unud-121-134200215-bab i-lampiran.pdf

7/24/2019 unud-121-134200215-bab i-lampiran.pdf

1/122

1

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.

1


2/122

2

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


3/122

3

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

prosesskin agingberupa 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 organhanya dalam

waktu 7 detik (Hukkanen et al., 2005; OBrian, 2006). Di dalam otak, nikotin

menginduksi pelepasan neurotransmiter-neurotransmiter, terutama dopamin di


4/122

4

brain reward system pada sistem limbik. Aktivitas nikotin pada brain reward

systemini 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 reinforcementkarena adanya proses toleransi, dan dari sini

muncul ketergantungan fisik (OBrian, 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).


5/122

5

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 (Gullstn 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 CYP2A6normal (wild type). Sebaliknya, beberapa penelitian lain


6/122

6

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 (Gullstn, 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 (Munaf 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 (Munaf 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

cukup tinggi di Asia, yaitu mencapai 20% serta hubungannya secara langsung


7/122

7

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

CYP2A6dan 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


8/122

8

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.


9/122

9

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Aging danDefinisinya

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 agingdapat 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 agingdan memberikan karakteristik fundamental yang harus dimiliki oleh

9


10/122

10

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 agingadalah

program dan aging adalah kebetulan. Teori program berdasarkan pemikiran


11/122

11

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


12/122

12

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).


13/122

13

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 apoptosisdi 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).


14/122

14

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-Gilfords

progeria dan Werners 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

VLDLdan 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,


15/122

15

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.


16/122

16

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 atherosclerosisyang 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.


17/122

17

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 strokedan 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).


18/122

18

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).


19/122

19

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; OBrian, 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


20/122

20

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, -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).


21/122

21

Tabel 2.1.Komponen Toksik Mayor pada Asap Rokok (Benowitz dan Fu, 2007)

NikotinCatechols

N-nitrosonornicotineFenol

Hidrokarbon Aromatik Polinuklear

Benzena

-NapthylamineNikel (karbonil)

Kadmium

Arsenik

Polonium-210 dan radium-226

Karbon monoksidaAsetaldehid

Oksida Nitrogen

Hidrogen Sianida

AcroleinAmmonia

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,

yaituNicotiana tabacumdan 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


22/122

22

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 pyridinedan pyrrolydine

(Gambar 2.1). Produksi nikotin memerlukan asam nikotinat (niacin) dan kationN-

methylpyrrolinium, yang didiversikan dariornithine. Produksi nikotin dalam daun

tembakau diinduksi oleh sinyalJasmonic acidsebagai 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.
http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Methyl_group/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Pyridine/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Pyridine/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Pyridine/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Methyl_group/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Methyl_group/http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Methyl_group/


23/122

23

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


24/122

24

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


25/122

25

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 m 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 (OBrian,

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


26/122

26

0 30 60 90 120

Waktu (Menit)

Konsentrasinikotind

alam

darahh(ng/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.


27/122

27

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).


28/122

28

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


29/122

29

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 Cotininedalam Darah (Hukkanen

et al.,2005). Konsentrasi cotininedalam darah meningkat mengikuti gelombang

peningkatan nikotin yang menandakan adanya proses metabolisme nikotin dalam

tubuh.

Waktu

Konsentrasi

dalamd

arah(ng/ml)

Co

tin

ine

Nikotin


30/122

30

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


31/122

31

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


32/122

32

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


33/122

33

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


34/122

34

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+ ROH + 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


35/122

35

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


36/122

36

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) (Gullstn, 2000).

Gambar 2.6.Reaksi Hidroksilasi oleh sistem Cyp dalam Mikrosom (Botham danMayes, 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 6A2Singkatan dari

sitokrom P450

Nomor Famili

Nomor Subfamili

Nomor Anggota

dalam subfamili

*4

Nomor alel

atau varian


37/122

37

Gambar 2.8.Perkembangan Gen CYPSelama Evolusi (Gullstn, 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


38/122

38

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 1(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 7-

Sentromer Telomere


39/122

39

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 cotininedengan nicotine iminium ionsebagai metabolit antaranya.

Signifikansi peran Cyp2a6 dalam metabolisme nikotin secara in vivo

didukung oleh penelitian yang dilakukan Sellers et alpada tahun 2000 dan 2003

dengan menggunakan inhibitor Cyp2a6 yaitu methoxsalen. Methoxsalen

mengurangi first pass metabolism nikotin yang terbukti dengan berkurangnya

kadar trans-3-hydroxycotininedalam urin perokok


40/122

40

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-1(5)-iminium menjadi cotinine


2. Flavin-Containing Monooxygenase 3 (Fmo3). Fmo3 merupakan enzim

utama yang bertanggung jawab terhadap pembentukan nikotin N-oksid



41/122

41

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-hydroxycotininemelalui 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 cotininedieksresikan dalam bentuk yang tetap dalam urin

(10-15% nikotin dan metabolit dalam urin). Sisanya dikonversi menjadi metabolit,

terutama trans-3-hydroxycotinine (33-40%), cotinineglukoronid (12-17%), dan

trans-3-hydroxycotinine glukoronid (7-9%) (Hukkanen et al., 2005). Aspek

kuantifikasi ini dapat lebih jelasnya dilihat pada gambar 2.12.


42/122

42

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.

NicotineGlucoronide

Nicotine N Oxide

Nicotine

Isomethonium Ion

Cotininemethonium Ion

CotinineGlucoronide

NICOTINE3-Pyridilacetic Acid Nicotine- ( ).Iminium Ion

COTININECotinine N Oxide

4-(3-Pyridil)-butanoic

Acid2-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- HydroxycotinineGlucoronide

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


43/122

43

Gambar 2.12. Metabolit Primer Nikotin dan Kuantifikasinya (Hukkanen et alv,

2005). Dalam bagan di atas tampak bahwa mayoritas nikotin diubah menjaditrans-3-hydroxycotinineuntuk 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


44/122

44

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).


45/122

45

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.,

2003).


46/122

46

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 GenetikPenggunaan obat-obatan

tertentu


47/122

47

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 CYP2A13pada 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


48/122

48

mekanisme homeostasis sebagai respons penggunaan obat atau zat kimia tertentu

secara berulang (OBrian, 2006). Obat-obatan atau zat kimia tertentu dapat

mempengaruhi banyak sistem pada tubuh kita yang pada awalnya ada dalam

keadaan equilibrium. Sistem ini akan menemukan keseimbangan baru dengan

hadirnya efek inhibisi atau stimulasi dari obat. Seseorang yang berada pada status

adaptasi atau tergantung secara fisik memerlukan asupan obat yang kontinyu

untuk mempertahankan fungsi sistem tubuhnya yang normal. Jika asupan obat

dihentikan dengan tiba-tiba, muncullah ketidakseimbangan lagi, dan sistem yang

berkaitan harus mengatur ulang kembali untuk mencapai kondisi equilibrium

tanpa intervensi obat.

Satu-satunya bukti aktual adanya proses toleransi adalah timbulnya

sekelompok gejala-gejala yang dikenal dengan withdrawal syndromejika asupan

obat dihentikan. Gejala withdrawal sedikitnya berasal dari 2 sumber, yaitu (1)

proses pengeluaran obat penyebab ketergantungan, (2) bangkitan berlebihan dari

sistem saraf pusat (SSP) sebagai bentuk mekanisme readaptasi hilangnya efek

obat. Variabel farmakokinetik mempunyai peran yang sangat penting dalam

menentukan amplitudo dan durasi withdrawal syndrome. Gejala dan tanda

withdrawal syndrome sangat spesifik untuk jenis obat dan cenderung

menunjukkan efek kebalikan dari efek obat sebelum proses toleransi terjadi.

Misalkan, penghentian tiba-tiba asupan agonis opioid yang memiliki efek miosis

dan bradikardia akan menimbulkan gejala withdrawal syndromeberupa midriasis

dan takikardia.


49/122

49

Toleransi, ketergantungan fisik, dan withdrawal syndromeadalah fenomena

biologis. Mereka merupakan konsekuensi alami dari penggunaan obat dan dapat

dibuktikan pada hewan coba atau pada manusia setelah penggunaan obat

berulang. Fenomena ini tidak mengimplikasikan bahwa individu yang

bersangkutan terlibat masalah kecanduan atau penyalahgunaan obat (abuse).

Kecanduan dan penyalahgunaan obat, yang dalam bahasa inggris disebut dengan

addiction dan abuse, merupakan sindroma perilaku yang dikarakteristikkan oleh

pola kompulsif pada penggunaan obat dari dosis minimal sampai dosis yang

adiktif. American Psychiatric Association (APA) mendefinisikan kecanduan

sebagai sekelompok gejala yang mengindikasikan bahwa individu meneruskan

penggunaan obat walaupun telah muncul berbagai masalah yang secara signifikan

terkait penggunaan obat tersebut (OBrian, 2006).

2.13. Farmakogenetika

Farmakogenetika adalah studi yang menilai variasi respons terhadap obat oleh

karena pengaruh faktor genetik (Relling dan Giacomini, 2006). Pada aspek yang

lebih luas, farmakogenetika mencakup farmakogenomik yang melibatkan studi

keseleruhan genom untuk menilai determinan multigenik terhadap respons obat.

Respons terhadap obat adalah salah satu bentuk fenotip hasil interaksi faktor

genetik dan lingkungan. Jadi, respons individual terhadap obat tergantung pada

interaksi kompleks antara faktor genetik dan faktor lingkungan. Oleh sebab itu,

variasi respons obat antar individu dapat dijelaskan dengan variasi faktor

lingkungan dan/atau faktor genetik. Sejauh mana proporsi variabilitas respons

obat ditentukan oleh faktor genetik? Studi famili klasik dapat memberikan


50/122

50

beberapa informasi penting untuk menjawab pertanyaan itu. Studi pada anak

kembar telah memberikan bukti bahwa variasi metabolisme obat memiliki

kecenderungan yang tinggi untuk diwariskan. Selain itu, perbandingan variabilitas

antara intra-twin vs. inter-pair study juga menunjukkan bahwa sekitar 75-85%

variasi pada farmakokinetik obat dapat diwariskan (Relling dan Giacomini, 2006).

2.14. Polimorfisme pada Gen CYP sebagai Dasar Variasi Farmakokinetik

Nikotin

2.14.1. Konsep Polimorfisme Genetik

Sekuens DNA pada suatu tempat dalam genom antar individu di seluruh

dunia tidaklah tepat sama, tetapi menunjukkan variasi. Perbedaan atau variasi

sekuens dapat muncul tiap 1000 sampai 2500 pasang basa. Perbedaan ini 2,5 kali

lebih tinggi pada tempat-tempat yang tidak mengkode protein (non-protein-coding

region, mencapai 98% genom), yaitu sekitar 1/1000 pasang basa, dibandingkan

dengan tempat yang mengkode protein (protein-coding region) yang hanya

1/2500 pasang basa. Perbedaan ini tampaknya menunjukkan tekanan seleksi alam

yang lebih besar pada tempat-tempat tersebut dalam genom, sehingga frekuensi

mutasinya rendah selama perjalanan evolusi (Nussbaum et al.,2007).

Jika, suatu varian gen sangat sering ditemukan dalam suatu populasi, maka

gen tersebut dikatakan polimorfik. Jadi, polimorfisme didefinisikan sebagai

variasi bentuk dari gen, protein atau kromosom yang menghasilkan dua atau lebih

varian dan masing-masing varian memiliki frekuensi yang cukup tinggi. Frekuensi

yang demikian tinggi tidak hanya disebabkan proses mutasi genetik berulang saja

(Young, 2005). Suatu gen dikatakan polimorfik jika gen tersebut memiliki varian


51/122

51

dengan frekuensi paling sedikit 1% dalam populasi, jika lebih kecil dari 1% maka

disebut sebagai varian langka (rare variants). Dengan kriteria ini, penyakit

genetik termasuk sebagai varian langka, tetapi perlu ditekankan di sini bahwa

frekuensi alel tidak menunjukkan korelasi yang jelas dengan efek gen terhadap

kesehatan individu (Nussbaum et al.,2007).

Tabel 2.2.Jenis-jenis Polimorfisme DNA (Nussbaum et al.,2007)

Polimorfisme

Mekanisme

Polimorfisme Jumlah AlelSNP (Single Nucleotide

Polymorphism)

Substitusi satu basa atau

salah satu dari dua basa

yang lainnya pada satu

lokasi

2

In-del (insersi-delesi)

Simple In-del

Polymorphism

STRP(Short Tandem

Repeat Polymorphism)

VNTR(Variable

Number of Tandem

Repeat)

Ada atau tidaknya

segmen pendek dari DNA

~5-25 kopi unit

pengulangan di-,tri, atau

tetra nukoleotida,membentuk susunan

tandem

Ratusan sampai ribuan

kopi unit pengulangan 10-

100 nukoleotida,

membentuk sususan

tandem

2

5 atau lebih

5 atau lebih

CNP(Copy Number

Polymorphism)

Ada atau tidaknya

segmen DNA sepanjang

200 bp-1,5 Mb, walaupun

duplikasi tandem

sebanyak 2, 3, 4, atau

lebih dapat terjadi

2 atau lebih

Terdapat banyak jenis-jenis polimorfisme. Beberapa polimorfisme adalah

akibat delesi, duplikasi, triplikasi dan seterusnya dari beberapa ratus hingga juta

pasang basa. Polimorfisme ini tidak selalu terlibat dalam munculnya penyakit


52/122

52

genetik, meskipun sejumlah di antaranya dapat menyebabkan penyakit genetik

yang serius. Polimorfisme juga dapat berupa perbedaan hanya dalam satu atau

beberapa pasang basa dalam gen, di antara gen, atau di dalam intron. Variasi

bentuk ini dapat tidak memiliki konsekuensi apapun dan hanya terdeteksi saat

dilakukan analisis DNA. Sementara beberapa di antaranya terutama jika

perubahan terletak dalam protein-coding regions, regulatory regions (promoter,

enhancer, silencer, dan lain-lain), dapat menyebabkan perubahan fenotip melalui

perubahan protein yang dikodenya dengan cara perubahan strukturnya atau

jumlahnya (Nussbaum et al.,2007).

Polimorfisme pada gen telah berkembang selama proses evolusi melalui

berbagai macam mekanisme, seperti point mutation (missesnse, nonsense atau

frame-shift), konversi gen, delesi, dan insersi. Banyak SNP juga telah ditemukan

tersebar dalam genom (Gullstn, 2000).

2.14.2. Polimorfisme Gen CYP2A6

Adanya polimorfisme akan tampak pertama kali pada tingkat fenotip. Variasi

dalam aktivitas enzim atau dalam laju eliminasi suatu bahan yang menjadi

substrat enzim terkait telah dijadikan sebagai dasar pengukuran adanya variasi

fenotip. Hal ini banyak dilakukan pada enzim-enzim mikrosom hati baik secara in

vivo maupun in vitro pada hewan. Pada manusia, polimorfisme tertentu dari

XMEs (Xenobiotic Metabolizing Enzymes) telah banyak ditemukan dengan

melihat adanya kegagalan metabolisme obat-obat tertentu atau bahkan gagalnya

suatu terapi (Gullstn, 2000).


53/122

53

Contoh polimorfisme pada XMEs yaitu polimorfisme pada gen CYP1A1yang

menyebabkannya memiliki 4 varian, yaitu CYP1A1*2A, CYP1A1*2B, CYP1A1*3,

dan CYP1A1*4. Masing-masing varian yang diberi nomor setelah tanda bintang

sesuai dengan urutan ditemukannya memiliki aktivitas enzim yang berbeda-beda

dan bahkan beberapa varian tertentu di antaranya meningkatkan risiko kanker

paru terutama jika bersamaan dengan efek mutasi sinergistik dari gen p53, Ki-ras

atau GSTM1(Gullstn, 2000). Polimorfisme juga terjadi pada gen CYP2A6yang

menjadi fokus bahasan dalam penelitian ini. Polimorfisme pada gen tersebut

sekarang menghasilkan sekitar 37 varian atau alael dan terus bertambah melalui

penelitian-penelitian yang dilakukan terhadapnya. Variasi yang terjadi tidak hanya

pada tingkat genotip tetapi juga pada tingkat fenotip berupa bertambah atau

berkurangnya dan bahkan pada beberapa varian, hilangnya aktivitas enzim sama

sekali (null mutation) yaitu pada alel CYP2A6*4. Mekanisme yang bertanggung

jawab terhadap hilangnya atau duplikasi gen adalah unequal crossing-over

dimana saat crossing-over, gen CYP2A6dari kromatid yang homolog berpasangan

tidak sejajar dengan CYP2A7 yang berada di samping gen CYP2A6 (flanking

region). Unequal croosing-over seperti ini bisa saja terjadi mengingat gen

CYP2A7 memiliki sekuens yang hampir persis sama dengan CYP2A6 dengan

tingkat kemiripan sebesar 96% jika dilihat dari sekuens nukleotida dalam

genomnya (Gullstn, 2000).

Pada tabel di bawah ini, tabel 2.3 disajikan 28 alel gen CYP2A6 beserta

dengan variasi sekuens nukleotida, dan efeknya in vivomaupun in vitro. Sebagian

besar varian dari normal atau wild type menghasilkan fenotip enzim dengan


54/122

54

aktivitas yang menurun, meskipun ada juga yang menghasilkan peningkatan

aktivitas enzim yang dikodenya akibat duplikasi gen CYP2A6. Hampir semua

varian merupakan SNP(Single Nucleotide Polymorphism). Adanya polimorfisme

ini mengakibatkan missense mutation dan gangguan terhadap efektifitas

regulatory elementsepertipromoter(TATA box) atauproximal promoter elements

(CCAAT box). Satu varian alel, yaitu CYP2A6*4 merupakan akibat delesi

keseluruhan gen CYP2A6 yang disebabkan oleh adanya unequal crossing over

saat pembelahan meiosis pembentukan sel gamet dengan salah satu sel gamet

mendapatkan 2 gen CYP2A6(duplikasi) dan sel gamet yang lain mengalami delesi

seperti yang telah dijelaskan di atas.

2.15. Farmakodinamika Nikotin

2.15.1. Efek Nikotin pada Sistem Kardiovaskular, Respirasi, Endokrin dan

Metabolisme Tubuh Secara Umum

Efek Nikotin pada sistem kardiovaskular diperantarai oleh stimulasi simpatik

akibat peningkatan katekolamin dalam sirkulasi. Nikotin menyebabkan stimulasi

simpatis ini melalui mekanisme perifer dan sentral. Mekanisme aktivasi melalui

sistem saraf pusat (SSP), di antaranya adalah aktivasi kemoreseptor perifer,

terutama kemoreseptor karotid, dan efek langsung pada batang otak serta sumsum

tulang belakang..


55/122

55

Tabel2.3.

BeberapaMac

amAlelGenCYP2A6beserta

FenotipnyaInVivodanInVitr

o(Hukkanenetal.,

2005)


56/122

56

Sedangkan yang termasuk mekanisme perifer di antaranya adalah pelepasan

katekolamin dari kelenjar adrenal dan ujung saraf pada dinding vaskular.

Keseluruhan mekanisme nikotin ini meningkatkan denyut jantung dan tekanan

darah.

Nikotin juga mempengaruhi aliran darah secara diferensial ke organ-organ

yang berbeda, menyebabkan vasokonstriksi pada beberapa jaringan pembuluh

darah (misal kulit) dan vasodilatasi pada jaringan pembuluh darah di tempat lain

(misal jaringan otot). Vasokontriksi pada jaringan kulit akan mengurangi suhu

pada permukaannya. Nikotin juga menginduksi vasokonstriksi pada pembuluh

darah koroner. Vasokonstriksi koroner tersebut tampaknya diperantarai oleh

katekolamin. Selain pada sistem kardiovaskular, nikotin juga memiliki pengaruh

pada sistem respirasi, yaitu berupa konstriksi bronkus dan peningkatan produksi

mukus. Hal ini akan meningkatkan tahanan terhadap aliran udara pernapasan, dan

menurunkan ventilasi paru.

Laju metabolisme tubuh secara umum dipengaruhi juga oleh nikotin. Seorang

perokok rata-rata memiliki berat badan 4 kg lebih rendah dibandingkan dengan

bukan perokok. Berat badan yang lebih rendah ini dipertahankan oleh keadaan

metabolisme yang tinggi dan nafsu makan yang tertekan. Berhentinya kebiasaan

merokok akan kembali meningkatkan nafsu makan dan asupan kalori, akibatnya

terjadi peningkatan berat badan selama 6-12 bulan setelahnya. Pada sistem

endokrin, nikotin menstimulasi pelepasan ACTH dan kortisol serta -endorfin.

Dengan demikian nikotin terbukti memiliki efek analgesik (Britton et al.,2000).


57/122

57

2.15.2. Efek Psikoaktif dari Nikotin dan Patofisiologi Ketergantungan Fisik

Individu pada Nikotin

Nikotin termasuk dalam obat-obatan yang memiliki efek adiktif seperti

halnya kokain, heroin, morfin atau amfetamin. Obat-obat adiktif tersebut memiliki

dua karakteristik penting sehubungannya dengan perilaku pemakainya, yaitu (1)

menimbulkan efek dalam otak yang menyenangkan dan mendorong

penggunaannya kembali (self-administration) pada hewan coba ataupun pada

unud-121-134200215-bab i-lampiran.pdf

Documents