BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT...

31
5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Reseptor Reseptor adalah molekul protein yang secara normal diaktivasi oleh transmitor atau hormone. Saat ini banyak reseptor yang telah di klon dan diketahui urutan asam aminonya. Terdapat empat jenis reseptor utama yaitu: (Neal M.J, 2006) 1. Agonist (ligand) gated channel terdiri dari subunit protein yang membentuk pori sentral (misal : reseptor nikotin, reseptor GABA). 2. G- protein coupled receptor yaitu reseptor protein yang mengikat protein G membentuk suatu kelompok reseptor dengan tujuh heliks yang membentuk membrane. Reseptor ini berkaitan dengan respon fisiologis oleh second messenger. 3. Reseptor inti untuk membentuk hormone steroid dan hormone tiroid terdapat dalam inti sel yang mengatur transkripsi dan selanjutnya sintesis protein. 4. Kinase-linked receptor adalah reseptor permukaan yang mempunyai (biasanya) aktivitas tirosin kinase intrinsik (misal : reseptor insulin, sitokin dan faktor pertumbuhan). Berikut beberapa reseptor yang digunakan untuk penelitian: 1. 2WAL merupakan reseptor obat benzonatate yang merupakan golongan antitusif (Sytnikova, Y.A., dkk, 2011) 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi Histamine N-Methyltransferase (Horton, R.J., dkk, 2005). 3. 2Y03 merupakan reseptor obat isoprenaline yang merupakan golongan bronkodilator yang bekerja pada β-1 adrenergic receptor (Warne, T., dkk, 2011).

Transcript of BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT...

Page 1: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Reseptor

Reseptor adalah molekul protein yang secara normal diaktivasi oleh

transmitor atau hormone. Saat ini banyak reseptor yang telah di klon dan diketahui

urutan asam aminonya. Terdapat empat jenis reseptor utama yaitu: (Neal M.J,

2006)

1. Agonist (ligand) gated channel terdiri dari subunit protein yang membentuk

pori sentral (misal : reseptor nikotin, reseptor GABA).

2. G- protein coupled receptor yaitu reseptor protein yang mengikat protein G

membentuk suatu kelompok reseptor dengan tujuh heliks yang membentuk

membrane. Reseptor ini berkaitan dengan respon fisiologis oleh second

messenger.

3. Reseptor inti untuk membentuk hormone steroid dan hormone tiroid terdapat

dalam inti sel yang mengatur transkripsi dan selanjutnya sintesis protein.

4. Kinase-linked receptor adalah reseptor permukaan yang mempunyai (biasanya)

aktivitas tirosin kinase intrinsik (misal : reseptor insulin, sitokin dan faktor

pertumbuhan).

Berikut beberapa reseptor yang digunakan untuk penelitian:

1. 2WAL merupakan reseptor obat benzonatate yang merupakan golongan

antitusif (Sytnikova, Y.A., dkk, 2011)

2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan

antihistamin yang menginhibisi Histamine N-Methyltransferase (Horton, R.J.,

dkk, 2005).

3. 2Y03 merupakan reseptor obat isoprenaline yang merupakan golongan

bronkodilator yang bekerja pada β-1 adrenergic receptor (Warne, T., dkk,

2011).

Page 2: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

6

Tabel II.1 Reseptor Obat

Obat Batuk Reseptor Golongan obat Senyawa obat

Expectorants Secretion enhancers

Pottasium Citrate -

Pottasium Iodide -

Guaiphenesin -

Tolu Balsam -

Vasaka -

Ammonium Chloride

-

Mucolytics Bromhexine -

Ambroxol -

Acetyl cysteine -

Carbocisteine -

Antitussives Opioid Codeine -

Ethylmorphine -

Pholcodeine -

Nonopioid Noscapine -

Benzonatate 2WAL

Dextromethorphan 4ZF9 (Belum

Release)

Clophendianol -

Antihistaminics Chlorpheniramine -

Dipenhydramine 2AOT

Promethazine -

Pulmonary reseptor sensitizer

Prenoxdiazine -

Adjuvant antitussives

Bronchodilators Salbutamol - Isoprenalin 2Y03

2.1.1 Asam Amino

Sebagai building block atau unit penyusun dari protein yang memiliki

fungsi sebagai protein transport, protein struktural, enzym, anti body,

neurotransmiter, dan reseptor sel. Secara umum asam amino dibagi menjadi dua

Page 3: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

7

yakni asam amino endogen yang dapat dibentuk oleh tubuh manusia atau non

esensial dan asam amino eksogen yang diperoleh dari makanan.

Gambar 2.1 Macam Asam Amino Yang Terdapat Pada Protein (Fowler and

Roush, 2013)

Pada struktur asam amino terdapat satu atom C sentral yang mengikat

secara kovalent gugus amino, gugus karboksil, satu atom H dan rantai samping

atau gugus R Gugus R menunjukkan sifat kimiawi setiap asam amino

sebagaimana ikatan protein dan fungsi biologis. Gugus R yang berbeda-beda pada

tiap jenis asam amino menentukan struktur, ukuran, muatan elektrik, dan dan sifat

kelarutan didalam air. Dua asam amino berikatan melalui suatu ikatan peptida dan

membentuk rantai polipeptida yang tidak bercabang dan akhirnya membentuk

suatu protein (Hartati S.A, 2014).

Page 4: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

8

Pengelompokkan asam amino berdasarkan :

a. Sifat kelarutan didalam air

Tabel II.2 Pengelompokan Asam Amino Berdasarkan Sifat Kelarutan

Asam Amino Hidrofobik Asam Amino Hidrofilik Ala (Alanin) Arg (Arginin) Ile (Isoleuisin) Asn (Asparaginin) Leu (Leusin) Asp (Asam aspartat) Met (Methionin) Cys (Sistein) Phe (Phenilalanin) Glu (Asam glutamat) Pro (Prolin) Gln (Glutamin) Trip (Triptophan) Gly (Glysin) Val (Valin) His (Histidin) Lys (Lisin) Ser (Serin) Thr (Threonin)

b. Muatan dan struktur gugus R-nya

Tabel II.3 Pengelompokan Asam Amino Berdasakan Gugus R

Gugus R Asam Amino Lambang Brmuatan - Asam aspartat Asp atau D

Asam glutamat Glu atau E Bermuatan + Histidin His atau H

Lisin Lys atau K Arginin Arg atau R

Tidak Bermuatan Serin Ser atau S Treonin Thr atau T Asparagin Asn atau N Glutamin Gln atau Q Sistein Cys atau C

Alifatik, non polar Glisin Gly atau G Alanin Ala atau A Valin Val atau v Leusin Leu atau L Isoleusin Ile atau I Metionin Met atau M Prolin Pro atau P

Aromatik Fenilalanin Phe atau F Triosin Tyr atau Y Triptofan Trp atau W

Page 5: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

9

2.2 Farmakodinamika Obat

Potensi oksidasi reduksi, mempengaruhi permeabilitas, depolarisasi

membran, koagulasi protein, dan pembentukan kompleks kompleks (Fajarina, W.

O., 2010)

Ciri-ciri obat berstruktur non-spesifik adalah :

a. Obat tidak bereaksi dengan reseptor spesifik

b. Kerja biologisnya berlangsung degan aktifitas termodinamika

c. Bekerja dengan dosis yang relatif besar

d. Menimbulkan efek yang mirip walaupun strukturnya berbeda

e. Kerjanya hampir tidak berubah pada modifikasi struktur

1. Obat berstruktur spesifik

Yaitu obat-obat yang memberikan aktifitas biologis akibat adanya ikatan

obat dengan reseptor atau akseptor spesifik. Aktivitas biologisnya dihasilkan dari

struktur kimia yang beradaptasi ke dalam struktur respetor dalam bentuk tiga

dimensi dalam organisme dan membentuk kompleks (Fajarina, W. O., .

Karakteristik obat berstruktur spesifik :

a. Efektif pada kadar rendah

b. Modifikasi sedikit dalam struktur kimianya akan menghasilkan perubahan

dalam aktifitas biologisnya

c. Melibatkan kesetimbangan kadar obat dalam biofasa dan fasa eksternal

d. Pada keadaan kesetimbangan, aktivitas biologisnya maksimal

e. Melibatkan ikatan-ikatan yang lebih kuat dibandingkan pada senyawa

yang berstruktur non-spesifik

f. Bekerja terhadap enzim antagonis dengan cara pengaktifan,

penghambatan, atau pengaktifan kembali enzim-enzim tubuh

g. Penularan fungsi gen yang bekerja pada membran, yaitu dengan mengubah

membran sel dan mempengaruhi sistem tranport membran

2.2.1 Jenis Ikatan Obat dan Reseptor

Jenis ikatan menurut Siswandono dan Soekardjo, 2000 :

1. Ikatan Kovalen

Page 6: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

10

Merupakan ikatan kimia yang paling kuat dengan rata-rata kekuatan 100

kkal/mol. Dengan kekuatan ikatan yang tinggi ini, pada suhu normal ikatan

bersifat ireversibel dan hanya dapat pecah apabila dengan pengaruh katalisator

enzim tertentu.

2. Ikatan Ion

Merupakan ikatan yang dihasilkan oleh daya tarik menarik elektrostatik

antara ion-ion yang muatannya berlawanan. Kekuatan tarik menarik akan makin

berkurang bila jarak antar ion makin jauh dan pengurang tersebut berbanding

terbalik dengan jaraknya. Obat yang mengandung gugus kation potensial seperti

R3HN+, R4N+ , dan R2C=NH2+, maupun anion potensial seperti RCOO-, RCOS- ,

dapat membentuk ikatan ion dengan gugus-gugus reseptor atau protein yang

berlawanan.

3. Interaksi Ion-Dipol dan Dipol-Dipol

Adanya perbedaan keelektronegatifan atom C dengan atom yang lain,

seperti O dan N, akan membentuk distribusi elektron tidak simetrik atau dipol,

yang mampu membentuk ikatan dengan ion atau dipol yang lain, baik yang

mempunyai daerah kerapatan elektron tinggi maupun yang rendah.

4. Ikatan Hidrogen

Ikatan hidrogen merupakan suatu ikatan antara atom H yang mempunyai

muatan positif parsial dengan atom lain yang bersifat elektronegatif dan

mempunyai sepasang elektron bebas dengan oktet lengkap seperti O,N,F. Ikatan

hidrogen terjadi pada senyawa yang memiliki gugus-gugus seperti OH...O,

NH...O, NH...H, OH...N, NH...F, OH...F. Ada dua ikatan hidrogen yakni ikatan

hidrogen intramolekul (terjadi dalam suatu molekul) dan ikatan hidrogen

intermolekul (terjadi antar molekul-molekul). Kekuatan ikatan intermolekul lebih

lemah dibandingkan dengan intramolekul.

5. Ikatan Van Der Waal’s

Merupakan kekuatan tarik menarik antar molekul atau atom yang tidak

bermuatan, dan letaknya berdekatan atau jaraknya ±4-6 Å. Ikatan ini terjadi

karena sifat kepolarisasian molekul atau atom.

Page 7: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

11

6. Ikatan Hidrofob

Merupakan salah satu kekuatan penting pada proses penggambungan

daerah non polar molekul obat dengan daerah non polar reseptor biologis.

7. Transfer Muatan

Kompleks yang terbentuk antara dua molekul memalui ikatan hidrogen

merupakan kasus khusus dari fenomena umum kompleks donor aseptor, yang

distabilkan melalui daya tarik menarik elektrostatik antara molekul donor elektron

dan molekul aseptor elektron.

8. Ikatan Sigma

Ikatan yang terbentuk melalui tumpang tindih linear antara dua orbital

atom yang menghasilkan daeran dengan densitas electron yang tinggi dan

berpenampang lingkar melintang yang terkonsentrasi diantara 2 inti bermuatan

positif, mengalahkan tolakan elektrostatik keduanya (Harwood L.M.,dkk, 2008).

9. Ikatan pi

Ikatan yang terbentuk melalui tumpang tindih sisi-dengan-sisi dari dua

atom orbital p. Daerah dengan densitas electron yang tinggi ditemukan berbentuk

seperti pisang di atas dan di bawah sebuah bidang yang mengandung kedua atom

tetapi tanpa densitas electron pada bidang tersebut (Harwood L.M.,dkk, 2008).

Tipe-tipe interaksi ikatan pi :

1. Interaksi Logam-π : interaksi antara logam dan permukaan sistem π, logam

dapat berupa kation (dikenal sebagai interaksi kation) atau netral

(Miessler, G.A.dan Tarr, D.A, 2010).

2. Interaksi Polar-π: melibatkan interaksi dari molekul polar dan quadrupole

pada sistem π (Battaglia M.R., dkk, 1980).

3. Interaksi aromatik-aromatik (π stacked): melibatkan interaksi molekul

aromatik satu sama lain (Hunter C.A., dkk ,1990).

4. Interaksi Anion-π: interaksi anion dengan π sistem (Schottel, B.L., 2008)

5. Interaksi Cation-π: interaksi kation dengan sistem π (Dougherty, D.A dan

J.C. Ma.,1997)

Page 8: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

12

6. Interaksi C-H- π: interaksi sistem C-H dengan π, interaksi ini dapat

dipelajari dengan teknik eksperimental maupun teknik komputasi

(Sundararajan K., dkk, 2002).

2.2.3 Teori Interaksi Obat-Reseptor

Ada beberapa teori interaksi obat-reseptor, yakni: (Siswandono dan

Soekardjo, 2000)

1. Teori Klasik

Crum, Brown dan Fraser (1869), mengatakan bahwa aktivitas biologis

suatu senyawa merupakan fungsi dari struktur kimianya dan tempat obat

berinteraksi pada sistem biologis mempunyai sifat yang karakteristik

Kemudian Ehrlich (1970), memperkenalkan istilah reseptor dan membuat

konsep sederhana mengenai interaksi obat-reseptor yaitu corpora non agunt nisi

fixata atau obat tidak dapat menimbulkan efek tanpa mengikat reseptor.

2. Teori Pendudukan

Clark (1926), memperkirakan bahwa satu molekul obat akan menempati

satu sisi reseptor dan obat harus diberikan dalam jumlah yang lebih agar tetap

efektif selama proses pembentukkan kompleks. Obat (O) akan berinteraksi dengan

reseptor (R) membentuk kompleks obat-reseptor (OR). Proses interaksi ini

dijelaskan sebagai berikut :

k1

(O) + (R) ==== (OR) E

k2

k1 : kecepatan pengambungan

k2 : kecepatan disosiasi

E : efek biologis yang dihasilkan

Lalu proses interaksi obat –reseptor menurut Ariens-Stephenson dijelaskan

dengan bagan sebagai berikut:

Afinitas efikasi

O + R ======== Komplek O-R respon biologis

Page 9: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

13

O + R ===== O-R Respon (+) : senyawa agonis

Afinitas besar dan aktivitas intristik = 1

O + R ===== O-R Respon (-) : senyawa antagonis

Afinitas besar dan aktivitas intristik = 0

3. Teori Gangguan Makromolekul

Belleau (1964) memperkenalkan teori model kerja obat yang disebut teori

gangguan molekul. Interaksi mikromolekul obat dengan makromolekul protein/

reseptor dapat menyebabkan terjadinya perubahan bentuk konformasi reseptor

sebagai berikut :

1. Gangguan konformasi spesifik ( specific Conformational Pertubation = SCP )

2. Gangguan konformasi tidak spesifik (Non Specific Conformational Pertubation

= NSCP)

Obat agonis adalah obat yang mempunyai aktivitas intrinsik dan dapat

mengubah struktur reseptor menjadi bentuk SCP shingga menimbulkan respon

biologis. Obat antagonis adalah obat yang tidak mempunyai aktivitas intrinsik dan

dapat mengubah struktur reseptor menjadi bentuk NSCP sehingga menimbulkan

efek pemblokan. Pada teori ini ikatan hidrofob merupakan faktor penunjang yang

penting dalam proses pengikatan obat-reseptor.

2.3 Batuk

2.3.1 Definisi Batuk

Batuk adalah suatu refleks pertahanan tubuh untuk mengeluarkan benda

asing dari saluran napas. Batuk juga membantu melindungi paru dari aspirasi

yaitu masuknya benda asing dari saluran cerna atau saluran napas bagian atas.

Saluran napas yang dimaksud adalah mulai dari tenggorokan, trakhea, bronkhus,

bronkhioli, sampai ke jaringan paru (Guyton A.C, 2008).

Batuk merupakan proses ekspirasi (penghembusan nafas) yang eksplosif

yang memberikan mekanisme proteksi normal untuk membersihkan saluran

pernafasan dari adanya benda asing yang mengganggu. Batuk bukanlah suatu

Page 10: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

14

penyakit melainkan suatu tanda atau gejala adanya ganggan pada saluran

pernafasan. Selain itu, batuk juga merupakan jalur penyebaran infeksi. Batuk

dapat menyebabkan rasa tidak nyaman, mengganggu kehidupan normal, dan rasa

khawatir terhadap penyebab batuk (Ikawati Z., 2011).

2.3.2 Etiologi Batuk

Etiologi dari batuk adanya berbagai iritan yang memasuki saluran nafas

melaluiinhalasi (asap, debu, atau asap rokok) atau melalui inhalasi (sekresi jalan

nafas, benda asing, atau isi lambung). Batuk karena iritasi karena sekresi jalan

nafas (seperti postnasal drip) atau isi lambung biasanya faktor pemicunya tidak

dikenal dan batuknya bersifat persisten. Jika terus terpapar oleh iritan maka dapat

memicu batuk dan sensitifitas jalan nafas meningkat. Infeksi pernafasan karena

virus maupun bakteri yang menyebabkan inflamasi, konstriksi, dan kompresi jalan

nafas juga dapat menyebabkan batuk. Adanya kelainan pada jantung, yaitu gagal

jantung kongestif, juga dapat menimbulkan batuk karena adanya edema di daerah

peribronkial dan interstisial. Penggunaan obat golongan ACEI juga sering

dihubungkan dengan kejadian batuk, diduga berhubungan dengan akumulasi

bradikinin atau substance P yang juga didegradasi oleh enzim ACE (Ikawati Z.,

2011).

2.3.3 Patofisiologi Batuk

Batuk ditimbulkan oleh aktivasi saraf vagal aferen yang berakhir di

laring, trakea, dan bronkus. Beberapa subtipe saraf vagal aferen menginervasi

saluran pernapasan dan paru-paru. Diferensiasi dari subtipe ini adalah dicapai

melalui perbandingan potensial aksi antara kecepatan konduksi, lokasi

penghentian, lokasi tubuh sel, asal embriologis, neurokimia, dan tanggapan

terhadap rangsangan kimia dan mekanis. Dari penelitian ini, bukti konklusif

berimplikasi subtipe serat C bronkopulmoner dan serat delta-A dalam inisiasi

batuk (Canning and Chou, 2009).

Page 11: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

15

Gambar 2.2 Patofisiologi Batuk (Canning and Chou, 2009).

Serat delta-A ditandai dengan keberadaan beradaptasi dengan cepat dan

responsif terhadap rangsangan mekanis dan lingkungan asam yang tepat

(Undem dan Carr, 2010). Serat delta-A menjadi sebuah mekanisme defensif

untuk saluran udara dari aspirasi dan bisa diaktifkan untuk menginduksi batuk

bahkan di alam bawah sadar binatang. Kecepatan konduksi serat delta A kira-kira

tiga sampai lima kali lebih cepat dari serat C (Undem dan Carr, 2010). Di sisi

lain, serat C yang terlibat dalam refleks batuk relatif tidak sensitif terhadap

Page 12: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

16

rangsangan mekanik dan peregangan paru-paru akan tetapi diaktifkan oleh

bradikinin dan oleh agonis dari reseptor inotropika, potensial reseptor transien

vanilloid 1 (TRPV1) (capsaicin, resiniferatoxin, proton), dan potensial reseptor

transient A1 (TRPA1) (alil isothiocyanate, acrolein, cinnamaldehyde).

Rangsangan kimia ini telah terbukti dapat menyebabkan batuk pada hewan dan

pada manusia (Canning et al., 2004; Dicpinigaitis dan Alva, 2005; Birrell dkk.,

2009; Grace et al., 2012).

2.3.4 Klasifikasi Batuk

Secara umum penyakit batuk dapat dikelompokkan menjadi 2 jenis, yaitu

batuk produktif dan batuk tidak produktif. Pengelompokan ini didasarkan pada

ada dan tidaknya dahak yang diproduksi oleh si penderita.

1. Batuk Produktif

Masyarakat umumnya menebutnya dengan sebutan batuk berdahak. Batuk

berdahak adalah batuk yang disertai dengan dihasilkannya dahak. Batuk berdahak

sangat mengganggu karena terasa gatal dan dahak akan keluar seiring dengan

batuk. Batuk jenis ini biasanya disebabkan oleh alergi dan disertai flu.

2. Batuk Tidak Produktif

Batuk tidak produktif, atau batuk tidak berdahak atau disebut juga batuk

kering, adalah jenis batuk yang tidak disertai produksi dahak yang berlebihan.

Batuk jenis ini biasanya disebabkan oleh benda asing yang mengiritasi

tenggorokan ataupun disebabkan efek samping obat golongan ACEI.

Adapun jenis batuk berdasarkan berapa lama batuk tersebut bertahan yaitu:

a. Batuk Akut

Batuk akut merupakan jenis batuk yang berlangsung kurang dari 2

minggu. Batuk jenis ini biasanya disebabkan oleh masuk angin, influenza, atau

infeksi sinus.

b. Batuk Kronik

Batuk kronik merupakan jenis batuk yang bertahan selama lebih dari 2

minggu, bahkan ada juga yang menahun. Jenis batuk ini juga terjadi secara

berulang. Penyebab batuk kronik antara lain adalah asma, TB, dan batuk rejan.

Batuk rejan dapat dicegah sejak dini dengan cara memberikan imunisasi DPT.

Page 13: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

17

2.4 Obat Batuk

1. Antitusif

a. Dextromethorphan

Gambar 2.3 Struktur Dextromethorpan (Chemspider., 2015)

Dextromethorphan HBr [(+) - 3-methoxy-17-methylmorphinan

hidrobromida monohidrat] adalah isomer dekstoptera (D-isomer) methylether

levorphanol, dengan ikatan ion tinggi dan afinitas rendah di otak yang berbeda

dengan opioid dan neurotransmitter lainnya pada binding site (Grattan et al.,

1995). Mekanisme hambatan sterik dimana (O) methylated (+) dalam bentuk

racemorphan (dekstrometorfan) mencegah mengikat reseptor analgesik / adiktif

di medula untuk mengurangi efek samping narkotika (Delgado dan Remers,

1998).

Farmakologi dekstrometorfan adalah mengikat ke serangkaian reseptor,

termasuk N-methyl-D-aspartate (NMDA) glutamat reseptor (Netzer et al., 1993,

Chou et al., 1999), reseptor s-1 (Chou et al., 1999), reseptor nikotinik (Glick et al.,

2001), dan reseptor serotonergik (Meoni et al., 1997). Kegiatan yang kompleks ini

dipercaya untuk menekan batuk dengan mengubah ambang batas untuk batuk

inisiasi terutama melalui efeknya sebagai NMDA ntagonis pada tingkat antagonis

glutamat reseptor dalam SSP (Ramsay et al., 2008)

Page 14: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

18

b. Opiat

Kodeine adalah alkaloid alami yang ditemukan di ekstrak poppy, terutama

Papaver bractreatum. Komposisi kimia kodein 3-dimetil dalam morfin i dan bila

digunakan dalam persiapan untuk pengobatan batuk, biasanya disintesis molekul

induknya.

Gambar 2.4 Struktur Codeine (Chemspider., 2015)

Kodeine sendiri dianggap opioid lemah , dan tindakan terapeutik utamanya

adalah melalui katabolisme di hati oleh sitokrom P450 2D6 menjadi morfin.

CYP3A4 juga berkontribusi pada metabolisme kodein menjadi norkodein.

c. Benzonatate

Gambar 2.5 Struktur Benzonatate (Drugbank ., 2015)

Benzonatate adalah turunan poliglikol rantai panjangyang secara kimia

berhubungan dengan kelas yang berhubungan dengan ester obat bius lokal seperti

procaine dan tetracaine. (Thoren dan Oberg, 1981). Benzonatate adalah obat

antitusif oral non-narkotika (obat penekan batuk) yang bekerja dengan anestesi

jaringan paru-paru dan pleura yang bertanggung jawab untuk refleks batuk.

Page 15: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

19

Bekerja secara antagonis Sodium channel protein type 5 subunit alpha

(Drugbank., 2017)

2. Ekspektoran

Ekspektoran didefinisikan sebagai obat yang memperbaiki kemampuan

untuk mengusir sekret purulen. Istilah ini adalah sekarang berarti pengobatan yang

meningkatkan airway air atau volume sekresi saluran nafas, termasuk

secretagogues yang dimaksudkan untuk meningkatkan hidrasi sekresi luminal

(misalnya garam hipertonik atau manitol) dan abrok yang mengurangi keasaman

sekresi dan dengan demikian menahannya dari jalan nafas (misalnya surfaktan).

Ekspektoran tidak berubah ciliary beat frequency atau mucociliary clearance.

Ekspektoran oral pernah dipikirkan untuk meningkatkan lendir saluran napas

sekresi dengan bekerja pada mukosa lambung untuk merangsang saraf vagus, tapi

itu mungkin tidak akurat.. (Rubin dkk, 2004)

a. Guaiaphenesin

Gambar 2.6 Struktur Guaiphenesin (Chemspider, 2015)

Guaifenesin adalah ekspektoran yang meningkatkan hasil dahak (sputum)

dan sekresi bronkial dengan mengurangi perekat dan tegangan permukaan. Aliran

sekresi kental yang kurang meningkat mendorong tindakan siliaris dan mengubah

batuk kering yang tidak produktif ke yang lebih produktif dan jarang terjadi.

Page 16: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

20

Dengan mengurangi viskositas dan kelekatan sekresi, guaifenesin meningkatkan

keefektifan mekanisme mukosiliar dalam menghilangkan sekresi akumulasi dari

jalan napas atas dan bawah. Guaifenesin dapat bertindak sebagai iritasi pada

reseptor vagal lambung, dan merekrut refleks parasimpatis eferen yang

menyebabkan eksositosis glandular campuran lendir yang kurang kental. Batuk

mungkin diprovokasi. Kombinasi ini dapat menyiram ulet, bahan mucopurulen

yang beku dan tersumbat dari saluran udara kecil yang terhambat dan

menyebabkan perbaikan dispnea atau kerja pernapasan sementara (Drugbank,

2015).

3. Mukolitik

Mukolitik adalah obat yang mengubah biofisik sifat sekresi dengan

mengencerkan polimer mucin, DNA, fibrin, atau F-actin dalam sekresi saluran

nafas, umumnya mengurangi viskositas namun ini belum tentu membaik karena

pembekuan sekresi dahak menjadi lebih kental tapi yang kurang lengket

cenderung untuk dengan batuk. (Rubin dkk., 2004)

a. Bromhexine

Gambar 2.7 Struktur Bromhexine (Chemspider, 2015)

Bromhexine telah dilaporkan mengubah struktur sekresi bronkial,

disamping itu memainkan peran ganda untuk meningkatkan volume dan

mengurangi viskositas sputum (Kar A., 2007)

Page 17: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

21

b. Ambroxol

Ambroxol adalah agen secretolytic yang digunakan dalam pengobatan

penyakit pernafasan yang terkait dengan lendir yang kental dan berlebihan. Zatnya

adalah obat mucoactive dengan beberapa sifat termasuk tindakan secretolytic dan

secretomotoric yang memulihkan mekanisme clearance fisiologis saluran

pernapasan yang memainkan peran penting dalam mekanisme pertahanan alami

tubuh. Ini merangsang sintesis dan pelepasan surfaktan oleh pneumosit tipe II.

Surfaktan bertindak sebagai faktor anti-lem dengan mengurangi adhesi lendir ke

dinding bronkial, dalam memperbaiki transpornya dan dalam memberikan

perlindungan terhadap infeksi (Drugbank, 2015).

Gambar 2.8 Struktur Ambroxol (Chemspider, 2015)

4. Antagonis Reseptor H-1

Gambar 2.9 Struktur Dipenhydramine dan Chlorpheniramine (Chemspider, 2015)

Page 18: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

22

Antagonis Reseptor H-1, juga dapat dalam banyak kasus bertindak sebagai

agonis terbalik. yang menggabungkan dengan dan menstabilkan bentuk tidak aktif

reseptor H1, menggeser ekuilibrium menuju keadaan tidak aktif (Monczor et al.,

2013). Selain itu, beberapa Antagonis H-1 juga dapat menghambat adrenergic

muskarinik dan reseptor serotonin, serta beberapa saluran ion.

Sebuah studi yang lebih baru yang menggunakan sel HEK manusia

ekspresi sel TRPV1 menunjukkan penghambatan aktivasi reseptor TRPV1 oleh

antagonis H1 dexbrompheniramine, menunjukkan mekanisme potensial lain a

antitusif (Sadofsky et al., 2008). Temuan ini sangat diminati mengingat saran

terbaru tentang potensi pentingnya TRPV1 reseptor pada batuk manusia (Morice

dan Geppetti, 2004b; Lee et al., 2011) .

5. Bronkodilator

Bronkodilator adalah kelompok obat yang bisa digunakan untuk

memperlancar pernapasan. Berdasarkan waktu kerjanya, bronkodilator dibagi

menjadi dua, yaitu reaksi cepat dan reaksi lambat. Bronkodilator reaksi cepat

biasanya diberikan untuk seseorang yang mengalami gejala sesak napas secara

tiba-tiba. Sedangkan bronkodilator reaksi lambat biasanya ditujukan untuk

mengontrol gejala sesak napas pada penderita penyakit paru-paru kronis atau

asma. Bronkodilator bekerja dengan cara memperluas bronkus (saluran

pernapasan) dan merelaksasi otot-otot pada paru-paru sehingga proses bernapas

menjadi lebih ringan dan lancar.

a. Salbutamol

Gambar 2.10 Struktur Salbutamol (Chemspider, 2015)

Page 19: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

23

Salbutamol adalah agonis reseptor beta2-adrenergik selektif yang bekerja

singkat, yang digunakan untuk pengobatan asma dan COPD. Obat ini 29 kali lebih

selektif untuk reseptor beta2 daripada reseptor beta1 yang memberikan spesifisitas

lebih tinggi untuk reseptor beta paru daripada reseptor beta1-adrenergik yang

terletak di jantung. Salbutamol diformulasikan sebagai campuran rasemat dari

isomer R dan S. R-isomer memiliki afinitas 150 kali lebih besar untuk reseptor

beta2 daripada S-isomer dan isomer S telah dikaitkan dengan toksisitas. Hal ini

menyebabkan perkembangan levalbuterol, R-isomer tunggal salbutamol. Namun,

biaya levalbuterol yang tinggi dibandingkan dengan salbutamol telah menghambat

penggunaan obat versi enantiomerik murni ini secara luas. Salbutamol umumnya

digunakan untuk episode akut bronkospasme yang disebabkan oleh asma bronkial,

bronkitis kronis dan gangguan bronkopulmoner kronis lainnya seperti gangguan

paru obstruktif kronik (PPOK). Obat ini juga digunakan secara profilaksis untuk

asma akibat olahraga (Drugbank, 2015)

b. Isoprenaline

Isoprenaline merupakan golongan b-2 adrenergic merupakan isoporil

analog dari epinefrin, yang bekerja secara beta-simpatomimetik yang berpengaruh

pada jantung, bronkus, otot halus, dll. Biasanya digunakan untuk bronkodilator

dan stimulant jantung (Pubchem, 2018). Efek farmakologis dari obat agonis beta

adrenergik, termasuk Isoproterenol, setidaknya sebagian disebabkan oleh

stimulasi melalui reseptor adrenergik beta dari adenil siklase intraseluler, enzim

yang mengkatalisis konversi adenosin trifosfat (ATP) menjadi siklik - 3 ', 5'

adenosine monophosphate (c-AMP). Peningkatan kadar c-AMP berhubungan

dengan relaksasi otot polos bronkus dan penghambatan pelepasan mediator

hipersensitivitas langsung dari sel, terutama dari sel mast. Efek farmakologis dari

isoproterenol setidaknya sebagian disebabkan oleh stimulasi melalui reseptor

beta-adrenergik dari adenil cyclase intraseluler, enzim yang mengkatalisis

konversi adenosine triphosphate (ATP) menjadi AMP siklik. Peningkatan kadar

AMP siklik berhubungan dengan relaksasi otot polos bronkus dan penghambatan

pelepasan mediator hipersensitivitas langsung dari sel, terutama dari sel mast

(Drugbank, 2018).

Page 20: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

24

2.5 Pemanfaatan Tanaman Untuk Obat Batuk

1. Zingiber officinale

a. Klasifikasi

Kingdom : Plantae

Subkingdom : Tracheobionta

Divisi : Spermatophyta

Sub-Divisi : Angiospermae

Kelas : Monocotyledoneae

Ordo : Zingiberales

Famili : Zingiberaceae

Genus : Zingiber

Species : Zingiber Officinale

Gambar 2.11 Rhizoma Zingiber officinale (Howell P., 2018)

b. Morfologi

Akar merupakan bagian terpenting dari tanaman jahe. Pada bagian ini

tumbuh tunas-tunas baru yang kelak akan menjadi tanaman. Akar tunggal

Page 21: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

25

(rimpang) tertanam kuat didalam tanah dan makin membesar dengan pertambahan

usia serta membentuk rhizoma-rhizoma baru (Rukmana, 2000). Jahe tumbuh

merumpun, berupa tanaman tahunan berbatang semu. Tanaman tumbuh tegak

setinggi 30-75 cm. Batang semu jahe merah berbentuk bulat kecil, berwarna hijau

kemerahan dan agak keras karena diselubungi oleh pelepah daun (Tim Lentera,

2002). Panjang daunnya 15-23 cm dan lebar 0,8-2,5 cm. Tangkainya berbulu atau

gundul. Ketika daun mengering dan mati, pangkal tangkainya (rimpang) tetap

hidup dalam tanah. Rimpang tersebut akan bertunas dan tumbuh menjadi tanaman

baru setelah terkena hujan . Rimpang jahe berbuku-buku, gemuk, agak pipih,

membentuk akar serabut. Rimpang tersebut tertanam dalam tanah dan semakin

membesar sesuai dengan bertambahnya usia dengan membentuk rimpang-rimpang

baru. Di dalam sel-sel rimpang tersimpan minyak atsiri yang aromatis dan

oleoresin khas jahe (Harmono dan Andoko, 2005). Rimpang yang akan digunakan

untuk bibit harus sudah tua minimal berumur 10 bulan. Ciri-ciri rimpang tua

antara lain kandungan serat tinggi dan kasar, kulit licin dan keras tidak mudah

mengelupas, warna kulit mengkilat menampakkan tanda bernas. Rimpang yang

terpilih untuk dijadikan benih, sebaiknya mempunyai 2 - 3 bakal mata tunas yang

baik dengan bobot sekitar 25 -60 g untuk jahe putih besar, 20 - 40 g untuk jahe

putih kecil dan jahe merah. Kebutuhan bibit per ha untuk jahe merah dan jahe

emprit 1-1,5 ton, sedangkan 11 jahe putih besar yang dipanen tua membutuhkan

bibit 2-3 ton/ha dan 5 ton/ha untuk jahe putih besar yang dipanen muda (Rostiana

dkk., 2005).

c. Aktivitas Farmakologi

Ekstrak etanol dari Jahe mempunyai efek antimikroba, anti diabetes,

nefroprotektif, hepatoprotektif, anti kanker , analgesic, anti inflamasi, dan

antioksidan. Minyak atsiri dari jahe mempunyai efek Imunomodulator. Ekstrak

cair dan ekstrak dari Jahe mempunyai efek Anthelmintik (Kumar, Gaurav, etal.,

2011). Kandungan [6]–shogaol mempunyai efek Sedatif Gastrointestinal. [6]-

gingerol, [8]-gingerol, [10]-gingerol and [6] – shogaol mempunyai efek

Antiemetik, [6] – shogaol merupakan kandungan terbanyak dibanding [6]-

gingerol. [6] –shogaol mempunyai efek antitussive. Antitusif yang dibandingkan

dengan dihydrocodeine phosphate. (Singh, Amritpal, etal., 2010)

Page 22: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

26

d. Uji In Vivo

[6] -Shogaol menunjukkan aktivitas antitusif di administrasi i.v. pada

tikus; nilai ED50-nya adalah 1,75- 3,5 mg / kg (Suekawa et al 1984). [6] –Shogaol

menunjukkan efek antitusif yang intens dibandingkan dengan fosfat dihidrokodein

(ED50 = 5,36 mg / kg, i.v.)

2. Glycyrrhiza glabra

Gambar 2.12 Tanaman Glycyrrhiza glabra (Omseeds., 2015)

a. Klasifikasi

Kingdom : Plantae

Subkingdom : Tracheobionta

Divisi : Magnoliophyta

Kelas : Magnoliopsida

Sub kelas : Rosidae

Ordo : Fabales

Family : Fabaceae /leguminoceae

Genus : Glycyrrhiza L.

Page 23: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

27

Species : Glycyrrhiza glabra L.

b. Morfologi

Tanaman akar manis merupakan salah satu jenis tanaman dari keluarga

tanaman polong-polongan ( Fabaceae). Tanaman akar manis ini tanaman terna

tahunan yang tingginya dapat mencapai 1 m. Daun tanaman akar manis berbentuk

seperti sayap dengan ukuran panjang 7 cm sampai 15 cm dengan jumlah 9-17

helaian daun. Bunga tanaman akar manis muncul berkelompok di satu cabang

dengan ukuran 0,8 cm sampai 1,2 cm dan berwarna keunguan sampai putih

kebiruan. Buah tanaman akar manis ini berbentuk polong memanjang bergerigi

dengan ukuran 2 cm sampai 3 cm. Biji tanaman akar manis berbentuk bulat

lonjong berwarna coklat kehitaman. Cara tanaman akar manis berkembang biak

menggunakan biji. Habitat tanaman akar manis ini di dataran rendah sampai tinggi

dengan intensitas cahaya matahari yang banyak, tanah yang subur dan cukup air.

c. Aktivitas Farmakologi

Glycyrrhiza glabra mempunyai aktivitas Anti inflamasi, Anti mikroba dan

antivirus (methicillin-resistant Staphylococcus aureus, Helicobacter pylori , E.

coli, B. subtilis, E. aerogenes, K. pneumoniae dan S. aureus , Streptococcus

mutans, menginhibisa formasi sel dalam kultur sel yang terinfeksi virus HIV, anti-

HIV ), Anti protozoa (Plasmodium. falciparum dan Leishmania donovani),

Hepatoprotektif , Antioksidan, Anti tumor, CNS (inhibisi pengambilan kembali

serotonin , anti depresan , Efek proteksi dalam cerebral ischemic luka perfusi, anti

konvulsan, sedatif dan relaksan otot), Cardiovaskular (agregasi anti platelet,

penghambat thrombin, vasorelaksan , dan aterogenesis. Imunonodulator,

antinefritis dan antitussive (Nassiri dkk., 2008)

d. Uji In Vivo

Asam gliseritinin dan turunannya aktif dalam aktivitas antitusif dimana

eksperimen menggunakan stimulasi kimiawi tanpa anestesi dengan rangsangan

kelinci dan listrik pada kucing anaestesi ringan yang menunjukkan efek antitusif

sentral (Anderson dan Smith 1961). Beberapa derivatif juga memiliki potensi

sebagai antitusif. Kodein yang bila diberikan secara subkutan untuk kelinci

percobaan, bersamaan dengan asam glikolritinat hidrogen diklorida suksinat,

Page 24: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

28

dicoba sama tingkat aktivitas sama setelah pemberian oral. Senyawa tersebut

protein arabinogalaktan yang diekstraksi air diperkaya fraksi Glycyrrhiza glabra,

bila diberikan secara oral dengan dosis 50 mg / kg berat badan penurunan jumlah

asam sitrat yang diinduksi upaya batuk pada kelinci percobaan lebih efektif

daripada kodein (Saha dkk, 2011). Itu tidak menyebabkan perubahan signifikan

pada nilai jalan nafas resistensi tertentu atau efek samping yang merugikan.

2.6 Senyawa Metabolit Sekunder Tanaman

Metabolit sekunder adalah senyawa organik yang dihasilkan tumbuhan

yang tidak memiliki fungsi langsung pada fotosintesis, pertumbuhan atau

respirasi, transport solut, translokasi, sintesis protein, asimilasi nutrien,

diferensiasi, pembentukan karbohidrat, protein dan lipid. Metabolit sekunder yang

seringkali hanya dijumpai pada satu spesies atau sekelompok spesies berbeda dari

metabolit primer (asam amino, nukelotida, gula, lipid) yang dijumpai hampir di

semua kingdom tumbuhan. Metabolit sekunder yang merupakan hasil samping

atau intermediet metabolisme primer (Mastuti, 2016).

Metabolit sekunder digolongkan menjadi beberapa kelompok yakni :

1. Golongan asetat (C2): poliketida dan asam lemak.

2. Golongan mevalonat dan deoksisilulosa (C5): terpenoid

3. Golongan sikimat: fenil matanoid (C7) dan fenil propanoid (C9)

4. Golongan alkaloid

5. Golongan campuran: kombinasi antar metabolit sekunder atau metabolit

sekunder dengan metabolit primer (Saifudin, 2014).

2.7 Tinjauan Tentang Metode Uji In Silico

2.7.1 Definisi Metode In Silico

Uji in silico adalah suatu istilah untuk percobaan atau uji yang dilakukan

dengan metode simulasi computer. Uji in silico telah menjadi metode yang

digunakan untuk mengawali penemuan senyawa obat baru dan untuk

meningkatkan efisisensi dalam optimasi aktivitas senyawa induk. Kegunaan uji in

silico adalah memprediksi, member hipotesis, member penemuan baru atau

kemajuan dalam pengobatan dan terapi (Hardjono., 2013). Salah satu uji in silico

Page 25: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

29

yang digunakan adalah docking molekul kandidat senyawa obat dengan reseptor

yang dipilih. (Hardjono., 2013, Jensen., 2007)

Perangkat lunak yang digunakan dalam pemodelan molekul untuk studi

in silico pada umumnya berbasis linux, seperti : GOLD, DRAGON, GROMACS,

DOCK, FLEXX, FRED, CDOCKER, SDOCKER, GEMDOCK, SURFLEX, dll.,

tetapi sekarang sudah banyak program yang berbasis windows, seperti :

Autodock, ArgusLab, LeadIt, Molegro Virtual Docker, ChemOffice Ultra,

Hypercem, Accelrys Discovery Studio, Molecular Operating Environment

(MOE), Mestro Schordinger, SYBYL, dll. (O’Donoghue et al., 2005)

2.7.2 Perangkat Lunak Dalam Uji in Silico

1. Biovia Discovery Studio

Discovery Studio adalah rangkaian perangkat lunak untuk mensimulasikan

molekul kecil dan sistem makromolekul. Ini dikembangkan dan didistribusikan

oleh Accelrys. Yang berfungsi menghasilkan model struktur 3D menggunakan

MODELER Menentukan struktur tiga dimensi dan sifat makromolekul, seperti

enzim, antibodi, DNA atau RNA adalah komponen fundamental untuk berbagai

aktivitas penelitian. Discovery Studio memberikan portofolio komprehensif alat

ilmiah terdepan dan tervalidasi di pasar, yang dapat membantu dalam setiap aspek

penelitian berbasis makromolekul (Accelrys., 2017).

2. Autodock Vina

AutoDock Vina adalah generasi baru perangkat lunak docking dari

Molecular Graphics Lab. Vina mencapai peningkatan yang signifikan dalam

akurasi rata-rata prediksi mode pengikatan, sementara juga naik dua lipat lebih

cepat dari AutoDock 4.1 Karena fungsi penilaian yang digunakan oleh AutoDock

4 dan AutoDock Vina berbeda dan tidak tepat, pada masalah tertentu, salah satu

program dapat memberikan hasil yang lebih baik (Morris, 2013). Perhitungan

gradien secara efektif memberikan algoritma optimasi “sense of direction” dari

sebuah evaluasi tunggal. Dengan menggunakan multithreading, Vina dapat jauh

lebih cepat dengan memanfaatkan CPU atau core CPU (Trott, 2009).

Docking molekul menggunakan Vina biasnaya dilakukan menggunakan

ukuran kotak default, yang dihitung berdasarkan koordinat ligan asli berinteraksi

dengan protein yang menarik dalam struktur eksperimen. Namun, koordinat ligan

Page 26: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

30

terikat tidak selalu tersedia, berbeda dengan struktur kimianya yang diketahui.

Ukuran molekul dapat dijelaskan oleh Radius of Gyration (Rg) yang secara luas

indikator yang digunakan untuk dimensi dan distribusi massa dari sebuah

molekul. Misalnya, analisis statistik menunjukkan hubungan langsung antara Rg

dan kekompakkan struktur protein (Jacques and Trewhella., 2010; Lobanov, et al.,

2008).

3. Avogadro

Avogadro dirancang untuk digunakan dalam kimia komputasi, molekuler

pemodelan, bioinformatika, ilmu material, dan lain sebagainya ( Menggambar

strukut kimia dengan perangkat lunak Avogadro sangat mudah dilakukan. Hanya

mengklik Draw Tool lalu mulai untuk membangun serta merancang molekul dari

atom dan fragmen. Setelah struktur molekul selesai dibuat, kita bisa

melakukannya optimasi geometri cepat dengan mudah dengan mengkliknya ikon

Optimalkan Geometri untuk merapikan gambar (Rayan and Rayan,2017).

4. ChemDraw

ChemDraw merupakan suatu aplikasi yang dapat menggambarkan struktur

senyawa 2D/3D yang dikembangkan oleh perusahaan kimia Camridgesoft.

ChemDraw bersama dengan Chem3D dan ChemFinder merupakan bagian dari

ChemOffice suite program dan tersedia untuk Macintosh and Microsoft.

ChemDraw memiliki banyak fungsi, diantaranya membuat nama dan struktur

suatu senyawa, membuat struktur stereo kimia dengan benar dari nama kimia,

menghitung rumus molekul dan berat molekul, dan mendapatkan nama IUPAC

dengan akurat dari struktur. Selain itu, ChemDraw dilengkapi dengan peringatan

jika terjadi kesalahan dalam pembuatan struktur kimia. Peringatan tersebut

biasanya merah dan mengelilingi bagian yang salah (ChemDraw, 2013).

2.7.3 Jenis Metode in Silico

1. Metode Untuk Visualisasi Gambar Senyawa

Visualisasi molekuler adalah aspek kunci dari analisis dan komunikasi dari

studi docking molekular. Pengamatan secara visual dilakukan untuk mengamati

perubahan posisi, konformasi, maupun interaksi intra atau antar molekul.

Visualisasi yang baik akan memberikan manfaat yang signifikan pada berbagai

Page 27: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

31

studi seperti perancangan obat, interaksi molekul bahkan dinamika molekul.

Visualisasi molekul dapat dilakukan pada perangkat lunak. Visualisasi dapat

menunjukkan struktur molekul sehingga selain sebagai grafis juga dapat sebagai

media komunikasi dan kolaborasi antara para ahli kimia komputasi serta publikasi

(Accelerys, 2018).

Untuk visualisasi diperlukan format kode file sehingga dapat

diterjemahkan komputer sebagai suatu gambaran struktur. Molekul harus

dijabarkan dalam bentuk identifikasi jenis atom meliputi lambang atom,

spesifikasi jenis atom, muatan dan keterangan lain bila diperlukan. Selanjutnya

berdasarkan identifikasi jenis atom dan koordinat tersebut akan diterjemahkan

menjadi susunan atom – atom dan oleh komputer untuk panjang ikatan yang

sesuai akan diterjemahkan menjadi ikatan atom. Gambaran umum ini berlaku

untuk seluruh program visualisasi komputer, yang membedakan hanya aturan

penulisan dan format detail yang lebih spesifik. (Leach, 1996).

2. Metode Untuk Uji Interaksi Obat-Reseptor

Uji interaksi obat dan reseptor dikenal juga dengan studi docking yaitu

teknik komputasional untuk eksplorasi prediksi pengikatan dari substrat atau

senyawa dengan reseptor, enzim atau binding site lainnya (Van de Waterbeemd,

1997).

Interaksi obat-reseptor sangat tergantung pada sifat geometri, konformasi,

dan elektronik dari molekul obat dan reseptor. Perkembangan teori kimia kimia

dan metode komputasional modern dipadukan dengan teknologi komputer

canggih, mampu mesimulasikan proses ineraksi obat reseptor. Prinsip dasarnya

adalah mengekspresikan sifat-sifat geometri, konformasi dan elektronik dari

molekul obat dan reseptor menjadi fungsi energi, dan dengan meminimalkan

fungsi energi akan didapatkan bentuk geometri yang optimal dan paling stabil

yang mencerminkan kekuatan ikatan obat-reseptor. Kekuatan ikatan obat reseptor

inilah yang dapat mempresentasikan aktivitas biologis obat, yang dinyatakan

dengan docking score (Siswandono, 2011).

Molekul docking (MD) adalah prosedur komputasi yang mencoba untuk

memprediksi non-kovalent pengikatan makromolekul atau, lebih sering, dari

makromolekul (reseptor) dan kecil molekul (ligan) secara efisien, dimulai dengan

Page 28: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

32

struktur tak terikat, struktur yang diperoleh dari simulasi MD, atau pemodelan

homologi, dll. Tujuannya adalah untuk memprediksi konformasi yang terikat dan

afinitas pengikatan. Prediksi pengikatan molekul kecil ke protein sangat penting

secara praktis karena digunakan untuk memilah perpustakaan virtual molekul

mirip obat untuk mendapatkan petunjuk untuk pengembangan obat lebih lanjut.

Docking juga bisa digunakan untuk mencoba memprediksi yang terikat

konformasi pengikat yang diketahui, bila struktur holo eksperimental tidak

tersedia (Oleg Trott and Arthur J. Olson., 2016). Tujuan dari docking molekuler

adalah untuk memprediksi non-kovalent interaksi antara ligan dan

reseptornyaprotein (Brooijmans N. and Kuntz., 2003 ; Yuriev E and Ramsland

PA. La., 2013)

Afinitas pengikatan atau energi ikatan merupakan aspek penting yang

harus diperhatikan pada interaksi suatu molekul dengan makromolekul. Hasil dari

energi ikatan yang rendah menandakan bahwa suatu senyawa tersebut

membutuhkan energi yang sedikit untuk melakukan pengikatan atau interaksi.

Sehingga jika nilai energi ikatan yang dihasilkan lebih rendah maka dapat

meningkatkan potensi untuk melakukan pengikatan dengan protein target.

(Pujiastuti, 2017).

2.7.4 Database Pendukung Perangkat Lunak Uji in Silico

Perkembangan teknologi informasi saat ini, terutama internet, mampu

menghadirkan ruang – ruang interaksi virtual dan menyediakan informasi yang

dapat diakses secara cepat. Internet telah menjadi database terbesar setelah semua

orang berpartisipasi memberikan informasi terbaik yang dimiliki. Database

merupakan suatu kumpulan dara yang telah diatur sedemikian rupa sehingga

digunakan untuk memudahkan penggunanya untuk suatu keperluan analisis.

Informasi tentang kimia di internet tersedia dalam jumlah yang sangat memadai,

antara lain:

1. Protein Data Bank (PDB)

Protein Data Bank merupakan satu satunya penyedia dan penyimpan

informasi berupa struktur 3D protein, asam nukleat dan struktur kompleks RSCB

PDB dapat diakses di https://www.rcsb.org/pdb Pada penelitian ini digunakan

Page 29: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

33

untuk mendukung metode docking dengan perangkat lunak AutoDock Vina dalam

menyediakan ID reseptor senyawa obat yang akan di teliti.

Gambar 2.13 Logo Protein Data Bank (RSCB, 2018)

Dalam protein data bank terdapat molekul kehidupan yang dit’emukan di

semua organisme termasuk bakteri, yeast, tanaman, hewan dan manusia.’’

Database dalam protein data bank tersedia tanpa biaya kepada pengguna dan

diperbarui setiap minggu (Protein Data Bank, 2018).

2. PubChem

Gambar 2.14 Logo Pubchem (Pubchem, 2018)

PubChem adalah database kimia terbuka di National Instutues of Health

(NIH). PubChem dapat digunakan untuk memasukkan data terkait dalam

PubChem kemudian publik dapat menggunakannya. PubChem mengumpulkan

informasi struktur kimia, sifat fisika kimia, aktivitas biologis, kesehatan,

keamanan, data toksisitas dan lain-lain. Sejak diluncurkan pada tahun 2004,

PubChem menjadi sumber informasi kimia untuk peneliti, pelajar dan publik.

PubChem berisi informasi kimia terbuka terbesar yang memiliki kurang

lebih 94 juta senyawa yang didapatkan dari penelitian, usaha pengembangan, serta

Page 30: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

34

jurnal. Molekul yang tersedia di PubChem sebagian besar adalah molekul kecil

dan juga molekul besar yaitu senyawa kimia obat, nukleotida, karbohidrat, lipid,

peptida dan makromolekul modifikasi.(PubChem, 2018).

PubChem dirancang untuk memberikan informasi tentang aktivitas biologis

molekul ukuran kecil, umumnya mereka yang memiliki ukuran molekul kurang

dari 500 dalton. Penggabungan PubChem dengan Entrez sistem pencarian NCBI

menyediakan sub atau struktur, struktur dengan kemiripan data bioaktivitas serta

link ke informasi bersifat biologis dalam PubMed dan Sumber Protein Struktur

3D NCBI. Pada penelitian ini PubChem digunakan untuk mendukung AutoDock

Vina.

3. DrugBank

Gambar 2.15 Logo Drugbank (Drugbank, 2018)

DrugBank adalah sebuah database online informasi obat dan reseptor obat

yang komprehensif dan dapat diakses dengan gratis. Sebagai sumber

bioinformatika dan keminformatika, DrugBank mengkombinasikan data obat

seperti kimia, farmakologi dan farmasetik dengan informasi target obat seperti

bentuk, struktur dan jalur yang komprehensif. Database. DrugBank berisikan obat

– obat yang tercantum di Wikipedia. DrugBank telah digunakan secara luas oleh

industri obat, kimia medisinal, farmasis, dokter, pelajar dan masyarakat publik.

Versi terakhir DrugBank mengandung 11.002 data obat yang dapat diakses

dimanapun dengan gratis (DrugBank, 2018).

4. Chem Spider

ChemSpider adalah sebuah database molekul kimia yang dimiliki

oleh Royal Society of Chemistry.ChemSpider diakuisisi oleh Royal Society of

Chemistry (RSC) pada bulan Mei 2009. Sebelum diakuisisi oleh RSC,

ChemSpider dikendalikan oleh sebuah perusahaan swasta, ChemZoo Inc. Sistem

Page 31: BAB II TINJAUAN PUSTAKA - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/39976/3/BAB II.pdf · 2. 2AOT merupakan reseptor obat dipenhydramine yang merupakan golongan antihistamin yang menginhibisi

35

ChemSpider pertama kali dibuat pada Maret 2007 dalam bentuk rilis beta dan

bertransisi menjadi versi rilis pada Maret 2008. ChemSpider telah memperluas

dukungan generik dari database kimia untuk menyertakan dukungan dari koleksi

struktur kimia melalui pelaksanaan WiChempedia mereka. Database berisi

informasi terhadap lebih dari 50 juta molekul dari lebih dari 500 sumber

data(ChemSpider, 2015).