Các nitrofurans là các hợp chất hóa học có phổ rộng tổng hợp kháng khuẩn. Chúng thường được sử dụng để kiểm soát nhiễm trùng do vi khuẩn ở động vật được nuôi vì lợi ích thương mại.
Hiện tại, người ta đã kiểm soát chặt chẽ việc sử dụng chúng, vì chúng đã được chứng minh rằng chúng có khả năng gây ung thư và gây đột biến cho DNA bên trong tế bào người.
Sơ đồ đồ họa về bộ xương hóa học của nitrofural, một hợp chất kháng khuẩn (Nguồn: Bác sĩ tiêm chủng qua Wikimedia Commons)
Việc sử dụng nó như một phương pháp điều trị phòng ngừa và điều trị ở động vật được nuôi để sản xuất thực phẩm và tiêu thụ thịt thậm chí đã bị cấm. Liên minh châu Âu kiểm soát và kiểm tra sự hiện diện của thuốc kháng sinh gốc nitrofuran trong thịt, cá, tôm, sữa và trứng.
Các báo cáo đầu tiên về tác dụng kháng khuẩn của nitrofuran và các dẫn xuất của chúng có từ những năm 1940. Đó là vào năm 1944, do tác dụng kháng khuẩn của chúng, chúng bắt đầu được sử dụng rộng rãi trong việc điều chế xà phòng, thuốc bôi, chất khử mùi, chất khử trùng. , Vân vân.
Mặc dù có rất nhiều tài liệu viết về nitrofuran và các dẫn xuất của chúng, nhưng người ta vẫn biết rất ít về cơ chế hoạt động của các hợp chất này, mặc dù các chất chuyển hóa của nitrofuran đã được chứng minh là độc hơn các hợp chất ban đầu. .
Đặc điểm của nitrofurans
Các hợp chất này được đặc trưng bởi một vòng dị vòng bao gồm bốn nguyên tử cacbon và một ôxy; các nhóm thế là một nhóm azomethine (-CH = N-) được gắn vào carbon 2 và một nhóm nitro (NO2) được gắn vào carbon 5.
Dodd và Stillmanl, vào năm 1944, thử nghiệm 42 dẫn xuất furan, đã phát hiện ra rằng nitrofurazone (nitrofuran đầu tiên) chứa nhóm azomethine (-CH = N-) như một chuỗi phụ, hợp chất này hóa ra có hiệu quả cao như một chất kháng khuẩn khi được áp dụng trong một thời sự.
Ngoài ra, Dodd và Stillmanl tuyên bố rằng không có hợp chất nitrofuran nào được tìm thấy trong tự nhiên. Ngày nay vẫn tiếp tục như vậy, tất cả nitrofuran đều được tổng hợp tổng hợp trong phòng thí nghiệm.
Nitrofuran ban đầu được định nghĩa là các hợp chất hóa trị liệu, vì chúng kiểm soát nhiễm trùng do vi khuẩn và dường như không "gây hại" cho bệnh nhân ăn phải chúng.
Từ năm 1944 đến năm 1960, hơn 450 hợp chất tương tự như nitrofurazone đã được tổng hợp và nghiên cứu để xác định đặc tính kháng khuẩn của chúng, nhưng hiện chỉ có sáu hợp chất được sử dụng thương mại, đó là:
- Nitrofurazone
- Nifuroxime
- Guanofuracin hydrochloride
- Nitrofurantoin
- Furazolidone
- Panazona
Hầu hết các hợp chất này hòa tan kém trong nước và một số chỉ hòa tan trong dung dịch axit, thông qua việc hình thành các muối. Tuy nhiên, chúng đều dễ dàng hòa tan trong polyethylene glycol và dimethylformamide.
Cơ chế hành động
Cách thức hoạt động của nitrofuran bên trong sinh vật hiện vẫn chưa được hiểu rõ, mặc dù người ta cho rằng cơ chế hoạt động của chúng liên quan đến sự phân hủy vòng nitrofuran.
Điều này bị phá vỡ và tách biệt trong các cá thể được dùng thuốc. Các nhóm nitro phân nhánh di chuyển trong máu và được gắn vào thông qua các liên kết cộng hóa trị trong các mô và thành tế bào của vi khuẩn, nấm và các mầm bệnh khác.
Hơn nữa, vì các hợp chất này được chuyển hóa nhanh chóng trong cơ thể sau khi uống, chúng tạo thành các chất chuyển hóa liên kết với protein mô và tạo ra sự không ổn định và yếu kém trong cấu trúc của các mô bên trong của bệnh nhân và mầm bệnh.
Sơ đồ đồ họa về bộ xương hóa học của nifuratel, một hợp chất chống nấm (Nguồn: Bác sĩ tiêm chủng Via Wkimedia Commons)
Các hợp chất và các dẫn xuất khác nhau của nitrofuran cho thấy hiệu quả khác nhau ở mỗi loài vi khuẩn, động vật nguyên sinh và nấm. Tuy nhiên, ở nồng độ thấp, hầu hết các nitrofuran hoạt động như các hợp chất kìm khuẩn.
Mặc dù có tính kìm khuẩn, nhưng khi các hợp chất được sử dụng ở nồng độ cao hơn một chút, chúng sẽ có tác dụng diệt khuẩn. Một số thậm chí còn diệt khuẩn ở nồng độ ức chế tối thiểu.
Nitrofurans có khả năng chuyển một cách còn sót lại sang các loài thứ cấp, điều này đã được chứng minh qua thí nghiệm sau:
Thịt lợn được xử lý bằng nitrofurans có nhãn carbon 14 (C14). Một nhóm chuột sau đó được cho ăn thịt như vậy và sau đó, người ta phát hiện ra rằng khoảng 41% tổng lượng nitrofurans được dán nhãn và sử dụng cho thịt là bên trong chuột.
Phân loại
Nitrofurans thường được phân loại thành hai lớp: lớp A và lớp B.
Loại A bao gồm các nitrofuran đơn giản hơn được đại diện bởi cái được gọi là "công thức I", trong đó các nhóm R là các nhóm alkyl, acyl, hydroxyalkyl hoặc cacboxyl, cùng với các este và một số dẫn xuất nhất định.
Một số hợp chất thuộc nhóm A hoặc "công thức I" là: nitrofuraldehyde và các diacetat của chúng, metylnitrofuryl xeton, nitrosilvan (5-nitro-2-methylfuran), rượu nitrofurfuryl và các este của nó và các hợp chất khác có cấu trúc tương tự.
Trong phân loại B là các dẫn xuất được nhóm lại của cacbonyl thông thường như semiarbazone, oxime và các chất tương tự phức tạp hơn đã được điều chế cho đến nay trong phòng thí nghiệm. Những hợp chất này được gọi là "công thức II".
Cả hai lớp đều có hoạt tính kháng khuẩn in vitro rõ rệt, nhưng một số thành viên của lớp B có hoạt tính in vivo tốt hơn bất kỳ hợp chất nào thuộc lớp A.
Chất chuyển hóa nitrofuran
Việc sử dụng nitrofuran về mặt dược lý đã bị Liên minh Châu Âu cấm, vì mặc dù nitrofuran và các dẫn xuất của chúng được đồng hóa nhanh chóng bởi quá trình chuyển hóa của bệnh nhân, chúng tạo ra một loạt các chất chuyển hóa ổn định liên kết với các mô và có khả năng chất độc.
Các chất chuyển hóa này được giải phóng dễ dàng do khả năng hòa tan của nitrofuran ở pH có tính axit.
Do đó, quá trình thủy phân axit xảy ra trong dạ dày của động vật và bệnh nhân được điều trị bằng nitrofuran tạo ra nhiều chất chuyển hóa phản ứng có khả năng liên kết cộng hóa trị với các đại phân tử mô, chẳng hạn như protein, lipid, trong số những chất khác.
Ở tất cả các động vật sản xuất thực phẩm, các chất chuyển hóa này có thời gian bán hủy rất dài. Khi chúng được tiêu thụ làm thức ăn, những chất chuyển hóa này có thể được giải phóng hoặc làm hỏng chuỗi bên của chúng.
Các thử nghiệm nghiêm ngặt hiện đang được thực hiện trên thực phẩm có nguồn gốc động vật bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu quả cao (tên gọi từ tiếng Anh High Performance Liquid Chromatography) để phát hiện ít nhất 5 trong số các chất chuyển hóa của nitrofurans và các dẫn xuất của chúng, đó là:
- 3-amino-2-oxazolidinone
- 3-amino-5-metylmorpholino-2-oxazolidinone
- 1-aminohydantoin
- Semicarbazide
- 3,5-dinitrosalicylic axit hydrazide
Tất cả các hợp chất này được giải phóng dưới dạng chất chuyển hóa của thuốc thử hóa học nitrofuran đều có khả năng gây ung thư và gây đột biến cho DNA. Hơn nữa, các hợp chất này có thể giải phóng các chất chuyển hóa của chính chúng trong quá trình thủy phân bằng axit.
Điều này ngụ ý rằng mỗi hợp chất là một chất chuyển hóa có khả năng gây độc cho cá nhân sau khi bị thủy phân bằng axit trong dạ dày.
Người giới thiệu
- Cooper, KM và Kennedy, DG (2005). Các chất chuyển hóa của kháng sinh nitrofuran được phát hiện ở nồng độ phần triệu trong võng mạc của lợn - một ma trận mới để tăng cường giám sát việc lạm dụng nitrofuran. Chuyên viên phân tích, 130 (4), 466-468.
- Hội đồng EFSA về các chất gây ô nhiễm trong chuỗi thực phẩm (CONTAM). (2015). Ý kiến khoa học về nitrofuran và các chất chuyển hóa của chúng trong thực phẩm. Tạp chí EFSA, 13 (6), 4140.
- Hahn, FE (Ed.). (2012). Cơ chế hoạt động của tác nhân kháng khuẩn. Springer Science & Business Media.
- Herrlich, P., & Schweiger, M. (1976). Nitrofurans, một nhóm kháng sinh tổng hợp, với một phương thức hoạt động mới: phân biệt các lớp RNA thông tin cụ thể. Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, 73 (10), 3386-3390.
- McCalla, DR (1979). Nitrofurans. Trong Cơ chế hoạt động của các tác nhân kháng khuẩn (trang 176-213). Springer, Berlin, Heidelberg.
- Miura, K., & Reckendorf, HK (1967). 6 Các Nitrofurans. Đang tiến bộ trong hóa học thuốc (Tập 5, trang 320-381). Elsevier.
- Olive, PL, & McCalla, DR (1975). Thiệt hại đối với DNA của tế bào động vật có vú bởi nitrofurans. Nghiên cứu ung thư, 35 (3), 781-784.
- Paul, HE, Ells, VR, Kopko, F., & Bender, RC (1959). Sự suy thoái chuyển hóa của nitrofurans. Tạp chí Hóa học Dược liệu, 2 (5), 563-584.
- Vass, M., Hruska, K., & Franek, M. (2008). Kháng sinh nitrofuran: xem xét việc áp dụng, cấm và phân tích dư lượng. Thuốc cho quân y, 53 (9), 469-500.