Hubungan Kualitatif Struktur - Aktivitas

Makalah kimia medisinal

BAB II

PEMBAHASAN

II.1 Aktivitas Obat

Obat – obatan modern atau sintetis yang kebanyakan beredar dimasyarakat pada umumnya terdiri dari dua bahan utama yaitu zat aktif dan zat tambahan. Zat aktif inilah yang menjadi inti dari obat dalam proses penyembuhan. Zat aktif obat melalui berbagai proses  (melakukan berbagai aktivitas) sehingga menghadirkan efek pada target.

II.1.1 Aktivitas pada Fase Farmakodinamik

Untuk memberikan efek biologis, obat dalam bentuk aktifnya harus berinteraksi dengan reseptor atau tempat aksi atau sel target, dengan kadar yang cukup tinggi. Sebelum mencapai reseptor, obat terlebih dulu harus melalui proses farmakokinetik. Faktor – faktor penentu dalam proses farmakokinetik adalah :

a.       Sistem kompartemen dalam cairan tubuh

b.      Protein plasma, protein jaringan dan berbagai senyawa biologis yang mungkin dapat mengikat obat

c.       Distribusi obat dalam berbagai sistem kompartemen biologis

d.      Dosis dan sediaan obat, trasnspor antar kompartemen seperti proses absorpsi, bioaktivasi, biodegradasi dan ekskresi, yang menentukan lama obat dalam tubuh.

Bila proses – proses absorpsi, distribusi dan eliminasi obat dalam sistem multikompartemen biologis berdasarkan pada difusi pasif dan bila kapasitas kompartemen tergantung pada nilai koefisien partisi obat, maka kadar obat dalam berbagai kompartemen akan meningkat sesuai dengan dosis yang digunakan

II.1.2 Aktivitas yang Terjadi pada Proses Farmakokinetik Lingkungan

Bahan yang bersifat toksik terhadap manusia dan makhluk hidup lain termasuk dalam rancangan obat, agar diperoleh senyawa yang masih tetap efektif terhadap sasaran tetapi aman dan tidak toksik bagi lingkungan. Farmakokinetik lingkungan mempelajari tentang interaksi antara makhluk hidup (manusia, hewan dan tumbuh – tumbuhan) dengan senyawa – senyawa kimia yang tersebar di lingkungan. Perjalanan senyawa bioaktif dalam lingkungan melalui berbagai bentuk kehidupan melalui berbagai bentuk kehidupan, sehingga perlu monitoring atau kontrol kadar senyawa tersebut dalam usaha membentuk suatu lingkungan yang sehat. Studi farmakokinetik lingkungan meliputi :

a.       Ekosistem atau populasi dalam lingkungan

b.      Polutan

c.       Senyawa anorganik

II.1.3 Aktivitas oleh Induksi dari Efek

Aktivitas biologis suatu obat diperoleh setelah senyawa berinteraksi dengan molekul spesifik dalam objek biologis. Interaksi tersebut ditunjang dengan spesifitas sifat fisika kimia senyawa yang tinggi, terutama sifat sterik dan distribusi muatan. Biopolimer yang berfungsi mengatur proses – proses biokimia dalam tubuh seperti enzim dan asam nukleat, merupakan calon tempat aksi obat. Bila perubahan konformasi polimer penting untuk aktivitas obat, pendudukan tempat aksi oleh obat akan menetukan lama tidaknya efek biologis obat tersebut. Kekuatan respons biologis obat tergantung pada :

a.       Jumlah tempat reseptor yang diduduki

b.      Rata – rata lama pendudukan, yang tergantung pada kecepatan disosiasi kompleks obat – reseptor

c.       Kemampuan atau kapasitas molekul obat untuk menginduksi perubahan bentuk koformasi biopolimer, yang dibutuhkan sebagai pemicu rangsangan timbulnya respons biologis.

II.1.4 Afinitas dan Aktivitas Intrinsik

Setiap struktur molekul obat harus mengandung bagian yang secara bebas dapat menunjang afinitas interaksi obat – reseptor dan mempunyai efisiensi untuk menimbulkan respons biologis sebagai akibat pembentukan kompleks obat reseptor. Jadi respons biologis merupakan fungsi dari jumlah kompleks obat – reseptor. Parameter induksi efek pada reseptor spesifik adalah sebagai berikut :

a.         Afinitas molekul obat dengan reseptor, yang ditentukan oleh kekuatan ikatan obat – reseptor

b.        Komples obat – reseptor yang memungkinkan terjadinya perubahan dan distribusi nuatan reseptor sehingga timbul rangsangan atau respons yang sesuai. Kemampuan untuk meninmbulkan biologis disebut aktivitas intrinsik.

Afinitas adalah ukuran kemampuan obat untuk mengikat reseptor . afinitas sangat bergantung pada struktur molekul obat dan sisi reseptor. Aktivitas afinitas adalah ukuran kemampuan obat untuk dapat memulai timbulnya respons biologis. Aktivitas intrinsik merupakan karakteristik dari senyawa – senyawa agonis.

II.1.5 Aktivitas pada Percobaan in vivo dan in vitro

Aktivitas biologis  pada percobaan in vivo adalah suatu integrasi dan keseimbangan yang kompleks dari sifat kimia fisika senyawa, yang ditentukan oleh berbagai kondisi biologis atau biokimia dan biofisika pada berbagai fasa dari aktivitas obat. Hubungan struktur-aktivitas pada percobaan in vivo sering tidak memuaskan karena banyaknya perbedaan dari tahap – tahap  yang terlibat dalam aktivitas obat. Dengan memperkecil jumlah tahap – tahap, diharapkan dapat memperkecil jumlah persyaratan – persyaratan, sehingga hubungan struktur-aktivitas menjadi lebih jelas.

Studi obat secara in vitro pada percobaan dengan menggunakan organ yang terisolasi, pengaruh dari trasnpor, perubahan kimia, metabolisme dan ekskresi obat menjadi minimal dan distribusi menjadi lebih sederhana, sehingga diharapkan hubungan struktur-aktivitas menjadi lebih jelas. Dengan sistem uji in vitro yang baik, akan didapat informasi mengenai sifat kimia obat yang berperan terhadapt aktivitas, bagian struktur molekul obat yang berinteraksi dengan reseptor (gugus fungsi) dan penyebab dari efek. Sifat kimia obat merupakan bagian yang penting untuk terjadinya efek biologis.

II.1.6 Aktivitas dari Senyawa Multipoten

Hubungan antara komponen yang bervariasi dalam spektrum aktivitas senyawa multipoten mempunyai kemungkingan bervariasi, yaitu :

a.       Komponen yang bervariasi dalam aktivitas biologis disebabkan oleh interaksi obat dengan tipe reseptor yang berbeda

b.      Komponen yang bervariasi dalam spektrum aktivitas disebabkan oleh tipe molekul yang berbeda

c.       Komponen yang bervariasi dalam spektrum aktivitas kemungkinan merupakan aspek yang mendasar dari satu tipe unit aksi farmakologis.

d.      Hilangnya satu komponen aktivitas dalam spektrum aktivitas dari turunan obat tertentu kemungkinan disebabkan oleh perbedaan distribusi, tidak boleh pemisahan yang mendasar dari aktivitas komponen.

II.1.7 Efek Terapetik dan Efek Samping

Spektrum efek dari senyawa multipoten dapat dibedakan dalam efek tarapetik dan efek samping atau efek yang diinginkan dan efek yang tidak diinginkan. Kualifikasi efek tarapetik atau efek samping dapat relatif subyektif. Untuk mencapai tujuan pengembangan obat dapat dilakukan dengan menghilangkan salah satu komponen aktivitas dari spektrum aktivitas obat atau memisahkan dua komponen aktivitas dari satu obat menjadi dua senyawa yang berbeda, melalui manipulasi molekul.

II.2 Hubungan Struktur – Aktivitas

Aktivitas biologis suatu obat diperoleh setelah terjadi interaksi senyawa dengan molekul spesifik dalam obyek biologis. Interaksi tersebut ditunjang dengan spesifitas sifat kimia fisika senyawa yang tinggi. Aktivitas obat berhubungan dengan sifat kimia fisika obat, dan merupakan fungsi dari struktur molekul obat. Hubungan struktur kimia dan aktivitas biologis yang tidak baik dapat disebabkan oleh kurang baiknya metode penelitian yang digunakan. Pengetahuan tentang hubungan struktur kimia dan aktivitas biologis merupakan dasar penting dari penggunaan rancangan obat.

II.2.1 Faktor yang Kurang Mendukung Hubungan Struktur-Aktivitas

a.       Perbedaan keadaan pengukuran parameter kimia fisika dan aktivitas biologis

b.      Sennyawa yang digunakan ternyata bentuk pra-obat, yang terlebih dahulu harus mengalami bioaktivasi menjadi metabolit aktif

c.       Aktivitas obat dipengaruhi oleh banyak keadaan in vivo, seperti distribusi obat yang melibatkan proses transpor, pengikatan oleh protein, proses metabolisme yaitu bioaktivasi dan biodegradasi, serta proses ekskresi

d.      Senyawa mempunyai pusat atom asimetris, sehingga kemungkinan merupakan campuran rasemat, dan masing – masing isomer mempunyai derajat aktivitas yang berbeda

e.        Senyawa mempunyai aktivitas biologis yang mirip dengan senyawa lain tetapi berbeda mekanisme aksinya

f.       Pengaruh bentuk sediaan terhadap aktivitas

g.      Obat bersifat multipoten

h.      Perbedaan spesies, terutama obat yang memberikan perbedaan aktivitas yang besar oleh adanya perbedaan spesies.

II.2.2 Faktor yang Mendukung Hubungan Struktur-Aktivitas

a.       Hubungan struktur-aktivitas empiris yang sifatnya insidental

b.      Struktur obat simetrik

II.2.3 Hubungan Struktur-Aktivitas yang Sebenarnya

Aktivitas biologis merupakan refleksi sifat kimia fisika dari senyawa bioaktif, sehingga hubungan struktur-aktivitas seharusnya ada hukum yeng tertentu. Contoh pada seri homolog sederhana R(CH₂)nCH₃ dan R(CH₂)nR’, lipofitas atau kemampuan untuk membentuk ikatan hidrofob berubah secara teratur sesuai dengan jumlah n.

Aspek utama hubungan struktur-aktivitas secara umum didapatkan antar senyawa dengan pusat asimetri yaitu diastereoisomer dan antar senyawa enansiomer yang mempunyai sifat kimia fisika sangat mirip. Enansiomer berhubungan erat dengan sifat kimia fisika. Mereka hanya berbeda sifat steriknya, tetapi biasanya mempunyai sifat lipofil, polaritas dan distribusi muatan yang sama. Perbandingan aktivitas enansiomer dengan campuran rasematnya menunjukan hubungan yang khas.

BAB III

PENUTUP 

III.1 Kesimpulan

Hubungan struktur-aktivitas obat dalam tubuh secara umum didapatkan antar senyawa dengan pusat asimetri yaitu diastereoisomer dan antar senyawa enansiomer yang mempunyai sifat kimia fisika sangat mirip.

III.2 Saran

Sistem pengobatan yang ada akan menjadi lebih baik lagi jika berhasil menemukan obat yang dalam aktivitasnya di dalam tubuh dapat bekerja secara langsung atau spesifik terhadap target tanpa dapat terpengaruh dengan lingkungan yang mirip dengan target sehingga  bisa terjadi kesalahan interaksi obat.