Kanal Ion >> Tugas Farmakologi Molekuler (2009)

PENDAHULUAN

Keberadaan kanal ion pertama kali di pertama kali dihipotesiskan oleh Alan Hodgkin dan Andrew Huxley (ahli biofisika Inggris) pada tahun 1952 sebagai bagian dari teori mereka mengenai impuls syaraf dan mendapatkan hadiah nobel. Keberadaan kanal ini kemudian dikonfirmasikan oleh Erwin Neher dan Bert Sakman pada th 1970 dengan menggunakan teknik perekaman elektrik yang disebu “patch clamp” yang juga membawanya mendapatkan hadiah nobel 1991. 

Hingga saat ini, ratusan ilmuwan telah melanjutkan penelitin di bidang tersebut untuk mencapai pengertian yang lebih dalam mengenai bagaimana kanal tersebut bekerja. kanal ion memainkan peranan penting dalam banyak tipe sel. Berbagai penyakit terjadi disebabkan karena adanya disfungsi kanal ion, antara lain penyakit aritmia jantung, diabetes, hipertensi, angina pectoris, dan epilepsi. Karena itu, kanal ion saat ini merupakan salah satu target aksi favori untu penemuan obat baru.



Berdasarkan aktivitasnya, kita dikenalkan sedikitnya 5 macam kanal ion, antara lain:

Voltage-gate channel (kanal ion teraktivasi voltase). Kanal ini bisa berespon jika ada perubahan potensial membran sel. Kalau terjadi depolarisasi kanal ini akan membuka, nah kalau terjadi hiper polarisasi maka akan menutup. Contoh Kanal ion Na+ dan K+.

Ligand-gate channel (Kanal ion teraktivasi Ligand). Kanal ini akan berespon oleh keberadaan molekul ligand spesifik yang ada didaerah ekstra sel ditempat kanal ada. Contoh: reseptor asetilkolin Nikotinik, reseptor NMDA dan lain-lain.

Calcium-activated channel (kanal ion teraktivasi kalsium). Respon yang terjadi karena pengaruh senyawa yang ada di bagian intrasel. Misal Ca++, dan cAMP.

Strecth-activated channel (kanal ion teraktivasi oleh kekuatan mekanik). Kanal ini dapat membuka dan menutup sebagai respon terhadap kekuatan mekanis karena sel mengembang atau mengkerut.

G protein-gate channel (kanal ion terkait protein G). Kanal ini terkait protein G dan teraktivasi kalau protein G teraktivasi. Contoh: reseptor asetilkolin Muskarinik. Kanal ini sendiri punya fungsi vital dalam menjaga konsentrasil arutan antara intra dan ekstra sel, kan secara teori sel itu antara bagian dalam dan luarnya berbeda komposisi ionnya. di dalam lebih cenderung terdapat ion K lebih banyak, sedang di luar sel ion Na lebih banyak. perbandingan nya sekitar 10 kali.

PEMBAHASAN

Macam kanal ion :

• Kanal Na+
• Kanal K+ 
• Kanal Cl- 
• Kanal Ca++

Peran kanal ion :

• Kanal Na+ : berperan dalam penyampaian impuls saraf/potensial aksi depolarisasi
• Kanal K+ : kekuatan penstabil, repolarisasi/hiperpolarisasi
  Kanal Ca++ penting dalam signaling sel, Berbagai aksi: kontraksi, eksositosis, pelepasan neurotransmitter 
• Kanal Cl- : aliran osmotic, hiperpolarisasi 

KANAL ION Na+ 

• Bertanggung jawab meneruskan potensial aksi yang akan terbuka jika terjadi depolarisasi
• Jika terjadi depolarisasi maka kanal ion Na terbuka sehingga ion Na melintasi membran. 
• Jika depolarisasi lebih lanjut pada kanal ion di sebelahnya maka kanal ion Na tadi akan inaktif yang terjadi berturut-turut ke kanan sehingga potensial aksi terhantar sepanjang akson hingga ujung saraf

Contoh obat yang beraksi pada kanal ion Na+

• Fenitoin dan Karbamazepin : memperlama proses inaktivasi kanal ion Na+ sehingga kembalinya kanal ke bentuk aktif diperlama atau mengurangi firing rate sehingga sel saraf tidak mudah dipicu dan mencegah kejang
• Anastesi lokal(kokain, lidokain, prokain) : melintasi membran kemudian berikatan dengan sisi sitoplasmik kanal Na+ sehingga kanal terinaktivasi dan memblokade kanal sehingga menghambat hantaran transmisi impuls rasa sakit.

KANAL ION  Ca++ 

Macam kanal ion Ca++ 

L channels (L-type) yang berartilong open time.

• banyak dijumpai pada otot jantung, sel otot polos, dan otak.
• target aksi obat-obat antiangina dan antihipertensi : verapamil, Nifedipin, diltiazem yang dikenal sebagai obat gol antagonis Ca++

T channel (T-type) yang berartitiny atau transient current.

• Kanal ini dapat diaktivasi oleh depolarisasi yang kecil.
• Target aksi etosuksimid, obat anti epilepsi jenis petit mal.

N channel (N-type) yang berarti neuronal.

• Kanal ini diaktivasi oleh depolarisasi yang besar, dan utamanya berperan dalam pelepasan neurotransmitter pada ujung saraf.

P channel (P-type) yang berarti Purkinje  

• berperan dalam pelepasan neurotransmiter dari ujung saraf.

Ca++ merupakan second messenger yang sangat banyak digunakan pada berbagai fungsi sel Konsentrasi Ca++ dalam sitosol sangat kecil (10-20 nM), di ekstrasel sebesar 1-2 mM. Di dalam sel, Ca++ tersimpan di dalam retikulum endoplasma (pada sel saraf) atau di retikulum sarcoplasma (pada sel otot).

Fungsi ion Ca++ antara lain:

• Pelepasan neurotransmitter pada sel saraf
• Eksositosis pada secretory cells, contoh: histamin dari mast cells, insulin dari sel β di pankreas 
• kontraksi otot 

Contoh obat yang beraksi pada kanal Ca++

• Antagonis Ca (Nifedipin, verapamil, diltiazem) : sebagai antihipertensi, anti angina

KANAL ION K+

Berperan sebagai kekuatan penstabil untuk repolarisasi dan mengatur restin potensial. Pembukaan kanal K+ menyebabkan aliran K+ keluar ke ekstrasel sehingga terjadi hiperpolarisasi yang hambatan transmisi potensial listrik. Malfungsi kanal ion K+ sehingga terjadi hambatan terhadap hiperpolarisasi sehingga dapat menyebabkan hipereksitabilitas jaringan : misal penundaan repolarisasi ventrikel aritmia jantung

Obat-obat yang memiliki target aksi pada kanal K+

• Minoksidil, kromakalim, levkromakalim. Mekanisme kerjanya : Membuka kanal ion K+ otot polos jantung dan vaskuler, dan terjadi efluks K+ ke luar sel menyababkan hiperpolarisasi dan Ca intrasel turun sehingga terjadi relaksasi otot jantung dan vaskuler antihipertensi dan efek proteksi jantung
• Sulfonilurea. Pemblok selektif kanal K+ (ATP-sensitive K+ channel) pada pankreas, dan terjadi depolarisasi sehingga konsentrasi Ca++ intrasel naik dan mengakibatkan sekresi insulin

KANAL ION Cl-

Fungsi kanal Cl dalam sel adalah untuk :

• regulasi volume dan homeostasis ionik,
• transport transepithelial, dan 
• Regulasi eksitabilitas elektrik 

Beberapa jenis kanal Cl dapat diaktivasi oleh kekuatan mekanik mengakibatkan sel membengkak sehingga kanal terbuka dan Cl – keluar sel dikuti oleh kation dan air sehingga sel mengempis kembali.

 

Contoh kanal ion Cl – terdapat padacystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR). Malfungsi pada CFTR menyebabkan disfungsi kanal ion Cl– sehingga terjadi cystic fibrosis, infertilitas pada pria.

Obat pada kanal ion Cl

Lubiproston (Amitiza®) : mengaktifkan kanal ClC-2 sehingga meningkatkan sekresi cairan ke lumen usus dan mengatasi obstipasi kronis idiopatik