80
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Populasi orang berusia lanjut di dunia mengalami pertumbuhan yang cepat saat ini dan diprediksikan akan terus meningkat di masa yang akan datang. Hingga tahun 2020, populasi dunia diperkirakan mencapai lebih dari 1 milyar orang berumur 60 tahun atau lebih, dan sebagian besar di negara sedang berkembang (Beers, 2005). Berdasarkan proyeksi penduduk pada tahun 2010, di Indonesia terdapat 23.992.552 penduduk usia lanjut. Diperkirakan pada tahun 2020, jumlah penduduk usia lanjut ini sebesar 11,34% (Baskoro dan Konthen, 2008).
Pertumbuhan populasi ini merupakan hasil bertambah panjangnya rata-rata harapan hidup manusia dengan terus berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, terutama yang berkaitan dengan kesehatan atau kedokteran. Namun, bertambahnya rata-rata usia harapan hidup ini juga menghadirkan masalah-masalah baru di bidang kesehatan yang belum pernah dihadapi sebelumnya, yaitu meningkatnya prevalensi penyakit-penyakit degenaratif, seperti penyakit jantung koroner, penyakit paru obstruktif kronis, kanker paru dan lain-lain. Banyak penyakit degeneratif (penyakit akibat penurunan fungsi sruktur jaringan atau organ tubuh seiring proses penuaan) yang muncul sangat berkaitan dengan gaya hidup seseorang, salah satunya adalah perilaku merokok.
Merokok merupakan penyebab morbiditas dan mortalitas prematur paling penting pada populasi dunia yang seharusnya bisa dicegah. Angka kematian dini ini diperkirakan mencapai 4,8 juta orang setiap tahunnya di seluruh dunia pada tahun 2000 dengan 2,4 juta orang di antaranya terjadi di negara berkembang dan sisanya terjadi di negara-negara maju (Burns, 2005; McPhee dan Pignone, 2007). Angka itu kini meningkat menjadi 5,4 juta kematian setiap tahunnya pada tahun 2006. WHO memperkirakan angka tersebut masih akan terus naik dan mencapai 10 juta kematian per tahun pada tahun 2030 (Jaya, 2009). Data hasil penelitian juga menunjukkan bahwa perilaku merokok dapat mengurangi angka harapan hidup sampai 8,8 tahun (Streppel, et al., 2007) . Di Indonesia, menurut data hasil laporan Lembaga Demografi Universitas Indonesia, jumlah perokok mencapai 57 juta orang (Barber et al., 2008). Diperkirakan lebih dari separuh dari jumlah itu akan mengalami kematian akibat berbagai macam penyakit yang ditimbulkannya dalam jangka panjang, dengan rata-rata 427.948 kematian per tahun (Barber et al.,
2008).
Rokok menyebabkan mortalitas secara tidak langsung dengan meningkatkan insiden berbagai macam penyakit degeneratif pada beberapa sistem organ, yaitu sistem pernapasan, sistem kardiovaskular, sistem gastrointestinal, sistem muskuloskeletal, kulit, sistem syaraf, dan sistem imun (Burns, 2005; Tyndale dan Sellers, 2005; Hukkanen et al., 2005; McPhee dan Pignone, 2007). Kerusakan pada berbagai macam sistem organ tersebut disebabkan oleh berbagai macam zat toksik, iritan dan radikal bebas yang ada dalam asap rokok. Berbagai zat dalam asap rokok ini dapat mempercepat progresivitas proses penuaan intrinsik melalui
akumulasi kerusakan seiring berjalannya waktu dan menimbulkan berbagai macam penyakit atau gangguan terkait proses penuaan, misalnya penyakit jantung koroner, stroke, osteoporosis, kanker, penyakit paru obstruktif, serta mempercepat proses skin aging berupa munculnya garis-garis keriput, dan meningkatnya proses degradasi kolagen. (Burns, 2005; Schroeder et al., 2006; Benowitz dan Fu, 2007)
Dari efek rokok pada berbagai sistem organ tersebut, angka mortalitas terbesar adalah akibat penyakit pada sistem kardiovaskular, yaitu sebesar 37%, penyakit kanker sebesar 28% dan akibat penyakit paru obstruktif kronis (PPOK), yaitu sebesar 26%. Oleh sebab efek destruktif rokok yang sebesar itu, 70-80% perokok mengungkapkan keinginannya untuk berhenti merokok, namun dari angka itu hanya 35% orang yang berusaha untuk berhenti merokok, dan akhirnya hanya 5% yang berhasil (Burns, 2005; Barber et al., 2008). Berbagai kendala juga dihadapi oleh para dokter dalam membantu para perokok untuk berhenti merokok mengingat angka relaps yang tinggi (Rutter, 2006).
Peristiwa di atas tidak terlepas dari fakta bahwa perilaku merokok erat kaitannya dengan faktor ketergantungan. Faktor ketergantungan yang dimaksud adalah ketergantungan fisik perokok pada nikotin. Dari sini bisa dikatakan bahwa ketergantungan fisik pada nikotin merupakan faktor determinan seseorang mempertahankan perilaku merokok. Saat merokok, nikotin yang ada pada daun tembakau akan terhisap bersama asap rokok ke dalam alveoli paru, kemudian masuk ke peredaran darah dan mencapai otak sebagai target organ hanya dalam waktu 7 detik (Hukkanen et al., 2005; O‟Brian, 2006). Di dalam otak, nikotin
brain reward system pada sistem limbik. Aktivitas nikotin pada brain reward system ini menimbulkan perilaku apetitif individu terhadap rokok. Namun, seiring dengan meningkatnya durasi paparan nikotin, motivasi apetitif (motivasi mencari atau mendekati stimulus yang menyenangkan) berubah menjadi aversif (motivasi menghindar dari stimulus yang menyakitkan atau tidak menyenangkan) melalui mekanisme negative reinforcement karena adanya proses toleransi, dan dari sini muncul ketergantungan fisik (O‟Brian, 2006). Meskipun mekanisme dasar ketergantungan fisik ini telah diketahui sejak lama, masih banyak faktor lain yang berperan dalam patofisiologi ketergantungan fisik terhadap nikotin belum diketahui atau belum dapat dijelaskan secara pasti, mengingat sifatnya yang multifaktorial.
Pada dasarnya, ada dua macam faktor yang mempengaruhi ketergantungan fisik individu terhadap rokok, yaitu faktor lingkungan dan genetik. Faktor lingkungan terdiri dari tingkat pendidikan, pendapatan, pekerjaan, pergaulan dan sebagainya. Dahulu diperkirakan bahwa faktor lingkungan memiliki peran yang jauh lebih penting terhadap munculnya ketergantungan fisik perokok terhadap nikotin, tetapi menurut hasil penelitian terakhir, faktor genetik memiliki kontribusi sebesar 50-70% (Tyndale dan Sellers, 2005). Pernyataan ini didukung oleh hasil studi pada anak kembar dan keluarga (twin and family studies) yang menunjukkan bahwa kecenderungan untuk munculnya ketergantungan fisik terhadap nikotin oleh karena faktor genetik mencapai angka heritability sebesar 42-80% (Henningfield et al., 2000; Caron et al., 2005; Boardman et al., 2006).
Di antara banyak gen kandidat yang berperan atau diduga berperan dalam ketergantungan fisik terhadap nikotin, terdapat gen CYP2A6, yaitu gen yang mengkode enzim sitokrom P450 2a6. Enzim ini bertanggung jawab terhadap 70-90% metabolisme nikotin dalam darah menjadi cotinine, dan dengan demikian menghilangkan atau menurunkan efek nikotin untuk memberikan stimulus pada
brain reward system (Gullstén 2000; Rao et al., 2000; Hukkanen et al., 2005; Davies dan Soundy, 2009). Beberapa penelitian terakhir telah mengungkap adanya polimorfisme pada gen tersebut yang menghasilkan 37 alel (Hukkanen et al., 2005). Polimorfisme DNA yang dimaksud dapat berupa Single Nucleotide Polymorphism (SNP), Copy Number Polymorphism (CNP) ataupun Insertion-deletion Polymorphism (Nussbaum et al., 2007). Polimorfisme ini memiliki efek berupa menurun, hilang atau justru meningkatkan aktivitas enzim. Jadi, dapat disimpulkan bahwa polimorfisme pada gen CYP2A6 mempengaruhi aktivitas enzim sitokrom P450 2A6 yang akhirnya berpengaruh juga terhadap kadar nikotin dalam darah (Rao et al., 2000; Tyndale dan Sellers, 2005; Hukkanen et al., 2005).
Akan tetapi, efek delesi atau inaktivasi gen CYP2A6, yang berarti bahwa tidak adanya enzim sitokrom P450 2a6, secara in vivo dalam hubungannya dengan ketergantungan fisik terhadap nikotin masih kontroversial. Pernyataan mengenai hubungan antara polimorfisme gen CYP2A6 dan perilaku merokok seseorang pertama kali diuraikan oleh Pianezza (1998). Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa sekelompok orang dengan delesi gen CYP2A6 memiliki risiko untuk menjadi tergantung pada nikotin lebih kecil dibandingkan dengan perokok yang mempunyai gen CYP2A6 normal (wild type). Sebaliknya, beberapa penelitian lain
menunjukkan bahwa adanya duplikasi pada gen CYP2A6 meningkatkan aktivitas enzim yang dikodenya sebanyak 1,4 kali normal dan akibatnya, mereka mengkonsumsi rokok lebih banyak dibandingkan perokok dengan gen normal (Rao et al., 2000; Fukami et al., 2007). Penelitian tersebut semakin memperkuat hubungan antara polimorfisme gen CYP2A6 dengan perilaku merokok dan ketergantungan fisik terhadap nikotin. Namun demikian, beberapa penelitian berikutnya terhadap gen yang sama dalam hubungannya dengan perilaku merokok menunjukkan hasil yang negatif (Gullstén, 2000). Demikian juga hasil meta-analisisnya meyimpulkan bahwa masih perlu dilakukan studi lebih lanjut untuk mempelajari peran gen tersebut dalam meningkatkan ketergantungan fisik perokok terhadap nikotin (Munafö et al., 2003).
Walaupun hasil penelitian terdahulu masih menunjukkan hasil yang heterogen, secara logis, tidak adanya enzim yang memetabolisme nikotin akan mempertahankan kadar nikotin dalam darah tetap tinggi. Kadar nikotin yang tetap tinggi akan menurunkan gejala-gejala ketergantungan fisik perokok terhadap nikotin (Yoshida et al., 2002). Sebab kadar nikotin yang tinggi dalam darah akan dapat terus memberikan stimulusnya pada brain reward system, dan menekan munculnya behavioral reinforcement (Munafö et al., 2003). Akan tetapi, bukti akan peran gen CYP2A6 dalam meningkatkan ketergantungan fisik terhadap nikotin ini masih perlu dibuktikan secara ilmiah terutama di Indonesia, sebab jumlah perokok di Indonesia yang besar, frekuensi alel delesi pada gen CYP2A6
dengan ketergantungan fisik terhadap nikotin yang diukur dengan kesioner FTND
belum pernah diteliti sebelumnya. 1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang di atas masalah yang dirumuskan dalam penelitian ini adalah: Apakah gen CYP2A6 lebih sering ditemukan pada kelompok perokok yang memiliki ketergantungan fisik nikotin yang tinggi dibandingkan perokok dengan ketergantungan fisik yang rendah?
1.3.Tujuan Penelitian
Tujuan dalam penelitian ini dalah untuk mengetahui peran gen CYP2A6 sebagai faktor risiko ketergantungan fisik perokok terhadap nikotin.
1.4.Manfaat Penelitian 1.4.1. Manfaat Ilmiah
Dalam bidang akademik dan pengembangan ilmu pengetahuan, penelitian ini diharapkan dapat memberikan penjelasan tentang salah satu mekanisme patofisiologi ketergantungan fisik perokok terhadap nikotin. Sehingga dapat bermanfaat sebagai sumber rujukan penelitian berikutnya berkaitan dengan
CYP2A6 dan ketergantungan fisik terhadap nikotin. 1.4.2. Manfaat Aplikatif
Dengan diketahuinya peran faktor genetik, dalam hal ini gen CYP2A6, pada ketergantungan fisik perokok terhadap nikotin maka pada gilirannya pengetahuan ini dapat digunakan sebagai dasar dikembangkannya tata cara penatalaksanaan baru kepada para perokok. Tata cara yang dimaksud yaitu baik dari segi penggunaan agen-agen farmakologis baru ataupun dengan penggunaan uji
diagnostik baru demi menunjang efektivitas terapi untuk individu dengan ketergantungan fisik terhadap nikotin. Jika efektifitas terapi untuk membantu para perokok berhenti merokok dapat ditingkatan, pada gilirannya diharapkan angka harapan hidupnya akan diharapkan dapat meningkat, dan tentu saja peningkatan angka harapan hidup ini akan diikuti dengan peningkatan kualitas hidup.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Aging dan Definisinya
Aging atau penuaan secara praktis dapat dilihat sebagai suatu penurunan fungsi biologik seiring usia kronologik, walaupun keduanya tidak tidak selalu berjalan dengan laju yang sama. Aging tidak dapat dihindarkan dan berjalan dengan kecepatan berbeda bagi tiap orang, tergantung dari susunan genetik orang tersebut, lingkungan dan gaya hidup, sehingga aging dapat terjadi lebih dini atau lambat tergantung kesehatan masing-masing individu.
Sepanjang sejarah, banyak ilmuwan berusaha mendefinisikan dan mengukur proses aging. Kohn (1997) menyatakan perbedaan antara perkembangan dan
aging. Ia mendefinisikan bahwa perkembangan adalah sejumlah proses yang terjadi di awal kehidupan organisme yang bertujuan untuk meningkatkan kapasitas fungsional organisme terkait, sedangkan aging adalah sejumlah proses yang tidak memiliki efek atau menurunkan kemampuan fungsional (Fowler, 2003; Arking, 2006).
Pada tahun 1982, Frolkis mengungkapkan bahwa aging adalah proses biologis yang berkembang secara alamiah dan menurunkan kemampuan adaptasi organisme berkaitan, meningkatkan risiko kematian, mengurangi rentang hidup dan menyebabkan munculnya kondisi patologis sehubungan dengan bertambahnya umur. Pada tahun yang sama, Strehler mencoba memformulasikan definisi aging dan memberikan karakteristik fundamental yang harus dimiliki oleh
proses penuaan sebagai berikut: (1) proses penuaan harus merupakan proses yang merugikan; (2) proses tersebut haruslah progresif, yang berarti bahwa seiring berjalannya waktu, tahap demi tahap proses penuaan terus terjadi; (3) proses penuaan merupakan proses intrinsik dan bukan akibat modifikasi lingkungan semata; (4) proses aging merupakan proses yang universal, yaitu bahwa setiap organisme di dunia ini mengalami proses tersebut (Arking, 2006).
Dari berbagai macam definisi dan formula fundamental yang telah disampaikan di atas, dapat diringkas bahwa aging merupakan suatu rentetan proses tergantung waktu dari perubahan struktur dan fungsi yang kumulatif, progresif, intrinsik dan merugikan yang mulai muncul sesudah organisme mencapai usia reproduksi dan terus terjadi hingga mencapai titik kulminasi berupa kematian (Arking, 2006). Pada tingkat molekuler dan genomik, kerusakan yang terjadi akibat proses penuaan tidak berbeda dengan kerusakan yang terjadi akibat proses patologis pada umummnya. Kerusakan yang terjadi akan terakumulasi sepanjang waktu dan bermanifestasi berupa proses aging pada seluler jauh sebelum gejala dan tanda penuaan muncul pada organisme bersangkutan (McCance dan Grey, 2006).
2.2. Teori-teori Penuaan
Teori-teori dalam penuaan mencakup perubahan-perubahan pada tingkat genetik, biokimiawi dan fisiologi yang terjadi dalam tubuh organisme seiring bertambahnya waktu. Teori terbaru dari aging dari tingkat seluler hingga molekuler secara umum terbagi menjadi dua latar belakang, yaitu aging adalah program dan aging adalah kebetulan. Teori program berdasarkan pemikiran
bahwa sejak konsepsi hingga kematian, perkembangan manusia diperintah oleh jam biologis. Jam ini mengatur waktu yang tepat untuk sejumlah perubahan. Teori kebetulan menyatakan organisme menjadi tua oleh sejumlah kejadian acak. Contohnya kerusakan DNA oleh radikal bebas atau hanya wear and tear dari kehidupan sehari-hari. Dari dua latar belakang tersebut ada empat teori pokok dari
aging (Goldman dan Klatz, 2007), yaitu: 1) Teori “wear and tear”
Tubuh dan selnya mengalami kerusakan karena sering digunakan dan disalahgunakan (overuse and abuse). Organ tubuh seperti hati, lambung, ginjal, kulit, dan yang lainnya, menurun karena toksin di dalam makanan dan lingkungan, konsumsi berlebihan lemak, gula, kafein, alcohol, dan nikotin, karena sinar ultraviolet, dan karena stress fisik dan emosional. Tetapi kerusakan ini tidak terbatas pada organ melainkan juga terjadi di tingkat sel.
2) Teori neuroendokrin
Teori ini berdasarkan peranan berbagai hormon bagi fungsi organ tubuh. Hormon dikeluarkan oleh beberapa organ yang dikendalikan oleh hipotalamus, sebuah kelenjar yang terletak di otak. Hipotalamus membentuk poros dengan hipofise dan organ tertentu yang kemudian mengeluarkan hormonnya. Dengan bertambahnya usia tubuh memproduksi hormon dalam jumlah kecil, yang akhirnya mengganggu berbagai sistem tubuh.
3) Teori Kontrol Genetik
Teori ini fokus pada genetik memprogram sandi sepanjang DNA, dimana kita dilahirkan dengan kode genetik yang unik, yang memungkinkan fungsi fisik dan
mental tertentu. Dan penurunan genetik tersebut menentukan seberapa cepat kita menjadi tua dan berapa lama kita hidup.
4) Teori Radikal Bebas
Teori ini menjelaskan bahwa suatu organisme menjadi tua karena terjadi akumulasi kerusakan oleh radikal bebas dalam sel sepanjang waktu. Radikal bebas sendiri merupakan suatu molekul yang memilkiki elektron yang tidak berpasangan. Radikal bebas memiliki sifat reaktivitas tinggi, karena kecenderungan menarik elektron dan dapat mengubah suatu molekul menjadi suatu radikal oleh karena hilangnya atau bertambahnya satu elektron pada pada molekul lain. Radikal bebas akan merusak molekul yang elektronnya ditarik oleh radikal bebas tersebut sehingga menyebabkan kerusakan sel, gangguan fungsi sel, bahkan kematian sel. Molekul utama di dalam tubuh yang dirusak oleh radikal bebas adalah DNA, lemak, dan protein (Suryohudoyo, 2000). Dengan bertambahnya usia maka akumulasi kerusakan sel akibat radikal bebas semakin mengambil peranan, sehingga mengganggu metabolisme sel, juga merangsang mutasi sel, yang akhirnya membawa pada kanker dan kematian. Selain itu radikal bebas juga merusak kolagen dan elastin , suatu protein yang menjaga kulit tetap lembab, halus, fleksibel, dan elastis. Jaringan tersebut akan menjadi rusak akibat paparan radikal bebas, terutama pada daerah wajah, dimana mengakibatkan lekukan kulit dan kerutan yang dalam akibat paparan yang lama oleh radikal bebas (Goldman dan Klatz, 2007).
2.3. Faktor-faktor yang Mempercepat Proses Penuaan Intrinsik Berbagai faktor yang dapat mempercepat proses penuaan, yaitu : 1) Faktor lingkungan
a. Pencemaran lingkungan yang berwujud bahan-bahan polutan dan kimia sebagai hasil pembakaran pabrik, otomotif, dan rumah tangga) akan mempercepat penuaan.
b. Pencemaran lingkungan berwujud suara bising. Dari berbagai penelitian ternyata suara bising akan mampu meningkatkan kadar hormon prolaktin dan mampu menyebabkan apoptosis di berbagai jaringan tubuh.
c. Kondisi lingkungan hidup kumuh serta kurangnya penyediaan air bersih akan meningkatkan pemakaian energi tubuh untuk meningkatkan kekebalan.
d. Pemakaian obat-obat/jamu yang tidak terkontrol pemakaiannnya sehingga menyebabkan turunnya hormon tubuh secara langsung atau tidak langsung melalui mekanisme umpan balik (hormonal feedback mechanism).
e. Sinar matahari secara langsung yang dapat mempercepat penuaan kulit dengan hilangnya elastisitas dan rusaknya kolagen kulit (Wibowo, 2003). 2) Faktor diet. Bukti hasil studi-studi terbaru membuktikan bahwa nutrisi dan
gaya hidup adalah faktor determinan utama dalam lingkungan karena memiliki peran penting dalam kerusakan genom dan selular yang menjadi penyebab fundamental berkurangnya fungsi dan meningkatnya kecenderungan untuk menjadi sakit (frailty) yang menjadi karakteristik penuaan (Stanner, 2009).
3) Faktor genetik
Komposisi genetik yang dimiliki seseorang sangat mempengaruhi proses penuaan yang dialaminya sepanjang hidup orang itu. Hasil studi terbaru membuktikan bahwa kontribusi genetik terhadap rentang hidup sesorang adalah sebesar 35%. Selain itu, adanya penyakit-penyakit genetik yang menyebabkan penderitanya mengalami penuaan yang jauh lebih cepat daripada orang normal seperti Down Syndrome, Hutchinson-Gilford’s progeria dan Werner’s syndrome memberikan petunjuk yang kuat adanya peran faktor genetik yang mendasari proses penuaan (Markides, 2007).
4) Faktor psikis
Faktor stres psikis mampu mempercepat proses penuaan secara tidak langsung yaitu dengan meningkatkan tekanan darah, kadar gula darah, lipid (terutama
VLDL dan LDL), meningkatkan kadar oksidan dalam darah dan menurunkan sistem kekebalan tubuh (McCance et al., 2006). Dalam kondisi yang kronis, semua efek stress psikis ini dapat menjadi akselerator proses penuaan
2.4. Rokok Mempercepat Proses Penuaan Intrinsik
Asap rokok di samping banyak sekali mengandung bahan-bahan yang bersifat toksik, terdapat juga zat-zat radikal bebas, di antaranya adalah peroksinitrit, hidrogen peroksida, dan superoksid. Radikal bebas dalam asap rokok akan dapat mempercepat kerusakan seluler akibat stress oksidatif. Produksi radikal bebas dan kerusakan akibat stress oksidatif umum terjadi tiap saat dalam sistem biologis sebagai limbah metabolisme energi dalam sel. Oleh sebab itu, tubuh kita memiliki sistem pertahanan berupa enzim atau substrat yang berfungsi sebagai antioksidan,
seperti superoksid dismutase, hidrogen peroksidase, gluthatione, dan lain-lain (Murray, 2006). Keseimbangan antara produksi radikal bebas dan zat antioksidan dalam tubuh dapat bergeser ke arah meningkatnya konsentrasi radikal bebas jika kondisi tubuh kita terpapar oleh berbagai macam substansi dalam lingkungan yang mengandung banyak sekali radikal bebas, dalam hal ini asap rokok.
Peran radikal pada asap rokok dalam meningkatkan kerusakan sistem biologis adalah sama dengan peran radikal bebas yang dihasilkan dalam tubuh. Radikal bebas merupakan molekul yang mengandung elektron tidak berpasangan pada orbit terluarnya. Elektron tidak berpasangan ini membuatnya sangat reaktif. Oleh karena radikal bebas dapat menyerang molekul penting seperti DNA, protein dan lipid, dan oleh karena mereka juga cenderung dapat memperbanyak diri, mereka dapat menciptakan kerusakan yang signifikan. Radikal bebas dapat dibentuk dalam berbagai macam reaksi seperti misalnya fragmentasi, substitusi, oksidasi, addisi, dan reduksi.
Oleh karena sifat reaksinya yang acak (random), beberapa produk kimiawi radikal bebas benar-benar asing bagi sel untuk dapat diperbaiki atau digunakan kembali oleh sel melalui proses daur ulang. Contoh dari peristiwa ini adalah ketika 2 protein menjadi berikatan silang (cross-link), mereka dapat menjadi resisten oleh enzim proteolitik dan molekul seperti ini dapat terakumulasi secara progresif dalam sel seperti pigmen penuaan yang dapat meningkat jumlahnya ketika sel dalam tubuh organisme mengalami penuaan. Pigmen penuaan ini jika terakumulasi sampai mencapai kadar yang signifikan akan dapat mengganggu fungsi sel secara umum.
Contoh lain kerusakan akibat stress oksidatif adalah oksidasi basa nitrogen guanosin menjadi 8-oxoguanosine, yang tidak lagi membentuk ikatan hidrogen dengan cytosine tapi membentuk ikatan hidrogen dengan adenosine, dengan demikian telah terjadi mutasi dalam DNA. Sama halnya dengan produksi radikal bebas, mutasi DNA hampir terjadi sepanjang waktu, dan mengingat sebagian besar mutasi adalah merugikan sebab ia merusak fungsi gen, akumulasi kerusakan akibat oksidasi seperti ini akan mengarah pada menurunnya fungsi seluler atau bahkan munculnya sel kanker (Hyde, 2009).
Radikal bebas juga dapat mengoksidasi berbagai macam protein dalam sel dan mengganggu fungsinya, misalnya ia dapat mengoksidasi apolipoprotein dalam LDL sehingga LDL yang tertimbun dalam dinding sel akan memulai rantai proses pembentukan plak atheroma. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa asap rokok mempercepat proses atherosclerosis yang umumnya terjadi sepanjang proses penuaan.
Selain radikal bebas, metabolit nikotin dapat membentuk ikatan pada basa nitrogen DNA dan menyebabkan mutasi (Hyde, 2009).. Kondisi ini memperburuk proses mutasi akibat oksidasi yang sudah ada.
Selain melalui radikal bebas, proses penuaan yang dipercepat oleh asap rokok juga diperantarai oleh penurunan fungsi paru akibat kerusakan yang ditimbulkannya. Penuaan yang terjadi pada tingkat organ ini dapat memberikan efek domino terhadap penuaan di organ-organ yang lain, sebab paru merupakan organ yang vital.
2.5. Berbagai Macam Penyakit terkait Kebiasaan Merokok
Angka kematian dini akbiat merokok diperkirakan mencapai 4,8 juta orang setiap tahunnya di seluruh dunia pada tahun 2000 dengan 2,4 juta orang di antaranya terjadi di negara berkembang dan sisanya terjadi di negara-negara maju (Burns, 2005; McPhee dan Pignone, 2008). Angka itu kini meningkat menjadi 5,4 juta kemtian setiap tahunnya pada tahun 2006. WHO memperkirakan angka tersebut masih akan terus naik dan mencapai 10 juta kematian per tahun pada tahun 2030 (Jaya, 2009). Di Indonesia, menurut data hasil laporan lembaga demografi Universitas Indonesia, jumlah perokok mencapai 57 juta orang. Diperkirakan lebih dari separuh dari jumlah itu akan mengalami kematian akibat berbagai macam penyakit yang ditimbulkannya dalam jangka panjang, dengan rata-rata 427.948 kematian per tahun (Barber et al., 2008).
Menurut hasil penelitian terdahulu, perokok mengalami peningkatan risiko terkena penyakit jantung yang fatal sebesar 2 kali lipat dibanding bukan perokok, 10 kali lipat risiko terkena kanker paru, beberapa kali lipat risiko terkena kanker rongga mulut, oesofagus, pankreas, ginjal, kandung kemih, dan servik; 2 sampai 3 kali lipat risiko terserang stroke dan ulkus peptikum; 2 sampai 4 kali lipat risiko fraktur panggul, pergelangan tangan dan vertebra; 4 kali risiko terinfeksi
pneumococcus; 2 kali lipat risiko terkena katarak dan 2,5 kali terkena ARMD (Age Related Macular Degeneration). Pada umumnya perokok meninggal 5-8 tahun lebih cepat dibandingkan bukan perokok. Di Amerika Serikat, lebih dari 90% kasus penyakit paru obstruktif kronis terjadi di antara para perokok atau yang pernah merokok (McPhee dan Pignone, 2008).
Baik perokok aktif ataupun perokok pasif akan mengalami destruksi komponen elastik dari dinding aorta yang menyebabkan peningkatan risiko terbentuknya aneurisma aorta serta memperparah atherosclerosis pada arteri karotis. Merokok juga dilaporkan meningkatkan risiko penyakit leukemia, kanker prostat dan kolon, kanker payudara pada wanita pos menopause dengan aktivitas enzim N-acetyltransferase yang rendah, osteoporosis dan penyakit Alzheimer. Kanker yang terjadi disebabkan oleh rusaknya tumor supressor gene, yaitu gen P53 yang terkait kebiasaan merokok. Indera penciuman dan perasa perokok umumnya terganggu dan terjadi peningkatan garis kerutan di wajah. Selain banyak penyakit yang telah disebutkan di atas, anak dari seorang perokok memiliki berat badan lahir yang rendah, memiliki risiko menderita retardasi mental, lebih sering terserang infeksi saluran napas dan fungsi paru yang kurang baik, lebih tinggi risikonya menderita infeksi telinga kronis dibandingkan anak bukan perokok (McPhee dan Pignone, 2008).
Dengan kenyataan yang demikian, kebiasaan merokok, dapat digolongkan sebagai behavioral biomarker terhadap proses penuaan. Sebab kebiasaan ini mempercepat penurunan fungsi paru yang menjadi salah satu biomarker penuaan itu sendiri. Kebiasaan merokok baik secara langsung maupun tidak langsung memposisikan perokok dalam kondisi yang lebih sensitif terhadap segala macam penyakit yang dikaitkan dengan penuaan. Dengan kata lain, penurunan fungsi berbagai organ yang ditimbulkannya membuat individu memiliki kecenderungan untuk terserang penyakit lebih mudah (Arking, 2006).
Menghentikan kebiasaan merokok dapat menurunkan seluruh peningkatan risiko terserang berbagai macam penyakit seperti yang disebutkan di atas walaupun tidak pernah mencapai kondisi yang sama seperti orang yang tidak pernah merokok. Wanita yang berhenti merokok pada umur 35 tahun, rata-rata menambah angka harapan hidupnya sebanyak 3 tahun, sedangkan laki-laki 2 tahun. Penambahan angka harapan hidup ini terus terjadi bahkan pada perokok yang menghentikan kebiasaan merokoknya setelah umur 65 tahun. Penghentian kebiasaan merokok dapat disebut sebagai salah satu tindakan anti aging yang paling sederhana, logis namun tidak mudah untuk dilakukan mengingat adanya faktor ketergantungan (Arking, 2006).
Walaupun merokok merupakan penyumbang berbagai masalah medis yang paling penting, perhatian kepada kebiasaan merokok masih rendah. Tujuh puluh sampai delapan puluh persen perokok mengungkapkan keinginannya untuk berhenti merokok dan mengunjungi dokter, namun dari angka itu hanya 20% orang yang mendapatkan pengobatan atau nasihat, dan akhirnya hanya 5% yang berhasil berhenti merokok (Burns, 2005; O‟Brian, 2006; Barber et al., 2008; McPhee dan Pignone, 2008).
2.6. Substansi Kimia dalam Rokok
Sebenarnya asap rokok tidaklah sesederhana seperti yang terlihat. Asap ini merupakan suatu campuran substansi-substansi kimia dalam bentuk gas dan partikel-partikel terdispersi di dalamnya. Sampai saat ini, telah berhasil diisolasikan berbagai macam zat kimia yang jumlahnya mencapai 3000 senyawa dalam daun tembakaunya sendiri dan mencapai lebih dari 4000 senyawa pada
asap rokok (Benowitz dan Fu, 2007). Sebagian besar bahan atau senyawa-senyawa tersebut (tabel 2.1) pada umumnya bersifat toksik bagi berbagai macam sel dalam tubuh kita.
Substansi toksik dalam bentuk gas, yaitu berupa karbon monoksida (CO), hidrogen sianida (HCN), oksida nitrogen, serta zat kimia yang volatil seperti nitrosamin, formaldehid banyak terdapat dalam asap rokok. Zat-zat ini dapat memberikan efek toksiknya dengan mekanisme spesifik dan pada sel-sel atau unit-unit makromolekuler sel tertentu terutama pada sistem pernapasan (Kuschner dan Blanc, 2007). Di samping dalam bentuk gas, zat toksik lain yang terdapat dalam rokok bisa berupa partikel-partikel kecil terdispersi dalam asap yang terutama alkaloid, yaitu nikotin dan tar.
Tar adalah partikel kering berwarna coklat hasil pembakaran rokok dan bisa memberi warna pada gigi ataupun kuku. Partikel ini terdiri dari campuran senyawa-senyawa kimia kompleks yang terdiri dari berbagai macam zat-zat kimia karsinogenik, kokarsinogenik dan tumor promoter dalam asap rokok. Zat yang dimaksud adalah benzo(a)pyrene, dan hidrokarbon aromatik polinuklear lainnya, nitrosamin derivat nikotin, β-Napthylamine, berbagai metal seperti kadmium, nikel, arsen, timbal, merkuri dan elemen radioaktif seperti radium-226 dan polonium-210 (Hoffmann dan Hoffmann, 1999; Benowitz dan Fu Hua, 2007).
Tabel 2.1.Komponen Toksik Mayor pada Asap Rokok (Benowitz dan Fu, 2007) Nikotin
Catechols
N-nitrosonornicotine
Fenol
Hidrokarbon Aromatik Polinuklear Benzena
β-Napthylamine
Nikel (karbonil) Kadmium Arsenik
Polonium-210 dan radium-226
Karbon monoksida Asetaldehid Oksida Nitrogen Hidrogen Sianida Acrolein Ammonia Formaldehid Urethane Hydrazine Nitrosamin
2.7. Nikotin sebagai Alkaloid Utama dalam Rokok
Literatur paling awal yang menyebutkan adanya kebiasaan menghisap cerutu atau merokok berasal dari artifak bangsa Maya yang ditemukan di semenanjung Yucatan, Mexico. Kebiasaan ini merupakan bagian dari ritual religius dan perkumpulan politik para penduduk asli semenanjung Yucatan. Lima ratus tahun kemudian, tepatnya pada tahun 1492, ketika Christopher Columbus menemukan benua Amerika, dia diberi daun tembakau oleh orang-orang Arawak. Jadi, Columbus dan awak-awak kapalnya adalah orang Eropa pertama yang mengenal rokok (Hoffmann dan Hoffmann, 1999).
Nama nikotin berasal dari nama tanaman tembakau yang menghasilkannya, yaitu Nicotiana tabacum dan Nicotiana rustica. Kedua species tanaman tersebut termasuk famili Solanaceae. Nama ilmiah untuk tembakau ini mengacu pada nama seorang duta besar Prancis di Portugal yaitu Jean Nicot de Villemain. Ia mengirimkan tembakau dari Brazil ke Paris dan menggunakannya untuk tujuan pengobatan pada tahun 1560. Nikotin sendiri, zat aktif dalam tembakau baru berhasil diisolasi sekitar dua setengah abad sesudahnya, tepatnya pada tahun 1828
oleh ahli kimia Jerman, yaitu Poselt dan Reimann. Mereka pertama kali menyatakan bahwa zat ini adalah toksin. Formula empirisnya berhasil dideskripsikan oleh Melsens di tahun 1843, yaitu C10H14N2, sedangkan strukturnya ditemukan oleh Garry Pinner pada tahun 1895 dan nama kimianya yaitu 3-(1-methyl-2-pyrrolidinyl)pyridine (Hoffmann dan Hoffmann, 1999).
Nikotin adalah amin tersier yang terdiri dari cincin pyridine dan pyrrolydine
(Gambar 2.1). Produksi nikotin memerlukan asam nikotinat (niacin) dan kation N-methylpyrrolinium, yang didiversikan dari ornithine. Produksi nikotin dalam daun tembakau diinduksi oleh sinyal Jasmonic acid sebagai respons terhadap kerusakan daun. Sintesis nikotin terjadi di akar tanaman kemudian ditranspor melalui xylem
menuju daun dan bagian tanaman lainnya. Dalam keadaan murninya, nikotin tampak sebagai cairan yang kental, seperti minyak tidak berwarna dan bersifat sangat alkalis. Jika dipapar dengan udara terbuka, ia menjadi berwarna kuning kecoklatan dan memberikan bau khas tembakau (Hoffmann dan Hoffmann, 1999).
Gambar 2.1. Struktur Kimia Nikotin (Hukkanen et al., 2005). Nama struktur kimia nikotin adalah 3-(2-(N-methylpyrrolidinyl))pyridine. Nikotin merupakan zat kimia larut air dan dapat diekstraksi dari daun tembakau dengan merendam potongan daunnya dalam air selama 12 jam.
Gambar 2.2. Struktur Alkaloid Utama dalam Tembakau Selain Nikotin (Hukkanen et al., 2005). Semua alkaloid di atas merupakan derivat dari nikotin. Derivat ini muncul akibat proses oksidasi dan degradasi oleh bakteri selama proses pengolahan rokok dan bukan di sintesis oleh tanaman tembakau itu sendiri,
Sebenarnya nikotin dalam daun tembakau berfungsi sebagai bahan kimia antiherbivora, terutama serangga. Oleh sebab itu, di masa lalu nikotin banyak digunakan sebagai insektisida. Kadar nikotin berbeda-beda tergantung jenis tembakau serta posisi daun, daun yang letaknya relatif lebih tinggi daripada daun lainnya memiliki kadar nikotin lebih tinggi. Zat ini mendominasi alkaloid yang ada pada rokok (sekitar 95% alkaloid dalam rokok merupakan nikotin) dan mencapai berat kering 1,5% tembakau dalam rokok. Rata-rata dalam sebatang rokok mengandung 10-14 mg nikotin dan sekitar 1 mg nikotin diabsorbsi ke dalam peredaran darah sistemik selama merokok (Hukkanen et al., 2005).
Sebagian besar nikotin pada daun tembakau berada dalam bentuk levorotary
(S)-isomer, dan hanya sebagian kecil, sekitar 0,1-0,6% dari nikotin total yang berada dalam bentuk (R)-nikotin. Dalam asap rokok, jumlah (R)-nikotin meningkat sampai 10%, diperkirakan hal ini terjadi oleh karena proses
racemization selama pembakaran. Nikotin mudah menguap pada pembakaran bersuhu rendah, sekitar 308K (Hukkanen et al., 2005). Oleh karena sifat fisiknya yang demikian, hampir semua nikotin dalam rokok menguap saat dibakar dan terinhalasi selama merokok.
Pada sebagian besar strain tembakau, nornikotin dan anatabine adalah senyawa alkaloid terbanyak kedua setelah nikotin dan disusul dengan anabasine
(Gambar 2.2). Komposisi yang sama berlaku juga pada rokok, cerutu, rokok pipa dan oral snuff. Alkaloid-alkaloid minor yang lainnya antara lain myosmine,
N’-methylmyosmine, cotinine, nicotyrine, nornicotyrine, nicotine N-oxide, 2,3’-bipyridyl dan metanicotine. Alkaloid-alkaloid minor tersebut diduga muncul akibat adanya aktivitas bakteri dalam tembakau selama pemrosesan rokok (Hukkanen et al., 2005). Dari sekian banyak alkaloid minor dalam tembakau yang telah dipelajari, hanya nornicotine, metanicotine, dan anabasine yang memiliki aktivitas farmakologis mirip nikotin yang cukup bermakna.
2.8. Absorbsi Nikotin ke dalam Sirkulasi Sistemik selama Merokok
Saat rokok dibakar, nikotin dalam tembakau terdestilasi dan terhisap bersama dengan fraksi partikulat (tar) ke arah pangkal rokok. Absorbsi nikotin melewati membran biologis targantung pada pH. Nikotin memiliki sifat basa lemah dengan pKa 8,0, maka dari itu dalam kondisi lingkungan yang asam, nikotin banyak yang terionisasi dan menjadi sulit untuk menembus membran. Sebaliknya, jika kondisi lingkungan basa (pH 6,5 atau lebih), lebih banyak nikotin yang dapat terabsorbsi dalam paru (Hukkanen et al., 2005). Keasaman dalam droplet partikel (tar) sangat
bervariasi dari 6,0 sampai 7,8 tergantung merk dan jenis rokok. Semakin tinggi pH, semakin banyak nikotin yang diabsorbsi dalam paru (Pankow et al., 2003).
Ketika asap rokok mencapai saluran bronkioli respiratorius dan alveoli paru, nikotin dalam tar yang berdiameter rata-rata 1 µm dengan cepat diabsorbsi. Konsentrasinya dalam darah meningkat dengan cepat saat merokok dan mencapai puncaknya sesaat setelah selesai merokok (Gambar 2.3). Absorbsi yang cepat ini diduga karena luasnya permukaan bronkioli dan alveoli paru disertai dengan pH paru yang sedikit basa, yaitu 7,4. Rata-rata 1 mg (0,3-2 mg) nikotin diabsorbsi ke sistemik selama merokok (Hukkanen et al., 2005).
Setelah setiap satu hisapan, nikotin terabsorbsi dari alveolus menuju kapiler paru, dan dari sini mengalir ke dalam ventrikel kiri melalui vena pulmonalis untuk dipompakan ke seluruh tubuh. Akhirnya, nikotin dapat mencapai otak hanya dalam waktu 7 detik, lebih cepat dari nikotin IV, dan dengan cepat pula mengaktivasi neuron-neuron dopaminergik pada brain reward system (O‟Brian, 2006). Kecepatan peningkatan dan efek yang dihasilkannya inilah yang menyebabkan para perokok dapat mentitrasi kadar nikotin untuk mencapai efek stimulasi yang diinginkannya (Henningfield dan Keenan, 1993).
Merokok merupakan suatu proses yang kompleks, dan sesuai dengan yang telah disebutkan di atas, perokok dapat memanipulasi dosis nikotin dan kadar nikotin di otak dalam setiap hisapan. Intake nikotin selama merokok tergantung pada volume hisapan, kedalaman inhalasi, tingkat dilusi dalam udara ruangan, frekuensi dan intensitas hisapan (Jarvis et al., 2001). Jika perokok yang telah terbiasa mengkonsumsi rokok dengan kadar nikotin tinggi beralih ke rokok
0 30 60 90 120 Waktu (Menit) K on se n tr as i n ik oti n d al am d ar ah h (n g/ ml )
dengan kadar nikotin rendah atau pun mengurangi jumlah rokok yang dihisap per harinya maka ia akan cenderung untuk mengkompensasinya dengan cara merubah pola hisap agar tercapai kadar nikotin yang tetap tinggi seperti sebelumnya (Hukkanen et al., 2005).
Gambar 2.3. Kadar Nikotin dalam Darah Saat Merokok dan Setelahnya (Hukkanen et al., 2005). Kadar nikotin mencapai puncaknya ± 10 menit setelah merokok dan mulai menurun setelahnya.
2.9. Distribusi Nikotin dalam Jaringan Tubuh
Dalam darah dengan pH 7,4, sekitar 69% nikotin terionisasi dan 31% tidak terionisasi dan hanya 5% nikotin yang terikat pada plasma protein, sedangkan 95% berada dalam bentuk nikotin bebas dalam darah. Nikotin terdistribusi secara luas dalam jaringan tubuh dengan volume distribusi rata-rata 2,6 liter/kg berat badan (Hukkanen et al., 2005). Ini artinya nikotin memiliki sifat hidrofobik dan cenderung untuk terikat dengan jaringan dengan kandungan lipid yang tinggi, disamping itu pada jaringan-jaringan tersebut, reseptor nikotin memang ditemukan paling banyak dibandingkan pada jaringan lain.
Selama berada dalam sirkulasi sistemik, nikotin memililki afinitas yang tinggi pada beberapa organ tertentu, yaitu otak, hati, ginjal kelenjar adrenal dan paru. Afinitas nikotin pada jaringan otak sangatlah tinggi, afinitas ini semakin tinggi sebanding dengan peningkatan reseptornya pada perokok (Perry et al., 1999). Afinitas yang tinggi ini disebabkan ikatannya yang spesifik pada reseptor asetilkolin nikotinik dalam sistem saraf pusat. Bahkan pernah ada laporan kasus bunuh diri menggunakan nikotin patches, kadar nikotin dalam otak mencapai 2 kali kadarnya dalam darah perifer (Kemp et al., 1997). Ditambah pula dengan kenyataan bahwa otak merupakan organ vital dengan vaskularisasi yang tinggi, maka distribusi nikotin dalam otak terjadi hampir secara instan setelah ia memasuki aliran darah sistemik. Di samping otak, nikotin juga menunjukkan afinitas yang tinggi pada kelenjar adrenal dan merangsang kelenjar ini untuk mensekresikan epinefrin ke dalam sirkulasi darah. Hal ini yang mengakibatkan perokok menunjukkan peningkatan tekanan darah.
Selain pada organ-organ di atas, akumulasi nikotin yang bermakna ditemukan juga pada cairan lambung, saliva, air susu ibu, amnion dan bahkan serum fetus yang dikandung oleh ibu perokok (Dempsey dan Benowitz, 2001).
2.10. Konsentrasi Nikotin dalam Darah selama Merokok
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan oleh Benowitz pada tahun 1990, kadar nikotin dalam darah perokok pada saat siang hari umumnya berkisar antara 10-50 ng/ml. Nilai ini berfluktuasi sekitar 10-37 ng/ml sepanjang hari dengan puncaknya mencapai 19-50 ng/ml (Schneider et al., 2001; Hukkanen et al., 2005).
Kadar nikotin tersebut dalam darah vena dapat meningkat sejauh 5 sampai 30 ng/ml setelah menghisap sebatang rokok, dan tentu saja hal ini tergantung pola merokok seseorang. Suatu studi ilmiah yang dilakukan akhir-akhir ini menunjukkan bahwa rata-rata peningkatan nikotin dalam darah vena ini sebesar 10,9 ng/ml. Dengan catatan, nilai itu didapatkan dari para perokok yang tidak melakukan puasa pada hari pengukuran (Petterson et al., 2003).
Seperti proses farmakokinetik obat pada umumnya, nikotin juga memiliki waktu paruh dalam darah. Waktu paruh nikotin di dalam darah sirkulasi rata-rata sekitar 2 jam. Angka ini didasarkan atas pengukuran konsentrasinya dalam darah. Jika pengukuran konsentrasi nikotin dilakukan pada urin, waktu paruh akan memanjang sampai 11 jam, dan konsentrasi yang dihasilkannya juga jauh lebih kecil. Hal ini disebabkan oleh pelepasan nikotin yang lambat oleh jaringan tubuh dan metabolisme yang dialaminya. Jadi waktu paruh yang pendek pada awalnya bukan disebabkan oleh proses metabolisme yang dialaminya tetapi lebih karena proses distribusinya, dan konsentrasi yang rendah dalam urin merefleksikan bahwa hanya sedikit kadar nikotin yang dieksresikan dalam bentuk tidak berubah.
Berdasarkan fakta-fakta tersebut, secara logis dapat diprediksikan adanya akumulasi nikotin selama lebih dari 6-8 jam dalam tubuh (3-4 kali waktu paruh) pada perokok reguler dan persistensi kadar ini yang signifikan selama waktu yang sama setelah berhenti merokok. Kadar nikotin mengalami fluktuasi antara puncak dan lembah (peak and trough) mengikuti aktivitas merokok sepanjang hari, tetapi mengingat waktu paruh akumulasinya yang panjang, nilai lembah (trough) meningkat selama waktu berlalu dan akhirnya konsentrasi puncak (peak) menjadi
tidak penting lagi. Jadi perokok tidak lagi terpapar dengan kadar nikotin secara intermiten melainkan terpapar dengan kadar nikotin yang persisten tinggi selama 24 jam penuh setiap harinya (Hukkanen et al., 2005). Fenomena ini lebih jelasya digambarkan dalam gambar 2.4.
Gambar 2.4.Konsentrasi Sirkadian Nikotin dan Cotinine dalam Darah (Hukkanen
et al., 2005). Konsentrasi cotinine dalam darah meningkat mengikuti gelombang peningkatan nikotin yang menandakan adanya proses metabolisme nikotin dalam tubuh. Waktu K on se n tr as i d al am d ar ah (n g/ ml ) Cot in in e N ik oti n
Cotinine, metabolit nikotin, memiliki konsentrasi yang jauh lebih tinggi daripada konsentrasi nikotin dalam darah, yaitu berkisar antara 250-300 ng/ml pada para perokok. Pada beberapa perokok konsentrasi ini pernah sampai mencapai kadar 900 ng/ml. Akan tetapi, angka tersebut akan mengalami penurunan yang linier jika seseorang berhenti merokok. Selain itu, cotinine
memiliki waktu paruh yang lebih lama dari nikotin. Akibatnya konsentrasinya hampir tetap sepanjang hari jika dibandingkan dengan kadar nikotin. Oleh karena sifat-sifat farmakokinetiknya yang demikian, konsentrasi nikotin sering dipakai sebagai biomarker intake nikotin sehari-harinya, baik pada para perokok aktif maupun pasif (Benowitz, 1996).
2.11. Metabolisme Nikotin
Kemampuan tubuh manusia untuk memetabolisme dan membersihkan obat dari dalam tubuh adalah suatu proses alami yang melibatkan jalur-jalur metabolisme dan sistem transpor yang sama untuk metabolisme nutrisi pada umumnya. Setiap hari, manusia mangalami kontak dengan sejumlah senyawa kimia asing atau xenobiotika melalui kontaminan lingkungan dan zat-zat dalam makanan. Tubuh kita telah mengembangkan suatu cara untuk mengeliminasi bahan-bahan xenobiotika tersebut secara cepat. Salah satu sumber xenobiotika paling umum dalam diet kita adalah dari tanaman. Tanaman memiliki berbagai macam zat xenobiotika yang terkait dengan produksi pigmen dan toksin (phytoallexins) untuk melindungi diri dari predator. Di dunia modern ini, sebagian besar paparan xenobiotika pada manusia berasal dari polusi lingkungan, zat aditif pada makanan, produk kosmetik, bahan kimia dalam pertanian, makanan yang
diproses, dan obat-obatan. Berbagai macam bahan-bahan kimia tersebut pada dasarnya bersifat lipofilik, sehingga sangat sulit untuk dieliminasi dari tubuh jika tidak ada sistem metabolisme yang sesuai. Jika eliminasi tidak dilakukan, maka zat kimia bersangkutan akan terakumulasi dalam tubuh dan memunculkan gejala serta tanda toksisitas (Gonzalez dan Tukey, 2006).
Nikotin termasuk xenobiotika. Sebagian besar atau hampir seluruh nikotin yang terabsorbsi melalui lapisan mukosa mulut, saluran pernapasan, dan saluran pencernaan, dimetabolisme di dalam hati. Metabolisme dan pembersihannya ini banyak melibatkan enzim-enzim dalam sistem metabolisme xenobiotika atau disebut juga Xenobiotic Metabolizing Enzyme (XME), diantaranya adalah enzim sitokrom P450, Flavin-Containing Monooxygenase 3 (FMO3), Aldehid oksidase, amin N-metiltransferase, dan UDP-Glukoronosiltransferase (UGT). Di samping hati, ginjal juga berperan saat proses eksresinya dalam urin. Proses metabolismenya secara lebih mendalam akan dibahas dalam uraian di bawah ini. Tetapi sebelum melangkah lebih jauh, alangkah baiknya jika definisi nikotin sebagai xenobiotika dan gambaran mengenai apa itu sitokrom P450 yang merupakan fokus penelitian dibahas terlebih dahulu.
2.11.1. Enzim-Enzim dalam Sistem Metabolisme Xenobiotika
Sesuai uraian di atas, xenobiotika merupakan zat yang asing bagi tubuh (xenos = asing). Bahan-bahan utama yang termasuk xenobiotika dalam hubungannya dengan medis bisa berupa obat-obatan, bahan-bahan kimia karsinogen, dan berbagai macam senyawa yang masuk ke dalam tubuh secara insidental atau tidak disadari, misalnya polychlorinated biphenyls (PCB) dan
insektisida. Lebih dari 200.000 bahan kimia pencemar lingkungan merupakan substrat utama bagi XME (Xenobiotic Metabolizing Enzyme) dalam hati. Tetapi, kadang kala xenobiotika bisa saja dieksresikan dalam bentuk tidak berubah (Kennelly dan Rodwell, 2006).
Sistem metabolisme xenobiotika umumnya dibagi menjadi dua fase. Pada fase 1, reaksi utama yang terjadi berupa hidroksilasi. Reaksi ini melibatkan enzim monooksigenase atau lebih sering disebut sitokrom P450. Enzim sitokrom P450 banyak terdapat pada permukaan sitosolik membran retikulum endoplasmik hepatosit (Gambar 2.5).
Hidroksilasi dapat menginaktivasi obat dalam tubuh, tetapi untuk beberapa macam obat atau zat kimia tertentu, reaksi hidroksilasi malah mengaktivasinya. Di samping perannya dalam hidroksilasi, enzim tersebut juga mengkatalisis sejumlah besar reaksi lain, yaitu deaminasi, dehalogenasi, desulfurasi, epoksidasi, peroxigenasi, dan reduksi. Reaksi yang melibatkan hidrolisis (dikatalisis oleh esterase) dan beberapa reaksi lain yang dikatalisis oleh enzim non-P450 juga terjadi di fase 1.
Pada fase 2, senyawa-senyawa terhidroksilasi atau yang telah mengalami metabolisme fase 1 diubah oleh enzim spesifik menjadi metabolit yang lebih polar melalui konjugasi dengan asam glukoronat, sulfat, asetat, glutathione, atau beberapa asam amino tertentu, atau dengan metilasi.
Tujuan utama dari keseluruhan proses yang melibatkan XME adalah meningkatkan kelarutan zat terkait dalam air atau meningkatkan polaritasnya dan memudahkan eksresinya keluar tubuh. Sebagai contoh, senyawa-senyawa
hidrofobik akan tertahan dan terakumulasi dalam jaringan adiposa dalam waktu yang lama jika mereka tidak ditingkatkan polaritasnya oleh XME.
Gambar 2.5. Lokasi Enzim Cyp dalam Sel (Gonzalez dan Tukey, 2006). Kompleks enzim sitokrom P450 ada pada permukaan sitosol retikulum endoplasmik. Kompleks enzim ini mengkatalis substrat larut lemak yang ada dalam lapisan membran lipid ganda retikulum endoplasmik. Enzim sitokrom P450 memiliki struktur cincin heme pada bagian aktifnya yang berfungsi untuk mengikat molekul oksigen.
Namun dalam kondisi-kondisi tertentu, reaksi metabolisme fase 1 justru mengubah senyawa xenobiotika dari inaktif menjadi aktif secara biologis. Senyawa xenobiotika awal yang demikian disebut sebagai prodrug atau prokarsinogen.
Istilah detoksifikasi seringkali digunakan dalam berbagai reaksi yang melibatkan XME seperti yang telah disebutkan di atas. Meskipun demikian pemberian istilah ini sebenarnya kurang tepat, sebab kadang kala, sesuai
pembahasan di atas, reaksi metabolisme yang terjadi malah meningkatkan aktivitas biologis dan toksisitas suatu zat (Kennelly dan Rodwell, 2006).
2.11.2. Enzim Sitokrom P450 (Cyp)
Cyp berfungsi sebagai enzim utama dalam metabolisme xenobiotika fase 1. Kini, telah diperkirakan ada sekitar 60 gen Cyp pada genom manusia. Enzim tersebut banyak terdapat pada membran retikulum endoplasmik halus (Smooth Reticulum Endoplasmic) yang merupakan bagian dari fraksi mikrosom hepatosit. Cyp juga bisa ditemukan dalam enterosit dan berbagai macam jaringan lain, walaupun konsentrasinya jauh lebih sedikit jika dibandingkan dengan konsentrasinya dalam hepatosit. Dalam mikrosom hepatosit, konsentrasi Cyp mencapai 20% dari total protein. Reaksi yang dikatalisis oleh enzim ini adalah sebagai berikut :
RH + O2 + NADPH + H+ R – OH + H2O + NADP
RH dalam reaksi kimia di atas mewakili berbagai macam xenobiotika, termasuk obat, karsinogen, pestisida, minyak, dan polutan. Senyawa-senyawa endogen, seperti steroid tertentu, asam lemak eikosanoid, dan retinoid juga bisa merupakan substrat Cyp. Substrat-substrat tersebut pada umunya bersifat lipofilik yang akhirnya diubah menjadi hidrofilik melalui hidroksilasi (Kennelly dan Rodwell, 2006).
Cyp adalah biokatalisator paling “cakap” yang pernah diketahui. Sebenarnya reaksi hidroksilasi oleh Cyp dalam hati merupakan mekanisme yang kompleks, maka itu ia lebih cocok disebut dengan sistem Cyp, karena untuk dapat melakukan fungsi yang seutuhnya ia tergantung dari kehadiran enzim lain dalam
mikrosom sel-sel hepar, yaitu NADPH-sitokrom P450 reduktase dengan rincian reaksi seperti yang tampak pada gambar 2.6 di bawah (Mckee dan Mckee, 2003; Kennelly dan Rodwell, 2006). Kerja sama antar kedua macam enzim inilah yang membangkitkan sistem Cyp dalam proses hidroksilasi substrat xenobiotik.Pada gambar tersebut, reaksi hidroksilasi yang terjadi khas pada sel korteks adrenal untuk pembentukan hormon steroid, sedangkan pada mikrosom hepar, tidak memerlukan protein besi sulfur, Fe2S2.
Cyp memiliki banyak famili yang berhasil ditemukan hingga kini, yaitu berjumlah sekitar 150 isoform. Oleh karena itu, merupakan suatu hal yang penting untuk menamainya sesuai dengan sistem nomenklatur yang ada. Dalam sistem nomenklatur, enzim sitokrom P450 disingkat dengan Cyp, yang diikuti dengan angka yang menunjukkan famili, misal Cyp1, Cyp2 atau Cyp3. Cyp dimasukkan dalam satu famili jika sedikitnya 40% sekuens asam aminonya sama. Kemudian, huruf kapital yang tertera setelah angka menunjukkan subfamili. Jika dua enzim Cyp memiliki tingkat kesamaan sekuens asam amino mencapai 55% atau lebih, mereka berada dalam satu subfamili. Angka yang tertera setelah huruf subfamili menunjukkan nomor anggota, sedangkan huruf terakhir setelah bintang mengacu pada nomor alel atau varian (Gambar 2.7) (Kennelly dan Rodwell, 2006). Dari contoh di bawah ini Cyp2a6 berarti enzim Cyp tersebut termasuk dalam famili 2, subfamili a dan merupakan anggota ke 6 dari subfamili tersebut.
2.11.3. Subfamili CYP2A
Gen CYP2A bersama dengan gen CYP2B, dan gen CYP2F terletak pada lengan pendek kromosom 19, tepatnya pada 19p13.2, yaitu pada daerah seluas
350 kilobasepairs. Tiga subfamili telah diperkirakan berasal dari satu ancestral gene. Mereka diperkirakan berdiferensiasi selama evolusi sehingga akhirnya bersifat spesifik substrat. Evolusi gen ini dimulai sekitar 400 juta tahun lalu dan berkembang menjadi lebih dari 50 gen homolog (gambar 2.8) (Gullstén, 2000).
Gambar 2.6.Reaksi Hidroksilasi oleh sistem Cyp dalam Mikrosom (Botham dan Mayes, 2006). Reaksi hidroksilasi substrat dimlau dengan pembentukan ikatan antara substrat dengan enzim Cyp yang diikuti dengan reaksi hidroksilasi setelah enzim ini mendapatkan donor sepasang elektron hasil proses oksidasi ion sulfur dalam Fe2S2.
Gambar 2.7. Sistem Nomenklatur Sitokrom P450. Sesuai urutan, CYP adalah singkatan dari sitokrom P450, angka 2 pertama menunjukkan famili, diikuti dengan huruf yang menandakan subfamili, angka setelah huruf menunjukkan nomor anggota dalam subfamili serta angka setelah bintang mengacu pada alel atau varian dari gen yang bersangkutan.
C Y P
2
A
6
Singkatan dari sitokrom P450 Nomor Famili Nomor Subfamili Nomor Anggota dalam subfamili*4
Nomor alel atau varianGambar 2.8.Perkembangan Gen CYP Selama Evolusi (Gullstén, 2000). Gen CYP
mengalami proses duplikasi dan divergensi selama sejarah evolusi menghasilkan banyak famili. Proses duplikasi dan divergensi yang diiringi fenomena seleksi alam menjadi kunci utama evolusi gen ini. Divergensi yang terjadi salah satunya akibat proses mutasi pada duplikat-duplikat gen yang bersangkutan.
. Subfamili gen CYP2A ini terdiri dari tiga gen dan dua pseudogen, yaitu
CYP2A6, CYP2A7, CYP2A13, CYP2A7P(T) dan CYP2A7P(C). Gen CYP2A7
terletak setelah gen CYP2A6. Kedua gen ini memiliki kesamaan sekuens nukleotida mencapai 96%, sedangkan kesamaan sekuens asam amino dari protein yang dikodenya mencapai 94%. Gen ini terdiri dari 9 ekson dan 8 intron dengan
ukuran sebesar 6 kilobasepairs. Sekuens pseudogen, CYP2A7P(T) dan
CYP2A7P(C), terputus pada ekson 5, dan oleh sebab itu tidak mengkode protein. Gen CYP2A6 mengkode protein yang aktif dalam metabolisme, sedangkan gen
CYP2A7 menghasilkan protein inaktif. Struktur gen-gen yang telah disebutkan di atas dideskripsikan pada gambar 2.9 dibawah ini
Gambar 2.9. Struktur Gen-Gen dalam Subfamili CYP2. Struktur famili gen CYP
ini terletak pada kromosom 19. Tanda panah berwarna biru menandakan segmen DNA yang mengkode enzim Cyp, arah panah menunjukkan orientasi gen dalam rantai DNA.
2.11.4. Peran Enzim Sitokrom P450 2A6 dalam Metabolisme Nikotin dan Cotinine
Studi in vivo dan in vitro telah menunjukkan bahwa pada manusia, 70-90% nikotin dioksidasi oleh sitokrom P450 2a6 (Cyp2a6) menjadi nikotin Δ1‟(5‟) -iminium ion, suatu metabolit antara yang kembali dioksidasi oleh enzim aldehid oksidase menjadi cotinine dalam sitoplasma sel hepar. Enzim yang sama juga mengkatalisasi perubahan cotinine menjadi, 5’-hydroxycotinine dan norcotinine
(Murphy et al., 1999; Oscarson, 2001).
Kecepatan oksidasi nikotin menjadi cotinine dan cotinine menjadi trans-3’-hydroxycotinine, menunjukkan korelasi yang tinggi dengan aktivitas
hidroksilasi kumarin, karena kedua substrat ini memiliki enzim yang sama yaitu sitokrom P450 2a6 (Nakajima et al., 1996). Oleh sebab itu, selain menggunakan nikotin, aktivitas enzim ini sering diukur dengan menggunakan kumarin sebagai subsrat.
Gambar 2.10. Metablisme Nikotin Oleh Enzim Cyp2a6 (Oscarson, 2001). Tujuh puluh sampai sembilan puluh persen nikotin dimetabolisme oleh enzim Cyp2a6 mementuk cotinine dengan nicotine Δ iminium ion sebagai metabolit antaranya.
Signifikansi peran Cyp2a6 dalam metabolisme nikotin secara in vivo didukung oleh penelitian yang dilakukan Sellers et al pada tahun 2000 dan 2003 dengan menggunakan inhibitor Cyp2a6 yaitu methoxsalen. Methoxsalen mengurangi first pass metabolism nikotin yang terbukti dengan berkurangnya kadar trans-3’-hydroxycotinine dalam urin perokok
Walaupun telah banyak penelitian yang menyebutkan arti pentingnya enzim Cyp2a6 dalam metabolisme nikotin seperti yang telah disebutkan di atas, penelitian-penlitian itu juga mengilustrasikan bahwa ada enzim lain yang berperan dalam pembentukan cotinine dan trans-3’-hydroxycotinine. Enzim yang dimaksud di sini adalah enzim Cyp2b6, Cyp2e1 dan Cyp2a13.
Cyp2b6 adalah enzim aktif dalam osksidasi nikotin kedua setelah Cyp2a6 pada studi in vitro menggunakan jaringan sel hepar (Yamasaki et al., 1999). Sedangkan Cyp2e1 dan Cyp2a13 yang banyak terdapat dalam mukosa saluran napas terutama mukosa nasal menunjukkan aktivitas terhadap nikotin jika konsentrasi nikotin tinggi (Yamasaki et al., 1999; Ting et al., 2000).
2.11.5. Enzim-Enzim Lain dalam Metabolisme Nikotin dan Cotinine
Terdapat beberapa enzim yang juga ikut berperan dalam metabolisme nikotin walaupun jumlah reaksi yang dikatalisasi olehnya kadang kala jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan Cyp pada fase 1. Tetapi pada fase 2 kehadiran beberapa enzim-enzim ini penting artinya, sebab reaksi yang terjadi pada fase 2 merupakan kelanjutan dari reaksi pada fase 1. Pada fase 2 ini kelarutan metabolit nikotin lebih ditingkatkn lagi sehingga mudah dieksresikan. Enzim-enzim tersebut antara lain :
1. Aldehid Oksidase. Aldehid oksidase adalah enzim sitoplasma yang mengkatalisasi konvesi ion nikotin-Δ1‟(5‟)-iminium menjadi cotinine
(Hukkanen et al., 2005).
2. Flavin-Containing Monooxygenase 3 (Fmo3). Fmo3 merupakan enzim utama yang bertanggung jawab terhadap pembentukan nikotin N-oksid (Hukkanen et al., 2005).
3. Amin N-metiltransferase. N-metilasi nikotin dikatalisis oleh enzim Amine N-metiltransferase (47). Ekspresi enzim ini tertinggi pada organ tiroid, adrenal, dan paru (Thompson et al., 1999).
4. UDP-glikoronosiltransferase. Enzim ini sangat penting perannya dalam fase 2 metabolisme xenobiotika. Nikotin dan cotinine mengalami reaksi metabolisme fase 2 melalui proses N-glukoronidasi, sedangkan sebagian besar 3’-hydroxycotinine melalui proses O-glukoronidasi (Hukkanen et al.,
2005).
2.11.6. Kuantifikasi Metabolit Primer dari Nikotin dan Cotinine
Hingga saat ini aspek kuantitatif pola metabolisme nikotin telah banyak dipelajari pada manusia (Gambar 2.8). Sekitar 90% dosis sistemik nikotin akhirnya dapat ditemukan dalam bentuk nikotin dan metabolitnya dalam urin (Benowitz et al., 1993). Berdasarkan studi dengan infus nikotin dan cotinine
terlabel, dapat ditentukan bahwa 70-80% nikotin dikonversikan menjadi cotinine
(50). Sekitar 4-7% nikotin dieksresikan sebagai nikotin N-oksid dan 3-5% sebagai nikotin glukoronid (Benowitz et al., 1993).
Hanya fraksi kecil cotinine dieksresikan dalam bentuk yang tetap dalam urin (10-15% nikotin dan metabolit dalam urin). Sisanya dikonversi menjadi metabolit, terutama trans-3’-hydroxycotinine (33-40%), cotinine glukoronid (12-17%), dan
trans-3’-hydroxycotinine glukoronid (7-9%) (Hukkanen et al., 2005). Aspek kuantifikasi ini dapat lebih jelasnya dilihat pada gambar 2.12.
Gambar 2.11. Jalur Metabolisme Nikotin (Hukkanen et al., 2005). Jalur Umum metabolisme nikotin dalam tubuh menghasilkan berbagai macam metabolit derivatifnya. Beberapa di antaranya memiliki sifat karsinogenik seperti 4-(methylamino)-1-(3-pyridil)-1-butanone sebab ia dapat berikatan dengan bsa nitrogen dalam DNA.
Nicotine Glucoronide Nicotine N Oxide Nicotine Isomethonium Ion Cotinine methonium Ion Cotinine Glucoronide NICOTINE
3-Pyridilacetic Acid Nicotine-Δ1(5) .
Iminium Ion COTININE Cotinine N Oxide 4-(3-Pyridil)-butanoic Acid 2‟-Hydroxycotinine Nornicotine Norcotinine N‟-Hydroxymethyl-norcotinine 5‟-Hydroxycotinine Trans 3‟-Hydroxycotinine 4-(methylamino)-1-(3-pyridil)-1-butanone 4-Oxo-4-(3-pyridyl)-butanamide 4-Oxo-4-(3-pyridyl)-N-methylbutanamide Trans3‟- Hydroxycotinine Glucoronide 4-(3-Pyridil)-3-butanoic Acid 4-Hydroxy-4-(3-pyridyl)-butanoic Acid 4-Oxo-4-(3-pyridyl)-butanoic Acid 5-(3-pyridyl)-Tetrahydrofuran-2-one
Gambar 2.12. Metabolit Primer Nikotin dan Kuantifikasinya (Hukkanen et alv, 2005). Dalam bagan di atas tampak bahwa mayoritas nikotin diubah menjadi
trans-3’-hydroxycotinine untuk kemudian dieksresikan dalam tubuh dalam bentuk yang sama atau dikonjugasikan dengan glukoronid.
2.11.7. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Metabolisme Nikotin
Ada beberapa faktor yang menyebabkan variasi interindividual pada metabolisme nikotin yang secara umum dapat dibagi menjadi tiga macam selain faktor genetik (akan dibahas dalam sub bab tersendiri) :
1. Pengaruh kondisi fisiologis tertentu a. Diet dan Mentol
Hepar sebagai organ utama dalam metabolisme nikotin membawa implikasi bahwa metabolisme nikotin ini sangat bergantung kepada aliran darah ke dalam organ tersebut. Jadi, faktor fisiologis, seperti makan, postur, aktivitas ataupun obat-obatan yang mengganggu aliran darah menuju hepar akan
mempengaruhi metabolisme nikotin. Gries et al (1996), menemukan bahwa makanan yang dikonsumsi bersamaan dengan infus nikotin yang dipertahankan tetap (steady state) akan menghasilkan penurunan konsentrasinya yang konsisten dan mencapai maksimal 30-60 menit setelah makan. Setelah makan aliran darah hepar meningkat 30% dan bersihan nikotin meningkat sekitar 40% (Hukkanen et al., 2005).
Menthol, zat yang banyak digunakan sebagai perasa dalam makanan,
mouthwash, pasta gigi dan bahkan rokok, telah dilaporkan dapat menghambat kerja enzim Cyp2a6 (MacDougall et al., 2003). Laporan mengenai hal ini telah dikonfirmasi oleh Benowitz et al (2004) lalu melalui penelitiannya yang membandingkan aktivitas Cyp2a6 pada perokok sigaret bermentol dengan non-mentol. Ia menunjukkan bahwa metabolisme nikotin menjadi cotinine dan glukoronidasi nikotin terhambat (Benowitz et al.,
2004). b. Umur
Metabolisme dan bersihan nikotin menurun seiring makin meningkatnya umur. Bersihan total menurun sebesar 23% dan bersihan oleh ginjal menurun sebanyak 49% pada orang tua (>65 tahun) jika dibandingkan dengan umur dewasa muda (Molander et al., 2001). Penurunan ini lebih disebabkan karena penurunan aliran darah ke hepar dibandingkan dengan penurunan aktivitas enzimnya sendiri (Messina et al., 1997).
c. Kronofarmakokinetik Nikotin
Selama tidur, aliran darah hepar akan menurun, demikian juga bersihan nikotin. Bersihan nikotin bervariasi sebesar 17% (dari puncak ke ambang) dengan aktivitas minimum antara jam 6 sore dan jam 3 pagi, Jadi aktivitas bersihan nikotin memiliki irama sirkadian (Gries et al., 1996).
d. Perbedaan Kelamin
Penelitian yang dilakukan oleh Benowitz dan Jacob (1994) menunjukkan bahwa bersihan nikotin pada pria cenderung lebih tinggi dibandingan pada wanita walaupun hasilnya tidak signifikan. Akan tetapi, penelitian yang paling akhir justru menyatakan hal yang sebaliknya yaitu bersihan nikotin pada wanita lebih tinggi dibandingkan pada pria, terutama pada wanita yang menggunakan kontrasepsi oral (Robertson et al., 2000; Hukkanen et al.,
2005).
2. Konsumsi obat-obatan a. Penginduksi (inducers)
Beberapa macam obat dapat menginduksi aktivitas enzim Cyp2a6 dalam kultur hepatosit meskipun terdapat variasi yang luas antar individu. Obat tersebut di antaranya adalah rifampicin, dexamethasone, dan Phenobarbital
(Robertson et al., 2000; Rae et al., 2001; Edwards et al., 2003; Madan et al.,
b. Inhibitor
Beberapa obat seperti methoxsalen (8-methoxypsoralen), tranylcypromine, tryptamine, coumarin dan neomenthyl thiol dapat menghambat aktivitas Cyp2a6 (Wenjiang et al., 2001; Hukkanen et al., 2005).
3. Kondisi patologis
Penyakit-penyakit tertentu telah dilaporkan memiliki pengaruh terhadap aktivitas Cyp2a6. Penyakit tersebut antara lain hepatitis A, infeksi parasit pada hepar, dan alcoholic liver disease (Hukkanen et al., 2005).
Gambar 2.13. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Metabolisme Nikotin. Pada umunya metabolisme niotin sangat dipengaruhi oleh empat faktor seperti yang tertera di atas.
2.11.8. Metabolisme Nikotin Ekstra Hepatik
Hasil penelitian pada binatang membuktikan bahwa sebagian kecil metabolisme nikotin terjadi dalam organ-organ ekstra hepatik seperti misalnya paru-paru, ginjal, mukosa hidung dan otak. Demikian juga penelitian yang dilakukan pada manusia menunjukkan hal yang sama. Di samping liver, metabolisme nikotin pada manusia terjadi juga dalam sel epitel bronkial, mukosa hidung, paru, laring esofagus dan bahkan dalam jaringan payudara. Hal tersebut
Metabolisme nikotin Penyakit tertentu
Kondisi fisiologis tertentu, misalkan umur,
sex, dan lain lain
Faktor Genetik Penggunaan obat-obatan
dibuktikan dengan adanya ekspresi gen CYP2A pada organ-organ terkait walaupun dalam kadar yang rendah (Ting et al., 2000; Hukkanen et al., 2002).
Akan tetapi, protein Cyp2a yang terlibat dalam metabolisme nikotin kemungkinan besar adalah Cyp2a13, sebab antibodi yang bereaksi terhadap Cyp2a6 dalam western blot dapat mengalami reaksi silang terhadap Cyp2a13. Lebih lagi, konsentrasi mRNA CYP2A13 pada mukosa hidung dan paru 5-9 kali lebih tinggi dibandingkan dengan konsentrasi mRNA CYP2A6 (Ting et al., 2000). Di samping CYP2A6 dan CYP2A13, masih banyak gen CYP2 yang memetabolisme sejumlah kecil nikotin diekspresikan di berbagai organ. Sebagai contoh protein Cyp2b6 dan Cyp2d6 banyak diekspresikan dalam otak, Cyp2e1 dalam paru, otak dan esofagus (Hukkanen et al., 2005).
Enzim-enzim lain dalam metabolisme nikotin diekspresikan juga dalam konsentrasi yang lebih rendah dalam organ-organ ekstra hepatik. Aldehid oksidase pada paru, ginjal, dan kelenjar adrenal; FMO3 juga diekspresikan pada jaringan otak, terutama dalam substansia nigra; Amin N-metiltransferase pada kelenjar tiroid, adrenal dan paru, UGT1A9 dan UGT1A4 (mengkode enzim UDP-glikoronosiltransferase) diekspresikan juga dalam lambung, jaringan empedu, ginjal, ileum, esofagus, testis, ovarium dan kelenjar mammae (Hukkanen et al.,
2005).
2.12. Definisi dan Aspek Umum Ketergantungan Fisik Individu terhadap Obat
Ketergantungan fisik adalah suatu keadaan yang berkembang oleh sebab adanya toleransi. Proses toleransi terjadi karena adanya pengaturan ulang
