11/28/2014
ACUTE VS CHRONIC EXPOSURE: Acute exposure occurs when a dose is delivered as a single event. Chronic exposure is likely to be small quantities of a substance over a long period of time which often results in the slow accumulation of compound in the body. Evaluation of cumulative toxic effects is receiving increased attention because of chronic exposure to low concentrations of various natural and synthetic chemical substances in the Kuliah Bioesai environment
Uji Toksisitas pada Pengembangan Obat
Thanq
TUJUAN PEMBELAJARAN
Memahami pentingnya peran uji toksisitas dalam pengembangan obat, Mampu menjelaskan komponen-komponen uji toksisitas yang biasa dilakukan,
Mengerti hubungan antara masing-masing uji.
IPB S2 KIMIA 2014
1
11/28/2014
MENGAPA PERLU UJI TOKSISITAS?? Zat yang memiliki efek terapeutik kemungkinan memiliki efek tak diinginkan. Tidak ada obat yang bebas dari efek toksik. Semua bahan kimia dan zat esensial lainnya seperti oksigen dan air, bisa toksik bila dalam jumlah besar.
Membuktikan bahwa obat baru akan aman Dosis
yang akan digunakan Efek yang akan diberikan
Menuju uji klinik Pada
populasi lebih besar Pemberian jangka waktu lebih lama
sumber: THAMMISHETTY S.
2
11/28/2014
Paradigma saat ini: The Exposure-response Continuum
Paradigma Baru: Activation of Toxicity Pathways Exposure
Exposure
Tissue Dose
Biologically Effective Dose
Early Responses
Late Responses
Tissue Dose
Pathology
Biologic Interaction
Low Dose Higher Dose Higher yet
Perturbation
Physiologically Based Pharmacokinetic Models
Tissue Dose Metric
Mode of Action
Pharmacokinetics
Normal Biologic Function
Biologic Inputs Early Cellular Changes
Pharmacodynamics
Adaptive Stress Responses
Cell Injury
Morbidity and Mortality
3
11/28/2014
Toxicity Pathways Jalur Toksisitas: jalur respons seluler bila cukup mengalami pertubasi (gangguan) maka diprediksi mengalami efek merugikan terhadap kesehatan.
Untuk menilai keamanan suatu obat , berbagai studi toksisitas dapat dilakukan pada hewan laboratorium.
4
11/28/2014
METODE STANDAR
Metode distandarisasi oleh: Society for Testing and Materials (ASTM) Organization for Economic Cooperation and Materials (OECD) – (Europe based) National Toxicology Program (NTP)
UJI TOKSISITAS YANG TRADISIONAL
Penapisan
American
Semua protokol tersedia di US EPA, Federal Register.
Toksisitas In vitro Membantu
membuat disain studi yang baik
Toksisitas mekanistik Penemuan Menjelaskan
relevansi
Penilaian keamanan (safety assessment) Hubungan
dosis dan respon
5
11/28/2014
614 351
614 351
Uji Toksisitas 1. 2. 3. 4.
Uji Uji Uji Uji 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5
Uji toksisitas pada hewan
toksisitas akut (dosis tunggal) toksisitas subkronik (dosis berulang) toksisitas kronik (dosisi berulang) khusus Uji mutagenisitas Uji perkembangan dan reproduktivitas Uji karsinogenik Uji neurogenik, dst………………….
Asumsi
1) Extrapolasi dari hewan ke manusia sangat mungkin - penyesuaian dosis - karsinogen terhadap manusia juga beberapa spesies hewan - Perbedaan spesies terutama karena perbedaan sistim metabolismenya 2) Paparan dosis tinggi dibutuhkan
11
12
6
11/28/2014
PRINSIP UJI TOKSISITAS SOP harus diikuti secara rinci dalam melakukan uji-uji toksisitas. Harus dilakukan oleh individu terlatih dan berkualifikasi. Harus memenuhi norma good laboratory practices. Zat uji dan sistemnya harus terkarakterisasi dan terstandarisasi.
Uji toksisitas dengan hewan, 2 prinsip utama:
Suatu efek yang ditimbulkan oleh suatu zat pada hewan lab, bila memenuhi persyaratan, interpertasinya dapat diproyeksikan pada manusia. Terpaparnya hewan lab terhadap zat toksik dengan dosis tinggi, suatu hal yang penting dan merupakan metode yang sah untuk menemukan kemungkinan bahayanya pada manusia.
7
11/28/2014
614 351
UJI TOKSISITAS AKUT:
Efek merugikan terjadi dalam waktu singkat setelah pemberian oral suatu dosis tunggal atau dosis berulang dalam 24 jam. Pertimbangan: spesies hewan, jenis kelamin, jumlah hewan, cara dan frekuensi pemberian, dosis, observasi
UJI TOKSISITAS AKUT
Termasuk dosis letal (mematikan)/konsentrasi dan paparan jangka pendek.,
Muncul efek segera setelah paparan,
Titik akhir biasanya kematian, biasanya untuk peroleh LD50 /LC50
LD50 adalah dosis toksik yang mematikan setengah dari populasi.
16
8
11/28/2014
614 351
ORGANISME UTK TOKSISITAS AKUT
UJI TOKSISITAS AKUT Metode
Route: cara pemberian yang diingini (mis oral atau suntik) Spesies: 1 rodent + 1 non-rodent Dosis : > 5 level Pengamatan: sampai dengan 14 hari
Indikator
Spesies:
Umum Siklus hidup dikenal murah Siklus hidup pendek Tahan banting di lab
LD50 + 95% confidence interval Toksisitas dengan mengamati fungsi organ Histopatologi, hematologi dll 17
9
11/28/2014
UJI TOKSISITAS SUBKRONIK:
SCREENING TEST
Suatu senyawa dapat dikatakan tidak toksik dengan uji akut, tetapi bisa jadi toksik setelah paparan ulang dengan rentang waktu yang lebih lama walau dosis rendah. Hal ini disebabkan akumulasi dan perubahan enzimatik dalam tubuh serta gangguan fisiologis maupun homeostasis biokimianya. Mengevaluasi efek merugikan dari paparan berulang suatu zat selama waktu tertentu, yaitu sebagian dari masa hidup (umur) suatu hewan lab.
100 0
% Responding
[X] mg/L # dead
none
none
some
all RIP
all RIP
0
0
30%
100%
100%
10-2
10-1
100
101
Concen. 10-3
10
11/28/2014
614 351
UJI TOKSISITAS SUBKRONIK:
UJI TOKSISITAS SUBKRONIK: Rute pemberian dapat secara oral, dermal dan inhalasi. Pada studi subkronik, pemberian oral dan inhalasi biasanya dilakukan selama 3 bulan pada hewan umur pendek (roden) dan 1 tahun untuk hewan umur panjang (anjing) Uji dermal biasanya kurang lebih 1 bulan.
Tujuannya: 1. Estimasi NOAEL (No observed adverse effect level) dan MTD (maximal tolerable dose) 2. Identifikasi organ sasaran yang mengalami keracunan setelah paparan berulang 3. Kalkulasi kisaran dosis yang dapat dijadikan pedoman dosis untuk uji toksisitas kronik 21
11
11/28/2014
614 351
614 351
UJI TOKSISITAS SUBKRONIK: Metode Rute: sesuai Spesies: 1 roden + 1 non-rodent Dosis : > 3 level + kontrol dosis tinggi………….. < 10% kematian ………… dosis rendah……………. Tidak ada toksisias Periode pengamatan: 30-90 hari MTD = highest dose that suppress <10% body wt gain in 90-days when compare to control group.
23
24
12
11/28/2014
614 351
614 351
UJI TOKSISITAS KRONIK:
UJI TOKSISITAS KRONIK:
Menggunakan konsentrasi sub-letal dan paparan jangka panjang, Efek bisa dari mana saja seperti biokimiawi, fisiologik; tetapi tidak kematian, Respon uji kronik dapat jangka waktu panjang atau permanen, Pada kondisi kronik, organism bisa bertahan akan tetapi reproduksi atau gennya bisa berubah.
Tujuan 1. Mengidentifikasikan spektrum toksisitas oleh dosis dengan kisaran luas, 2. Extrapolasi efek merugikan pada manusia, 3. Prediksi Tingkat keamanan pada paparan di manusia (Safety Factor, SF) 25
26
13
11/28/2014
614 351
UJI TOKSISITAS KRONIK:
JUMLAH HEWAN
METHOD Rute: sesuai Spesies: 1 rodent + 1 non-rodent Dosis : > 3 level + kontrol dosis tinggi………….. MTD ………… dosis ¼, 1/8, ………Tidak ada toksisias
Repeated study 28-hari: 5 jantan, 5 betina per tingkat dosis
Subkronik/Studi 90-hari:
Periode pengamatan: >90 hari sd 2 tahun
Roden: 10 jantan, 10 betina per tingkat dosis Non-roden: 4 jantan, 4 betina per tingkat dosis
Kronik:
Roden: 20 jantan, 20 betina Non-roden: 4 jantan, 4 betina
27
14
11/28/2014
NOAEL, LOAEL
Solution: select the highest NOAEL which is not in conflict with any LOAEL. Select the lowest LOAEL.
NOAEL the highest dose which does not cause an adverse effect in a given study LOAEL correspondingly the lowest dose which does cause an adverse effect
600
Exercise: Three studies with NOAEL and LOAEL for chemical x. The studies are equally valid, i.e. none of them can be disregarded.
400
Study 1: NOAEL 100 LOAEL 500 Study 2: NOAEL 200 LOAEL 300 Study 3: NOAEL 50 LOAEL 150
200
500
300
Highest NOAEL not in conflict with any LOAEL
Lowest LOAEL
100 0
Please suggest an overall NOAEL and LOAEL for chemical x based on the combined information from the three studies
0
1
2
3
4
The NOAEL 100 is the highest NOAEL which does not conflict with any LOAEL. The LOAEL 150 is the lowest LOAEL.
15
11/28/2014
614 351
614 351
Uji iritasi mata (Draize) METODE Eksklusi uji : pH <2 atau >12 Rute: mata Spesies: kelinci (New Zealand White) Dosis : 0.01- 0.1 ml or 100 mg kontrol : mata kontralateral eye Pengukuran: kornea, iris, konjungtiva 31
32
16
11/28/2014
614 351
614 351
Uji Iritasi Kulit
Uji Sensitasi Kulit
33
34
17
11/28/2014
614 351
Uji Toksisitas Perkembangan dan Reporduksi [Development and Reproductive Toxicity Test (DART)]
351 PERKEMBANGAN EMBRIONIK DAN614PERIODE KRITIS UNTUK TERATOGENESIS
Tujuan: mengevaluasi potensi toksisitas pada perkembangan dan sistem reproduksi hewan. Tipe studi Multigenerasi (2-3 G) tiga-segmen generasi tunggal 35
36
18
11/28/2014
614 351
614 351
37
38
19
11/28/2014
614 351
Target untuk DART Sistem Reproduksi
Hormon –hormon utama Spermatogenesis/ Ovulasi Fungsi kawin Viabilitas sperma/ fertilisasi Pembentukan plasenta tingkah laku maternal
Perkembangan anakan
Implantasi Perkembangan dan pematangan organ Pertumbuhan embrio atau fetus tingkah laku menyusu
39
20
