Thanq. Toksisitas TUJUAN PEMBELAJARAN ACUTE VS CHRONIC EXPOSURE:

(1)

1

ACUTE VS CHRONIC EXPOSURE:

Acute exposure occurs when a dose is delivered as a single event.

Chronic exposure is likely to be small quantities of a substance over a long period of time which often results in the slow accumulation of

compound in the body.



Evaluation of cumulative toxic effects is

receiving increased attention because of chronic exposure to low concentrations of various

natural and synthetic chemical substances in the environment

Thanq

Uji Toksisitas

pada Pengembangan Obat

Kuliah Bioesai IPB S2 KIMIA 2014

TUJUAN PEMBELAJARAN



Memahami pentingnya peran uji toksisitas

dalam pengembangan obat,



Mampu menjelaskan komponen-komponen

uji toksisitas yang biasa dilakukan,



Mengerti hubungan antara masing-masing

uji.

(2)

2 

Zat yang memiliki efek terapeutik

kemungkinan memiliki efek tak diinginkan.



Tidak ada obat yang bebas dari efek toksik.



Semua bahan kimia dan zat esensial lainnya

seperti oksigen dan air, bisa toksik bila dalam

jumlah besar.

sumber: THAMMISHETTY S.

MENGAPA PERLU UJI TOKSISITAS??



Membuktikan bahwa obat baru akan aman

Dosis yang akan digunakan Efek yang akan diberikan



Menuju uji klinik

Pada populasi lebih besar

(3)

3

Paradigma saat ini: The Exposure-response Continuum

Exposure Tissue

Dose Effective Dose Biologically Responses Early Responses Late Pathology

Physiologically Based

Pharmacokinetic Models Tissue Dose Metric Mode of Action

Pharmacokinetics Pharmacodynamics Biologic Inputs Normal Biologic Function Morbidity and Mortality Cell Injury Adaptive Stress Responses Early Cellular Changes Exposure Tissue Dose Biologic Interaction Perturbation Low Dose Higher Dose Higher yet Paradigma Baru: Activation of Toxicity Pathways

(4)

4

Toxicity Pathways

Jalur Toksisitas: jalur respons seluler bila

cukup mengalami pertubasi (gangguan)

maka diprediksi mengalami efek

merugikan terhadap kesehatan.

Untuk menilai keamanan suatu obat ,

berbagai studi toksisitas dapat dilakukan

pada hewan laboratorium.

(5)

5

METODE STANDAR



Metode distandarisasi oleh:

American Society for Testing and

Materials (ASTM)

 Organization for Economic Cooperation

and Materials (OECD) – (Europe based)

National Toxicology Program (NTP)



Semua protokol tersedia di US EPA,

Federal Register.

UJI TOKSISITAS YANG TRADISIONAL



Toksisitas In vitro

Penapisan

Membantu membuat disain studi yang baik



Toksisitas mekanistik

Penemuan

Menjelaskan relevansi



Penilaian keamanan (safety assessment)

(6)

6

614 351

11

Uji Toksisitas

1. Uji toksisitas akut (dosis tunggal)

2. Uji toksisitas subkronik (dosis berulang) 3. Uji toksisitas kronik (dosisi berulang) 4. Uji khusus

4.1 Uji mutagenisitas

4.2 Uji perkembangan dan reproduktivitas 4.3 Uji karsinogenik

4.4 Uji neurogenik, 4.5 dst……….

614 351

12

Uji toksisitas pada hewan

Asumsi

1) Extrapolasi dari hewan ke manusia sangat mungkin

- penyesuaian dosis

- karsinogen terhadap manusia juga beberapa spesies hewan

- Perbedaan spesies terutama karena perbedaan sistim metabolismenya 2) Paparan dosis tinggi dibutuhkan

(7)

7

PRINSIP UJI TOKSISITAS



SOP harus diikuti secara rinci dalam

melakukan uji-uji toksisitas.



Harus dilakukan oleh individu terlatih dan

berkualifikasi.



Harus memenuhi norma good laboratory

practices.



Zat uji dan sistemnya harus terkarakterisasi

dan terstandarisasi.

Uji toksisitas dengan hewan, 2 prinsip

utama:

 Suatu efek yang ditimbulkan oleh suatu zat pada hewan lab, bila memenuhi persyaratan,

interpertasinya dapat diproyeksikan pada manusia.  Terpaparnya hewan lab terhadap zat toksik

dengan dosis tinggi, suatu hal yang penting dan merupakan metode yang sah untuk menemukan kemungkinan bahayanya pada manusia.

(8)

8

UJI TOKSISITAS AKUT:

 Efek merugikan terjadi dalam waktu singkat setelah

pemberian oral suatu dosis tunggal atau dosis berulang dalam 24 jam.

 Pertimbangan:

spesies hewan, jenis kelamin, jumlah hewan, cara dan frekuensi pemberian, dosis, observasi

614 351

16

UJI TOKSISITAS AKUT

 Termasuk dosis letal (mematikan)/konsentrasi dan paparan

jangka pendek.,

 Muncul efek segera setelah paparan,

 Titik akhir biasanya kematian, biasanya untuk peroleh LD₅₀

/LC₅₀

 LD₅₀ adalah dosis toksik yang mematikan setengah dari

(9)

9

614 351

17

Metode

Route: cara pemberian yang diingini (mis oral atau suntik)

Spesies: 1 rodent + 1 non-rodent

Dosis : > 5 level

Pengamatan: sampai dengan 14 hari

Indikator

LD50 + 95% confidence interval

Toksisitas dengan mengamati fungsi organ Histopatologi, hematologi dll

UJI TOKSISITAS AKUT

ORGANISME UTK TOKSISITAS AKUT

 Spesies:

Umum

Siklus hidup dikenal murah

Siklus hidup pendek Tahan banting di lab

(10)

10 SCREENING TEST 100% 30% 100% % R espo ndi ng [X] mg/L 0 1 00

# dead none none some all RIP all RIP

0 0

Concen. 10-3 ₁₀-2₁₀-1₁₀0₁₀1

UJI TOKSISITAS SUBKRONIK:

Suatu senyawa dapat dikatakan tidak toksik

dengan uji akut, tetapi bisa jadi toksik setelah paparan ulang dengan rentang waktu yang lebih lama walau dosis rendah. Hal ini disebabkan akumulasi dan perubahan enzimatik dalam tubuh serta gangguan

fisiologis maupun homeostasis biokimianya.

Mengevaluasi efek merugikan dari paparan

berulang suatu zat selama waktu tertentu, yaitu sebagian dari masa hidup (umur) suatu hewan lab.

(11)

11

614 351

21

Tujuannya:

1. Estimasi NOAEL (No observed

adverse effect level) dan MTD (maximal tolerable dose)

2. Identifikasi organ sasaran yang mengalami keracunan setelah paparan berulang

3. Kalkulasi kisaran dosis yang dapat dijadikan pedoman dosis untuk uji toksisitas kronik

UJI TOKSISITAS SUBKRONIK:



Rute pemberian dapat secara oral, dermal

dan inhalasi.



Pada studi subkronik, pemberian oral dan

inhalasi biasanya dilakukan selama 3 bulan

pada hewan umur pendek (roden) dan 1

tahun untuk hewan umur panjang (anjing)



Uji dermal biasanya kurang lebih 1 bulan.

(12)

12

614 351

23

MTD = highest dose that suppress <10% body wt gain in 90-days when compare to control group.

614 351

24

Metode

Rute: sesuai

Spesies: 1 roden + 1 non-rodent

Dosis : > 3 level + kontrol

dosis tinggi………….. < 10% kematian …………

dosis rendah………. Tidak ada toksisias

Periode pengamatan: 30-90 hari

(13)

13

614 351

25

Menggunakan konsentrasi sub-letal dan paparan jangka panjang,

Efek bisa dari mana saja seperti biokimiawi, fisiologik; tetapi tidak kematian,

Respon uji kronik dapat jangka waktu panjang atau permanen,

 Pada kondisi kronik, organism bisa bertahan

akan tetapi reproduksi atau gennya bisa berubah.

UJI TOKSISITAS KRONIK:

614 351

26

Tujuan

1. Mengidentifikasikan spektrum toksisitas oleh dosis dengan kisaran luas,

2. Extrapolasi efek merugikan pada manusia,

3. Prediksi Tingkat keamanan pada

paparan di manusia (Safety Factor, SF)

(14)

14

614 351

27

METHOD

UJI TOKSISITAS KRONIK:

Rute: sesuai

Spesies: 1 rodent + 1 non-rodent

Dosis : > 3 level + kontrol dosis tinggi………….. MTD …………

dosis ¼, 1/8, ………Tidak ada toksisias

Periode pengamatan: >90 hari sd 2 tahun

JUMLAH HEWAN

 Repeated study 28-hari: 5 jantan, 5 betina per tingkat

dosis

 Subkronik/Studi 90-hari:

Roden: 10 jantan, 10 betina per tingkat dosis Non-roden: 4 jantan, 4 betina per tingkat dosis

 Kronik:

Roden: 20 jantan, 20 betina Non-roden: 4 jantan, 4 betina

(15)

15

NOAEL, LOAEL

 NOAEL the highest dose which does not cause an adverse effect in a given study  LOAEL correspondingly the lowest dose which does cause an adverse effect

 Exercise:

 Three studies with NOAEL and LOAEL for chemical x. The studies are equally valid,

i.e. none of them can be disregarded.

 Study 1: NOAEL 100 LOAEL 500  Study 2: NOAEL 200 LOAEL 300  Study 3: NOAEL 50 LOAEL 150

 Please suggest an overall NOAEL and LOAEL for chemical x based on the combined

information from the three studies

Solution: select the highest NOAEL which is not in conflict with any LOAEL. Select the lowest LOAEL.

0 100 200 300 400 500 600 0 1 2 3 4

The NOAEL 100 is the highest NOAEL which does not conflict with any LOAEL. The LOAEL 150 is the lowest LOAEL.

Lowest LOAEL Highest NOAEL

not in conflict with any LOAEL

(16)

16

614 351

31

Uji iritasi mata (Draize)

METODE

Eksklusi uji : pH <2 atau >12

Rute: mata

Spesies: kelinci (New Zealand White)

Dosis : 0.01- 0.1 ml or 100 mg

kontrol : mata kontralateral eye

Pengukuran: kornea, iris, konjungtiva

614 351

(17)

17

614 351

33

Uji Iritasi Kulit

614 351

34

Uji Sensitasi Kulit

(18)

18

614 351

35

Uji Toksisitas Perkembangan dan Reporduksi [Development and Reproductive Toxicity Test

(DART)]

Tujuan:

mengevaluasi potensi toksisitas pada

perkembangan dan sistem reproduksi

hewan.

Tipe studi

Multigenerasi (2-3 G)

tiga-segmen generasi tunggal

614 351

36

PERKEMBANGAN EMBRIONIK DAN PERIODE KRITIS UNTUK TERATOGENESIS

(19)

19

614 351

37

614 351

(20)

20

614 351

39

Target untuk DART

Sistem Reproduksi

Hormon –hormon utama Spermatogenesis/ Ovulasi Fungsi kawin

Viabilitas sperma/ fertilisasi Pembentukan plasenta tingkah laku maternal

Perkembangan anakan

Implantasi

Perkembangan dan pematangan organ

Pertumbuhan embrio atau fetus tingkah laku menyusu