Uptake Tobramycin pada Sel Bakteri

Pada tahap awal, komponen kation tobramycin berikatan secara elektrostatis dengan komponen anion membran sel bakteri. Komponen tersebut adalah fosfolipid pada membran sel bakteri gram positif dan lipopolisakarida pada bakteri gram negatif. [1,10] Ikatan ini menyebabkan disrupsi stabilitas membran sel. Akibatnya, permeabilitas membran terganggu dan terjadilah inisiasi proses uptake tobramycin ke dalam sitoplasma sel.[1]

Inhibisi sintesis protein bakteri terjadi saat tobramycin telah memasuki sitoplasma. Dari tahap ini, ikatan tobramycin kembali menimbulkan kerusakan pada membran sitoplasma dan memfasilitasi uptake obat dalam konsentrasi lebih besar. Selanjutnya, proses uptake tobramycin berjalan cepat dan masif, menyebabkan mistranslasi protein dan gangguan sintesis protein. Tanda-tanda kematian sel pun mulai muncul.[1]

Mekanisme Kerja

Secara umum, aminoglikosida berikatan secara kuat pada A-site RNA ribosomal 16S. Obat-obat antibiotik yang termasuk dalam golongan ini memiliki spesifisitas berbeda pada bermacam-macam regio di A-site. Namun keseluruhan obat ini, termasuk tobramycin, memiliki kemampuan untuk mengubah konformasi atau susunan protein pada RNA ribosomal tersebut.[1,4]

Sintesis protein pada sel didahului oleh proses translasi sebagai hasil interaksi RNA transfer (tRNA) dan RNA messenger (mRNA). Ikatan tobramycin pada A-site menyebabkan perubahan konformasi atau susunan protein yang berakibat kesalahan pembacaan atau translasi mRNA.[1,4,10]

Secara struktural, protein yang dihasilkan akan mengalami defek, di mana tidak ada perpanjangan rantai peptida. Efek kesalahan sintesis protein ini mengakibatkan perubahan permeabilitas membran sel dan penumpukan konsentrasi aminoglikosida intrasel (post antibiotic effect).[1,4]

Selain itu, tobramycin juga dilaporkan dapat menyebabkan stres oksidatif pada sel melalui pembentukan superoksida dan hidroksil radikal.[4,10]

Farmakokinetik

Farmakokinetik tobramycin ditandai dengan absorpsi yang buruk jika diberikan secara oral.[11,12]

Absorpsi

Tobramycin diabsorpsi sangat minimal (< 1%) melalui saluran cerna, sehingga obat ini lebih direkomendasikan diberikan dengan cara lain.[1,2,12]

Dosis tunggal tobramycin 1 mg/kg yang diberikan secara intramuskular akan mencapai konsentrasi puncak sebesar 4-6 µg/ml dalam kurun waktu 30-60 menit. Setelah lewat 6 jam, konsentrasi menurun hingga < 1 µg/ml. Tobramycin dengan dosis sama yang diberikan melalui infus intravena yang habis dalam 30-60 menit, menunjukkan fluktuasi konsentrasi yang serupa dengan pemberian intramuskular.[2,11,12]

Bioavailabilitas tobramycin dalam bentuk inhalasi yang diberikan melalui nebulizer akan berbeda pada tiap pasien. Faktor yang diketahui berpengaruh adalah alat nebulizer yang digunakan dan variasi kondisi atau patologi saluran napas individu tersebut. [2]

Tobramycin yang diinhalasi tidak dapat langsung memasuki sel epitel, sehingga sebagian besar tetap ada di saluran napas. Penelitian terkait konsentrasi obat ini pada sputum juga menunjukkan hasil yang berbeda-beda. Dalam 10 menit pasca pemberian tobramycin dosis 300 mg dalam bentuk larutan nebulizer, konsentrasi obat di dalam sputum ditemukan dengan rerata 1237 µg/g.[2,9]

Absorpsi tobramycin pada jaringan okular pernah diteliti menggunakan sampel kelinci. Dilaporkan bahwa dalam 1-2 jam pasca pemberian tobramycin topikal (tetes mata) dengan dosis 3 mg/mL, konsentrasi puncak pada kornea sebesar 4,5 µg/g dan di aquos humor sebesar 0,28 µg/ml. Laju absorpsi meningkat pada permukaan kornea yang mengalami erosi.[2]

Distribusi

Hanya 10% tobramycin yang berikatan dengan protein. Obat ini utamanya terdistribusi di cairan ekstraseluler dan tidak dapat langsung memasuki sel. Volume distribusi tobramycin hampir sama dengan volume cairan ekstrasel, menunjukkan bahwa obat ini terdistribusi secara luas hampir ke seluruh jaringan.[1,2,12]

Peningkatan volume distribusi, yang berarti menurunnya konsentrasi serum, ditemukan pada pasien dengan luka bakar luas, sepsis, demam tinggi, peritonitis, dan gagal jantung kongestif, sehingga penyesuaian dosis dan konsentrasi obat dalam serum harus lebih diperhatikan.[11,12]

Pada kasus meningitis, tobramycin dapat dideteksi di cairan serebrospinal dengan pemberian intravena atau intramuskular meskipun konsentrasinya sangat kecil. Tobramycin juga dapat melewati sawar darah plasenta dan terdeteksi pada cairan amnion. Pada ibu menyusui, tobramycin yang diberikan dengan rute intravena dan intramuskular juga terdistribusi hingga ke ASI.[2]

Metabolisme

Tobramycin, seperti obat golongan aminoglikosida lain, tidak melalui proses metabolisme, sehingga akan diekskresikan dalam bentuk tidak berubah.[1,2]

Eliminasi

Tobramycin diekskresikan dalam bentuk tidak berubah di urine. Ekskresi terjadi melalui proses filtrasi di glomerulus dan laju ekskresinya berbanding lurus dengan klirens kreatinin pada pasien dewasa.[2,11,12]

Pada pasien dengan fungsi ginjal normal, waktu paruh tobramycin adalah 1,8–2,6 jam. Dalam 24 jam, 93% obat telah diekskresikan dalam urine. Dengan dosis tunggal tobramycin sebesar 1 mg/kgBB yang diberikan melalui rute intramuskular, konsentrasi puncak di urine dapat mencapai 75-100 µg/ml.[2]

Sementara itu, pada pasien dengan klirens kreatinin < 10 ml/menit, ekskresi dapat berlangsung sangat lambat dengan waktu paruh mencapai kisaran 30–56 jam.[12]

Tobramycin yang diberikan melalui nebulizer dan tidak diabsorpsi secara sistemik, akan diekskresikan melalui sputum yang keluar saat batuk. Waktu paruh ekskresinya berkisar 3–4 jam.[2,9]

Resistensi

Resistensi pada tobramycin terjadi melalui beberapa mekanisme baik secara ekstrinsik maupun intrinsik. Dalam satu mikroorganisme patogen yang bersifat resisten, beberapa mekanisme bisa terjadi bersamaan dan cenderung saling mempengaruhi.[1,4,13]

Mekanisme Modifikasi Oleh Enzim

Mekanisme ini bersifat kimiawi intrinsik dan merupakan mekanisme yang paling signifikan secara klinis dalam proses terjadinya resistensi terhadap antibiotik aminoglikosida, termasuk tobramycin. Resistensi terjadi disebabkan adanya inaktivasi kerja obat oleh sekelompok enzim aminoglycoside modifying enzymes (AME) yang dapat ditemukan pada bakteri patogen gram positif dan negatif.[1,4,13]

Secara sederhana, mekanisme kerja AME menyebabkan gangguan afinitas ikatan obat terhadap organ targetnya. Dinding sel bakteri berperan sebagai barrier penetrasi antibiotik, menyebabkan tingkat impermeabilitas dinding sel menjadi meningkat. Potensi antibakterial obat menurun sebab aminoglikosida gagal uptake ke intrasel.[1,13]

AME terdiri dari 3 kelompok enzim, yaitu aminoglycoside N-acetyltransferase (AAC), aminoglycoside O-nucleotidyltransferase (ANT), dan aminoglycoside O-phosphotransferase (APH). Kelompok ini dibedakan berdasarkan cara kerja, target site, serta efek modifikasinya terhadap gugus amino dan hidroksil pada obat tobramycin.[1,4,13]

Awalnya, AME diketahui hanya membawa gen prekursor resistensi/proto-resistance genes saja, di mana sebenarnya enzim ini lebih banyak berperan pada metabolisme sel secara umum. Namun, seiring waktu dan peningkatan paparan  terhadap antibiotik aminoglikosida, enzim ini menjadi penyebab utama kasus-kasus resistensi.[13,14]

Sebuah studi di India berhasil mengidentifikasi gen coding untuk AME melalui sampel bakteri. Pada organisme E. coli yang diteliti, terdapat gen enzim APH yang menyebabkan resistensi tingkat tinggi terhadap gentamicin, tobramycin, dan kanamycin. [14]

Meskipun demikian, mekanisme resistensi yang diteliti secara in vitro tidak secara pasti berkorelasi dengan kejadian resistensi in vivo. Untuk mengatasi ini, dikembangkan regimen terapi kombinasi menggunakan jenis antibiotik dengan mekanisme kerja berbeda guna menekan kemungkinan terjadinya mutasi yang berakibat pada resistensi.[13,14]

 

 

Direvisi oleh: dr. Gabriela Widjaja