Carbamate / Organophosphate - Kleintier
CliniTox
Klinische
Toxikologie
 

I. Allgemeine Toxikologie

1. Chemisch-physikalische Eigenschaften

Die toxikologisch wichtigen Organophosphate sind Ester, Amide oder Thiolderivate von verschiedenen Phosphorsäuren. Alle Carbamate sind N-substituierte Ester der Carbamidsäure. Die meisten Organophosphate und Carbamate weisen eine gute Lipidlöslichkeit auf.
 

2. Quellen

Organophosphate und Carbamate werden sehr vielseitig als Insektizide, Akarizide, Nematizide, Herbizide, Fungizide und Antiparasitika eingesetzt. Methiocarb wird auch als Molluskizid angewendet. Dieser breiter Einsatz erfolgt in Form von Pudern, Sprays, Halsbändern, Shampoos usw. In der Industrie dienen gewisse Organophosphate auch als Weichmacher und Schmieröle. Tabun, Soman und Sarin sind als Kampfstoffe für militärische Zwecke eingesetzt worden.
 

3. Kinetik

Nach oraler Aufnahme werden die Organophosphate und Carbamate schnell und vollständig aus dem Magen-Darm-Trakt resorbiert. Auch über die Haut erfolgt eine rasche Absorption, besonders der Organophosphate. Organophosphate und Carbamate besitzen auch eine hohe Inhalationstoxizität, da sie gut über die Lungen resorbiert werden. Es folgt eine rasche Verteilung in die Gewebe, so dass klinische Symptome innerhalb von 1-2 Stunden nach Aufnahme auftreten. Die Organophosphate und Carbamate unterliegen einer hohen Metabolisierungsrate, vorallem durch oxidative und hydrolytische Spaltung, und werden daher nur gering gespeichert. Durch oxidative Desulfurierung entstehen bei gewissen Organophosphaten aktive Metaboliten: Beispiele für diese Aktivierung sind die Oxidation von Parathion zu Paraoxon und Dimethoat zu Omethoat. Die Ausscheidung der metabolisierten Wirkstoffe erfolgt hauptsächlich in Form von Konjugaten über mit Glucuronsäure oder Sulfat über den Harn.
 

4. Toxisches Prinzip

4.1Akute toxische Wirkung
Für die akute toxische Wirkung der Organophosphate und Carbamate ist die Hemmung der Acetylcholinesterase verantwortlich. Die Organophosphate führen zu einer irreversiblen Hemmung der Acetylcholinesterase, bei den Carbamaten ist diese Hemmung reversibel. Es kommt zur Anreicherung von Acetylcholin und somit zur Stimulation von cholinergen Synapsen im vegetativen Nervensystem, an den motorischen Endplatten und im ZNS. Die Akkumulation von Acetylcholin an den muskarinischen Rezeptoren bewirkt eine gesteigerte Aktivität des Parasympathicus. Nikotinische Effekte ergeben sich durch die Acetylcholinanreicherung an den neuromuskulären Endplatten. Wegen der Stimulation von zentralen cholinergen Bahnen werden die Tiere unruhig und erregt, seltener kommt es zu Krämpfen.
 
4.2Chronische toxische Wirkung
Aufgrund der kurzen chemischen Beständigkeit verursachen Organophosphate und Carbamate meist akute Vergiftungen. Einige Organophosphate (zum Beispiel Chlorpyrifos, Diazinon, Famphur, Fenthion, Haloxon, Malathion oder Parathion) können aber auch eine chronische Polyneuropathie induzieren. Dabei kommt es 1-3 Wochen nach einer akuten Exposition zu irreversiblen Degenerationen der Motoneuronen, die sich mit progredienten Lähmungen an den Hintergliedmassen manifestieren. Im Extremfall sterben die Tiere an Atemlähmung.
 
4.3Toxische Lösungsmittel
Viele Produkte enthalten neben den Organophosphaten und Carbamaten auch toxische Lösungsmittel wie Toluol oder Xylol, die eine Aspirationspneumonie verursachen können. Aceton und Isopropylalkohol reizen die Schleimhäute, führen zu Gastroenteritiden und sind nephro- und hepatotoxisch. Methanol ist neurotoxisch.
 

5. Toxizität bei Labortieren

Die Toxizität der verschiedenen Verbindungen ist sehr unterschiedlich, so reicht die orale LD50 für die Ratte je nach Stoff von etwa 0.5 mg/kg bis über 15 g/kg Körpergewicht.
 

Akute orale LD50 der Organophosphate (in mg/kg Körpergewicht):

 MausRatteKaninchenHuhn
Acephat (= Azephat)361605-1'100 852
Amiton 5.4-9  
Anilofos 472-830  
Azamethiphos 1'180-7'700  
Azinphos-ethyl 12-17.5 34
Azinphos-methyl11-207-20 277
Bromophos3'311-5'8501'600-3'7507209'700
Bromophos-ethyl210-55048-170  
Buminafos3'4757'000  
Butamifos 845-1'975  
Butifos 77-330  
Cadusafos7137  
Carbophenothion217-90 57
Chlorfenvinphos64-2009-34180-40029
Chlormephos (= Chlormefos) 7-12  
Chlorpyriphos (= Chlorpyrifos) 97-1631'000-2'00025-32
Chlorpyriphos-methyl 1'630-2'140  
Chlorthion794625-1'500  
Chlorthiophos91.47.8-10.7 45
Coumaphos 16-41  
Coumithoat 67200-500 
Crotoxyphos9074-125  
Crufomat (= Ruelen) 460-770400 
Cyanophos (= Ciafos)1'000610 24
Demeton (= Systox) 2.5-6.2  
Demeton-O 7.5  
Demeton-methyl 65  
Demeton-O-methyl (= Oxydemeton-methyl, Metasystox)4675-180  
Demeton-S 6-12  
Demeton-S-methyl 40-60  
Demeton-S-methylsulfon3038  
Demeton-S-sulfon 1.9  
Dialifos (= Dialyfos)39-6543-7158-71 
Diazinon (= Dimpylat)80-135250-3201308
Dichlofenthion 250 148
Dichlorvos (= Dichlorphos, DDVP)140-27525-80 15
Dicrotophos11.3-1516.5-22  
Diethion ( = Ethion)40-4527-208  
Diethyl-S-ethyl-2-diethylamino-phosphorthiolat-H-oxalat 6.0  
Diethyl-S-ethylmerkaptomethyl-phosphordithoat 3.7  
Diisopropylphosphorofluoridat 5-10  
Dimefox 0.5-7.5  
Dimethoat80250-387300-50037
Dimethoat-oxon 19-5430-50125
Dioxabenzofos 110-180  
Dioxathion18019-43 170
Disulfoton5.5-6.52.3-12.5  
Edifenphos 100-350  
Endothion1723  
Ethoprophos (= Ethoprop) 6255 
Etrimfos437-6201'600-1'800  
Famphur2735-62  
Fenamiphos 25  
Fenchlorphos (= Ronnel)2'630625-906420-6406'900
Fenitrothion250715-740 280
Fensulphothion 2.2  
Fenthion88190-615 15-30
Fonofos8-17.53-24.5  
Formothion102-190250-535420 
Haloxon 900  
Heptenophos 96-138  
Hexaethyltetraphosphat 7  
Iodofenphos (Jodofenphos)3'0002'1002'000 
Iprobenfos1'760490  
Isazofos 40-60  
Isofenphos91.3-12728-38.7 3
Leptophos30-6519124 
Malaoxon 158  
Malathion1902901'200150-400
Menazon890427 487
Mephosfolan119 2'800
Merphos 1'475  
Methacrifos 678  
Methamidophos107.5-201430
Methidathion25-7024-5463-8380
Methylthiophenyldimethylphosphat187  
Mevinphos4-83-12137.5
Mipafox 0.5-0.7  
Monocrotophos8-1517-20  
Morphothion 130-190  
Naled330250  
Omethoat5419-3050125
Oxydemeton-methyl 65-80  
Paraoxon0.761.8-3 2
Parathion-ethyl123.6-1510 
Parathion-methyl2009-42  
Phenkapton22061-182 886
Phenthoat350-40076-11621036
Phorat6.61.1-3.7  
Phosalon7385 661
Phosdifen5'3006'200  
Phosfolan129  
Phosmet16026 707
Phosphamidon68-3070 
Phoxim600300250-37510-40
Pirimiphos-ethyl 140-200 30-60
Pirimiphos-methyl 1'180-2'0501'150-2'30030-60
Potasan 15  
Profenofos 3587001.9
Propaphos 70-90  
Propetamphos 75-119 30-60
Prothiophos9401'500  
Prothoat19.8-20.38-8.9  
Pyrazophos 120  
Quinalphos 26-71  
Sarin 0.55  
Sulfotep 5-1025 
Sulprofos1'700176304  
Temephos2238'600-13'0003132'528
Terbufos (= Terbuphos)3.51.6  
Tetrachlorovinphos1'380480 1'500-2'600
Tetraethylpyrophosphat71.1  
Tetraethyldithiopyrophosphat 5  
Thiometon25-6085-225  
Thionazin 3.5-6.4  
Triamiphos1020  
Triazophos 57-82  
Trichlorfon30025016075
Trichloronat4016-37.5  
Trithion 28  
Vamidothion34-3764-105 2
 

Akute orale LD50 der Carbamate (in mg/kg Körpergewicht):

 MausRatteKaninchenHuhn
Aldicarb 0.93 1.3
Aldoxycarb 26.8  
Aminocarb 38-50  
Barban 1'350  
Bendiocarb4540-15635-4080
Benfuracarb17530-138 92
Benomyl > 10'000  
Butocarboxim 153275 
Butoxycarboxim 458275 
Carbachol1540  
Carbanolat 30  
Carbaril/Carbaryl 230-850710197
Carbendazim7'7006'4008'160 
Carbofuran 5.3-14.1 25-39
Carbosulfan  182-250  
Chlorbufam 2'380  
Chlorpropham 1'2005'000 
Cloethocarb7035  
Diethofencarb> 5'000> 5'000  
Dimetan90120  
Dimetilan1225  
Dinobuton 59-71 150
Dinocap509'801'190  
Dinocton 1'700  
Dioxacarb4872  
Ethiofencarb (= Ethiophencarb)224-256200-499 1'000
Fenobucarb 623-657  
Fenothiocarb4'800-7'0001'150-1'200  
Fenoxycarb > 10'000  
Formetanat1821-24 12-42
Formparanat177.2  
Furathiocarb32753  
Isoprocarb 150-180  
Mecarbam10636-53  
Methiocarb (= Mercaptodimethur)34-5810-47  179
Methomyl 17  
Methyl-thiophanat 6'600-7'5002'500 
Metolcarb109-268   
Mexacarbat1214373-5.6
Oxamyl2.35.4  
Phenmedipham 4'000 > 3'000
Pirimicarb (= Pyrimicarb)107147 25-30
Promecarb39.560  
Propamocarb1'6008'600  
Propoxur 83-95  
Thiodicarb 66-120  
Thiofanox 8.5  
Thiophanat> 15'000> 15'000  
Thiophanat-methyl3'4006'6402'270 
Trimethacarb101178  
 
Für die Ente sind folgende orale LD50-Werte angegeben: Acephat 350 mg/kg, Aldoxycarb 33.5 mg/kg, Asulam > 4 g/kg, Azamethiphos 48.4 mg/kg, Azinphos-methyl 136 mg/kg, Cadusafos 230 mg/kg, Carbaryl 1.8-2.2 g/kg, Carbofuran 0.4 mg/kg, Carbosulfan 8.1 mg/kg, Carbophenothion 121 mg/kg, Chlorpyrifos 75 mg/kg, Dialifos 940 mg/kg, Diazinon 14 mg/kg, Dichlorvos 2-7.8 mg/kg, Disulfoton 6.5 mg/kg, Edifenfos 2.7 g/kg, Fenamiphos 2 mg/kg, Fenthion 6 mg/kg, Mevinphos 4.6 mg/kg, Monocrotophos 4.8-42.2 mg/kg, Naled 52 mg/kg, Parathion-ethyl 2.1 mg/kg, Phenmedipham 2.1 g/kg, Phorat 0.62 mg/kg, Phosalon > 2 g/kg, Phosmet 1.8 g/kg, Phosphamidon 3.1 mg/kg, Pirimiphos-ethyl 79 mg/kg, Pirimiphos-methyl 2.5 mg/kg, Propetamphos 197 mg/kg, Prothoat 12-19 mg/kg, Propamocarb > 6 g/kg, Thionazin 7 mg/kg, Trimethacarb 22 mg/kg.
Für das Meerschweinchen sind folgende orale LD50-Werte angegeben: Azinphos-methyl 80 mg/kg, Bromophos 1.5 g/kg, Carbendazim 4.2 g/kg, Chlorpyrifos 504 mg/kg, Crufomat 1 g/kg, Cyanophos 324 mg/kg, Dimethoat 600 mg/kg, Dimetilan 63 mg/kg, Diazinon 250-355 mg/kg, Fenamiphos 75-100 mg/kg, Fenitrothion 500-870 mg/kg, Fenothiocarb 2 g/kg, Fensulphothion 10.5 mg/kg, Methiocarb 40 mg/kg, Phosalon 150 mg/kg, Phoxim 1.1 g/kg, Tetrachlorvinphos 1'600 mg/kg, Thionazin 10 mg/kg, Thiophanat-methyl 3.6 g/kg.
 

6. Umwelttoxikologie

Im Gegensatz zu den chlorierten cyklischen Kohlenwasserstoffen werden Organophosphate und Carbamate in der Umwelt in einem Zeitraum von Stunden bis zu wenigen Monaten abgebaut. Wegen der hohen akuten Toxizität kann die Freisetzung von Organophosphaten dennoch ernsthafte Umweltschäden verursachen. Beim Brand eines Chemikalienlagers in Schweizerhalle, in der Nähe von Basel, sind zum Beispiel 1986 grosse Mengen von Pestiziden - mit einem Hauptanteil an Organophosphaten - durch das Löschwasser in den Rhein geflossen. Menschen kamen nicht zu Schaden, doch es ereignete sich ein gewaltiges Fischsterben. Die Giftwelle zerstörte auf einer Länge von 400 km die gesamte Aalpopulation, zudem wurden bis 50 km unterhalb von Basel weitere Fischarten getötet. Einige Organophosphate wie zum Beispiel Dichlorvos wurden innerhalb von wenigen Stunden im Wasser zersetzt, andere wie Disulfoton wurden mit einer Halbwertszeit von 30-50 Tagen durch Mikroorganismen abgebaut. Wie sich später herausstellte, sind Aale besonders empfindlich gegenüber Disulfoton. Trotzdem konnte sich dank der geringen Persistenz der Organophosphate das gesamte Ökosystem wieder relativ rasch erholen.
 

II. Spezielle Toxikologie - Kleintier

1. Toxizität

1.1Akute orale LD50
-Beim Hund: Acephat 681 mg/kg Körpergewicht, Aldicarb 5-10 mg/kg, Asulam > 5 g/kg, Azinphos-methyl > 10 mg/kg, Benfuracarb 300 mg/kg, Carbaril/Carbaryl 250-795 mg/kg, Carbofuran 19 mg/kg, Chlorfenvinphos > 12 g/kg, Dialfos 94 mg/kg, Dichlorvos 100-300 mg/kg, Dimethoat 400 mg/kg, Dinocap 100 mg/kg, Dioxathion 10 mg/kg, Fenamiphos 10 mg/kg, Fenchlorphos > 500 mg/kg, Formetanat 19 mg/kg, Heptenophos 500 mg/kg, Iodophenfos 3 g/kg, Methamidophos 60 mg/kg, Mexacarbat 22 mg/kg, Parathion-ethyl und Parathion-methyl 3 mg/kg, Phenmedipham > 4 g/kg, Phoxim 250-500 mg/kg, Pirimicarb 100-200 mg/kg, Terbufos 4.5 mg/kg, Thiophanat-methyl 4 g/kg, Triazophos > 320 mg/kg, Trichlorfon 420 mg/kg, Vamidothion 40-110 mg/kg.
-Bei der Katze: Carbaryl 125-250 mg/kg, Formothion 210 mg/kg, Omethoat 50 mg/kg, Phoxim 250-500 mg/kg, Primiphos-ethyl 25-50 mg/kg, Primiphos-methyl 575-1'150 mg/kg, Sulfotep 20 mg/kg, Trichloronat 10-40 mg/kg.
 
Die Toxizität der Organophosphate und Carbamate wird gesteigert durch die gleichzeitige Anwendung von Neuroleptika, Morantel, Pyrantel, Morphinen, anderen Parasympathomimetika, Inhalationsanästhetika oder Theophyllin.
 

2. Latenz

Minuten bis Tage, abhängig davon, ob die Substanzen erst metabolisisiert werden müssen, um Toxizität zu erlangen.
 

3. Symptome

3.1Allgemeinzustand, Verhalten
Depression oder Aggression, Angst, Ataxie, seltener generalisierte Krämpfe
  
3.2Nervensystem
Tremor, fibrilläre Zuckungen, erhöhter Muskeltonus, der bei Ermüdung der Muskulatur zur Paralyse führen kann
  
3.3Oberer Gastrointestinaltrakt
Hypersalivation, Erbrechen
  
3.4Unterer Gastrointestinaltrakt
Defäkation, Tenesmus, Durchfall, Kolik
  
3.5Respirationstrakt
Dyspnoe wegen Bronchokonstriktion und -sekretion, Atemgeräusche, Husten, Atemlähmung
  
3.6Herz, Kreislauf
Bradykardie (Tachykardie ist wegen Freisetzung von Katecholaminen ebenfalls möglich)
  
3.7Bewegungsapparat
Gestreckte Haltung, steifer Gang
  
3.8Augen, Augenlider
Lakrimation, Miosis
  
3.9Harntrakt
Polyurie, unkontrollierter Harnabsatz
  
3.10Fell, Haut, Schleimhäute
Kirschrote oder bläuliche Schleimhäute (Zyanose)
  
3.11Blut, Blutbildung
Keine Symptome
  
3.12Fruchtbarkeit, Jungtiere, Laktation
Keine Symptome
 

4. Sektionsbefunde

Es treten unspezifische Veränderungen auf wie zum Beispiel Hyperämie der Lungen, starke Hypersekretion der Bronchien, Blutungen im Darm, Enteritis und Ödeme.
Histopathologische Befunde: Manchmal lässt sich eine Degranulation der Motoneuronen nachweisen.
 

5. Weiterführende Diagnostik

5.1Direkter Nachweis
-Nachweis der Organophosphate oder Carbamate im verdächtigen Präparat sowie in Mageninhalt, Blut, Harn, Leber oder Niere (mittels chromatographischen Methoden). Die Bestimmung in Körperflüssigkeiten oder Gewebe erfolgt oft zu spät, so dass die Organophosphate oder Carbamate bereits abgebaut wurden.
 
5.2Acetylcholinesterase-Test
-Einige Labors bestimmen die Cholinesteraseaktivität im hepariniserten Blut oder im Hirngewebe. Dazu müssen die Proben sofort eingefroren und eingeschickt werden. Ferner sind Kontrollproben gesunder Tiere notwendig.
 
5.3Veränderte Laborwerte
-Während der ersten Tage sind die Muskelenzyme im Serum, vor allem die Creatinkinase stark erhöht. Auch die Serumaktivität leberspezifischer Enzyme kann erhöht sein.
 

6. Differentialdiagnosen

-Schimmelpilze (Futtermittelvergiftung)
-Gastroenteritis anderer Ursache
-Pankreatitis
-Quecksilbervergiftung
-Amitrazvergiftung
-Pyrethroidvergiftung
-Vergiftung mit anderen Acetylcholinesterase-Hemmern (zum Beispiel Pyrantel)
-Fieberhafte Allgemeinerkrankung
-Myositis anderer Genese
 

7. Therapie

7.1Notfallmassnahmen
-Atmung stabilisieren
-Kreislauf stabilisieren
-Krämpfe kontrollieren
 
7.2Dekontamination und Elimination
-Wiederholte Verabreichung von Aktivkohle (auch bei dermaler Exposition)
-Reinigung von Fell und Haut
-Bei Verstopfung: Paraffinöl oder Glaubersalz
 
7.3Antidottherapie
-Atropinsulfat nach Wirkung mehrmals bis 0.2 mg/kg. Ein Viertel der Dosis i.v., den Rest i.m. oder s.c. Salivation und Feuchtigkeit der Schleimhäute kontrollieren, die Atemgeräusche sollten unter der Therapie zurückgehen. Leichtes Überatropinisieren ist indiziert, bis zum Beginn einer leichten Tachykardie; Atropinverabreichung abbrechen, sobald Hyperthermie und Motilitätsstörungen des Magen-Darm-Traktes auftreten. Die Wirkungsdauer von Atropin beträgt 6-8 Stunden, dann in abnehmender Menge nachdosieren.
-Obidoximchlorid als "Cholinesterase-Reaktivator"(der Einsatz von Reaktivatoren ist nur bei Organophosphaten indiziert, bei Carbamaten kontraindiziert!): Hund: 2-5 mg/kg langsam i.v., Wiederholung frühestens nach 20 min, in der Regel nach 2 Stunden, mindestens während 36 Stunden, bis zur Erholung. Obidoxim wirkt am besten, wenn es innerhalb der ersten 24 Stunden nach Organophosphat-Aufnahme und in Kombination mit Atropin verabreicht wird. Cave: Obidoxim selbst kann auch Cholinesterasen hemmen!
 
7.4Weitere symptomatische Massnahmen
-Aufhebung der Azidose: Natriumbicarbonat- oder Ringerlaktatinfusion
-Antiemetika: Hält das Erbrechen auch nach längerer Zeit an, Metoclopramid oder Domperidon
-Kolik: Spasmolytikum verabreichen
 

8. Fallbeispiele

8.1Eine Wohnung wurde mit Chlorpyrifos besprüht (6mal im Abstand von 3 Tagen). Während der Sprühaktion wurden die Haustiere (Hund und Katze) anderorts untergebracht und jeweils 2-3 Stunden später wieder in die behandelten Räume zurückgebracht.
Symptome: Die Katze zeigt nach der vierten Sprühaktion Anorexie, Apathie und ständiges Lecken der Pfoten. Der Hund bleibt symptomlos.
Therapie: Ringerlaktat, Ampicillin, keine Besserung. Nach 4 Tagen zeigt die Katze Paresen, Hyperästhesie, Mydriasis.
Weitere Therapie: Diazepam. Die Katze reagiert mit Muskeltremor, Hypersalivation, Miosis, Erbrechen. Dann wurde mit Atropinsulfat 0.05 mg/kg s.c. (4mal täglich über 2 Tage) und Pralidoxim 20 mg/kg s.c. (2mal täglich über 3 Tage) behandelt.
Verlauf: Deutliche Besserung, Heilung
(Jaggy & Oliver, 1990).
  
8.2Ein Hund (27 kg) frisst eine unbekannte Menge Aldicarb.
Symptome: Erbrechen, Durchfall, Tremor, Konvulsionen
Therapie: Apomorphin, Atropin, Hydrocortison, Flüssigkeit, Glukose
Symptome 1 Tag später: Tonische Krämpfe, Myalgie, Festliegen
Symptome 3 Tage später: Lähmung der Gliedmassen- und Halsmuskulatur
Verlauf: Langsame Besserung
(Tox Info Suisse).
  
8.3Eine laktierende Yorkshire Terrier-Hündin (2,8 kg) wird äusserlich mit Chlorpyrifos behandelt.
Symptome: Die Welpen zeigen 12 Stunden später Apathie, Schwäche Atemnot, Durchfall, Zittern und Krämpfe.
Therapie: Atropin: erst 0.4 mg/kg, dann 3 Wiederholungen mit 0.2 mg/kg im Abstand von 6 Stunden.
Verlauf: Heilung
(Tox Info Suisse).
  
8.4Eine Katze (3 kg) hat am Flohhalsband (Wirkstoff: Propoxur) gekaut.
Symptome: Speichelfluss, Miosis, Ataxie, Dyspnoe
Therapie: Atropin 1 mg i.m., 150 ml Ringerlaktat s.c.
Verlauf: Besserung bereits 3 Minuten nach der Behandlung
(Tox Info Suisse).
 

9. Literatur

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Ellenhorn MJ (1997) Ellenhorn's Medical Toxicology, Williams & Wilkins, Baltimore, Maryland, pp 1617-1625
 
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Kunkle G (1997) An updated review of ectoparsiticide treatments in dogs and cats. J Vet Pharmacol Therap 20, Suppl 1, 110-112
 
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