Procaine penicillin G akan terhidrolisis menjadi penicillin G setelah diinjeksikan ke dalam otot. Aktivitas bakterisidal didapatkan dari efek obat yang berikatan dengan protein pada target organ, yaitu penicillin-binding protein. Setelah protein ini berikatan dengan obat, maka kerja dari enzim transpeptidase akan terhambat. Enzim transpeptidase berperan menyatukan rantai peptida dengan peptidoglikan pada dinding sel bakteri. Dinding sel bakteri yang tidak terbentuk sempurna akan memicu aktivasi enzim autolisis yang menyebabkan lisis sel bakteri.[1,2,8]

Komponen procaine sendiri merupakan sebuah gugus amino ester yang berperan sebagai agen anestesi lokal. Procaine akan berikatan pada kanal natrium kerja cepat untuk menghasilkan efek anestesi lokal. Penambahan agen anestesi lokal ini bertujuan untuk mengurangi nyeri yang disebabkan oleh injeksi intramuskular dosis tinggi.[8]

Farmakokinetik

Procaine penicillin G diberikan melalui injeksi intramuskular. Hal ini bertujuan agar absorpsi terjadi lambat dan didapatkan konsentrasi obat optimal dalam jangka waktu yang lebih lama.

Absorpsi

Procaine penicillin G diabsorpsi 60-90% setelah disuntikkan secara intramuskular. Kadar penicillin akan bertahan pada kadar yang sama (fase plateau) selama 4 jam, kemudian akan perlahan menurun dalam 15-20 jam berikutnya.[1,2,4,8]

Metabolisme

Procaine penicillin G dimetabolisme dengan memecahkan komponen penicillin menjadi asam penisilat melalui hidrolisis cincin beta laktam. Aktivitas hidrolisis dipercepat dengan adanya enzim beta laktamase yang diproduksi oleh bakteri. Procaine terhidrolisis cepat oleh plasma esterase menjadi metabolit nontoksik. Konsentrasi puncak plasma terjadi dalam 30 menit hingga 3 jam.[1,2,8,9]

Distribusi

Procaine penicillin G akan didistribusikan ke seluruh jaringan tubuh dalam jumlah yang bervariasi. Distribusi paling banyak ditemukan pada ginjal, hepar, kulit, dan usus. Sedangkan, jumlah paling sedikit didapatkan pada cairan serebrospinal. Volume distribusi diperkirakan mencapai 0.35L/kg. 60% dari penicillin G di plasma akan terikat reversibel dengan albumin.[1,2,8,9]

Eliminasi

Procaine penicillin G secara cepat dan sebagian besar dieliminasikan melalui ginjal, 90% melalui sekresi tubular. Namun, sebagian kecil diekskresikan melalui cairan empedu.

60-90% dosis dari penicillin G akan diekskresikan di urin dalam 24-36 jam. Metabolit yang tidak diekskresikan akan diubah menjadi asam penisilat. Pada anak-anak, ekskresi ginjal akan memanjang karena fungsi ginjal yang belum sempurna.[1,2,8,9]

Resistensi

Procaine penicillin G diketahui memiliki tingkat resistensi yang cukup tinggi. Sejak awal mulanya ditemukan penicillin G, sudah dilaporkan adanya resistensi beberapa jenis bakteri, seperti Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, dan golongan bakteri gonokokus.

Pada E.coli, diketahui bahwa bakteri ini dapat menginaktivasi penicillin dengan memproduksi penicillinase. Sedangkan, S.aureus mengkode gen yang berbeda pada kromosomnya menyebabkan afinitas yang berkurang terhadap penicillin.

Penicillin juga diketahui memiliki tingkat resistensi yang tinggi terhadap bakteri gonokokus. Hal ini juga yang menyebabkan penicillin sudah tidak lagi digunakan untuk pengobatan gonorrhea.[10]