De nitrofuranii sunt compuși chimici cu spectru larg antimicrobian sintetic. Acestea sunt adesea utilizate pentru a controla infecțiile bacteriene la animale care sunt crescute pentru interese comerciale.
În prezent, există un control riguros al utilizării lor, deoarece s-a demonstrat că acestea sunt potențial cancerigene și mutagene pentru ADN-ul din celulele umane.
Diagrama grafică a scheletului chimic al nitrofuralului, un compus antibacterian (Sursa: Vaccinationist prin Wikimedia Commons)
Utilizarea sa ca tratament preventiv și terapeutic la animalele crescute pentru producția de alimente și consumul de carne a fost chiar interzisă. Uniunea Europeană controlează și inspectează prezența antibioticelor pe bază de nitrofuran în carne, pește, creveți, lapte și ouă.
Primele rapoarte despre acțiunea antibacteriană a nitrofuranilor și a derivatelor acestora datează din anii 1940. A fost în 1944 când, datorită acțiunii lor antimicrobiene, au început să fie utilizate intens în prepararea săpunurilor, topicelor, deodorantelor, antisepticelor etc.
Deși există o cantitate mare de literatură scrisă despre nitrofuranii și derivații acestora, se știe puțin despre mecanismul de acțiune al acestor compuși, deși s-a demonstrat că metaboliții nitrofuranilor sunt mai toxici decât compușii originali înșiși. .
Caracteristicile nitrofuranilor
Acești compuși sunt caracterizați printr-un inel heterociclic format din patru atomi de carbon și un oxigen; substituenții sunt o grupare azometină (-CH = N-) care este atașată de carbonul 2 și o grupare nitro (NO2) care este atașată de carbonul 5.
Dodd și Stillmanl, în 1944, testând 42 de derivați de furan, au descoperit că nitrofurazonul (primul nitrofuran) conține grupa azometină (-CH = N-) ca un lanț lateral, acest compus s-a dovedit a fi extrem de eficient ca substanță chimică antimicrobiană atunci când este aplicat într-un de actualitate.
În plus, Dodd și Stillmanl au susținut că niciunul dintre compușii nitrofuran nu a fost găsit în natură. Astăzi continuă să fie cazul, toate nitrofuranii sunt sintetizați sintetic în laborator.
Nitrofuranii au fost definiți inițial drept compuși chimioterapeutici, deoarece au controlat infecțiile bacteriene și, aparent, nu au „dăunat” pacientului care le-a ingerat.
Între 1944 și 1960, peste 450 de compuși similari cu nitrofurazonul au fost sintetizați și studiați pentru a determina proprietățile lor antimicrobiene, dar în prezent doar șase sunt folosiți comercial, aceștia sunt:
- Nitrofurazone
- Nifuroxim
- Clorhidrat de guanofuracin
- Nitrofurantoin
- Furazolidona
- Panazona
Majoritatea acestor compuși sunt slab solubili în apă, iar unii sunt solubili doar în soluții acide, prin formarea sărurilor. Cu toate acestea, toate sunt ușor solubile în polietilen glicoli și în dimetilformamidă.
Mecanisme de acțiune
Modul în care acționează nitrofuranii în interiorul organismelor nu este bine înțeles, deși s-a sugerat că mecanismul lor de acțiune are legătură cu descompunerea inelului de nitrofuran.
Aceasta se descompune și se separă în cadrul persoanelor medicate. Grupele nitro ramificate călătoresc prin fluxul sanguin și devin încorporate prin legături covalente în țesuturile și pereții celulari ai bacteriilor, ciupercilor și altor agenți patogeni.
Mai mult, deoarece acești compuși sunt metabolizați rapid în corp după ingestie, ei formează metaboliți care se leagă de proteinele tisulare și creează instabilitate și slăbiciune în structura țesutului intern al pacientului și al agentului patogen.
Diagrama grafică a scheletului chimic al nifuratel, un compus antifungic (Sursa: Vaccinationist Via Wkimedia Commons)
Compușii și diferiții derivați ai nitrofuranilor arată o eficacitate variabilă în fiecare specie de bacterii, protozoare și ciuperci. Cu toate acestea, la concentrații scăzute, majoritatea nitrofuranilor acționează ca compuși bacteriostatici.
În ciuda bacteriostaticilor, atunci când compușii sunt aplicați în concentrații puțin mai mari, devin bactericizi. Unele sunt chiar bactericide în concentrații inhibitorii minime.
Nitrofuranii au capacitatea de a transfera într-un mod rezidual către specii secundare, lucru demonstrat prin următorul experiment:
Carnea de porc a fost tratată cu nitrofurani marcați cu carbon 14 (C14). Un grup de șobolani au fost apoi hrăniți cu o astfel de carne și, ulterior, s-a constatat că aproximativ 41% din cantitatea totală de nitrofurani marcați și administrați la carne se aflau în șobolani.
Clasificare
Nitrofuranii sunt clasificați de obicei în două clase: clasa A și clasa B.
Clasa A cuprinde nitrofuranii mai simpli reprezentați prin ceea ce este cunoscut sub numele de "formula I", în care grupările R sunt grupări alchil, acil, hidroxialchil sau carboxil, împreună cu esteri și anumiți derivați.
Unii compuși din clasa A sau „formula I” sunt: nitrofuraldehide și diacetatele lor, metilnitrofuril cetonă, nitrosilvan (5-nitro-2-metilfuran), alcool nitrofurfuril și esterii săi și alți compuși cu structură similară.
În clasa B sunt derivați grupați ai carbonililor obișnuiți cum ar fi semicarbazona, oxima și analogii mai complexi care au fost pregătiți până în prezent în laboratoare. Acești compuși sunt numiți „formula II”.
Ambele clase au marcat o activitate antimicrobiană in vitro, dar unii membri ai clasei B au o activitate in vivo mai bună decât oricare dintre compușii aparținând clasei A.
Metaboliți ai nitrofuranului
Utilizarea farmacologică a nitrofuranilor a fost interzisă de Uniunea Europeană, deoarece, chiar dacă nitrofuranii și derivații acestora sunt asimilați rapid de metabolismul pacienților, generează o serie de metaboliți stabili care se leagă de țesuturi și sunt potențial toxic.
Acești metaboliți sunt eliberați cu ușurință datorită solubilității nitrofuranilor la pH-uri acide.
Astfel, hidroliza acidă care apare în stomacul animalelor și pacienților tratați cu nitrofurani produce mulți metaboliți reactivi capabili să se lege covalent de macromoleculele tisulare, cum ar fi proteine, lipide, printre altele.
La toate animalele producătoare de alimente, acești metaboliți au un timp de înjumătățire foarte lung. Când sunt consumate ca aliment, acești metaboliți pot fi eliberați sau, în lipsa acestuia, lanțurile lor laterale.
În prezent se efectuează teste riguroase pe alimente de origine animală cu cromatografie lichidă de înaltă eficiență (denumire derivată din engleză High Performance Liquid Chromatography) pentru a detecta cel puțin 5 dintre metaboliții nitrofuranilor și derivații acestora, acestea fiind:
- 3-amino-2-oxazolidinona
- 3-amino-5-metilmorfolin-2-oxazolidinonă
- 1-aminohidantoină
- Semicarbazid
- Hidrazid de acid 3,5-dinitrosalicilic
Toți acești compuși eliberați sub formă de metaboliți ai reactivilor chimici ai nitrofuranului sunt potențial cancerigeni și mutageni pentru ADN. Mai mult, acești compuși își pot elibera metaboliții în timpul hidrolizei acide.
Aceasta implică faptul că fiecare compus este un metabolit potențial toxic pentru individ după hidroliza acidă din stomac.
Referințe
- Cooper, KM și Kennedy, DG (2005). Metabolizii cu antibiotice Nitrofuran detectate la părți la un milion de concentrații în retina porcilor - o nouă matrice pentru monitorizarea îmbunătățită a abuzului de nitrofuran. Analist, 130 (4), 466-468.
- Panoul EFSA privind contaminanții din lanțul alimentar (CONTAM). (2015). Opinia științifică asupra nitrofuranilor și metaboliților acestora din alimente EFSA Journal, 13 (6), 4140.
- Hahn, FE (Ed.). (2012). Mecanismul de acțiune al agenților antibacterieni. Springer Media științifică și de afaceri.
- Herrlich, P., & Schweiger, M. (1976). Nitrofurans, un grup de antibiotice sintetice, cu un nou mod de acțiune: discriminarea claselor specifice de ARN de mesagerie. Proceedings of the National Academy of Sciences, 73 (10), 3386-3390.
- McCalla, DR (1979). Nitrofurani. În Mecanismul de acțiune al agenților antibacterieni (pp. 176-213). Springer, Berlin, Heidelberg.
- Miura, K., & Reckendorf, HK (1967). 6 Nitrofuranii. In Progress in Chemistry medicinal (Vol. 5, p. 320-381). Elsevier.
- Olive, PL, & McCalla, DR (1975). Deteriorarea ADN-ului celulelor mamifere de către nitrofurani. Cercetarea cancerului, 35 (3), 781-784.
- Paul, HE, Ells, VR, Kopko, F., & Bender, RC (1959). Degradarea metabolică a nitrofuranilor. Journal of Medicinal Chemistry, 2 (5), 563-584.
- Vass, M., Hruska, K., & Franek, M. (2008). Antibiotice cu nitrofuran: o revizuire a cererii, interdicție și analiză reziduală. Medicină veterinară, 53 (9), 469-500.