efek radiasi pada manusia -...
TRANSCRIPT
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