The nitrofurans adalah bahan kimia dengan antimikrob spektrum luas sintetik. Ini sering digunakan untuk mengawal jangkitan bakteria pada haiwan yang dibesarkan untuk kepentingan komersial.
Saat ini ada kontrol ketat terhadap penggunaannya, karena telah terbukti bahawa mereka berpotensi karsinogenik dan mutagenik untuk DNA di dalam sel manusia.
Gambarajah grafik kerangka kimia nitrofural, sebatian antibakteria (Sumber: Vaksinasi melalui Wikimedia Commons)
Penggunaannya sebagai rawatan pencegahan dan terapi pada haiwan yang dibesarkan untuk pengeluaran makanan dan penggunaan daging bahkan dilarang. Kesatuan Eropah mengawal dan memeriksa kehadiran antibiotik berasaskan nitrofuran dalam daging, ikan, udang, susu dan telur.
Laporan pertama mengenai tindakan antibakteria nitrofurans dan turunannya berasal dari tahun 1940-an. Pada tahun 1944 ketika, kerana tindakan antimikroba, mereka mula digunakan secara intensif dalam penyediaan sabun, topikal, deodoran, antiseptik. , dan lain-lain.
Walaupun terdapat sejumlah besar literatur bertulis mengenai nitrofurans dan turunannya, sedikit yang diketahui mengenai mekanisme tindakan sebatian ini, walaupun metabolit nitrofurans terbukti lebih beracun daripada sebatian asalnya sendiri. .
Ciri-ciri nitrofurans
Sebatian ini dicirikan oleh cincin heterosiklik yang terdiri daripada empat atom karbon dan satu oksigen; substituen adalah kumpulan azomethine (-CH = N-) yang melekat pada karbon 2 dan kumpulan nitro (NO2) yang melekat pada karbon 5.
Dodd dan Stillmanl, pada tahun 1944, menguji 42 turunan furan, mendapati bahawa nitrofurazone (nitrofuran pertama) mengandungi kumpulan azomethine (-CH = N-) sebagai rantai sampingan, sebatian ini ternyata sangat berkesan sebagai bahan kimia antimikroba apabila digunakan dalam topikal.
Selain itu, Dodd dan Stillmanl mendakwa bahawa tidak ada sebatian nitrofuran yang terdapat di alam semula jadi. Hari ini terus berlaku, semua nitrofuran disintesis secara sintetik di makmal.
Nitrofurans pada asalnya didefinisikan sebagai sebatian kemoterapi, kerana mereka mengawal jangkitan bakteria dan nampaknya tidak "membahayakan" pesakit yang menelannya.
Antara tahun 1944 dan 1960, lebih daripada 450 sebatian yang serupa dengan nitrofurazone disintesis dan dikaji untuk menentukan sifat antimikroba mereka, tetapi pada masa ini hanya enam yang digunakan secara komersial, iaitu:
- Nitrofurazone
- Nifuroxime
- Guanofuracin hidroklorida
- Nitrofurantoin
- Furazolidone
- Panazona
Sebilangan besar sebatian ini larut dalam air dan sebahagiannya hanya larut dalam larutan asid, melalui pembentukan garam. Walau bagaimanapun, semuanya mudah larut dalam polietilena glikol dan dimetilformamida.
Mekanisme tindakan
Cara di mana nitrofurans bertindak di dalam organisma pada masa ini tidak dapat dipahami dengan baik, walaupun telah dinyatakan bahawa mekanisme tindakannya berkaitan dengan pemecahan cincin nitrofuran.
Ini pecah dan berpisah dalam individu yang diberi ubat. Kumpulan nitro yang bercabang bergerak melalui aliran darah dan menjadi tertanam melalui ikatan kovalen dalam tisu dan dinding sel bakteria, kulat, dan patogen lain.
Selanjutnya, kerana sebatian ini dimetabolisme dengan cepat di dalam badan setelah pengingesan, mereka membentuk metabolit yang mengikat protein tisu dan mewujudkan ketidakstabilan dan kelemahan struktur tisu dalaman pesakit dan patogen.
Gambarajah grafik kerangka kimia nifuratel, sebatian antijamur (Sumber: Vaksinasi Melalui Wkimedia Commons)
Sebatian dan turunan nitrofurans yang berbeza menunjukkan keberkesanan yang berubah-ubah pada setiap spesies bakteria, protozoa dan kulat. Walau bagaimanapun, pada kepekatan rendah kebanyakan nitrofurans bertindak sebagai sebatian bakteriostatik.
Walaupun bakteriostatik, apabila sebatian tersebut digunakan dalam kepekatan yang sedikit lebih tinggi, ia menjadi bakterisida. Sebilangan malah bakteria dalam kepekatan perencatan minimum.
Nitrofurans mempunyai kemampuan untuk memindahkan sisa ke spesies sekunder, yang ditunjukkan melalui eksperimen berikut:
Daging babi dirawat dengan karbon 14 (C14) berlabel nitrofurans. Sekumpulan tikus kemudian diberi makan daging tersebut dan, kemudian, didapati bahawa kira-kira 41% daripada jumlah nitrofurans yang dilabel dan diberikan kepada daging terdapat di dalam tikus.
Pengelasan
Nitrofurans biasanya dikelaskan kepada dua kelas: kelas A dan kelas B.
Kelas A terdiri daripada nitrofuran yang lebih sederhana yang diwakili oleh apa yang dikenali sebagai "formula I", di mana kumpulan R adalah kumpulan alkil, asil, hidroksialkil atau karboksil, bersama dengan ester dan turunan tertentu.
Beberapa sebatian kelas A atau "formula I" adalah: nitrofuraldehid dan diasetatnya, metilnitrofuryl keton, nitrosilvan (5-nitro-2-methylfuran), nitrofurfuryl alkohol dan esternya dan sebatian lain dengan struktur yang serupa.
Di kelas B adalah turunan berkelompok dari karbonil biasa seperti semicarbazone, oxime dan analog yang lebih kompleks yang telah disediakan sehingga kini di makmal. Sebatian ini disebut "formula II".
Kedua-dua kelas mempunyai aktiviti antimikroba secara in vitro, tetapi sebilangan anggota kelas B mempunyai aktiviti in vivo yang lebih baik daripada sebatian yang tergolong dalam kelas A.
Metabolit nitrofuran
Penggunaan nitrofurans secara farmakologi dilarang oleh Kesatuan Eropah, kerana walaupun nitrofurans dan turunannya cepat diasimilasi oleh metabolisme pesakit, mereka menghasilkan rangkaian metabolit stabil yang mengikat tisu dan berpotensi beracun.
Metabolit ini mudah dilepaskan kerana kelarutan nitrofurans pada pH berasid.
Oleh itu, hidrolisis asid yang berlaku di dalam perut haiwan dan pesakit yang dirawat dengan nitrofurans menghasilkan banyak metabolit reaktif yang mampu mengikat kovalen pada makromolekul tisu, seperti protein, lipid, antara lain.
Pada semua haiwan penghasil makanan, metabolit ini mempunyai jangka hayat yang sangat lama. Apabila mereka dimakan sebagai makanan, metabolit ini dapat dilepaskan atau, jika tidak, rantai sampingannya.
Ujian ketat sedang dilakukan pada makanan yang berasal dari haiwan dengan kromatografi cair kecekapan tinggi (nama yang berasal dari Kromatografi Cecair Berprestasi Tinggi Bahasa Inggeris) untuk mengesan sekurang-kurangnya 5 metabolit nitrofurans dan turunannya, ini adalah:
- 3-amino-2-oxazolidinone
- 3-amino-5-methylmorpholino-2-oxazolidinone
- 1-aminohydantoin
- Semicarbazide
- Hidrazida asid 3,5-dinitrosalisilik
Semua sebatian ini dibebaskan sebagai metabolit reagen kimia nitrofuran berpotensi karsinogenik dan mutagenik untuk DNA. Selanjutnya, sebatian ini dapat melepaskan metabolitnya sendiri semasa hidrolisis asid.
Ini menunjukkan bahawa setiap sebatian adalah metabolit yang berpotensi toksik bagi individu selepas hidrolisis asid di dalam perut.
Rujukan
- Cooper, KM, & Kennedy, DG (2005). Metabolit antibiotik nitrofuran dikesan pada bahagian per juta kepekatan di retina babi-matriks baru untuk peningkatan pemantauan penyalahgunaan nitrofuran. Penganalisis, 130 (4), 466-468.
- Panel EFSA mengenai Bahan Pencemar di Rantai Makanan (CONTAM). (2015). Pendapat saintifik mengenai nitrofurans dan metabolitnya dalam makanan. Jurnal EFSA, 13 (6), 4140.
- Hahn, FE (Ed.). (2012). Mekanisme tindakan agen antibakteria. Springer Science & Business Media.
- Herrlich, P., & Schweiger, M. (1976). Nitrofurans, sekumpulan antibiotik sintetik, dengan kaedah tindakan baru: diskriminasi kelas RNA utusan tertentu. Prosiding Akademi Sains Nasional, 73 (10), 3386-3390.
- McCalla, DR (1979). Nitrofurans. Dalam Mekanisme Tindakan Ejen Antibakteria (hlm. 176-213). Springer, Berlin, Heidelberg.
- Miura, K., & Reckendorf, HK (1967). 6 Nitrofurans. Dalam Kemajuan dalam kimia perubatan (Jilid 5, ms 320-381). Elsevier.
- Olive, PL, & McCalla, DR (1975). Kerosakan DNA sel mamalia oleh nitrofurans. Penyelidikan kanser, 35 (3), 781-784.
- Paul, HE, Ells, VR, Kopko, F., & Bender, RC (1959). Kemerosotan metabolik nitrofurans. Jurnal Kimia Perubatan, 2 (5), 563-584.
- Vass, M., Hruska, K., & Franek, M. (2008). Antibiotik nitrofuran: tinjauan mengenai aplikasi, larangan dan analisis sisa. Ubat Veterinarni, 53 (9), 469-500.