efek radiasi pada manusia -...

EFEK RADIASI BAGI EFEK RADIASI BAGI MANUSIAMANUSIA

Pusat Pendidikan dan PelatihanPusat Pendidikan dan Pelatihan

Badan Tenaga Nuklir NasionalBadan Tenaga Nuklir Nasional

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 22

POKOK BAHASANPOKOK BAHASAN

I. PENDAHULUAN II. SEL SEBAGAI UNIT FUNGSIONAL TERKECILIII. INTERAKSI RADIASI DENGAN MATERI BIOLOGIK

A. Radiasi dengan Molekul Air (Radiolisis Air)B. Radiasi dengan DNAC. Radiasi dengan KromosomD. Radiasi dengan Sel

I. EFEK BIOLOGI RADIASI PADA TUBUHA. Klasifikasi Efek RadiasiB. Efek StokastikC. Efek Deterministik

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 33

TUJUAN INSTRUKSIONALTUJUAN INSTRUKSIONAL

Umum:Umum:Setelah mempelajari modul ini peserta diharapkan mampu menjelaskan efek radiasi terhadap manusia

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 44

TUJUAN INSTRUKSIONALTUJUAN INSTRUKSIONAL

Khusus:1. menyebutkan struktur sel manusia

2. menyebutkan pengertian interaksi langsung dan tidak langsung

3. menguraikan interaksi radiasi dengan molekul air

4. menguraikan interaksi radiasi dengan materi biologik

5. menyebutkan klasifikasi efek radiasi

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 55

Tujuan Instruksional Khusus (lanjutan)Tujuan Instruksional Khusus (lanjutan)

1. menjelaskan efek stokastik

2. menjelaskan efek deteministik

3. menjelaskan efek radiasi pada jaringan dan organ tubuh

4. menjelaskan efek radiasi pada janin

5. menjelaskan sindroma radiasi akut

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 66

SEL SEBAGAI UNIT FUNGSIONAL TERKECIL

Unit fungsional terkecil dalam tubuh Tersusun dari :

– Membran sel → batasan terluar dari sel– Sitoplasma → organel dan inti (nukleus) sel

Organel : ribosom, mitokondria, lisosom, dll. Inti →pusat kontrol sel mengandung informasi genetik yang tersusun dalam kromosom

→ gen → DNA (deoxyribo nucleat acid)

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 77

Struktur Sel

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 88

Target utama: DNA

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 99

INTERAKSI RADIASI DENGAN INTERAKSI RADIASI DENGAN MATERI BIOLOGIKMATERI BIOLOGIK

Interaksi radiasi dengan materi biologik :

• Interaksi langsung• Interaksi tidak langsung

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 1010

A. Interaksi Radiasi dengan AirA. Interaksi Radiasi dengan Air

Skema radiolisis air

spontan : H2O ⇐⇒ H+ + OH-

radiasi : H2O ⇒ H2O+ + e- ion radikal (10-10 detik)

H2O+ ⇒ H+ + • OH radikal bebas (10-5 detik)

e- + H2O ⇒ OH- + H•

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 1111

B. Interaksi Radiasi dengan (DNA)

• Single strand breakSingle strand break: : putusnya salah satu putusnya salah satu untai DNAuntai DNA

• Double strand breakDouble strand break::

putusnya kedua untai putusnya kedua untai DNADNA

• Base damageBase damage

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 1212

C. Interaksi Radiasi dengan Kromosom

• Kromosom merupakan rangkaian ikatan yang sangat kompleks antara DNA dengan protein

• Pada sel manusia terdapat 23 pasang yaitu 22 pasang autosom dan 1 pasang kromosom seks

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 1313

Efek Radiasi pada Kromosom(Aberasi Kromosom)

A B

A. Normal; B. Disentrik

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 1414

Aberasi Kromosom dan Dosimeter BiologiAberasi Kromosom dan Dosimeter Biologi

• Digunakan secara luas sebagai biomarker akibat paparan radiasi berlebih

• Pengamatan dilakukan terhadap sel darah limfosit pada analisa sitogenetik

• Frekuensi aberasi kromosom disentrik menggambarkan dosis radiasi yang diterima

• Rentang dosis: 0,5 Gy – 8 Gy• Frekuensi disentrik menurun dengan bertambahnya

waktu (tidak stabil)• Analisa dilakukan dalam waktu 24 jam -30 hari

paska paparan radiasi

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 1515

Kurva Hubungan Jumlah Limfosit AbsolutKurva Hubungan Jumlah Limfosit Absolut dengan Dosisdengan Dosis

Ab

solu

te ly

mp

ho

cyte

Nu

mb

er (

AL

N)

109/

L

day 0

day 1

day 2

day 3day 4day 5day 6

0 2 4 6 8 10 0.001

0.01

0.1

1

10

0.5

12Dose (Gy)

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 1616

D. Efek Radiasi terhadap Sel

Kematian sel “aktif” Perbaikan sempurna

Ionisasi

Kerusakan DNA

Proses PerbaikanModifikasi ekspresi gen

Perbaikan tidak sempurna

Aberasi kromosom Mutasi

Sel mati Sel tetap hidup

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 1717

Sel normal Apoptosis

D. Efek Radiasi terhadap Sel

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 1818

EFEK BIOLOGI RADIASI PADA TUBUH

A. Klasifikasi Efek RadiasiA. Klasifikasi Efek Radiasi

• Jenis sel :

genetik (pewarisan) dan

somatik (segera & tertunda)

• Dosis radiasi :

stokastik & deterministik

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 1919

Klasifikasi Efek Radiasi (lanjutan)

Sel terpapar radiasi

Perbaikan secara enzimatis

Sel mati Sel hidup

Disfungsi organ Sel normal Sel abnormal

Efek deterministik Efek stokastik

Efek segera Efek tertunda

Eritema; Sterilitas; Retardasi mental

Kanker; Efek pewarisan, Leukimia

Efek tertunda

Katarak

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 2020

1 0 - 6

1 0 - 1 2

1 0 - 9

1 0 - 1 5

1 0 - 3

1 s e c o n d

1 h o u r

1 d a y

1 y e a r

1 0 0 y e a r s

1 m s

1 0 0

1 0 9

1 0 6

1 0 3

E n e r g y d e p o s i t i o n

E x c i t a t i o n / i o n i z a t i o n

I n i t i a l p a r t i c l e t r a c k s

R a d i c a l f o r m a t i o n

P H Y S I C A L I N T E R A C T I O N S

P H Y S I C O - C H E M I C A L I N T E R A C T I O N S

B I O L O G I C A L R E S P O N S E

M E D I C A L E F F E C T S

D i f f u s i o n , c h e m i c a l r e a c t i o n s

I n i t i a l D N A d a m a g e

D N A b r e a k s / b a s e d a m a g e

R e p a i r p r o c e s s e s

D a m a g e f i x a t i o n

C e l l k i l l i n g

P r o m o t i o n / c o m p l e t i o n

T e r a t o g e n e s i s

C a n c e r

H e r e d i t a r y d e f e c t s

P r o l i f e r a t i o n o f " d a m a g e d " c e l l s

M u t a t i o n s / t r a n s f o r m a t i o n s / a b e r r a t i o n s

TIM

E (

sec)

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 2121

B. Efek StokastikB. Efek Stokastik

Efek stokastik dapat terjadi jika sel yang terkena paparan radiasi pengion mengalami modifikasi

Dose

Pro

bab

ilit

y o

f O

ccu

rren

ce

Ciri-ciri efek stokastik:• bersifat random• tidak memiliki dosis

ambang• probabilitas kejadian

bergantung dosis• dapat terjadi pada

individu terpapar dan turunannya

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 2222

Efek Stokastik (lanjutan)Efek Stokastik (lanjutan)

Individu terpapar:• Target : sel somatik karsinogenesis• Kanker akibat radiasi tidak spesifik• Prediksi risiko kanker diperoleh dari studi epidemiologi

pada populasi terpapar radiasi• Koefisien peluang pada pekerja radiasi : 4 x 10-2 /Sv

Turunan individu terpapar:• Target : sel genetik efek pewarisan• Tidak ada bukti konklusif pada manusia • Koef. Peluang pada pekerja radiasi : 0,8 x 10-2 /Sv

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 2323

KarsinogenesisKarsinogenesis

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 2424

Masa laten kanker Masa laten kanker

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 2525

C. Efek DeterministikC. Efek Deterministik

Efek deterministik terjadi karena adanya kematian sel sebagai akibat dari paparan radiasi baik pada sebagian atau seluruh tubuh

Dose

Fre

qu

ency

of

Eff

ect

Thr

esho

ld

dose

Ciri-ciri efek deterministik:

• memiliki dosis ambang

• tingkat keparahan bergantung dosis

• terjadi hanya pada individu terpapar

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 2626

Efek Radiasi pada Kulit

Efek Radiasi Rentang Dosis (Gy)

Waktu

Eritema awalEpilasi dan deskuamasi keringDeskuamasi basahNekrosis

2 – 33 – 8

12 – 20> 20

6 – 24 jam3 – 6 minggu

4 – 6 minggu10 minggu

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 2727

Efek paparan radiasi oleh Ir-192 (185 GBq) selama 2 jam

Hari ke-5

Hari ke-11Hari ke-21

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 2828

Kecelakaan Industri Radiografi di Yanango, Lima PERU

Ir-192 (37 Ci / 1,37 TBq), 20 Feb. 1999

22 Februari 1999 1 Maret 1999

3 Mei 1999

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 2929

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 3030

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 3131

Efek Radiasi pada Mata

• Paling sensitif → lensa mata → katarak• Dosis 0,5 Gy → kekeruhan lensa yang teramati• Semakin tinggi dosis → semakin singkat masa laten• Dosis 2–10 Gy → katarak dalam 6 bulan - 35 tahun

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 3232

Katarak pada mata

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 3333

Efek Radiasi pada Paru-paruEfek Radiasi pada Paru-paru

Efek Radiasi Waktu

Pneumonities

Pulmonary fibrosis

3 – 12 minggu

6 bulan ~

Dosis ambang : 3 – 5 Gy

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 3434

Irradiated lung tissue Pulmonary fibrosis

Efek Radiasi pada Paru-paruEfek Radiasi pada Paru-paru

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 3535

Efek Radiasi pada Testis

Efek Radiasi Rentang Dosis (Gy)

OligospermaSteril untuk beberapa bulanSteril untuk 1 -2 tahunSteril permanen

0,15< 1

1 – 33,5 - 6

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 3636

Efek Radiasi pada Ovarium

Efek Radiasi Rentang Dosis (Gy)

Steril sementaraSteril pada usia 40 tahunanSteril pada usia 20 tahun

0,655 – 7

12 – 15

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 3737

Efek Radiasi pada Sistem Pembentukan Darah

Dosis ambang : 0,5 Gy

Efek radiasi pada sistem pembentukan darah berupa penurunan segera komponen darah

Jenis Sel Darah

Fungsi Waktu

Eritrosit

Leukosit• Limfosit• Granulosit

Trombosit

Transport O2 dan CO2

Sistem kekebalan tubuh

Sistem kekebalan tubuh

Sistem pembekuan darah

Beberapa minggu

Beberapa jam

Beberapa hari – minggu

Beberapa hari - minggu

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 3838

Efek Radiasi pada Efek Radiasi pada Janin

Perkembangan Janin

Usia Kehamilan

(minggu)

Efek Radiasi

Pre-implantasi

Organogenesis

Fetus

0 – 2

2 – 7

8 - 25

Kematian

Malformasi organ, kematian neonatal

Retardasi mental

Dosis ambang : 0,05 – 0,1 Gy

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 3939

Efek Radiasi pada Janin (lanjutan)Efek Radiasi pada Janin (lanjutan)

Tabel hubungan antara usia kehamilan dengan Tabel hubungan antara usia kehamilan dengan dosis ambang yang dapat menyebabkan retardasi dosis ambang yang dapat menyebabkan retardasi mentalmental

Usia Kehamilan

(minggu)

Dosis Ambang

(Gy)

8 – 15

16 - 25

0,1

0,4 – 0,6

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 4040

Sindroma Radiasi Akut

Sindroma Radiasi Akut (SRA) :Sindroma Radiasi Akut (SRA) :

sekumpulan sindrom yang timbul akibat paparan radiasi dosis tinggi, lebih besar dari 1 Gy, pada seluruh tubuh secara akut

Tahapan Sindroma Radiasi Akut:• Prodromal, timbulnya simptom awal segera pasca

paparan • Masa laten, masa dimana tidak timbul simptom • Perwujudan SRA, timbulnya sindrom pada sistem

hematopoitik, pencernaan, dan sistem syaraf pusat

• Masa penyembuhan atau kematian

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 4141

Sindroma Radiasi Akut (lanjutan)

PENYEMBUHAN PENYEMBUHAN AtauAtau

KEMATIANKEMATIAN

• Mual• Muntah• Diare

• Asimptomatik

PRODROMALPRODROMALMASAMASALATENLATEN

PERWUJUDAN PERWUJUDAN SRASRA

Paparan Waktu

• Kembali ke tahap Prodromal

• Infeksi• Hemorrhage

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 4242

Perwujudan Sindroma Radiasi AkutPerwujudan Sindroma Radiasi Akut

Subklinis

Hematopoitik

Pencernaan

Cardiovascular/

Syaraf Pusat

Bertambahnya Dosis

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 4343

Sindroma pada Sistem HematopoitikSindroma pada Sistem Hematopoitik

Organ target : sumsum tulangOrgan target : sumsum tulang

Dosis Ambang (Gy)

Waktu

(minggu)

Simptom

1

2

2 – 4

2 – 8

Anemia, penurunan sistem kekebalan tubuh, infeksi, hemorragekematian

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 4444

Sindroma Sistem Pencernaan

Organ target : usus halusOrgan target : usus halus

Dosis Ambang

(Gy)

Waktu

(hari)

Simptom

5

10

3 – 5

3 – 14

Malabsorbsi, paralityc uleus, dehidrasi, pendarahan GI, sepsisKematian

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 4545

Sindroma Sistem Syaraf PusatSindroma Sistem Syaraf Pusat

Organ target : otakOrgan target : otak

Dosis Ambang

(Gy)

Waktu Simptom

20

50

3 jam

< 3 hari

Pembengkakan otak, paru, jantung, otot,dan jaringan selKematian

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 4646

Mean Lethal Dose (LD)

Dosis radiasi akut yang menyebabkan kematian pada suatu populasi dalam rentang waktu tertentu

LD 50/60 : kematian 50% populasi dalam 60 hari

Rentang Dosis : 2,5 – 5 Gy

Dosis rerata : 3,5 Gy

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 4747

LATIHAN SOALLATIHAN SOAL

1.1. Aberasi kromosom yang spesifik disebabkan oleh Aberasi kromosom yang spesifik disebabkan oleh radiasi adalahradiasi adalah : :

a.a. Translokasi Translokasi

b.b. Kromosom disentrikKromosom disentrik

c.c. Kromosom cincinKromosom cincin

d.d. Fragmen asentrikFragmen asentrik

1.1. Kerusakan berikut merupakan efek deterministik, Kerusakan berikut merupakan efek deterministik, kecuali:kecuali:

a.a. DeskuamasiDeskuamasi

b.b. NekrosisNekrosis

c.c. TiroiditisTiroiditis

d.d. LeukemiaLeukemia

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 4848

Latihan Soal (Lanjutan)Latihan Soal (Lanjutan)

1.1. Efek radiasi pada DNA yang menimbulkan Efek radiasi pada DNA yang menimbulkan aberasi kromosom adalah:aberasi kromosom adalah:

a.a. Pirimidin dimerPirimidin dimerb.b. Double strand breaksDouble strand breaksc.c. Crosslink DNA-proteinCrosslink DNA-proteind.d. Single strand beakSingle strand beak

1.1. Berikut merupakan karakteristik dari efek Berikut merupakan karakteristik dari efek stokastik:stokastik:

a.a. Terjadi sebagai konsekuensi dari perubahan pada Terjadi sebagai konsekuensi dari perubahan pada sifat sel akibat paparan radiasi dosis rendahsifat sel akibat paparan radiasi dosis rendah

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 4949

Latihan Soal (Lanjutan)Latihan Soal (Lanjutan)

a.a. Hanya diderita oleh individu terpapar radiasi dengan Hanya diderita oleh individu terpapar radiasi dengan dosis dibawah dosis ambangdosis dibawah dosis ambang

b.b. Keparahan kerusakan yang terjadi meningkat dengan Keparahan kerusakan yang terjadi meningkat dengan bertambahnya dosis radiasibertambahnya dosis radiasi

c.c. Sebagai konsekuensi dari kematian sel akibat paparan Sebagai konsekuensi dari kematian sel akibat paparan radiasi dosis rendahradiasi dosis rendah

1.1. LD 50/30 pada manusia dapat didefinisikan sebagai:LD 50/30 pada manusia dapat didefinisikan sebagai:a.a. Dosis yang menimbulkan kematian dalam waktu 30 hari Dosis yang menimbulkan kematian dalam waktu 30 hari

pada 30% populasi yang terpapar radiasi pada 30% populasi yang terpapar radiasi

b.b. Dosis yang menimbulkan kematian pada 50% populasi Dosis yang menimbulkan kematian pada 50% populasi yang terpapar radiasiyang terpapar radiasi

Efek Radiasi Bagi ManusiaEfek Radiasi Bagi Manusia 5050

Latihan Soal (Lanjutan)Latihan Soal (Lanjutan)

a.a. Mean lethal dose pada 50% populasi yang terpapar Mean lethal dose pada 50% populasi yang terpapar radiasi dalam waktu 30 hari radiasi dalam waktu 30 hari

b.b. Dosis radiasi yang menimbulkan kematian selama Dosis radiasi yang menimbulkan kematian selama 30 hari setelah paparan radiasi30 hari setelah paparan radiasi

1.1. Sel yang radiosensitivitasnya paling tinggi adalah:Sel yang radiosensitivitasnya paling tinggi adalah:a.a. Sel dengan tingkat diferensiasi yang tinggi dan Sel dengan tingkat diferensiasi yang tinggi dan

kapasitas proliferasi yang rendah kapasitas proliferasi yang rendah b.b. Sel dengan tingkat diferensiasi dan kapasitas Sel dengan tingkat diferensiasi dan kapasitas

proliferasi yang tinggiproliferasi yang tinggic.c. Sel dengan kapasitas pembelahan yang tinggi dan Sel dengan kapasitas pembelahan yang tinggi dan

derajat diferensiasi yang rendahderajat diferensiasi yang rendahd.d. Sel dengan kapasitas pembelahan dan derajat Sel dengan kapasitas pembelahan dan derajat

diferensiasi yang rendahdiferensiasi yang rendah