Pengaruh racun terhadap manusia: Kasus bom atom

(1)

TOKSIKOLOGI LINGKUNGAN

(2)

PENDAHULUAN

• Interaksi manusia dan lingkunganInteraksi manusia dan lingkungan • Bahan kimia baru dibuat Limbah dibuang • Kualitas lingkungan? • Meningkatkan Limbah dibuang g kesejahteraan manusia? Toksikologi lingkungan • Pengaruh racun terhadap manusia: Kasus bom atom di Hiroshima dan Nagasaki Minamata dioksin Pb di Hiroshima dan Nagasaki, Minamata, dioksin, Pb, dll.

(3)

Toksikologi

• Mempelajari tentang toksin (racun) sertaMempelajari tentang toksin (racun) serta efeknya terutama untuk mahluk hidup • Toksin merusak atau mematikan organisma k b k i d k karena racun bereaksi dengan komponen selular untuk mengganggu fungsi b li metabolisma

(4)

Toksikologi Lingkungan

• Atau ekotoksikologiAtau ekotoksikologi

b h i k i f i • Membahas tentang interaksi, transformasi, fate, dan efek dari senyawa kimia alamiah i i di d l bi f k maupun sintetis di dalam biosfer termasuk organisma individual, populasi dan seluruh k i ekosistem

(5)

Toksikologi Lingkungan

• Mencari substansi yang amanMencari substansi yang aman

• Mencegah terjadinya efek yang tidak dikehendaki dikehendaki • Membuat kriteria dasar untuk standardisasi li k lingkungan • Memperbaiki cara pengobatan  Menilai risiko dan memberikan saran atau rekomendasi untuk minimalisasi efek

(6)

Xenobiotik

= Bahan asing bagi tubuh organisme

Alami: racun dari benda hidup (Clostridium Alami: racun dari benda hidup (Clostridium botulinum, aflatoksin, tanaman beracun, hewan beracun) Sumber X bi tik Li k O i Ef k Bi l i Buatan/abiotis: racun logam, organik

Xenobiotik Lingkungan Organisme Efek Biologis

EMISI

EKOKINETIKA

FARMAKOKINETIKA PEMAPARAN

(7)

Jenis-jenis

j

xenobiotik

Emisi: - Point - Area Mobile - Mobile Sumber: Cunningham, 2008

(8)

Ekokinetika

 Proses biotik abiotik (fisik, kimia, dan enzim)

 Transportasi: jarak pendek dan jarak jauh

 Efek regional atau lokal

Tergantung: sumber, distribusi/ transportasi, dan transformasi

 Mudah ditransportasi (gas, partikulat, p (g , p , aerosol dan cairan), kelarutan

 Persistensi di lingkungan

 Reaktivitas (interaksi dengan komponen lain)  toksisitas komponen lain)  toksisitas, degradabilitas, distribusi

 biokonsentrasi, bioakumulasi dan biomagnifikasi

(9)

Ekokinetika

Solubilitas dan mobilitas: Merupakan hal penting – Larut dalam air: Senyawa akan lebih cepat tersebar luas dan lebih mudah masuk ke dalam sel – Larut dalam lemak/minyak: (umumnya senyawa organik) memerlukan pembawa untuk dapat menyebar di lingkungan dan ke luar ‐ masuk tubuh. Dalam tubuh: mudah menembus ke dalam jaringan dan sel karena membran pembungkus sel tersusun oleh senyawa kimia yang serupa (larut dalam lemak). Senyawa kimia akan terakumulasi dalam sel dan berada selam bertahun‐tahun.

(10)

(11)

• Bioakumulasi:Bioakumulasi:

Sel mempunyai kemampuan utk mengakumulasi nutrien dan mineral esensial sel juga dapat

nutrien dan mineral esensial, sel juga dapat mengabsorpsi dan menyimpan senyawa toksik • Biomagnifikasi:

(12)

Bioakumulasi - Biomagnifikasi

(13)

(14)

Persitensi

• Senyawa yang mudah terurai: konsentrasiSenyawa yang mudah terurai: konsentrasi segera menurun pada saat masuk ke lingkungan lingkungan S i M l (Pb) l ik PVC • Senyawa persisten: Metal (Pb), plastik PVC, pestisida hidrokarbon terklorinasi, asbes

(15)

Persisten Organic Pollutans (POPs)

Terakumulasi dalam rantai makanan dan mencapai nilai toksik • PBDE (Polybrominated diphenyl ethers): penahan tekstil terbakar, plastik komputer  150 jt ton pertahun. Gangguan syaraf pada bayi lahir • Perfluorooctane sulfonate (PFOS) & Perfluorooctane Acid (PFOA)  C8: Produk anti lengket, tahan air dan noda seperti Teflon, Gortex. Pada tikus: kerusakan liver, kanker dan sistem reproduksi • Phthalates: digunakan pada kosmetika, deodorant dan plastik (PVC) mainan anak. Hewan uji: kerusakan liver dan ginjal bahkan kanker. • Antrazine: Herbisida. Mengganggu sistem horoman endocrine  aborsi gg gg spontan, berat lahir kurang, gangguan neurologis

(16)

Pemaparan

(17)

(18)

Imisi

• Lingkungan: air, udara, tanah makanan tempat tanah, makanan, tempat kerja • Portal of entry: ‐ inhalasi ‐ oral ‐ kulit  Berapa yang masuk (intake dose) ? (intake dose) ? Sumber: Cunningham, 2008

(19)

Farmakokinetika

• Oral: mulut  lambung  usus halus  usus besar

Proses: enzimatik, netralisasi, absorpsi, reaksi

Portal of entry

, , p ,

dengan senyawa lain

• Inhalasi: nasofaring  trakeo‐bronkial  alveoli Proses: transfer gas dan masuk ke peredaran

Absorpsi

Proses: transfer gas dan masuk ke peredaran darah

• Dermal: permukaan kulit

Proses: barrier reaksi dengan kulit menembus

Distribusi Proses: barrier, reaksi dengan kulit, menembus kulit Metabolisme Ekskresi Dosis vs konsentrasi?

(20)

Efek

• Akut: D l k i k Dalam waktu singkat Akibat pajanan(exposure) konsentrasi tinggi • Kronis: Dalam waktu lama

Pajanan konsentrasi rendah dalam waktu panjang Pajanan konsentrasi rendah dalam waktu panjang

Penyakit Non-Infeksi

(21)

Efek pada manusia

Efek pada organisme Efek berdasarkan gejala: Efek pada organisme

tergantung: -toleransi, hi iti it g j - Fibrosis Granuloma -hipersensitivitas, -kumulasi - Granuloma - Demam - Asfiksia l i Pada: sel, enzim, DNA,

RNA, organ target (hati, sistem saraf paru-paru

- Alergi

- Mutan, kanker, dan teratoma - Endocrine disrupture

sistem saraf, paru paru, ginjal, kulit)

p - Neurotoksik

(22)

(23)

Mekanisme dalam menurunkan

efek toksik

K d k ik l i i b h k • Konsep dasar toksikologi: setiap bahan akan bersifat toksik pada kondisi tertentu. • Senyawa kimia mempunyai batas aman  efek y p y yang ditimbulkan sangat kecil atau tidak terdeteksi secara signifikang – Contoh: Kopi Aspirinp Bayam: 10 kg

(24)

Senyawa karsinogenik dalam kopi

• Acetaldehydey • Ethylbenzene • Benzaldehyde • Benzene f y • Formaldehyde • Furan • Furfural • Benzofuran • Benzo[a]pyrene • Caffeic acid • Furfural • Hydrogen peroxide • Hydroquinone Li i Caffeic acid • Catechol • 1,2,5,6 Dibenzanthracene • Limonine • Styrene • Toluene • Ethanol _{• Xylene}

(25)

Mekanisme dalam menurunkan

efek toksik

• Degradasi Metabolik dan Ekskresi

(26)

Degradasi metabolik dan ekskresi

 Sistem Ensimatik:

Ensim (E mikrosomonal P₄₅₀)  menurunkan efek toksik Mamalia: terletak di hati

 Ekskresi:

Eliminasi dari tubuh melalui proses ekskresi

Molekul volatil: CO2, HCN dan keton  ekskresi melalui sistem pernafasan Garam dan senyawa lain berlebih  keringat

Senyawa/bahan terlarut fungsi ginjal  urin

 Akumulasi senyawa toksik:

(27)

Metabolisme Xenobiotic

Jalur metabolisma yang mengubah struktur Jalur metabolisma yang mengubah struktur

kimia senyawa xenobiotic

 Reaksi kimia (biotransformasi):

 terjadi pada hampir seluruh mahluk hidup  proses detoksifikasi

Terjadi dalam 3 fase Terjadi dalam 3 fase

(28)

Metabolisme Xenobiotic

• Fase I : modifikasi • Fase II: konyugasi

• Fase III: modifikasi lanjutan dan ekskresiFase III: modifikasi lanjutan dan ekskresi

• Membran sel: pembatas permeabel hidrofobik  mengendalikan lingkungan internal

Senyawa polar  tidak dapat menembus

kecuali senyawa‐senyawa yang diperlukan  transport protein

(29)

Metabolisme Xenobiotic‐Fase I

Metabolisme Xenobiotic Fase I

• Melibatkan berbagai ensim Cytochrome P‐450 (CYP, P450, CYP450) – dependent mixed function oxidase system  j di di i k d i ik l d l terjadi di mitokondria atau retikulum endoplasma • Reaksi: – Oksidasi, – Reduksi

– Hidrolisis Reaksi yang dikatalisa: monooksigenase

RH + O₂ + 2H+ _{+ 2e}– _{→ ROH + H} 2O

(30)

Reaksi monooksigenase

• Oksidasi alifatik/aromatik  alkoholOksidasi alifatik/aromatik  alkohol

• N‐dealkilasi bila ada gugus R‐N‐CH3  R‐NH + HCHO HCHO • O‐dealkilasi bila ada gugus R‐O‐CH3  R‐OH + HCHO HCHO • S‐dealkilasi: paration  parokson • Oksidatif deaminasi bila ada gugus R‐N‐CH3  R‐NH + HCHO

(31)

Reaksi Oksidasi lain

• Penyisipan gugus OH‐fenolik ke dalamPenyisipan gugus OH fenolik ke dalam senyawa aromatik Benzene  Fenol

• Oksidasi menghasilkan Hidrogen Peroksida • Oksidasi menghasilkan Hidrogen Peroksida

(32)

Hidrolisis

• Memecah molekul: ester  alkohol dan asamMemecah molekul: ester  alkohol dan asam • Ensim:

t d id  t d t di l l

– esterase dan amidase  terdapat di luar sel (dalam plasma atau cairan ekstraseluler  amidase dlm plasma < esterase)

amidase dlm plasma < esterase) – Pseudokolinesterase Glukosidase – Glukosidase – Glukuronidase  berperan thd karsinoma kandung kemih kandung kemih

(33)

Metabolisme lipofilik Fase I dan II

Hasil konyugasi:

•Polaritas tinggi

•Lebih terlarut dalam air

(34)

Sel Tumbuhan, Hewan dan

Mikroorganisma

(35)

(36)

Ekskresi

• Mengeluarkan metabolitMengeluarkan metabolit • Organ ekskresi: Gi j l – Ginjal – Paru‐paru – Kelenjar keringat, air susu, ludah, empedu – Usus (logam) – Urogenital – Rambut, kuku  logam (Hg atau As)  Biological Effect Indicator

(37)

Mekanisme perbaikan

• Perbaikan kerusakan pada individual sel sampai DNA atau t i d ti k t l k l j i d

protein pada tingkat molekular, jaringan dan organ.

• Jika suatu sel terpapar secara teratur oleh senyawa toksik Jika suatu sel terpapar secara teratur oleh senyawa toksik  mekanisme perbaikan.

• Kulit, lapisan epitel saluran pencernaan, pembuluh darah, paru‐paru: laju reproduksi selular tinggi utk mengganti sel rusak  pertumbuhan tdk terkendali  kanker/tumor