BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. Benzena merupakan cairan tak berwarna dengan bau manis. Benzena

ADLN- PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

6

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Benzena Benzena merupakan cairan tak berwarna dengan bau manis. Benzena disebut juga sebagai benzol, coal naphtha, cyclohexatriene, dan phenyl hydride. Benzena menguap ke udara sangat cepat, larut sedikit dalam air, dan sangat mudah terbakar (ACGIH, 2001). Benzena akan tercium di udara sekitar 60 bagian per juta benzena bagian udara (ppm) dan mengenalinya sebagai benzena pada 100 ppm. Benzena dirasakan dalam air pada 0,5-4,5 ppm. Salah satu bagian per juta kira-kira sama dengan satu tetes dalam 40 galon. Benzena ditemukan di udara, air, dan tanah. Benzena berasal dari kedua sumber industri dan alami (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2007, ACGIH, 2001). Benzena terjadi secara alami terutama dihasilkan dari produk minyak bumi. Benzena diproduksi secara komersial melalui katalitik reformasi nafta ringan, dealkylation toluena, dan sebagai coking by-product di pabrik baja. Senyawa benzena memiliki sifat yang berguna yakni membentuk azetrotop dengan air (azetotrop yakni campuran yang tersuling pada susunan konstan terdiri dari 91% benzena – 9% air dan mendidih pada 69,4oC). Senyawa yang larut dalam benzena mudah dikeringkan dengan menyuling azetrotop tersebut (ATSDR, 2007, ACGIH, 2001). Sifat fisik dan kimia benzena dapat dilihat pada tabel 2.1. Tabel 2.1 Sifat Fisik dan Kimia Benzena

6 TESIS

PENGARUH PAPARAN UAP BENZENA ....

SERLLY FRIDA DRASTYANA


7

No

Sifat Fisik dan Kimia

Informasi

1.

Rumus kimia

C6H6

2.

Berat molekul

78.11 gr/mol

3.

Titik nyala

‐11,1oC

4.

Titik leleh

5,5oC

5.

Titik didih

80,1oC

6.

Berat jenis pada suhu 15oC

0,8787 gl/L

7.

Kelarutan dalam air pada 25oC

8.

Kelarutan dalam pelarut

Alkohol, kloroform, eter, karbon sulfida, aseton, minyak, karbon tetraklorida, asam asetat glasial

9.

Klasifikasi NFPA

Kesehatan = 2, Penyalaan = 3, Reaktivitas = 0

0,188% (w/w) atau 1,8 gr/L

10. Klasifikasi HMIS (USA)

Kesehatan = 2, Penyalaan = 3, Reaktivitas = 0

11. Batas penyalaan

Batas atas 7.8%, batas bawah 1.2%

12. Batas Paparan

- ACGIH (TWA:0,5 ; STEL:2,5 ppm) - NIOSH (TWA:1,6 STEL: 1 ppm) - OSHA (TWA:1, STEL:5ppm

Sumber: ATSDR, 2007, ACGIH, 2001

2.1.1

Sumber Benzena Benzena dihasilkan secara alami dan dapat ditemui di udara, air dan

tanah dan dapat bersumber dari kegiatan industri. 1. Sumber dari Industri Benzena

banyak

dihasilkan

dari

industri

perminyakan

dan

menempati peringkat 20 besar dalam jumlah produksi dan produk kimia lain di Amerika Serikat. Berbagai macam industri menggunakan benzena untuk membuat produk kimia yang lain seperti styrene (sejenis plastik), cumene (sejenis resin) dan cyclhohexane (untuk nyilon dan fiber sintetis).

TESIS




8

Benzena juga digunakan dalam industri seperti industri karet, pelumas, bahan pewarna, cat, industri sabun, industri obat dan pestisida (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2005, 2007; ACGIH, 2001; Lippmann, 2000 ). 2. Sumber dari Alam Benzena secara alami dihasilkan oleh proses gunung berapi dan kebakaran hutan. Benzena secara alami juga terdapat di minyak mentah, bensin dan asap rokok. Kandungan

benzena

di dalam nafta

diperkirakan < 0,5% dan dapat lebih rendah lagi, yatu sekitar 0,09%, sedangkan karakteristik

minyak mentah di alaska terdiri dari 8% VOC

(C1 – C8), 30% senyawa aromatik termasuk benzena, sedangkan rasio alkana aromatik = 1,12 (Lippmann, 2000; ACGIH, 2001; ATSDR, 2007). Di dalam bensin, komposisi BTEX (Benzene, Toluene, Ethylbenzena, Xylene) dalam persen berat terdiri dari benzene (0,12 – 3,5%), toluene (2,73 – 21,8%), ethylbenzena

(0,36 – 2,82%),

(0,68 ‐ 2,86%),

orto‐xylene

meta‐xylene (1,77 – 3,87%) dan para‐xylene (0,77 – 1,58%), total = 6,43 – 36,47% berat (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2007).

2.1.2 Pemaparan Benzena Semua orang dapat terpapar benzena dalam jumlah kecil setiap hari. Pemaparan benzena dapat terjadi di tempat kerja, lingkungan luar maupun di rumah. Sumber utama benzena adalah asap rokok, bengkel kendaraan bermotor, emisi kendaraan bermotor

TESIS

dan

emisi

kegiatan industri.


Uap/gas

dari



9

berbagai

produk

juga mengandung benzena antara lain lem, cat, pelapis

furniture, dan detergent. Emisi dari kegiatan industri mempunyai konstribusi sekitar 20% dari total benzena yang ada di udara bebas (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2007). Kadar benzena di udara bebas mempunyai konsentrasi antara 0,002‐34 ppb. Orang yang tinggal di kota atau lingkungan industri secara umum dapat terpapar benzena dengan kadar yang lebih besar. Orang akan terpapar benzena lebih besar lagi jika dia bekerja di industri perminyakan seperti unit pengolahan minyak, SPBU maupun industri petrochemical (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2007). Paparan benzena dalam makanan, sayuran, atau air minum tidak setinggi paparan di udara. Air minum mengandung < 0,1 ppb benzena. Benzena terdeteksi dalam beberapa botol air, cairan, dan makanan. Kebocoran tempat penyimpanan gasoline atau dari landfills dan sampah berbahaya yang mengandung benzena dapat mencemari air. Paparan benzena juga dapat terjadi karena aliran air dari keran. Paparan juga bisa terjadi ketika mandi, memasak dengan air yang terkontaminasi (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2007).

2.1.3 Toksikokinetika Benzena Benzena dapat masuk ke dalam tubuh manusia melalui saluran pernafasan (tenggorokan dan paru‐paru), jalur gastrointertinal dan melalui kulit. Ketika seseorang maka

TESIS

menghirup

benzena

dalam

konsentrasi

yang

tinggi,

setengah dari konsentrasi tersebut akan masuk ke dalam saluran




10

pernafasan yang kemudian masuk ke dalam aliran darah (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2007). Paparan benzena melalui makanan dan minuman, sebagian besar akan masuk ke dalam jaringan gastrointestinal dan masuk ke darah. Sebagian kecil benzena akan masuk melalui kulit dengan adanya kontak langsung antara kulit dan benzena atau produk yang mengandung benzena. Dalam darah, benzena akan beredar keseluruh tubuh dan akan disimpan sementara dalam sumsum tulang dan lemak kemudian akan dikonversi menjadi produk metabolisme di dalam hati dan sumsum tulang. Sebagain besar hasil metabolisme akan keluar melalui urine dalam waktu sekitar 48 jam setelah ada paparan (Agency for

Toxic Substance and

Disease Registry, 2007).

Toksikokinetika benzena meliputi: 1. Adsorbsi Benzena yang tidak segera dikeluarkan melalui ekspirasi, akan diabsorbsi ke dalam darah. konsentrasi rendah jaringan

lemak

dan

Benzena larut dalam cairan tubuh dalam

secara

cepat

dapat

terakumulasi

dalam

karena kelaturannya yang tinggi dalam lemak. Uap

benzena mudah diabsorbsi oleh darah yang sebelumnya jaringan lemak. Absorbsi

benzena

diabsorbsi

oleh

ke dalam jaringan tubuh dapat melalui

beberapa cara yaitu pernafasan (inhalasi), kulit (dermal) dan saluran pencernaan (gastrointestinal) (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2007).

TESIS




11

Inhalasi adalah rute yang paling penting dari penyerapan selama pajanan benzena. Manusia menyerap 30-52% dari inhalasi benzena, tergantung pada konsentrasi benzena, lama paparan dan ventilasi paru. Benzena juga menembus kulit tapi penyerapan dermal dari benzena tidak luas, karena menguap dengan cepat dan tekanan uap yang tinggi (Kirkeleit et al, 2008). Adsorbsi benzena terdiri dari 3 rute yaitu melalui inhalasi, dermal dan grastrointestinal. a. Inhalasi (pernafasan) Penyerapan benzena sebesar 23 subyek manusia dengan berbagai konsentrasi, 47-100 ppm (150-320 mg/m3), selama 2-3 jam. Penyerapan terbesar terjadi di 5 menit pertama paparan (70-80%), tetapi menurun drastis selama 15 menit berikutnya dan bervariasi antara 20 dan 60% setelah 1 jam dan antara 20 dan 50% setelah 2 jam paparan. Retensi menurun dari sekitar 50% pada jam pertama dan stabil pada 30% setelah 3 jam. Serapan pernapasan rata-rata 47%, dengan ekskresi 17% (EPA, 2002). Benzena masuk ke dalam . tubuh dalam bentuk uap melalui inhalasi dan absorbsi terutama melalui paru‐paru, jumlah uap benzena yang diinhalasi sekitar 40 ‐ 50% dari keseluruhan jumlah benzena yang masuk ke dalam tubuh. Benzena mudah diabsorbsi melalui saluran pernafasan, ketahanan paru‐paru mengabsorbsi benzena lebih kurang 50% untuk beberapa jam paparan diantara 2 ‐ 100 cm3/m3 (Agency for

TESIS




12

Toxic Substance and Disease Registry, 2007). b. Dermal (kontak kulit) Studi in vitro yang dilakukan pada kulit manusia, dihasilkan bahwa absorbsi benzena melalui kulit lebih kecil dibandingkan dengan total absorbsi, tetapi absorbsi dari uap benzena dapat merupakan rute paparan yang signifikan (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2007). Penyerapan melalui kulit minimal bila dibandingkan dengan inhalasi atau penyerapan oral, hal ini disebabkan sebagian besar untuk penyerapan volatil benzena cepat dari kulit. Jika penyerapan didasarkan pada jumlah yang dioleskan pada kulit tanpa memperhitungkan kerugian penguapan, maka angka persentase penyerapan yang rendah dan biasanya kurang dari 1% (EPA, 2002). c. Gastrointestinal (pencernaan) Adsorpsi

benzena

pada

penelitian,

meningkatkan

tingkat

penyerapan gastrointestinal dan meningkatkan proporsi 14C diekskresikan dalam urine, sebagai lawan ekskresi benzena yang tidak termetabolisme di udara kedaluwarsa. Peningkatan ekskresi dalam urine juga menunjukkan bahwa proporsi subjek metabolisme benzena meningkat. Fenol adalah metabolit primer terdeteksi dalam urine asam terhidrolisa pada semua kelompok perlakuan, dilanjutkan dengan hydroquinone, katekol, dan benzenatriol. Tidak ada perbedaan yang signifikan dalam distribusi metabolit antar perlakuan yang ditemukan. Karena ekstrak urine yang

TESIS




13

asam-dihidrolisis,

produk

konjugasi

tidak

ditentukan.

Penyerapan

gastrointestinal rupanya cepat dan efisien (EPA, 2002). 2. Distribusi Distribusi benzena ke seluruh tubuh melalui adsorbsi dalam darah, kerena benzena adalah lipofilik, maka distribusi terbesar adalah dalam jaringan lemak. Jaringan lemak, sumsum tulang dan urine mengandung benzena kira‐kira 20 lebih banyak dari yang terdapat dalam darah. Kadar benzena dalam otot dan organ 1‐3 kali lebih banyak dibandingkan dalam darah. Sel darah merah mengandung benzena dua kali lebih banyak daripada dalam plasma (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2007). 3. Metabolisme Tahap pertama metabolisme di hati adalah oksidasi benzena menjadi benzena oksida dengan katalalis cytochrome p‐450‐dependent‐mono‐ oxygenase. Benzena oksida kemudian mencapai keseimbangan dengan exepin (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2005, 2007). Metabolit adalah bahan yang dihasilkan secara langsung oleh reaksi biotransformasi. Setelah reaksi oksidasi ini, beberapa metabolit sekunder akan terbentuk secara enzimatik dan non enzimatik. Biotransformasi benzena dalam tubuh berupa metabolit akhir yang utama adalah fenol yang dieksresikan lewat urine dalam bentuk konjugasi dengan asam sulfat atau glukuronat. Sejumlah kecil dimetabolisme menjadi kathekol, karbon dioksida dan asam mukonat (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2007; ACGIH, 2001).

TESIS




14

Glukoronida

dan

konjugat

sulfat

dari

fenol

merupakan

metabolit benzena dalam urine yang paling utama. Konjugat yang lain, kathekol dan quinol, asam merkapturat, trans‐trans‐muconic acid dan produk reaksi dari benzena dengan guananine, N‐7‐phenyl‐guananine. Karena beberapa bahan kimia juga dimetabolisme sama,

dapat

diperkirakan

oleh

sistem

enzim

yang

bahwa kombinasi pajanan secara simultan

dapat mengakibatkan interaksi metabolic (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2007). Hati

adalah

tempat

utama

metabolisme

benzena.

Benzena

didetoksifikasi dalam dua tahap. Selama fase I, benzena dioksidasi oleh sitokrom P450 2E1, membentuk benzena oksida, sebuah elektrofilik reaktif menengah. Selanjutnya, benzena oksida dimetabolisme oleh tiga jalur (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2007): 1) Penataan non - enzimatik untuk membentuk fenol ; 2) Hidrasi dengan epoksida hidrolase untuk 1,2- benzena dihydrodiol , yang pada gilirannya dapat dioksidasi oleh dehidrogenase dihydrodiol untuk membentuk catechol , dan 3) Glutathione konjugasi dengan glutation S-transferase untuk membentuk asam premercapturic , yang diubah menjadi asam phenylmercapturic. Fenol dapat mengalami hidroksilasi menjadi hydroquinone, kemudian berturut-turut memproduksi p-benzoquinone dan 1,2,4-trihydroxybenzena. Fenol

dapat

dihidroksilasi

untuk

katekol,

yang

diubah

menjadi

obenzoquinone. Cincin benzena juga dapat dibuka baik di oksida benzena atau

TESIS




15

oxepin panggung, membentuk muconaldehyde. Semua metabolit ini kemudian dapat menjalani metabolisme fase II, yang menyebabkan ekskresi glukuronida dan konjugat sulfat, asam metabolit cincin dibuka mercapturic dan aduk DNA dalam urine (Kirkeleit et al, 2008). Skema metabolisme sederhana benzena yang menunjukkan jalur utama dapat dilihat pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Skema metabolisme sederhana benzena yang menunjukkan jalur utama (Sumber : Kim, 2006) 4. Eliminasi dan Ekskresi Dari beberapa

data ditemukan

bahwa

jika terjadi

pajanan

benzena melalui saluran pernafasan maka rute utama untuk mengurangi benzena yang tidak termetabolisme adalah melalui ekshalasi. Penyerapan benzena dapat diekskresi melalui proses metabolisme fenol dan muconic acid melalui ekskresi urine pada pembentukan konjugasi berupa sulfat dan glucuronides. Hasil penelitian menunjukkan bahwa setelah terpajan benzena

TESIS




16

ditempat kerja pada tingkat 100 cm3/m3, sejumlah 13,2% fenol, 10,2% quinol, 1,9% t,t,muconic acid, 1,6% kathekol dan 0,5% 1,2,4‐benzenatriol dari jumlah diabsorbsi, diekskresikan lewat urine sesudah jam kerja. Proporsi benzena yang diabsorbsi kemudian diekskresikan melalui ekshalasi adalah 8‐17%. Sejumlah kecil benzena juga terdeteksi dalam urine (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2007; ACGIH, 2001; Lippmann, 2000). Eliminasi benzena di tempat kerja mengikuti kinetika reaksi orde satu, waktu paruh tergantung pada disposisi benzena pada beberapa bagian tubuh. Waktu paruh yang lebih pendek dilaporkan kira‐kira 10‐15 menit, sedang 40‐50 menit dan lama 16‐20 menit (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2007).

TESIS




17

2.1.4 Efek Paparan Benzena Benzena mempunyai sifat yang toksik baik terhadap manusia maupun binatang. Efek toksik benzena dapat dikategorikan menjadi 3 (tiga) yaitu efek berdasarkan

cara masuknya, efek berdasarkan lama panjanan dan efek

berdasakan jenis gangguan kesehatan yang ditimbulkan (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2007). 2.1.4.1 Efek Toksik Berdasarkan Cara Masuknya 1) Efek Toksik Melalui Inhalasi Efek toksik pajanan benzena pada konsentrasi tinggi melalui inhalasi dapat

mengakibatkan

depresi

pada

susunan

syarat

dan

dapat

mengakibatkan kematian. Penguapan benzena dalam konsentrasi tinggi akan menyebabkan keracunan akibat dari penghirupan. Pada tingkat permulaan, benzena terutama berpengaruh terhadap susunan syaraf pusat. Tanda‐tanda utamanya adalah mengantuk, pusing, sakit kepala, vertigo dan kehilangan kesadaran. (HPA, 2007) 2) Efek Toksik Melalui Kulit Paparan benzena melalui kulit akan terjadi absorbs lebih kecil jika dibandingkan dengan absorbsi melalui saluran pernafasan. Jika terkena kulit dapat menyebakan iritasi dan bila terabsorbsi melalui kulit secara utuh dapat menyebabkan gangguan atau efek pada hati, darah, sistem metabolisme dan sistem pembuangan air seni (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2005, 2007).

TESIS




18

3) Efek Toksik Melalui Oral Benzena yang masuk ke manusia melalui saluran pencernaan dapat mengakibatkan efek akut yang membahayakan. Efek akut yang terjadi adalah iritasi pada saluran pencernaan (muntah‐muntah); gangguan sistem syaraf pusat (kejang, tremor, iritasi, tertekan/depresi, kehilangan keseimbangan

dan koordinasi, pening, sakit kepala,

kepucatan);

gangguan saluran pernafasan (susah bernafas dan konstaksi dada); gangguan sistem kardiovaskuler (denyut nadi yang melemah ataupun denyut nadi yang semakin kencang; dan gangguan pada sistem darah) (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2007; HPA, 2007).

2.1.4.2 Efek Toksik Berdasarkan Lama Pajanan Lamanya pajanan benzena baik kepada manusia maupun hewan juga menentukan efek yang ditimbulkannya. Lama pajanan dibedakan menjadi 3 (tiga) yaitu: efek toksik akut, efek toksik sedang dan efek toksik kronis (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2007; HPA, 2007; ACGIH, 2001). 1) Efek toksik akut (<14 hari) Efek toksik akut adalah suatu efek yang ditimbulkan benzena dimana gejalanya dapat langsung dirasakan dalam waktu yang relatif cepat. Pajanan singkat (5‐10 menit) pada konsentrasi tinggi 20.000 ppm di udara dapat mengakibatkan kematian pada manusia, konsentrasi 16.000 ppm dengan pajanan 4 hari dapat menyebakan kematian pada tikus dan pajanan 36 menit pada konsentrari 45.000 mengakibatkan kematian pada kelinci. Pada

TESIS




19

pemberian sesaat pada manusia melalui saluran pencernaan dengan kadar 125 mg/kg/hari juga dapat mengakibatkan kematian. Tabel 2.2 Toksisitas Akut Benzena Konsentrasi ppm mg m-3 25 80

Durasi Paparan (menit) 480

50-150

160-480

300

500 1500 3000 7500 19000-20000

1600 4800 9600 24000 60800-64000

60 60 30 30 5-10

Sumber: Health Protection Agency, 2007

Efek Tidak ada efek diamati Sakit kepala, lelah, lemah Gejala penyakit Gejala serius dapat diterima Bahaya Fatal

2) Efek toksik sedang (15 – 365 hari) Efek toksik sedang memiliki waktu pajanan selama 15‐365 hari. Dari beberapa penelitian hewan, percobaan dilakukan dengan memberikan dosis benzena selama 3 minggu dan menunjukkan perubahan hematologis yang meliputi penurunan hematokrit, total hemoglobin, jumlah eritrosit/leukosit, jumlah platelet, dan rasio myeloid eritroid. Selain itu, terjadi penurunan jumlah limfosit dan peningkatan jumlah neutrophil. Dalam penelitian juga terjadi perubahan histopatologi dalam testis dan ovarium, thymus, sumsum tulang belakang, limpa (ACGIH, 2001). 3) Efek toksik kronis (> 365 hari) Efek toksik kronis didapatkan pada saat pemajanan dalam jangka waktu yang lama yaitu lebih

dari 1 tahun atau 365 hari. Efek toksik kronis dari

benzena yaitu kematian, efek sistemik, efek neurologis, kanker, efek sistem

TESIS




20

imunitas, efek reproduksi (Lippmann, 2000; ACGIH, 2001; ATSDR, 2007, 2005; HPA, 2007).

2.1.4.3 Efek Toksik Terhadap Gangguan Kesehatan Benzena mempunyai efek terhadap kesehatan manusia, antara lain: 1) Kanker Peningkatan insiden leukemia telah ditemukan pada pekerja yang terpapar di tempat kerja. EPA, IARC dan departemen kesehatan di Amerika telah menggolongkan benzena sebagai bahan toksik yang karsinogenik pada manusia. EPA mengelompokkan benzena sebagai kategori A (karsinogenik pada manusia). EPA mengestimasi probabilitas perkembangan kanker melalui udara yang dihirup dengan range 2,2 x 10‐6 -7,8 x 10‐6 sebagai peningkatan risiko seumur hidup yang terpapar benzena 1 µg/m3 secara terus-menerus. Pada tingkat risiko dari 1 x 10‐4 – 1 x 10‐7, berturut‐turut konsentrasi udara bebas adalah 13,0–45,0 μg/m3 (4–14 ppb) sampai 0,013–0,045 μg/m3 (0,004–0,014 ppb) (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2007; HPA, 2007; EPA, 2009). Benzena diklasifikasikan sebagai Group 1 karsinogen, mengutip bukti tambahan dari peningkatan insiden leukemia akut nonlymphocytic (ANLL) pada pekerja yang terpajan benzena dalam studi kohort, termasuk dari kutipan kohort. Beberapa laporan dari studi kohort pada populasi terpapar benzena, termasuk update dari laporan sebelumnya, dan studi kasus-kontrol baru dari leukemia atau subtipe nya, non-Hodgkin lymphoma (NHL), multiple

TESIS




21

myeloma, dan pada tingkat lebih rendah tumor lainnya pada orang dewasa. Selain itu, beberapa studi kasus-kontrol leukimia dengan data pada benzena, pelarut, bensin, dan paparan terkait lainnya. Beberapa meta-analisis telah didapatkan dari satu atau lebih lokasi tumor (IARC, 2010). Kesimpulan dari beberapa penelitian menyatakan bahwa benzena merupakan zat karsinogenik pada manusia. Berdasarkan data paparan inhalasi dan juga penelitian

pada binatang.

adanya

benzena melalui pernafasan dengan lebih berpengaruh

paparan

Kanker

pada leukimia akut nonlympoticytic

pada

manusia

(myelocytic),

disebabkan

dimana benzena

merupakan zat karsinogensik pada binatang baik paparan melalui pernafasan maupun melalui saluran pencernaan (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2005, 2007; Kirkeleit et al, 2008; Mukono, 2010). 2) Efek Hematological Penelitian terhadap manusia maupun binatang menunjukkan bahwa benzena mempunyai efek toksik yang kuat terhadap bermacam‐macam bagian dalam sistem hematologi. Semua jenis sel darah utama dapat terpengaruh (eritrosit, leukosit, dan platelets). Efek lebih keras terjadi ketika terdapat hypoplasia pada sumsum tulang atau sumsum hyperselular menunjukkan ketidakefektifan sistem hematologi sehingga semua tipe sel darah

ditemukan

pancytopenia. Kerusakan

berkurang

jumlahnya.

Ini lebih dikenal sebagai

yang parah pada sumsum tulang termasuk

jaringan sel aplasia dikenal sebagai anemia aplasia dan dapat terjadi dengan paparan benzena dalam waktu yang lama. Kondisi ini dapat menimbulkan

TESIS




22

terjadinya leukemia (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2005, 2007; Kirkeleit et al, 2008; McHale, 2012; ACGIH, 2001; Lippmann, 2000). Penelitian awal tentang paparan benzena pada pekerja menunjukkan bahwa paparan kronis terhadap benzena di udara dengan konsentrasi 10 ppm atau lebih menghasilkan terjadinya efek buruk pada sistem hematologi dimana terjadi kenaikan kekerapan dengan kenaikan paparan benzena (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2005, 2007). Penelitian

pada

binatang

mendukung

adanya

temuan

yang

signifikan pada manusia terutama pada pengurangan jumlah dari tiga komponen besar darah yaitu sel darah putih, sel darah merah dan platelets dan juga

bukti yang

lain mempunyai

efek yang buruk

terhadap

komposisi unit darah (pengurangan jaringan sel tulang sumsum, hyperplasia dan hypoplasia

pada

tulang

sumsum,

hyperplasia

granulositik,

pengurangan jumlah koloni bentuk sel stem granulopoitik dan sel progenitor eritrosit, merusak eritrosit dan bentuk sel erithroblastik) telah dilakukan observasi pada binatang dengan konsentrasi benzena berkisar antara 10 – 300 ppm dan di atasnya (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2005, 2007). Beberapa penelitian epidemiologi

telah

menunjukkan

efek

hematologis (termasuk yang signifikan adalah pengurangan WRC< RBC dan platelet counts) pada pekerja yang terpapar secara kronis oleh benzena pada

TESIS




23

konsentrasi dibawah 10 ppm bahkan dibawah 1 ppm (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2005, 2007; Hirabayashi, 2004). 3) Efek Immunological dan Lymphoreticular Benzena telah menunjukkan efek yang buruk terhadap sistem immunological pada manusia pada saat terpajan benzena melalui saluran pernafasan dengan durasi sedang dan kronis. Efek buruk ini merusak sistem antibodi dan respon selular (leukosit). Penelitian pada manusia dengan paparan durasi sedang dan kronis menunjukkan bahwa benzena menyebabkan penurunan tingkat sirkulasi leukosit pada pekerja yang terpapar benzena kadar rendah (30 ppm) dan menurunkan tingkat sirkulasi sistem antibodi pada pekerja yang terpapar benzena dengan konsentrasi 3‐7 ppm. Penelitian yang lain juga menunjukkan bahwa terjadi penurunan lymphocites manusia dan komponen darah setelah terpapar, efek tingkat

paparan

lingkungan

kerja

ini

dapat

dilihat

pada

pada konsentrasi 1 ppm atau malah

lebih rendah (Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2007; HPA, 2007). Efek buruk terhadap sistem immunological dapat terjadi pada manusia setelah mengalami paparan baik melalui saluran pernafasan, kulit maupun saluran pencernaan, sejak terjadi penyerapan benzena yang melalui berbagai cara akan meningkatkan risiko kerusakan sistem immunological. Penelitian menunjukkan bahwa sistem immunological dapat mudah terpajan paparan kronis pada konsentrasi rendah, sehingga orang‐orang yang tinggal disekitar daerah pembuangan limbah berbahaya dapat terpapar baik melalui udara, air

TESIS




24

maupuan makanan yang tercemar sehingga mengakibatkan kerusakan sistem immunological (ATSDR, 2007, ACGIH, 2001). Penelitian menunjukkan bahwa level T-cell receptor exicision DNA circles (TRECs) dalam peripheral sel mononuklear sel darah merah (PBMCs) dari paparan benzena pada pekerja secara signifikan menurun dibanding kelompok kontrol. Selain itu, fungsi output thymus dan fungsi imun T-cell terganggu setelah paparan benzena (Li et al, 2009). Penelitian lain menunjukkan peningkatan immunoglobulin G berhubungan dengan paparan benzena pada pekerja. Hal itu juga seperti metabolit benzena yang menyebabkan pembentukan antibodi selama paparan benzena (Dimitrova et al, 2005). Penelitian Lange et al (1973) menunjukkan rata-rata konsentrasi IgG pada pengecat adalah 135,4 IU/ml dengan SD 26,9 sedangkan pada kelompok kontrol didapatkan rata-rata konsentrasi IgG 169,8 IU/ml dengan SD 28,8. 4) Efek Neruologis Pada

penelitian

yang

telah

dilakukan

pada

manusia,

mengindikasikan bahwa terdapat hubungan sebab akibat antara efek akut melalui pernafsan pajanan benzena pada konsentrasi tinggi dan gejala yang mengindikasikan adanya gangguan pada sistem syaraf pusat. Gejala‐gejala ini diobservasi dengan efek akut pajanan non lethal dan lethal yaitu mengantuk, pening, sakit kepala, vertigo, tremor, mengigau, dan kehilangan kesadaran. Gejala‐gejala ini timbul pada pekerja yang bekerja pada tempat‐

TESIS




25

tempat yang bermasalah dengan konsentrasi benzena (ACGIH, 2001; ATSDR, 2007). 5) Efek Reproduksi/Perkembangan Dalam penelitian toksisitas benzena terhadap reproduksi dan perkembangan, terdapat bukti namun dalam dosis yang sangat tinggi. Efek yang merugikan pada janin adalah berat bayi lahir rendah, pembentukan tulang terlambat, dan kerusakan sumsum tulang (ATSDR, 2007; EPA, 2007).

2.2 Fenol Dalam Urine Waktu paruh fenol dalam tubuh manusia adalah 4‐5 jam. Fenol adalah suatu komponen urine normal. Pada kelompok yang tidak terpajan di tempat kerja, kadar fenol urine tergantung intake makanan dan dalam jumlah yang kecil pada variasi metabolisme individu. Pada pajanan akibat kerja nilai pajanan berikut diusulkan untuk kadar fenol dalam urine yang ditetapkan setelah jam kerja (WHO, 1996). 1) Sekitar 100 mg/l fenol urine menunjukkan a k i b a t pajanan sekitar 80 mg benzena/m3 udara selama 8 jam 2) Sekitar 50 mg/l fenol urine menunjukkan akibat pajanan sekitar 32 mg benzena/m3 udara selama 8 jam 3) Diatas 25 mg/l fenol urine menunjukkan sedikit pajanan benzena 4) Kurang dari 10 mg/l fenol urine mungkin

menunjukkan

tidak adanya

pajanan bermakna. 2.2.1 Bahan Makanan dan Obat yang Mengandung Fenol

TESIS




26

Fenol dapat berasal dari bahan makanan dan obat‐obatan, berikut beberapa makanan dan obat‐obatan yang mengandung fenol (WHO, 1996): a) Buah‐buahan: anggur putih, anggur merah, apel, ceri, blueberry, pir, tomat, prum, plum, mete, dan jeruk b) Sayuran: asparagus, brokoli, jamur kering, bawang putih, popcorn, kembang kol, kubs putih, daun selada, wortel, bawang putih, cabe. c) Tanaman: sirih, teh hitam, teh hijau d) Obat‐obatan: obat anestesi lokal seperti benzokain, benzilalkohol, fenol, fenilsalisilat, sodium fenat, penyegar mulut, obat kumur.

2.2.2

Faktor yang Mempengaruhi Kadar fenol urine Faktor yang mempengaruhi laju metabolik dan ekskresi dalam kadar

fenol urine adalah (WHO, 1996): a) Variasi individu dalam ketersediaan enzim dan kinetika enzim b) Diet c) Dosis dan durasi pajanan benzena d) Obesitas dan rasion lemak‐otot e) Umur pekerja f) Penyakit yang diderita g) Konsumsi obat‐obatan h) Kebiasaan merokok i) Pajanan bahan kimia lain yang mengandung benzena 2.3 Imunoglobulin dan Imunoglobulin G

TESIS




27

2.3.1

Imunoglobulin Imunoglobulin (Ig) termasuk molekul glikoprotein yang dihasilkan oleh

sel plasma untuk merespon adanya imunogen dan berfungsi sebagai antibodi (Schroeder dan Cavacini, 2010). Ig terdiri dari heavy (H) and light (L) chain yang membentuk homodimer dihubungkan oleh interaksi non-kovalen dan kovalen, salah satu interaksi non-kovalen yaitu jembatan disulfida (Kumagai and Tsumoto, 2001). Berdasarkan fungsinya, maka struktur Ig dapat dibedakan menjadi 2 bagian utama yaitu Fab dan Fc yang ditunjukkan oleh Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Struktur immunoglobulin. Fab; fragment antigen binding, Fc: effector function (Torres and Casadevalla, 2008). Berdasarkan fungsi Ig, maka dapat dibedakan menjadi 2 bagian utama yaitu antigen binding (Ab) dan effector function (Fc) sebagai berikut (Berg et al., 2002): 1. Antigen binding : bagian Ig yang mengikat secara spesifik terhadap antigen tertentu yaitu VL dan VH. Pengikatan antigen oleh Fab merupakan fungsi utama dari antibodi.

TESIS




28

2. Effector function : bagian Ig yang memberikan efek biologis secara signifikan sebagai fungsi efektor antibodi. Fungsi effector yaitu fiksasi komplemen yang menyebabkan lisis sel atau pelepasan molekul biologis dan berfungsi sebagai pengikatan berbagai jenis sel-sel fagosit, limfosit trombosit, sel mast dan basofil yang memiliki reseptor Ig. Struktur penyusun Ig dapat dibagi menjadi beberapa bagian yaitu heavy dan light chain, variable dan constant region, hinge region. Variable dan constant region merupakan urutan asam amino dari heavy dan light chain ketika dibandingkan dapat dibedakan menjadi 2 bagian urutan asam amino yaitu (i) variable region light chain VL (110 asam amino) dan heavy chain VH (110 asam amino) dan (ii) constant region CL (110 asam amino) dan CH (330-440 asam amino). Pada hinge region merupakan daerah yang berfungsi sebagai lengan dalam pembentukan seperti huruf Y dan disebut engsel karena beberapa urutan asam aminonya bersifat fleksibel (Kumagai and Tsumoto, 2001). Oligosakarida merupakan produk modifikasi paskatranslasi pada Ig yang menempel pada domain CH2 pada kebanyakan Ig, tetapi pada beberapa Ig posisi asam amino yang terglikosilasi dapat terjadi pada lokasi yang lainnya. Tipe oligosakarida yang menempel pada CH2 merupakan gula heptasakarida yang terdiri dari Nasetilglukosamin dan mannosa. Glikosilasi pada Ig dapat mempengaruhi pengikatan FcRs pada effector cell. Ketika residu asam amino yang mengalami glikosilasi termutasi dapat menyebabkan proses modifikasi paskatranslasi tidak berlangsung, akibatnya hilangnya gugus gula. Ig mutan yang tidak terglikosilasi akan mengalami penurunan atau tidak terikat pada FcRs. Hal ini menunjukkan

TESIS




29

bahwa glikosilasi pada asam amino tertentu pada Ig mempunyai peran penting pada fungsi Ig (Schroeder dan Cavacini, 2010). Jembatan disulfida pada Ig merupakan ikatan kovalen yang menghubungkan antar subunit imunoglobulin (intra-chain) dan antar domain HL dan VL (inter-chain). Selain jembatan disulfida, interaksi non-kovalen juga terbentuk antara domain HL dan VL yang berfungsi untuk menstabilkan struktur Ig.

Gambar 2.4 Struktur variable region pada VH dan VL, FR; framework region, CDR; complementarity determining regions (Berg et al., 2002). Pada variable region, terdapat 2 daerah asam amino yang dapat dibedakan berdasarkan variabilitasnya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.4 yaitu (Berg et al., 2002): 1. Hypervariable (VR) atau complementarity determining regions (CDR) : Perbandingan urutan asam amino dari variable region Ig yang menunjukkan bahwa kebanyakan variabilitasnya terdapat pada 6 daerah yang disebut dengan hyphervariable atau complementarity determining region yaitu CDR1, CDR2

TESIS




30

dan CDR3 pada VL dan VH domain. Urutan asam amino dari CDR 1, 2 dan CDR3 memberikan pengaruh terhadap spesifitas dan afinitas pengikatan antigen oleh antibodi. 2. Framework regions : daerah yang berada diantara CDR disebut dengan framework region yang merupakan daerah diturunkan untuk pembentukan struktur Ig. Struktur dan fungsi dari imunoglobulin dapat dijelaskan melalui antivitas proteolitik dari enzim proteolitik yang ditunjukkan oleh Gambar 2.5 yaitu (Schroeder and Cavacini, 2010): 1. Fab : hidrolisis dengan enzim papain pada molekul imunoglobulin hinge region menghasilkan 2 fragment identik yang terdiri dari VH CH1 pada heavy chain dan light chain. Fragmen yang mengandung antigen binding dan disebut dengan fragmen Fab. 2. Fc : hidrolisis dengan enzim papain pada molekul imunoglobulin selain menghasilkan fragmen Fab, juga dihasilkan fragmen Fc yang terdiri 2 heavy chain yaitu CH2 dan CH3. Effector function pada imunoglobulin berfungsi sebagai perantara dari molekul imunoglobulin. Selain itu, Fc dapat digunakan untuk membedakan kelas antibodi dengan lainnya. 3. F(ab’)2 : perlakuan imunoglobulin dengan enzim pepsin dapat menghidrolisis pada heavy chain yang menghasilkan fragmen divalen dari antigen binding yang disebut dengan F(ab’)2. F(ab’)2 dapat mengikat antigen tetapi tidak memiliki fungsi dari Fc.

TESIS




31

Gambar 2.5 Fragmentasi immunoglobulin oleh enzim proteolitik, Fab; fragmen antigen binding monovalen, Fc: fragmen effector function, F(ab’)2; fragmen antigen binding divalent. 2.3.2

Imunoglobulin G Imunoglobulin G atau IgG adalah antibodi yang paling banyak ditemukan

dalam tubuh manusia. IgG ditemukan di semua cairan tubuh dan berfungsi melindungi tubuh manusia terhadap serangan bakteri dan virus.

Gambar 2.6 Imunoglobulin G (Schroeder dan Cavacini, 2010) Imunoglobulin

G

adalah

divalen

antigen.

Antibodi

ini

adalah

imunoglobulin yang paling sering/banyak ditemukan dalam sumsum tulang

TESIS




32

belakang, darah, lymfe dan cairan peritoneal. IgG mempunyai waktu paruh biologik selama 23 hari dan merupakan imunitas yang baik (sebagai serum transfer). IgG dapat mengaglutinasi antigen yang tidak larut. IgG adalah satusatunya imunoglobulin yang dapat melewati plasenta (Schroeder dan Cavacini, 2010). IgG mempunyai struktur dasar imunoglobulin yang terdiri dari 2 rantai berat H dan 2 rantai ringan L. IgG manusia mempunyai koefisien sedimentasi 7 S dengan berat molekul sekitar 150.000. Pada orang normal IgG merupakan 75% dari seluruh jumlah imunoglobulin. Sifat IgG dapat dilihat pada tabel 2.2 (Schroeder dan Cavacini, 2010). Tabel 2.3 Sifat Imunogloblin G Sifat Koefisien sedimentasi Berat molekul (kD) Jenis rantai berat Rumus molekul Valensi Konsentrasi dalam serum (mg/ml) Persentase total IgG dalam serum Kandungan karbohidrat Aktivasi komplemen Binds Fc Receptor (FcR) Crosses Placenta Hipersensitivitas Cell receptor

Sumber: Schroeder dan Cavanici, 2010

IgG 7S 150 gamma H2L2 2 8-16 80 3% +++(C1) MP, PMN, B +++ Tipe II, III Mature B Cell

Imunoglobulin G terdiri dari 4 subkelas, masing-masing mempunyai perbedaan yang tidak banyak, dengan perbandingan jumlahnya sebagai berikut: IgG1 40-70%, IgG2 4-20%, IgG3 4-8%, dan IgG4 2-6%. Masa paruh IgG adalah 3 minggu, kecuali subkelas IgG3 yang hanya mempunyai masa paruh l minggu.

TESIS




33

Kemampuan mengikat komplemen setiap subkelas IgG juga tidak sama, seperti IgG3 > IgGl > IgG2 > IgG4. Sedangkan IgG4 tidak dapat mengikat komplemen dari jalur klasik (ikatan C1q) tetapi melalui jalur alternatif. Lokasi ikatan C1q pada molekul IgG adalah pada domain CH2 (Subowo, 2009). Sel makrofag mempunyai reseptor untuk IgG1 dan IgG3 pada fragmen Fc. Ikatan antibodi dan makrofag secara pasif akan memungkinkan makrofag memfagosit antigen yang telah dibungkus antibodi (opsonisasi). Ikatan ini terjadi pada subkelas IgG1 dan IgG3 pada lokasi domain CH3. Bagian Fc dari IgG mempunyai bermacam proses biologik dimulai dengan kompleks imun yang hasil akhirnya pemusnahan antigen asing. Kompleks imun yang terdiri dari ikatan sel dan antibodi dengan reseptor Fc pada sel killer memulai respons sitolitik (antibody dependent cell-mediated cytotoxicity = ADCC) yang ditujukan pada antibodi yang diliputi sel. Kompleks imun yang berinteraksi dengan sel limfosit pada reseptor Fc pada trombosit akan menyebabkan reaksi dan agregasi trombosit. Reseptor Fc memegang peranan pada transport IgG melalui sel plasenta dari ibu ke sirkulasi janin (Schroeder dan Cavacini, 2010); Subowo, 2009). Peningkatan konsentrasi immunoglobulin serum terjadi karena proliferasi immunoglobulin poliklonal atau oligoklonal pada penyakit hati (hepatitis, sirosis hati), penyakit jaringan ikat, infeksi akut dan kronis, serta pada neonatus dengan infeksi intrauterin dan perinatal. Tingginya immunoglobulin G terjadi pada monoclonal

gammopathies

seperti

multiple

myeloma,

primary

systemic

amyloidosis, monoclonal gammopathy of undetermined significance, dan penyakit

TESIS




34

yang terkait. Sedangkan rendahnya konsentrasi imunoglobulin G ditemukan pada pasien dengan primary atau secondary immune deficiencies (Mayo Clinic, 2014).

TESIS



BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. Benzena merupakan cairan tak berwarna dengan bau manis. Benzena

Recommend Documents