンを栽培するために花を加工する作業は、多くの場合、長いプロセスであり、地域によって異なります。たとえば、日本では、花を逆さまに吊るして乾燥させるため、ピレトリンの濃度がわずかに高まります。^[15]ピレトリンを加工するには、花を砕く必要があります。花を砕く程度は、ピレトリンの使用期間と品質の両方に影響します。生成される粉末は、粗く砕いた花よりも、殺虫剤としての使用に適しています。ただし、粗く砕いた花の方が保存期間が長く、劣化も少なくなります。^[15]

ピレトリンは殺虫剤として最も一般的に使用されており、1900年代からこの目的で使用されています。^[18] 1800年代には、「ペルシャパウダー」、「ペルシャペリトリ」、「ザケルリン」として知られていました。ピレトリンは昆虫の神経細胞内の電位依存性ナトリウムチャネルの閉鎖を遅らせ、神経発火を繰り返して延長させます。この過剰興奮により、昆虫は運動協調の喪失と麻痺により死にます。^{[19]ピレトリンに対する耐性は、}ピペロニルブトキシドなどの合成相乗剤と殺虫剤を組み合わせることで回避されています。これら2つの化合物が一緒になって昆虫の解毒を防ぎ、昆虫の死を確実にします。^[20]相乗剤はピレトリンの有効性を高め、より少ない用量で効果を発揮できるようにします。ピレトリンは、昆虫の神経に対する感受性が高く、昆虫の体が小さく、哺乳類の皮膚吸収が低く、哺乳類の肝臓代謝がより効率的であるため、哺乳類よりも昆虫を選択的に標的とするため、効果的な殺虫剤です。^[21]また、哺乳類はピレトリンを素早く処理することができ、体温が高いため、ピレトリンが効果的に作用しません。^[22]

ピレスリンは強力な殺虫剤ですが、低濃度では虫よけとしても機能します。食品施設での観察では、ハエはすぐには死なず、窓辺や出入り口付近でよく見られることがわかっています。これは、低用量の適用により、昆虫は死ぬ前にその場所から追い出されることを示唆しています。 ^[23]ピレスリンは、殺虫効果と虫よけ効果により、アリ、クモ、シラミ、および病気を媒介する可能性のある蚊、ノミ、ダニなど、人間、作物、家畜、ペットに影響を及ぼす害虫の個体数を減らすのに非常に効果的です。

ピレトリンとピレスロイドが殺虫剤としてますます使用されるようになるにつれて、これらの化学物質への曝露に関連する病気や傷害の数も増加しています。^[24]しかし、深刻な健康被害や人体への死亡につながるケースはほとんど発生していないため、ピレスロイドは「低毒性」化学物質として分類され、家庭用品に広く使用されています。^[21]ピレトリンは環境に優しいと広く考えられており、紫外線にさらされると無害な化合物に分解されるため、野外で局所的に散布する場合にのみ無害です。さらに、ピレトリンは自然に分解するか、調理プロセスによって分解されるため、植物への永続的な影響はほとんどありません。^[25]

除虫菊によって効果的に防除された特定の害虫種には、ジャガイモ、ビート、ブドウ、六点ヨコバイ、キャベツループジ、セロリの葉の層、セイのカメムシ、十二点キュウリハムシ、桃のカメムシ、ブドウとハナアザミウマ、クランベリーフルーツワームなどがあります。^[26]

ピレトリンは環境中で急速に分解されるため、市場で最も安全な殺虫剤の一つです。

ピレトリンと合成ピレスロイドの化学的類似点としては、作用機序が類似していることと、昆虫に対する毒性がほぼ同一であることが挙げられる（すなわち、ピレトリンとピレスロイドは両方ともナトリウムチャネルに作用して昆虫に毒性効果を引き起こす）。^[27]

ピレトリンと合成ピレスロイドの化学的性質の違いにより、合成ピレスロイドはピレトリンよりも比較的長い環境残留性を持っています。ピレトリンの環境残留性は合成ピレスロイドよりも短いですが、これはその化学構造が紫外線や pH の変化の影響を受けやすいためです。^{[引用が必要]}

ノミを殺す能力があるという理由で、天然の殺虫剤やペット用シャンプーなどの製品にピレトリンを使用すると、曝露した哺乳類に毒性が生じる可能性が高くなります。ピレトリンの使用による死亡例が報告されており、多くの有機農家がピレトリンの使用を中止しています。喘息の既往歴がある11歳の少女が、犬を洗うのに少量（0.2%ピレトリン）のシャンプーを使用したために死亡した事例が記録されています。^[28]

ヒトに対する慢性毒性は、呼吸によって肺に入ることで最も速く発現し、皮膚から吸収されるとよりゆっくりと発現する。 ^{[29]曝露後に} アレルギー反応が発現することがあり、かゆみや皮膚の炎症、灼熱感を引き起こす。^[30]半合成ピレスロイドではアレルギー性成分のピレスリンが除去されているため、こうしたタイプの反応はまれである。^[31]ピレスリンの代謝化合物は、その元となった化合物よりも哺乳類に対する毒性が低く、化合物は肝臓や消化管で分解されるか、糞便として排泄される。組織内に蓄積される証拠は見つかっていない^[要出典]。

ピレスリンの粗生成物であるピレスリンへの曝露は、^[31]哺乳類に有害な健康影響を引き起こします。ピレスリンには、市販のピレスロイドにはないアレルギー作用もあります。^[31] 哺乳類では、ピレスリンへの有毒な曝露により、舌や唇のしびれ、よだれ、無気力、筋肉の震え、呼吸不全、嘔吐、下痢、発作、麻痺、および死亡につながる可能性があります。^[29] 人間が高レベルのピレスリンに曝露すると、喘息性呼吸、くしゃみ、鼻づまり、頭痛、吐き気、協調運動障害、震え、けいれん、顔面紅潮、および腫れなどの症状を引き起こす可能性があります。^{[32] [信頼できない情報源? ]}毒性に続いてアレルギーの悪化につながる免疫系の損傷の可能性があります。^[29]乳児は皮膚に浸透しやすいため除虫菊をうまく分解することができず、成人と同様の症状を引き起こしますが、死亡リスクが高まります。^[33]

水域では、ピレスリンの毒性は変動し、温度、水、酸性度の上昇とともに増大する。ピレスロイドはこれらの領域に蓄積することがあるため、使用後の流出は堆積物に生息する水生生物にとって懸念事項となっている。^{[34]水生生物はピレスリンの毒性に極めて敏感であり、}レイクトラウトなどの種で記録されている。ピレスリンは鳥類やほとんどの哺乳類によって速やかに代謝されるが、魚類や水生無脊椎動物はこれらの化合物を代謝する能力を欠いており、副産物の有毒な蓄積につながる。^[29]水域でのピレスロイドの蓄積に対抗するため、環境保護庁（EPA）は2つの表示イニシアチブを導入した。ピレスロイドおよび相乗効果ピレスリンの非農業用屋外製品の環境有害性および一般表示は、住宅、商業、公共施設、および工業地域での使用後に水域への流出を減らすために2013年に改訂された。^[35]ピレスロイド散布飛散防止イニシアチブは、農作物に使用されるすべてのピレスロイド製品のラベル表示の文言を更新しました。^[35]低用量でも魚類や水生無脊椎動物に対する毒性が高いため、EPAは無農薬方法や周囲の水生環境への害が少ない代替化学物質などの代替方法を推奨しています。^[36]

ピレトリンは主に陸上で使用され、使用される場所に影響を与えることもあります。例えば、ピレトリンは散布された畑に残留する性質があります。作物に残留すると、肉の生産に悪影響を与える可能性があります。^[37]

ピレトリンは非特異的殺虫剤として広く使用されています。ミツバチはピレトリンに特に敏感で、致死量は0.02マイクログラムと非常に少ないことが分かっています。^{[1]この感受性と}花粉媒介者の減少のため、ピレトリンは、通常の花粉交配時間を避けて夜間に散布し、粉剤ではなく液体で散布することが推奨されています。^[38]

• 国際除虫菊研究センター
• ピレトリンおよびピレスロイドに関するファクトシート - 国立農薬情報センター
• EXTOXNET のピレトリンとピレスロイド
• 犬と猫におけるピレトリンとペルメトリンの毒性
• Wagner, SL (2000)。「ピレトリンを含む動物 用シャンプーの使用後に小児に生じた致死的喘息」。The Western Journal of Medicine。173 ( 2): 86–7。doi :10.1136/ewjm.173.2.86。PMC 1071005。PMID 10924422。 
• Horton, MK; Rundle, A.; Camann, DE; Boyd Barr, D.; Rauh, VA; Whyatt, RM (2011). 「ピペロニルブトキシドおよびペルメトリンへの出生前曝露が 36 か月の神経発達に与える影響」.小児科学. 127 (3): e699–706. doi :10.1542/peds.2010-0133. PMC  3065142. PMID  21300677 .
  • 「家庭でよく使われる殺虫剤が幼児の精神発達の遅れと関連」ScienceDaily (プレスリリース) 2011 年 2 月 10 日。