UJI MIKRONUKLEI DENGAN PENGEBLOKAN SITOKENESIS PADA LIMFOSIT DAN APLIKASINYA SEBAGAI BIODOSIMETRI RADIASI

Seminar Nasional Keselamatan Kesehatan dan Lingkungan VII Jakarta, 6-7 Juli 2011

UJI MIKRONUKLEI DENGAN PENGEBLOKAN SITOKENESIS PADA LIMFOSIT DAN APLIKASINYA SEBAGAI BIODOSIMETRI RADIASI Yanti Lusiyanti dan Zubaidah Alatas Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - BATAN ABSTRAK UJI MIKRONUKLEI DENGAN PENGEBLOKAN SITOKENESIS PADA LIMFOSIT DAN APLIKASINYA SEBAGAI BIODOSIMETRI RADIASI. Mikronuklei adalah salah satu indikasi kerusakan struktur pada kromosom akibat radiasi, yang dapat diamati dari sel dengan dua inti (binukleat), dengan cara memblok proses pembelahan pada tahap sitokinesis menggunakan sitokalasin B yang dikenal dengan Cytokinesis Block (CB). Bila metoda uji mikronuklei akan dijadikan sebagai biodosimetri radiasi, maka perlu diketahui kurva respon dosis pada kisaran luas dari berbagai kualitas radiasi. Kurva respon mikronuklei yang diinduksi oleh radiasi LET rendah, antara lain sinar-X, sinar γ dan partikel β diperlihatkan dengan model persamaan linier quadratik, sedangkan radiasi LET tinggi hanya menghasilkan persamaan linier. Variasi antar individu dalam pembentukkan mikronukleus sampai kini masih dipertanyakan, karena data yang diperoleh dari beberapa penelitian belum menunjukkan hasil yang konstan terutama untuk frekuensi mikronukleus latar. Untuk menerapkan uji mikronukleus sebagai biodosimetri radiasi, diperlukan kalibrasi kurva mikronukleus pada individu pra pajanan terutama untuk dosis rendah. Kata kunci : mikronuklei, pengeblokan sitokinensis, radiasi, biodosimetri

ABSTRACT MICRONUCLEI ASSAY USING CYTOKINESIS BLOCK IN LYMPHOCYTES AND ITS APPLICATION AS RADIATION BIODOSIMETRY.Micronuclei is one of structural damage indicators caused by ionizing radiation that observed on cells with binucleate by blocking cell proliferation at cytokinesis stage using cytochalasin B, known as cytokinesis Block (CB). If micronuclei assay is used as a biological dosimeter, it is essensial to have dose-respon curve on a wide range of radiation qualities. The dose respons curve of micronuclei for low LET radiation i,e X-rays, γ rays and β particle represented in the linear quadratiq model and for high LET i.e neutron and ά particle represented in linear model. Individual variation in micronuclei is unclear because the uncertainties are predominately for the base line miccronucleus. One of the mayor limitation in measuring exposure to low doses may be the interindividual variation in radiosensitivity, and the practical implementation of the micronucleus assay for radiation biodosimetry may be limited by a need to perform individual pre-exposure calibrations. Keywords : micronuclei, cytokinetic blocking, radiation, biodosimetry

PTKMR-BATAN, BAPETEN, KEMENKES-RI dan Pusarpedal-KLH

57


biodosimetri

I. PENDAHULUAN Pengukuran

biodosimetri

berkaitan

dengan besarnya dosis serap radiasi yang diterima dan berkontribusi serta terhadap risiko kesehatan yang diakibatkan oleh paparan radiasi. Prinsip biodosimetri adalah menentukan dosis serap radiasi dengan mengukur perubahan yang terjadi pada materi biologi akibat paparan radiasi pada tubuh manusia. Salah satu yang paling utama dari

biodosimetri

adalah

dalam

kasus

kecelakaan radiasi yang terjadi pada individu yang tidak menggunakan dosimeter fisik. Kadangkala metode dosimetri fisik harus dilengkapi atau didukung oleh uji biologik, sebagai contoh terjadinya pajanan sebagian tubuh (parsial) dengan dosimetri fisik diluar

Cek silang dosis yang diukur secara fisik diperlukan pada kondisi tertentu. Akan tetapi, jika dosis ditentukan secara biologik, variabilitas biologik akan mempengaruhinya, diyakini

untuk

individu

yang

radiosensitif akan memiliki efek yang lebih besar pada materi biologiknya daripada ukuran rata-rata. Biodosimetri didasarkan pada marker biologi atau biomarker yang diinduksi oleh paparan radiasi dan dapat diterapkan untuk mengestimasi dosis ketika dosimetri fisik tidak tersedia, atau untuk melengkapi

adalah

aberasi

kromosom menggunakan metode sitogenetik untuk

mengetahui

frekuensi

kromosom

bentuk disentrik, asentrik fragmen dan cincin (ring). Analisis aberasi kromosom disentrik telah dibuktikan sebagai gold standar (baku standar) yang sensitif untuk mengetahui kerusakan sel akibat radiasi dan telah dijadikan sebagai biodosimetri radiasi [1]. Metode biodosimetri yang cepat sangat diperlukan untuk mengkaji efek radiasi tunda (jangka panjang). Selain teknik analisis aberasi kromosom pada limfosit, teknik uji lain yang juga dapat digunakan dalam biodosimetri adalah uji mikronukleus (MN). Pengujian MN dari limfosit perifer pertama kali diperkenalkan oleh Countryman and Heddle [2]. Pada metode awal hanya

area radiasi.

karena

radiasi

dosimetri

fisik.

Biomarker

radiasi yang telah secara luas dikenal dan diaplikasikan sebagai dosimetri biologi atau

dilakukan pada sel yang telah selesai membelah secara in-vitro. Suatu pendekatan telah dikembangkan dengan menggunakan inhibitor cytokenesis yaitu cytochalasin-B. Feneh dan Morley [3] telah menerapkan Cytocalasin–B yang mampu memperlihatkan bahwa sel yang telah membelah dapat diakumulasi

dan

dikenali

sebagai

sel

binukleat (dua inti) dan MN dapat secara spesifik dan efisien terlihat di dekat sel binucleat sementara sel mononuclear yang tidak membelah tidak mampu mengekspresikan adanya MN secara in vitro. MN telah digunakan sejak tahun 1937 sebagai


indikator

pajanan

genotoksik

58


berdasarkan pada studi radiasi oleh Brenneke

behind anaphase., sehingga akhirnya fragmen

dan Mather. Sejak saat itu banyak studi lain

tersebut tidak ikut ke dalam nuklei anak

dilakukan pada sel tumbuhan, hewan dan

utama. Potongan fragmen kromosom atau

manusia, baik secara in vitro maupun in vivo.

kromosom tersebut membentuk nuckleus

Penelitian frekuensi MN juga mendukung

kecil

asumsi bahwa MN ini merupakan produk

mikronuklei, dengan demikian mikronuklei

awal proses karsinogenik pada manusia

merupakan materi nukleus (DNA)) terlihat

yang

terpisah

dan

dinamakan

Bila induksi MN akan digunakan

sebagai lingkaran kecil dalam sitoplasma di

untuk biodosimetri radiasi, maka sangat perlu

luar nukleus, dengan struktur dan intensitas

membuat suatu kurva data respon-dosis,

warna serupa dengan nukleus Gambar 1.

untuk kisaran yang luas dari berbagai kualitas

Mikronuklei terbentuk dari fragmen asentrik

radiasi, terutama yang banyak digunakan

yang gagal bergabung dengan sel anak

dalam penelitian lingkungan, dan sangat

selama proses pembelahan sel. Dapat juga

sesuai untuk proteksi radiasi. Di samping itu

terbentuk dari sebuah kromosom yang

sangat penting untuk memperoleh konsistensi

tertinggal, atau tidak terbawa dalam proses

terutama antara laboratorium acuan dengan

mitosis, atau terjadi akibat konfigurasi

laboratorium lainnya. Faktor yang berperan

kromosom yang kompleks, pada waktu

terhadap pembentukkan MN antara lain

proses anafase. Namun demikian terdapat

adalah faktor fisik seperti LET, dosis dan laju

bukti kuat yang menunjukkan bahwa radiasi

dosis dan sifat biologik yaitu variasi antar

dapat

individu, yang dipengaruhi oleh umur, jenis

mikronukleus adalah terutama berasal dari

kelamin dan kinetika sel. Dalam makalah ini

fragmen asentrik [1,2].

menginduksi

pembentukkan

dibahas mengenai uji MN dengan metode cytokinesis block (CB) dan kemungkinan implementasinya bila digunakan sebagai biodosimetri radiasi.

II. MIKRONUKLEI Paparan radiasi dapat menginduksi terjadinya pembentukan fragmen kromosom Asentrik (kromosom tanpa centromer dan malsegregasi

kromosom

utuh

(whlole

Gambar 1.

Sel binukleat yang memiliki 1 mikronuklei [1]

kromosom). Fragmen kromosom asentrik dan whole

kromosom

yang

tidak

mampu

berinteraksi dengan benang spindel lag


59


Kriteria mikronuklei antara lain ; diameter kurang dari seperlima diameter

nukleoplasmik dan pengkajian proliferasi sel (persentase sel binukleat).

nukleus (10µm), terletak dalam sitoplasma dan di luar nukleus, tidak ada kontak dengan nukleus [1]. Keterangan lain menyatakan

III. TEKNIK PENGEBLOKAN SITOKINESIS

bahwa ukuran mikronukleus yang diinduksi radiasi cenderung berukuran antara 6-12 µm. Kira-kira 80% mikronukleus yang diinduksi oleh sinar gamma mengandung DNA sekitar 6% atau kurang dari nukleus interfase, menandakan asal mikronukleus berasal dari fragmen asentrik. Pada individu normal atau frekuensi

mikronuklei untuk 1000

sel

binukleate adalah 3- 30 [1,4].

terbentuk

akibat

kerusakan struktur dari kromosom yang terjadi pada fase G0-G1 dari siklus sel, sehingga mikronukleus muncul setelah sel mengalami pembelahan inti. Pengujian teknik scoring mikronuklei dalam sebuah sel, yang telah diblok pada limfosit tepi, digunakan sebagai metoda alternatif realistis untuk mengetahui secara kuantitatif

Beberapa keunggulan dari uji MN adalah sbb. :

adanya kerusakan kromosom akibat radiasi, selain penghitungan kromosom disentrik

1. Dapat dikombinasi dengan deteksi mutasi kromosom dan genom sekaligus.

[4,5].

Metoda

penambahan

2. Dapat membedakan antara klastogen dan aneugen.

CB

zat

yaitu

menggunakan

Sitokalasin-B

terhadap

kultur limfosit, berfungsi untuk memblok proses sitokinesis sehingga sel berada pada

3. Ada kemungkinan mendeteksi apoptosis atau nekrosis secara bersamaan.

cepat, murah, dan sederhana.

teramati pada sel binukleat tersebut [3,6]. Teknik

5. Ada kemungkinan otomatisasi dan unggul secara statistik.

pengeblokan

yang

dimaksudkan untuk memperoleh mikronuklei ini telah diperkenalkan lebih dari 30 tahun

6. Dapat membedakan antara sel yang sedang membelah dan tidak membelah. 7. Mampu mendeteksi jembatan disentrik bridges)

tingkat pembelahan sel binukleat (sel dengan dua inti), dan mikronklei yang terbentuk akan

4. Dapat digunakan untuk banyak jenis sel,

(dicentric

Mikronuklei

sebagai

lalu, tepatnya tahun 1975. Proses atau mekanisme

pembentukan

mikronuklei

dijelaskan dalam Gambar 2.

jembatan


60


SITOCHALASIN B

Gambar 2. Proses pembentukan MN yang diinduksi dengan sitochalasin-B [1]. Pengujian mikronuklei telah digunakan

dihitung dengan cepat dan sangat sesuai

sejak tahun 1937 sebagai indikator pajanan

untuk deteksi awal pada sejumlah besar

genotoksik berdasarkan pada studi radiasi

korban kecelakaan radiasi. Pengujian MN

oleh Brenneke dan Mather. Sejak saat itu

dengan Metode CB ini juga telah dilakukan

banyak

sel

terhadap Para pekerja radiasi di BATAN,

tumbuhan, hewan dan manusia, baik secara

dengan hasil yang ditemukan frekuensi MN

in vitro maupun in vivo. Penelitian frekuensi

masih berada dalam kisaran frekuensi latar

MN juga mendukung asumsi bahwa MN ini

untuk mikronuklei [9].

studi

lain

dilakukan

pada

merupakan produk awal proses karsinogenik pada manusia.

Beberapa kriteria dari sel BNC yang layak

Penggunaan

teknik mikronukleus

untuk

dihitung

frekuensi

mikronukleinya harus memenuhi ketentuan

dalam penghitungan lebih mudah cepat dan

sebagai berikut.

sel yang dapat diamati dalam jumlah banyak,

- Sel harus dalam bentuk binukleat (terdiri

terutama apabila menggunakan sistem image komputer

otomatis.

mikronukleus

Sehingga

teknik

memungkinkan digunakan

dari dua nukleus). - Kedua inti dalam binukleat sel harus dalam

kondisi

bersentuhan

dengan

sebagai sebagai prosedur rutin, dan dapat

membran inti dan berada dalam satu

diamati pada dosis rendah antara 0,05-1 Gy,

lingkaran sitoplasma yang sama.

yang merupakan rentang batas dosis terendah

- Kedua inti dalam sel binukleat harus

untuk mendeteksi adanya aberasi kromosom

memiliki ukuran, penyerapan warna dan

[5,7,8]. Keunggulan lain dari uji ini adalah

intensitas pewarnaan yang sama.

waktu prosesnya dimana mikronuklei dapat


61


- Kedua inti dalam sel binukleat mungkin tidak

dihubungkan

atau

mungkin

menempel satu atau lebih oleh jembatan nukleoplasma dan ukurannya tidak kurang lebih 1/4 diameter dari inti.

mungkin bersentuhan satu sama lain namun idealnya harus tidak overlap satu sama lain. Sel dengan kondisis nuklei yang overlaping dapat dihitung hanya apabila lingkaran inti dari inti yang lain dapat dibedakan. atau membran

dari selbinukleat harus berinteraksi dan dapat

dibedakan

dari

lingkaran sitoplasmic dari sel sekitarnya. Akan

tetapi

uji

ini

memiliki

keterbatasan terutama oleh adanya frekuensi background yang lebih besar dan lebih bervariasi dibandingkan dengan disentrik. Uji MN juga tidak mampu mendeteksi semua aberasi

kromosom

struktural

(hanya

asentrik), membutuhkan pembelahan sel untuk

ekspresi

interferensi

oleh

MN,

ada

kemungkinan

sitochalasin-B

seperti

spindle poison, ada kemungkinan interferensi dengan penghambat lain dari sitokinesis, dan sitotoksisitas

pengujian

metode CB menggunakan

MN

dengan

sitochalasin-B

andalan banyak peneliti dalam menentukan dosis radiasi. Mikronuklei dalam sel dua inti terbentuk selama transisi metafase-anafase ketika seluruh kromosom hilang (kejadian aneugenik) atau fragment kromosom asentrik setelah terjadi patahan kromosom (kejadian clastogenik) yang tidak bergabung ke dalam

- Lingkaran sitoplasma

jelas

Teknik

untuk menginduksi mikronuklei juga menjadi

- Kedua inti utama dalam sel binukleat

secara

IV. INDUKSI MIKRONUKLEI OLEH RADIASI

sitochalasin-B

itu

sendiri

bervariasi antar-jenis sel atau bahkan antar-

inti sel anak. Karena lebih sederhana, lebih cepat, tidak mahal serta bentuk mikronuklei yang sederhana, mudah dikenali dan ada potensi untuk otomatisasi dengan sitometri maka teknik pengeblokan sitokinesis ini juga diandalkan oleh para peneliti]. Meninjau awal mula MN muncul, telah diketahui dengan baik bahwa sebagian besar MN akibat radiasi terutama berasal dari fragmen kromosom asentrik yang merupakan hasil patahan kromosom. Sejumlah kecil MN akibat radiasi dapat berasal dari kromosom utuh yang gagal (lag) setelah anaphase disebabkan karena beberapa kelainan pada tingkat spindle atau protein kinetochore. Gambaran mikronuklei yang diinduksi oleh radiasi gamma 1 Gy terlihat pada Gambar 3.

sub jenis dari jenis sel yang sama [1].


62


Gambar 3. Contoh hasil uji mikronuklei yang diinduksi oleh radiasi sinar gamma dosis 1 Gy. Satu (kiri) dan tiga (kanan) mikronuklei yang berada di samping BNC di dalam sitoplasma [10]. Untuk mengetahui apakah MN yang

Nilai LET adalah jumlah energi yang

diinduksi adalah akibat paparan iradiasi atau

terdeposit sepanjang jejak lintasan radiasi

senyawa

yang

kimia,

mengembangkan

para

teknik

peneliti

maka

nilai

LET

MN

berhubungan erat dengan efektifitas suatu

menggunakan teknik flourescence in situ

jenis radiasi pengion, yang menyebabkan

hybridization

kerusakan

(FISH)

deteksi

dilaluinya,

menggunakan

pan

pada

materi

biologi

yang

centromeric probe dan hasilnya diperlihatkan

dilintasinya. Semakin besar LET, semakin

dalam Gambar 4. Pengaruh radiasi dalam

besar daya rusak radiasi tersebut pada materi

menginduksi

biologis yang dikenal dengan istilah Relatif

pembentukan

mikronukleus

dipengaruhi oleh Linier Energi Transfer

Biological Effectiveness (RBE) [9,10].

(LET), laju dosis dan besarnya dosis radiasi.

Gambar 4. Teknik deteksi MN menggunakan flourescence in situ hybridization (FISH) menggunakan pan centromeric probe. MN hasil induksi kimia (kiri) dan radiasi (kanan).


63


Perbedaan utama antara partikel alfa sebagai radiasi LET tinggi, dengan radiasi

partikel alfa

serta tidak berbeda secara

bermakna [12,8].

gamma/sinar-X sebagai radiasi LET rendah,

Sinar-X dan sinar gamma merupakan

yaitu dalam hal distribusi energi pada

radiasi dengan LET rendah, mempunyai

populasi sel atau jaringan yang terpajan.

kemampuan menginduksi dengan kerusakan

Ionisasi akan terjadi pada setiap interval 100

yang

nm atau lebih sepanjang lintasan radiasi

gelombang

gamma/-X akan menembus suatu jaringan

berinteraksi dengan sebuah atom, maka

sedalam beberapa cm, sebelum melepaskan

keduanya

semua energinya. Sehingga terjadi distribusi

sekunder. Radiasi gamma dari Co-60 dengan

energi yang merata dalam jaringan, dengan

energi 1,1 MV mempunyai nilai LET lebih

demikian dosis radiasi yang diterima oleh sel

rendah yaitu 0,2 kev/ μm dari Sinar-X 250

dalam jaringan adalah sama dengan tingkatan

kV yaitu 2 kev/ μm, dengan demikian

pajanan yang sangat rendah. Sedangkan

efektifitas sinar gamma untuk merusak

radiasi alfa, terjadi ionisasi setiap 0,2-0,5

materi biologi menjadi lebih rendah, sekitar

nm, sehingga deposisi energi yang besar

10% . Hal yang sama terjadi pada sinar-X

terjadi pada satu lokasi tertentu. Umumnya

dengan energi 25 MV mempunyai nilai LET

partikel alfa melintas hanya sejauh 50 μm

0,2 kev/ μm [8,13].

sebelum semua energinya habis dilepaskan

Induksi

[1,11].

tidak

sama.

Pada

elektromagnetik

akan

saat (X

melepaskan

mikronukleus

radiasi dan

γ)

elektron

pada

LET

rendah diketahui bahwa Sinar-X cenderung

Pada radiasi dengan LET tinggi,

sedikit lebih efektif, dibanding sinar gamma

induksi mikronukleus tampak jelas, sesuai

walaupun antara kedua kurva tampak tidak

dengan

yaitu untuk

menunjukkan perbedaan yang nyata. Hasil

partikel α dan neutron, jauh lebih efektif

penelitian lain yang dilakukan pada beberapa

dalam

kualitas radiasi berbeda, diketahui bahwa

yang digambarkan

menginduksi

mikronukleus

dibanding

pembentukan sinar-X,

sinar

pada dosis yang tinggi yaitu 10 Gy untuk

gamma maupun partikel β. Hal tersebut

sinar-X dan 1 Gy untuk neutron, dapat

terlihat pada penelitian yang

mempengaruhi kapasitas proliferasi pada sel

dilaporkan

bahwa induksi mikronukleus oleh neutron

limposit

pada energi 5,5 MeV dengan nilai LET 20

diketahui bahwa partikel α dan neutron jauh

keV μm , nilai ini hampir mendekati untuk

lebih

partikel α yaitu 20-23 keV μm . Keduanya

pembentukan mikronukleus dibanding sinar-

memperlihatkan persamaan linier 0,374 ±

X, sinar gamma maupun partikel β [8].

-1

-1

yang

efektif

telah

distimulasi.

dalam

Telah

menginduksi

0,012 untuk neutron dan 0,336 ± 0,039 untuk


64


Pengaruh

pembentukan

rendah, dibuktikan dengan penelitian kurva

mikronukleus terhadap dosis, pada berbagai

respon mikronukleus pada kisaran energi

variasi laju dosis menunjukkan perbedaan

radiasi yang berbeda untuk sinar-X dengan

yang

respon

kisaran LET bervariasi dibandingkan dengan

mikronukleus terhadap dosis untuk LET

sinar gamma (Gambar 3) . Adanya perbedaan

rendah, umumnya

di gambarkan dengan

nilai LET terlihat proporsional, dengan

persamaan model linier quadratik y = c + α

persamaan linier quadratik, terlihat bahwa

D + βD atau Y = α D + βD , sedangkan

koefisien α untuk sinar-X yang lebih besar

untuk LET tinggi dengan model persamaan

dibanding dengan sinar γ dan partikel β serta

linier yaitu y = c + α D. Nilai c adalah

menunjukkan adanya kenaikkan nilai α,

kontrol, (α D) adalah komponen dosis linier

sejalan dengan naiknya nilai LET walaupun

menggambarkan luka yang diakibatkan oleh

tidak

satu jejak lintas radiasi, (βD2) adalah

Sedangkan untuk koefisien β nilainya relatif

komponen dosis kudrat,

sama (Tabel 1).

nyata.

respon

Hubungan

kurva

2

2

menggambarkan

menunjukkan

perbedaan

nyata.

mekanisme aksi kerusakan yang diproduksi oleh dua jejak lintasan radiasi [5]. Hubungan

kurva

respon

Jumlah Mikronukleus per 1000 sel CB

mikronukleus terhadap dosis pada LET

D o s is (G y )

Gambar 5. Kurva respon mikronukleus vs dosis (●) 14 kVp, (○)50 kVp, dan (▲) 350 kVp serta (Δ) sinar gamma Co-60 yang diiradiasi 1-4 Gy [15].


65


Tabel 1. Koefisien kurva respon mikronukleus Vs dosis secara invitro, pada berbagai kualitas radiasi untuk LET rendah [14] Komponen α (Gy)

Komponen β (Gy)

Sinar-X 14 kVp

0,103 ± 0,003

0,057 ± 0,007

Sinar-X 50 kVp

0,087 ± 0,024

0,045 ± 0,024

Sinar-X 350 kVp

0,064 ± 0,018

0,045 ± 0,008

Sinar γ C0-60

0,049 ± 0,008

0,038 ± 0,006

0,0248 ± 0,0134

0,0381 ± 0,0106

Jenis Radiasi

Partikel β 2,27 MeV [4]

P

2)

ada penelitian tersebut diperlihatkan bahwa

komponen

persamaan

untuk

mikronukleus diakibatkan hanya oleh jejak

mikronukleus dengan komponen α dan β

tunggal saja [5]. Pada penelitian lain kurva

tidak hanya berhubungan langsung dengan

respon

satu atau dua jejak saja, karena ekspresi

campuran beam nuetron dihasilkan koefisien

mikronuklei juga dipengaruhi oleh fenomena

α = 0,595 ± 0,28 dan koefisien β = - 0,059 ±

sekunder

agregasi

0,0133, penelitian ini membuktikan bahwa

kumpulan dari beberapa fragmen asentrik,

model kurva respon dosis pada LET tinggi

menjadi satu mikronukleus (Savage 1988)

tidak menunjukkan model linier kuadratik.

pada dosis tinggi [13].

Nilai negatif pada

linier

antara

kuadratik

lain

adanya

Kurva respon mikronukleus terhadap dosis untuk LET tinggi,

α

terbentuk

mikronukleus

dari

yang

induksi

diirradiasi

β menandakan adanya

efek kejenuhan, sejalan kenaikkan dosis. Jadi

digambarkan

pada radiasi campuran neutron dan sinar

y = c + αD, yang

gamma diperlihatkan dengan jelas, adanya

membuktikan bahwa pada radiasi LET tinggi

perbedaan kualitas radiasi yang sangat

untuk partikel α dan neutron keboleh jadian

efektif, untuk

adanya jejak tunggal sangat dominan (Tabel

mikronukleus (Gambar 4) [15].

dengan persamaan

menginduksi pembentukkan

Tabel 2. Koefisien kurva respon mikronukleus Vs dosis secara in vitro, pada berbagai kualitas radiasi untuk LET tinggi [8] Jenis Radiasi Neutron beam campuran 220 kV

Komponen α (Gy) 0,595 ± 0,028

Komponen β (Gy) - 0,059 ± 0,0133

Partikel α 20-23 keV

0,336 ± 0,039

-

Neutron 5,5 MeV

0,374 ± 0,012

-


66

Jumlah MN per 1000 sel CB


Dosis (Gy) Gambar 6. Perbandingan kurva respon Mikronukleus Vs Dosis yang diinduksi sinar gamma Co-60 dan Fast Neutron dosis 1-4 Gy [7] Selain LET induksi mikronukleus

dosis 70 cGy/menit, turun hingga 34,8 ±

oleh radiasi, juga dipengaruhi oleh laju dosis.

2,1% pada laju dosis 0,29cGy. Gambar 5

Pada

memperlihatkan

penelitian

sampel

donor

yang

pembentukkan

mikro-

diirradiasi sinar gamma dosis 4 Gy dengan

nukleus yang menurun 1,4 kali lipat saat laju

kisaran laju dosis 0,15 cGy/menit. 0,29

dosis 0,29 cGy/menit sedangkan pada laju

cGy/menit dan 70 cGy/menit menunjukkan

dosis 0,15 c Gy/menit menurun hingga 2,4

terjadi penurunan nyata pada pembentukan

kali lipat [16].

mikronukleus yaitu 48,0 ± 2,1% untuk laju

Sel Binukleat dengan Mikronukleus (%)

Selse Binukleat dengan mMikronukleus (%)

B

Rerata  SE

Rerata  SE

Gambar 7. Frekuensi Mikronukleus yang diirradiasi Co-60 (A). laju dosis 70 cGy/menit dan 0,15 cGy/menit, (B). laju dosis 70 cGy/menit dan 0,15cGy/menit [16]


67


Induksi mikronukleus dipengaruhi oleh

laju

dosis

pada

penelitian

lain

mengisyaratkan bahwa mikronuklei dalam limfosit darah perifer dapat dijadikan sebagai

dilaporkan bahwa pembentukkan mikro-

biodosimeter

nukleus yang diirradiasi dengan laju dosis 0,7

mungkin juga kronik setelah radiasi in

cGy/menit sampai 2,6 cGy/menit, responnya

vivo[18]. Pembedaan antara paparan radiasi

kurang efektif dibanding dengan laju dosis 40

pengion dengan non radiasi juga dapat

Gy/jam. Demikian pula pada penelitian

diketahui

Boreham diperlihatkan pola yang sama yaitu

menggunakan pelabelan kromosom. Namun

pada laju dosis 0,29 cGy/menit dan 0,15

terdapat variasi yang cukup besar antar-

cGy/menit menunjukkan efek yang lebih

laboratorium atau antar-individu, terutama

rendah, dibanding dengan laju dosis tinggi

untuk dosis dengan LET rendah, sehingga

yaitu 70 cGy/menit [16,17].

masing-

Penurunan

dengan

uji

masing

akut

dan

mikronuklei

laboratorium

harus

merekontruksi kurva dosis-respon sendiri.

cGy/menit

Jumlahnya yang menurun dengan waktu dan

menginduksi

sensitivitasnya rendah menyebabkan uji ini

penundaan siklus sel sedangkan pada laju

perlu dipertimbangkan sebagai dosimetri

dosis tinggi tidak dipengaruhi. Kemungkinan

biologi.

penundaan siklus sel yamg diinduksi pada

spontan antara 3-30 per 1000 BNC, uji ini

laju dosis 0,15 cGy/menit tidak diperlukan

juga menjadi kurang diminati, selain dapat

untuk pembentukkan mikronukleus pada laju

meninggi dengan bertambahnya umur untuk

dosis

diperlihatkan

kejadian MN spontan [1,18]. Peneliti lain

penundaan siklus sel tidak merupakan bagian

beranggapan bahwa variasi individu tersebut

utama untuk kemampuan menaikkan proses

dipertimbangkan /dianggap sangat kecil dan

perbaikan patahan kromosom pada waktu

dianggap sebagai refleksi dosis fisik yang

terjadi

diterima setiap individu.

mungkin

hingga

telah

0,29

0,15

mampu

cGy/menit

penurunan

laju

dosis

pajanan

dari

0,29cGy/menit

laju

untuk

dosis.

Diduga

Dengan

kejadian

mikronuklei

penundaan siklus sel mungkin hanya sebagai

Variasi individu dalam pembentukan

efek samping pada laju dosis yang sangat

mikronukleus yang di induksi oleh radiasi,

rendah [16,17].

tidak

menunjukkan

bermakna V. MIKRONUKLEI SEBAGAI DOSIMETRI BIOLOGI Beberapa karakteristik yang menjadi

diantara

perbedaan donor

yang karena

kemungkinan pada penelitian tersebut ada koinsidensi pada seleksi donor dan hasil penelitian lain dilaporkan bahwa ada variasi

syarat sebagai dosimetri biologi, antara lain

individu

adalah adanya variasi mikronukleus antar

mikronukleus yang dihubungkan dengan

individu. Penelitian oleh Lee TK dkk

umur yang dipengaruhi oleh jenis kelamin.


yang positif dalam pembentukan

68


[3,17]. Data yang diperoleh dari hasil

yaitu dengan cara mengukur respon dosis

penelitian terhadap ke 8 variasi donor,

untuk setiap individu [6].

dengan kisaran umur 23 sampai 55 tahun, secara jelas terdapat keterkaitan antara

VI. PENUTUP

frekuensi latar mikronukleus dengan dosis. Radiasi

yang

mikronukleus

menginduksi menunjukkan

frekuensi tidak

keterkaitan umur yang bermakna frekuensi

mikronukleus

yang

ada

dengan terbentuk,

namun demikian variasi yang besar terjadi antar individu [8].

klasik kajian dosis dengan metoda CB untuk mikronukleus dalam limfosit tepi ,relatif lebih sederhana. Dapat dihitung lebih cepat dan variasi antar scorer kurang berpengaruh. Salah satu kekurangannya adalah dalam hal data dasar /latar dari frekuensi mikronukleus, baik dari segi jumlah, maupun variasi dibanding

dengan

aberasi

kromosom. Dengan menghitung 4000-5000 sel pada dosis terendah 0,05 Gy sudah dapat mendeteksi

adanya

pembentukkan

mikronukleus. Studi lain telah dilaporkan menggunakan

sistem

hasil

kajian

diatas,

studi

mengenai pembentukan mikronukleui akibat radiasi dengan menggunakan tehnik CB, pada

limfosit

tepi

merupakan

metoda

radiobiologi yang relevan, bila digunakan sebagai bidosimetri radiasi. Hubungan respon mikronukleus dengan dosis untuk LET

Dibanding dengan metoda sitogenetik

individu.

Dari

scoring

rendah

digambarkan

dengan

persamaan

linier qudratik, sedangkan untuk LET tingi hanya

persamannya

linier.

Induksi

mikronulei juga dipengaruhi oleh laju dosis, pada laju dosis rendah frekuensinya semakin turun. Salah satu kekurangannya adalah dalam hal data dasar /latar dari frekuensi mikronukleus, baik dari segi jumlah, maupun variasi individu. Sehingga untuk menerapkan uji mikronukleus sebagai dosimetri biologi, diperlukan

kalibrasi kurva mikronukleus

pada individu pra pajanan terutama untuk dosis rendah.

otomatis

melalui komputer, dengan menghitung sel binukleat

dalam 103, semua keraguan

/ketidakpastian

dalam

pengkajian

DAFTAR PUSTAKA

dosis

individual adalah 0,25 Gy, sementara dosis kurang dari 0,3 Gy tidak dapat dideteksi dengan jelas. Keraguan tersebut terutama karena variasi mikronukleus antar individu. Pengembangan untuk kisaran dosis rendah diperlukan pengetahuan data dasar frekuensi mikronukleus individu, sebelum irradiasi,

1. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Biological Dosimetry Chromosomal Aberration Analysis for Dose Assessments. Technical Reports Series No. 260, IAEA, Viena, 25-31, 2001. 2. COUNTRYMAN,P.I., HEDDLE, J.A.,The production of Micronuclei from Chromosome Aberration in Irradiated Culture of Human Lymfocytes, Mutation Research, 41, 321-331, 1979.


69


3. FENECH, M and MARLEY, A.A. Measurement Of Micronuklei in Limphocytes. Mutation Research, 147, 29-36 (1985). 4. HEDDLE., J.B and CARRANO, The DNA Content of Micronuclei Induced in Bone Marrow by Gamma Irradiation: in Evident that micronuclei arise from acentric Chromosomal Fragments. Mutation Research 44, 63-70, 1977. 5. ALMASSY, Z., KREPINSKY. A.B., BIANCO. et. al. The Present State and Perspectives of Micronucleus Essay in Radiation Protection. In A Review. Appl Radiat Isotop .38, 241-249, 1987. 6. KOKSAL, G., DALCI, D.O., and PALA, F.S., Micronuclei in Human Lymphocytes: The Co-60 Gamma Rays Dose Response Mutation Research 161, 193-195, 1996. 7. VRAL, A., VERHAEGEN, H. THIERENS, H., et.al. The InVitro Cytokinesis-block Micronucleus Assay: Detailed Description of an Improved Slide Preparation Tehnique for The Automated Detection of Micronuclei in Human Lymphocytes. Mutagenesis 9, 439-443, 1994. 8. MILL, A.J., WELLS, J., HALL, S.C., et. al, A. Micronucleus Induction in Human Lymphocytes: Comparative Effects of X Rays, Alpha Particles, Beta Particles and Neutrons and Implications for Biological Dosimetry, Radiation Research, 145, 575-585, 1996. 9. PURNAMI, S., LUSIYANTI, Y., SYAIFUDIN, M., RHAMADANI, D., NURHAYATI, S., TETRIANA, D., Radiation Induced Micronuclei in Lymphocyte Cell of Radiation Workers. Prociding The International Conference On Basic Science, Brawijaya University Malang Indonesia, February 17-18, 2011. 10. SYAIFUDIN, M., dan KANG, C., Induksi Aberasi kromosom dan mikronuklei dalam limfosit manusia akibat radiasi gamma dan keandalannya sebagai dosimeter biologi.Prosiding Seminar Nasional Fisika Universitas

Andalas Padang, 5 September 2007, ISBN 978-979-25-1951-B. 11. HALL, E.J. Radiobiology for Radiologist, Fourth Edition. J.B. Lippincot Company, Philadelphia, Baltimore New York, London, 161-165, 1993. 12. LITTLE, J.B. What are the Risks of Low Level Exposure to α Radiation from Radon. Proc.Natl.Acad. Sci USA. 94, 5996-5997, 1997. 13. VRAL, A., FERHAGEN, F., THIERENS, H., et. al. Micronuclei Induced by Fast Neutron Versus Co-60 Gamma Rays in Human peripheral Blood Lymphocytes, Int.J. Radiat. Biol 65, no 3, 321-328, 1994. 14. VERHAEGEN. F and VRAL A. Sensitivity of Micronucleus Induction in Human Lymphovytes to Low LET Radiation Qualities : in RBE and Correlation of RBE and LET. Radiation Research 139, 208-213, 1994. 15. HUBER, R., SCHRAUBE, H., NAHRSTEDT, U., et. al. Dose Response Relationship of Micronuclei in Human Lymphocytes Induced by Fission Neutrons and by Low LET Radiations, Mutation Research, 306, 135-141, 1994. 16. BOREHAM, D.R., DOLLING, J.A, MAVES, S.R, et. al. Dose Rate Effect for Apoptosis and Mikronucleus Formation in Gamma Irradiated Human Lymphocytes, Radiation Research 153, 579-586, 2000. 17. VRAL, A., THIERENS, H., BAEYENS, A. et. al. Study of Dose Rate and Split Dose Effects on The in vitro Micronucleus yield in Human Lymphocytes exposed to X-Rays. Int. J. Radiat Biol 61. 777-784, 1992. 18. LEE, T-K., ALLISON, R. R.,O'BRIEN, K. F., NAVES, J. L.KARLSSON, U. L. and WILEY, A.L., Jr. Persistence of micronuclei in lymphocytes of cancer patients after radiotherapy. Radiation Research,157, 678–684, 2002.


70


TANYA JAWAB Penanya : Maria Lina Pertanyaan : - Dari ke empat uji yang telah dijelaskan, uji manakah yang paling sensitif dan spesifik untuk mengetahui kerusakan kromosom ? - Apa kelebihan Uji mikronukleus untuk menganalisis kerusakan kromosom akibat radiasi? Jawaban - Pengujian aberasi kromosom disentrik adalah pengujian yang paling sensitive untuk mengetahui kerusakan kromosom akibat radiasi. - Untuk uji mikronukleus dari segi pengamatan lebih cepat dan mudah serta tidak membutuhkan skill khusus.


71

UJI MIKRONUKLEI DENGAN PENGEBLOKAN SITOKENESIS PADA LIMFOSIT DAN APLIKASINYA SEBAGAI BIODOSIMETRI RADIASI

Recommend Documents