MAKALAH TOKSIKOLOGI MAKALAH TOKSIKOLOGI
Tolok Ukur Toksisitas Tolok Ukur Toksisitas
Oleh: Oleh: R RAAHHAARRJJA A KKUUNNCCAARRAA 444411114411440000 JURUSAN !IOLOGI JURUSAN !IOLOGI
"AKULTAS MAT#MATIKA $AN ILMU %#NG#TAHUAN ALAM "AKULTAS MAT#MATIKA $AN ILMU %#NG#TAHUAN ALAM
UNI&#RSITA
UNI&#RSITAS S N#G#RI S#MARANGN#G#RI S#MARANG '01(
'01(
BAB II BAB II
PEMBAHASAN
Toksikologi merupakan ilmu yang mempelajari dan mencakup berbagai efek kualitatif maupun kuantitatif at beracun dalam diri mak!luk !idup" #ata kualitatif dan kuantitatif biasanya diperole! dari !asil uji ketoksikan at beracun pada sekelompok !e$an tertentu% dan
diterapkan guna memperkirakan risiko timbulnya kejadian sesuatu efek toksik pada diri manusia" Tolok &kur 'etoksikan 'uantitatif" Paracelsus ()*+,-).*)/ menyatakan ba!$a 0Pada !akikatnya tidak ada at kimia yang tidak beracun1 yang membedakan antara racun atau tidak adala! takaran pemejanannya 0" 'ekerabatan antara kondisi pemejanan (uba!an bebas/ dan $ujud efek2respon toksik (uba! tergantung/"
Tolok ukur kuantitatif yang paling sering digunakan untuk menyatakan kisaran dosis letal atau toksik% berturut-turut adala! dosis letal tenga! (3#.4/ atau dosis toksik tenga! (T#.4/" 5akni% suatu besaran yang diturunkan secara statistik% guna menyatakan dosis tunggal suatu senya$a yang diperkirakan dapat mematikan atau menimbulkan efek toksik yang berarti pada .46 !e$an uji"
Pada umumnya% para pakar sependapat ba!$a tindakan pertama yang sebaiknya dilakukan atas penderita keracunan akut at kimia iala! terapi suportif% yakni memeli!ara fungsi 7ital seperti pernafasan dan sirkulasi" Tindakan selanjutnya yang umum dilakukan meliputi upaya membatasi penyebaran racun dan meningkatkan pengak!iran aksi racun (#onatus% 844)/"
'etoksikan racun sebagian besar ditentukan ole! keberadaan (lama dan kadar/ racun (bentuk senya$a utu! atau metabolitnya/ di tempat aksi tertentu di dalam tubu!" 'eberadaan racun tersebut ditentukan ole! keefektifan absorpsi% distribusi dan eliminasinya" 9adi% pada umumnya intensitas efek toksik pada efektor ber!ubungan erat dengan keberadaan racun di tempat aksi dan takaran pemejanannya (#onatus% 844)/"
)")" Hubungan #osis-:espon
Hubungan dosis-respon menggambarkan suatu distribusi frekuensi indi7idu yang memberikan respons pada rentang dosis tertentu (;ambar )/" Bila distribusi frekuensi tersebut dibuat kumulatif maka akan diperole! kur7a berbentuk sigmoid yang umumnya disebut kur7a persen responder (;ambar 8/" Pada dasarnya kur7a !ubungan dosis-respon menunjukkan 7ariasi indi7idual dari dosis yang diperlukan untuk menimbulkan suatu efek tertentu"
a" <rekuensi respon - respon kumulatif
#alam percobaan toksikologi menggunakan !e$an uji% biasanya digunakan !e$an dalam satu seri anggota spesies tertentu yang dianggap seragam bila diberikan suatu dosis =enobiotika uji guna menimbulkan suatu respon yang identik" #ata yang diperole! dari suatu percobaan seperti itu diplot dalam suatu bentuk kur7a distribusi atau kur7a frekuensi-respon"
Plot seperti pada gambar )% seringkali disebut sebagai kur7a respon kuantal% karena kur7a tersebut menggambarkan kisaran dosis yang diperlukan untuk menimbulkan respon yang secara kuantitatif identik dalam suatu populasi subjek uji yang besar" 5ang dimaksud respon bersifat kuantal (all or none/ adala! ada atau tidak sama
sekali respon pada !e$an uji" 'ur7a frekuensi-respon menunjukkan ba!$a persentase atau jumla! dari !e$an uji yang memberikan respon secara kuantitatif identik pada pemberian sejumla! dosis tertentu" #ari kur7a tersebut terli!at% dimana beberapa !e$an
akan memperli!atkan respon yang sama pada dosis yang renda! sedangkan yang lainnya memerlukan dosis yang lebi! tinggi" 'ur7a seperti di atas% mengikuti pola distribusi ;aussian% namun berbeda dalam praktisnya distribusi suatu frekuensi respon tidak selalu memenu!i pola distribusi ;aussian"
;ambar )" Plot frekuensi-respon !ipotesis (A > 6 respon% B > jumla! indi7idu yang memberi respon/ setela! pemberian suatu =enobiotika uji pada suatu spesimen biologi yang seragam"
Pada prakteknya baik uji toksikologi maupun farmakologi% dimana percobaan in7i7o tidak semuda! pada percobaan in7itro" 'arena secara in7i7o% terdapat sejumla! reaksi umpan balik yang dapat terjadi% sebagai conto!? misalnya at yang bekerja menguba! tekanan dara!" #engan bertamba!nya peruba!an tekanan dara! maka
mekanisme !omeostasis juga akan menguba! lebi! banyak !ubungan antara dosis dan efek" 'enaikan dosis biasanya akan menyebabkan lebi! banyak sistem organ yang dikenai dan akan memberikan efek kerja yang jau! berbeda" Pada efek toksik akan menimbulkan kematian% berbagai sistem organ akan banyak mengalami kegagalan satu persatu" Sebaliknya% jumla! indi7idu yang menunjukkan efek toksik atau efek terapetik
tergantung dari dosisnya"
#alam toksikologi% kur7a frekuensi-respon biasanya tidak dipergunakan" Melainkan% adala! laim mengeplot data dalam bentuk kur7a yang meng!ubungkan dosis suatu =enobiotika uji dengan persentase kumulatif !e$an uji yang memperli!atkan respon" 'ur7a semacam itu biasanya dikenal sebagai kur7a dosis-respon (gambar 8/"
Hanya melalui suatu percobaan maka kita dapat memili! dosis dimana seluru! !e$an akan memberikan respon (misalnya mati/ atau seluru! !e$an uji tidak memberikan respon" #osis a$al mungkin saja dosis yang demikian kecil se!ingga tidak ada efek @mati@ yang dapat di$ujudkan ole! !e$an uji" Pada kelompok !e$an berikutnya% dosisnya ditingkatkan dengan suatu perkalian tetap% misal dua atau berdasarkan !itungan logaritma% sampai pada ak!irnya ditemukan suatu dosis yang
cukup tinggi yang bila diberikan% akan mematikan seluru! !e$an dalam kelompok itu"
;ambar 8" 'ur7a !ubungan respon-dosis !ipotesis dari suatu =enobiotika uji yang diberikan pada populasi spesimen biologi yang seragam"
b" 'onsep statistika dan besaran akti7itas .46
;ambar 8 menjelaskan suatu konsep% dimana dosis suatu =enobiotika mungkin cukup kecil se!ingga tidak menimbulkan efek kematian% namun bila dosis dinaikkan% !ingga diperole! suatu kur7a sigmoid% se!ingga pada dosis yang cukup tinggi% )446 !e$an uji mati sebagai akibat pemejanan =enobiotika uji" Hubungan ini menggambarkan
ba!$a respon yang timbul langsung berkaitan dengan kadar2dosis dari suatu senya$a yang ada" Se!ingga tidak dapat disangkal ba!$a ba!aya atau amannya suatu senya$a kimia itu tergantung pada dosis yang diberikan"
'ur7a pada gambar 8 menggambarkan bagaimana diperole! suatu dosis dimana .46 dari populasi menunjukkan respon" #alam toksikologi% jumla! dosis yang menyebabkan .46 indi7idu memberikan reaksi (respon/ digunakan sebagai besaran akti7itas (seperti% E#.4 > effecti7e dose .46 atau 3#.4 > let!al dose .46/ dari =enobiotika uji" Besaran akti7itas .46 adala! suatu !arga sebenarnya yang diperole! secara statistika" Ini merupakan suatu !arga per!itungan yang menggambarkan estimasi yang paling baik dari dosis yang diperlukan untuk menimbulkan respon pada .46 indi7idu uji% karenanya selalu disertai dengan suatu rataan estimasi dari !arga kesala!annya% seperti probabilitas kisaran nilainya" Terdapat beberapa metode untuk melakukan per!itungan tersebut" Metode yang paling laim digunakan iala! metode grafik 3itc!ifield dan ilco=on ()+*+/% metode kertas probit logaritma dari Miller dan Tainter ()+**/% dan tatacara menemukan kisaran dari eil ()+.8/"
Pada gambar di atas !arga E#.4 diperole! dari kur7a dengan menarik angka .46 dari dosis yang memberikan efek uji% kemudian ditarik garis 7ertikal" Penentuan 3#.4 dilakukan dengan cara yang serupa% yaitu menarik garis mendatar dari titik angka kematian .46 pada ordinat sampai titik tertentu yang memotong kur7a tersebut selanjutnya dari titik potong tersebut% ditarik garis 7ertikal se!ingga memotong sumbu absis"
Se!ubungan dengan ketoksikan racun% bentuk kur7a bagian a$al kekerabatan dosis-respon lebi! rele7an untuk dikaji daripada keseluru!an kur7a" Hal ini berkaitan dengan nilai ambang pemejanan racun% yaitu takaran pemejanan dimana indi7idu tidak menunjukkan efek atau respons toksik yang dapat terukur atau teramati" Takaran ambang ini merupakan batas aman-ketoksikan racun% yang laimnya disebut 'adar Efek-toksik yang Tidak Teramati ('ETT/ atau no observed effect level (NE3/" 9adi NE3 menggambarkan takaran pemejanan tertinggi yang tidak menyebabkan timbulnya efek toksik atau kematian pada diri subyek uji" Nilai ambang batas ini digunakan untuk menentukan nilai batas aman suatu toksikan dapat terserap ole! organisme tanpa menimbulkan efek toksik"
'onsep NE3 pada umumnya dapat diterima untuk sebagian besar jenis $ujud efek toksik% tetapi untuk beberapa efek toksik seperti karsinogenik yang diperantrai ole! mekanisme genotoksik% konsep itu merupakan masala! yang masi! diperdebatkan" #alam karsinogenesis% bila kur7a takaran-respons diekstrapolasi ke ara! basis% bisanya melintas titik nol (gambar ,/ Artinya? dengan teknik analisa yang ada% tidak terli!at NE3% se!ingga tidak dapat disimpulkan batas aman pemejanan% karena semua peringkat takaran pemejanan yang diuji merupakan efek toksik"
;ambar ," Perbandingan !ubungan dosis- respons at A (tanpa NE3/ dan B (dengan NE3/"
9adi dari kasus takaran pemejanan tunggal (pemejanan akut/ pada !ubungan dosis dan respon% terdapat parameter kuantitatif utama ketoksikan racun% yaitu? 3#.4 dan NE3"
Harga 3#.4 merupakan tolak ukur toksisitas akut racun" Semakin kecil !arga 3#.4% racun berarti semakin besar potensi toksik atau toksisitas akut racun% yang kriteria tersaji pada tabel .")" Harga NE3 merupakan parameter batas aman dosis pemejanan racun yakni ? takaran tertinggi yang tidak menimbulkan efek toksik atau kematian subjek uji"
Tabel )" 'riteria 'etoksikan akut =enobiotika No
"
'riteria 3#.4 (mg2kg/ )" Luar biasa toksik 1 atau
kurang
≤ 1 8" Sangat toksik )-.4 ," Cukup toksik .4-.44 *" Sedikit toksik .44-.444 ." Praktis tidak toksik .444-).444
D" :elatif kurang berba!aya ).444
3#.4 !anya menggambarkan potensi racun relatif ter!adap racun yang lain (potensi realtif/" 9adi kedua parameter tersebut tidak menggambarkan batas aman dosis pemejanan" Parameter yang bisa menggambarkan !al tersebut adala! NE3" Artinya% meskipun 3#.4 racun (A/ lebi! besar daripada 3#.4 racun (B/ atau ketoksikan akut (A/ lebi! besar daripada (B/% tidak berarti racun (A / lebi! aman daripada racun (B/" Hal ini tergantung dari nilai NE3" Misal !arga NE3 (A/ lebi! kecil dibanding dengan (B/% maka batas aman dosis pemejanan racun (B/ lebi! besar daripada (A/% meskipun toksisitas akut (B/ lebi! besar daripada (A/" Hal dapat terjadi% terutama bila kur7a kekerabatan dosis-respons yang dibandingkan tidak sejajar (gambar *"a"/% misal pada mekanisme dan $ujud toksik A dan B berbeda" Tapi bila kur7a yang dibandingkan adala! sejajar (gambar *"b"/ mungkin perbedaan toksisitas akut berbanding lurus dengan perbedaan batas aman dosis pemejanan"
;ambar *" Perbandingan kur7a !ubungan dosis-respons antara racun A dan racun B" 8"8" Hubungan #osis F 'erja
Hubungan dosis-kerja dikenal juga dengan !ubungan dosis dengan intensitas efek" Tela! diba!as sebelumnya% ba!$a pada umumnya kerja (efek/ biologik suatu =enobiotika timbul apabila terjadi interaksi2ikatan antara reseptor dan =enobiotika" 'ekerabatan ini didasari ole! !ubungan antara dosis dan tempat kerja sesunggu!nya obat yaitu? reseptor" Menurut teori pendudukan reseptor (resptor occupancy/ yaitu intensitas efek obat berbanding lurus dengan fraksi reseptor yang diduduki atau diikatnya% dan intensitas efek mencapai maksimal apabila semua reseptor diduduki ole! obat"
Secara sistematis proses ini dapat digambarkan seperti dengan reaksi kesetimbangan yang didasarkan dari !ukum kekelan massa pada gambar .".% berikut ini?
;ambar ." :eaksi skematis antara ikatan reseptor dan obat !ingga munculnya suatu efek Interaksi obat-reseptor ini adala! analog dengan interaksi substrat-enim% ole! sebab itu akan berlaku persamaan Mic!aelis-Menten?
dimana E > intensitas efek obat% Ema=> efek maksimum% G# > kadar obat bebas% ) 8 k k #' > konstanta disosiasi kompleks obat-reseptor" 9adi efek 0E@ merupakan fungsi seder!ana dari konsentrasi kompleks =enobiotika terbentuk 0#:@" Bila '#>G# % maka
Ini berarti .46 reseptor diduduki ole! obat" Hubungan ini dapat ditulis dengan fungsi E>fG#:% dimana f adala! kuosien jumla! reseptor yang diduduki" 9ika f> ) maka berarti semua reseptor diduduki dan efek yang diberikan adala! )446"
Hubungan antara kadar @dosis obat G#@ dan besarnya efek E umumnya digambarkan sebagai kur7a dosis-intensitas efek @graded dose-effect cur7e > #EC@ yang berbentuk !iperbola (gambar ."/" Tetapi kur7a log dosis-intensitas efek (log #EC/ akan berbentuk sigmoid (gambar .""B/" Setiap efek akan memperli!atkan kur7anya sendiri" Bila kur7a yang diamati merupakan gabungan beberapa efek% maka log #EC dapat bermacam-macam% tetapi masing-masing berbentuk sigmoid" 'ur7a log #EC lebi! sering digunakan karena mencangkup dosis yang luas dan mempunyai bagian yang linear% yakni pada besar efek > )D-J*6 (> .46 K ) sd/% se!ingga lebi! muda! untuk membandingkan beberapa kur7a #EC"
Besarnya efek tergantung pada konsentrasi obat bebas (dan dengan demikian tergantung pada dosis/% dan juga tetapan kesetimbangan atau tetapan afinitas obat ter!adap reseptor ditunjukkan ole! @)2'#@ (li!at persamaan ."D/% yaitu menunjukkan kemampuan obat untuk berikatan membentuk kompleks dengan reseptor" 9adi semakin besar nilai '# suatu obat% akan makin kecil afinitas obat ter!adap reseptornya" Ema= menunjukkan akti7itas intrinsik atau efekti7itas obat% yakni kemampuan intrinsik kompleks obat-reseptor untuk menimbulkan akti7itas dan 2 atau efek biologik @farmakologik 2 toksik@"
;ambar D" (A/ 'ur7a dosis-intensitas efek (>#EC/ dan (B/ 'ur7a log dosisintensitas efek (>log #EC/
Suatu at !arus mempunyai afinititas pada reseptor k!as supaya dapat menimbulkan suatu reaksi tertentu" Afinitas dapat ditentukan dari dosis yang diperlukan untuk mencapai efek tertentu% misalnya .46 efek maksimum" Apabila dosis yang diperlukan besar maka bisa dikatakan ba!$a afinitas at tersebut ter!adap reseptor adala! kecil% dan demikian sebaliknya% yaitu bila dosis kecil maka afinitas besar" Selain afinitas% parameter yang penting dalam !ubungan dosis F kerja adala! akti7itas intrinsik" Akti7itas intrinsik adala! kemampuan dari suatu at untuk dapat menyebabkan peruba!an di dalam molekul reseptor% yang kemudian dapat meng!asilkan efek tertentu setela! melalui beberapa ta!ap reaksi" Akti7itas intrinsik ini menentukan besarnya efek maksimum yang dapat dicapai ole! suatu at"
Lat yang memiliki afinitas ter!adap reseptor yang k!as% tapi tidak memiliki akti7itas intrinsik% maka dapat bereaksi dengan reseptor tetapi tidak menimbulkan efek" Lat ini disebut antagonis kompetitif" Lat ini bersaing dengan agonis untuk dapat bereaksi dengan reseptor" Hal ini terjadi antara lain pada? !istamin dan anti!istamin% 7itamin dan anti 7itamin% metabolit dan anti metabolit% dan lain-lain" Hal ini dapat digunakan pula pada penanggulangan keracunan" Misal? penggunaan anti koagulan (anti-pembekuan dara!/ jenis kumarin yang berlebi!an% maka dapat ditanggulangi dengan 7itamin '"
Hubungan dosis dan intensitas efek dalam keadaan sesunggu!nya tidakla! seder!ana karena banyak obat bekerja secara kompleks dalam meng!asilkan efek" Efek anti !ipertensi% misalnya% merupakan kombinasi efek ter!adap jantung% 7askular dan sistem syaraf" alaupun demikian suatu efek kompleks dapat kur7a seder!ana untuk masing-masing komponennya" 'ur7a seder!ana berikut ini?
;ambar " ariabel yang berpengaru! pada !ubungan dosis-intesitas efek obat ariabel !ubungan dosis-intensitas efek obat ditentukan ole!?
• Potensi% retang dosis obat yang menimbulkan obat besarnya ditentukan ole! kadar
obat yang mencapai reseptor (tergantung pada faktor farmakokinetik/ dan afinitas obat ter!adap reseptor%
• 'ecuraman% menunjukkan batas keamanan obat% lereng yang curam artinya dosis
untuk menimbulkan efek toksik !anya lebi! sedikit dibandingkan dosis terapi%
• Efek maksimal% efek maksimal yang diberikan obat pada dosis yang tinggi (akti7itas
intrinsik obat/ @#alam klinik dibatasi ole! munculnya efek samping@%
BAB III PEN&T&P
