LAPORAN RESMI PRAKTIKUM FARMAKOLOGI EKSPERIMENTAL EVALUASI HUBUNGAN DOSIS-RESPON BERDASARKAN RESPON QUANTAL DAN GRADUAL

Disusun Oleh :

1. Halida Rahmania 2. Fiki Fatihah Akbar 3. Dian Citra Ningtyas : B10 / III :

FA / 08590 FA / 08393 FA / 08596

Kelas / Golongan Dosen Jaga Asisten Jaga Asisten Koreksi Tanggal Praktikum

: Jason dan Erlina : Jason dan Erlina : 21 Oktober 2011

LABORATORIUM FARMAKOLOGI DAN TOKSIKOLOGI BAGIAN FARMAKOLOGI DAN FARMASI KLINIK FAKULTAS FARMASI UGM YOGYAKARTA 2011

EVALUASI HUBUNGAN DOSIS-RESPON BERDASARKAN RESPON QUANTAL DAN GRADUAL

I.

TUJUAN Agar mahasiswa mapu menganalisis hubungan dosis respon berdasarkan respon quantal

gradual.

II.

Dasar Teori Bioassay atau analisis hayati merupakan analisis baik secara kuantitatif maupun kualitatif

suatu senyawa (obat), sediaan obat, atau wadah obat dengan melibatkan sistem hayati. Bioassay diklasifikasikan menjadi 2, yakni: a. Bioassay kualitatif Merupakan cara pemeriksaan kualitatif obat, sediaan obat, atau wadah obat dengan memanfaatkan fenomena biologis yang timbul. b. Bioassay kuantitatif Merupakan cara penetapan potensi obat dengan mengamati efek biologis. Interaksi obat dengan reseptor akan memacu serangkaian proses biokimiawi sehingga mengjasilkan efek/respon.

[D] + [R] Keterangan: [D] [R] [DR]

[DR]

respon

: konsentrasi obat bebas dalam biofase : konsentrasi reseptor falam biofase : ikatab kompleks obat-reseptor

Efek biologis (efek hayati) ini digolongkan menjadi dua bagian besar, yaitu : Respon Farmakologis Respon yang terjadi atau mempengaruhi satu sistem tertentu pada tubuh organisme. Contohnya adalah efek hipoglikemik insulin, isoproterenol pada denyut jantung, norepinefrin pada tekanan darah, oksitosin pada kontraksi otot uterus, dll. Respon biologis Respon yang terjadi atau mempengaruhi seluruh tubuh organisme. Contohnya stimulasi pertumbuhan mikroorganisme karena pemberian vitamin.

Senyawa atau obat yang dapat berinteraksi dengan reseptor dapat berupa: 1. Agonis, yaitu senyawa yang dapat berinteraksi dengan reseptor dan memberikan efek maksimal.

2. Antagonis, yaitu senyawa yang dapat berinteraksi dengan reseptor, namun tidak menimbulkan efek. 3. Agonis parsial, yaitu senyawa yang dapat berinteraksi dengan reseptor, namun tidak dapat memberikan efek maksimal.

Hubungan dosis-respon adalah hubungan antara dosis obat dengan besarnya efek yang ditimbulkan. Dosis adalah jumlah bahan kimia yang dimasukkan ke dalam suatu objek ataupun subjek tertentu di dalam tubuh. Jumlah ini biasanya digambarkan dengan suatu besaran absolut (mg atau gram) dan juga relatif terhadap berat badan (kgBB). Untuk tujuan tertentu, misalnya untuk diekstrapolarisasikan, dosis digambarkan pada luas area permukaan tubuh atau energy yang digunakan. Sedangkan efek merupakan suatu respon jaringan terhadap kerja obat yang memenuhi dosis terapinya. Efek tidak akan timbul sampai suatu dosis tertentu terlampaui (sering disebut Kadar Efektif Minimum/KEM). Efek obat sendiri harus memenuhi syarat: Dapat diukur, yaitu dengan mentransformasikan data yang bersifat kualitatif menjadi kuantitatif. Bernilai nol saat dosisnya nol. Bertujuan agar perubahan efek obat terhadap dosis dapat terlihat.

Efek obat dapat digolongkan dalam dua bagian besar, yaitu: Respon biologis Adalah respon yang terjadi atau mempengaruhi pada seluruh tubuh organisme. Contoh : stimulasi pertumbuhan mikroorganisme karena pemberian vitamin. Respon farmakologis Yaitu respon yang terjadi atau mempengaruhi satu sistem tertentu pada tubuh organisme. Contoh : efek hipoglikemik insulin, efek isoproterenol pada denyut jantung, efek norepineprin pada tekanan darah, dll.

Hubungan Dosis Respon Pada praktikum ini adalah mengamati hubungan dosis respon yang merupakan bagian dari bioassay kuantitatif. Hubungan dosis respon merupakan hubungan antara jumlah obat dan besarnya efek (respon) yang ditimbulkan. Syarat agar hubungan ini dapat dievaluasi adalah : 1. Efek harus dapat diukur (bila berupa data kualitatif harus dapat diubah ke data kuantitatif) 2. Efek obat harus mempunyai nilai nol saat dosis nol Penggambaran Kurva Penggambaran data dosis-respon secara grafik sering ditunjukkan dengan memplotkan efek obat (ordinat) terhadap logaritma dari dosis atau konsentrasi obat (absis). Efek merupakan dependent variable, sementara dosis merupakan independent variable. Efek dari cara matematika ini adalah untuk mengubah kurva hiperbola menjadi kurva sigmoid dengan suatu bagian tengah yang

lurus dan linier. Perubahan ini lebih mudah untuk membandingkan kurva-kurva dosis respon yang berbeda secara grafik, sebab ini akan memperbesar skala pada aksi konsentrasi rendah (dimana efek obat berubah secara cepat) dan memperkecil skalanya konsentrasi tiunggi (dimana efek berubah secara lambat). Setelah pemberian obat, efeknya bergantung pada waktu dan dosis sehingga efek merupakan fungsi dari keduanya. E= f (t, D) Respon farmakologi dibedakan menjadi dua, yakni : 1. Graded respon (respon bertngkat) Bila terjadi kenaikan dosis, respon individu naik secara teratur pada satu sistem hayati. Cara perhitungan respon Dosis D-1 Log Dosis Log D-1 % Respon Log D-1 Log D-max D-2 Log D-2 Log D-2 Log D-max D-3 Log D-3 Log D-3 Log D-max D-4 Log D-4 Log D-4 Log D-max D-Max Log D-max Log D-max x 100% Log D-max Untuk menentukan dosis yang tepat dari suatu obat, seorang dokter harus mengetahui potensi farmakologi relativ dan efikasi maksimal dari obat-obat dalam hubungannya dengan efek terapeutik yang diinginkan. Potensi Potensi menyatakan konsentrasi ( EC50 atau ED50 ) dari suatu obat yang diperlukan untuk menghasilkan 50% dari efek maksimal obat itu. Potensi obat sebagian tergantung dari afinitas resptor dihubungkan langsung dengan respon. Efektivitas klinik dari suatu obat tudak tergantung pada potensi (EC50) tapi bergantung pada efikasi maksimum dan kemampuan untuk mencapai reseptor yang relevan. Kemampuan ini dapat bergantung pada cara pemberian, adsorpsi, distribusi keseluruhan tubuh, dan pembersihan aliran darah. Efikasi Maksimal Parameter ini menunjukkan batas atau limit dari hubungandari respon pada aksi respon. Efikasi maksimum dari suatu obat jelas penting untuk membuat keputusan klinik apabila suatu respon yang besar diperlukan. Efikasi maksimum dapat ditentukan oleh cara interaksi obat dengan reseptor atau oleh sifat-sifat sistem reseptor-reseptor yang terlibat. Efikasi obat untuk mencapai suatu tujuan terapi akan dibatasi oleh kecenderungan obat untuk x 100% x 100% Log dosis terhadap % respon Dosis yang menyebabkan 50 % efek x 100% x 100% Persamaan Regresi ED-50

menyebabkan efek toksik walaupun jika obat tersebut bisa menghasilkan efek terapi yang lebih besar. Efikasi maksimum ditunjukkan oleh dataran pada kurva. Slope/ lereng Merupakan variable yang penting karena menunjukkan batas kemampuan obat. Kurvakurva dosis-respon yang sangat curam dapat mempunyai pengaruh klinik yang penting jika bagian atas kurva mewakili respon penguatan yang tidak diinginkan. Kurva dosis respon yang curam pada penderita bisa menghasilkan interaksi kooperatif pada beberapa kerja obat yang berbeda. 2. Quantal Respon Pada quantal respon terdapat dua kemungkinan, yakni ada atau tidaknya efek. Sistem hayati yang digunakan adalah kelompok, bukan individu. Relevansi klinis suatu hubungan dosis-respon yang bersifat kuantitatif pada seorang penderita, tidak dapat diaplikasikan pada penderita lain karena adanya variasi yang besar dalam beratnya penyakit dan respon terhadap obat lain di antara penderita. Kesulitan ini dapat dihindari dengan cara menentukan dosis obat yang diperlukan untuk menghasilkan besarnya efek tertentu pada sejumlah besar penderita dan menggambarkan frekuensi distribusi kumulatif dari responder versus log dosis. Kurva efek-dosis sering dinyatakan dengan dosis efek medium (ED50) dimana dengan dosis tersebut, 50% individu akan memberikan efek quantal yang spesifik. Dan dosis yang diperlukan untuk menghasilkan efek toksis tertentu pada 50% hewan uji disebut dosis lethal (LD50). Kurva dosis-respon quantal juga bisa digunakan untuk mendapatkan informasi tentang batas keamanan (margin of safety) dari obat tertentu yang digunakan untuk menghasilkan efek yang khusus. Suatu ukuran yang menghubungkan dosis suatu obat yang menghasilkan efek yang diinginkan dengan menghasilkan efek yang tidak diharapkan disebut dengan indeks terapeutik.

Obat ideal menimbulkan efek terapi pad penderita tanpa menimbulkan efek toksik. Semakin besar indeks terapi, semakin baik obat tersebut.

III. ALAT DAN BAHAN Alat 1. Spuit injeksi 2. Transduser 3. Pipet ukur 0,07-0,2 ml dan 20ml 4. Komputer 5. Kertas grafik semilogaritmik 6. Organbath Bahan 1. Larutan buffer krebs 2. Larutan agonis histamine 3. Organ trachea marmut 4. Hewan percobaan : mencit 5. Gas karbogen 6. Propanolol (stok 5mg/mL dan 20 mg/mL

IV. CARA KERJA RESPON GRADUAL: Buat tabel log dosis vs % respon

Buat kurva hubungan log dosis vs % respon

Hitung harga pD2 untuk tiap kurva

Analisis hasil berdasarkan kurva dan harga pD2

RESPON KUANTAL: Bagi mencit ke dalam 2 kelompok dosis

Timbang berat mencit

Hitung dosis dan volume pemberian propanolol untuk tiap-tiap mencit (Mencit kelompok I dosis 50 mg/KgBB, kelompok II dosis 300 mg/KgBB)

Administrasikan obat (p.o.) ke masing-masing mencit

Amati onset, durasi dan tanda-tanda toksik hingga kematian hewan uji

Hitung jumlah mencit yang mati atau mengalami efek toksik

Kualifikasikan obat berdasarkan kategori sistem harmonisasi global

VI.

HASIL PERCOBAAN

Perhitungan Dosis 50 mg/kg BB 1. Bobot mencit A = 32,7 g ; 2. Bobot mencit B = 29,4 g ; 3. Bobot mencit C = 33,9 g ; Tikus mati Tikus tidak mati Tikus tidak mati

Perhitungan Dosis 300 mg/kg BB 1. Bobot mencit A = 33,9 g ; Tikus mati

2. Bobot mencit B = 29,1 g ; 3. Bobot mencit C = 41,2 g ;

Tikus tidak mati Tikus mati

VII.

PEMBAHASAN

Tujuan dari percobaan ini ialah mengevaluasi hubungan dosis-respon berdasarkan respon quantal dan gradual yang bertujuan untuk menganalisis hubungan dosis-respon quantal dan gradual. Hubungan antara dosis respon dapat dinyatakan dengan dua metode, yaitu metode quantal dan metode gradual. Metode gradual dipakai untuk menggambarkan hubungan dosis-respon yang bertingkat yaitu kenaikan dosis yang juga menyebabkan adanya kenaikan respon, sedangkan pada metode quantal yang dilihat yaitu ada atau tidaknya efek (all or none effect) pada tiap-tiap tingkatan dosis yang diberikan. Metode quantal biasanya digunakan untuk uji toksisitas suatu obat yang ditandai dengan adanya kematian atau tidak yang terjadi pada hewan uji. Dalam percobaan ini dilakukan 2 praktikum, yaitu praktikum kering (dry lab) yang dilakukan dengan data simulasi untuk analisis hubungan dosis-respon gradual dan praktikum basah (wet lab) yang dilakukan dengan memberikan perlakuan terhadap hewan uji untuk analisis dosisrespon quantal. Praktikum kering menggunakan data pemberian agonis histamine pada organbath oto polos trachea. Sedangkan praktikum basah menggunakan propanolol sebagai obat yang akan dicari LD50nya. Pemerian Bahan Propanolol Propanolol adalah prototipe beta blocker ketersediaan hayati rendah dan tergantung dari dosis yang diberikan sebagai akibat dari metabolisme lintas pertama yang ekstensif di hati. Bentuk sediaan kerja panjang dari Propanolol sudah tersedia sehingga terjadi perpanjangan masa absorbs di atas 24 jam. Efek obat ini terhadap reseptor alfa dan muskarinik tidak berarti, tetapi efektivitasnya sedang terhadap bloking reseptor serotonin sentral, tidak ditemukan kerja agonis parsial pada reseptor beta. Berat molekul 259,34. Titik leleh 960 C serbuk Kristal putih. Titik lebur 163 1640 C. Larut dalam air, etanol, tidak larut dalam eter, benzene dan etil asetat. Cardiomyopathy dapat menghambat fungsi konduksi dan kontraktibilitas miokard, mengurangi konsumsi oksigen miokard. Konfrontasi simpatik dari mesin halus peran ekspansionis bronchial, asma bronchial terutama efektif. Untuk pengobatan aritmania, juga dapat dipakai untuk kontraksi ventrikel premature angina. Oksigen dapat naftalena-1.2-propana epoksi dan Isopropilamin dibuat oleh animation.

Histamin Histamin adalah senyawa jenis amin yang terlibat dalam tanggapan imun lokal, selain itu senyawa ini juga berperan dalam pengaturan fungsi fisiologis di lambung dan sebagai

neurotransmitter. Sebagai tanggapan tubuh terhadap patogen, maka tubuh memproduksi histamin di dalam basofil dan sel mast, dengan adanya histamin maka terjadi peningkatan permeabilitas kapiler-kapiler terhadap sel darah putih dan protein lainnya. Hal ini akan mempermudah sel darah putih dalam memerangi infeksi di jaringan tersebut.

Percobaan kali ini bertujuan agar mahasiswa mampu menganalisis hubungan dosis respon berdasarkan respon quantal dan gradual. Percobaan ini merupakan bagian dari bioassay kuantitatif. Bioassay kuantitatif merupakan cara penetapan potensi obat dengan mengamati efek biologis. Efek biologis ini digolongkan menjadi dua golongan besar yaitu respon farmakologis dan respon biologis. 1. Respon Farmakologis Respon farmakologis adalah respon yang terjadi atau mempengaruhi sauatu system tertentu pada tubuh organisme. Contoh dari respon biologis adalah efek hipoglikemik insulin, efek isoproterenol pada denyut jantung. Efek norepinefrin pada tekanan darah, dan efek oksitosinpada kontraksi otot uterus. 2. Respon Biologis Respon biologis adalah respon yang terjadi atau mempengaruhi pada seluruh tubuh organism. Contohnya adalah stimulasi pertumbuhan organisme karena pemberian vitamin.

Hubungan dosis respon merupakan hubungan antara jumlah obat dan besarnya efek (respon) yang ditimbulkan. Dalam percobaan iniyang diamati hanyalah respon framakologi, dimana respon ini dapat dibedakan menjadi dua respon, yaitu respon quantal dan gradual.

1. Respon Quantal Biasanya digunakan untuk menyatakan hubungan antar dosis dan respon bila respon farmakologisnya berupa dua kemungkinan, yaitu antara terjadinya efek atau tidak sama sekali (all or none effect). Jadi yang dianalisis adalah data satu kelompok dan bukan per individu. Data yang dianalisis ialah data dari uji toksisitas akut dari propanolol yang dilakukan pada hewan uji mencit jantan, dan obat diberikan secara per oral. Terdapat 3 kelompok dalam praktikum, masing-masing kelompok mendapatkan jumlah mencit yang sama. Setiap kelompok mendapat 3 hewan uji mencit ( setiap mencit untuk 1 jenis dosis yang diberikan). Setiap mencit dipejankan phenobarbital secara peroral dengan dosis sebesar 5; 50; 300; 2000 mg/kgBB.

Tingkat dosis awal dipilih berdasarkan studi pengamatan sebagai dosis diharapkan menghasilkan beberapa tanda-tanda toksisitas tanpa menyebabkan efek toksik parah atau kematian Tanda-tanda klinis dan kondisi yang terkait dengan rasa sakit, penderitaan, dan kematian yang akan datang, akan dijelaskan secara rinci dalam yang terpisah OECD Guidance Document kelompok hewan lebih lanjut dapat tertutup pada dosis rendah tetap atau lebih tinggi tergantung pada ada atau tidak adanya tanda-tanda keracunan atau kematian. Prosedur ini berlanjut hingga dosis menyebabkan keracunan jelas atau tidak lebih dari satu kematian diidentifikasi, atau saat tidak ada efek yang terlihat pada dosis tertinggi atau ketika kematian terjadi pada dosis terendah. Langkah pertama yaitu menimbang bobot masing-masing mencit untuk mengetahui berapa volum propanolol yang diberikan. Larutan stok yang dipakai yaitu 0,25; 2,5; dan 15 mg/mL. Setelah volume pemberian dihitung, kemudian masing-masing mencit dipejankan propanolol secara per oral. Pertama mencit setiap kelompok diberikan propanolol dengan dosis :50 mg/kg. Dosis ditingkatkan ketika belum ditemukan tanda toksis pada dosis yang lebih rendah. Setelah tiap mencit diinjeksi selanjutnya adalah pengamatan efeknya (kematian) dan dari hasil tersebut dihitung berapa ekor mencit yang mati dari masing-maisong kelompok dosis. Selanjutnya dari data tersebut dianalisis kategori ketoksikan yakni berdasar Klasifikasi SIstem Harmonisasi Global. Pada hasil pengamatan terdapat 1 mencit yang mati, yaitu mencit A. Pada mencit yang lain (mencit B dan mencit C), terjadi ritme pernapasan yang bertambah. Aktivitas mencit juga mengalami penurunan, akan tetapi setelah pengamatan 1 jam mencit tersebut tidak mengalami kematian. Karena hanya ada 1 mencit yang mengalami kematian hewan uji pada dosis 50 mg/kg maka dosis dinaikkan pada doissi 300 mg/kg. Selanjutnya, seperti pada mencit sebelumnya, setelah diberi propanolol secara per oral, dilakukan pengamatan efek yang ditimbulkan. Pada dosis 300 mg/kg respon yang terjadi pada mencit B napas semakin kencang, aktivitas menurun , dan badan terlihat lemas, namun tidak mengalami kematian.. Sedangkan mencit lainnya (Mencit A dan mencit C) mengalami kematian.

Tabel Klasifikasi Toksik Klasifikasi I Secara oral LD50 5 5