Mekanisme kerja paclitaxel berbeda dengan agen antineoplastik lainnya meskipun paclitaxel memiliki struktur intraselular yang mirip. Target dari paclitaxel adalah mikrotubulus. Mikrotubulus merupakan struktur polimer intraselular yang terdiri dari rantai protein tubulin dimer. Mikrotubulus memiliki beberapa fungsi esensial dalam sel, termasuk sebagai unsur utama mitosis. Paclitaxel mengikat tubulin dan menginhibisi pembentukan mikrotubulus paclitaxel mempromosikan perakitan mikrotubulus yang abnormal dan menstabilkannya setelah struktur abnormal tersebut terbentuk. Kestabilan dari mikrotubulus yang abnormal ini menghasilkan penghambatan reorganisasi mikrotubulus normal yang baru akibatnya, paclitaxel tampak seperti menghalangi pembentukan gelondong mitosis selama pembelahan sel. Selain itu, paclitaxel juga berperan dalam menjaga integritas mikrotubulus yang abnormal selama interfase.[4,5,8,13]

Farmakokinetik

Paclitaxel dilaporkan memiliki farmakokinetik nonlinear, terutama jika diberikan melebihi 3 jam. Konsentrasi plasma maksimum dan area under the curve dilaporkan meningkat tidak sesuai dengan peningkatan dosis.[5]

Absorpsi

Pada penelitian terdahulu, absorpsi paclitaxel setelah infus selama 24 jam tampak linier. Namun, pada penelitian terkini ketika paclitaxel diinfus dalam periode yang lebih singkat, profil farmakokinetik terlihat mengikuti tiga model kompartemen yang nonlinear dengan. Setelah pemberian intravena dengan dosis paclitaxel sebanyak 175 mg/m2 yang diberikan dalam infus selama 3 jam, konsentrasi plasma puncak adalah 5 mmol/L.[13,14]

Distribusi

Paclitaxel terdistribusi secara cepat dalam tubuh pada jaringan dan cairan tubuh, juga secara luas terikat pada plasma protein (95-98%). Walaupun terdistribusi secara cepat, paclitaxel mudah dibersihkan dari plasma. Paclitaxel memiliki volume distribusi sebesar 182 L/m2. Rata-rata klirens sistemik adalah 350 mL/menit/m2.[12,14]

Metabolisme

Setelah diberikan secara intravena, 90% obat paclitaxel mengalami metabolisme di hepar melalui enzim sitokrom P450, terutama oleh isoenzim CYP3A dan CYP2C8. [14] Metabolit yang diekskresikan sebagian besar dalam bentuk 6-alpha-hydroxypaclitaxel, serta dua metabolit minor yaitu 3’-p-hydroxypaclitaxel dan 6a, 3’-p-dihydroxypaclitaxel.[1,12]

Eliminasi

Paclitaxel diekskresikan sebagian besar melalui feses. Klirens renal berkontribusi kurang dari 10%, sehingga modifikasi dosis pada pasien dengan disfungsi renal tidak terlalu menjadi perhatian.[1,14,15]

Resistensi

Resistensi obat paclitaxel melibatkan beberapa mekanisme seluler dan molekuler. Overekspresi dari transporter ATP-binding cassette (ABC), perubahan pada ikatan β-tubulin dan tubulin yang bermutasi, berkurangnya fungsi protein apoptosis yang signifikan, perubahan ekspresi sitokin, dan detoksifikasi paclitaxel yang dimediasi oleh CYP dapat memfasilitasi terjadinya resistensi.[13,14]

Sel yang resisten terhadap paclitaxel juga menunjukkan adanya resistensi silang pada obat hidrofobik lainnya. Selain itu, perubahan komposisi mikrotubulus atau dinamikanya dapat menyebabkan resistensi terhadap paclitaxel. Studi terbaru menunjukkan bahwa ekspresi yang berlebihan dari β III-tubulin mengurangi kemampuan paclitaxel untuk menekan dinamika dari mikrotubulus.[14]