konsep radiobiologi dan prinsip dasarnya

Kedokteran Nuklir

Konsep Radiobiologi dan Prinsip Dasarnya

Rahmawati Hidayah (24040110120032)Wulandhari (24040110120034)

ISI• Pengenalan• Efek Stokastik dan Efek non-Stokastik• Respon Sel dan Kelangsungan Hidupnya

Mekanisme kerusakan akibat radiasi pada sistem biologi

Efek Bystander• Kesimpulan

PengenalanKASUS 1

Elihu Thomson (seorang fisikawan Amerika) sengaja mengenakan sinar-X ke jari kelingking kirinya selama beberapa hari (untuk waktu yang singkat setiap hari)

Akibatnya pada jari kelingking yang disinari tersebut terasa nyeri, pembengkakan, kekakuan, eritema.

KASUS 2William Herbert Rollins (seorang dokter gigi dari

Boston) menunjukkan penelitiannya bahwa Sinar-X bisa membunuh babi guinea dan mengakibatkan kematian keturunan saat babi guinea diiradiasi saat hamil.KASUS 3

kerusakan biologis diderita oleh Pelukis Dial Radium. Radium digunakan dalam cat bercahaya diawal 1900-an. Di pabrik-pabrik pekerja (terutama perempuan) akan mempertajam ujung kuas cat mereka dengan bibir mereka, dan dengan demikian jumlah besar tertelan radium. Mereka telah meningkat jumlah kanker tulang dan meninggal karena anemia dan penyebab lainnya.

Efek Stokastik dan Efek non-Stokastik

• Ada 2 kategori efek radiasi pada manusia:

→ adalah efek yang umumnya diamati segera setelah paparan radiasi.

ciri efek non-Stokastik : Ada ambang batas dosis (bila di bwh ambang efek tdk

dpt diamati)Di atas batas ini, besarnya efek meningkat dengan

dosis.Efeknya jelas terkait dengan radiasi eksposur.

Efek non-Stokastik (efek deterministik)

contoh efek non-Stokastik : Eritema (kemerahan pada kulit) Pencukuran bulu (kehilangan rambut) Mual, muntah, diare (NVD) sering diamati pada korban

setelah paparan akut radiasi Sistem saraf pusat (SSP) kerusakan Kerusakan pada janin (cacat fisik)hukum Bergonie dan Tribondeau menyatakan bahwa sel-sel cenderung radiosensitive, jika mereka memiliki tiga sifat: Sel memiliki tingkat divisi tinggi. Sel memiliki membagi panjang masa depan. Sel dari jenis terspesialisasiContohnya : sel darah merah pd sumsum dan pada perkembangan embrio.

(umumnya akan timbul setelah beberapa tahun setelah terjadinya paparan)

cirinya : Sebuah ambang batas tidak dapat diamati. Kemungkinan efek meningkat dengan dosis. Tidak dapat secara definitif mengaitkan efek dengan

paparan radiasi.Contohnya : kanker dan efek genetik

Efek stokastik

Kurva SurvivalKurva survival biasanya dinyatakan dalam bentuk model kurva logartimik.Kurva survival dapat dinyatakan dalam bentuk matematis :

S : fraksi survival:juml sel yg diradiasiD : dosis yg diterima: kemiringan kurva (dosis lethal rata rata)

ED50

ED90

53Dosis Radiasi (Gy)

Surv

ivin

g fr

actio

n

0,1

1

Kurva Survival: Logaritmik• Ada dua alasan mengapa

biasanya kurva digambarkan dalam bentuk logaritmik:

• Pertama, pembunuhan sel adalah peristiwa random yang biasanya merupakan fungsi eksponensial terhadap dosis. Sehingga jika di-plot dengan skala logaritmik, maka kurva akan berbentuk garis lurus.

• Kedua, skala logaritmik lebih mudah untuk dilihat dan efek pada survival yang sangat rendah mudah dibandingkan.

• Secara umum, partikel dengan transfer energi linear tinggi (LET) akan menunjukkan bentuk kurva survival,

• sementara partikel dengan LET rendah akan memiliki kurva lebih rumit dan membentuk persamaan sebagai berikut :

n : jml target unk me-non aktifkn sel

Model linear-kuadratik• Model linear-kuadratik, mengandaikan

bahwa kurva survival mempunyai dua komponen, satu sebanding dengan dosis dan yang lain tergantung pada dosis kuadrat.

• Ekspresi model linear-kuadratik dapat dinyatakan sebagai berikut:

• Dosis yang mengakibatkan komponen pembunuhan sel dengan mengikuti kurva eksponensial linier sama dengan komponen pembunuhan sel sesuai kurva eksponensial kuadrat memenuhi hubungan berikut: D = D2 atau D = /

Kurva Survival• α merupakan kemiringan awal kurva,

berhubungan dengan pembunuhan dengan sasaran tunggal

• β menentukan komponen kuadratik representasi pembunuhan sel dengan multi sasaran.

• Tumor memiliki kemiringan awal tinggi yang berarti nilai α tinggi,

• Pada dosis tinggi jaringan normal kurva survival menurun lebih cepat yang berarti memiliki β relatif lebih tinggi.

• Perpotongan kedua kurva menentukan dosis yang menghasilkan pembunuhan sasaran tunggal sama dengan akibat sasaran multi.

The biologically effective dose (BED)dosis efek biologi

Dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :

The biologically effective dose (BED)dosis efek biologi pada external beam

radiotherapy

Dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :

Dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :

The biologically effective dose (BED)dosis efek biologi pada therapy with radiopharmaceuticals

Macam-macam interaksi radiasi dengan tubuh

Macam macam interaksi radiasi:1. Interaksi radiasi dengan molekul air (radiolisis

air) 2. Interaksi radiasi dengan DNA 3. Interaksi radiasi dengan kromosom 4. Interaksi radiasi dengan sel

Interaksi radiasi dengan molekul air (radiolisis air)

ion radikal (

Penyerapan radiasi oleh akan menghasilkan ion radikal . Kemudian ion radikal akan menghasilkan radikal bebas. Radiakal bebas (molekul yang bebas tidak bermuatan dan mempunyai sebuah elektron yang tidak berpasangan pada orbit terluarnya). Keadaan ini menyebabkan radikal bebas menjadi tidak stabil, sangat reaktif dan toksik terhadap molekul organik vital tubuh.

Ion radikal

Radikal bebas

fragmen asentrik(patahnya lengan kromosom yang tidak punya sentromer)

Interaksi radiasi dengan DNA Akibat :perubahan struktur molekul gula/basa, putusnya ikatan hydrogen antar basa, hilangnya basa dan lainnya. Kerusakan yang lebih parah adalah putusnya salah satu untai DNA .

Secara alamiah sel mempunyai kemampuan untuk melakukan perbaikan (dgn enzim)

Perbaikan tanpa kesalahan (DNA kembali seperti

semua)

Perbaikan tidak sempurna (hasilnya DNA yang berbeda) atau disebut mutasi.

Interaksi radiasi dengan kromosom Akibat : perubahan pada jumlah / struktur kromosom (aberasi kromosom), Kerusakan struktur kromosom ( patahnya lengan kromosom).

Aberasi kromosom

dapat berupa

fragmen asentrik(patahnya

lengan kromosom yang tidak punya sentromer)

kromosom cincin

kromosom disentrik(kromosom

yang dgni dua sentromer)

translokasi (pertukaran

fragmen dari dua atau lebih

kromosom)

Interaksi radiasi dengan sel Akibat : kematian SEL

Sel yang paling sensitive terhadap pengaruh radiasi adalah sel yang

paling aktif melakukan pembelahan dan tingkat

differensiasi (perkembangan/ kematangan sel) rendah

sel yang tidak mudah rusak akibat pengaruh

radiasi adalah sel dengan tingkat

differensiasi yang tinggi

kelainan pada kromosom

bergantung pada dosis, energi dan jenis radiasi, laju

dosis

Efek Bystander

• Efek biologi yang timbul pada sel yang tidak dilintas radiasi secara langsung tetapi berada berdekatan dengan sel yang secara langsung dilintas radiasi pengion.

• Efek bystander yang timbul berupa kematian sel, aberasi kromosom, mutasi.

Kesimpulan

• Pemahaman mengenai membutuhkan waktu yang cukup lama.

• Penentuan dosis awalnya tidak dapat begitu saja menggunakan perhitungan biasa, namun penentuan dosis digunakan dengan beberapa kali eksperimen.

Daftar Pustaka

Agustina,Sri.2012.Radiasi dan efek biologi pada manusia. http://tina-tin0t.blogspot.com/2012/03/radiasi-efek-biologi-pada-manusia.html . Diakses pada tanggal 28 Mei 2013.Khalil, Magdy. 2011. Basic Sciences of Nuclear Medicine. Springer Verlag Heidelberg Dordrecht London New York.Handout kuliah Choirul Anam,M.Si.