T O X I C O L O G Y
SELECTI VE TOXI CI TY D AN TEST
D R. M AN SUR, D AKK
Fa k u lt a s Ke dok t e r a n Un ive r sit a s Su m a t e r a Ut a r a
PEN D AH ULUAN :
Toxicology adalah pem aham an- pem aham an m engenai effek- effek bahan k im ia y ang m erugik an bagi organism e.
Dari definisi t ersebut , j elas t erdapat unsur- unsur bahan kim ia dan organism e, dim ana didalam kedua unsur- unsur ini t erdapat ist ilah- ist ilah t oksisit as dan anim al t est - t est .
Tulisan ini berm ask ud m em bicarak an m engenai select ive t ox icit y dan anim al t ox icit y t et st .
SELECTI V E TOX I CI TY :
Select ive Tox icit y berart i bahw a sat u zat k im ia m enghasilkan k erusak an k esuat u m acam bahan hidup t anpa m em bahay ak an beberapa m acam y ang lain, m eskipun sebelum nya keduanya m ungkin erat hubungannya.
Bahan k ehidupan y ang dirusak dik enal sebagai UN ECONOMI C FORM, DAN BAHAN k ehidupan y ang t erlindungi disebut Econom ic Form .
Merek a boleh j adi dihubungk an sat u k e y ang lain sebagai parasit dan host at au m erek a boleh j adi dua j aringan- j aringan dalam sat u organism e.
Keragam an biologis ini m engganggu kem am puan ahli t oksikologi unt uk m eram alkan effek t ok sis dari sat u bahan k im ia dalam sat u spesies ( m anusia) dari percobaan-percobaan yang diselenggarakan dalam spesies- spesies lain ( binat ang laborat orium ) .
Begit upun, kem ungkinan unt uk m engem bangkan sat u agent yang m erupakan let hal unt uk sat u spesies yang t idak diinginkan dan kurang berbahaya unt uk spesies-spesies lainnya.
Dalam pert anian m isalny, disana ada j am ur, serangga , dan bahkan t um buh-t um buhan yang bersaing hidup yang m erusak panen dan dengan dem ikian diperlakukan pest isida- perst isida pem ilih.
Juga pet ernakan hew an dan obat - obat an m anusia m em erlukan agent - agent yang secara selekt if t oksis t erhadap bent uk unekonom ikt et api t idak m enghasilkan kerusakan kebent uk ekonom ik dari bahan kehidupan.
Obat - obat an dan agent kim ia lain yang digunakan unt uk t uj uan keracunan yang dapat m em ilih adalah pem ilih sat u dari 2 sebab- sebab.
I . Zat kim ia it u sam a- sam a beracun unt uk kedua cell- cell unekonom ik t et api
t erut am a m enum puk di cell- cell unek onom ik .
I I . Dia bereaksi secara khusus dengan :
a. secara sit ologik
b. sat u gam baran y ang secara biokim ia hilang dari dalam host . ( at au t idak m em aink an sat u bagian y ang pent ing) .
( ALBERT, 1965, 1973) .
Kem am puan m em ilih it u didasarkan kepada perbedaan- perbedaan penyebaran yang biasany a m eruapk an hasil- hasil dari perbedaan- perbedaan dalam peny erapan; bio t ransform asi at au pengeluaran zat - zat beracun.
m enyebabkan serangga it u m enyerap sat u dosis yang berbanding lurus lebih besar dari m am alia y ang disem prot .
Day a guna dari Yodium Radioak t if pada pengobat an hy pert hy rodism adalah didasarkan ke kem am puan m em ilih dari kelenj ar gondok unt uk m enim bun yodium . Sat u sebab ut am a m engapa zat k im ia j adi racun unt uk suat u bent uk ada perbedaan-perbedaan dalam penum puk an seny aw a- seny aw a asal y ang beracun dalam berbagai j aringan y ang didasarkan k epada biot ransform asi zat k im ia t ersebut k e produk ak hir y ang bert indak sebagai racun.
Dem ik ianlah CC14 adalah bersifat racun ke liver dikarenakan liver m em iliki kekuat an
yang besar unt uk m erobah secara biologis CC14 k e TRI CHLOR METHYL radik al bebas.
Meskipun t elah dit et apkan alasan bahw a sifat racun pem ilih adalah didasarkan ke perbedaan- perbedaan dalam penum puk an zat k im ia it u dalam sel ekonom ik dan unekonom ik, t idak berart i bahw a organ sasaran unt uk keracunan it u m erupakan organ y ang m enum puk zat k im ia t ersebut k et ingk at y ang t inggi.
Sebagai cont oh, insekt isida hidro karbon yang dichlorinasikan sepert i DDT, m encapai k onsent rasi y ang t inggi di gudang- gudang lem ak dari t ubuh t et pai disana t idak m enghasilkan effek- effek keracunan yang dikenal.
Sifat racun yang pem ilih didasarkan ke perbedaan- perbedaan dalam sit ologi perbandingan dit unj uk k an oleh perbandingan dari sel- sel binat ang dan t um buh-t um buhan berbeda dari hew an dalam beberapa hal y ak ni :
1. t idak adanya sat u syst em , sat u syst em aliran darah dan ot ot 2. adany a sat u m ek anism e FOTO SI NTETI S dan dinding- dinding cell.
Kenyat aan bahw a bakt eri m eiliki dinding- dinding cell dan m anusia t idak t elah dugunak an dalam m engem bangk an agent - agent chem ot erapeut ik y ang bersifat racun pem ilih, sepert i Penicillin dan Cephalosporin- cephalosporin, yang m em bunuh bak t eri t et api t et api secara relat if t idak m enj adi racun unt uk cell- cell m am m alia.
Sifat racun yang pem ilih ini j uga dapat m eruapakan sat u hasil dari sat u perbedaan dalam biokim ia dari dua bent uk cel- cel.
Unt uk cont oh : bak t eri t idak m eny erap Asam Folat , t et api m em buat ny a dari p.am ino acid ( PABA) , asam glut am at , dan pt eridine, sedangk an m am m alia t idak dapat m em buat asam Folat t et api m eny erap dari m ak anan m erek a.
Dengan dem ikian, obat - obat sulfonam ida secara m em ilih adalah racun ke bakt eri sebab sulfonam ida- sulfonam ida y ang m irip PABA dalam m uat an dan uk uran- uk uran, m enent ang penggabungan PABA k ealam m olek ul asam FOLAT, sat u rek asi y ang t idak t erj adi pada m anusia.
D ESCRI PTI VE AN I M AL TOXI CI TY TEST ( = D ATT) Dua asas- asas ut am a y ang m endasari sem ua DATT :
Yang pert am a adalah : bahw a effek - effek y ang dihasilkan oleh seny aw a dalam binat ang- binat ang laborat orium , bila dik w alifikasi secara t epat , dapat m erupak an hal y ang dapat dit erapk an k e m anusia.
Alasan y ang k uat ini m endasari sem ua percobaan percobaan biologi dan obat -obat an.
At as dasar dari dosis persat uan luas perm uk aan t ubuh, effek racun pada m anusia biasany a dalam k isaran y ang sam a sebagaim ana y ang ada dalam binat ang percobaan.
At as dasar sat u berat badan, m anusia biasany a lebih m udah t erkena dari binat ang percobaan, m ungkin oleh sat u fakt or sekit ar 10.
Sem ua zat - zat kim ia yang karsinogen yang diket ahui, m ungkin dengan pengecualian dari arsen,. Adalah k arsinogenik unt uk bebrapa j enis ( spesies) t et api buk an dalam sem ua binat ang- binat ang laborat orium .
Jadi perbedaan dalam spesies ini t am pil didasarkan k epada perbedaan-perbedaan dalam biot ransform asi dari procarsinogen k e carcinogen ak t if.
AZAZ UTAMA y ang KEDUA : adalah pem aparan dari binat ang percobaan k e agent -agent racun dalam dosis y ang besar ( t inggi) adalah sat u m et oda y ang diperluk an dan t epat unt uk m enem ukan bahaya- bahaya yang m ungkin pada m anusia.
Azas ini didasarkan k eat as pengert ian DOSI S k w ant al – RESPONSE bahk an k ej adian dari sat u effek dalam sat u populasi adalah lebihbesar k et ik a dosis at au pem aparan bert am bah.
Pert im bangan pert im bangan prak t is m em erluk an bent uk rancangan dari syst em -sist em percobaan bahw a j um lah binat ang- binat ang y ang diperluk an dalam percobaan- percobaan bahan- bahan beracun adalah selalu k ecil dibanding dengan ukuran dari populasi m anusia yang sam a- sam a ada dalam bahaya.
Unt uk m em peroleh hasil- hasil yang benar secara st at ist ik dari kelom pok- kelom pok k ecil binat ang- binat ang, diperluk an penggunaan dosis- dosis y ang relat if besar sedem ik ian hingga effek it u ak an t erj adi cuk up sering- sering unt uk dit em uk an.
Unt uk cont oh, sat u k ej adian dari sat u effek racun y ang serius, sepert i k ank er, serendah 0,01% ak an m enam pilkan 20.000 penduduk dalam sat u populasi 200 j ut a dan t idak ak an dit erim a dipert im bangk an t inggi.
Unt uk m enem uk an k ej adian serendah dem ik ian dalam percobaan binat ang- binat ang secara langsung ak an m em erluk an sedik it - dik it ny a sek it ar 30.000 ekor binat ang-binat ang.
Unt uk alasan ini, kit a t idak m em punyai pilihan kecuali m em berikan dosis besar k epada k elom pok- k elom pok y ang relat if k ecil dan k em udian m enggunak an alasan-alasan t oksikologis dalam m eram alkan kem ungkinan- kem ungkinan hasil- hasil unt uk m engira- m engira bahay a pada dosis- dosis rendah.
TEST RACUN YANG PERTAMA DI KERJAKAN at as sat u zat k im ia baru adalah penent uan LD50 m elalui dua j alan pem ebrian ( biasanya oral dan int ra vena) , orang m enent uk an j alan pem aparan y ang diingink an dalam beberapa spesies.
Spesies yang sangat sering digunakan adalah t ikus kecil, t ikus besar, kelinci dan anj ing.
Dalam t ik us k ecil dan t ik us besar, LD 50 biasany a dit ent uk an sepert i dij elaskan sebelum ny a t et api dalam spesies besar hany a sat u per- k ira- k iraan m engenai LD 50 yang bisa diperoleh m elalui penaikan dosis sam pai effek- effek keracunan yang serius dari zat kim ia it u dit unj ukkan.
Jum lah binat ang yang m at i dalam sat u j angka w akt u 7 at au 14 hari sesudah sat u dosis t unggal dit abulasik an.
Dalam t am bahan k e m ort alit y , pem erik saan berj angk a dari binat ang- binat ang percobaan harus dihubungkan ke t anda- t anda keracunan, let hargi, perubahan perilaku, m orbidit y.
Kem am puan zat - zat kim ia unt uk m erangsang kulit dan m at a sesudah sat u perangsangan akut biasanya dit ent ukan dalam kelinci.
Unt uk t est perangsangan k ulit , k elinci- k elinci dipersiapk an dengan m em buang bulu-buluny a diat as sat u bagian dari punggung- punggung m erek a dengan alat pem ot ong list erik.
Bahan k im ia dit erapk an k ek ulit dibaw ah t am balan y ang dit ut up dan biasany a dij aga dalam hubungan ini unt uk salah sat u dari sat u j angka w akt u 4 at au 12 j am .
Tingk at perangsangan k ulit diberi ANGKA unt uk Erit em a, pem bent uk an Oedem a dan kerj a korrosif ( yang m erusak) .
Unt uk m enent ukan derj at perangsangan m at a ke bahan kim ia.
Agent it u dit et eskan k edalam sat u m at a dari m asing- m asing k elinci percobaan.
Mat a- m at a dari k elinci- k elinci it u k em udian diperik sa pada berbagai w ak t u- w ak t u sesudah penerapan.
Kem udian dit ent uk an sifat k eracunan bahan k im ia sesudah pem aparan SUBKRONI S. Pem aparan subk ronis dapat berlangsung unt uk j angk a- j angk a w ak t u berbeda, t et api 90 hari m erupakan lam anya t est yang biasa.
Pem aham an subk ronis biasany a diselenggarak an dalam dua spesies ( t ikus dan anj ing) m elalui j alan pem aparan yang diinginkan.
Sedik it - dik it ny a t iga dosis diperkerj ak an ( sat u dosis t inggi y ang m enghasilkan effek keracunan dan dosis perant ara) , m enggunakan 15 t ikus dari m asing- m asing sex per dosis dan 4 anj ing- anj ing unt uk m aing- m asing sex perdosis.
- Pengam at an- pengam at an y ang dilak uk an at as binat ang- binat ang m eliput i :
* m ort alit y
* perubahan- perubahan berat badan * konsum si m akanan
* hem at ologi
* pengukuran- pengukuran kim ia klinik
- Penguk uran- penguk uran hem at ology biasany a dibuat m eliput i :
* konsent rasi Hb * Different ial Count
* haem at ocriet * Clot t ing Tim e
* j um lah Erit rosit * Prot hrom bin t im e
* perhit ungan leukosit
- Penent uan kim ia klinik biasanya dibuat m eliput i :
* glucose * alk aline fosfat ase
* nit rogen * creat inin
* glut am ic – Piruvic * bilirubin
* t ransam inase * t rigliserida- t rigliserida
* kolest erol
Pada ak hir percobaan, k eadaan m ak ro dan m ik rosk opik dari oragan- organ dan j aringan- j aringan ( sekit ar 15 k e 20) dan berat dari berbgai organ- organ ( sekit ar 12) dicat at dn dinilai.
Pem aham an- pem aham an keracunan Subkronis t idak hanya m encirikan Hubungan DOSI S – RSPONSE dari sat u zat y ang dicoba m engikut i pem berian y ang berulang t et api j uga m eny ediak an dat a unt uk sat u ram alan y ang lay ak dari dosis y ang t epat unt uk pem aham an- pem aham an pem aparan subkronik.
Sesudah penelaahan- penelahaan Akut dan Subkronik disem purnakan at as sat u agent dan sesudah beberapa penelahaan- penelahaan k husus y ang boleh j adi diingink an didasari k e sifat racun y ang dik et ahui dari golongan agent - agent ( dan agent it u berupa sat u obat ) , perusahan dapat m engarsipk an sat u I ND ( I nv est igat ion New Drug) , k e FDA, dan j ik a diset uj ui, percobaan k linik dapat dim ulai.
Pada saat yyang sam a bahw a FASE I . Fase I I dan fase I I I percobaan- percobaan t engah dilak sanak an, pem aparan k ronis binat ang- binat ang k e perseny aw aan y ang dicoba dapat diselenggarak an dalam binat ang- binat ang laborat orium sebagaim ana j uga t est - t es k husus t am bahan.
Pem aparan Jangka Panj ang at au Kronis :
• penelaahanny a dik erj ak an serupa k epenelaahan sub k ronis k ecuali j angk a
w akt u lebih lam a.
• Panj ang pem aparan adalah agak t ergant ung at as j angk a- j angk a agent adalah
dan akan digunakan m anusia dalam sat u w akt u yang lebih lam a, j adi diperlukan sat u penelaahan kronis sam pai 1,5 – 2 t ahun.
Pem aham an pem aparan kronis sering digunakan unt uk m enent ukan kekuat an karsinogenik dari bahan- bahan kim ia.
Pem aham an ini biasany a diselenggarak an dalam t ik us- t ik us dan t ik us k ecil dan m eluas m elalui m asa hidup rat a- rat a dari spesies it u.
Jadi, unt uk m asa pem aparan t ikus adalah 2 t ahun. Unt uk m enj am in bahw a 30 t ikus-t ikus perdosis selam aikus-t 2 ikus-t ahun pem aparan unikus-t uk sikus-t udi dlam penelaahan iikus-t u sering dim ulai dengan 60 t ik us per dosis per sek s.
- Kedua pem erik saan pat ologis m ak ro dan m ik ro dilak sanak an, t idak hany a
at as binat ang- binat ang y ang selam at dari pem aparan k ronis t et api j uga at as y ang m at i sebelum ny a.
Kek uat an Terat o Genik dari zat - zat k im ia adalah j uga dit ent uk an dengan binat ang-binat ang laborat orium .
Terat ologi didefinisikan sebagai pem aham an kelainan- kelainan bent uk yang dipengaruhi selam a perkem bangan dari pem buahaan sam pai lahir.
• St udi- st udi m engenai t erat ogenik biasany a diselenggarak an dalam t ik us dan
k elinci dengan 2 dosis- dosis dari bahan- bahan k im ia y ang dicoba ( k eduany a t idak m enghasilkan keracunan pada ibu.
• Terat ogen- t erat ogen adalah sangat effek t if bila diberik an selam a t rim est er I , j angka w akt u dari organogenesis.
• Dengan dem ik ian, binat ang- binat ang biasany a dipaparkan pada hari k e6
sam pai ke 15 dan bayi- bayi dikeluarkan m elalui bedah Caesar m endahului kew akt u kelahir an yang diper kirakan.
• Ut erus diperiksa unt uk j um lah im plant asi- im plant asi dan bayi yang m at i dan
y ang hidup dan hidup dihit ung, dit im bang dan diperik sa secara garis besar.
• Beberapa foet us- foet us diperik sa secara hist ologis dan lain- lain diperj elas dan
diw arnai unt uk kelainan- kelainan kerangka.
• Karena t erat ogen- t erat ogen dapat m enghasilkan
perubahan fungsi sebagaim ana perubahan m orfologis, perubahan-perubahan fungsional dalam ket urunan, sepert i perubahan-perubahan- perubahan-perubahan perilak u, k adang- k adang dit erim a pada berbagai w ak t u- w ak t u sesudah kelahiran binat ang- binat ang it u.
St udi- st udi Keracunan Pada Pem buahan dan Reproduksi dalam t ikus- t ikus pada t ingkat - t ingkat dosis serupa ke yang dipergunakan unt uk pem aham an-pem am ahan t erat ology .
• Dalam sat u pem aham an reproduk si y ang k husus, induk lak i- lak i diberi agent
unt uk 60 – 80 hari dan yang bet ina unt uk 14 hari sebelum kaw in.
• Persent age dari binat ang- binat ang y ang m enj adi ham il dit ent uk an dit am bah
j um lah yang lahir m at i dan ket urunan hidup berat m ereka, pert um buhan, keselam at an, dan keadaan um um dari ket urunan selam a 3 m inggu pert am a k ehidupan.
Keracunan- keracunan Perinat al Dan Post nat al dari agent - agent j uga sering diperik sa.
• Test ini diselenggarak an m elalui pem berian agent percobaan k e t ik us dari hari
ke 15 keham ilan keseluruhan kelahiran, dan m enyusun dan penent uan effeknya at as kecepat an kelahiran, keselam at an dan pert um buhan dari ket urunan.
Penelit ian Mengenai Kekuat an Mut agenik dari zat kim ia t engah sem akin pent ing.
• Mut agenesis adalah kem am puan zat - zat kim ia unt uk m enim bulkan
cara-• Jik a m ut asi ada dalam bahan- bahan genet ic pada saat pem buahan didalam t elur dan sperm a, gabungan bahan genet ic y ang t engah dihasilkan t idak hidup t erus dan k em at ian bisa t erj adi pada t ahap- t ahap aw al dari pem belahan cel em bry o.
• Kem ungk inan lain m ut asi dalam bahan genet is t idak bisa m em pengaruhi
em briogenesis y ang m ula- m ula t et api bisa m enghasilkan k em at ian foet us pada sat u periode perkem bangan y ang belak angan y ang m engak ibat k an abort us.
• Kelainan congenit al bisa j uga hasil dari m ut asi- m ut asi
• Karena k ej adian aw al dari k arsinogenesis k im ia difik irkan berupa sat u
perist iw a m ut agenik , t est - t est m ut agenik sering digunak an unt uk m eny aring kekuat an kar sinogen- kar sinogen.
• Beberapa t at a cara in v it ro dan inv iro t elah dit em uk an in v it ro dan inv iro t elah dit em ukan unt uk m enguj i zat - zat kim ia unt uk kekuat annya m enim bulkan m ut asi- m ut asi.
• Karena beberapa m ut asi- m ut asi dapat dilihat dengan m ikrodkop sinar, analisa
sit ogenik dari hapusan sum - sum t ulang sesudah binat ang- binat ang dipaparkan k e agent - agent y ang diuj i digunak an sebagai sat u t est m ut agenesis
• Karena k ebany ak an m ut asi- m ut asi t idak cocok dengan perkem bangan norm al
k ek uat an m ut agenik dari sat u zat k im ia dapat j uga diuk ur m elalui Test Let hal yang m enonj ol.
- Test ini biasany a dilak sanak an pada binat ang- binat ang pengerat
- Yang j ant an dipaparkan kesenyaw a yang dicoba unt uk 3 bulan dan kem udian
dik aw ink an dengan dua ekor bet ina y ang t idak di t reat m en
- Bet inanya dikorbankan sebelum m asanya ( = Term ) dan j ulah em brio- em brio
yang hidup dan j um lah carporalut ea dihit ung.
• Test m ut agenik y ang m endapat perhat ian luas pada saat sek arang ini adalah
t est m ut asi y ang k ebalikan y ang dit ent uk an AMES dan k aw an- k aw an 1975. Rev erse – Mut at ion – Test = t est m ut asi y ang k ebalikan :
- Test ini m enggunakan sat u st rain m ut ant SALMONELLA
Typhim urium yang kekurangan Code unt uk enzym Fosfo Ribosil ATP snt het ase, yang dibut uhkan unt uk sint esis Hist idine.
Jadi st rain ini t idak sanggup dalam sat u m edium y ang k ek urangan hist idine, k ecuali sat u m ut asi t erbalik t erj adi.
- Karena beberapa zat - zat k im ia buk an m ut agenik at au k arsinogenik k ecuali
m erek a dirobah secara biologis k e sat u produk y ang beracun oleh secara biologis k e sat u produk y ang beracun oleh ret ik ulum endoplasm a ( m ikrosom -m ikr oso-m ) , -m ikr oso-m - -m ikr oso-m liver t ikus biasanya dit a-m bahkan ke -m ediu-m yang berisi st rain m ut ant dan m ut asi t erbalik it u kem udian diukur j um ahnya oleh pert um buhan st rain t ersebut sat u m edium yang kekurangan Hist idine. Kebany ak an dari t est - t est y ang dit erangk an diat as ak an dim asuk k an dalam sat u laporan st andard m engenai Test ing racun k arena t est - t est ini diperluk an oleh perw akilan pengat ur yang sesuai.
Test - t est t am bahan j uga dapat dibut uhk an at au dim asuk k an dalam laporan penguj ian unt uk m enyediakan inform asi yang berhubungan kesat u lint asan khusus ( penghirupan) at au kesat u effek khusus ( perilaku) .
Te st r a cu n I n h a la si Pa da Bin a t a n g :
- biasany a dilak uk an dalam sat u ruangan y ang diberi gas y ang m engalir
- Penelaahan dem ikian biasanya m em erlukan penget ahun khusus dan
m et odologi analisa bergant ung at as apak ah agent - agent y ang ak an diuj i berupa sat u gas, uao at au aerosol; t am bahan- t am bahan inform asi at as cara-cara, pengert ian, dan m asalah yang m enyert ai dengan t oksikologi inhalasi. Lam anya pem aparan unt uk keracunan inhalasi dan t est - t es keracunan secara perilak u dapat berupa Ak ut , Sub Kronik Dan Kronik, t et api pem aham pem aham an Akut lebih biasa dengan t oksikologi inhalasi dan pem aham an-pem aham an Kronik adalah lebih biasa dengan Tok sikologi Perilak u.
Bent uk- bent uk khusus yang lain dalam t est - t es keracunan secara binat ang t erm asuk im m uno t ok sikologi, t ok siko k inet ik ( peny erapan, dist ribusi, m et abolism e, dan ekskresi) , perkem bangan ant i dot um y ang cocok , dan at uran pengobat an unt uk keracunan, perkem bangan t ehnik analisa unt uk m enem ukan sisa- sisa agent y ang dit est didalam j aringan dan bahan- bahan biologis lain.
KESI M PULAN :
1. Telah diuraikan secara garis besar m engenai Select ive Toksikologi dan Anim al t est unt uk keracunan.
KEPUSTAKAAAN
1. John Doull,MD,PhD : Toxicology : The basic Science of Poison Second Edit ion. Mc Millan Publisihing Co, I nc New York, 1980
2. B.G.kat zung : Farm akologi Dasar dan Klinik Alih bahasa : dr.Binaw at i H.K.dk k : EGC 1986 3. Lloyd N Ferguson : Text Book of Organic Chem ist ry
How ard Universit y 2nd Edit ion
4. Dr. Sum a’Mur,MSc : Keselam at an Kerj a Dan Pencegahan Kecelak aan
PT. Gunung Agung
