Charakterystyka, mechanizm działania i klasyfikacja nitrofuranów

Plik nitrofurany Są to związki chemiczne pochodzenia syntetycznego o szerokim spektrum działania przeciwbakteryjnego. Są one często używane do zwalczania infekcji bakteryjnych u zwierząt hodowanych w celach komercyjnych..

Obecnie istnieje rygorystyczna kontrola ich stosowania, ponieważ wykazano, że są one potencjalnie rakotwórcze i mutagenne dla DNA wewnątrz ludzkich komórek..

Jego stosowanie w celach profilaktycznych i terapeutycznych u zwierząt hodowanych w celu produkcji żywności i spożycia mięsa zostało nawet zabronione. Unia Europejska kontroluje i kontroluje obecność antybiotyków na bazie nitrofuranu w mięsie, rybach, krewetkach, mleku i jajach.

Pierwsze doniesienia o przeciwbakteryjnym działaniu nitrofuranów i ich pochodnych pochodzą z lat czterdziestych XX w. W 1944 r. Zaczęto je intensywnie stosować w preparatach mydeł, preparatów miejscowych, dezodorantów, antyseptyków itp., Ze względu na ich działanie przeciwbakteryjne..

Chociaż istnieje obszerna literatura na temat nitrofuranów i ich pochodnych, niewiele wiadomo na temat mechanizmu działania tych związków, chociaż wykazano, że metabolity nitrofuranów są bardziej toksyczne niż same oryginalne związki..

Indeks artykułów

• 1 Charakterystyka nitrofuranów
• 2 Mechanizmy działania
• 3 Klasyfikacja
• 4 Metabolity nitrofuranu
• 5 Referencje

Charakterystyka nitrofuranów

Związki te charakteryzują się pierścieniem heterocyklicznym składającym się z czterech atomów węgla i jednego tlenu; podstawniki to grupa azometynowa (-CH = N-), która jest przyłączona do węgla 2 i grupa nitrowa (NO2), która jest przyłączona do węgla 5.

Dodd i Stillmanl w 1944 roku, testując 42 pochodne furanu, odkryli, że nitrofurazon (pierwszy nitrofuran) zawiera grupę azometynową (-CH = N-) jako łańcuch boczny, związek ten okazał się bardzo skuteczny jako środek przeciwdrobnoustrojowy po zastosowaniu aktualny.

Dodatkowo Dodd i Stillmanl twierdzili, że żaden ze związków nitrofuranu nie występuje w przyrodzie. Dziś nadal tak jest, wszystkie nitrofurany są syntetyzowane syntetycznie w laboratorium.

Nitrofurany pierwotnie definiowano jako związki chemioterapeutyczne, ponieważ zwalczały infekcje bakteryjne i najwyraźniej nie „szkodziły” pacjentowi, który je połknął..

W latach 1944-1960 zsyntetyzowano i zbadano ponad 450 związków podobnych do nitrofurazonu w celu określenia ich właściwości przeciwdrobnoustrojowych, ale obecnie tylko sześć jest używanych komercyjnie, są to:

- Nitrofurazon

- Nifuroksym

- Chlorowodorek guanofurazyny

- Nitrofurantoina

- Furazolidon

- Panazona

Większość z tych związków jest słabo rozpuszczalna w wodzie, a niektóre są rozpuszczalne tylko w roztworach kwaśnych, poprzez tworzenie soli. Jednak wszystkie są łatwo rozpuszczalne w glikolach polietylenowych i dimetyloformamidzie..

Mechanizmy działania

Sposób, w jaki nitrofurany działają wewnątrz organizmów, nie jest obecnie dobrze poznany, chociaż sugerowano, że ich mechanizm działania ma związek z rozpadem pierścienia nitrofuranowego..

To rozkłada się i oddziela w osobnikach leczonych. Rozgałęzione grupy nitrowe przemieszczają się w krwiobiegu i osadzają się poprzez wiązania kowalencyjne w tkankach i ścianach komórkowych bakterii, grzybów i innych patogenów..

Ponadto, ponieważ związki te są szybko metabolizowane w organizmie po spożyciu, tworzą metabolity, które wiążą się z białkami tkankowymi i powodują niestabilność i osłabienie struktury wewnętrznych tkanek pacjenta i patogenu..

Związki i różne pochodne nitrofuranów wykazują różną skuteczność u poszczególnych gatunków bakterii, pierwotniaków i grzybów. Jednak przy niskich stężeniach większość nitrofuranów działa jako związki bakteriostatyczne..

Pomimo działania bakteriostatycznego, związki stosowane w nieco wyższych stężeniach mają działanie bakteriobójcze. Niektóre są nawet bakteriobójcze w minimalnych stężeniach hamujących.

Nitrofurany mają zdolność przenoszenia się w sposób szczątkowy do gatunków wtórnych, co wykazano w następującym doświadczeniu:

Mięso wieprzowe poddano działaniu nitrofuranów oznaczonych węglem 14 (C14). Grupa szczurów była następnie karmiona tym mięsem, a następnie stwierdzono, że około 41% całkowitej ilości nitrofuranów znakowanych i podawanych do mięsa znajdowało się wewnątrz szczurów..

Klasyfikacja

Nitrofurany zazwyczaj dzieli się na dwie klasy: klasę A i klasę B..

Klasa A obejmuje najprostsze nitrofurany reprezentowane przez tak zwany „wzór I”, w którym grupy R to grupy alkilowe, acylowe, hydroksyalkilowe lub karboksylowe, wraz z estrami i pewnymi pochodnymi..

Niektóre związki klasy A lub „wzór I” to: nitrofuraldehydy i ich dioctany, keton metylonitrofurylowy, nitrosilwan (5-nitro-2-metylofuran), alkohol nitrofurfurylowy i jego estry oraz inne związki o podobnej budowie.

W klasie B są zgrupowane pochodne zwykłych karbonyli, takich jak semikarbazon, oksym i bardziej złożone analogi, które do tej pory otrzymywano w laboratoriach. Te związki nazywane są „wzorem II”.

Obie klasy mają wyraźną aktywność przeciwdrobnoustrojową in vitro, ale niektórzy członkowie klasy B mają lepszą aktywność in vivo że którykolwiek ze związków należących do klasy A..

Metabolity nitrofuranu

Farmakologiczne stosowanie nitrofuranów zostało zakazane przez Unię Europejską, ponieważ chociaż nitrofurany i ich pochodne są szybko przyswajane przez metabolizm pacjentów, to generują szereg stabilnych metabolitów, które wiążą się z tkankami i są potencjalnie toksyczne.

Te metabolity są łatwo uwalniane dzięki rozpuszczalności nitrofuranów przy kwaśnym pH..

Zatem hydroliza kwasowa, która zachodzi w żołądku zwierząt i pacjentów leczonych nitrofuranami, wytwarza wiele reaktywnych metabolitów zdolnych do kowalencyjnego wiązania makrocząsteczek tkankowych, takich jak między innymi białka, lipidy..

U wszystkich zwierząt hodowanych w celu produkcji żywności metabolity te mają bardzo długi okres półtrwania. Kiedy są spożywane jako pokarm, metabolity te mogą zostać uwolnione lub, w przypadku braku tego, ich łańcuchy boczne.

Rygorystyczne testy żywności pochodzenia zwierzęcego są obecnie przeprowadzane za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowej (nazwa pochodzi z języka angielskiego Wysokosprawna chromatografia cieczowa) w celu wykrycia co najmniej 5 metabolitów nitrofuranu i ich pochodnych, są to:

- 3-amino-2-oksazolidynon

- 3-amino-5-metylomorfolino-2-oksazolidynon

- 1-aminohydantoina

- Semikarbazyd

- Hydrazyd kwasu 3,5-dinitrosalicylowego

Wszystkie te związki uwalniane jako metabolity odczynników chemicznych nitrofuranu są potencjalnie rakotwórcze i mutagenne dla DNA. Ponadto związki te mogą uwalniać własne metabolity podczas hydrolizy kwasowej..

Oznacza to, że każdy związek jest potencjalnie toksycznym metabolitem dla osoby po kwaśnej hydrolizie w żołądku..

Bibliografia

1. Cooper, K. M., & Kennedy, D. G. (2005). Metabolity antybiotyków nitrofuranu wykrywane w stężeniach części na milion w siatkówce świń - nowa matryca do ulepszonego monitorowania nadużywania nitrofuranu. Analityk, 130 (4), 466–468.
2. Panel EFSA ds. Środków trujących w łańcuchu żywnościowym (CONTAM). (2015). Opinia naukowa dotycząca nitrofuranów i ich metabolitów w żywności. Dziennik EFSA, 13 (6), 4140.
3. Hahn, F. E. (red.). (2012). Mechanizm działania środków przeciwbakteryjnych. Springer Science & Business Media.
4. Herrlich, P. i Schweiger, M. (1976). Nitrofurany, grupa syntetycznych antybiotyków, z nowym sposobem działania: dyskryminacją określonych klas informacyjnego RNA. Proceedings of the National Academy of Sciences, 73 (10), 3386-3390.
5. McCalla, D. R. (1979). Nitrofurany. W Mechanism of Action of Antibacterial Agents (str. 176–213). Springer, Berlin, Heidelberg.
6. Miura, K., & Reckendorf, H. K. (1967). 6 Nitrofurany. W toku w chemii medycznej (tom 5, str. 320-381). Elsevier.
7. Olive, P. L. i McCalla, D. R. (1975). Uszkodzenie DNA komórek ssaków przez nitrofurany. Badania nad rakiem, 35 (3), 781-784.
8. Paul, H. E., Ells, V. R., Kopko, F., & Bender, R. C. (1959). Metaboliczna degradacja nitrofuranów. Journal of Medicinal Chemistry, 2 (5), 563–584.
9. Vass, M., Hruska, K. i Franek, M. (2008). Antybiotyki nitrofuranowe: przegląd stosowania, zakazu i analiza pozostałości. Veterinarni medicine, 53 (9), 469-500.