The nitrofurans adalah senyawa kimia dengan antimikroba spektrum yang luas sintetis. Ini sering digunakan untuk mengendalikan infeksi bakteri pada hewan yang dibesarkan untuk kepentingan komersial.
Saat ini ada kontrol yang ketat untuk penggunaannya, karena telah terbukti bahwa mereka berpotensi karsinogenik dan mutagenik untuk DNA di dalam sel manusia.
Diagram grafis kerangka kimia nitrofural, senyawa antibakteri (Sumber: Vaccinationist via Wikimedia Commons)
Penggunaannya sebagai pengobatan preventif dan terapeutik pada hewan yang dipelihara untuk produksi makanan dan konsumsi daging bahkan telah dilarang. Uni Eropa mengontrol dan memeriksa keberadaan antibiotik berbasis nitrofuran dalam daging, ikan, udang, susu, dan telur.
Laporan pertama tentang aksi antibakteri nitrofuran dan turunannya berasal dari tahun 1940-an. Pada tahun 1944 ketika, karena aksi antimikroba mereka, mereka mulai digunakan secara intensif dalam pembuatan sabun, topikal, deodoran, antiseptik , dll.
Meskipun ada banyak literatur tertulis tentang nitrofuran dan turunannya, sedikit yang diketahui tentang mekanisme kerja senyawa ini, meskipun metabolit nitrofuran telah terbukti lebih beracun daripada senyawa aslinya sendiri. .
Karakteristik nitrofuran
Senyawa ini dicirikan oleh cincin heterosiklik yang terdiri dari empat atom karbon dan satu oksigen; substituennya adalah gugus azometin (-CH = N-) yang terikat pada karbon 2 dan gugus nitro (NO2) yang terikat pada karbon 5.
Dodd dan Stillmanl, pada tahun 1944, menguji 42 turunan furan, menemukan bahwa nitrofurazone (nitrofuran pertama) mengandung gugus azomethine (-CH = N-) sebagai rantai samping, senyawa ini ternyata sangat efektif sebagai bahan kimia antimikroba bila diaplikasikan dalam topikal.
Selain itu, Dodd dan Stillmanl menyatakan bahwa tidak ada senyawa nitrofuran yang ditemukan di alam. Saat ini kasusnya terus berlanjut, semua nitrofuran disintesis secara sintetis di laboratorium.
Nitrofuran awalnya didefinisikan sebagai senyawa kemoterapi, karena mereka mengendalikan infeksi bakteri dan tampaknya tidak "membahayakan" pasien yang menelannya.
Antara tahun 1944 dan 1960, lebih dari 450 senyawa yang mirip dengan nitrofurazone telah disintesis dan dipelajari untuk mengetahui sifat antimikroba mereka, namun saat ini hanya enam yang digunakan secara komersial, yaitu:
- Nitrofurazone
- Nifuroxime
- Guanofuracin hidroklorida
- Nitrofurantoin
- Furazolidone
- Panazona
Sebagian besar senyawa ini sulit larut dalam air dan beberapa hanya larut dalam larutan asam, melalui pembentukan garam. Akan tetapi, semuanya mudah larut dalam polietilen glikol dan dalam dimetilformamida.
Mekanisme aksi
Cara kerja nitrofuran di dalam organisme saat ini belum dipahami dengan baik, meskipun telah disarankan bahwa mekanisme kerjanya berkaitan dengan pemecahan cincin nitrofuran.
Ini rusak dan terpisah dalam individu yang diobati. Kelompok nitro bercabang berjalan melalui aliran darah dan menjadi tertanam melalui ikatan kovalen di jaringan dan dinding sel bakteri, jamur, dan patogen lainnya.
Selanjutnya, karena senyawa ini dimetabolisme dengan cepat di dalam tubuh setelah dikonsumsi, mereka membentuk metabolit yang mengikat protein jaringan dan menciptakan ketidakstabilan dan kelemahan dalam struktur jaringan internal pasien dan patogen.
Diagram grafis kerangka kimia nifuratel, senyawa antijamur (Sumber: Vaccinationist Via Wkimedia Commons)
Senyawa dan turunan nitrofuran yang berbeda menunjukkan efektivitas yang bervariasi pada setiap spesies bakteri, protozoa dan jamur. Namun, pada konsentrasi rendah kebanyakan nitrofuran bertindak sebagai senyawa bakteriostatik.
Meskipun bersifat bakteriostatik, ketika senyawa diterapkan dalam konsentrasi yang sedikit lebih tinggi, senyawa tersebut menjadi bakterisidal. Beberapa bahkan bersifat bakterisidal dalam konsentrasi penghambatan minimal.
Nitrofuran memiliki kemampuan untuk mentransfer dengan cara residual ke spesies sekunder, yang ditunjukkan melalui percobaan berikut:
Daging babi diolah dengan karbon 14 (C14) berlabel nitrofuran. Sekelompok tikus kemudian diberi makan daging tersebut dan, kemudian, ditemukan bahwa sekitar 41% dari jumlah total nitrofuran yang diberi label dan diberikan pada daging tersebut ada di dalam daging tikus.
Klasifikasi
Nitrofuran biasanya diklasifikasikan menjadi dua kelas: kelas A dan kelas B.
Kelas A terdiri dari nitrofuran sederhana yang diwakili oleh apa yang dikenal sebagai "rumus I", di mana gugus R adalah gugus alkil, asil, hidroksialkil atau karboksil, bersama dengan ester dan turunan tertentu.
Beberapa senyawa golongan A atau "formula I" adalah: nitrofuraldehydes dan diasetatnya, methylnitrofuryl ketone, nitrosilvan (5-nitro-2-methylfuran), nitrofurfuryl alcohol dan esternya serta senyawa lain yang memiliki struktur serupa.
Di kelas B dikelompokkan turunan dari karbonil biasa seperti semikarbazon, oksim dan analog yang lebih kompleks yang telah disiapkan hingga saat ini di dalam laboratorium. Senyawa ini disebut "rumus II".
Kedua kelas tersebut memiliki aktivitas antimikroba yang nyata secara in vitro, tetapi beberapa anggota kelas B memiliki aktivitas in vivo yang lebih baik daripada senyawa yang termasuk dalam kelas A.
Metabolit nitrofuran
Penggunaan farmakologis nitrofuran dilarang oleh Uni Eropa, karena meskipun nitrofuran dan turunannya cepat berasimilasi oleh metabolisme pasien, mereka menghasilkan serangkaian metabolit stabil yang mengikat jaringan dan berpotensi racun.
Metabolit ini mudah dilepaskan karena kelarutan nitrofuran pada pH asam.
Dengan demikian, hidrolisis asam yang terjadi di perut hewan dan pasien yang diobati dengan nitrofuran menghasilkan banyak metabolit reaktif yang mampu mengikat secara kovalen ke makromolekul jaringan, seperti protein, lipid, dan lain-lain.
Pada semua hewan penghasil makanan, metabolit ini memiliki waktu paruh yang sangat lama. Ketika dikonsumsi sebagai makanan, metabolit ini dapat dilepaskan atau, jika gagal, rantai sampingnya.
Pengujian ketat saat ini sedang dilakukan pada makanan asal hewan dengan kromatografi cair efisiensi tinggi (nama berasal dari Kromatografi Cair Kinerja Tinggi Inggris) untuk mendeteksi setidaknya 5 dari metabolit nitrofuran dan turunannya, ini adalah:
- 3-amino-2-oxazolidinone
- 3-amino-5-methylmorpholino-2-oxazolidinone
- 1-aminohidantoin
- Semicarbazide
- Asam hidrazida 3,5-dinitrosalisilat
Semua senyawa yang dilepaskan sebagai metabolit pereaksi kimia nitrofuran berpotensi karsinogenik dan mutagenik untuk DNA. Selanjutnya, senyawa tersebut dapat melepaskan metabolitnya sendiri selama hidrolisis asam.
Ini menyiratkan bahwa setiap senyawa adalah metabolit yang berpotensi toksik bagi individu setelah hidrolisis asam di dalam perut.
Referensi
- Cooper, KM, & Kennedy, DG (2005). Metabolit antibiotik nitrofuran terdeteksi pada bagian per juta konsentrasi di retina babi - matriks baru untuk meningkatkan pemantauan penyalahgunaan nitrofuran. Analis, 130 (4), 466-468.
- Panel EFSA tentang Kontaminan dalam Rantai Makanan (CONTAM). (2015). Opini Ilmiah tentang nitrofuran dan metabolitnya dalam makanan. Jurnal EFSA, 13 (6), 4140.
- Hahn, FE (Ed.). (2012). Mekanisme kerja agen antibakteri. Springer Science & Business Media.
- Herrlich, P., & Schweiger, M. (1976). Nitrofurans, sekelompok antibiotik sintetis, dengan mode aksi baru: diskriminasi kelas RNA kurir tertentu. Prosiding National Academy of Sciences, 73 (10), 3386-3390.
- McCalla, DR (1979). Nitrofuran. Dalam Mekanisme Aksi Agen Antibakteri (hlm. 176-213). Springer, Berlin, Heidelberg.
- Miura, K., & Reckendorf, HK (1967). 6 Nitrofuran. Sedang Berlangsung dalam kimia pengobatan (Vol. 5, hlm. 320-381). Elsevier.
- Olive, PL, & McCalla, DR (1975). Kerusakan DNA sel mamalia oleh nitrofuran. Penelitian kanker, 35 (3), 781-784.
- Paul, HE, Ells, VR, Kopko, F., & Bender, RC (1959). Degradasi metabolik nitrofuran. Jurnal Kimia Obat, 2 (5), 563-584.
- Vass, M., Hruska, K., & Franek, M. (2008). Antibiotik nitrofuran: review tentang aplikasi, larangan dan analisis residu. Kedokteran hewan, 53 (9), 469-500.