Nitrofurans egenskaper, virkningsmekanisme og klassifisering

De nitrofuraner De er kjemiske forbindelser av syntetisk opprinnelse med bredspektrede antimikrobielle funksjoner. Disse brukes ofte til å kontrollere bakterielle infeksjoner hos dyr som blir oppdratt for kommersielle interesser..

For tiden er det en streng kontroll av bruken av dem, siden det er vist at de potensielt er kreftfremkallende og mutagene for DNA i menneskelige celler.

Dens bruk som en forebyggende og terapeutisk behandling hos dyr oppdrettet for matproduksjon og kjøttforbruk har til og med vært forbudt. EU kontrollerer og inspiserer tilstedeværelsen av nitrofuranbaserte antibiotika i kjøtt, fisk, reker, melk og egg.

De første rapportene om den antibakterielle virkningen av nitrofuraner og deres derivater dateres tilbake til 1940-tallet. Det var i 1944 da de på grunn av deres antimikrobielle virkning begynte å bli brukt intenst i tilberedningen av såper, topikaler, deodoranter, antiseptiske midler osv..

Selv om det er en stor mengde skriftlig litteratur om nitrofuraner og deres derivater, er lite kjent om virkningsmekanismen til disse forbindelsene, selv om metabolittene til nitrofuraner har vist seg å være mer giftige enn de originale forbindelsene..

Artikkelindeks

• 1 Kjennetegn ved nitrofuraner
• 2 Handlingsmekanismer
• 3 Klassifisering
• 4 Nitrofuran-metabolitter
• 5 Referanser

Kjennetegn ved nitrofuraner

Disse forbindelsene er preget av en heterosyklisk ring bestående av fire karbonatomer og ett oksygen; substituentene er en azometingruppe (-CH = N-) som er bundet til karbon 2 og en nitrogruppe (NO2) som er bundet til karbon 5.

Dodd og Stillmanl, i 1944, og testet 42 furanderivater, oppdaget at nitrofurazon (den første nitrofuran) inneholdt azometin-gruppen (-CH = N-) som en sidekjede, denne forbindelsen viste seg å være svært effektiv som et antimikrobielt kjemikalie når den ble brukt aktuelt.

I tillegg hevdet Dodd og Stillmanl at ingen av nitrofuranforbindelsene ble funnet i naturen. I dag fortsetter det å være tilfelle, alle nitrofuraner syntetiseres syntetisk i laboratoriet.

Nitrofuraner ble opprinnelig definert som kjemoterapeutiske forbindelser, siden de kontrollerte bakterielle infeksjoner og tilsynelatende ikke "skadet" pasienten som fikk dem..

Mellom 1944 og 1960 ble mer enn 450 forbindelser som ligner på nitrofurazon syntetisert og studert for å bestemme deres antimikrobielle egenskaper, men for tiden brukes bare seks kommersielt, disse er:

- Nitrofurazon

- Nifuroxime

- Guanofurazin hydroklorid

- Nitrofurantoin

- Furazolidon

- Panazona

De fleste av disse forbindelsene er lite oppløselige i vann, og noen er bare oppløselige i syreoppløsninger, gjennom dannelse av salter. Imidlertid er de alle lett oppløselige i polyetylenglykoler og i dimetylformamid..

Handlingsmekanismer

Måten nitrofuraner virker i organismer er foreløpig ikke godt forstått, selv om det har blitt antydet at deres virkningsmekanisme har å gjøre med nedbrytningen av nitrofuranringen.

Dette brytes ned og skilles fra de medisinske individene. Forgrenede nitrogrupper beveger seg gjennom blodstrømmen og blir innebygd gjennom kovalente bindinger i vev og cellevegger av bakterier, sopp og andre patogener..

I tillegg, da disse forbindelsene raskt metaboliseres i kroppen etter inntak, danner de metabolitter som binder seg til vevsproteiner og skaper ustabilitet og svakhet i strukturen til pasientens indre vev og patogenet..

Forbindelsene og forskjellige derivater av nitrofuraner viser en variabel effektivitet i hver art av bakterier, protozoer og sopp. Imidlertid fungerer de fleste nitrofuraner i lave konsentrasjoner som bakteriostatiske forbindelser..

Til tross for at de er bakteriostatiske, blir de bakteriedrepende når forbindelsene påføres i litt høyere konsentrasjoner. Noen er til og med bakteriedrepende i minimale hemmende konsentrasjoner.

Nitrofuraner har evnen til å overføre på en gjenværende måte til sekundære arter, noe som ble demonstrert gjennom følgende eksperiment:

Grisekjøtt ble behandlet med nitrofuraner merket med karbon 14 (C14). En gruppe rotter ble deretter matet dette kjøttet, og det ble deretter funnet at omtrent 41% av den totale mengden nitrofuraner merket og administrert til kjøttet var inne i rottene..

Klassifisering

Nitrofuraner klassifiseres vanligvis i to klasser: klasse A og klasse B.

Klasse A omfatter de enkleste nitrofuraner representert ved det som er kjent som "formel I", hvor R-gruppene er alkyl-, acyl-, hydroksyalkyl- eller karboksylgrupper, sammen med estere og visse derivater..

Noen forbindelser av klasse A eller "formel I" er: nitrofuraldehyder og deres diacetater, metylnitrofurylketon, nitrosilvan (5-nitro-2-metylfuran), nitrofurfurylalkohol og dets estere og andre forbindelser med lignende struktur.

I klasse B er grupperte derivater av vanlige karbonyler som semikarbazon, oksim og de mer komplekse analogene som er blitt tilberedt til dags dato i laboratorier. Disse forbindelsene kalles "formel II".

Begge klassene har en markant antimikrobiell aktivitet in vitro, men noen medlemmer i klasse B har bedre aktivitet in vivo at noen av forbindelsene som tilhører klasse A.

Nitrofuran metabolitter

Den farmakologiske bruken av nitrofuraner var forbudt av EU, siden selv om nitrofuraner og deres derivater raskt assimileres av metabolismen til pasienter, genererer de en serie stabile metabolitter som binder seg til vev og er potensielt giftige..

Disse metabolittene frigjøres lett på grunn av nitrofurans løselighet ved sure pH-er..

Dermed produserer syrehydrolysen som oppstår i magen til dyr og pasienter behandlet med nitrofuraner mange reaktive metabolitter som er i stand til å kovalent binde seg til vevsmakromolekyler, slik som proteiner, lipider, blant andre..

Hos alle matproduserende dyr har disse metabolittene en veldig lang halveringstid. Når de konsumeres som mat, kan disse metabolittene frigjøres eller, i mangel av det, sidekjedene.

Nøye testing av matvarer av animalsk opprinnelse utføres for tiden med høyytelses væskekromatografi (navn avledet fra engelsk Væskekromatografi med høy ytelse) for å oppdage minst 5 av nitrofuranmetabolittene og deres derivater, disse er:

- 3-amino-2-oksazolidinon

- 3-amino-5-metylmorfolino-2-oksazolidinon

- 1-aminohydantoin

- Semikarbazid

- 3,5-dinitrosalisylsyrehydrazid

Alle disse forbindelsene som frigjøres som metabolitter av nitrofuran kjemiske reagenser er potensielt kreftfremkallende og mutagene for DNA. I tillegg kan disse forbindelsene frigjøre sine egne metabolitter under syrehydrolyse..

Dette innebærer at hver forbindelse er en potensielt giftig metabolitt for individet etter syrehydrolyse i magen..

Referanser

1. Cooper, K. M., og Kennedy, D. G. (2005). Nitrofuran-antibiotiske metabolitter oppdaget i deler per million konsentrasjoner i netthinnen hos griser - en ny matrise for forbedret overvåking av nitrofuranmisbruk. Analytiker, 130 (4), 466-468.
2. EFSA Panel on Contaminants in the Food Chain (CONTAM). (2015). Vitenskapelig mening om nitrofuraner og deres metabolitter i mat. EFSA Journal, 13 (6), 4140.
3. Hahn, F. E. (red.). (2012). Virkningsmekanisme for antibakterielle midler. Springer Science & Business Media.
4. Herrlich, P., & Schweiger, M. (1976). Nitrofurans, en gruppe syntetiske antibiotika, med en ny virkemåte: diskriminering av spesifikke messenger RNA-klasser. Proceedings of the National Academy of Sciences, 73 (10), 3386-3390.
5. McCalla, D. R. (1979). Nitrofuraner. In Mechanism of Action of Antibacterial Agents (s. 176-213). Springer, Berlin, Heidelberg.
6. Miura, K., & Reckendorf, H. K. (1967). 6 Nitrofuranene. Pågår i medisinsk kjemi (Vol. 5, s. 320-381). Elsevier.
7. Olive, P. L. og McCalla, D. R. (1975). Skade på pattedyrcelle-DNA av nitrofuraner. Kreftforskning, 35 (3), 781-784.
8. Paul, H. E., Ells, V. R., Kopko, F., & Bender, R. C. (1959). Metabolisk nedbrytning av nitrofuraner. Journal of Medicinal Chemistry, 2 (5), 563-584.
9. Vass, M., Hruska, K., & Franek, M. (2008). Nitrofuran antibiotika: en gjennomgang av applikasjonen, forbud og restanalyse. Veterinærmedisin, 53 (9), 469-500.