Efek Biologis

Shinta Rosalia Dewi

Perkiraan nasib racun

• Mobilitas

• Persistensi

• Akumulasi

Mobilitas

• Zat yg tidak mobil adalah zat yang mudahteradsorpsi, terdegradasi/transformasi, mengendap dsb

• Mobilitas suatu zat dilihat dari nilaikelarutannya, nilai koefisien distribusitanah/air (Kd), kemampuan xenobiotikuntuk terikat pada materi organik atauhumus (Koc), sifat kepolaran

• Solubilitas > 30 mg/L mudahdileachingdari tanah ke air

• Nilai Kd < 2 mobilitas tinggi

• Koc < 500 mobilitas tinggi

• Hubungan Kd dengan Koc :

[X dalam air]Kd

[X total] - [X dalam air]

KdKoc

% organik karbon dalam sampel

• Zenobiotik bersifat polar mobilitas tinggi

• Regulasi untuk menentukan pestisida dapat masukke air tanah Groundwater ubiquility score (GUS) :

• GUS yg tinggimudah 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 (tidakmudah leaching)

GUS (logt pada tanah)(4-(log Koc)) 12

Persistensi

• Xenobiotik juga berguna sebagai sumber karbon, sumber energi, dll terjadi biodegradasi

• Bila tidak terjadi biodegradasi persisten

• Sifat persisten dapat diperkirakan dari waktuparuhnya

• Waktu paruh > 25 minggu (hidrolisis) persisten

• Waktu paruh > 2-3 minggu di dalam tanahpersisten

Kelas degradasi Persistensi

1 = mudah 1 – 3 minggu

2 = dapat 1 – 3 bulan

3 = sulit 3 bulan – 1 tahun

4 = sulit sekali 1 – 2 tahun

5 = refractory > 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 Cukup persisten 22 – 60

Mobil 74 – 15 Sangat persisten >60

Sangat mobil < 15

Akumulasi

• Bioakumulasi : pengambilan (uptake) zat kimia darilingkungan oleh makhluk hidup terdapatpencemar dalam organisme dalam konsentrasi jauhlebih besar dari konsentrasi di lingkungannya

• Biokonsentrasi : kasus spesifik dari bioakumulasi, dimana suatu zat yang terlarut secara selektif masukke dalam jaringan organisme dan terkonsentrasimelalui rute selain makanan

• Rasio organik/lingkungan bioakumulasi ygberbahaya

Biokonsentrasi

• Zat masuk dan dikeluarkan melalui prosespasif 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 interaksifungsi homeostasis dengan xenobiotik

• Efek terjadi akibat interaksi xenobiotikdengan organ target organ target mempunyai reseptor bagi xenobiotik

• Reseptor : tempat yg sensitif terhadapxenobiotik, di mana xenobiotik menempeldan 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 reseptorikatankovalen, ionik, hidrogen, van der Waals

Efek pada elemen sel

• Efek pada elemen sel dapat terjadi mulai dariportal entri

• Kontak langsung / tak langsung menimbulkanefek ringan (iritasi), sensitasi sampai kerusakanhebat (kematian sel)

• Ex : paparan silikamenyebabkan Silikosis, terjadi fibrosis (kerusakan jaringan ikat ) ygprogresif

Paparan Asbes asbestos dan kanker paru-paru

Efek pada enzim

• Xenobiotik mengganggu kerja enzim

• Ex : insektisida organofosfat menggangguenzim asetilkolinesterase, logam beratmemblocking –SH dalam sistem enzim, menggantikan

Efek pada DNA, RNA

• DNA : informasi genetik yg ada dalam inti sel danberfungsi sebagai cetakan dalam produksi protein atau pembelahan sel, sehingga cetakan yg baruakan sama dengan cetakannya

• Adanya xenobiotik dapat menyebabkan mutasigenetik

• Efek mutasi genetik :

Pada sel genetikmutan

Sel tubuh (somatik) kanker

Sel embrio teratogenesa / cacat bawaan

Efek atas dasar organ target

• Xenobiotik masuk ke tubuh terdistribusisesuai 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 xenobiotikmempunyai daya racun terhadap hati

• Ex : DDT, aflatoksin-B, CCl4, As, Be, Mn, Fe

a. Hepatotoksisiti (cont’d)

• Xenobiotik dapat masuk melalui oral, inhalasiatau dermal

• Xenobiotik masuk ke hati : hasil absorpsiusus lewat pembuluh vena porta

• Xenobiotik akan dimetabolisme, disimpan, dibiotransformasi, dikonyugasi lalu dieksresi

• Apabila xenobiotik tidak dapatdimetabolisme kerusakan sel kanker

b. Neurotoksisiti

• Xenobiotik bersifat toksik pada sistem saraf

• Sistem sarafmentrasmisi impuls lewat selsaraf

• Neurotoksikdikelompokkan menjadi 3 :

• Racun yg mengganggu neuro-transmisi

• Racun yg menyebabkan saraf kekuranganoksigen (hipoksia sampai anoksia)

• Racun yg merusak sistem saraf secara fisik

Racun yg mengganggu sistem saraf :

• Zat yg menghentikan transmisi toksinbotulinum

• Zat yg menyebabkan depolarisasi DDT mendepolarisasi ujung saraf presinaptikberulang dengan meningkatkanpermeabilitas terhadap Na

• Zat stimulan xantine spt kafein mencegahcAMP bertindak sebagai sistem transporaktif Na/K

• Zat depresan (kebalikan stimulan) alkoholmemblokir konduksi impuls denganmengurangi konduktivitas Na, dan K

• Zat sbg antagonis reseptormencegahneurotransmiter untuk mengaktivasireseptor dan memulai impuls, ex : atropin

• Zat antikolinesterasemenghambat sarafkolinergik, ex : organoklorin

Racun perusak sel saraf :

• Merusak lapisan mielin

Mielin sebagai insulator saraf sehinggaimpuls 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 manaxenobiotik bersifat toksik terhadap sistempernapasan

• Ex : gas klorin, Nox, Sox, Cd, Ni, Hg, Cr, aseton, CO, nikotin, HCN, As, Pb, fenol, dll

d. Nefrotoksisiti

• Nefrotoksisiti : keadaan di mana xenobiotikbersifat toksik terhadap organ ginjal

• Ex : As, Cd, Cr, Pb, Hg, antibiotik, analgetik, dll

• Zat nefrotoksik dibagi 2 :

Nefrotoksikan primer merusak ginjal tanpaterjadi bioaktivasi atau biotransformasi, ex : garam merkuri

Nefrotoksikan sekundermerusak ginjalsetelah mengalami biotransformasi menjadilebih toksik, ex : trikloroetilen

e. Dermatotoksisiti

• Dermatoksisiti : keadaan di mana xenobiotik bersifattoksik terhadap kulit

• Kulit merupakan membran semipermeable, ygberfungsi 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 kelainanstruktur maupun fungsi tubuh yg reversibel / irreversibel oleh faktor lingkungan yang menggangguperkembangan 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 berpengaruhterhadap alat reproduksi, ex: metil klorida, imidazole, dll

g. Hematoksisiti

• Hematoksisiti : toksisitas terhadap sistemhematopoetik (sistem pembentuk sel darahdan berfungsi dalam respirasi seluler)

• Penyebab :

Berkurangnyatrombosit/trombositpenia aspirin, benzena, Hg, paracetamol, DDT, dll

• Penyebab (cont’d) :

Hilangnya sel darah putih ygpolimorfonyklear

Tidak terbentuknya sel darah/apiatikanemia 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 padainsektisida, dll

• Racun perusak sel saraf dan serabut sarafmetanol penyebab kebutaan, talium, As pentavalen, kina, Hg organik

Efek berdasarkan gejala

• Fibrosis terbentuknya jaringan ikat ygberlebihan dan pada tempat yg tidak normal

• Granuloma kelainan jaringan ygberbentuk jaringan radang kronis, sehinggatampak merah dan bonjol2

• Demam

• Asfiksiakeadaan di mana darah danjaringan tubuh kekurangan oksigendan tidakdapat membuang CO2

• Alergi kondisi badan yg bereaksi berlebihterhadap 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 seluruhbadan Pb, Cd, Hg, TEL, dll