Mekanisme Kerja Antimikroba

Antimikroba memiliki berbagai macam mekanisme kerja terhadap mikroorganisme. Berdasarkan mekanisme kerjanya, antimikroba dibagi menjadi lima kelompok yaitu: (1) antimikroba yang mengganggu metabolisme sel mikroba; (2) menghambat sintesis dinding sel mikroba; (3) menghambat sintesis protein sel mikroba; (4) menghambat sintesis atau merusak asam nukleat sel mikroba; (5) mengganggu permeabilitas membaran sel mikroba. Berikut ini akan dijelaskan masing-masing kelompok dari antimikroba berdasarkan mekanisme kerjanya.

 

1. Antimikroba yang menghambat metabolisme sel mikroba

Berbeda dengan mamalia, mikroba membutuhkan asam folat untuk kelangsungan hidunya. Mikroba patogen harus mensintesis sendiri asam folat dari asam amino benzoat (PABA) untuk kebutuhan hidupnya. Koenzim asam folat diperlukan oleh mikroba untuk sintesis purin dan pirimidin (prekursor DNA dan RNA) dan senyawa-senyawa lain yang diperlukan untuk pertumbuhan seluler dan replikasi. Apabila asam folat tidak ada, maka sel-sel tidak dapat tumbuh dan membelah. Melalui mekanisme kerja ini diperoleh efek bakteriostatik. Antimikroba yang termasuk dalam kelompok ini yaitu obat-obat golongan sulfat seperti sulfonamid, sulfon, trimetropin, asam p-aminosalisilat (PAS).

Antimikroba (sulfonamid dan sulfon) yang menang bersaing dengan PABA untuk diikutsertakan dalam pembentukan asam folat akan membentuk analog asam folat yang nonfungsional sehingga kehidupan mikroba akan terganggu. Berdasarkan sifat kompetisi, efek sulfonamid dapat diatasi dengan meningkatkan kadar PABA. Untuk dapat bekerja, dihidrofolat harus diubah menjadi bentuk aktifnya yaitu asam tetrahidrofolat. Enzim dihidrofolat reduktase yang berperan di sini dihambat oleh trimetoprim, sehingga asam dihidrofolat tidak dapat direduksi menjadi asam tetrahidrofolat.

PAS merupakan analog PABA dan bekerja dengan menghambat sintesis asam folat pada M. tuberculosis. Sulfonamid tidak efektif terhadap M.tuberculosis dan sebaliknya PAS tidak efektif terhadap bakteri yang sensitif terhadap sulfonamid. Perbedaan ini disebabkan karena perbedaan enzim untuk sintesis asam folat yang bersifat sangat khusus bagi masing-masing jenis mikroba.

 

2. Antimikroba yang menghambat sintesis dinding sel mikroba

Bakteri memiliki struktur dinding sel yang unik karena berupa unit-unit glikan polimer yang digabungkan satu sama lain dengan ikatan silang peptida sehingga membentuk peptidoglikan dinding sel. Untuk membuat obat ini efektif secara maksimal, maka obat tersebut membutuhkan mikroba yang berproliferasi secara aktif. Obat ini sedikit atau tidak mempunyai efek pada bakteri yang tidak tumbuh. Obat yang termasuk dalam kelompok ini yaitu penisilin, sefalosporin, basitrasin, vankomisin, dan sikloserin.

Sikloserin dapat menghambat reaksi paling dini dalam proses sintesis dinding sel; kemudian diikuti berturut-turut oleh basitrasin, vankomisin, penisilin dan sefalosporin. Penisilin dan sefalosporin menghambat reaksi terakhir (transpeptidasi) dalam rangkaian reaksi tersebut. Tekanan osmotik dalam sel mikroba lebih tinggi dibandingkan tekanan osmotik di luar sel, sehingga kerusakan dinding sel mikroba akan menyebabkan terjadinya lisis yang merupakan dasar efek terjadinya bakterisida pada mikroba yang peka.

 

3. Antimikroba yang menghambat sintesis protein sel mikroba.

Sel mikroba memerlukan sintesis berbagai protein untuk kelangsungan hidupnya. Sintesis protein berlangsung di ribosom dengan bantuan mRNA dan tRNA. Ribosom bakteri terdiri atas dua subunit yang berdasarkan konstanta sedimentasi dinyatakan sebagai ribosom 3OS dan 5OS. Supaya berfungsi pada sintesis protein, kedua komponen ini akan bersatu pada pangkal rantai mRNA menjadi ribosom 7OS. Penghambatan sintesis protein dapat terjadi dengan berbagai cara. Obat yang termasuk kelompok ini yaitu golongan aminoglikosida, makrolid, linkomisin, tetrasiklin dan kloramfenikol.

Streptomisin berikatan dengan komponen ribosom 3OS dan menyebabkan kode pada mRNA salah baca oleh tRNA pada waktu sintesis protein. Hal ini akan mengakibatkan terbentuk protein yang abnormal dan nonfungsional bagi sel mikroba. Antibiotik aminoglikosida yang lain yaitu gentamisin, kanamisin, dan neomisin memiliki mekanisme kerja yang sama tetapi potensinya berbeda.

Eritromisin berikatan dengan ribosom 5OS dan menghambat translokasi kompleks tRNA-peptida dari lokasi asam amino ke lokasi peptida. Hal ini mengakibatkan rantai polipeptida tidak dapat diperpanjang karena lokasi asam amino tidak dapat menerima kompleks tRNA-asam amino yang baru. Linkomisin juga bekerja menghambat ribosom 5OS dan menghambat sintesis protein.

Tetrasiklin berikatan dengan  ribosom 3OS dan menghalangi masuknya kompleks tRNA-asam amino pada lokasi asam amino. Pada kloramfenikol berikatan dengan ribosom 5OS dan menghambat pengikatan asam amino baru pada rantai polipeptida oleh enzim peptidil transferase.

 

4. Antimikroba yang menghambat sintesis asam nukleat sel mikroba

Obat yang termasuk dalam kelompok ini yaitu rifampisin dan golongan kuinolon. Obat yang lainnya walaupun bersifat antimikroba karena sifat sitotoksisitasnya, pada umumnya hanya digunakan sebagai obat antikanker dan beberapa obat dalam kelompok terakhir ini dapat juga digunakan sebagai antivirus.

Salah satu derivat rifampisin yaitu rifamisin berikatan dengan enzim polimerase-RNA (pada subunit) sehingga menghambat sintesis RNA dan DNA oleh enzim tersebut. Pada golongan kuinolon dapat menghambat enzim DNA girase pada mikroba yang berfungsi menata kromosom yang sangat panjang menjadi bentuk spiral hingga bisa muat dalam sel mikroba yang kecil.

 

5. Antimikroba yang mengganggu keutuhan membran sel mikroba.

Obat yang termasuk dalam kelompok ini yaitu polimiksin, golongan polien serta berbagai khemoterapeutik lain seperti antiseptik surface active agents. Polimiksin sebagai senyawa amonium-kuarterner dapat merusak membran sel setelah bereaksi dengan fosfat pada fosfolipid membran sel mikroba. Polimiksin tidak efektif terhadap bakteri Gram positif karena jumlah fosfor bakteri ini rendah. Bakteri Gram negatif menjadi resisten terhadap polimiksin ternyata jumlah fosfornya menurn.  Antibiotik polien bereaksi dengan struktur sterol yang terdapat pada membran sel fungi sehingga mempengaruhi permeabilitas selektif membran tersebut. Bakteri tidak sensitif terhadap polien karena tidak memiliki struktur sterol pada membran selnya. Antiseptik yang mengubah tegangan permukaan dapat merusak permeabilitas selektif dari membran sel mikroba. Kerusakan membran sel menyebabkan keluarnya berbagai komponen penting dari dalam sel mikroba yaitu protein, asam nukleat, nukleotida dan lain-lain.

Gambar 1 Tempat kerja dari obat antimikroba pada sel bakteri

 

 

 

Sumber:

Giguère S, Prescott JF, Dowling PM. 2013. Antimicrobial Therapy in Veterinary Medicine. Edisi ke-5. USA: Wiley Blackwell.

Gunawan SG, Nafrialdi RS, Elysabeth. 2007. Farmakologi dan Terapi. Edisi ke-5. Jakarta: Departeman Farmakologi dan Terapeutik FK-UI.

Mycek MJ, Harvey RA, Champe PC, Fisher BD. 2001. Farmakologi Ulasan Bergambar. Edisi ke-2. Jakarta: Widya Medika.