Caracteristicile nitrofuranilor, mecanismul de acțiune și clasificare

nitrofurani Sunt compuși chimici de origine sintetică cu funcții antimicrobiene cu spectru larg. Acestea sunt adesea folosite pentru a controla infecțiile bacteriene la animale care sunt crescute în interes comercial..

În prezent există un control riguros al utilizării lor, deoarece s-a demonstrat că sunt potențial cancerigeni și mutageni pentru ADN-ul din celulele umane..

Utilizarea acestuia ca tratament preventiv și terapeutic la animalele crescute pentru producția de alimente și consumul de carne a fost chiar interzisă. Uniunea Europeană controlează și verifică prezența antibioticelor pe bază de nitrofuran în carne, pește, creveți, lapte și ouă.

Primele rapoarte cu privire la acțiunea antibacteriană a nitrofuranilor și a derivaților acestora datează din anii 1940. A fost în 1944 când, datorită acțiunii lor antimicrobiene, au început să fie folosite intens la prepararea săpunurilor, topicelor, deodorantelor, antisepticelor etc..

Deși există un volum mare de literatură scrisă despre nitrofurani și derivații lor, se știe puțin despre mecanismul de acțiune al acestor compuși, deși s-a dovedit că metaboliții nitrofuranilor sunt mai toxici decât compușii originali înșiși..

Indice articol

• 1 Caracteristicile nitrofuranilor
• 2 Mecanisme de acțiune
• 3 Clasificare
• 4 metaboliți nitrofuranici
• 5 Referințe

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-) atașată la carbonul 2 și o grupare nitro (NO2) atașată la carbonul 5.

Dodd și Stillmanl, în 1944, testând 42 de derivați furani, au descoperit că nitrofurazonă (primul nitrofuran) conținea grupa azometină (-CH = N-) ca lanț lateral, acest compus s-a dovedit a fi extrem de eficient ca substanță chimică antimicrobiană atunci când este aplicat 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, toți nitrofuranii sunt sintetizați sintetic în laborator.

Nitrofuranii au fost inițial definiți ca compuși chimioterapeutici, deoarece controlau infecțiile bacteriene și aparent nu „dăunează” pacientului care le-a ingerat..

Între 1944 și 1960, au fost sintetizați și studiați peste 450 de compuși asemănători cu nitrofurazonă pentru a determina proprietățile lor antimicrobiene, dar în prezent doar șase sunt utilizați comercial, aceștia sunt:

- Nitrofurazonă

- Nifuroxima

- Clorhidrat de guanofurazină

- Nitrofurantoina

- Furazolidonă

- Panazona

Majoritatea acestor compuși sunt slab solubili în apă și unii sunt solubili numai în soluții acide, prin formarea sărurilor. Cu toate acestea, toți sunt ușor solubili în polietilen glicoli și în dimetilformamidă..

Mecanisme de acțiune

Modul în care acționează nitrofuranii în interiorul organismelor nu este în prezent bine înțeles, deși sa sugerat că mecanismul lor de acțiune are legătură cu defalcarea inelului nitrofuranic..

Aceasta se descompune și se separă în cadrul persoanelor medicamentoase. Grupurile nitro ramificate călătoresc prin fluxul sanguin și devin încorporate prin legături covalente în țesuturile și pereții celulari ai bacteriilor, ciupercilor și altor agenți patogeni..

În plus, deoarece acești compuși sunt metabolizați rapid în organism după ingestie, formează metaboliți care se leagă de proteinele tisulare și creează instabilitate și slăbiciune în structura țesuturilor interne ale pacientului și ale agentului patogen..

Compușii și diferiții derivați ai nitrofuranilor prezintă o eficacitate variabilă la fiecare specie de bacterii, protozoare și ciuperci. Cu toate acestea, la concentrații scăzute, majoritatea nitrofuranilor acționează ca compuși bacteriostatici..

Deși sunt bacteriostatici, atunci când compușii sunt aplicați în concentrații ușor mai mari, aceștia devin bactericide. Unele sunt chiar bactericide în concentrații inhibitoare minime.

Nitrofuranii au capacitatea de a se transfera într-un mod rezidual către speciile 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 această carne și, ulterior, s-a constatat că aproximativ 41% din cantitatea totală de nitrofurani etichetați și administrați cărnii se afla în șobolani..

Clasificare

Nitrofuranii sunt de obicei clasificați în două clase: clasa A și clasa B.

Clasa A cuprinde cei mai simpli nitrofurani reprezentați de ceea ce este cunoscut sub numele de "formula I", unde grupările R sunt grupări alchil, acil, hidroxialchil sau carboxil, împreună cu esteri și anumiți derivați..

Unii compuși din clasa A sau „formula I” sunt: ​​nitrofuraldehidele și diacetații acestora, metilnitrofuril cetonă, nitrosilvan (5-nitro-2-metilfuran), alcool nitrofurfurilic și esterii acestuia și alți compuși cu o structură similară.

În clasa B sunt grupați derivați ai carbonililor obișnuiți, cum ar fi semicarbazonă, oximă și analogii mai complecși care au fost preparați până în prezent în laboratoare. Acești compuși sunt numiți "formula II".

Ambele clase au o activitate antimicrobiană marcată in vitro, dar unii membri ai clasei B au o activitate mai bună in vivo că oricare dintre compușii aparținând clasei A.

Metaboliții nitrofuranici

Utilizarea farmacologică a nitrofuranilor a fost interzisă de Uniunea Europeană, deoarece, deși nitrofuranii și derivații acestora sunt asimilați rapid de metabolismul pacienților, ei generează o serie de metaboliți stabili care se leagă de țesuturi și sunt potențial toxici.

Acești metaboliți sunt eliberați cu ușurință datorită solubilității nitrofuranilor la pH acid..

Astfel, hidroliza acidă care apare în stomacul animalelor și al pacienților tratați cu nitrofurani produce mulți metaboliți reactivi capabili să se lege covalent de macromoleculele tisulare, cum ar fi proteinele, lipidele, printre altele..

La toți animalele producătoare de alimente, acești metaboliți au un timp de înjumătățire foarte lung. Când sunt consumate ca alimente, acești metaboliți pot fi eliberați sau, în caz contrar, lanțurile lor laterale.

Testarea riguroasă a alimentelor de origine animală se efectuează în prezent cu cromatografie lichidă de înaltă performanță (nume derivat din engleză Cromatografie lichidă de înaltă performanță) pentru a detecta cel puțin 5 dintre metaboliții nitrofuranului și derivații acestora, aceștia sunt:

- 3-amino-2-oxazolidinonă

- 3-amino-5-metilmorfolino-2-oxazolidinonă

- 1-aminohidantoina

- Semicarbazidă

- Hidrazida acidului 3,5-dinitrosalicilic

Toți acești compuși eliberați ca metaboliți ai reactivilor chimici nitrofuranici sunt potențial cancerigeni și mutageni pentru ADN. În plus, acești compuși își pot elibera proprii metaboliți în timpul hidrolizei acide..

Aceasta implică faptul că fiecare compus este un metabolit potențial toxic pentru individ după hidroliza acidă din stomac..

Referințe

1. Cooper, K. M. și Kennedy, D. G. (2005). Metaboliții antibiotici nitrofuranici detectați la anumite concentrații pe milion în retina porcilor - o nouă matrice pentru monitorizarea îmbunătățită a abuzului de nitrofuran. Analist, 130 (4), 466-468.
2. Grupul EFSA privind contaminanții din lanțul alimentar (CONTAM). (2015). Aviz științific privind nitrofuranii și metaboliții lor din alimente. Jurnalul EFSA, 13 (6), 4140.
3. Hahn, F. E. (Ed.). (2012). Mecanismul de acțiune al agenților antibacterieni. Springer Science & Business Media.
4. Herrlich, P. și Schweiger, M. (1976). Nitrofuranii, un grup de antibiotice sintetice, cu un nou mod de acțiune: discriminarea claselor specifice de ARN mesager. Lucrările Academiei Naționale de Științe, 73 (10), 3386-3390.
5. McCalla, D. R. (1979). Nitrofurani. În Mecanismul de acțiune al agenților antibacterieni (pp. 176-213). Springer, Berlin, Heidelberg.
6. Miura, K. și Reckendorf, H. K. (1967). 6 Nitrofuranii. În progres în chimia medicinală (Vol. 5, pp. 320-381). Elsevier.
7. Olive, P. L. și McCalla, D. R. (1975). Deteriorarea ADN-ului celulelor de mamifere de către nitrofurani. Cercetarea cancerului, 35 (3), 781-784.
8. Paul, H. E., Ells, V. R., Kopko, F. și Bender, R. C. (1959). Degradarea metabolică a nitrofuranilor. Jurnalul de chimie medicamentoasă, 2 (5), 563-584.
9. Vass, M., Hruska, K. și Franek, M. (2008). Antibiotice nitrofuranice: o revizuire a cererii, interdicție și analiză reziduală. Medicină veterinară, 53 (9), 469-500.