Efek Biologis Shinta Rosalia Dewi
Perkiraan nasib racun • Mobilitas • Persistensi • Akumulasi
Mobilitas • Zat yg tidak mobil adalah zat yang mudah teradsorpsi, terdegradasi/transformasi, mengendap dsb • Mobilitas suatu zat dilihat dari nilai kelarutannya, nilai koefisien distribusi tanah/air (Kd), kemampuan xenobiotik untuk terikat pada materi organik atau humus (Koc), sifat kepolaran
• Solubilitas > 30 mg/L mudah dileachingdari tanah ke air • Nilai Kd < 2 mobilitas tinggi [X dalam air] Kd [X total] - [X dalam air]
• Koc < 500 mobilitas tinggi • Hubungan Kd dengan Koc : Kd Koc % organik karbon dalam sampel
• Zenobiotik bersifat polar mobilitas tinggi • Regulasi untuk menentukan pestisida dapat masuk ke air tanah Groundwater ubiquility score (GUS) : GUS (logt 1 pada tanah)(4-(log Koc)) 2
• GUS yg tinggi mudah leaching dan masuk ke air tanah • GUS > 2,8 : zat kimia mudah masuk ke air tanah (mudah leaching) • GUS 1,8 – 2,8 : zat kimia transisi • GUS < 1,8 : zat kimia tidak mudah ke air tanah (tidak mudah leaching)
Persistensi • Xenobiotik juga berguna sebagai sumber karbon, sumber energi, dll terjadi biodegradasi • Bila tidak terjadi biodegradasi persisten • Sifat persisten dapat diperkirakan dari waktu paruhnya • Waktu paruh > 25 minggu (hidrolisis) persisten • Waktu paruh > 2-3 minggu di dalam tanah persisten
Kelas degradasi 1 = mudah 2 = dapat 3 = sulit 4 = sulit sekali 5 = refractory
Persistensi 1 – 3 minggu 1 – 3 bulan 3 bulan – 1 tahun 1 – 2 tahun > 2 tahun
Mobilitas Koc Persistensi T1/2 (hari) Tidak mobil >4000 Tidak persisten < 5 Sedikit mobil 4000 – 500 Sedikit persisten 5 – 21
Cukup mobil 499 – 75 Mobil 74 – 15 Sangat mobil < 15
Cukup persisten 22 – 60 Sangat persisten >60
Akumulasi • Bioakumulasi : pengambilan (uptake) zat kimia dari lingkungan oleh makhluk hidup terdapat pencemar dalam organisme dalam konsentrasi jauh lebih besar dari konsentrasi di lingkungannya • Biokonsentrasi : kasus spesifik dari bioakumulasi, dimana suatu zat yang terlarut secara selektif masuk ke dalam jaringan organisme dan terkonsentrasi melalui rute selain makanan • Rasio organik/lingkungan bioakumulasi yg berbahaya
Biokonsentrasi • Zat masuk dan dikeluarkan melalui proses pasif transpor • Zat dimetabolisme secara lambat • Zat mempunyai kelarutan dalam air yang rendah • Zat mempunyai kelarutan dalam lipid tinggi • Xenobiotik masuk dari air ke jaringan lipid ikan dan terbiokonsentrasi
Efek biologis
Prinsip terjadinya efek • Efek biologis hasil akhir dari interaksi fungsi homeostasis dengan xenobiotik • Efek terjadi akibat interaksi xenobiotik dengan organ target organ target mempunyai reseptor bagi xenobiotik • Reseptor : tempat yg sensitif terhadap xenobiotik, di mana xenobiotik menempel dan berinteraksi
• Jenis reseptor : Tipe I : reseptor di permukaan sel Tipe II : reseptor di dalam sitoplasma Tipe III : reseptor di dalam inti/nukleus • Ikatan xenobiotik dengan reseptor ikatan kovalen, ionik, hidrogen, van der Waals
Efek pada elemen sel • Efek pada elemen sel dapat terjadi mulai dari portal entri • Kontak langsung / tak langsung menimbulkan efek ringan (iritasi), sensitasi sampai kerusakan hebat (kematian sel) • Ex : paparan silika menyebabkan Silikosis, terjadi fibrosis (kerusakan jaringan ikat ) yg progresif Paparan Asbes asbestos dan kanker paruparu
Efek pada enzim • Xenobiotik mengganggu kerja enzim • Ex : insektisida organofosfat mengganggu enzim asetilkolinesterase, logam berat memblocking –SH dalam sistem enzim, menggantikan
Efek pada DNA, RNA • DNA : informasi genetik yg ada dalam inti sel dan berfungsi sebagai cetakan dalam produksi protein atau pembelahan sel, sehingga cetakan yg baru akan sama dengan cetakannya • Adanya xenobiotik dapat menyebabkan mutasi genetik • Efek mutasi genetik : Pada sel genetik mutan Sel tubuh (somatik) kanker Sel embrio teratogenesa / cacat bawaan
Efek atas dasar organ target • Xenobiotik masuk ke tubuh terdistribusi sesuai dengan afinitasnya • Ex : iodium menyerang kelenjar gondok • Xenobiotik dapat menyerang organ hati, sistem saraf, paru-paru, ginjal, kulit, darah, reproduksi,mata
a. Hepatotoksisiti • Hepatotoksisiti : keadaan di mana xenobiotik mempunyai daya racun terhadap hati • Ex : DDT, aflatoksin-B, CCl4, As, Be, Mn, Fe
a. Hepatotoksisiti (cont’d) • Xenobiotik dapat masuk melalui oral, inhalasi atau dermal • Xenobiotik masuk ke hati : hasil absorpsi usus lewat pembuluh vena porta • Xenobiotik akan dimetabolisme, disimpan, dibiotransformasi, dikonyugasi lalu dieksresi • Apabila xenobiotik tidak dapat dimetabolisme kerusakan sel kanker
b. Neurotoksisiti • Xenobiotik bersifat toksik pada sistem saraf • Sistem saraf mentrasmisi impuls lewat sel saraf • Neurotoksikdikelompokkan menjadi 3 : • Racun yg mengganggu neuro-transmisi • Racun yg menyebabkan saraf kekurangan oksigen (hipoksia sampai anoksia) • Racun yg merusak sistem saraf secara fisik
Racun yg mengganggu sistem saraf : • Zat yg menghentikan transmisi toksin botulinum • Zat yg menyebabkan depolarisasi DDT mendepolarisasi ujung saraf presinaptik berulang dengan meningkatkan permeabilitas terhadap Na • Zat stimulan xantine spt kafein mencegah cAMP bertindak sebagai sistem transpor aktif Na/K
• Zat depresan (kebalikan stimulan) alkohol memblokir konduksi impuls dengan mengurangi konduktivitas Na, dan K • Zat sbg antagonis reseptor mencegah neurotransmiter untuk mengaktivasi reseptor dan memulai impuls, ex : atropin • Zat antikolinesterase menghambat saraf kolinergik, ex : organoklorin
Racun perusak sel saraf : • Merusak lapisan mielin Mielin sebagai insulator saraf sehingga impuls berjalan cepat Toksin : Pb, CN, difteri, dll • Merusak saraf motorik perifer Merusak penglihatan dan pendengaran Toksin : As, metanol, metil merkuri, TEL, dll • Merusak otak Ex : DDT, Hg, Mn
c. Pneumotoksisiti • Pneumotoksisiti : keadaan di mana xenobiotik bersifat toksik terhadap sistem pernapasan • Ex : gas klorin, Nox, Sox, Cd, Ni, Hg, Cr, aseton, CO, nikotin, HCN, As, Pb, fenol, dll
d. Nefrotoksisiti • Nefrotoksisiti : keadaan di mana xenobiotik bersifat toksik terhadap organ ginjal • Ex : As, Cd, Cr, Pb, Hg, antibiotik, analgetik, dll • Zat nefrotoksik dibagi 2 : Nefrotoksikan primer merusak ginjal tanpa terjadi bioaktivasi atau biotransformasi, ex : garam merkuri Nefrotoksikan sekunder merusak ginjal setelah mengalami biotransformasi menjadi lebih toksik, ex : trikloroetilen
e. Dermatotoksisiti • Dermatoksisiti : keadaan di mana xenobiotik bersifat toksik terhadap kulit • Kulit merupakan membran semipermeable, yg berfungsi memelihara homeostasis, regulasi termal, melindungi tubuh dari zat kimia, sinar UV, dll • Dermatitis kontak akibat sabun, pelarut asam/basa, oli, dll • Kelainan warna kulit hidrokuinon, petroleum, dll • Luka kromium • Tumor akibat UV, produk petroleum • Kelainan spt jerawat karena PCB, herbisida, dioksin
f. Teratogenesis & Reproduktifitoksisiti • Teratogenesis : toksistas terhadap janin kelainan struktur maupun fungsi tubuh yg reversibel / irreversibel oleh faktor lingkungan yang mengganggu perkembangan normal • Dapat disebabkan oleh virus sifilis, herpes, oleh obat, metabolisme ibu tidak seimbang, kelainan genetik, dll • Reproduktiftoksisiti : disfungsi dari sistem reproduktif, termasuk proses • Disebabkan oleh semua racun yg berpengaruh terhadap alat reproduksi, ex: metil klorida, imidazole, dll
g. Hematoksisiti • Hematoksisiti : toksisitas terhadap sistem hematopoetik (sistem pembentuk sel darah dan berfungsi dalam respirasi seluler) • Penyebab : Berkurangnya trombosit/trombositpenia aspirin, benzena, Hg, paracetamol, DDT, dll
• Penyebab (cont’d) : Hilangnya sel darah putih yg polimorfonyklear Tidak terbentuknya sel darah/apiatik anemia dan pansitopenia aspirin, CCL4, klordane, Au, hidrokuinon, dll Anemia hemolitik insektisida, insulin, penicilin, dll Leukemia radiasi pengion, benzena, dll
h. Oftalmotoksisiti • Oflamotoksisiti : toksisitas terhadap mata • Efeknya ringan : iritasi, korosi, sampai beat (kebutaan) • Racun kornea paparan asam basa, detergen, logam Ag, Hg • Racun lensa mata 2,4-dinitrofenol (obat anti gemuk) penyebab katarak, talium sulfat pada insektisida, dll • Racun perusak sel saraf dan serabut saraf metanol penyebab kebutaan, talium, As pentavalen, kina, Hg organik
Efek berdasarkan gejala • Fibrosis terbentuknya jaringan ikat yg berlebihan dan pada tempat yg tidak normal • Granuloma kelainan jaringan yg berbentuk jaringan radang kronis, sehingga tampak merah dan bonjol2 • Demam • Asfiksia keadaan di mana darah dan jaringan tubuh kekurangan oksigendan tidak dapat membuang CO2
• Alergi kondisi badan yg bereaksi berlebih terhadap materi tertentu yg disebut allergen • Mutan, kanker, teratoma Mutan radiasi pengion, metil Hg Kanker PAH, vinilklorida, dll Teratoma arsen, metil Hg, TEL, benzena, dll • Keracunan sistemik keracunan seluruh badan Pb, Cd, Hg, TEL, dll
