De nitrofuraner är kemiska föreningar med antimikrobiell syntetisk brett spektrum. Dessa används ofta för att kontrollera bakterieinfektioner hos djur som odlas för kommersiella intressen.
För närvarande finns en noggrann kontroll av deras användning, eftersom det har visats att de är potentiellt cancerframkallande och mutagena för DNA i mänskliga celler.
Grafiskt diagram över det kemiska skelettet av nitrofural, en antibakteriell förening (Källa: Vaccinationist via Wikimedia Commons)
Dess användning som en förebyggande och terapeutisk behandling hos djur som odlas för livsmedelsproduktion och köttkonsumtion har till och med varit förbjuden. Europeiska unionen kontrollerar och inspekterar förekomsten av nitrofuranbaserade antibiotika i kött, fisk, räkor, mjölk och ägg.
De första rapporterna om den antibakteriella verkan av nitrofuraner och deras derivat går tillbaka till 1940-talet. Det var 1944 när de på grund av deras antimikrobiella verkan började användas intensivt för beredning av tvålar, topikaler, deodoranter, antiseptika , etc.
Även om det finns en stor mängd skriftlig litteratur om nitrofuraner och deras derivat, är lite känt om verkningsmekanismen för dessa föreningar, även om metaboliterna av nitrofuraner har visat sig vara mer giftiga än de ursprungliga föreningarna själva. .
Egenskaper hos nitrofurans
Dessa föreningar kännetecknas av en heterocyklisk ring bestående av fyra kolatomer och en syre; substituenterna är en azometingrupp (-CH = N-) som är bunden till kol 2 och en nitrogrupp (NO2) som är bunden till kol 5.
Dodd och Stillmanl, 1944, testade 42 furanderivat, upptäckte att nitrofurazon (den första nitrofuran) innehöll azometin-gruppen (-CH = N-) som en sidokedja, denna förening visade sig vara mycket effektiv som en antimikrobiell kemikalie när den applicerades i en aktuell.
Dodd och Stillmanl hävdade dessutom att ingen av nitrofuranföreningarna fanns i naturen. Idag fortsätter det att vara fallet, alla nitrofuraner syntetiseras syntetiskt i laboratoriet.
Nitrofuraner definierades ursprungligen som kemoterapeutiska föreningar, eftersom de kontrollerade bakterieinfektioner och tydligen inte "skadade" patienten som intog dem.
Mellan 1944 och 1960 syntetiserades och studerades mer än 450 föreningar som liknar nitrofurazon för att bestämma deras antimikrobiella egenskaper, men för närvarande används endast sex kommersiellt, dessa är:
- Nitrofurazon
- Nifuroxime
- Guanofuracinhydroklorid
- Nitrofurantoin
- Furazolidone
- Panazona
De flesta av dessa föreningar är dåligt lösliga i vatten och vissa är lösliga endast i syralösningar genom bildning av salter. De är emellertid alla lättlösliga i polyetylenglykoler och i dimetylformamid.
Handlingsmekanismer
Det sätt som nitrofuraner verkar inuti organismer är för närvarande inte väl förstått, även om det har föreslagits att deras verkningsmekanism har att göra med nedbrytningen av nitrofuranringen.
Detta bryts ned och separeras inom de medicinerade individerna. De grenade nitrogrupperna reser genom blodomloppet och blir inbäddade genom kovalenta bindningar i vävnader och cellväggar hos bakterier, svampar och andra patogener.
Eftersom dessa föreningar snabbt metaboliseras i kroppen efter intag, bildar de metaboliter som binder till vävnadsproteiner och skapar instabilitet och svaghet i patientens och patogenens inre vävnadsstruktur.
Grafiskt diagram över det kemiska skelettet av nifuratel, en svampdämpande förening (Källa: Vaccinationist Via Wkimedia Commons)
Föreningarna och olika derivat av nitrofuraner visar en varierande effektivitet i varje bakterieart, protosoan och svamp. Vid låga koncentrationer fungerar emellertid de flesta nitrofuraner som bakteriostatiska föreningar.
Trots att de är bakteriostatiska, när föreningarna appliceras i något högre koncentrationer, blir de bakteriedödande. Vissa är till och med bakteriedödande i minimala hämmande koncentrationer.
Nitrofurans har förmågan att överföra på ett resterande sätt till sekundära arter, vilket visades genom följande experiment:
Griskött behandlades med kol 14 (C14) märkt nitrofuraner. En grupp råttor matades sedan sådant kött och därefter konstaterades att cirka 41% av den totala mängden nitrofuraner som var märkta och administrerade till köttet fanns inne i råttorna.
Klassificering
Nitrofuraner klassificeras vanligtvis i två klasser: klass A och klass B.
Klass A innefattar de enklare nitrofuranerna representerade av vad som kallas "formel I", där R-grupperna är alkyl-, acyl-, hydroxialkyl- eller karboxylgrupper, tillsammans med estrar och vissa derivat.
Vissa föreningar av klass A eller "formel I" är: nitrofuraldehyder och deras diacetater, metylnitrofurylketon, nitrosilvan (5-nitro-2-metylfuran), nitrofurfurylalkohol och dess estrar och andra föreningar med liknande struktur.
I klass B är grupperade derivat av vanliga karbonyler såsom semikarbazon, oxim och de mer komplexa analogerna som har framställts hittills inom laboratorier. Dessa föreningar kallas "formel II".
Båda klasserna har markerad antimikrobiell aktivitet in vitro, men vissa medlemmar av klass B har bättre in vivo-aktivitet än någon av föreningarna som tillhör klass A.
Nitrofuran metaboliter
Den farmakologiska användningen av nitrofuraner förbjöds av Europeiska unionen, trots att nitrofuraner och deras derivat snabbt assimileras av metabolismen hos patienter, genererar de en serie stabila metaboliter som binder till vävnader och är potentiellt toxisk.
Dessa metaboliter frisätts lätt på grund av nitrofurans löslighet vid sura pH.
Således producerar den sura hydrolysen som förekommer i magen hos djur och patienter behandlade med nitrofuraner många reaktiva metaboliter som kan binda kovalent till vävnadsmakromolekyler, såsom proteiner, lipider, bland andra.
Hos alla livsmedelsproducerande djur har dessa metaboliter en mycket lång halveringstid. När de konsumeras som mat kan dessa metaboliter frigöras eller, om inte, deras sidokedjor.
Genomgående tester genomförs för närvarande på livsmedel av animaliskt ursprung med högeffektiv vätskekromatografi (namn härrörande från engelska High Performance Liquid Chromatography) för att detektera minst 5 av nitrofurans metaboliter och deras derivat, dessa är:
- 3-amino-2-oxazolidinon
- 3-amino-5-metylmorfolino-2-oxazolidinon
- 1-aminohydantoin
- Semikarbazid
- 3,5-dinitrosalicylsyrahydrazid
Alla dessa föreningar som frigörs som metaboliter av nitrofurankemiska reagens är potentiellt cancerframkallande och mutagena för DNA. Dessutom kan dessa föreningar frisätta sina egna metaboliter under sur hydrolys.
Detta innebär att varje förening är en potentiellt toxisk metabolit för individen efter sur hydrolys i magen.
referenser
- Cooper, KM, & Kennedy, DG (2005). Nitrofuran-antibiotikametaboliter upptäcktes i delar per miljon koncentrationer i näthinnan hos grisar - en ny matris för förbättrad övervakning av nitrofuranmissbruk. Analyst, 130 (4), 466-468.
- EFSA-panelen för föroreningar i livsmedelskedjan (CONTAM). (2015). Vetenskapligt yttrande om nitrofuraner och deras metaboliter i livsmedel. EFSA Journal, 13 (6), 4140.
- Hahn, FE (red.). (2012). Verkningsmekanism för antibakteriella medel. Springer Science & Business Media.
- Herrlich, P., & Schweiger, M. (1976). Nitrofurans, en grupp syntetiska antibiotika, med ett nytt sätt att handla: diskriminering av specifika messenger-RNA-klasser. Proceedings of the National Academy of Sciences, 73 (10), 3386-3390.
- McCalla, DR (1979). Nitrofuraner. I Mechanism of Action of antibakteriella medel (s. 176-213). Springer, Berlin, Heidelberg.
- Miura, K., & Reckendorf, HK (1967). 6 Nitrofuranerna. Pågår inom medicinsk kemi (vol. 5, s. 320-381). Elsevier.
- Olive, PL, & McCalla, DR (1975). Skador på däggdjurscell-DNA av nitrofuraner. Cancerforskning, 35 (3), 781-784.
- Paul, HE, Ells, VR, Kopko, F., & Bender, RC (1959). Metabolisk nedbrytning av nitrofuranerna. Journal of Medicinal Chemistry, 2 (5), 563-584.
- Vass, M., Hruska, K., & Franek, M. (2008). Nitrofuranantibiotika: en granskning av tillämpningen, förbudet och restanalys. Veterinärmedicin, 53 (9), 469-500.