nitrofuransเป็นสารประกอบทางเคมีที่มียาต้านจุลชีพสังเคราะห์คลื่นความถี่กว้าง สิ่งเหล่านี้มักใช้เพื่อควบคุมการติดเชื้อแบคทีเรียในสัตว์ที่เลี้ยงเพื่อผลประโยชน์ทางการค้า
ในปัจจุบันมีการควบคุมการใช้อย่างเข้มงวดเนื่องจากมีการแสดงให้เห็นว่าอาจเป็นสารก่อมะเร็งและการกลายพันธุ์ของดีเอ็นเอภายในเซลล์ของมนุษย์
แผนภาพกราฟิกของโครงกระดูกทางเคมีของ nitrofural ซึ่งเป็นสารประกอบต้านเชื้อแบคทีเรีย (ที่มา: Vaccinationist ผ่าน Wikimedia Commons)
ห้ามใช้เพื่อป้องกันและบำบัดรักษาในสัตว์ที่เลี้ยงเพื่อผลิตอาหารและการบริโภคเนื้อสัตว์ สหภาพยุโรปควบคุมและตรวจสอบการมีอยู่ของยาปฏิชีวนะที่ใช้ไนโตรฟูรานในเนื้อปลากุ้งนมและไข่
รายงานแรกเกี่ยวกับฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียของไนโตรฟูแรนและอนุพันธ์ของพวกมันมีอายุย้อนไปถึงปี 1940 ในปี 1944 เมื่อมีการออกฤทธิ์ของยาต้านจุลชีพจึงเริ่มมีการใช้อย่างเข้มข้นในการเตรียมสบู่ยาทายาดับกลิ่นสารฆ่าเชื้อ ฯลฯ
แม้ว่าจะมีงานเขียนเกี่ยวกับไนโตรฟูแรนและอนุพันธ์จำนวนมาก แต่ก็ไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับกลไกการออกฤทธิ์ของสารประกอบเหล่านี้แม้ว่าเมตาโบไลต์ของไนโตรฟูแรนจะแสดงให้เห็นว่าเป็นพิษมากกว่าสารประกอบดั้งเดิม .
ลักษณะของไนโตรฟูแรน
สารประกอบเหล่านี้มีลักษณะเป็นวงแหวนเฮเทอโรไซคลิกซึ่งประกอบด้วยคาร์บอนสี่อะตอมและออกซิเจนหนึ่งตัว สารทดแทนคือกลุ่มอะโซมีไทน์ (-CH = N-) ที่ยึดติดกับคาร์บอน 2 และกลุ่มไนโตร (NO2) ที่ยึดติดกับคาร์บอน 5
Dodd และ Stillmanl ในปีพ. ศ. 2487 ได้ทำการทดสอบอนุพันธ์ของฟูแรน 42 ชนิดพบว่าไนโตรฟูราโซน (ไนโตรฟูแรนตัวแรก) มีกลุ่มอะโซมีไทน์ (-CH = N-) เป็นโซ่ด้านข้างสารประกอบนี้มีประสิทธิภาพสูงในฐานะสารเคมีต้านจุลชีพเมื่อนำไปใช้ใน a เฉพาะ
นอกจากนี้ Dodd และ Stillmanl ยังอ้างว่าไม่พบสารประกอบไนโตรฟูแรนในธรรมชาติ วันนี้ยังคงเป็นเช่นนั้นไนโตรฟูแรนทั้งหมดถูกสังเคราะห์ขึ้นโดยสังเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ
เดิมที Nitrofurans ถูกกำหนดให้เป็นสารประกอบทางเคมีบำบัดเนื่องจากพวกมันควบคุมการติดเชื้อแบคทีเรียและดูเหมือนว่าจะไม่ "เป็นอันตราย" ต่อผู้ป่วยที่กินเข้าไป
ระหว่างปีพ. ศ. 2487 ถึงปีพ. ศ. 2503 มีการสังเคราะห์และศึกษาสารประกอบที่คล้ายกับไนโตรฟูราโซนมากกว่า 450 ชนิดเพื่อตรวจสอบคุณสมบัติในการต้านจุลชีพ แต่ปัจจุบันมีการใช้ในเชิงพาณิชย์เพียงหกชนิด ได้แก่ :
- ไนโตรฟูราโซน
- Nifuroxime
- Guanofuracin ไฮโดรคลอไรด์
- Nitrofurantoin
- ฟูราโซลิโดน
- พานาโซน่า
สารประกอบเหล่านี้ส่วนใหญ่ละลายในน้ำได้ไม่ดีและบางส่วนละลายได้เฉพาะในสารละลายกรดโดยการก่อตัวของเกลือ อย่างไรก็ตามพวกมันทั้งหมดสามารถละลายได้ง่ายในโพลีเอทิลีนไกลคอลและในไดเมทิลฟอร์มาไมด์
กลไกการดำเนินการ
วิธีการที่ไนโตรฟูแรนทำหน้าที่ภายในสิ่งมีชีวิตยังไม่เป็นที่เข้าใจกันดีนักแม้ว่าจะมีการแนะนำว่ากลไกการออกฤทธิ์ของพวกมันเกี่ยวข้องกับการสลายวงแหวนไนโตรฟูแรน
สิ่งนี้แตกตัวและแยกออกจากกันภายในตัวยา กลุ่มไนโตรที่แตกแขนงเดินทางผ่านกระแสเลือดและฝังตัวผ่านพันธะโควาเลนต์ในเนื้อเยื่อและผนังเซลล์ของแบคทีเรียเชื้อราและเชื้อโรคอื่น ๆ
นอกจากนี้เนื่องจากสารประกอบเหล่านี้ถูกเผาผลาญอย่างรวดเร็วภายในร่างกายหลังจากการกลืนกินเข้าไปจึงก่อให้เกิดสารที่จับกับโปรตีนในเนื้อเยื่อและสร้างความไม่มั่นคงและความอ่อนแอในโครงสร้างเนื้อเยื่อภายในของผู้ป่วยและเชื้อโรค
แผนภาพกราฟิกของโครงกระดูกทางเคมีของนิฟูราเทลซึ่งเป็นสารประกอบต้านเชื้อรา (ที่มา: Vaccinationist Via Wkimedia Commons)
สารประกอบและอนุพันธ์ที่แตกต่างกันของไนโตรฟูแรนแสดงให้เห็นถึงประสิทธิผลที่แปรผันในแบคทีเรียโปรโตซัวและเชื้อราแต่ละชนิด อย่างไรก็ตามไนโตรฟูแรนที่ความเข้มข้นต่ำส่วนใหญ่ทำหน้าที่เป็นสารประกอบแบคทีเรีย
แม้จะเป็นแบคทีเรีย แต่เมื่อสารประกอบถูกนำไปใช้ในความเข้มข้นที่สูงขึ้นเล็กน้อยสารเหล่านี้จะกลายเป็นสารฆ่าเชื้อแบคทีเรีย บางตัวฆ่าเชื้อแบคทีเรียด้วยความเข้มข้นในการยับยั้งน้อย
Nitrofurans มีความสามารถในการถ่ายโอนในทางที่เหลือไปยังสายพันธุ์รองซึ่งแสดงให้เห็นผ่านการทดลองต่อไปนี้:
เนื้อสุกรได้รับการบำบัดด้วยคาร์บอน 14 (C14) ที่ระบุว่าไนโตรฟูแรน จากนั้นหนูกลุ่มหนึ่งได้รับอาหารจากเนื้อสัตว์ดังกล่าวและต่อมาพบว่าประมาณ 41% ของปริมาณไนโตรฟูแรนที่ติดฉลากและให้กับเนื้อทั้งหมดอยู่ภายในตัวหนู
การจัดหมวดหมู่
โดยทั่วไป Nitrofurans แบ่งออกเป็นสองชั้น: คลาส A และคลาส B
คลาส A ประกอบด้วยไนโตรฟูแรนที่เรียบง่ายกว่าซึ่งแสดงโดยสิ่งที่เรียกว่า "สูตร I" โดยที่หมู่ R คืออัลคิลอะซิลไฮดรอกซีอัลคิลหรือหมู่คาร์บอกซิลร่วมกับเอสเทอร์และอนุพันธ์บางชนิด
สารประกอบบางชนิดของคลาส A หรือ "สูตร I" ได้แก่ ไนโตรฟูราลดีไฮด์และไดอะซิเตตเมธิลนิโทรฟิวริลคีโตนไนโตรซิลแวน (5-nitro-2-methylfuran) แอลกอฮอล์ไนโตรเฟอร์ฟิวริลเอสเทอร์และสารประกอบอื่น ๆ ที่มีโครงสร้างคล้ายคลึงกัน
ในคลาส B เป็นการจัดกลุ่มอนุพันธ์ของคาร์บอนิลธรรมดาเช่นเซมิคาร์บาโซนออกซิมและอะนาลอกที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งได้เตรียมไว้จนถึงปัจจุบันในห้องปฏิบัติการ สารประกอบเหล่านี้เรียกว่า "สูตร II"
ทั้งสองคลาสมีฤทธิ์ต้านจุลชีพในหลอดทดลอง แต่สมาชิกบางคนของคลาส B มีฤทธิ์ในร่างกายได้ดีกว่าสารประกอบใด ๆ ที่อยู่ในคลาส A
สาร Nitrofuran
สหภาพยุโรปห้ามใช้ไนโตรฟูแรนทางเภสัชวิทยาเนื่องจากแม้ว่าไนโตรฟูแรนและอนุพันธ์ของสารเหล่านี้จะถูกดูดซึมอย่างรวดเร็วโดยการเผาผลาญของผู้ป่วย แต่ก็สร้างสารที่มีความเสถียรซึ่งจับกับเนื้อเยื่อและอาจเกิดขึ้นได้ เป็นพิษ
สารเหล่านี้ถูกปลดปล่อยออกมาได้ง่ายเนื่องจากการละลายของไนโตรฟูแรนที่ pH ที่เป็นกรด
ดังนั้นการไฮโดรไลซิสของกรดที่เกิดขึ้นในกระเพาะอาหารของสัตว์และผู้ป่วยที่ได้รับการรักษาด้วยไนโตรฟูแรนจะทำให้เกิดสารที่มีปฏิกิริยาหลายชนิดที่สามารถจับโควาเลนต์กับโมเลกุลขนาดใหญ่ของเนื้อเยื่อเช่นโปรตีนไขมันและอื่น ๆ
ในสัตว์ที่ผลิตอาหารทุกชนิดสารเหล่านี้มีครึ่งชีวิตที่ยาวนานมาก เมื่อบริโภคเป็นอาหารเมตาบอไลต์เหล่านี้จะถูกปล่อยออกมาหรือทำไม่ได้เช่นกัน
ขณะนี้มีการทดสอบอย่างเข้มงวดกับอาหารที่มาจากสัตว์ด้วยโครมาโทกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูง (ชื่อที่มาจากภาษาอังกฤษ High Performance Liquid Chromatography) เพื่อตรวจหาเมตาโบไลต์ของไนโตรฟูแรนและอนุพันธ์อย่างน้อย 5 ชนิด ได้แก่ :
- 3- อะมิโน -2-oxazolidinone
- 3-amino-5-methylmorpholino-2-oxazolidinone
- 1-aminohydantoin
- เซมิคาร์บาไซด์
- 3,5-dinitrosalicylic acid hydrazide
สารประกอบเหล่านี้ทั้งหมดที่ถูกปล่อยออกมาเป็นเมตาบอไลต์ของสารเคมีไนโตรฟูแรนอาจเป็นสารก่อมะเร็งและกลายพันธุ์สำหรับดีเอ็นเอ นอกจากนี้สารประกอบเหล่านี้สามารถปล่อยสารของตัวเองในระหว่างการย่อยสลายด้วยกรด
นี่หมายความว่าสารประกอบแต่ละชนิดเป็นสารเมตาโบไลต์ที่อาจเป็นพิษสำหรับแต่ละบุคคลหลังการย่อยสลายกรดภายในกระเพาะอาหาร
อ้างอิง
- Cooper, KM และ Kennedy, DG (2005) สารปฏิชีวนะ Nitrofuran ตรวจพบในส่วนต่อล้านความเข้มข้นในเรตินาของสุกรซึ่งเป็นเมทริกซ์ใหม่สำหรับการตรวจสอบการละเมิดของไนโตรฟูแรน นักวิเคราะห์, 130 (4), 466-468.
- EFSA Panel เรื่องสารปนเปื้อนในห่วงโซ่อาหาร (CONTAM) (2015) ความคิดเห็นทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับไนโตรฟูแรนและสารในอาหาร วารสาร EFSA, 13 (6), 4140.
- เฮ้ FE (Ed.) (2012) กลไกการออกฤทธิ์ของสารต้านแบคทีเรีย Springer Science & Business Media
- Herrlich, P. , & Schweiger, M. (1976). Nitrofurans กลุ่มของยาปฏิชีวนะสังเคราะห์ที่มีรูปแบบการดำเนินการใหม่: การเลือกปฏิบัติของคลาส RNA ของ Messenger เฉพาะ Proceedings of the National Academy of Sciences, 73 (10), 3386-3390.
- McCalla, DR (1979). Nitrofurans. ในกลไกการออกฤทธิ์ของสารต้านแบคทีเรีย (หน้า 176-213) สปริงเกอร์เบอร์ลินไฮเดลเบิร์ก
- Miura, K. , & Reckendorf, HK (2510) 6 Nitrofurans กำลังดำเนินการด้านเคมียา (เล่ม 5, หน้า 320-381) เอลส์
- Olive, PL, & McCalla, DR (1975) ความเสียหายต่อดีเอ็นเอของเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโดยไนโตรฟูราน การวิจัยโรคมะเร็ง, 35 (3), 781-784.
- Paul, HE, Ells, VR, Kopko, F. , & Bender, RC (1959) การย่อยสลายทางเมตาบอลิซึมของไนโตรฟูราน วารสารเคมียา, 2 (5), 563-584.
- Vass, M. , Hruska, K. , & Franek, M. (2008). ยาปฏิชีวนะ Nitrofuran: การทบทวนการใช้งานข้อห้ามและการวิเคราะห์สารตกค้าง ยาสัตวแพทย์, 53 (9), 469-500.