TOKSIKOLOGI. Ika Puspita Dewi

TOKSIKOLOGI

TOKSIKOLOGI

 Toksikologi  digunakan

untuk membedakan makanan yg aman dan yg beracun

Senyawa toksin diproduksi oleh tanaman, hewan dan bakteria

Xenobiotik  senyawa alami ataupun buatan manusia yang tidak secara normal berada dlm tubuh

Zat toksik  merupakan senyawa kimia tertentu yang memang bersifat toksik

Phytotoxins Zootoxins Bacteriotoxin

Sejarah Ilmu Toksikologi

“semua zat adalah racun, tidak ada satupun yg bukan racun. Dosis yg tepat membedakan antara racun dan obat”

PARACELCUS

(1493-1541)

• Bapak Toksikologi modern

• toksikologi sebagai disiplin ilmu tersendiri

• tata cara terapi atas toksisitas zat kimia • metodologi kuantitatif utk mempelajari

aksi toksikologi zat kimia pada hewan • prinsip eliminasi obat/zat kimia tertentu

dari tubuh

MJB

ORFILLA

Perkembangan Definisi Toksikologi

Loomis (1978)  Toksikologi adalah ilmu yg mempelajari aksi berbahaya zat kimia atas sistem biologi tertentu

Doull & Bruce (1986)  Toksikologi adalah ilmu yg mempelajari berbagai pengaruh zat kimia yg merugikan atas sistem biologi

Timbrell (1989)  Toksikologi adalah ilmu yg mempelajari antaraksi zat kimia dengan sistem biologi

Toksikologi  ilmu yg mempelajari aksi

Why Toxicology?

Antisipasi

pengaruh

toksik

Pencegahan

aksi toksik

Terapi

keracunan

yg mungkin

tjd karena

pemejanan

suatu

senyawa

Racun

Pemejanan (exposure)

Kondisi

Sel atau jaringan sasaran

Antaraksi

Tempat aksi

Pengaruh (efek) berbahaya

Wujud Sifat

KONDISI PEMEJANAN (jenis zat toksik, jalur pemberian, frekuensi)

KONDISI MAKHLUK HIDUP (usia, BB, jenis kelamin,

kondisi fisiologi & patologi)

MEKANISME AKSI WUJUD & SIFAT EFEK _TOKSIK

ASAS UMUM TOKSIKOLOGI

Hubungan Kausal Asas Utama

Toksikologi

SEBAB • KONDISI PEMEJANAN PERANTARA • MEKANISME AKSI AKIBAT • WUJUD EFEK TOKSIK

Jenis: akut/ subkronis/ kronis Lama, kekerapan, saat,

takaran

KONDISI MAKHLUK HIDUP: Keadaan fisiologi Keadaan patologi UBAHAN BEBAS UBAHAN MODERATOR/ UBAHAN TERKENDALI Perubahan: biokimia/ fungsional/ struktural

SIFAT EFEK TOKSIK: - Terbalikkan

- Tak terbalikkan

Yg akan dipelajari

Ruang lingkup toksikologi Faktor-faktor yg mempengaruhi ketoksikan racun Tolak ukur ketoksikan Antidot Uji Toksikologi

TOLAK UKUR

KETOKSIKAN

Tolak Ukur Ketoksikan

Kualitatif

Mekanisme efek toksik

Jenis wujud efek toksik

Sifat efek toksik Gejala klinis Kuantitatif _{takaran-respon}Kekerabatan

Mekanisme Aksi Efek Toksik

Aksi langsung (primer) Terjadi di dalam sel Ada respon perbaikan Luka

intrasel Aksi tak langsung

(sekunder) Beraksi di lingkungan luar sel Perubahan fungsi / struktur Luka ekstrasel



Dasar : sifat & tempat kejadian



Mekanisme :

Wujud Efek Toksik

Hambatan respirasi sel Perubahan keseimbanga n cairan elektrolit Gangguan pasok energi SIANIDA BIO KIMIA Anoksia Pernapasan Sistem saraf Hiper/hipoten si Hiper/ hipoglikemi Kontraksi/ relaksasi otot MALATION FUNGSIO NAL Degenerasi Nekrosis Karsinogen esis Mutagenesi s Teratogene sis TETRASIKLI N STRUKTU RAL PERUBAHAN

Sifat Efek Toksik

Terbalikkan

• Aksi khas  pd reseptor, neurotransmiter, tempat aktif enzim dll • Kadar racun habis, reseptor kembali

• Efek toksik cepat kembali ke normal

• Ketoksikan tergantung takaran, kec abs, distr, elimns

• Toksin botulinus, alkaloid ergot, pestisida organofosfat & karbamat

Tak terbalikkan

• Kerusakan menetap

• Pembentukan ikatan kovalen  luka kimia  toksik

• Aktivitas enzim  pemblokan enzim redoks & penghambatan enzim • Penumpukan efek toksik

• Pemejanan takaran kecil jangka panjang = takaran besar jangka pendek

• Senyawa pengalkil, radiasi nuklear, sinar X, benzo(a) piren, aflatoksin B1

Gejala klinis



Gejala yang menandai wujud efek toksik

yang tampak secara makroskopi setelah

subjek terpejani dengan racun



Misal : denyut jantung, warna kulit,

Tolok ukur kualitatif



Ditegaskan dg uji ketoksikan racun



Misal : keracunan Sodium nitrit

 Wujud efek toksik : anoksia

 Mekanisme aksi  ekstra sel : nitrit menyebabkan

berkurangnya pasok oksigen ke dalam sel atau jaringan  mengoksidasi hemoglobin menjadi methemoglobin

 Gejala klinis : sianosis, takikardi, sesak napas &

gelisah

 Sifat efek toksik : terbalikkan, jika tak

terganggulangi  perubahan struktural (nekrosis sel)  tak terbalikkan  kematian

Tolak ukur kuantitatif

 Kekerabatan antara takaran (dosis) pemejanan dan

ketoksikan suatu xenobiotika

 Ketoksikan xenobiotika mrpk efek bertingkat,

berhubungan langsung dg takaran pemejanannya

What is there that is not poison?

All things are poison and nothing (is)without

poison. Solely the dose determines that a thing is not a poison.

Mengetahui FREKUENSI atau angka kejadian timbulnya efek toksik pada

sekelompok populasi subjek uji Kekerabatan antara kondisi pemejanan & wujud efek toksik Kekerabatan takaran dan efek

(takaran-efek)

Jenis

Kekerabatan waktu dan efek

(waktu-efek)

Kegunaan

Mengetahui kondisi pemejanan & INTENSITAS efek toksik yg timbul pada satu atau sekelompok subjek

Tolak Ukur Kuantitatif

KEKERABATAN TAKARAN/DOSIS-RESPON & WAKTU-RESPON

Tujuan evaluasi ketoksikan :

RISIKO PEMEJANAN

(Ukuran kemungkinan timbulnya efek berbahaya racun pada sekelompok tertentu)

Misal : nilai masukan harian racun yang dapat diterima manusia

Kekerabatan takaran respon



Asumsi :

 Efek toksik mrpk fungsi kadar racun di tempat

aksinya

 Kadar racun di tempat aksi berhubungan

dengan takaran pemejanan

 Respon toksik menunjukkan hubungan sebab

akibat dengan racun yg dipejankan

Takaran pemejanan ↑  jumlah subjek yg menunjukkan efek toksik ↑

Kekerabatan takaran respon



Tolok ukur potensi ketoksikan racun :

 TD₅₀ (toxic dose)  jika efek toksik berupa perubahan

biokimia, fungsional & struktural

 LD₅₀ (lethal dose)  jika efek toksik berupa kematian



Takaran ambang pemejanan racun

: takaran

pemejanan di bawah mana individu tidak

menunjukkan efek atau respon toksik yang dapat

terukur atau teramati 

KETT (Kadar Efek Toksik

yang Tak Teramati)

 batas aman ketoksikan

Kekerabatan Waktu-Respons



Evaluasi ketoksikan racun lazimnya

 Subkronis (10% masa hidup subjek)  Kronis (85% masa hidup subjek)



Mekanisme antaraksi pada pemejanan

kronis:

 Terbalikkan

 Tak terbalikkan

Mekanisme Antaraksi—t

_½

Eliminasi



Terbalikkan

 t_½ eliminasi relatif pendek

 Eliminasi racun sebanding dengan perubahan kadar



Tak terbalikkan

 t_½ eliminasi relatif lama

 Penumpukkan efek toksik pada pemejanan berulang  Pada dosis rendah, efek toksik sudah terlihat nyata



Sekuestrasi fisik

 t_½ eliminasi paling lama

Kekerabatan Waktu-Respons



Tolok ukur kuantitatif

 MHDD (Masukan Harian yang Dapat

Diterima)  acceptable daily intake

 MHMD (Masukan Harian Maksimum yang

KETT



Takaran ambang pemejanan racun

• Adalah takaran pemejanan di bawah mana individu

tidak menunjukkan efek atau respon toksik yang dapat terukur atau teramati

• Merupakan batas aman ketoksikan racun

Lazim disebut :

Kadar Efek Toksik Tak Teramati (KETT)

Atau

KETT



KETT menggambarkan takaran

pemejanan tertinggi yang tidak

menyebabkan timbulnya efek toksik

atau kematian pada diri subjek uji



MHDD (Masukan Harian yang Dapat

Diterima)  ADI (Acceptable Daily

Intake)

 Merupakan takaran harian maksimum

(mg/kgBB) racun pangan (zat tambahan makanan, senyawa pencemar, residu dsb) yg dapat

diterima manusia pada pemejanan jangka pendek



MHMD (Masukan Harian Maksimum

yang Diperbolehkan)

 Merupakan kadar maksimum bahan



Faktor aman  tetapan yg menggantikan

berbagai faktor yang tidak diketahui dlam

mengekstrapolasikan data hasil uji hewan ke

manusia (misalnya kondisi fisiologi dan patologi,

faktor perbedan jumlah subjek yg terlibat dalam

ekstrapolasi)

)

100

(

)

(

)

(

biasanya

aman

faktor

kgBBhewan

mg

KETT

a

kgBBmanusi

mg

MHDD



Contoh nilai MHDD beberapa

senyawa

MHMD = MHDD x 60 (mg/kg)

SENYAWA KETT (TIKUS) FAKTOR

AMAN MHDD (MANUSIA) Heksaklorobe nzena 1,25 mg/kg tikus/hari 2000 0,6 mcg Dieldrin (1970) 0,025 mg/kg tikus/hari 200 0,1 mcg DDT 0,05 mg/kg tikus/hari 1 5,0 mcg

Definisi

 LD₅₀ merupakan dosis yang menyebabkan

kematian pada 50% populasi/subyek coba.

 LD₅₀ menunjukkan besarnya potensi

ketoksikan dari suatu racun.

LD50



Diperoleh dari uji ketoksikan akut

 Pemejanan sekali, diamati selama 24 jam  Kadang kala selama 7-24 jam



Hanya menggambarkan potensi ketoksikan racun

relatif terhadap racun yg lain (potensi relatif) 

tidak menggambarkan batas aman takaran

pemejanan



Berguna untuk mengetahui indeks terapi suatu

obat

Kegunaan Data LD

₅₀



Melihat potensi ketoksikan



Klasifikasi zat kimia berdasarkan

potensi ketoksikan



Evaluasi dampak keracunan yang tidak

disengaja



Perencanaan penelitian subkronis dan

Kriteria/ Kategori Ketoksikan Akut

Berdasarkan

Loomis (1978)

KRITERIA

LD

₅₀

(mg/kg subjek)

1

Luar biasa toksik

1 atau kurang

2

Sangat toksik

1 – 50

3

Cukup toksik

50 – 500

4

Sedikit toksik

500 – 5000

5

Praktis tidak toksik

5000 – 15000

Kriteria/ Kategori Ketoksikan Akut

Berdasarkan

Lu (1995)

KRITERIA

LD

₅₀

(mg/kg subjek)

Super-toksik

5 atau kurang

Amat sangat toksik

5 – 50

Sangat toksik

50 – 500

Toksik sedang

500 – 5000

Toksik ringan

5000 – 15000

Metode Perhitungan/ Penetapan

LD

₅₀



Paling lazim/ konvensional:

 Metode grafik Litchifield dan Wilcoxon (1949)

 Metode kertas grafik logaritmik Miller dan Tainter

(1944)  ANALISIS PROBIT

 Tata cara menemukan kisaran Weil (1952)



Kontemporer (untuk senyawa sintetis)LD

₅₀

cut-off

:

 Up-and-Down Procedure  Acute Toxic Class Method  Fixed-Dose Procedure

ANALISIS PROBIT

1

ANALISIS PROBIT

3

Langkah-langkah

1. Hitung log dosis (basis 10)

2. Hitung persentase kematian (%)

 Lakukan perhitungan normalisasi jika terdapat 0% dan atau 100%

kematian

3. Tentukan nilai probit berdasarkan persentase kematian dan lakukan

koreksi atau normalisasi jika perlu  LIHAT TABEL PROBIT

4. Buat persamaan regresi linier y = mx+b (manual atau menggunakan piranti

lunak)

 Nilai probit sebagai y  Log dosis sebagai x

5. Tentukan log LD₅₀ menggunakan:  nilai probit 5,

 manual/grafik pada kertas grafik atau memakai persamaan regresi

linier

6. Hitung anti-log-nya  Nilai LD₅₀ ditemukan

7. Tentukan SE kira-kira berdasarkan nilai probit 84 dan 16 8. LD₅₀ ± SE dengan taraf kepercayaan 95%

CONTOH SOAL



Penentuan LD

₅₀

akut parasetamol thd 10 tikus

putih jantan adl sbb :

Kelp Dosis (mg/kg) ∑ tikus yg mati ∑ tikus yg hdp 1 1000 10 0 2 500 6 4 3 250 4 6 4 125 0 10 5 62,5 0 10 48

1. Hitung log dosis

Kelp Dosis (mg/kg)

Log dosis ∑ tikus yg mati ∑ tikus yg hdp 1 1000 3 10 0 2 500 2,69 6 4 3 250 2,39 4 6 4 125 2,09 0 10 5 62,5 1,79 0 10

2. Hitung presentase

kematian

Kelp Dosis (mg/kg)

Log dosis ∑ tikus yg mati ∑ tikus yg hdp % kematian 1 1000 3 10 0 100 2 500 2,69 6 4 60 3 250 2,39 4 6 40 4 125 2,09 0 10 0 5 62,5 1,79 0 10 0

Faktor Koreksi

• Faktor koreksi hanya khusus untuk % kematian 0 dan

100

• u/0% kematian,

% koreksi = 100 (0,25/n)

• u/ 100% kematian,

3. Tentukan nilai probit &

koreksi



Krn semua tikus pd kelp 4 tetap hidup, mk klp 5

diabaikan.



Hitung % koreksi u/ % kematian 0 dan 100%



u/ 0 % kematian :

% koreksi

=

100 (0,25/n)

= 100 (0,25/10) = 2,5



u/ 100% kematian :

% koreksi =

(100n-25)/n

= (100x10-25)/10 = 97,5

Penentuan % koreksi

Kelp Dosis (mg/kg)

Log

dosis _{yg mati}∑ tikus ∑ tikus_{yg hdp} kematian% koreksi%

1 1000 3 10 0 100 97,5

2 500 2,69 6 4 60 60

3 250 2,39 4 6 40 40

Jika ada selisih probit...

 Tentukan probit……lihat pd tabel probit

Misal % koreksi 2,5; mk liat tabel probit u/ % koreksi 2 dan 3

2……2,95 3……3,12

Harga probit u/ % koreksi = 97,5

•

lihat harga probit u/ 97 % dan 98%

•

97% = 6,88

•

98% = 7,05

•

97,5% = 6,88 + 0,5 (7,05-6,88) = ……..

Harga probit u/ % koreksi = 2,5

•

lihat harga probit u/ 2% dan 3%

•

2% = 2,95

•

3% = 3,12

Penentuan harga probit

 Lihat pada tabel probit

Kelp Dosis (mg/kg)

Log

dosis _{yg mati}∑ tikus ∑ tikus_{yg hdp} kematian% koreksi% probitNilai

1 1000 3 10 0 100 97,5 6,97

2 500 2,69 6 4 60 60 5,25

3 250 2,39 4 6 40 40 4,75

4. Buat persamaan regresi linier log

dosis vs probit

y = 4,05x - 5,31 Kelp Dosis (mg/kg) Log

dosis probitNilai

1 1000 3 6,97

2 500 2,69 5,25

3 250 2,39 4,75

5 & 6. Penentuan harga LD50

• Masukkan nilai probit 5 pada persamaan

y = 4,05x - 5,31

5 = 4,05x – 5,31 x = 2,55

• Dapatkan nilai LD50 dari antilog nya

antilog2,55 = 354, 81 LD50 = 354, 81 mg/kg

7. Penentuan SE (standard error)



Nilai probit u/ 84% kematian = 5,99, masukkan ke

persamaan

5,99 = 4,05x – 5,31  x = 2,79

antilog 2,79 = 616,59 mg/kg



Nilai probit u/ 16% kematian = 4,01, masukkan ke

persamaan

4,01 = 4,05x – 5,31  x = 2,30

antilog 2,30 = 199,53 mg/kg

8. Tentukan nilai LD50 + SE

SE LD50 = 93,25

10

2

53

,

199

59

,

616

50

x

LD

SE





LD50 + SE = (354,81 + 93,25) mg/kg

Soal Latihan

 Dilakukan sebuah penelitian toksisitas akut thymoquinone

menggunakan tikus dalam 5 kelompok peringkat dosis (masing-masing n = 10). Didapatkan data sbb:

Kelomp ok

Dosis (mg/kg BB) Subjek mati/total

subjek 1 25 0/10 2 50 4/10 3 75 7/10 4 100 9/10 5 150 10/10