Pi"Oreedings Seminar ReaHtor Nllklir dalam Penelitian Sains.ddn Teknologi Menuju Era Tinggal Lanclas

Bandung, 8 -10 Oktober 1991PPTN - BATAN

PENGARUH PEMBERIAN DMSO DAN AMPISILIN PADALEUKOPENIA DAN DAYA TAHAN HID UP TIKUS PUTIHAKIBAT

RADIASI TERBAGI

Abdul Wa'id, Iwiq Indrawati dan Mukh SyaifudinPusat Standarisasi Penelitian Keselamatan Radiasi - Badan Tenaga Atom Nasional

ABSTRAKPENGARUH PEMBERIAN DMSO DANAMPISILIN PADALEUKOPENIADAN DAYA

TAHAN HIDUP TIKUS PUITH AKIBATRADIASI TERBAGI. Untuk mengetahui pengaruhdimetilsulfoksid (DMSO) dan ampisilin terhadap lekopenia dan Daya Tahan Hidup (DTH)akibat radiasi terbagi, telah dilakukan percobaan pada 144 tikus putih. DMSO diberikansebelum tikus diiradiasi, sedangkan ampisilin diberikan sebelum tikus diiradiasi, sedangkanampisilin diberikan sesaat setelah tikus diiradiasi dan dilanjutkan setiap 3 hari sampaiminggu ke 3 pasca iradiasi. Iradiasi dilakukan pada pesawat Co-60 Gamma Cell-220 dengandosis terbagi masing-masing 2+2; 4+4; 6+6 Gy dan kontrol. DTH danjumlah lekosit diamatisejak hari ke 0 (prairadiasi) sampai hari ke 40 pasca iradiasi. Hasil penelitian menu!1jukkanbahwa tikus yang diberi ampisilin + DMSO, sampai hari ke 11, mengalami leukopenia yanglebih berat dibanding tikus yang hanya mendapat ampisilin tanpa DMSO, tetapi mempunyaiDTH yang lebih tinggi. Sampai dengan dosis 4+4 Gybaik tikus diberi ampisilin ata u ampisilin+ DMSO tidak mengalami bakteremia.

ABSTRACTTHE EFFECT OF DMSO ANDAMPICILLIN ON LEUCOPENIA AND THE SURVIVAL

OF RATE FLOWING THE IRRADIATION FRACTINATION. The effect of Dimethylsul­phoxide (DMSO) and ampicillin on leucopenia and the survival time following fractionatedradiation were observed by using 144 white rats. DMSO was given before irradiation, whereasampicillin was given after irradiation and every 3 days during 2 weeks postirradiation. Theirradiatio:1 was carried out by using Gamma Cell-220 Co-60 with whole body fractionateddoses of 0,2+2,4+4 and 6+6 Gy respectively. The number of leucocytes and the survival timewere observed from the first day ( before irradiation) up to 40-th day post irradiation. Theresults showed that leucopenia of the rats administered with DMSO + ampicillin was moresevere than those with ampicillin only, but had higher survival-time. Up to the dose of 8 gyboth rats protected with either ampicillin or DMSO + ampicillin have no bacteremia.

F'ENDAHULUAN

Sindrom sumsum tulang pada berbagaispesies ditandai dengan terjadinya trombosito­penia, leukopenia dan anemia (1).Akibat leko­penia, terjadi penurunan sistem imunitastubuh, juga kekurangmampuan hewan meng­adakan reaksi peradangan yang sempurna padawaktu infeksLPenyebab infeksi pada penderitall:mkopenia yang terbanyak terutama akibatbak- teri gram positif. Tindakan pengobatanterha- dap infeksi y~ng umum adalah denganpemberian antibiotik misalnya derivat-derivatpenisilin seperti ampisilin, karbenisilin atautikarsilin (2).

Lekopenia (penurunanjumlah lekosit) ada­lah salah satu gejala atau indikator biologik(,sindrom hematologik) yang terjadi bila hewana.tau mamalia terkena radiasi pengion baik ka­rena iradiasi sebagian ataupun seluruh tubuh.Derajat leukopenia dapat dipergunakan sebagai

salah satu indikator beratnya efek radiasi yangmengenai sistem hemopoitik seseorang/hewan.Dengan menurunnya sel darah putih akibat ra­diasi, konsekuensi teljadinya infeksi akibat ku­man yang masuk tak dapat ditolak. Selanjut­nya dapat terjadi kematian, karena daya tahantubuh yang sangat rendah (3).

Upaya untuk mengurangi efek radiasi eks­terna terhadap tubuh telah banyak dilakukanyaitu dengan mengatur jarak dan waktu mau­pun dengan mempergunakan pelindung, baikdengan menggunakan perisai (shielding) mau­pun zat kimia tertentu yang bersifat radiopro­tektor. Pada prinsipnya radioprotektor adalahzat yang melindungi binatang terhadap keru­sakan akibat radiasi pada waktu tersebutdiperlakukan dengan radiasi. Dengan demikianradiprotektor kurang efektif untuk mengurangi

282

Proceedings Seminar Reaktor Nuklir datam Penelitian Sainsdon TekTwlogi Menuju Era Tinggal Landas

kerusakan radiasi apabila diberikan setelahiradiasi (4).

Tujuan penelitian dengan menggunakanradioprotektor kimia ini pada mulanya adalahuntuk melindungi jaringan sehat atau normalterutama selama radiasi tumor ganas dan un­tuk mendapatkan pengetahuan yang lebih luastentang mekanisme kerusakan akibat radiasi.Diduga bahwa zat kimia tertentu seperti DMSOdapat menangkap radikal bebas pada peristiwaradiolisis di dalam sel, namun demikian sampaisaat ini mekanisme dari radioprotektor itu sen­diri terhadap kerusakan akibat radiasi masihbelum banyak diketahui secara pasti (4).

Pada penelitian terdahulu (5) telah dike­tahui bahwa pemb~ian DMSO 0,2 ml + 4 mgampisilin per ekor dapat menghambat terjadi­nya bakteremia ( adanya bakteri dalam alirandarah) pada tikus yang diiradiasi seluruh tubuhdengan dosis 8 Gy. Padahal ampisilin tersebuthanya diberikan satu kali yaitu pada hari ke 2pasca iradiasi (5). Menurut Rossoft (6) bahwapemberian ampisilin sesaat setelah iradiasi dandilanjutkan secara berselang sampai minggu ke3 pasca iradiasi, akan menaikkan daya tahanhidup tikus/hewan yang diiradiasi 5 Gy. Olehkarena itu dalam penelitian ini ingin diketahuiefek DMSOdan ampisilin yang diberikan sesaatsetelah iradiasi dan secara berselang sampaiminggu ke 3 pasca iradiasi, dengan harapan a­kan memberikan perlindungan yang lebih baik,memperbesar daya tahan hidup dan menekansindrom hematologi akibat radiasi fraksinasiseluruh tubuh (6).

BAHAN DAN TATA KERJA

Pemberian radioprotekJor

Seratus empat puluh ernpat tikus putihjantan Strain LMR yang beratnya rata-rata169,4 ± 28,6 gram dan berumur 3 bulan, dibagidua kelompok. Kelompok pertama 1 jam sebe­lum iradiasi fraksi pertama, diberi 1 kali DMSO0,4 ml/ekor melalui mulut dengan mengguna­kan mikropipet, sedang kelompok kedua tidak.Iradiasi

lradiasi dilakukan dengan pesawatGamma Cell-220 Co-60 dengan menggunakantransmisi 30% dan laju dosis tanpa shielding61862,44 Gy/jam. Pada iradiasi fraksi perta­ma, tikus dibagi empat kelompok masing­masing 36 ekor dan dosisnya berturut-turut 0,2,4 dan 6 Gy,serta 3 hari kemudian dilanjutkanradiasi fraksi kedua dengan dosis yang sarna,sehingga total dosis masing- masing tikus yaitu0, 2+2, 4+4 dan 6+6 Gy.

Bandung, 8- 10 Oktober 19[,'1PPTN - BATAV

Pemberian ampisilin

Antibiotik ampisilin (Penbritin) 500 mgsebelum digunakan diencerkan dengan 50 mlakuabides steril bebas pirogen. Sesaat setelahiradiasi pertama, semua tikus diinjeksi intramuskular (ototpaha belalmng) 0,3 ml/ekor (pa~~jam 10.00) dan diulangi pada sore hari Gam15.00}.Dengan demikian tikus disuntik 0,6 milhari. Penyuntikan ini diulangi lagi pada hari ke3, 6, 9, 12 dan 15 pasca iradiasi, sehingga setiaptikus yang tetap hidup (40hari) atau yang dibu­nuh pada hari ke 27 pasca iradiasi mendapatdosis ampisilin 36 mg.

Pengamatan bakteremia danjumlah lekosit

Pada hari 0 (prairadiasi), 3, 11, 19, 27 paE;­ca iradiasi fraksi kedua tikus dibunuh untukdiambil darahnya darijantung dengan alat sun­tik selmli pakai yang steril. Darah ditampungdalam vial steril yang berisi EDTA, kemudiandikocok.

Pengamatan bahteremia

Dari masing-masing vial diambil 0,5 mldarah, ditanam ke dalam 2 cawan petri yangtelah berisi media Nutrien Agar (NA) setelahdiinkubasi pada 37°C selarna 24jam, dilakukanpemeriksaan koloni bakteri yang tumbuh.

Penghitungan le/wsit

Cara penghitungan lekosit sarna denganpenghitungan lekosit pada perneriksaan darahrutin. Data hasil penghitungan lekosit selanjut.­nya diuji secara statistik dengan pola pengujianfaktorial.

Pengamatan Daya 7uhan J-lidup (DTH):

Selarna percobaan dilakukan pula peng­arnatan DTHyaitu dengan mencatat saat kerns­tian yang terjadi selama 40 hari pasca iradiasi.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dosis 12 Gy (terutama terhadap tikus yangdiberi DMSO) pada hari ke 19 sudah menye­babkan kematian, oleh karena itu pada analisisstatistik dosis 12 Gy tidak diikutsertakan.

Pada Tabel1 dapat diketahui bahwa sam­pai hari ke 11 tikus yang diberi DMSO + ampi­silin, untuk semua dosis, cenderung rnernpunya.iprosentase jumlah lekosit yang lebih sedikit di­banding tikus yang hanya rnendapat ampisilin,tetapi pada hari-hari berikutnya mulai dapatteramati adanya proses recovery yang berartipada pembentukan sel-sel lekosit (GambaI' 1).(lihat halarnan berikut ).Diduga pula bahwa pengobatan dengan anti­biotika arnpisilin belurn menurunkan radio-

'283

Proceedings Seminar Reakwr Nuklir dalum Penelitian SainsdU1£ Tekrwlogi Menl/ju Era Tinggul Landas

Bandung, 8- 10 Okwber 1991PPTN - BATAN

1'abel 1. Prosentase lekosit dan DTH tikus yang diiradiasi terbagi clan diberi ampisilin dengandan tanpa DMSO ( terhadap tikus kontrol )

Prosentase lekosit pada hari pengamatan pascaDTH

DosisRadio iradiasi fraksi 2

(Gy)protektor

0

3111927

0

amp. + DMSO100100100100100> 40 hari

amp. - DMSO

100100100100100> 40 hari

2+2

amp. + DMSO10027264281> 40 hariamp. - DMSO

10036333954> 40 hari

4+4

amp. + DMSO10069196124(10-40)amp. - DMSO

100723144723(10-40)

6+6

amp. + DMSO100533664913(7-22)amp. - DMSO

10073369*++11(7-19)

Keterangan: * = hanya 1 (satu) tikus yang masih hidup dari 3 tikus.++= tikus telah mati pada hari tersebut

sensitifitas sel lekosit dan menurutSyndermann (7) bahwa antibiotika dapatmengurangi khemotaksis lekosit melalui 2 ca­ra yaitu dengan membunuh langsung bakteriatau secara langsung mengurangi khemotak­sis lekosit itu sendiri. Agaknya pemberian anti­biotika memang tidak banyak berpengaruhlangsung pada jumlah sel darah perifer mela­inkan berpengaruh pada daya tahan terhadapinfeksi.

Pada tikus yangtidak diiradiasi tanpa ataudiberi DMSO dari hari pertama sampai hari ke~:7,mempunyai jumlah lekosit yang relatif te­tap. Sebaliknya pada tikus yang diberi DMSO +Elmpisilinjumlah lekositnya lebih sedikit danbervariasi. Hal ini terjadi pula pada tikus yangcliiradisi.

Dimetil sulfoksida (DMSO)sebagai radio­protektor dapat bereaksi dengan hidrogen per­Oksida serta menangkap radikal-radikal bebashasil radiolisis air, sehingga diharapkan radikalbebas dalam tubuh ternetralkan. Dengan ber­kurangnya reaksi radikal be bas denganjaringan tubuh maka kerusakan akibat radiasiElkanberkurang dan kemampuan untuk regene­}'asi menjadi besar. Proses penyembuhan yangclitandai dengan naiknyajumlah sel disebabkanoleh adanya proses perbaikan oleh sejumlahkecil sel induk yang tidak rusak. Sel-sel ini ber­usaha memproduksi sel-sel untuk repopulasiclan sel-sel matang untuk dilepaskan ke dalamE;irkulasidarah (9).

Dilihat dari DTH-nya, ternyata pemberianampisilin 6 mg/ekor yang diberikan sesaat sete­lah iradiasi fraksi pertama dan dilanjutkan seti­ap 3 hari sampai minggu ke 3 pasca iradiasi,dapat memperbesar DTH dibanding pemberianampisilin yang hanya sekali Abdul Wiaid (9).Pada penelitian ini tikus yang diiradiasi terbagidosis 12 Gy dan diberi DMSO + ampisilinmampu bertahan hidup sampai hari ke 27 pascairadisi, sedang pada tikus yang hanya diberiampisilin pada dosis ini dapat bertahan hidupsampai 19 hari. Hal ini berarti bahwa DMSOmampu memperbesar DTH dan terbukti seba­gai radioprotektor yang baik serta kombinasi­nya dengan ampisilin bersifat saling meleng­kapi/sinergik.

Jika pada penelitian terdahulu (9) bahwatikus yang diberi sekali ampisilin 4 mgr/ekor +DMSO 0,2 ml/ekor dan diiradiasi terbagi mem­punyai DTH lebih kecil daripada tikus yanghanya mendapat ampisilin tanpa DMSO, makapada penelitian ini justru terjadi bahwa tikusyang diberi DMSO 0,4 mIl ekor + beberapa kaliampisilin 6 mg/ekor/ pemberian, mempunyaiDTH lebih besar daripada tikus yang hanyamendapatkan ampisilin. Hal ini disebabkan ka­rena ada pengaruh dari waktu pemberian ampi­silin yaitu bahwa pada penelitian terdahuluampisilin diberikan sekali dan sesaat setelahradiasi fraksi kedua, sedang pada penelitian iniampisilin diberikan sesaat setelah radiasi fraksi

284

Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalam PelUditian Sainsc/an,Tekrwlogi Menuju Era Tinggal Landas

Bandung, 8- 10 Oktober 1991PPTN - BATAN

%-Itase %,""8S8

'\

fOO90eo70; .60504030~O

4 + 4 Gy

%:..jt8S9

100

90RO701 \

6 + 6 ay,

e

60

50r

\ /'" 8·*

40 302010

tr; ;

.1:3 !, ..1:1: i ' 19

I h ' !; '1 ' ,I 1,·a,~·+;P,1I g.l\m~t8n• ;:,"' ::. ,1-01

Gambar 1. Prosentase jumlah lekosit tikus yang diiradiasi terbagi dan diberi ampisilin dengandan tanpa DMSO.Keterangan : a = diberi ampisilin + DMSO

b = hanya diberi ampisilin* = teIjadi kematian

** = sampai hari ke 27 masih ada tikus yang hidup.

27/

pertama dilanjutkan se- tiap tiga hari sampaiminggu ke 3. Di samping itu juga bahwa ka­darnya berbeda, pemberian dengan kadar yanglebih besar mempunyai daya protektif yanglebih besar. Penelitian ini sekaligus menjawabdan membuktikan pernyataan penelitian ter­dahulu (8) yaitu bahwa pemberian ampisilinsesaat setelah iradiasi akan memberi efekyang lebih baik. Hal ini karena ampisilin yangbersifat bakterisidal (efektifterhadap bakteri)mampu mencegah dan menyembuhkan infeksidan lebih efektif jika diberikan berulang­ulang.

Dari hasil pengujian statistik dengan mo­del anava (analisis variansi) faktorial (Tabel 2)antar dosis radiasi maupun antar DMSO (+) dan(-) terdapat perbedaan yang bermakna. Di sinipemberian dosis fraksinasi yang berbeda-beda,baik pada tikus yang diberi ampisilin + DMSOmaupun ampisilin saja, berbeda sangat nyatasatu denganyang lainnya. Jadi pemberian dosisradisi akan sangat berpengaruh pada jumlahlekosit. Demikian juga pada uji beda nyata an­tara DMSO (=) dan (-)pada tikus yang tidak di­iradiasi, yang berarti bahwa pemberian DMSO

pengaruhnya besar terhadapjumlah lekosit, se­mentara pada tikus yang diiradiasi perbedaan­nya nyata.

Data hasil pemeriksaan darah yang dita­nam pada media NA ( nutrien agar) menunjuk­kan bahwa sampai dengan dosis 8 Gy tidakdidapatkan gejala bakteremia baik tikus terse­but diberi ampisilin + DMSO atau hanya diberiampisilin saja. Dalam Tabel3 juga dapat dilihatbahwa pengamatan bakteriologis pada dosis 12Gy (6+6 Gy) hari ke 3 pasca iradiasi belum ter­jadi bakteremia, akan tetapi pada hari ke 11sudah terjadi bakteremia dan pada hari ke 19pasca iradiasi tikus telah mati.

Kemungkinan besar kematian ini selainkarena terjadinya kerusakan sistem hemopoe­tik yang berat juga kemungkinan pada radiasi12 Gy tikus mengalami kerusakan sistem pen­cernaan (gastrointestinal) yang sangat berat,sehingga meskipun infeksi bakteri dapat dice­gah tapi keadaandindingususnya telah menga­lami perubahan histologis yang berat, bukanhanya penurunan proses mitosis sel kripti didalam mukosa, tetapi juga pemendekan villi,megalositosis sel mukosa dan infiltrasi sel plas-

285

Proceedings Seminar Reaktor Nllklir dalam Penelilinn Sainsclan Tekrwlogi Menllju Era Tinggal Lane/ns

Bulte/lIng, 8 - 10 Oktober 1991PPTN - BATAN

'rabeI2. Uji beda nyata lekosit tikus yang diiradisi dosis terbagi dan diberi ampisilin dengan dantanpa DMSO. P (0,05 dan 0,01).

antar dosis radiasiDosis (Gy) radio protektor rata-rata

a b

rlakuanI

antar DMSO(+) clan (-)

dosis'sama

° IaI 24,78 ± 0,015b

25,68 ± 0,019

2+2

IaI 22,50 ± 0,020b

23,24 ± 0,013

4+4

IaI 20,70 ± 0,013b

21,58 ± 0,023

Keterangan: x = beda nyata (p 0,05)xx = beda sangat nyata (p 0,01)

a = ampisilin + DMSOb = ampsilin - DMSO

xx

xx] xx

xx

J xx

x

x

m~ ke lamina propia, sehingga teljadi pengo­songan epitel usus. Dengan terjadinya keru­sakan epitel usus maka fungsi absorpsi lemakdan absorpsi asam empedu terga nggu, akibat­nya terjadi diare [10].Kematian karena keru­sakan sistem syaraf pusat memerlukan dosis

Tabel 3. Data hasil pengamatan bakteri padatikus yang diiradiasi terbagi dan diberi ampi­silin dengan dan tanpa DMSO

)osis radiohari pengamatan pasea(Gy)

protektor iradiasi f2

°3111927

°DMSO+amp.-

----

ampisilin-----

2+2

DMSO+amp.-----

ampisilin-----

4+4

DMSO+amp.-----

ampisilin-

----

6+6

DMSO+amp.-.+***-

ampisilin--+***-

Keterangan: - = tidak terjadi bakterimia+ = terjadi bakterimia

*** = hewan sudah mati padahari tersebut

I

yang lebih besar dari sistem hemopoetik mau­pun gasro intestinal karena sistem syaraf ter­masuk tahan terhadap radiasi. Kematian aki­bat kerusakan sistem ini akan terjadi pada dosispuluhan Sievert [4].

KESIMPULAN

Dari penelitian ini dapat disimpulkan bah­wa sampai dengan dosis terbagi 4+4 Gy, tikusyang diberi 0,4 ml DMSO/ekor + ampisilin 6mglekor sesaat setelah iradiasi dan dilanjutkansetiap 3 hari sampai minggu ke tiga mempunyaidaya tahan hidup yang lebih tinggi dibandingtikus yang hanya diberi ampisilin tanpa DMSOTetapi sampai hari ke 11 tikus yang mendapatampisilin dan DMSO mengalami leukopeniayang lebih berat. Baik tikus diberi ampisilin danDMSO maupun ampisilin saja, tidak menga­lami bakteremia sampai dosis terbagi 4+4 Gy.UCAPAN TERIMAKASIH

Ueapan terimakasih sebesar-besarnyadisampaikan kepada saudari Masnelly Lubis,saudara Thalib dan Tur Rahardjo atas kerjasamanya sehingga tulisan ini dapat diselesai­kan.

286

Proceedings Semi/!ar ReakuJr Nuklir riaLam PeneLi/ia/! SoinsdOlLTeknoLogi Menuju Era 7'inggaL l,(llu]as

DAFTAR PUSTAKA

Hanrlu/!g, 8- 10 Oktobcr 1991PPTN - BAT AN

1. UNSCEAR, 1987, Early effects in man of high doses of radiation, \ lenna Austria (1987) 13~:+ 28ap.

2. MURSITO, S., Lekopenia dan penanganannya, Medika, th VI. 12 (1980) 713-718.

3. WALDY, Bahaya Radiasi Bagi Manusia: Diktat Proteksi Radiasi untuk Teknisi, PUSDIKLATBATAN, JAKARTA 5-8.

4. PRASAD, K.N. "Acute radiation syndromes", Radiation biology, CRC Press Inc., Boca RatonFlorida (1982) 218-220.

5. NURHAYATI, S. and WA'ID, .A., Pengaruh pemberian ampisilin terhadap kerusakanduodenum dan bakteremia akibat radiasi gamma CO-60, Prosiding Pertemuan dan PresentasiIlmiah Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan Telmologi Nuklir, Yogyakarta, (21-22 Maret1990) 269-274.

6. ROSSOFT,C.B., The role of intestinal bacteria in the recovery from whole body radiation, J.Exp.Med. 118 (1962) 935-943.

7. JOHNS, T.D., Haematology syndrome in man modeled from mammalian lethality, HealthPhysics vol 41 (1981) 83.

8. BOND, V.P. "Radiobiological bases for the understanding of the haematological consequencesof radiation exposure", Manual on radiation haematology, IAEA, Vienna Austria (1971) 75

9. WA'ID, A. dan NURHAJATI, S., Pengaruh DMSO dan ampisilin pada daya tahan hidup tikusputih yang diiradiasi sinar gamma seluruh tubuh, Prosiding Pertemuan dan Presentasi 11­

miah Kedokteran dan Biologi Nuklir, Yogyakarta (1989).

10. BERK, R.N and SEAY, D.G. "Chalereic euteropathy as a cause of diarhea and death inradiation enteritis and its preventation with cholestyramine", Radiobiology (1972) 153-156.

287