PENGARUH LINGKUNGAN FISIK TERHADAP SELJulizar Nazar

Bagian Fisika Kedokteran FK Unand*

Kerusakan/Kematian SelI. Stress hebat : sel tidak dapat beradaptasi dengan keadaanII. Terpapar agen perusak Akibatnya : 1. Kerusakan yang bersifat reversibel Perubahan morfologi dan fungsi sel kembali normal jika penyebab ditiadakan 2. Kerusakan yang irreversibel : kerusakan berlanjut Kematian sel

*

*

Penyebab kerusakan pada selAgen fisik: Menurunnya kadar oksigen (Hipoksia)Bahan kimia: Logam berat dan obatAgen infeksi: Virus & BakteriReaksi immunologi: Benda asing Defek (kerusakan) genetik: Mutasi genGangguan Nutrisi: Ketidak-cukupan bahan baku pengganti sel yang rusak.

*

Agen FisikaRadiasiSuhu yang ekstrimPerubahan tekanan udara yang tiba-tibaAliran ListrikTrauma mekanik

*

I Radiasi Jenis RadiasiA. Radiasi pengionMemiliki frekwensi tinggi dan pendekMenyebabkan ionisasi atom2 tipe Radiasi Pengion:Gel. Elektromagnetik : X rays dan raysPartikel : , , , proton, neutrons, mesons, deutronB. Radiasi non pengionMemiliki frekwensi rendah panjangIRUV*

Tingkat kerusakan selTergantung pada Dosis > 10 gray : Nekrosis1-2- gray : Profilerasi sel dihentikan< 0,5 gray : Tidak ada efek histopatologi

*

Efek biologi dari Radiasi PengionDosisSingle dose dapat menyebabkan kerusakan yang hebat daripada dosis terbagiSel yang aktif membelah lebih sensitif dibandingkan sel yang tidak aktifSensitif : Sel hematopoitik, sel benih, epitel gastrointestinal, epitel squamous, sel endotelial, lymphocytesResisten : Tulang, kartilago, otot, saraf periferSel pada fase mitosis dari siklus suatu sel lebih sensitif*

*

Basics of Radiobiological Damage*Cell death or dysfunction

Neoplastic diseaseImmune relatedGenetic defectsSystemic diseaseReproductiveO2H20Free radicals formed(OH-, H2O2 , HO2)Free Radicals Attack macro-moleculesThe higher the dose, the more severe the early effects and the greater the possibility of delayed effects

*

*

*RADIASI DNA, KROMOSOMRUSAKKEMATIAN SELPERBAIKANGAGALTAK SEMPURNASEMPURNAMutasiAberasi kromosomInstabilitas genetikSEL NORMALGANAS

Radiation - Units of Measurerad Unit dasar untuk mengukur radiasi (100 rads = 1 Gray)rem Jumlah kerusakan yang diperkirakan akibat radiasi (100 Rem = 1 Sievert)*

Radiation Injury: External Irradiation*sLocalPartialBodyWholeBody

Radiation Injury - Contamination*InternalExternal

Sindroma Fase Radiation Akut1.Fase Prodromal - Terjadi dalam waktu 48 - 72 jam pasca radiasi : mual, muntah dan anoreksia. Pada dosis dibawah 500 rads, 2-4 hari.Fase latent Mengikuti fase prodromal : 2 - 2 1/2 minggu. Pada masa ini jumlah leukocytes, platelets menurun sebagai akibat depresi bone marrow, yang juga dipengaruhi oleh dosis. Fase perkembangan penyakit periode ketika penyakit berkembangFase Recovery atau kematian dalam beberapa minggu-bulan*

*

DeterministikEfek yang timbul jika telah melewati batas aman

StokastikTidak ada batas dosisEfek akan makin berat sebanding dengan dosis

Efek Radiasi Pengion

*

Klasifikasi Efek Lanjut RadiasiSomatik : Efek yang mengenai orang yang terpapar radiasi ( efek timbul setelah 2-5 tahun kemudian dapat berupa leukemia, kanker kolon, Paru, gaster)Genetik : Efek yang timbul pada keturunan akibat terjadinya mutasi*

*

*

*

*

*

*

Ultraviolet*Sinar non pengion

ElektromagnetikPaparan 50-60 Hz lapangan magnet meningkatkan insiden leukemiHasil penelitian epidemiologi tidak terbukti*

Radiation Casualty Management Radio-protectantsProtect against injuryKey agents which could protect tissues are:Vitamin AVitamin ESeleniumGlutamineAminothiols5-Androstene steroids (5-Androstenediol)

*

Trauma akibat suhu yang ekstrimLuka bakarKlinis penderita luka bakar tergantung pada beberapa faktorDalamnya lukaPersentase tubuh mengalami lukaApa disertai dengan trauma lainnyaApakah pasien mendapatkan terapi yang masksimal*

Luka bakar yang mengenai tubuh lebih dari 50% potensial untuk fatalTerjadi perpindahan cairan tubuh ke jaringan interstitialDapat menimbulkan hipovolemik shockTerjadi peningkatan tekanan osmotik intestitial lokal akibat dilepaskannya bahan yang bersifat aktif osmotik dan yang bersifat neurogenik dari sel yang mati.Akibat protein darah masuk ke jaringan interstitial akan terjadi oedema generalisata *

HipertermiaTerpapar pada suhu yang tinggi dalam waktu yang lama akan mengakibatkan 1. Heat cramps : kehilangan elektrolit melalui peluh 2. Heat exhausted : terjadi mendadak, akibat kegagalan kompensasi sistim kardiovaskuler akibat berkurangnya intake cairan 3. Heat stroke : Terpapar panas yang lama dengan kelembaban yang tinggi. Mekanisme termoregulator gagal dengan peluh yang banyak, pori kulit terbuka lebar, vasodilatasi perifer yang berakibat volume darah berkurang secara bermakna. Pada keadaan ini dapat terjadi kematian otot dan miokardium*

HipotermiaLama terpapar suhu yang rendah gelandangan, pakai baju basah dalam waktu lama

Trauma sel dan jaringan dapat melalui mekanismeEfek langsung : trauma fisik pada organel dalam sel dan tingginya kosentrasi garam yang mengakibatkan kristalisasi cairan intra dan ekstrasel.Efek tidak langsung : Perubahan sirkulasi yang tergantung pada kecepatan penurunan suhu dan lamanya.

Perubahan suhu yang terjadi perlahan akan mengakibatkan vasokonstriksi dan meningkatkan permeabilitas menyebabkan terjadinya oedema dan dapatv diikuti atrofi dan fibrosisPerubahan yang tiba-tiba : vasokonstriksi dan meningkatnya kekentalan darah akan menyebabkan iskemia dan kerusakan pada saraf perifer yang dapat berkembang menjadi gangren*

Trauma akibat perubahan tekanan atmosfirAkibat tekanan atmosfir menurun atau meningkat Berada pada tempat tinggi : Pendaki gunung dengan ketinggian > 4000 mRendahnya tekanan oksigen : meningkatnya permeabilitas kapiler edema pulmonalLedakan : diudara atau diairLedakan diudara mengakibatkan terjadinya kompresi gelombang kearah ledakan sehingga dapat menekan ringga dada, abdomen, ruptur organ.Berada ditempat yang rendah ( dasar laut atau terowongan bawah tanah)Terjadinya peningkatan tekanan oksigenMeningkatnya jumlah oksigen, nitrogen dan helium yang larut di darah dan cairan jaringan yang mengakibatkan terbentuknya gelembung udara dalam lairan darah dan jaringan yang mengakibatkan timbulnya emboli. *

*

********************Basics of Radiation DamageIntracellular damage can occur by two means. The first is by direct damage to macro-molecules when the radiation directly strikes the macro-molecule. Given the small size of radiation particles and the relatively small volume macro-molecules occupy in the cell, the likelihood of a direct strike is relatively low or unlikely. The direct effects of radiation on the molecules occurs through ionization and excitation of the molecules.

The greater amount of damage is caused by the formation of free radicals within the cell. This damage is through an indirect process where an altered molecule now interacts with other molecules. This most likely occurs when radiation interacts with the most common substance in the cell, water. This interaction generates a large amount of free radicals. The free radicals then interact and damage the macro-molecules. The disruption of the macro-molecules then results in either immediate cellular damage and dysfunction or in long term effects.

Free radicals will persist longer within the cell compared to ions which are generated by the radiation. The free radicals can also move more freely within the cell and are not confined to the primary radiation tract within the cell. In addition the generation of free radicals is responsible for the oxygen effect.

Factors affecting radiation response include the following: dose, radiation quality, dose rate or fractionation, repopulation chemical modifiers and cellular differentiations.********Radiation Units.

The basic unit for measuring radiation is the rad (radiation absorbed dose). The rad is defined as the deposition of 0.01 joule of energy per kilogram of tissue. To quantify the amount of damage that is suspected from a radiation exposure, rads are converted into rems (which at one time stood for Roentgen Equivalent Man). The rem is adjusted to reflect the type of radiation absorbed and the likelihood of damage. In most cases, the rad is equivalent (1 rem = 1,000 millirem).**External Irradiation. External irradiation occurs when all or part of the body is exposed to penetrating radiation from an external source. During exposure this radiation is absorbed by the body or it can pass completely through. A similar thing occurs during an ordinary chest x-ray. Following external exposure, an individual is not radioactive and is treated like any other patient.

**Contamination. The second type of radiation injury involves contamination with radioactive materials. Contamination means that radioactive materials in the form of gases, liquids, or solids are released into the environment and contaminate people externally, internally, or both. An external surface of the body, such as the skin, become contaminated, and if radioactive materials get inside the body through the lungs, gut, or wounds, the contaminant can become deposited internally.**Signs and Symptoms The signs and symptoms that develop in the Acute Radiation Syndrome occur through four distinct phases:1. Prodromal phase. Depending on the total amount of radiation absorbed, patients experience a variety of symptoms including loss of appetite, nausea, vomiting, fatigue, and diarrhea. After high radiation doses, additional symptoms such as prostration, fever, respiratory difficulties, and increased excitability develop. This is the stage at which most victims seek medical care.2. Latent phase. This is the transitional period in which many of the initial symptoms resolve, and last for up to 3 weeks depending on the original radiation dose. This time interval decreases as the initial dose increases.3. Illness phase. The period of time when overt illness develops, often characterized by infection, bleeding, electrolyte imbalance, diarrhea, changes in mental status, and shock.4. Recovery or death phase. This follows the period of overt illness, which takes weeks or months to resolve.************************There are several experimental radio-protectants which can help prevent injury to the cells. The premise for administration of the radio-protectants is to mitigate the effects of the free radicals generated when the radiation transits a cell.

************