Eigenschaften

Nitrofurane wirken bakteriostatisch (Papich 2001a; Fulford 1961a). Über 3'500 Nitrofurane wurden bis jetzt hergestellt, aber nur wenige werden in der Tiermedizin als Chemotherapeutika eingesetzt (Spoo 1995a). Die toxischen und chemischen Eigenschaften der Nitrofurane schränken die Einsatzmöglichkeiten als systemische Antiinfektiva ein. Nitrofurane werden in der Regel lokal und nur selten systemisch eingesetzt (Allen 1993a).
 

Wirkungsort / Wirkungsmechanismus

Nitrofurane sind Prodrugs, welche nach der Aktivierung durch spezifische Enzyme eine Toxizität gegenüber Mikroorganismen aufweisen (Hof 1986a). Der genaue Wirkungsmechanismus ist nicht bekannt. Vermutlich hemmen sie einen enzymatischen oxidativen Prozess (Allen 1993a) und zwar die oxidative Decarboxylierung von Pyruvat zu Acetyl-Coenzym A. Dadurch wird den empfindlichen Organismen die Möglichkeit entzogen, die für sie lebensnotwenige Energie zu produzieren (Papich 2001a; Spoo 1995a). Die Nitrogruppe in 5-Stellung ist nötig für die antibiotische Wirkung (Spoo 1995a). Ihre Reduktion führt zur Aktivierung der Nitrofurane; dies erfolgt durch bakterielle Nitroreduktasen (Hof 1986a; Race 2005a; Whiteway 1998a). Es sind 2 unterschiedliche Nitroreduktasen (Typ I und II) vorhanden (McCalla 1983a). Die Typ I-Reduktase wird durch Sauerstoff nicht beeinflusst, hingegen wird die Typ II-Reduktase durch Sauerstoff stark gehemmt (Asnis 1957a).
 
Durch die Reduktion der 5-Nitrogruppe durch bakterielle Nitroreduktasen werden reaktive Metaboliten gebildet, welche die Mikroorganismen durch Chromosomenbrüche schädigen. Ausserdem bestehen Interaktionen mit dem Zitronensäurezyklus, der Protein-, DNA- und RNA-Synthese. Die Überführung der Nitrofurane durch Redox-Reaktionen erfolgt auch durch Enzymsysteme der Säugetierzellen, wobei u.a. die Xanthin-Oxidase, NADPH-Cytochrom-C-Reduktase, Aldehydoxidase und Succinat-Dehydrogenase beteiligt sind. Die dadurch entstehenden reaktiven Metaboliten werden als Ursache für die mutagene Wirkung der Nitrofurane (via kovalente Bindungen an Makromoleküle) angesehen. Weiter sind für toxische Wirkungen der Verbrauch von Reduktionsäquivalenten, die Hemmung der DNA- und Proteinsynthese sowie die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies verantwortlich (Kroker 2003d). Bakterien weisen eine höhere Nitroreduktaseaktivität als Säugerzellen auf und sind deshalb empfindlicher (Kroker 2002a).
 

Spektrum

Nitrofurane sind synthetische Verbindungen, welche eine antibiotische Wirkung gegen sowohl grampositive als auch gramnegative Bakterien aufweisen (Allen 1993a; Allen 2005a), sowie teilweise auch gegen Trichomonaden und Kokzidien wirken (Kroker 2003d). Sie werden primär zur Bekämpfung gramnegativer Keime angewendet; weiter auch als Antimykotika sowie Antiprotozoika (Allen 1993a; Allen 2005a).
 

Resistenzen

Die bakterielle Resistenz gegenüber Nitrofuranen ist mehrstufig und mit der Inaktivierung multipler Nitroreduktasen assoziiert. Bei E. coli wird in einer ersten Stufe NfsA inaktiviert, eventuell gefolgt von der Inaktivierung von NfsB (Whiteway 1998a). Beide Proteine sind sogenannte Sauerstoff-unempfindliche Nitroreduktasen von ca. 25 kDa, welche NADPH als Donor für die Reduktion verwenden. Die alleinige Inaktivierung von NfsB bei intaktem NfsA führt zu keinem resistenten Phänotyp (Bryant 1981a). Die Inaktivierung von NfsA (und anschliessend NfsB) führt zu einer verminderten Nitroreduktase-Aktivität und die resultierende Resistenz kann durch eine Plasmid-vermittelte Expression der korrespondierenden Genen aufgehoben werden (Whiteway 1998a).
 

Wirksamkeit

Bei Vorhandensein von Blut, Eiter und Milch ist die antibiotische Wirksamkeit der Nitrofurane herabgesetzt (Allen 1993a; Allen 2005a). Für eine antibiotische Wirkung wird die Nitrogruppe an der Stelle 5 des Furanringes benötigt (Fulford 1961a; Papich 2001a; St Omer 1978a). Ein grosser Nachteil bei der Anwendung der Nitrofurane zur Bekämpfung von systemischen Infektionen ist, dass die notwendigen Konzentrationen (um die MIC zu erreichen) auch eine systemische Toxizität implizieren (Papich 2001a).
 

Spermizide Wirkung

Nitrofurane weisen eine spermizide Wirkung auf, daher wird bei männlichen Zuchttieren von der Anwendung abgeraten (Kroker 2002a).