Pemanfaatan Enzim di bidang diagnosis dan pengobatan

PEMANFAATAN ENZIM DI BIDANG
DIAGNOSIS DAN PENGOBATAN
• Enzim merupakan biomolekul yang mengkatalis
reaksi kimia, hampir semua enzim adalah protein.
• Metabolisme merupakan sekumpulan reaksi kimia
yang terjadi dalam makhluk hidup untuk menjaga
kelangsungan hidup.
• Reaksi-reaksi ini meliputi sintesis (molekul kecil
menjadi molekul besar ( anabolisme). bila mole
kul besar menjadi molekul yang lebih kecil
(Katabolisme) .
• Beberapa reaksi kimia tersebut antara lain
respirasi, glikolisis, fotosintesis pada tumbuhan,
dan protein sintesis.
1
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
FUNGSI DIAGNOSIK
Enzim Plasma Fungsional:
- LPL, Kholinesterase, proenzim
hemostasis.
Enzim Plasma Non Fungsional:
- AST=SGOT  infark myokard, viral hepatitis
- ALT=SGPT  infark myokard, viral hepatitis
- Amilase & Lipase pankreatitis
-  -Glutamil Transpeptidase  liver diseases
- Laktat dehidrogenase  penyakit jantung
- Acid Fosfatase  kanker prostat
- Alkali Fosfatase  penyakit obstruksi pd hepar,
kelainan tulang
2
Pemanfaatan enzim sebagai alat
diagnosis
• Enzim untuk alat diagnosis secara garis besar dibagi
dalam tiga kelompok:
• 1. Enzim sebagai petanda (marker) dari kerusakan
suatu jaringan atau organ akibat penyakit tertentu.
• Penggunaan enzim sebagai petanda dari kerusakan
suatu jaringan mengikuti prinsip bahwasanya secara
teoritis enzim intrasel seharusnya tidak terlacak di
cairan ekstra sel dalam jumlah yang signifikan.
• Pada kenyataannya selalu ada bagian kecil enzim
yang berada di cairan ekstra sel.
3
Lanjutnya
• Keberadaan ini diakibatkan adanya sel yang mati
dan pecah sehingga mengeluarkan isinya (enzim)
ke lingkungan (ekstra sel), namun jumlahnya
sangat sedikir dan tetap.
• Apabila enzim intra sel terlacak di dalam cairan
ekstra sel dalam jumlah lebih besar dari yang
seharusnya, atau mengalami peningkatan yang
bermakna/signifikan, maka dapat diperkirakan
terjadi kematian (yang diikuti oleh kebocoran
akibat pecahnya membran) sel secara besarbesaran.
4
 Kematian sel ini dapat diakibatkan oleh beberapa hal,
seperti keracunan bahan kimia (yang merusak tatanan
lipid bilayer),
 Kerusakan dari akibat senyawa radikal bebas, infeksi
(virus), berkurangnya aliran darah sehingga lisosom
mengalami lisis dan mengeluarkan enzim-enzimnya.
 Atau terjadi perubahan komponen membrane sehingga
sel imun tidak mampu lagi mengenali sel-sel tubuh dan
sel-sel asing, dan akhirnya menyerang sel tubuh (penyakit
autoimun) dan mengakibatkan kebocoran membrane.
 Peningkatan aktivitas enzim renin menunjukkan adanya
gangguan perfusi darah ke glomerulus ginjal, sehingga
renin akan menghasilkan angiotensin II dari suatu protein
serum yang berfungsi untuk menaikkan tekanan darah
5
• Peningkatan jumlah Alanin aminotransferase
(ALT serum) hingga mencapai seratus kali lipat
(normal 1-23 sampai 55U/L) menunjukkan
adanya infeksi virus hepatitis.
• Peningkatan sampai dua puluh kali dapat terjadi
pada penyakit mononucleosis infeksiosa, sedang
kan peningkatan pada kadar yang lebih rendah
terjadi pada keadaan alkoholisme.
• Peningkatan jumlah tripsinogen I (salah satu
isozim dari tripsin) hingga empat ratus kali
menunjukkan adanya pankreasitis akut, dan lainlain.
6
• LETAK ENZIM DALAM SEL
• Untuk mempelajari hal harus diketahui letak
enzim:
• Berkaitan dengan FUNGSI ORGANEL SEL yang bersangkutan
1. ENZIM MITOKONDRIAL :
• Reaksi pengadaan energi, reaksi oksidasi yang menghasilkan
energi
2. ENZIM RIBOSOMAL :
•
Reaksi biosintesis protein
• 3.
ENZIM INTI :
•
Berkaitan dengan perangkat genetika
• 4. ENZIM LISOSIM :
•
.Berkaitan dengan proses digestif intrasellular,
•
.Destruksi hidrolitik bahan yang tak diperlukan sel
• 5.
Enzim mikrosomal :
•
. Reaksi hidroksilasi dalam sintesis hormon steroid
•
.Metabolisme dan inaktivasi obat
•
7
Enzim Reagensia diagnosis
• Sebagai reagensia diagnosis, enzim dimanfaatkan
menjadi bahan untuk mencari petanda (marker) suatu
senyawa.
• Dengan memanfaatkan enzim, keberadaan suatu
senyawa petanda yang dicari dapat diketahui dan diukur
berapa jumlahnya.
• Kelebihan penggunaan enzim sebagai suatu reagensia
adalah pengukuran yang dihasilkan sangat khas dan
lebih spesifik dibandingkan dengan pengukuran secara
kimia. (enzin terisolasi dan murni)
• Enzim tsb mampu digunakan untuk mengukur kadar
senyawa yang jumlahnya sangat sedikit, serta praktis
karena kemudahan dan ketepatannya dalam
mengukur.
8
Contoh Proses hidrolisis kreatin
Kreatinamidinohydrolase
H2O +
Kreatinin
Kreatin
Kreatinamidinohydrolase
H2O +
Sarkosin + NH3
Kreatin
3.Sarkosin + H2O + O2
CH3 - NH2+ -CH2 - COO-
CH3 - NH2+ -CH2 - COO+
NH2 -CH2 - COOFormaldehid + H2O2
Semua enzim yang digunakan dalam reaksi diatas adalah enzim
yang khusus, sehingga reaksi yang terjadi adalah untuk menentukan kadar kreatinin secara spesifik. Terutama
Sarkosinoxidase
9
Sarkosinoxidase
Contoh reaksi
1.Kreatinin + H2O
Kreatinamidinohydrolase
Kreatin
Kreatinamidinohydrolase
2. Kreatin + H2O
Sarcosin + NH3 (gas)
Sarkosinoxidase
3.Sarkosin + H2O + O2
Glizin + Formaldehid + H2O2
Peroxidase
4.H2O2 + TBHBA + 4-AAP
Quinoneimin + H2O
10
Reaksi Adanya NH3
Urease
• Ureum+ H2O
2NH3 + CO2
GLDH
NH3 + α-Ketoglutarat + NADH + H+  L-Glutamat + H2O + NAD+
GLDH = Glutamatdehydrogenase , Adalah enzim pere
duksi yang dapat megubah alfa-ketoglutarat menjadi
glutamat.
• Nikotinamidadenindinukleotid (NADH), enzim ini
dotor proton mengubah gugus aldehid dari
ketoglutarat menjadi glutamat.
• Enzim tersebut mempunyai serapan maksikmum pada
lambda 240 nm dan 340 nm. Sehingga jumlah
kenaikan absorbsi akan setara kenaikkan kadar NH3.
11
Proses Redok NADH
12
Spektrogram NADH
13
Keterangan
• Terjadi reaksi dari ketoglutarat
• Alfa ketoglutaratrat + NADH jadi glutarat dari slide 13
O
O
O-C
CH2
C - OH
CH2
C
O
NADH
Alfa ketoglutarat
O
O
O-C
CH2
C - OH
CH2
CH2
glutarat
 Terlihat bahwa serapan NAD pada lambda yang lebih
panjang, karena strukturnya berubah pada 248 nm,
intensitas serapan ini setara dengan kadar keton yang
direduksi.
 Kejadian inim tidak hanya pada keto glutarat tetapi juga
pada oksalo asetat menjadi maleat.
14
MDH, adalah Malat dehidrogenase yang merubah Laspartat jadi oksaloasetat. AST adalah aspartat
trasferase enzim yang mengubah Oksaloglutarat jadi
L-glutamat atau L-aspartat jadi 2-Oksaloasetat.
Reaksi yan lain adalah reaksi asam pirupat menjadi
laktat yang melibatkan enzim Lactat dehidrogenase
dan NADH maupun NAD+ yang reaksinya telah
ditulis sperti diatas.
Pengubahan bentuk keton menjadi senyawa non
keton suatu reaksi redok yang melibatkan beberapa
enzim.
15
Penjelasan
• Penyimpangan kadar kretin maupun kadar NH3,
ternyta, merupakan gejala kerusakan jaringan hati
yang mengeluarkan.
• Demikian pula banyaknya enzim NAD+juga menun
jukan gejala banyakknya senyawa keton dalam darah.
Seperti Oksaloglutarat, oksaloasetat, alfa-ketoglu –
tarat.
• Seperti slide 14, terjadi reaksi redok yang menunjukkan perubahan NADH menjadi NAD yang
mempunyao serapan maksimum pada daerah UV
yang berbeda
16
Penyakit hepatitis dan SGOT
(Succinate glutanate-oxaloacetic transaminase)
• Hepatitis atau toksin yang berat dapat menyebabkan
peningkatan enzim dalam serum sampai 20X lipat.
Pada peradangan awal hepatitis, kadar GPT(glutamate
–piruvate transaminase) meningkat lebih awal dan
lebih mencolok dibandingkan dengan GOT (Sacher and
Mc Pherson, 2000).
• Glutamat-oxaloacetic Transaminase (GOT) merupakan
salah satu enzim transaminase. GOT atau biasa juga
disebut AST (aspartate amino transferase) merupakan
enzim transaminase yang terutama terdapat dalam
hepar, meskipun juga terdapat dalam ginjal, jantung
dan otot sketal.
17
Pengukuran Perubahan NADH dan NAD
• Dari contoh diatas ternyata perubahan kadar
NAD dan NADH dapat digunakan untuk menge
tahui perubahan metabolisme karbohidrat.
• Metabolisme dan katabolisme karbohidrat ter
sebut dapat bersifat rutin atau bersifat over
production, sehingga rasio NADH/NAD dapat
mengalami penurunan atau kenaikan.
• Aktivitas NADH dan NAD sangat tergatung
banyak sedikitnya keton body (senyawa keton
yang terbentuk) lihat cantoh:
18
(6). Xylulose 5-phosphate is a key
regulator of carbohydrate and fat
metabolism.
In mammalian liver X5P, involved in pentose phosphate
pathway (production of NADH), mediates the increase
in glycolysis that follows an ingestion of a highcarbohydrate meal.
X5P
activated
Phosphoprotein
phosphatase
PFK2/FBPase2
F2,6BP
Phosphofructokinase
Fatty acid synthesis
Acetyl-CoA
glycolysis
It was also found that X5P increased the synthesis of all
the enzymes required for fatty acid synthesis.
Low
NADH/NAD+ ratio
High
NADH/NAD+ ratio
Cori cycle: the liver furnishes glucose to contracting skeletal muscle,
which derives ATP from the glycolytic conversion of glucose into lactate.
Contracting skeletal muscle supplies lactate to the liver, which use it
to synthesize glucose.
Glucose-alanine cycle
Peranan NAD/NADH
Alanine brings both carbon
and nitrogen from muscle
to liver.
Peranan NAD/NADH
Fatty acid
-oxidation
MITOCHONDRION
oxidation to CO2
2 Acetyl CoA
(excess
acetyl CoA)
Thiolase
Citric
acid
cycle
CoA
Acetoacetyl CoA
acetyl CoA
Figure 4. Ketone body formation
HMG-CoA synthase
(ketogenesis) in liver
mitochondria from excess acetyl
CoA
CoA derived from the Hydroxymethylglutaryl CoA
oxidation of fatty acids
HMG-CoA-lyase
acetyl CoA
Acetoacetate
(non-enzymatic)
NADH
Acetone
NAD+
-Hydroxybutyrate
-Hydroxybutyrate
dehydrogenase
Kompleks I (NADH dehidrogenase)
terdiri atas 43 rantai polipeptida
mempunyai FMN (flavin mononu
cleotide) sbg gugus prostetik. Dan
mengkatalis reaksi
NADH + H+ + FMN <=> NAD+ +
FMNH2
(Flavin adenosin dinucleotide (FAD)
Mempunyai pusat besi-sulfurMempunyai
yang mentransfer
dari
6 pusatelektron
besi-sulfur
FMNH2 ke karier berikutnya yaitu Coenzim Q
Kompleks I juga disebut NADH-coenzyme Q reductase
karena elektron yg terlibat dalam reaksi ini digunakan untuk
mereduksi koenzim Q
Penghambat : amital, rotenone dan piericidin A
Kompleks II (Suksinat dehidrogenase)
Merupakan enzim TCA yang terikat pada membran
Merupakan titik masuknya FADH2 yg diproduksi oleh suksinat
dehidrogenase
Elektron dari FADH2 akan didonorkan ke ubiquinone
Mempunyai pusat Fe-S
Disebut juga sebagai enzim succinate-coenzyme Q reductase
Tes SGOT /ASAT
•
•
•
•
Glutamat Oksaloasetat Transaminase (GOT)
= Aspartat Amino Transferase/ Aspartat
Transaminase (AST/ASAT)
Ditemukan pada sel hati dan miokard,
muskuloskeletal, ginjal, pancreas, otak dan
eritrosit
• Tujuan Tes:
• Untuk diagnosis dan evaluasi penyakit hati
dan penyakit jantung, memantau efek obat
yang hepatotoksik dan nefrotoksik
25
(Alkaline Phosphatase/ ALP)
• Alkali Fosfatase (Alkaline Phosphatase/ ALP)
terdistribusi luas di sepanjang membran permukaan sel
yang aktif secara metabolis.
• Jaringan yang memperlihakan aktivitas ALP yang sangat
tinggi adalah tulang, hati, usus, ginjal, leukosit dan
plasenta.
• ALP dari berbagai organ ini mempunyai beberapa sifat
fisika-kimia yang berbeda sehingga dengan pemeriksaan
khusus dapat berdasarkan sumber organ dapat
dibuktikan adanya (Sacher and Mc Pherson, 2000).
• ALP merupakan enzim yang mengkatalisis hidrolisis
ester fosfat dari gula alkohol, alkohol siklik, fenol,
amina dan alkohol primer maupun sekunder dalam
suasana alkali, seperti yang ditunjukkan pada reaksi (i)
ALP
• Monoester ortofosfat + H2O  alkohol + ortofosfat (i)
26
Prinsip pengukuran ALP
• Prinsip pengukuran ALP adalah aktivitas katalitiknya
pada media alkali dalam mentransfer gugus fosfat dari
4-nitrofenilfosfat ke air (H2O) dengan membebaskan 4nitrofenol, seperti yang ditunjukkan pada reaksi (ii).
• Pengukuran aktivitas ditentukan dengan kecepatan
pembentukan 4-nitrofenol pada 450 nm.
ALP
• p-nitrofenilfosfat + H2O  fosfat + p-nitrofenol (ii)
• ALP dapat naik moderat pada luka hepatoseluler. Pada
kondisi obstruksi salauran empedu ekstrahepatik atau
kolestatik ringan, level ALP bias meningkat sampai 5X
normal.
• Etiologi hepar yang berhubungan dengan peningkatan
ALP antara lain obstruksi saluran empedu ekstrahe
patik, kolestatik intrahepatik, sirosis billari primer dan
luka hepatoseluler.
27
Lemak dan lipid
• Lemak dan Lipid mempunyai fungsi
1.Cadangan /simpanan (storage lipid)
2.Sebagai struktural (penyusun membran)
3.Lipid fungsional (sbg tanda / signal,
kofaktor dan pigment
• Asam lemak biasanya dalam bentuk Ester
• Triasilgliserol (TAG)/trigliserida
• Ikatan rangkap yang sering ditemui di alam adalah :
cis bukan trans.
• Biasa terletak pd C 9, 12, 15, keculi arachidonat
28
Kegemukan Obisity
29
Beberapa jenis asam Lemak
Asam lemak tak jenuh
Asam lemak jenuh
Trigleserida
Campuran Asam lemak jenuh
Dan tidak jenuh
30
Struktur asam lemak
linoleate
Dua asam lemak palmitat adalah asam lemak Jenuh
sedangkan asam oleat merupakan asam yang tidak
Jenuh.
Gambar tersebut kedudukan asam oleat bentuk iso
Mer Cis terletak dalam satu bidang, jarang
ditemukan dalam bentuk trans
31
LATAR BELAKANG PENYAKIT KARENA LEMAK
Konsumsi Diet Lemak Tinggi
Kadar LDL-kolesterol meningkat
Penyakit jantung koroner, Hiperurisemia,
Hiperkolesterolemia
Obesity/Kegemukan
Diagnosis
Enzimatik
Non
Enzimatik
Enzymatic oxidation
• Enzymatic lipid oxidation: involves an enzyme
catalyst, and gives very specific stereo- and
regiospecific products.
Lipoxygenase
, Leukotrienes,lipoxins,
hepoxylins
Cyclooxygenase
Prostaglandins
Cytochrome P450
Leukotoxins,
thromboxane,
prostacyclin
33
Diagnosis Keberadaan Asam lemak
Asam lemak biasanya diuji secara enzimatis untuk
mengetahui kadar trigleserida darah
CH2 O-C-R1
O Lipase pankreas
CH -O-C-R2
O
CH2 O-C-R3
O
trigleserida
Gleserida
Gliserol kinase
ATP
CH2 OH
HO-C-R1
O
CH –OH HO-C-R2
O
CH2 OH HO-C-R3
gleserida
O
as.lemak
CH2OH
CHOH OH + ADP
CH2O-P=O
OH
Gliserol tigafosfat
34
CH2 OH
C = O + H2O2
CH2 O-PO3H2
• Gliserol tigafosfat +O2
Gliserol fosfooksidase
H2O2 + p-Kloro fenol + PAP
H2 N
p-Kloro fenol
POD
H3C-N
PAP
O=
Cl
OH +
N
C6H5
O=
Hidroksi asetofosfat
Quinonim (merah)
=N -
O=
POD
H3C-N
Quinonin (merah)
N
C6H5
Enzim Gliserol fosfooksidase dan gliserol kinase dalam proses
Oksidatif enzimatik ini sangat spesifik sehingga timbulnya perHidrol H2O2 setara dengan intensitas warna merah yang terjadi
Atau setara dengan kadar gliserol atau trigliserida dalam sampel
darah pasien yang menderita hiperlipidemia.
35
Struktur kimia kolesterol (Lehninger, 1982)
Kolesterol merupakan lipid amfifilik dan dalam
keadaan demikian menjadi komponen struktural
penting yang membentuk membran sel dan lapisan
luar lipoprotein plasma. LDL menjadi perantara
pengambilan kolesterol dan ester kolesterol dalam
banyak jaringan.
36
• Kolesterol bebas dikeluarkan dari jaringan
oleh HDL dan kemudian diangkut ke dalam
hati untuk diubah menjadi asam empedu.
• Kolesterol merupakan penyebab utama
pembentuk batu empedu. Dan penyebab
timbulnya aterosklerosis pada pembuluhpembuluh arteri.
• Sehingga menyebabkan penyakit serobrovas
tikuler, vaskuler perifer dan koroner.
Aterosklerosis berkaitan dengan rasio
perbandingan kolesterol HDL : LDL plasma
yang tinggi (Martin, dkk, 1997).
37
Efek Koleosterol
• Kalau dalam diet pada tikus percobaan hanya
terdapat 0,05% kolesterol, maka 70-80% kolesterol
pada hati, usus halus, dan kelenjar adrenal, dan
lainnya akan disintesis dalam tubuh.
• Kalau dimasukkan kolesterol dalam makanan
dinaikkan sampai 2%, produksi endogen tersebut akan
turun. Dan hail penelitian hanya sintesis hepatik yang
dihambat.
• Berbagai percobaan dengan hati yang diperfusi telah
menunjukkan bahwa sisa-sisa kilomikron yang kaya
akan kolesterol dan diambil oleh hati menghambat
sintesis sterol. Koleosterol dibutuhkan oleh tubuh
untuk prazat hormon steroid (300 mg/hari).
38
Menghitung koleosterol serum
• Untuk menghitung kadar LDL kolesterol yang terkandung pada
sampel serum adalah dengan menghitung selisih dari kadar
kolesterol total serum dikurangi dengan kadar kolesterol
dalam supernatan, setelah dilakukan sentrifugasi.
• Mekanisme reaksi di atas secara ringkas dapat ditulis
sebagai berikut :
• Ester kolesterol + H2O CHE kolesterol + asam lemak
CHO
• Kolesterol + O2
kolesteron + H2O2
• 2H2O2 + 4-aminoantipirin + fenol PODQuinonimin + 4 H2O
• Keterangan :
• CHE: Cholesterol esterase
• CHO
: Cholesterol Oxydase
• POD
: Peroxydase
39
Reaksi warna
• Contoh
CHE
+ H2O
RO
Ester kolesterol
kolesterol + asam lemak
+O2
+ H2O2
CHO
kolesteron
O
kolesterol
HO
P-klorfenol
Cl +
O
Quinonimin + 4 H2O
NH2
POD
N –CH3v+ H2O2
N
O
Fenilaminoantipirin
C6 H5
N
O
N –CH3
N
C 6 H5
40
Penetapan kadar gula darah oksidatif
enzimatik
• D-glukose
CH2OH
OH
H H2O + O2
H2N
O
+ H2O2
=N
OH
+ CH3N
OH
H
OH
H
H2O2 +
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
H
H
OH
CH2OH
O
N
C 6H5
CH3N
O
N
C 6H5
41
OH
Enzim sebagai reagen
• Contoh penggunaan enzim sebagai reagen adalah
sebagai berikut:
• Uricase yang berasal dari jamur Candida utilis dan
bakteri Arthobacter globiformis dapat digunakan
untuk mengukur asam urat.
• Pengukuran kolesterol dapat dilakukan dengan
bantuan enzim kolesterol-oksidase yang
dihasilkan bakteri Pseudomonas fluorescens.
• Pengukuran alcohol, terutama etanol pada
penderita alkoholisme dan keracunan alcohol
dapat dilakukan dengan menggunakan enzim
alcohol dehidrogenase yang dihasilkan oleh
Saccharomyces cerevisciae, dan lain-lain.
42
Sebagai petanda pembantu dari reagensia
3. Enzim sebagai petanda pembantu dari reagensia.
• Sebagai petanda pembantu dari reagensia, enzim
bekerja dengan memperlihatkan reagensia lain
dalam mengungkapkan senyawa yang dilacak.
• Senyawa yang dilacak dan diukur sama sekali bukan
substrat yang khas bagi enzim yang digunakan.
• Selain itu, tidak semua senyawa memiliki enzimnya,
terutama senyawa-senyawa sintetis. Oleh karena itu,
pengenalan terhadap substrat dilakukan oleh
antibodi.
• Dalam hal ini enzim berfungsi dalam mem perlihat
kan keberadaan reaksi antara antibodi dan antigen.
Contoh penggunaannya adalah sebagai berikut:
.
43
Teknik imunoenzimatik
• Pada teknik imunoenzimatik ELISA (Enzim
Linked Immuno Sorbent Assay), antibodi
mengikat senyawa yang akan diukur, lalu antibodi
kedua yang sudah ditandai dengan enzim akan
mengikat senyawa yang sama.
• Kompleks antibodi-senyawa-antibodi ini lalu
direaksikan dengan substrat enzim, hasilnya adalah
zat berwarna yang tidak dapat diperoleh dengan
cara imunosupresi biasa.
• Zat berwarna ini dapat digunakan untuk menghi
tung jumlah senyawa yang direaksikan. Enzim yang
lazim digunakan dalam teknik ini adalah peroksi
dase, fosfatase alkali, glukosa oksidase, amilase,
galaktosidase, dan asetil kolin transferase
44
• Pada teknik EMIT (Enzim Multiplied
Immunochemistry Test), molekul kecil seperti
obat atau hormon ditandai oleh enzim tepat
di situs katalitiknya, menyebabkan antibodi
tidak dapat berikatan dengan molekul (obat
atau hormon) tersebut.
• Enzim yang lazim digunakan dalam teknik ini
adalah lisozim, malat dehidrogenase, dan
gluksa-6-fosfat dehidrogenase
• Zat berwarna ini dapat digunakan untuk
menghitung jumlah senyawa yang direaksikan.
45
Pemanfaatan enzim di bidang pengobatan
• Pemanfaatan enzim dalam pengobatan meliputi
penggunaan enzim sebagai obat, pemberian senyawa
kimia untuk memanipulasi kinerja suatu enzim dengan
demikian suatu efek tertentu dapat dicapai (enzim
sebagai sasaran pengobatan), serta manipulasi
terhadap ikatan protein-ligan sebagai sasaran
pengobatan.
• 1. Penggunaan enzim sebagai obat biasanya mengacu
kepada pemberian enzim untuk mengatasi defisiensi
enzim yang seyogyanya terdapat di dalam tubuh
manusia untuk mengkatalis rekasi-reaksi tertentu.
46
• Berdasarkan lamanya pemberian enzim sebagai
pengobatan, maka keadaan defisiensi enzim dapat
diklasifikasikan menjadi dua yaitu keadaan defisiensi
enzim yang bersifat sementara dan bersifat menetap.
• Contoh keadaan defisiensi enzim yang bersifat
sementara adalah defisiensi enzim-enzim pencernaan.
• Seperti yang diketahui, enzim-enzim pencernaan
sangat beragam, beberapa di antaranya adalah
protease dan peptidase yang mengubah protein
menjadi asam amino, lipase yang mengubah lemak
menjadi asam lemak, karbohidrase yang mengubah
karbohidrat seperti amilum menjadi glukosa serta
nuklease yang mengubah asam nukleat menjadi
nukleotida. penggumpalan darah
47
Defisiensi Enzim
• Adapun yang bersifat menetap menyebabkan
banyak kelainan, yang biasanya juga disebut
sebagai kelainan genetic mengingat enzim
merupakan protein yang ditentukan oleh gen.
• Contoh kelainan akibat defisiensi enzim antara
lain adalah hemofilia.
• Hemofilia adalah suatu penderita yang
mengalami kesulitan penggum palan darah
(cenderung untuk pendarahan) akibat
defisiensi enzim-enzim terkait penggum palan
darah.
48
• Saat ini telah diketahui ada tiga belas faktor,
sebagian besar adalah protease dalam bentuk
proenzim, yang diperlukan dalam proses peng
gumpalan darah.
• Pada penderita hemofilia, terdapat
gangguan/defisiensi pada faktor VIII (AntiHemophilic Factor), faktor IX, dan faktor XI.
• Kelainan ini dapat diatasi dengan transfer gen
yang mengkode faktor IX.
• Diharapkan gen tersebut dapat mengkode enzimenzim protease yang diperlukan dalam proses
penggumpalan darah
49
Enzim Sebagai Sasaran Pengobatan
• 2. Enzim sebagai sasaran pengobatan merupakan
terapi, senyawa tertentu digunakan untuk
memodifikasi kerja enzim, sehingga efek yang
merugikan dapat dihambat dan efek yang
menguntungkan dapat dibuat.
• Berdasarkan sasaran terapi dibedakan mrnjadi:
•
Terhadap enzim sel individu menjadi sasaran dan
terapi terhadap enzim bakteri patogen yang menjadi
sasaran.
• a) Sel individu sebagai sasaran kinerja terapi, diguna
kan senyawa-senyawa untuk mempengaruhi kerja
suatu enzim sebagai penghambat kompetitif.
50
• Contoh penyakit adalah Diabetes Melitus.
Pada penyakit Diabetes Melitus, senyawa yang
diinduksikan adalah akarbosa (acarbose).
• Akarbosa akan bersaing dengan amilum
makanan untuk mendapatkan situs katalitik
enzim amilase (pankreatik α-amilase) yang
seyogyanya akan mengubah amilum menjadi
glukosa sederhana.
• Akibatnya reaksi tersebut akan terganggu,
sehingga kenaikan gula darah setelah makan
dapat dikendalikan.
51
Enzim Anhidrase Karbonat
Merupakan enzim yang mengatur pertukaran H dan
Na di tubulus ginjal, di mana H akan terbuang keluar
bersama urine, sedangkan Na akan diserap kembali
ke dalam darah, terjadilah penumpukan cairan.
Turunan sulfonamida, yaitu azetolamida yang
berfungsi menghambat kerja enzim tersebut secara
kompetitif sehingga pertukaran kation di tubulus
ginjal tidak akan terjadi.
 Ion Na akan dibuang keluar bersama dengan urine.
Sifat ion Na yang higroskopis menyebabkan air akan
ikut keluar bersamaan dengan ion Na.
Hal ini membawa keuntungan apabila terjadi penum
pukan cairan bebas di ruang antar sel (udem).
Dengan kata lain senyawa azetolamida turut
berperan dalam menjaga kesetimbangan cairan
tubuh.
52
Enzim Renin-EKA dan Angiosintase.
• Pengendalian tekanan darah diatur oleh enzim
renin-EKA dan angiosintase.
• Enzim renin-EKA berperan dalam menaikkan
tekanan darah dengan menghasilkan produk
angiotensin II.
• Sedangkan angiosintase bekerja terbalik dengan
mengurangi aktivitas angiotensin II.
• Untuk menghambat kenaikan tekanan darah,
maka manipulasi terhadap kerja enzim khususnya
EKA dapat dilakukan dengan pemberian obat
penghambat EKA (ACE Inhibitor).
54
Perubahan angiotensinogen
H2N-Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe-His-Leu- Val-Lle-Tyr-Ser-Protein
•Angiotensi I
•
Menaikkan
tekanan darah
•(
Sarsarkosin - N-Metilglisin)
Angiotensi II
2HN-Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe-OH
1
2 3 4 5 6 7 8
•
Angiotensinogen
merupakan
2-globulin
suatu
glikoprotein yang diproduksi dalam liver, dan merupakan
substrat renin (Angiotensin –converting enzyme (ACE),
yang dipecah pada asam amino 10-11, menjadi angioensin
I, dengan ujung baru isoleusin (10).
55
55
Siklooksigenase
 Mediator radang prostaglandin yang dibentuk dari
asam arakidonat melibatkan dua enzim, yaitu
siklooksigenase I dan II (cox 1 dan cox II).
 Ada obat atau senyawa tertentu yang mempengaruhi
kinerja cox 1 dan cox II sehingga dapat digunakan
untuk mengurangi peradangan dan rasa sakit.(obat
anti inflamsi)
 Dengan menggunakan prinsip pengaruh senyawa
terhadap enzim, maka enzim yang berfungsi untuk
memecah AMP siklik (cAMP) yaitu fosfodiesterase
(PD) dapat dihambat oleh berbagai senyawa, antara
lain kafein (trimetilxantin), teofilin, pentoksifilin, dan
sildenafil.
56
Teofilin dan Obat lain
• Teofilin digunakan untuk mengobati sesak
nafas karena asma.
• Pentoksifilin digunakan untuk menambah
kelenturan membran sel darah merah
sehingga dapat memasuki relung kapiler.
• Sildenafil menyebabkan relaksasi kapiler di
daerah penis sehingga aliran darah yang
masuk akan bertambah dan tertahan untuk
beberapa saat.
57
•
Penyakit Kanker
Kangker adalah penyakit sel ganas yang harus dicegah
penyebaran nya. Salah satu cara untuk mencegah
penyebarannya adalah dengan menghambat mitosis sel
ganas.
• Seperti yang diketahui, proses mitosis memerlukan
pembentukan DNA baru (purin dan pirimidin). Pada
pembentukan basa purin, terdapat dua langkah reaksi yang
melibatkan formilasi (penambahan gugus formil) dari asam
folat yang telah direduksi.
• Reduksi asam folat ini dapat dihambat oleh senyawa
ametopterin sehingga sintesis DNA menjadi tidak
berlangsung.
• Selain itu penggunaan azaserin dapat menghambat
biosintesis purin yang membutuhkan asam glutamate. 6aminomerkaptopurin juga dapat menghambat adenilosuksi
nase sehingga menghambat pembentukan AMP (salah satu
bahan DNA).
58
• Mitosis sel tumor membutuhkan DNA baru
(purin dan pirimidin baru).
• Proses ini membutuhkan asam folat sebagai
donor metil yang dapat dibuat oleh
mikroorganisme sendiri dengan memanfaatkan
bahan baku asam p-aminobenzoat (PABA),
pteridin, dan asam glutamat.
• Suatu analog dari PABA, yaitu sulfonamida dan
turunannya dapat dimanfaatkan untuk
menghambat pemakaian PABA untuk
membentuk asam folat.
59
Enzim Mikroorganisme
• a) Pada terapi tehadap enzim mikroorganisme yang
menjadi sasaran kerja, digunakan prinsip bahwa enzim
yang dibidik tidak boleh mengkatalisis reaksi yang
sama atau menjadi bagian dari proses yang sama
dengan yang terdapat pada sel pejamu.
• Hal ini bertujuan untuk melindungi sel pejamu,
sekali gus meningkatkan spesifitas terapi ini. Karena
yang dibidik adalah enzim mikroorganisme, maka
penyakit yang dihadapi kebanyakan adalah penyakitpenyakit infeksi.
• Contoh terapi dengan menjadikan enzim mikroorganis
me sebagai sasaran kerja antara lain:
• Pada penyakit tumor, sel tumor dapat dikendalikan
perkembangannya dengan menghambat mitosisnya.
60
• b).Penggunaan antibiotika, juga berperan dalam
terapi. Contohnya adalah penisilin, suatu
antibiotik yang menghambat enzim transpeptida
se yang mengkatalisis dipeptida D-alanil D-alanin
sehingga peptidoglikan di dinding sel bakteri
tidak terbentuk dengan sempurna.
• Bakteri akan rentan terhadap perbedaan tekanan
osmotik sehingga gampang pecah.
• Perbedaan mekanisme sintesis protein antara
mikroorganisme dan sel pejamu juga dapat
dimanfaatkan sebagai salah satu prinsip terapi.
Penggunaan antibiotika tertentu dapat mengham
bat sintesis protein pada mikroorganisme.
61
Contohnya antara lain
• Tetrasiklin yang menghambat pengikatan asam
amino-tRNA pada situs inisiator subunit 30S dari
ribosom sehingga asam amino tidak dibawa oleh
tRNA.
• Streptomisin yang berikatan langsung dengan
subunit 50S dari ribosom sehingga laju sintesis
protein berkurang dan terbentuk protein yang
tidak semestinya akibat kesalahan baca kodon
mRNA.
• Kloramfenikol yang menyaingi mRNA untuk
duduk di ribosom
• Neomisin B yang mengubah pengikatan asam
amino-tRNA ke kompleks mRNA ribosom.
62
Penyakit Kejiwaan
• Pada penderita penyakit kejiwaan, pemberian
obat anti-depresi (senyawa) inhibitor
monoamina oksidase (MAO inhibitor) dapat
menghambat enzim monoamina oksidase.
• Kerjanya yang mengkatalisis oksidasi senyawa
amina primer yang berasal dari hasil
dekarboksilasi asam amino.
• Enzim monoamina oksidase sendiri merupa
kan enzim yang mengalami peningkatan
jumlah ada sel susunan saraf penderita penyakit kejiwaan.
63
Interaksi Protein-ligan I
• c). Interaksi protein-ligan sebagai sasaran
pengobatan. Pengobatan dengan sasaran
interaksi protein-ligan mengacu kepada prinsip
interaksi sistem mediator-reseptor.
• Bila mediator disaingi oleh molekul analognya
sehingga tidak dapat berikatan dengan reseptor,
sehingga efek dari mediator tersebut tidak
terjadi.
• Contoh pengobatan dengan menjadikan interaksi
protein-ligan sebagai sasarannya antara lain:
64
Interaksi Protein-ligan II
• Contoh pengobatan dengan menjadikan interaksi
protein-ligan sebagai sasarannya antara lain:
• a) Pengendalian tekanan darah yang diatur oleh
hormon adrenalin.
• Reseptor yang terdapat pada hormon adrenalin,
yaitu α-reseptor dan β-reseptor dapat dihambat
oleh senyawa-senyawa yang berbeda.
• Penghambatan pada β-reseptor dapat menim
bulkan efek pelemasan otot polos dan penurunan
detak jantung. Obat-obatan yang bekerja dengan
cara tersebut dikenal sebagai β-blocker.
65
[Daftar Pustaka
• 1] Wikipedia The Free Encyclopaedia. Enzim. [Online]. 2009
March 16 [cited 2009 March 23]; Available from:
URL:http://en.wikipedia.org/wiki/Enzim [2] Saunders. Kamus
saku kedokteran Dorland. 25th ed. Jakarta: EGC; 1998. p. 388.
• [3]Wikipedia The Free Encyclopaedia. Metabolism. [Online].
2009 March 17 [cited 2009 March 25]; Available from:
URL:http://en.wikipedia.org/wiki/Metabolism
• [4] Campbell N, Reece J, Mitchell L. Biologi. 5th ed. Jakarta:
Erlangga; 2002. p. 98-9. (Biologi; vol 1).
• [5] Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke sistem. 2nd ed.
Jakarta: EGC;2001. p. A4-5.
• [6] Sadikin M. Seri biokimia: biokimia enzim. Jakarta: Widya
Medika; 2002.
66
• [7] Wikipedia The Free Encyclopaedia. Digestive enzim.
[Online]. 2009 March 23 [cited 2009 March 24]; Available
from: URL:http://en.wikipedia.org/wiki/Digestive_enzim
• [8] Kay MA. Hepatic gene therapy for Haemophilia B.
Haemophilia [serial online] 2003 Feb 6 [cited 2009 Mar
24];4(4):[389-92].Available from: URL:
http://www3.interscience.wiley.com/journal/119135209/abst
ract?CRETRY=1&SRETRY=0
• [9] Wikipedia The Free Encyclopaedia. Acarbose. [Online].
2009 Feb 6 [cited 2009 March 24]; Available from:
URL:http://en.wikipedia.org/wiki/Acarbose
• [10] Gilman A. The Mechanism of Diuretic Action of of the
Carbonic Anhydrase Inhibitors [serial online] 2006 Dec 19
[cited 2009 Mar 24];71(Chlorothiazide and Other Diuretic
Drugs):[355-62].Available from:
URL:http://www3.interscience.wiley.com/cgibin/fulltext/119770370/PDFSTART
67