Efek Biologis. Shinta Rosalia Dewi

Efek Biologis

Perkiraan nasib racun

• Mobilitas • Persistensi • Akumulasi

Mobilitas

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

• Mobilitas suatu zat dilihat dari nilai

kelarutannya, nilai koefisien distribusi tanah/air (Kd), kemampuan xenobiotik untuk terikat pada materi organik atau humus (Koc), sifat kepolaran

• Solubilitas > 30 mg/L  mudah dileachingdari 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] 

Kd Koc

% organik karbon dalam sampel

• Zenobiotik bersifat polar  mobilitas tinggi

• Regulasi untuk menentukan pestisida dapat masuk ke air tanah  Groundwater ubiquility score (GUS) : • GUS yg tinggi  mudah 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 (tidak mudah leaching)

GUS  (logt₁ pada tanah)(4-(log Koc))

Persistensi

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

• Bila tidak terjadi biodegradasi  persisten • Sifat persisten dapat diperkirakan dari waktu

paruhnya

• Waktu paruh > 25 minggu (hidrolisis)  persisten • Waktu paruh > 2-3 minggu di dalam tanah 

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

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

Akumulasi

• Bioakumulasi : pengambilan (uptake) zat kimia dari lingkungan oleh makhluk hidup  terdapat

pencemar dalam organisme dalam konsentrasi jauh lebih besar dari konsentrasi di lingkungannya

• Biokonsentrasi : kasus spesifik dari bioakumulasi,

dimana suatu zat yang terlarut secara selektif masuk ke dalam jaringan organisme dan terkonsentrasi

melalui rute selain makanan

• Rasio organik/lingkungan  bioakumulasi yg berbahaya

Biokonsentrasi

• Zat masuk dan dikeluarkan melalui proses pasif 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

Prinsip terjadinya efek

• Efek biologis  hasil akhir dari interaksi fungsi homeostasis dengan xenobiotik • Efek terjadi akibat interaksi xenobiotik

dengan organ target  organ target mempunyai reseptor bagi xenobiotik • Reseptor : tempat yg sensitif terhadap

xenobiotik, di mana xenobiotik menempel dan 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 reseptor ikatan kovalen, ionik, hidrogen, van der Waals

Efek pada elemen sel

• Efek pada elemen sel dapat terjadi mulai dari portal entri

• Kontak langsung / tak langsung menimbulkan efek ringan (iritasi), sensitasi sampai kerusakan hebat (kematian sel)

• Ex : paparan silika  menyebabkan Silikosis, terjadi fibrosis (kerusakan jaringan ikat ) yg progresif

Paparan Asbes  asbestos dan kanker paru-paru

Efek pada enzim

• Xenobiotik mengganggu kerja enzim

• Ex : insektisida organofosfat mengganggu enzim asetilkolinesterase, logam berat

memblocking –SH dalam sistem enzim, menggantikan

Efek pada DNA, RNA

• DNA : informasi genetik yg ada dalam inti sel dan berfungsi sebagai cetakan dalam produksi protein atau pembelahan sel, sehingga cetakan yg baru

akan sama dengan cetakannya

• Adanya xenobiotik dapat menyebabkan mutasi genetik

• Efek mutasi genetik :

 Pada sel genetik  mutan

 Sel tubuh (somatik)  kanker

Efek atas dasar organ target

• Xenobiotik masuk ke tubuh terdistribusi sesuai 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 xenobiotik mempunyai daya racun terhadap hati

a. Hepatotoksisiti (cont’d)

• Xenobiotik dapat masuk melalui oral, inhalasi atau dermal

• Xenobiotik masuk ke hati : hasil absorpsi usus lewat pembuluh vena porta

• Xenobiotik akan dimetabolisme, disimpan, dibiotransformasi, dikonyugasi lalu dieksresi • Apabila xenobiotik tidak dapat

b. Neurotoksisiti

• Xenobiotik bersifat toksik pada sistem saraf • Sistem saraf mentrasmisi impuls lewat sel

saraf

• Neurotoksikdikelompokkan menjadi 3 : • Racun yg mengganggu neuro-transmisi

• Racun yg menyebabkan saraf kekurangan oksigen (hipoksia sampai anoksia)

Racun yg mengganggu sistem saraf :

• Zat yg menghentikan transmisi  toksin botulinum

• Zat yg menyebabkan depolarisasi  DDT mendepolarisasi ujung saraf presinaptik berulang dengan meningkatkan

permeabilitas terhadap Na

• Zat stimulan  xantine spt kafein mencegah cAMP bertindak sebagai sistem transpor

• Zat depresan (kebalikan stimulan)  alkohol memblokir konduksi impuls dengan

mengurangi konduktivitas Na, dan K

• Zat sbg antagonis reseptor  mencegah neurotransmiter untuk mengaktivasi

reseptor dan memulai impuls, ex : atropin • Zat antikolinesterase  menghambat saraf

Racun perusak sel saraf : • Merusak lapisan mielin

Mielin sebagai insulator saraf sehingga impuls berjalan cepat

Toksin : Pb, CN, difteri, dll • Merusak saraf motorik perifer

Merusak penglihatan dan pendengaran Toksin : As, metanol, metil merkuri, TEL,

dll

• Merusak otak

c. Pneumotoksisiti

• Pneumotoksisiti : keadaan di mana

xenobiotik bersifat toksik terhadap sistem pernapasan

• Ex : gas klorin, Nox, Sox, Cd, Ni, Hg, Cr,

d. Nefrotoksisiti

• Nefrotoksisiti : keadaan di mana xenobiotik bersifat toksik terhadap organ ginjal

• Ex : As, Cd, Cr, Pb, Hg, antibiotik, analgetik, dll • Zat nefrotoksik dibagi 2 :

 Nefrotoksikan primer  merusak ginjal tanpa terjadi bioaktivasi atau biotransformasi, ex : garam merkuri

 Nefrotoksikan sekunder  merusak ginjal setelah mengalami biotransformasi menjadi lebih toksik, ex : trikloroetilen

e. Dermatotoksisiti

• Dermatoksisiti : keadaan di mana xenobiotik bersifat toksik terhadap kulit

• Kulit merupakan membran semipermeable, yg

berfungsi 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

f. Teratogenesis &

Reproduktifitoksisiti

• Teratogenesis : toksistas terhadap janin  kelainan struktur maupun fungsi tubuh yg reversibel /

irreversibel oleh faktor lingkungan yang mengganggu perkembangan 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 berpengaruh

terhadap alat reproduksi, ex: metil klorida, imidazole, dll

g. Hematoksisiti

• Hematoksisiti : toksisitas terhadap sistem hematopoetik (sistem pembentuk sel darah dan berfungsi dalam respirasi seluler)

• Penyebab :

Berkurangnya

trombosit/trombositpenia aspirin, benzena, Hg, paracetamol, DDT, dll

• Penyebab (cont’d) :

Hilangnya sel darah putih yg polimorfonyklear

Tidak terbentuknya sel darah/apiatik

anemia dan pansitopenia  aspirin, CCL4, klordane, Au, hidrokuinon, dll

Anemia hemolitik  insektisida, insulin, penicilin, 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 pada insektisida, dll

• Racun perusak sel saraf dan serabut saraf 

metanol penyebab kebutaan, talium, As pentavalen, kina, Hg organik

Efek berdasarkan gejala

• Fibrosis  terbentuknya jaringan ikat yg

berlebihan dan pada tempat yg tidak normal • Granuloma  kelainan jaringan yg

berbentuk jaringan radang kronis, sehingga tampak merah dan bonjol2

• Demam

• Asfiksia keadaan di mana darah dan

jaringan tubuh kekurangan oksigendan tidak dapat membuang CO2

• Alergi  kondisi badan yg bereaksi berlebih terhadap 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 seluruh badan  Pb, Cd, Hg, TEL, dll