02-03. metabolisme

Hubungan perubahan struktur dengan aktivitas pada proses

metabolisme obat

11

MetabolisMetabolismeme

METABOLISMEMETABOLISME

Aktivitas biologis, masa kerja, Aktivitas biologis, masa kerja, toksisitas obat.toksisitas obat.

Studi MetabolismeStudi Metabolisme1.1.Menilai/menaksir efikasi dan keamanan obat Menilai/menaksir efikasi dan keamanan obat 2.2.Merancang pengaturan dosisMerancang pengaturan dosis3.3.Menaksir kemungkinan terjadinya resiko Menaksir kemungkinan terjadinya resiko

atau bahaya dari zat pengotoratau bahaya dari zat pengotor4.4.Mengevaluasi toksisitas bahan kimiaMengevaluasi toksisitas bahan kimia5.5.Mengembangkan bahan tambahan Mengembangkan bahan tambahan

makanan, pestisida dan herbisida makanan, pestisida dan herbisida mengetahui proses metabolismenya pada mengetahui proses metabolismenya pada manusia, hewan dan tanamanmanusia, hewan dan tanaman6.6.Dasar penjelasan terjadinya proses toksik Dasar penjelasan terjadinya proses toksik karsinogenik, teratogenik dan nekrosis karsinogenik, teratogenik dan nekrosis jaringan.jaringan.

2

Dua jalur respon biologis suatu obat:Dua jalur respon biologis suatu obat:1.1. Obat aktif setelah masuk ke peredaran darah, Obat aktif setelah masuk ke peredaran darah,

langsung berinteraksi dengan reseptor dan langsung berinteraksi dengan reseptor dan menimbulkan respon biologis.menimbulkan respon biologis.

2.2. Pra-obat setelah masuk ke peredaran darah Pra-obat setelah masuk ke peredaran darah mengalami proses metabolisme menjadi obat mengalami proses metabolisme menjadi obat aktif, berinteraksi dengan reseptor dan aktif, berinteraksi dengan reseptor dan menimbulkan respon biologis (bioaktivasi).menimbulkan respon biologis (bioaktivasi).

3

tempat utama tempat utama metabolisme obatmetabolisme obat

Tempat Metabolisme ObatTempat Metabolisme ObatHati Hati organ organ tubuhtubuh karena mengandung lebih banyak karena mengandung lebih banyak enzim metabolisme dibanding organ lain.enzim metabolisme dibanding organ lain.

Setelah pemberian oral, obat diserap oleh Setelah pemberian oral, obat diserap oleh saluran cerna, masuk ke peredaran darah saluran cerna, masuk ke peredaran darah dan kemudian ke hati.dan kemudian ke hati.Aliran darah yang membawa obat atau Aliran darah yang membawa obat atau senyawa organik asing melewati sel-sel hati senyawa organik asing melewati sel-sel hati secara perlahan-lahan dan termetabolisis secara perlahan-lahan dan termetabolisis menjadi senyawa yang mudah larut dalam menjadi senyawa yang mudah larut dalam air kemudian diekskresikan melalui urinair kemudian diekskresikan melalui urinHati menghasilkan cairan empedu yang Hati menghasilkan cairan empedu yang diekskresikan ke duodenum melalui saluran diekskresikan ke duodenum melalui saluran empedu. Cairan empedu berfungsi empedu. Cairan empedu berfungsi membantu pencernaan lemak dan sebagai membantu pencernaan lemak dan sebagai media untuk ekskresi metabolit beberapa media untuk ekskresi metabolit beberapa obat yang melalui tinja.obat yang melalui tinja.

5

Proses metabolisme obat Proses metabolisme obat karena adanya flora bakteri normal di usus karena adanya flora bakteri normal di usus halus dan usus besar halus dan usus besar memetabolisis obat memetabolisis obat dengan cara kerja yang sama dengan enzim-dengan cara kerja yang sama dengan enzim-enzim mikrosom hati.enzim mikrosom hati.

Usus Usus peran peran pentingpenting

Membran RE selMembran RE selMetabolisme obat di Metabolisme obat di hatihatiAda dua tipe retikulum endoplasma sel:Ada dua tipe retikulum endoplasma sel:1.1.Tipe 1 Tipe 1 permukaan membran kasar, terdiri permukaan membran kasar, terdiri

dari ribosom yang tersusun secara kasar.dari ribosom yang tersusun secara kasar.2.2.Tipe 2 Tipe 2 permukaan mambran halus, tidak permukaan mambran halus, tidak

mengandung ribosom. mengandung ribosom.

Sejumlah konjugat glukuronida dikeluarkan Sejumlah konjugat glukuronida dikeluarkan oleh empedu ke usus. Di usus konjugat ini oleh empedu ke usus. Di usus konjugat ini terhidrolisis oleh enzim terhidrolisis oleh enzim -glukuronidase -glukuronidase menghasilkan obat bebas yang lipofil.menghasilkan obat bebas yang lipofil.

7

Jalur Umum Metabolisme ObatJalur Umum Metabolisme ObatReaksi metabolisme obat ada 2 tahap yaitu:Reaksi metabolisme obat ada 2 tahap yaitu:1.1. Reaksi Fasa IReaksi Fasa I

Hal ini dapat dicapai dengan:Hal ini dapat dicapai dengan:

(= Reaksi fungsionalisasi : oksidasi, reduksi, (= Reaksi fungsionalisasi : oksidasi, reduksi, hidrolisis)hidrolisis)Tujuan :Tujuan : memasukkan gugus memasukkan gugus

fungsional tertentu yang bersifat polar fungsional tertentu yang bersifat polar seperti OH, COOH, NHseperti OH, COOH, NH22 & SH ke struktur & SH ke struktur molekul senyawa.molekul senyawa.

a.a. Secara langsung memasukkan gugus Secara langsung memasukkan gugus fungsionalfungsionalContoh: hidroksilasi senyawa aromatik & Contoh: hidroksilasi senyawa aromatik & alifatikalifatikb.b. Memodifikasi gugus-gugus fungsional yang Memodifikasi gugus-gugus fungsional yang ada dalam molekulada dalam molekulContoh:Contoh:1.1. Reduksi gugus keton atau aldehid menjadi Reduksi gugus keton atau aldehid menjadi

alkoholalkohol2.2. Oksidasi alkohol menjadi asam karboksilatOksidasi alkohol menjadi asam karboksilat3.3. Hidrolisis ester & amida Hidrolisis ester & amida gugus COOH, OH gugus COOH, OH

& NH& NH224.4. Reduksi senyawa azo & nitro Reduksi senyawa azo & nitro gugus NH gugus NH225.5. Dealkilasi oksidatif dari atom N, O & S Dealkilasi oksidatif dari atom N, O & S

gugus NHgugus NH22, OH & SH, OH & SH 8

Meskipun reaksi fasa I kemungkinan tidak Meskipun reaksi fasa I kemungkinan tidak menghasilkan senyawa yang cukup hidrofil tetapi menghasilkan senyawa yang cukup hidrofil tetapi secara umum secara umum gugus fungsional yang mudah gugus fungsional yang mudah terkonjugasi atau mengalami reaksi fasa IIterkonjugasi atau mengalami reaksi fasa II

Reaksi fasa I antara lain:Reaksi fasa I antara lain:a.a. Reaksi oksidasiReaksi oksidasi

1.1. Oksidasi gugus aromatik, ikatan rangkap, Oksidasi gugus aromatik, ikatan rangkap, atom C benzilik & alilik, atom C dari gugus atom C benzilik & alilik, atom C dari gugus karbonil dan aminkarbonil dan amin

2.2. Oksidasi atom C alifatik & alisiklikOksidasi atom C alifatik & alisiklik3.3. Oksidasi sistem C-N, C-O & C-SOksidasi sistem C-N, C-O & C-S4.4. Oksidasi alkohol & aldehidOksidasi alkohol & aldehid5.5. Reaksi oksidasi lain-lainReaksi oksidasi lain-lain

b.b. Reaksi reduksiReaksi reduksi1.1. Reduksi aldehid & ketonReduksi aldehid & keton2.2. Reduksi senyawa azo & nitroReduksi senyawa azo & nitro3.3. Reaksi reduksi lain-lainReaksi reduksi lain-lain

c.c. Reaksi hidrolisisReaksi hidrolisis1.1. Hidrolisis ester & amidaHidrolisis ester & amida2.2. Hidrolisis epoksida & aren oksidaHidrolisis epoksida & aren oksida 9

Contoh Metabolisme Fase IContoh Metabolisme Fase IOksidasi amidaOksidasi amida

Mekanisme reaksiMekanisme reaksi

Gugus amida mengalami hidroksilasi menjadi senyawa Gugus amida mengalami hidroksilasi menjadi senyawa antara karbinolamid antara karbinolamid N-dealkilasi N-dealkilasi

Contoh :Contoh : AsetaminofenAsetaminofenObat analgetik yang pada dosis tunggal (normal) Obat analgetik yang pada dosis tunggal (normal) relatif aman & tidak toksik, tetapi pada dosis relatif aman & tidak toksik, tetapi pada dosis tinggi dapat menimbulkan nekrosistinggi dapat menimbulkan nekrosis

N-hidroksilasiN-hidroksilasi

OHOH

NH-C-CHNH-C-CH33

OO

(Asetaminofen(Asetaminofen))

N-N-hidroksiasetaminofhidroksiasetaminofenenOHOH

OH-N-C-OH-N-C-CHCH33

OO

OHOH

N-C-N-C-CHCH33

OO+ +

HH22

OO

N-asetilimidokuinonN-asetilimidokuinon

Terikat MM Terikat MM HatiHatiNekrosiNekrosi

ss

GSHGSH

OHOH

HN-C-CHHN-C-CH33

OO

SGSG

Konjugat Konjugat GlutationGlutation

10

2.2. Reaksi Fasa IIReaksi Fasa II

Reaksi fasa II antara lainReaksi fasa II antara lain

(= Reaksi konjugasi)(= Reaksi konjugasi)Tujuan :Tujuan : mengikat gugus fungsional mengikat gugus fungsional

hasil metabolit reaksi fasa I dengan hasil metabolit reaksi fasa I dengan senyawa endogen yang mudah senyawa endogen yang mudah terionisasi & bersifat polar, seperti terionisasi & bersifat polar, seperti asam glukuronat, sulfat, glisin & asam glukuronat, sulfat, glisin & glutamin glutamin konjugat yang mudah larut konjugat yang mudah larut dalam air.dalam air.

a.a. Reaksi konjugasiReaksi konjugasi1.1. Konjugasi asam glukuronatKonjugasi asam glukuronat

b.b.Reaksi asetilasiReaksi asetilasi

Senyawa induk yang sudah Senyawa induk yang sudah mengandung gugus fungsional seperti mengandung gugus fungsional seperti OH, COOH & NHOH, COOH & NH22 secara langsung secara langsung terkonjugasi oleh enzim pada fasa II.terkonjugasi oleh enzim pada fasa II.

2.2. Konjugasi sulfatKonjugasi sulfat3.3. Konjugasi dengan glisin & glutaminKonjugasi dengan glisin & glutamin4.4. Konjugasi dengan glutation atau asam Konjugasi dengan glutation atau asam

merkapturatmerkapturat

c.c. Reaksi metilasiReaksi metilasi 11

Peranan Sitokrom P-450 dalam Metabolisme Peranan Sitokrom P-450 dalam Metabolisme ObatObatSecara umum diketahui sebagian besar reaksi Secara umum diketahui sebagian besar reaksi

metabolik melibatkan proses oksidasimetabolik melibatkan proses oksidasiProses ini membutuhkan enzim sebagai Proses ini membutuhkan enzim sebagai kofaktor yaitu:kofaktor yaitu:1.1. Bentuk tereduksi NADPH & NADHBentuk tereduksi NADPH & NADH2.2. Flavoprotein NADPH-sitokrom C reduktaseFlavoprotein NADPH-sitokrom C reduktase

3.3. Sitokrom BSitokrom B55

4.4. Feri heme-protein (feri sitokrom P-450)Feri heme-protein (feri sitokrom P-450)

Substrat (RH) berkombinasi dengan OSubstrat (RH) berkombinasi dengan O22 metabolit teroksidasi (ROH) & air berlangsung metabolit teroksidasi (ROH) & air berlangsung dengan bantuan sitokrom P-450dengan bantuan sitokrom P-450Mekanisme reaksi:Mekanisme reaksi:

A : bentuk teroksidasi dari sitokrom P-450A : bentuk teroksidasi dari sitokrom P-450 12

Enzim sitokrom P-450 adalah suatu heme-Enzim sitokrom P-450 adalah suatu heme-proteinproteinDinamakan sitokrom P-450 karena bentuk Dinamakan sitokrom P-450 karena bentuk tereduksi enzim yaitu (Fetereduksi enzim yaitu (Fe++++).RH membentuk ).RH membentuk kompleks dengan CO yang bila kompleks dengan CO yang bila absorbansinya diamati dengan spektro absorbansinya diamati dengan spektro mempunyai mempunyai λλmaksmaks = 450 nm = 450 nmGambar pola siklik interaksi sitokrom P-450 Gambar pola siklik interaksi sitokrom P-450 dengan molekul substrat, donor elektron & dengan molekul substrat, donor elektron & oksigenoksigen

13

Skema mekanisme siklik sitokrom P-450 diatas, Skema mekanisme siklik sitokrom P-450 diatas, dijelaskan sebagai berikut:dijelaskan sebagai berikut:

Feri sitokrom P-450 (FeFeri sitokrom P-450 (Fe++++++). mengikat secara ). mengikat secara terpulihkan molekul substrat (RH), terpulihkan molekul substrat (RH), menghasilkan kompleks substrat-feri sitokrom menghasilkan kompleks substrat-feri sitokrom P-450 [(FeP-450 [(Fe++++++).RH]. Pengikatan ini analog ).RH]. Pengikatan ini analog dengan kompleks enzim-substrat.dengan kompleks enzim-substrat.(Fe(Fe++++++).RH kemudian tereduksi menjadi ).RH kemudian tereduksi menjadi kompleks substrat-fero sitokrom P-450 [(Fekompleks substrat-fero sitokrom P-450 [(Fe++

++).RH] oleh elektron dari NADPH, dan ).RH] oleh elektron dari NADPH, dan dipindahkan oleh flavoprotein (f.p2) NADPH-dipindahkan oleh flavoprotein (f.p2) NADPH-sitokrom C reduktasesitokrom C reduktase(Fe(Fe++++).RH kemudian bereaksi dengan oksigen, ).RH kemudian bereaksi dengan oksigen, membentuk kompleks dioksi sitokrom P-450 membentuk kompleks dioksi sitokrom P-450 [(Fe[(Fe++++).(O).(O22).RH]).RH]

(Fe(Fe++++).(O).(O22).RH dapat tereduksi oleh NADPH ).RH dapat tereduksi oleh NADPH atau NADH, membentuk turunan peroksida atau NADH, membentuk turunan peroksida dari ikatan substrat-heme-protein [(Fedari ikatan substrat-heme-protein [(Fe++++++))(O(O22

==).RH]. Diduga bahwa pemberian elektron ).RH]. Diduga bahwa pemberian elektron kedua ini terjadi melalui sitokrom B5.kedua ini terjadi melalui sitokrom B5. 15

Kompleks (FeKompleks (Fe++++++).(O).(O22==).RH kemungkinan ).RH kemungkinan

mengalami protonasi dan terdisosiasi melepas mengalami protonasi dan terdisosiasi melepas anion superoksida (Hanion superoksida (H22OO22), atau mengalami ), atau mengalami penataulangan membentuk suatu turunan penataulangan membentuk suatu turunan oksen (Feoksen (Fe++++++).(O).(O--).RH, bersamaan dengan ).RH, bersamaan dengan pelepasan air, pelepasan air, (Fe(Fe++++++).(O).(O--).RH ).RH disebut pula disebut pula kompleks substrat-oksigen-P-450 yang kompleks substrat-oksigen-P-450 yang teraktifkan, Hteraktifkan, H22OO22 yang dilepaskan diatas yang dilepaskan diatas diduga dapat mengoksidasi kompleks feri-diduga dapat mengoksidasi kompleks feri-heme-protein-substrat [(Feheme-protein-substrat [(Fe++++++).RH].).RH].Kompleks (FeKompleks (Fe++++++).(O).(O--).RH kemudian terurai ).RH kemudian terurai membentuk substrat yang terhidroksilasi membentuk substrat yang terhidroksilasi (ROH) dan feri-heme-protein (Fe(ROH) dan feri-heme-protein (Fe++++++).).

(Fe(Fe++++++) akan mengikat molekul substrat (RH) ) akan mengikat molekul substrat (RH) lagi, menghasilkan kompleks substrat-feri lagi, menghasilkan kompleks substrat-feri sitokrom P-450 [(Fesitokrom P-450 [(Fe++++++).RH], yang kemudian ).RH], yang kemudian tereduksi oleh elektron dari NADPH menjadi tereduksi oleh elektron dari NADPH menjadi kompleks-fero sitokrom P-450 [(Fekompleks-fero sitokrom P-450 [(Fe++++).RH] lagi. ).RH] lagi. Demikian seterusnya sehingga merupakan Demikian seterusnya sehingga merupakan suatu proses siklik.suatu proses siklik.

16

Tipe-tipe reaksi oksidasi oleh sitokrom P-450 dapat Tipe-tipe reaksi oksidasi oleh sitokrom P-450 dapat disederhanakan sebagai berikut:disederhanakan sebagai berikut:

18

REAKSI METABOLISME FASA I

1. Reaksi Oksidasi Banyak senyawa obat mengalami proses metabolisme yang melibatkan

reaksi oksidasi dengan bantuan sitokrom-P-450. Oksidasi senyawa aromatik (arena) akan menghasilkan metabolit arenol. Proses ini melalui pembentukan senyawa antara epoksida (arena oksida) yang segera mengalami penataulangan menjadi arenol.

Banyak senyawa yang mengandung cincin aromatik, seperti fenobarbital, fenitoin, fenilbutazon, 17α-etinilestradiol, propranolol, amfetamin dan fenformin, mengalami hidroksilasi pada posisi para.

20

Reaksi hidroksilasi ini (fasa I) dilanjutkan dengan reaksi konjugasi (fasa II), dengan asam glukuronat atau sulfat, membentuk konjugat polar dan mudah larut dalam air, kemudian diekskresikan melalui urin.

Contoh : metabolit utama fenitoin adalah konjugat O-glukuronida dari parahidroksifenitoin

22

Kadang-kadang hasil metabolit merupakan senyawa yang lebih aktif dibanding senyawa semula.

contoh : fenilbutazon mengalami hidroksilasi pada posisi para, menghasilkan Oksifenbutazon yang aktif sebagai antiradang.

24

a. Oksidasi Ikatan Rangkap Alifatik (Olefin)

Oksidasi metabolik ikatan rangkap akan menghasilkan epoksida yang lebih stabil dibanding arena oksida.

Contoh : karbamazepin, dimetabolisis menjadi karbamazepin-10,11-epoksida yang stabil dan berkhasiat sebagai antikejang. Selanjutnya, karbamazepin-10,11-epoksida mengalami hidrasi oleh enzim epoksida hidrase, membentuk trans-10,11-dihidroksikarbamazepin.

25

b. Oksidasi Atom C-Benzilik Atom C yang terikat cincin aromatik pada posisi benzilik, dapat

mengalami metabolik oksidatif menjadi alkohol. Metabolit alkohol primer teroksidasi lebih lanjut menjadi aldehida dan asam karboksilat, sedang metabolit alkohol mekunder teroksidasi menjadi keton. Alternatif lain, metabolit alkohol secara langsung berkonjugasi dengan asam glukuronat.

26

c. Oksidasi Atom C-Alilik

27

28

Δ1-THC mempunyai tiga pusat atom C-alilik. Hidroksilasi alilik lebih banyak terjadi pada C7, menghasilkan 7-hidroksi-Δ1-THC yang aktivitasnya lebih besar dibanding Δ1-THC. Hidroksilasi alilik juga terjadi pada C6, walaupun kecil, menghasilkan epimer 6α dan 6β-hidroksi-Δ1-THC. Metabolisme tidak terjadi pada C3 karena ada pengaruh halangan ruang Senyawa yang juga mengalami hidroksilasi alilik antara lain adalah kuinidin, heksobarbital dan pentazosin.

d. Oksidasi Atom Cα-Karbonil dan Imin Diazepam dan flurazepam, suatu turunan benzodiazepin,

teroksidasi pada atom Cα-imin, menghasilkan metabolit 3-hidroksidiazepam dan kemudian mengalami N-demetilasi menjadi oksazepam, yang aktif sebagai penekan sistem saraf pusat

29

e. Oksidasi Atom C Alifatik dan Alisiklik Metabolik oksidatif dari pusat C alifatik dapat terjadi pada gugus metil

ujung (oksidasi ω) menghasilkan alkohol primer, atau pada pusat C sebelum gugus ujung (oksidasi ω -1) menghasilkan alkohol sekunder. Metabolit alkohol primer teroksidasi lebih lanjut menjadi aldehida dan asam karboksilat, sedang alkohol sekunder teroksidasi lebih lanjut menjadi keton.

Metabolit alkohol kadang-kadang dapat secara langsung berkonjugasi dengan asam glukuronat

30

2. Reaksi Reduksi Proses reduksi mempunyai peran penting pada metabolisme senyawa

yang mengandung gugus karbonil (aldehida dan keton), nitro dan azo. Senyawa yang mengandung gugus karbonil mengalami reduksi

menjadi turunan alkohol, sedang gugus nitro dan azo tereduksi menjadi turunan amin.

Gugus alkohol dan amin hasil reduksi akan terkonjugasi, menghasilkan senyawa hidrofil yang mudah diekskresikan sehingga proses reduksi juga memberikan fasilitas untuk terjadinya eliminasi obat.

32

a. Reduksi Gugus Karbonil (Aldehida dan Keton) Gugus aldehida dapat tereduksi menjadi alkohol primer, sedang

gugus keton tereduksi menjadi alkohol sekunder. Metabolit alkohol sekunder kemungkinan bersifat stereoisomer.

Metabolit-metabolit alkohol tersebut mudah terkonjugasi dengan asam glukuronat. Reaksi reduksi ini terjadi dengan bantuan enzim oksidoreduktase.

33

Kortison, tereduksi menjadi kortisol (hidrokortison), yang aktif sebagai antiradang.

Kortison dan kortisol mempunyai 3 jalur utama metabolisme yaitu :

1. Reduksi ikatan rangkap C4-5 menjadi 5β-pregnan.

2. Reduksi gugus karbonil 3-on menjadi 3α-ol.

3. Reduksi gugus karbonil 20-on menjadi 20α-ol.

34

b. Reduksi Gugus Nitro dan Azo Senyawa aromatik yang mengandung gugus nitro, mula-mula

tereduksi menjadi nitrozo dan senyawa antara hidroksilamin, yang segera tereduksi Iebih lanjut menjadi amin aromatik primer.

35

c. Reaksi Reduksi Lain-lain Reduksi senyawa yang mengandung gugus disulfida, seperti

disulfiram, akan memecah ikatan disulfida menghasilkan asam N,N-dietilditiokarbamat.

Reduksi senyawa yang mengandung gugus sulfoksida, seperti dimetilsulfoksida (DMSO), menghasilkan dimetilsulfida.

36

3. Reaksi Hidrolitik Metabolisme obat yang mengandung gugus ester atau amida dapat

menghasilkan metabolit asam karboksilat, alkohol dan amin yang bersifat polar dan mudah terkonjugasi.

Enzim mikrosom yang dapat menghidrolisis ester dan amida adalah amidase, esterase dan deasilase, yang terdapat dalam jaringan-jaringan hati, ginjal, usus dan plasma.

Contoh klasik hidrolisis ester adalah perubahan metabolik asetosal menjadi asam salisilat dan asam asetat.

37

Reaksi Metabolit Fasa II

Konjugasi Metilasi Asetilasi

39

1. Reaksi Konjugasi

Reaksi konjugasi obat atau senyawa organik asing dengan asam glukuronat, sulfat, glisin, glutamin dan glutation, dapat mengubah senyawa induk atau hasil metabolit fasa I menjadi metabolit yang lebih polar, mudah larut dalam air, bersifat tidak toksik dan tidak aktif, kemudian diekskresikan melalui ginjal atau empedu.

Reaksi konjugasi lain : metilasi dan asetilasi. Reaksi ini secara umum tidak berfungsi untuk meningkatkan kelarutan senyawa dalam air tetapi terutama untuk membuat senyawa menjadi tidak aktif secara farmakologis.

Konjugasi glutation dengan metabolit reaktif dapat mencegah kerusakan biomakromolekul seperti DNA, RNA dan protein sel.

Reaksi konjugasi sering dianggap sebagai proses detoksifikasi.

40

a. Konjugasi Asam Glukuronat

merupakan cara konjugasi umum dalam proses metabolisme. Hampir semua obat mengalami proses konjugasi ini, oleh karena :1) Sejumlah besar gugus fungsional obat dapat berkombinasi secara

enzimatik dengan asam glukuronat.2) Tersedianya D-asam glukuronat dalam jumlah yang cukup pada

tubuh. D-Asam glukuronat mengandung gugus karboksilat dan hidroksil,

dapat mengikat substrat, membentuk β-glukuronida, dan secara drastis meningkatkan kelarutan substrat dalam air.

41

Pembentukan β-glukuronida tersebut melalui dua tahap reaksi, yaitu :

1) Sintesis asam uridin-5'-difosfo-α-D-glukuronat (UDPGA), suatu koenzim aktif.

2) Pemindahan gugus glukuronil dari UDPGA ke substrat. Pemindahan ini dikatalisis oleh enzim mikrosom UDP-glukuronil transferase, yang terdapat pada hati dan jaringan lain seperti ginjal, usus, kulit, paru dan otak.

43

b. Konjugasi Sulfat

Konjugasi dengan sulfat terutama terjadi pada senyawa yang mengandung gugus fenol, dan kadang-kadang juga terjadi pada senyawa alkohol, amin aromatik dan senyawa N-hidroksi.

Konjugasi sulfat pada umumnya untuk meningkatkan kelarutan senyawa dalam air dan membuat senyawa menjadi tidak toksik.

Jumlah sulfat yang tersedia dalam tubuh agak terbatas jika dibandingkan asam glukuronat dan terutama digunakan untuk konjugasi beberapa senyawa endogen, seperti steroid, heparin, katekolamin dan tiroksin.

47

Proses konjugasi sulfat melalui dua tahap, yaitu:

1) Aktivasi sulfat anorganik menjadi koenzim 3-fosfo-adenosin-5'-fosfosulfat (PAPS).

2) Pemindahan gugus sulfat dari PAPS ke substrat. Pemindahan ini dikatalisis oleh enzim sulfotransferase yang terutama terdapat di hati, ginjal dan usus.

49

c. Konjugasi dengan Glisin atau Glutamin Glisin atau glutamin dapat berkonjugasi dengan substrat yang

mengandung gugus asam karboksilat, terutama asam aromatik dan asam arilalkil.

Jumlah konjugat asam amino relatif kecil karena terbatasnya ketersediaan asam amino tubuh dan adanya kompetisi dengan proses glukuronidasi.

Berbeda dengan asam glukuronat dan sulfat,proses konjugasi ini asam amino tidak diubah menjadi koenzim aktif. Substrat diaktifkan oleh ATP dan koenzim A membentuk senyawa antara kompleks asil koenzim A, yang segera mengasilasi glisin atau glutamin. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim khas yaitu glisin atau glutamin N-asil-transferase. Proses pengaktifan dan asilasi ini terjadi di mitokondria sel hati dan ginjal. Konjugat asam amino bersifat polar, mudah larut dalam air dan diekskresikan melalui ginjal dan empedu.

50

53

d. Konjugasi dengan Glutation atau Asam Merkapturat

Konjugasi glutation memegang peranan penting pada proses detoksifikasi senyawa elektrofil reaktif. Senyawa elektrofil reaktif dapat menimbulkan toksisitas, seperti kerusakan jaringan, karsinogenik, mutagenik dan teratogenik, karena membentuk ikatan kovalen dengan gugus-gugus nukleofil yang terdapat pada protein dan asam nukleat sel.

Glutation (GSH) adalah tripeptida (y-glutamilsisteinilglisin) yang terdapat pada banyak jaringan, terutama di hati. GSH mengandung gugus nukleofil sulfhidril (SH), yang dapat bereaksi dengan senyawa elektrofil reaktif sehingga dapat melindungi jaringan sel yang penting. Gugus SH dari glutation dapat bereaksi dengan senyawa yang kekurangan elektron, membentuk glutation S-substitusi, yang dimetabolisis lebih lanjut menjadi turunan asam merkapturat. Proses ini melibatkan pemecahan enzimatik dua asam amino dari glutation S-substitusi, yaitu glisin dan asam glutamat, dan dikatalisis oleh enzim glutation S-transferase, yang terdapat pada sitoplasma hati dan ginjal. Turunan sistein S-substitusi yang dihasilkan kemudian mengalami N asetilasi menjadi turunan asam merkapturat.

Untuk bereaksi dengan glutation, senyawa elektrofil dapat melalui salah satu dari dua mekanisme umum sebagai berikut :

Pemindahan nukleofil pada atom C atau heteroatom lain yang kekurangan elektron, atau

Adisi nukleofil pada ikatan rangkap yang kekurangan elektron.

55

Adisi nukleofil GSH dapat terjadi pada ikatan rangkap α,β-tidak jenuh yang berkonjugasi dengan gugus karbonil. Reaksi ini disebut adisi Michael.

56

2. Reaksi Asetilasi Asetilasi merupakan jalur metabolisme obat yang mengandung gugus

amin primer, seperti amin aromatik primer (AR-NH2), sulfonamida (H2N-C6H4-S02- NH-R), hidrazin (-NH-NH2), hidrazid (-CONH-NH2) dan amin alifatik primer (R NH2). Hasil N-asetilasi tidak banyak meningkatkan kelarutan dalam air.

Fungsi utama reaksi asetilasi adalah membuat senyawa menjadi tidak aktif dan untuk detoksifikasi. Kadang-kadang hasil N-asetilasi bersifat lebih aktif dibanding senyawa induknya, contoh : N-asetilprokainamid, atau bersifat lebih toksik, contoh: N-asetilisoniazid.

Gugus asetil yang digunakan untuk reaksi asetilasi berasal dart asetil koenzim A dan reaksi ini dikatalisis oleh enzim N-asetil transferase yang terdapat pada sel retikulo endotel hati.

58

Turunan obat yang mengalami N-asetilasi antara lain adalah : Amin aromatik, contoh : anilin, asam para-aminobenzoat,

asam para aminosalisilat, prokainamid dan dapson. Sulfonamida, contoh : sulfanilamid, sulfametoksazol,

sulfisoksazol, sulfapiridin dan sulfametazin. Hidrazin dan hidrazid, contoh : hidralazin, fenelzin dan

isoniazid. Amin alifatik, contoh : histamin dan meskalin.

59

3. Reaksi Metilasi

Reaksi metilasi mempunyai peran penting pada proses biosintesis beberapa senyawa endogen, seperti norepinefrin, epinefrin dan histamin, serta untuk proses bioinaktivasi obat.

Koenzim yang terlibat pada reaksi metilasi adalah S adenosil-metionin (SAM). Reaksi ini dikatalisis oleh enzim-enzim motiltranaferase yang terdapat dalam sitoplasma dan mikrosom.

62

Enzim metiltransferase : katekol-0- metiltransferase (COMT), fenil-O-metiltransferase, N-metiltransferase dan S metiltransferase.

Katekol-O-metiltransferase merupakan O-metilasi yang selektif terhadap gugus 1,2-dihidroksifenol (katekol) dan metilasi terjadi pada gugus hidroksil fenol posisi C3. Resorsinol (1,3-dihidroksibenzen) dan para-hidrokuinon (1,4- dihidroksibenzen) tidak dapat dikatalisis oleh enzim tersebut.

Contoh : norepinefrin dan dopamin. S(-)α-Metildopa, S(-)levo-dopa, isoproterenol, 2-hidroksi-17-α-

etinilestradiol, fenitoin dan morfin mengalami reaksi metilasi melalui mekanisme serupa dengan norepinefrin atau dopamin.

64

Secara umum N-metilasi terjadi pada senyawa endogen, seperti histamin. N metilasi pada obat sangat terbatas.

Contoh : amantadin, suatu obat antivirus dan anti-Parkinson, dan norefedrin.

65

Sekian dan Terima Kasih

68

02-03. metabolisme

Documents