HASIL DAN PEMBAHASAN
5.2 KARAKTERISASI SIFAT FISIKOKIMIA
5.3.2 Profil Bioavailabilitas Senyawa Prodrug dan Campuran fisik
Kadar KBZ setelah pemberian sampel uji KBZ, campuran fisik CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA, CF-KBZ-LIS, dan senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, PD-KBZ-LIS dibuat profil bioavailabilitas yang menggambarkan kadar KBZ dalam plasma selama rentang waktu 0 sampai 12 jam (Gambar 5.19).
Perbandingan profil bioavailabilitas karbamazepin, campuran fisik dan senyawa prodrug dari masing-masing asam amino menunjukkan profil yang berbeda. Senyawa karbamazepin memberikan fase absorbsi yang lambat dan waktu mencapai kadar
maksimum KBZ tercapai setelah jam ke-6 diikuti dengan fase eliminasi yang lambat. Senyawa prodrug PD-KBZ-GLI, PD-KBZ-ALA, dan PD-KBZ-LIS menunjukkan fase absorbsi lebih cepat dibandingkan bentuk campuran fisiknya maupun senyawa awal KBZ. Kondisi ini berkorelasi dengan data laju disolusi hasil penelitian yang menunjukkan peningkatan disolusi dari pembentukkan senyawa prodrug dibandingkan senyawa awal KBZ maupun campuran fisiknya.
Fase absorbsi yang cepat pada senyawa prodrug mengakibatkan waktu untuk mencapai kadar maksimum KBZ dalam plasma darah semakin singkat. Profil bioavailabilitas memperlihatkan masing-masing senyawa prodrug menunjukkan percepatan waktu dalam mencapai kadar maksimum (tmaks) dan peningkatan kadar KBZ maksimum (Cmaks) dalam plasma darah dibandingkan senyawa KBZ maupun bentuk campuran fisiknya. Kadar KBZ terdisolusi yang besar dari senyawa prodrug di tempat absorbsi memberikan ketersediaan KBZ untuk diabsorbsi dalam jumlah yang lebih besar sehingga menjadi kekuatan pendorong dalam proses absorbsi dari saluran cerna menuju sirkulasi sistemik.
Fase eliminasi senyawa prodrug terlihat lebih cepat dibandingkan dengan fase eliminasi KBZ dan campuran fisiknya. Fase eliminasi yang lebih cepat menunjukkan bentuk aktif KBZ dari senyawa prodrug lebih cepat dikeluarkan dalam tubuh dibandingkan KBZ dan campuran fisik. Hal ini mengindikasikan bahwa di dalam cairan plasma darah senyawa prodrug yang tidak aktif secara farmakologi dilepas dengan cepat menjadi bentuk aktif KBZ.
Uji bioavailabilitas dilakukan selama 12 jam dengan 10 titik sampel pengambilan plasma darah kelinci. Periode waktu pengambilan sampel diperhitungkan terhadap fase absorbsi dan fase eliminasi dari senyawa yang diuji. Berdasarkan kurva profil bioavailabilitas senyawa uji memperlihatkan waktu pengambilan sampel bagi fase absorbsi dari masing-masing senyawa uji dapat digambarkan dengan baik, akan tetapi fase eliminasi dari masing-masing senyawa menunjukkan bahwa proses eliminasi belum terjadi secara sempurna.
B
Gambar 5.19 . Perbandingan profil bioavailabilitas KBZ, campuran fisik (CF) dan senyawa prodrug (PD) glisin (A), alanin (B), dan lisin (C)
Profil bioavailabilitas senyawa prodrug ditandai dengan fase absorbsi yang meningkat cepat dibandingkan dengan fase absorbsi senyawa KBZ. Oleh karena itu waktu untuk mencapai kadar maksimum (tmaks) senyawa prodrug lebih singkat dibandingkan senyawa awal KBZ. Gambar 5.20 menunjukkan bahwa fase absorbsi senyawa prodrug PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS memiliki profil yang lebih cepat daripada senyawa awal KBZ dan prodrug PD-KBZ-GLI. Sementara itu, fase absorbsi senyawa prodrug PD-KBZ-GLI lebih cepat daripada senyawa KBZ. Fase absorbsi yang cepat pada senyawa prodrug PD-KBZ-ALA dan PD-KBZ-LIS berkorelasi dengan laju disolusi yang cepat pada kedua senyawa prodrug tersebut. Urutan laju disolusisenyawa uji dalam penelitian ini berturut-turut ini adalah PD-KBZ-ALA > PD-KBZ-LIS > PD-KBZ-GLI > KBZ.
Pembentukan senyawa prodrug mampu meningkatkan disolusi KBZ. Senyawa prodrug PD-KBZ-ALA menunjukkan peningkatan disolusi paling besar dibandingkan dengan dua senyawa prodrug yang lain. Fase absorbsi yang cepat pada senyawa prodrug PD-KBZ-ALA tidak diikuti dengan kadar KBZ yang besar dalam plasma darah sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 5.20. Kurva profil bioavailabilitas senyawa prodrug PD-KBZ-ALA lebih rendah dibandingkan dengan senyawa PD-KBZ-LIS. Jumlah senyawa yang dapat diabsorbsi dari saluran cerna ke dalam sirkulasi sistemik dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti disolusi bahan obat, struktur molekul, permeabilitas dan adanya nutrien (Shargel et al., 2005)
Perubahan struktur molekul dari senyawa awal KBZ menjadi senyawa prodrug memengaruhi proses absorbsi dalam saluran cerna. Lipofilisitas senyawa PD-KBZ-ALA yang lebih besar (log P=1,89) daripada senyawa PD-KBZ-LIS (log P=1,13) memudahkan senyawa PD-KBZ-ALA melintasi membran mukosa saluran cerna dibandingkan senyawa PD-KBZ-LIS.
Gambar 5.20 Profil bioavailabilitas karbamazepin dan senyawa prodrug karbamazepin-asam amino (n=5)
Gambar 5.21 Profil bioavailabilitas karbamazepin dan campuran fisik karbamazepin dan asam amino (n=5)
Selain itu ukuran molekul senyawa PD-KBZ-ALA yang lebih kecil dan kelarutan senyawa yang lebih besar pada saluran cerna menjadi kekuatan pendorong senyawa
PD-KBZ-ALA masuk ke dalam sirkulasi sistemik. Mekanisme absorbsi melalui difusi pasif menyebabkan senyawa yang memiliki kelarutan besar akan diabsorbsi dengan cepat sesuai dengan yang dinyatakan dalam persamaan hukum Fick’s (persamaan 2.4)
Senyawa prodrug dibuat dengan menggunakan gugus promoeity asam amino. Dalam saluran cerna, absorbsi asam amino dapat difasilitasi oleh adanya transporter (Waterbeemd dan Testa, 2009; Shargel et al., 2005). Oleh karena itu proses absorbsi senyawa prodrug yang dibuat, tidak hanya diabsorbsi melalui mekanisme difusi pasif melainkan juga melalui mekanisme difusi terfasilitasi. Mekanisme difusi terfasilitasi memungkinkan senyawa diabsorbsi tidak hanya berdasarkan jumlah yang terlarut dalam saluran cerna melainkan juga adanya transporter yang dapat menjadi jenuh. Senyawa prodrug yang diberikan secara per oral dapat diabsorbsi dalam bentuk senyawa prodrug yang di dalam plasma darah akan mengalami pemutusan ikatan menjadi senyawa induk KBZ. Kecepatan senyawa prodrug melepaskan ikatan menjadi senyawa induk akan berpengaruh terhadap kadar KBZ dalam plasma darah. Kondisi ini dapat menjelaskan kadar KBZ dalam senyawa PD-KBZ-LIS yang lebih besar daripada senyawa PD-KBZ-ALA.
Perbandingan profil bioavailabilitas senyawa KBZ dengan campuran fisik karbamazepin-asam amino (Gambar 5.21) memperlihatkan fase absorbsi bentuk campuran fisik karbamazepin-asam amino lebih cepat daripada senyawa awal KBZ. Fase absorbsi yang cepat disebabkan bentuk campuran fisik karbamazepin-asam amino mampu meningkatkan disolusi KBZ secara bermakna dibandingkan senyawa awal KBZ. Laju disolusi campuran fisik CF-KBZ-LIS meningkat bermakna dibandingkan CF-KBZ-GLI, CF-KBZ-ALA maupun senyawa awal KBZ, sedangkan laju disolusi CF-KBZ-GLI meningkat tidak bermakna dibandingkan CF-KBZ-ALA. Kadar KBZ terdisolusi yang besar pada CF-KBZ-LIS memberikan laju absorbsi yang paling besar di antara campuran fisik dan senyawa awal KBZ. Profil disolusi CF-KBZ-LIS memperlihatkan kurva paling tinggi di antara campuran fisik lainnya.
Gambar 5. 22 Skema model kompartemen senyawa prodrug dalam tubuh Keterangan :
PD : Prodrug karbamazepin-asam amino D : Obat (drug) karbamazepin
kaPD : konstante laju absorbsi prodrug
kaD : konstante laju absorbsi obat (drug)
kp : konstante laju pemutusan ikatan prodrug menjadi obat dalam lumen usus km : konstante laju metabolisme bentuk prodrug menjadi obat
kel : konstante laju eliminasi
Model farmakokinetika prodrug dalam cairan tubuh terjadi melalui proses kompertemen digambarkan dengan skema yang ditunjukkan pada Gambar 5.22. Senyawa prodrug dalam keadaan padat digunakan secara per oral masuk ke dalam saluran cerna. Dalam lumen usus, senyawa prodrug mengalami proses disolusi dan terdispersi secara molekuler menjadi bentuk larutan. Larutan senyawa prodrug dengan
Lumen Usus Plasma
kaPD kp km kaD membran kel PD PD D D URIN
konsentrasi yang besar menjadi kekuatan pendorong proses absorbsi. Larutan senyawa prodrug mengalami absorbsi dalam saluran cerna melewati membran mukosa yang terdiri dari brush border yang mengandung enzim-enzim termasuk enzim petidase yang mampu memecah prodrug menjadi senyawa induk KBZ dan asam amino (Fleisher, et al.,1996). Senyawa induk KBZ dan senyawa prodrug diabsorbsi masuk ke dalam
sirkulasi sistemik darah. Senyawa prodrug mengalami proses
biotransformasi/metabolisme menjadi senyawa induk KBZ dan asam amino. Senyawa induk akan didistribusikan menuju tempat aksi obat dan tahap berikutnya obat akan diekskresi melalui ginjal keluar dalam urin (Shargel et al., 2005; Stella et al., 2007).
Biotransformasi senyawa prodrug menjadi obat karbamazepin (KBZ) di lumen usus ditentukan oleh nilai konstante laju pemutusan ikatan prodrug menjadi obat (kp). Kelarutan bentuk prodrug (SPD) jauh lebih besar daripada kelarutan obat karbamazepin (SD) oleh karena itu nilai konstante laju absorbsi bentuk prodrug (kaPD) jauh lebih besar dari pada nilai konstante laju absorbsi obat (KaD).Ketersediaan obat dalam tubuh setelah pemberian secara oral, dipengaruhi oleh sifat fisikokimia obat (kelarutan, disolusi dan koefisien partisi) dan faktor biologi tempat absorbsi. Laju dan besar absorbsi obat ditentukan oleh laju disolusi dibandingkan dengan laju transit melewati usus dan profil permeabilitas usus halus. Suatu obat yang memiliki laju disolusi lebih lambat daripada laju absorbsi akan diabsorbsi lebih sedikit terutama bila obat diabsorbsi pada lokasi tertentu di saluran cerna (Sinko, 2011).
Berdasarkan prediksi model kompartemen Gambar 5.22 dapat dibuat persamaan untuk memprediksi kadar obat dalam masing-masing kompartemen. Kadar KBZ dalam plasma dapat dihitung dengan persamaan 5.1 di bawah ini.
P m u aPD p k PD k PD dt PD d ] [ ] [ ] [ ... (5.1) ) ( ] [ ] [ kmt kaPDt m aPD u aPD P e e k k PD F k PD ...(5.2) Kadar obat karbamazepin dalam plasma dapat dihitung dengan persamaan 5.3 di
bawah ini. P el p m P k PD k D dt D d[ ] [ ] [ ] ... (5.3) ) ( ] [ ] [ kmt kelt m el P m P e e k k PD k D ...(5.4)
Kadar obat karbamazepin dalam urin dapat diprediksi dengan persamaan 5.5 di bawah ini. P el u k D dt D d[ ] [ ] ...(5.5)