Caratteristiche, meccanismo d'azione e classificazione dei nitrofurani

Il nitrofurani Sono composti chimici di origine sintetica con funzioni antimicrobiche ad ampio spettro. Questi sono spesso usati per controllare le infezioni batteriche negli animali allevati per interessi commerciali..

Attualmente esiste un controllo rigoroso del loro utilizzo, poiché è stato dimostrato che sono potenzialmente cancerogeni e mutageni per il DNA all'interno di cellule umane.

Ne è stato addirittura vietato l'uso come trattamento preventivo e terapeutico negli animali allevati per la produzione alimentare e il consumo di carne. L'Unione Europea controlla e ispeziona la presenza di antibiotici a base di nitrofurano in carne, pesce, gamberetti, latte e uova.

Le prime notizie sull'azione antibatterica dei nitrofurani e dei loro derivati ​​risalgono agli anni Quaranta. Fu nel 1944 quando, per la loro azione antimicrobica, iniziarono ad essere utilizzati intensamente nella preparazione di saponi, topici, deodoranti, antisettici, ecc..

Sebbene esista una vasta letteratura scritta sui nitrofurani e sui loro derivati, si sa poco sul meccanismo d'azione di questi composti, sebbene i metaboliti dei nitrofurani abbiano dimostrato di essere più tossici degli stessi composti originali..

Indice articolo

• 1 Caratteristiche dei nitrofurani
• 2 Meccanismi d'azione
• 3 Classificazione
• 4 Metaboliti del nitrofurano
• 5 Riferimenti

Caratteristiche dei nitrofurani

Questi composti sono caratterizzati da un anello eterociclico costituito da quattro atomi di carbonio e un ossigeno; i sostituenti sono un gruppo azometina (-CH = N-) che è attaccato al carbonio 2 e un gruppo nitro (NO2) che è attaccato al carbonio 5.

Dodd e Stillmanl, nel 1944, testando 42 derivati ​​del furano, scoprirono che il nitrofurazone (il primo nitrofurano) conteneva il gruppo azometina (-CH = N-) come catena laterale, questo composto si rivelò altamente efficace come sostanza chimica antimicrobica quando applicato attualità.

Inoltre, Dodd e Stillmanl hanno affermato che nessuno dei composti nitrofuranici è stato trovato in natura. Oggi continua ad essere il caso, tutti i nitrofurani vengono sintetizzati sinteticamente in laboratorio.

I nitrofurani erano originariamente definiti come composti chemioterapici, poiché controllavano le infezioni batteriche e apparentemente non "danneggiavano" il paziente che li ingeriva.

Tra il 1944 e il 1960, più di 450 composti simili al nitrofurazone furono sintetizzati e studiati per determinarne le proprietà antimicrobiche, ma attualmente solo sei sono usati commercialmente, questi sono:

- Nitrofurazone

- Nifuroxime

- Guanofurazina cloridrato

- Nitrofurantoina

- Furazolidone

- Panazona

La maggior parte di questi composti sono scarsamente solubili in acqua e alcuni sono solubili solo in soluzioni acide, attraverso la formazione di sali. Tuttavia, sono tutti facilmente solubili in polietilenglicoli e dimetilformammide..

Meccanismi d'azione

Il modo in cui i nitrofurani agiscono all'interno degli organismi non è attualmente ben compreso, sebbene sia stato suggerito che il loro meccanismo d'azione abbia a che fare con la rottura dell'anello nitrofuranico.

Questo si scompone e si separa all'interno degli individui medicati. I gruppi nitro ramificati viaggiano attraverso il flusso sanguigno e vengono incorporati attraverso legami covalenti nei tessuti e nelle pareti cellulari di batteri, funghi e altri agenti patogeni..

Inoltre, poiché questi composti vengono rapidamente metabolizzati all'interno del corpo dopo l'ingestione, formano metaboliti che si legano alle proteine ​​dei tessuti e creano instabilità e debolezza nella struttura dei tessuti interni del paziente e dell'agente patogeno..

I composti e diversi derivati ​​dei nitrofurani mostrano un'efficacia variabile in ogni specie di batteri, protozoi e funghi. Tuttavia, a basse concentrazioni la maggior parte dei nitrofurani agisce come composti batteriostatici..

Nonostante siano batteriostatici, quando i composti vengono applicati in concentrazioni leggermente superiori diventano battericidi. Alcuni sono anche battericidi in concentrazioni inibitorie minime.

I nitrofurani hanno la capacità di trasferirsi in modo residuo a specie secondarie, che è stata dimostrata attraverso il seguente esperimento:

La carne di maiale è stata trattata con nitrofurani contrassegnati con carbonio 14 (C14). Un gruppo di ratti è stato quindi nutrito con questa carne e, successivamente, si è riscontrato che circa il 41% della quantità totale di nitrofurani etichettati e somministrati alla carne erano all'interno dei ratti.

Classificazione

I nitrofurani sono generalmente classificati in due classi: classe A e classe B..

La classe A comprende i nitrofurani più semplici rappresentati dalla cosiddetta "formula I", dove i gruppi R sono gruppi alchilici, acilici, idrossialchilici o carbossilici, insieme ad esteri e alcuni derivati..

Alcuni composti di classe A o "formula I" sono: nitrofuraldeidi e loro diacetati, metilnitrofurilchetone, nitrosilvan (5-nitro-2-metilfurano), alcol nitrofurfurilico e suoi esteri e altri composti con struttura simile.

Nella classe B sono raggruppati i derivati ​​dei carbonili ordinari come il semicarbazone, l'ossima e gli analoghi più complessi che sono stati preparati fino ad oggi nei laboratori. Questi composti sono chiamati "formula II".

Entrambe le classi hanno una spiccata attività antimicrobica in vitro, ma alcuni membri della classe B svolgono un'attività migliore in vivo che uno qualsiasi dei composti appartenenti alla classe A.

Metaboliti del nitrofurano

L'uso farmacologico dei nitrofurani è stato bandito dall'Unione Europea, poiché sebbene i nitrofurani ei loro derivati ​​siano rapidamente assimilati dal metabolismo dei pazienti, generano una serie di metaboliti stabili che si legano ai tessuti e sono potenzialmente tossici.

Questi metaboliti vengono rilasciati facilmente a causa della solubilità dei nitrofurani a pH acidi..

Pertanto, l'idrolisi acida che si verifica nello stomaco degli animali e dei pazienti trattati con nitrofurani produce molti metaboliti reattivi in ​​grado di legarsi covalentemente alle macromolecole tissutali, come proteine, lipidi, tra gli altri..

In tutti gli animali da produzione alimentare questi metaboliti hanno un'emivita molto lunga. Quando vengono consumati come cibo, questi metaboliti possono essere rilasciati o, in mancanza di ciò, le loro catene laterali.

Sono attualmente in corso rigorosi test sugli alimenti di origine animale con cromatografia liquida ad alte prestazioni (nome derivato dall'inglese Cromatografia liquida ad alta prestazione) per rilevare almeno 5 dei metaboliti del nitrofurano e dei loro derivati, questi sono:

- 3-ammino-2-ossazolidinone

- 3-ammino-5-metilmorfolino-2-ossazolidinone

- 1-amminoidantoina

- Semicarbazide

- Idrazide dell'acido 3,5-dinitrosalicilico

Tutti questi composti rilasciati come metaboliti dei reagenti chimici del nitrofurano sono potenzialmente cancerogeni e mutageni per il DNA. Inoltre, questi composti possono rilasciare i propri metaboliti durante l'idrolisi acida..

Ciò implica che ogni composto è un metabolita potenzialmente tossico per l'individuo dopo l'idrolisi acida all'interno dello stomaco..

Riferimenti

1. Cooper, K. M. e Kennedy, D. G. (2005). Metaboliti antibiotici nitrofurani rilevati a concentrazioni di parti per milione nella retina dei suini: una nuova matrice per un monitoraggio potenziato dell'abuso di nitrofurano. Analista, 130 (4), 466-468.
2. Gruppo di esperti scientifici dell'EFSA sui contaminanti nella catena alimentare (CONTAM). (2015). Parere scientifico sui nitrofurani e sui loro metaboliti negli alimenti. EFSA Journal, 13 (6), 4140.
3. Hahn, F. E. (a cura di). (2012). Meccanismo d'azione degli agenti antibatterici. Springer Science & Business Media.
4. Herrlich, P., & Schweiger, M. (1976). Nitrofurani, un gruppo di antibiotici sintetici, con una nuova modalità di azione: la discriminazione di specifiche classi di RNA messaggero. Atti della National Academy of Sciences, 73 (10), 3386-3390.
5. McCalla, D. R. (1979). Nitrofurani. In Mechanism of Action of Antibacterial Agents (pp. 176-213). Springer, Berlino, Heidelberg.
6. Miura, K., & Reckendorf, H. K. (1967). 6 I nitrofurani. In Progress in Medicinal Chemistry (Vol.5, pp. 320-381). Elsevier.
7. Olive, P. L., e McCalla, D. R. (1975). Danni al DNA delle cellule di mammifero da nitrofurani. Ricerca sul cancro, 35 (3), 781-784.
8. Paul, H. E., Ells, V. R., Kopko, F., & Bender, R. C. (1959). Degradazione metabolica dei nitrofurani. Journal of Medicinal Chemistry, 2 (5), 563-584.
9. Vass, M., Hruska, K. e Franek, M. (2008). Antibiotici nitrofurici: una rassegna sull'applicazione, il divieto e l'analisi dei residui. Medicina veterinarni, 53 (9), 469-500.