Tieto nitrofurany sú chemické zlúčeniny s antimikrobiálnym syntetickým širokým spektrom. Tieto sa často používajú na kontrolu bakteriálnych infekcií u zvierat chovaných na obchodné účely.
V súčasnosti existuje prísna kontrola ich použitia, pretože sa ukázalo, že sú potenciálne karcinogénne a mutagénne pre DNA vo vnútri ľudských buniek.
Grafický diagram chemickej kostry nitrofuralu, antibakteriálnej zlúčeniny (Zdroj: Vakcinátor prostredníctvom Wikimedia Commons)
Jeho použitie ako preventívne a terapeutické ošetrenie zvierat chovaných na výrobu potravín a na spotrebu mäsa bolo dokonca zakázané. Európska únia kontroluje a kontroluje prítomnosť antibiotík na báze nitrofuránu v mäse, rybách, krevetoch, mlieku a vajciach.
Prvé správy o antibakteriálnom pôsobení nitrofuránov a ich derivátov sa datujú do štyridsiatych rokov minulého storočia. Bolo to v roku 1944, keď sa vďaka svojmu antimikrobiálnemu pôsobeniu začali intenzívne používať na prípravu mydiel, topík, dezodorantov, antiseptík. , atď.
Aj keď existuje veľké množstvo písomnej literatúry o nitrofuránoch a ich derivátoch, o mechanizme pôsobenia týchto zlúčenín je známe málo, hoci sa ukázalo, že metabolity nitrofuránov sú toxickejšie ako samotné pôvodné zlúčeniny. ,
Charakteristiky nitrofuránov
Tieto zlúčeniny sú charakterizované heterocyklickým kruhom pozostávajúcim zo štyroch atómov uhlíka a jedného kyslíka; substituenty sú azometínová skupina (-CH = N-), ktorá je pripojená k uhlíku 2 a nitroskupina (NO2), ktorá je pripojená k uhlíku 5.
Dodd a Stillmanl v roku 1944 pri testovaní 42 derivátov furánu zistili, že nitrofurazón (prvý nitrofurán) obsahuje ako postranný reťazec azometínovú skupinu (-CH = N-) a táto zlúčenina sa ukázala ako vysoko účinná ako antimikrobiálna chemikália, keď sa aplikovala v aktuálny.
Dodd a Stillmanl ďalej tvrdili, že v prírode sa nenašla žiadna z nitrofuránových zlúčenín. Dnes to tak stále zostáva, všetky nitrofurány sa syntetizujú synteticky v laboratóriu.
Nitrofurány boli pôvodne definované ako chemoterapeutické zlúčeniny, pretože kontrolovali bakteriálne infekcie a zjavne „nepoškodili“ pacienta, ktorý ich prehltol.
V rokoch 1944 až 1960 sa syntetizovalo a študovalo viac ako 450 zlúčenín podobných nitrofurazónu, aby sa stanovili ich antimikrobiálne vlastnosti, ale v súčasnosti sa komerčne používa iba šesť, jedná sa o tieto látky:
- Nitrofurazón
- Nifuroxím
- Guanofuracín-hydrochlorid
- Nitrofurantoín
- furazolidón
- Panazona
Väčšina z týchto zlúčenín je slabo rozpustná vo vode a niektoré sú rozpustné iba v kyslých roztokoch tvorbou solí. Všetky sú však ľahko rozpustné v polyetylénglykoloch a v dimetylformamide.
Akčné mechanizmy
Spôsob, akým nitrofurány pôsobia vo vnútri organizmov, nie je v súčasnosti dobre pochopený, hoci sa predpokladá, že ich mechanizmus pôsobenia súvisí s rozpadom nitrofuránového kruhu.
To sa rozpadá a oddeľuje sa medzi liečenými jedincami. Rozvetvené nitroskupiny cestujú krvným riečiskom a stávajú sa zabudovanými kovalentnými väzbami v tkanivách a bunkových stenách baktérií, húb a iných patogénov.
Ďalej, pretože tieto zlúčeniny sa po požití rýchlo metabolizujú v tele, tvoria metabolity, ktoré sa viažu na tkanivové proteíny a vytvárajú nestabilitu a slabosť vnútornej štruktúry tkaniva pacienta a patogénu.
Grafický diagram chemickej kostry nifuratelu, antimykotickej zlúčeniny (Zdroj: Vakcinátor Via Wkimedia Commons)
Zlúčeniny a rôzne deriváty nitrofuránov vykazujú premenlivú účinnosť u každého druhu baktérií, prvokov a húb. Avšak pri nízkych koncentráciách väčšina nitrofuránov pôsobí ako bakteriostatické zlúčeniny.
Napriek tomu, že sú zlúčeniny aplikované v mierne vyšších koncentráciách, napriek tomu, že sú bakteriostatické, stávajú sa baktericídnymi. Niektoré sú dokonca baktericídne v minimálnych inhibičných koncentráciách.
Nitrofurány majú schopnosť prenášať zvyškové látky na sekundárne druhy, čo sa preukázalo pomocou nasledujúceho experimentu:
Bravčové mäso bolo ošetrené nitrofuránmi značenými uhlíkom 14 (C14). Skupina potkanov sa potom kŕmila takýmto mäsom a následne sa zistilo, že približne 41% z celkového množstva nitrofuránov označených a podaných do mäsa sa nachádzalo vo vnútri potkanov.
klasifikácia
Nitrofurány sa zvyčajne delia na dve triedy: trieda A a trieda B.
Trieda A obsahuje jednoduchšie nitrofurány predstavované tzv. Vzorcom I, kde R skupiny sú alkylové, acylové, hydroxyalkylové alebo karboxylové skupiny, spolu s estermi a určitými derivátmi.
Niektoré zlúčeniny triedy A alebo "vzorec I" sú: nitrofuraldehydy a ich diacetáty, metylnitrofurylketón, nitrosilvan (5-nitro-2-metylfurán), nitrofurfurylalkohol a jeho estery a iné zlúčeniny s podobnou štruktúrou.
V triede B sú zoskupené deriváty bežných karbonylov, ako je semikarbazón, oxím a komplexnejšie analógy, ktoré sa doteraz pripravovali v laboratóriách. Tieto zlúčeniny sa nazývajú „vzorec II“.
Obe triedy majú značnú antimikrobiálnu aktivitu in vitro, ale niektorí členovia triedy B majú lepšiu aktivitu in vivo ako ktorákoľvek zo zlúčenín patriacich do triedy A.
Metabolity nitrofuránu
Európska únia zakázala farmakologické použitie nitrofuránov, pretože napriek skutočnosti, že nitrofurány a ich deriváty sú rýchlo asimilované metabolizmom pacientov, vytvárajú rad stabilných metabolitov, ktoré sa viažu na tkanivá a sú potenciálne toxický.
Tieto metabolity sa ľahko uvoľňujú v dôsledku rozpustnosti nitrofuránov pri kyslom pH.
Kyslá hydrolýza, ktorá sa vyskytuje v žalúdku zvierat a pacientov liečených nitrofuránmi, teda produkuje mnoho reaktívnych metabolitov schopných kovalentnej väzby okrem iného na tkanivové makromolekuly, ako sú proteíny, lipidy.
U všetkých zvierat určených na výrobu potravín majú tieto metabolity veľmi dlhý polčas. Ak sa tieto metabolity konzumujú ako jedlo, môžu sa uvoľňovať alebo, ak to nie je možné, ich bočné reťazce.
V súčasnosti sa vykonávajú prísne testy na potravinách živočíšneho pôvodu pomocou vysokoúčinnej kvapalinovej chromatografie (názov odvodený z anglickej vysokoúčinnej kvapalinovej chromatografie) s cieľom zistiť najmenej 5 metabolitov nitrofuránov a ich derivátov, ktorými sú:
- 3-amino-2-oxazolidinón
- 3-amino-5-metylmorfolino-2-oxazolidinón
- 1-aminohydantoín
- Semikarbazid
- hydrazid kyseliny 3,5-dinitrosalicylovej
Všetky tieto zlúčeniny uvoľňované ako metabolity chemických látok nitrofuránu sú potenciálne DNA karcinogénne a mutagénne. Ďalej môžu tieto zlúčeniny uvoľňovať svoje vlastné metabolity počas kyslej hydrolýzy.
To znamená, že každá zlúčenina je potenciálne toxickým metabolitom pre jednotlivca po kyslej hydrolýze v žalúdku.
Referencie
- Cooper, KM a Kennedy, GR (2005). Metabolity nitrofuránových antibiotík detegované v častiach na milión koncentrácií ošípaných v sietnici - nová matrica na lepšie monitorovanie zneužívania nitrofuránu. Analyst, 130 (4), 466-468.
- Panel EFSA pre kontaminanty v potravinovom reťazci (CONTAM). (2015). Vedecké stanovisko k nitrofuranom a ich metabolitom v potravinách. EFSA Journal, 13 (6), 4140.
- Hahn, FE (ed.). (2012). Mechanizmus účinku antibakteriálnych látok. Springer Science & Business Media.
- Herrlich, P., & Schweiger, M. (1976). Nitrofurány, skupina syntetických antibiotík, s novým spôsobom účinku: diskriminácia špecifických tried messengerových RNA. Zborník Národnej akadémie vied, 73 (10), 3386-3390.
- McCalla, DR (1979). Nitrofurány. V mechanizme účinku antibakteriálnych látok (s. 176 - 213). Springer, Berlín, Heidelberg.
- Miura, K., a Reckendorf, HK (1967). 6 Nitrofurány. Progress in medical chémie (zv. 5, str. 320-381). Elsevier.
- Olive, PL, a McCalla, DR (1975). Poškodenie DNA cicavčích buniek nitrofuránmi. Cancer Research, 35 (3), 781-784.
- Paul, HE, Ells, VR, Kopko, F. & Bender, RC (1959). Metabolická degradácia nitrofuránov. Journal of Medicinal Chemistry, 2 (5), 563-584.
- Vass, M., Hruska, K., & Franek, M. (2008). Nitrofuránové antibiotiká: prehľad uplatňovania, zákazu a reziduálnej analýzy. Veterinarni medicine, 53 (9), 469-500.