i
TESIS
KORELASI ANTARA DOSIS PAJANAN DEBU KAYU
DAN MMP-9 SERUM
PADA PEKERJA PABRIK KAYU
HERAWATY PURBA SIGUMONRONG NIM 1014048210
PROGRAM MAGISTER
PROGRAM STUDI ILMU BIOMEDIK
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
ii
KORELASI ANTARA DOSIS PAJANAN DEBU KAYU
DAN MMP-9 SERUM
PADA PEKERJA PABRIK KAYU
Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister pada Program Magister, Program Studi Ilmu Biomedik,
Program Pascasarjana Universitas Udayana
HERAWATY PURBA SIGUMONRONG NIM 1014048210
PROGRAM MAGISTER
PROGRAM STUDI ILMU BIOMEDIK
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
iii
Lembar Pengesahan
TESIS INI TELAH DISETUJUI TANGGAL 29 DESEMBER 2015
Pembimbing I,
Prof. Dr. dr. IB Ngurah Rai, Sp.P(K) NIP. 1953 1120 198012 1 001
Pembimbing II,
Dr. dr. Ketut Suryana, Sp.PD-KAI NIP. 1957 1112 198312 1 002
Mengetahui
Ketua Program Studi Magister Ilmu Biomedik
Program Pascasarjana Universitas Udayana,
Dr. dr. Gde Ngurah Indraguna Pinatih, M.Sc, Sp.GK NIP. 1958 0521 198503 1 002
Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana,
Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S(K) NIP. 1959 0215 198510 2 001
iv
Tesis Ini Telah Diuji pada Tanggal 29 Desember 2015
Panitia Penguji Tesis Berdasarkan SK Rektor Universitas Udayana, No : 4148/UN14.4./HK/2015, Tanggal 7 Desember 2015
Ketua: Prof. Dr. dr. IB Ngurah Rai, Sp.P(K) Anggota :
1. Dr. dr. Ketut Suryana, Sp.PD-KAI
2. Prof. Dr. dr. J. Alex Pangkahila, M.Sc., Sp.And 3. Prof. Dr. dr. N. Adiputra, M.OH
v
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Nama : dr. Herawaty Purba Sigumonrong
NIM : 1014048210
Program Studi : Magister Ilmu Biomedik (Combine-Degree)
Judul : Korelasi antara Dosis Pajanan Debu Kayu dan MMP-9 Serum pada Pekerja Pabrik Kayu
dengan ini menyatakan bahwa karya ilmiah tesis ini bebas plagiat.
Apabila di kemudian hari terbukti terdapat plagiat dalam tesis ini, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai peraturan Mendiknas RI No. 17 Tahun 2010 dan peraturan perundang-undangan yang berlaku.
Denpasar,
Yang membuat pernyataan
vi
UCAPAN TERIMA KASIH
Pertama-tama perkenankanlah penulis memanjatkan puji syukur ke hadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena hanya atas karunia-Nya karya tulis akhir ini dapat saya selesaikan. Karya tulis akhir ini merupakan tugas akhir yang dibuat sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Pendidikan Dokter Spesialis 1 (PPDS-1) Ilmu Penyakit Dalam di Fakultas Kedokteran Universitas Udayana/RSUP Sanglah Denpasar.
Pada kesempatan ini, perkenankan penulis menyampaikan rasa hormat dan penghargaan setinggi-tingginya, serta terima kasih setulus-tulusnya kepada:
1. Prof. DR. Dr. Ketut Suastika, Sp.PD, KEMD, selaku Rektor Universitas Udayana, yang telah memberikan kesempatan kepada saya untuk mengikuti PPDS-1 Ilmu Penyakit Dalam di Fakultas Kedokteran Universitas Udayana. 2. Prof. DR. Dr. I Putu Astawa, Sp.OT(K), M.Kes selaku Dekan Fakultas
Kedokteran Universitas Udayana, yang telah memberikan kesempatan kepada saya untuk mengikuti PPDS-1 Ilmu Penyakit Dalam di Fakultas Kedokteran Universitas Udayana.
3. Prof. DR. Dr. I Made Bakta, Sp.PD-KHOM, selaku mantan Rektor Universitas Udayana, yang telah memberikan kesempatan kepada saya untuk mengikuti PPDS-1 Ilmu Penyakit Dalam di Fakultas Kedokteran Univeritas Udayana. 4. Drg. Triputro Nugroho, M.Kes, selaku Direktur SDM dan Pendidikan RSUP
Sanglah, yang telah memberikan kesempatan kepada saya untuk mengikuti PPDS-1 Ilmu Penyakit dalam di Fakultas Kedokteran Universitas Udayana. 5. DR. Dr. I Ketut Suega, Sp.PD-KHOM, selaku Kepala Bagian/SMF Ilmu
Penyakit Dalam FK Unud/RSUP Sanglah atas kesempatan, dorongan, dan petunjuk yang diberikan selama saya menjalani pendidikan.
6. Prof. DR. Dr. I Dewa Nyoman Wibawa, Sp.PD-KGEH, selaku Kepala Program Studi Penyakit Dalam FK Unud/RSUP Sanglah atas kesempatan, dorongan, petunjuk, dan arahan, sejak awal sampai akhir saya menjalani pendidikan.
vii
7. Prof. Dr. dr. IB Ngurah Rai Sp.P(K), selaku pembimbing karya akhir atas masukan, dorongan, petunjuk, arahan, dan suri tauladan, sejak awal sampai akhir saya menjalani pendidikan.
8. Dr. dr. Ketut Suryana Sp.PD-KAI, selaku pembimbing kedua karya akhir atas masukan, dorongan, petunjuk, arahan, dan suri tauladan, sejak awal sampai akhir saya menjalani pendidikan.
9. Prof. DR. Dr. Tjokorda Raka Putra, Sp.PD-KR, selaku mantan Kepala Bagian/SMF Ilmu Penyakit Dalam FK Unud/RSUP Sanglah atas kesempatan, dorongan, petunjuk yang diberikan selama saya menjalani pendidikan.
10. Prof. DR. Dr. Ketut Suwitra, Sp.PD-KGH, selaku mantan Ketua Program Studi Pendidikan Dokter Spesialis 1 (PPDS-1) Ilmu Penyakit dalam di FK Unud/RSUP Sanglah, yang telah memberikan kesempatan, petunjuk, bimbingan, dan arahan selama saya menjalani pendidikan.
11. Prof. DR. Dr. Putu Astawa, Sp.OT(K), M.Kes, selaku Ketua Komisi Etik Penelitian FK Unud/RSUP Sanglah, yang telah memberikan masukan tentang kelaikan etik penelitian dan ijin untuk melangsungkan penelitian ini.
12. DR. Dr. R.A. Tuty Kuswardhani, Sp.PD-K.Ger, MARS, selaku Koordinator Penelitian Bagian/SMF Ilmu Penyakit Dalam FK Unud/RSUP Sanglah, yang telah memberikan kesempatan, dorongan, petunjuk, bimbingan, dan arahan selama saya menjalani pendidikan dan penyusunan karya akhir ini.
13. Dr. Ketut Agus Somia, Sp.PD-KPTI, selaku Pembimbing Akademik, yang telah memberikan kesempatan, dorongan, petunjuk, bimbingan, dan arahan selama saya menjalani pendidikan.
14. Dr. Dewa Made Artika, Sp.P, Dr. IB Suta, Sp.P, Dr. Made Bagiada, Sp. PD-KP, Dr. Putu Andrika, Sp. PD-KIC, dan Dr. IGN Bagus Artana, Sp. PD, selaku staf Divisi Pulmonologi Bagian/SMF Ilmu Penyakit Dalam FK Unud/RSUP Sanglah, yang telah memberikan dorongan, bimbingan, dan masukan saat saya melaksanakan tugas sehari-hari maupun saat penyusunan karya akhir ini.
15. Prof. Dr. dr. J. Alex Pangkahila, M.Sc., Sp.And, selaku penguji yang telah memberikan masukan dan saran bagi penyusunan tesis ini.
viii
16. Prof. Dr. dr. N. Adiputra, M.OH, selaku penguji yang telah memberikan masukan dan saran bagi penyusunan tesis ini.
17. Dr. dr. Ida Sri Iswari, Sp.MK., M.Kes, selaku penguji yang telah memberikan bimbingan dan saran bagi penyusunan tesis ini.
18. Semua Kepala Divisi dan Staf Lab./SMF Ilmu Penyakit Dalam FK Unud/RSUP Sanglah, atas segala bimbingan dan dorongan yang diberikan dalam menjalani program pendidikan sehari-hari, pelaksanaan, dan penyusunan penelitian ini. 19. Semua tenaga analis laboratorium Klinik Prodia Denpasar yang telah membantu
dalam proses pengumpulan sampel penelitian sehingga penelitian ini dapat diselesaikan dengan baik.
20. Semua rekan paramedis dan tenaga administrasi di Poliklinik Penyakit dalam RSUP Sangah, atas kerjasama dan bantuannya selama saya menjalani pendidikan.
21. Rekan-rekan residen atas bantuan, kerjasama, dan pengertiannya selama saya menjalani pendidikan.
22. Semua sampel penelitian ini, atas kesediaannya untuk ikut berpartisipasi selama penelitian ini berlangsung.
23. Ayahanda Yusuf Purba Sigumonrong dan ibunda tercinta Tjin Lie Kyen, yang telah membesarkan, mendidik, dan memberikan dorongan dan doa yang tiada henti sehingga saya mencapai semua ini, serta adik dr. Irnawaty Purba Sigumonrong dan Jenny Susanty Purba Sigumonrong, S.H, adik ipar dr. David Chandra dan Sandy, atas dorongan dan doa yang selalu diberikan.
24. Ayah mertua, H. Bagus Herlan, dan ibu mertua Hj. Nenny Murniati, atas dukungan dan pengertian yang diberikan selama saya menjalani pendidikan. 25. Suami tercinta, drg. Alam Firdaus Fajar Jafar, M.M, dan anak Sophie Valerie
Firdaus, atas pengertian, kesabaran, ketabahan dan dukungan, serta doa yang tiada henti selama saya menjalani pendidikan.
26. Semua pihak yang telah membantu penyelesaian karya tulis akhir ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.
ix
Semoga Tuhan Yang Maha Esa membalas budi baik yang telah diberikan dan memberi petunjuk agar ilmu yang saya peroleh dapat digunakan pada jalan yang benar dan bermanfaat bagi masyarakat, bangsa dan negara.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa karya tulis akhir ini masih jauh dari sempurna dan masih banyak kekurangan, namun demikian besar harapan penulis semoga apa yang terkandung di dalamnya akan dapat bermanfaat bagi masyarakat pada umumnya, dan dunia kedokteran pada khususnya.
Denpasar, 29 Desember 2015
Penulis,
x
ABSTRAK
KORELASI ANTARA DOSIS PAJANAN DEBU KAYU DAN MMP-9 SERUM PADA PEKERJA PABRIK KAYU
Indonesia sebagai salah satu negara dengan lokasi perhutanan terbesar di dunia dengan industri pengolahan kayu yang berkembang pesat. Salah satu dampak negatif industri pengolahan kayu adalah pencemaran udara oleh debu yang dihasilkan selama proses pengolahan. Pajanan debu kayu dapat menimbulkan gangguan pada sistem respirasi berupa proses inflamasi, pembentukan jaringan parut, dan perubahan struktur paru. Diduga pajanan debu kayu meningkatkan risiko terjadinya fibrosis paru. Matriks metaloproteinase atau MMP merupakan salah satu enzim yang berperan penting pada homeostasis paru, dan MMP-9 merupakan salah satu MMP yang diduga memiliki peran penting pada fibrosis paru akibat pajanan partikel debu kayu yang berkepanjangan.
Penelitian ini merupakan studi potong lintang analitik yang dilakukan di CV Merta Jaya, Kabupaten Badung, Bali. Sampel penelitian bekerja di bagian administrasi, penggergajian, pengamplasan, dan perakitan. Metode pemilihan sampel adalah cluster random sampling, dan didapatkan 15 sampel pada masing-masing bagian. Pekerja dengan riwayat PPOK dan asma dieksklusi. Dosis pajanan debu kayu merupakan hasil perkalian antara respirable dust rata-rata dengan masa kerja. Kadar debu terhirup diukur dengan Personal Dust Sampler. Korelasi antara dosis pajanan debu kayu dan MMP-9 serum dianalisis dengan uji korelasi Pearson.
Dari 60 sampel, 43,3% laki-laki, 16,6% memiliki kebiasaan merokok, 55% memiliki status gizi baik, dan 5% tidak pernah menggunakan Alat Pelindung Diri (APD), dengan rerata umur dan masa kerja berturut-turut 40 tahun dan 15 tahun. Risiko pajanan debu yang paling tinggi terdapat pada bagian pengamplasan karena memiliki rerata kadar debu kumulatif dan MMP-9 serum yang paling tinggi. Pada uji korelasi Pearson, tidak terdapat korelasi yang bermakna secara statistik antara dosis pajanan debu kayu dan kadar MMP-9 serum (r = 0,071 dan p = 0,592).
Beberapa aspek yang menjelaskan adalah sifat fibrogenik debu kayu yang lemah dan kadar debu terhirup perusahaan yang masih di bawah rekomendasi. Selain itu, ditemukan peningkatan MMP-9 pada seluruh sampel, sehingga upaya pencegahan untuk menurunkan pajanan debu kayu terhadap pekerja, seperti modifikasi aspek ergonomi dan penggunaan APD yang terstandar perlu ditingkatkan.
xi
ABSTRACT
CORRELATION BETWEEN WOOD DUST EXPOSURE AND SERUM MMP-9 AMONG WOODWORKERS
Indonesia has a large number of people who work with wood and who are exposed to hazards associated with it. Wood dust exposure has been the cause of respiratory problems, including chronic obstructive lung disease, allergic alveolitis, and pulmonary fibrosis. Matrix metalloproteinases (MMPs) are a family of proteolytic enzymes that have a number of important physiological roles including remodeling of the extracellular matrix. MMP-9 (gelatinase B) has widely been studied in patients with lung fibrosis, along with expression levels that correlate positively with experimental fibrosis.
This cross-sectional analytic study was performed at a wood processing company in Bali by recruiting 60 woodworkers from 4 divisions, consisted of sawing, assembling, sanding, and administration. Using cluster random sampling methode, there were 15 participants from each division. Wood dust exposure was calculated by measuring the levels of respirable dust using Personal Dust Sampler. Those with history of COPD and asthma were excluded. Correlation between wood dust exposure and serum MMP-9 was analyzed with Pearson correlation.
From 60 participants, 43,3% were men, 16,6% were smokers, 55% had good nutritional status, and only 5% never used self protection devices during work hours. The mean age and length of work was 40 years and 15 years respectively. This study found that sanding has been the highest risk type of job because this section had the highest wood dust exposure as well as serum MMP-9. We found no significant correlation between wood dust exposure and serum MMP-9 (r = 0,071 dan p = 0,592). This might be caused by the weak fibrogenic effect of wood dust. Besides, the wood dust exposure at this company was still below the recommended maximum level of respirable dust.
One of the most important thing was increasing level of serum MMP-9 among all participants, therefore we need to lower wood dust exposure by ergonomic aspect modification and by using recommended respiratory protective equipment.
xii
DAFTAR ISI
Halaman
SAMPUL DALAM ... i
PRASYARAT GELAR ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
PENETAPAN PANITIA PENGUJI ... iv
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ... v
UCAPAN TERIMA KASIH... vi
ABSTRAK ... x
ABSTRACT ... xi
DAFTAR ISI ... xii
DAFTAR TABEL ... xv
DAFTAR GAMBAR ... xvi
DAFTAR SINGKATAN ... xvii
DAFTAR LAMPIRAN ... xviii
BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah ... 5 1.3 Tujuan Penelitian ... 5 1.4 Manfaat Penelitian ... 5 1.4.1 Manfaat Akademik ... 5
1.4.2 Manfaat Klinik Praktis ... 5
BAB II KAJIAN PUSTAKA ... 6
2.1 Terminologi ... 6
2.2 Cara Pengukuran Debu ... 7
2.3 Nilai Ambang Batas (NAB) ... ... 9
2.4 Jenis Kayu ... ... 10
2.5 Mekanisme Pengolahan Kayu ... 12
2.6 Ergonomi ... 13
2.7 Alat Pelindung Diri (APD) ... ... 14
2.8 Efek Debu Kayu terhadap Jaringan Paru ... 15
2.8.1 Deposisi dan Klirens Partikel Debu ... 15
2.8.2 Alveolus dan Mekanisme Pertahanan Paru ... 16
2.8.3 Inflamasi Paru ... 17
2.8.4 Mediator Inflamasi pada Paru ... 18
2.8.5 Gangguan Kesehatan akibat Pajanan Partikel ... 18
2.9 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Fungsi Paru ... 19
2.10 Fibrosis Paru ... ... 22
2.11 Patogenesis Fibrosis Paru ... ... 25
xiii
2.13 MMP-9 pada Fibrosis Paru ... ... 31
2.14 PPOK dan Fibrosis Paru ... ... 34
BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP, DAN HIPOTESIS PENELITIAN... 37
3.1 Kerangka Berpikir ... 37
3.2 Konsep Penelitian ... 39
3.3 Hipotesis Penelitian ... 39
BAB IV METODE PENELITIAN ... 40
4.1 Rancangan Penelitian ... 40
4.2 Lokasi dan Waktu Penelitian ... 40
4.3 Ruang Lingkup Penelitian... 40
4.4 Penentuan Sumber Data ... 40
4.4.1 Populasi Target ... 40 4.4.2 Populasi Terjangkau ... 40 4.4.3 Sampel ... 40 4.4.3.1 Kriteria Inklusi ... 41 4.4.3.2 Kriteria Eksklusi ... 41 4.4.4 Besaran Sampel ... 41 4.5 Variabel Penelitian ... 42 4.5.1 Identifikasi ... 42 4.5.2 Klasifikasi Variabel ... ... 42
4.5.3 Definisi Operasional Variabel ... 42
4.6 Bahan dan Instrumen Penelitian ... 44
4.7 Prosedur Penelitian ... 45
4.8 Analisis Data ... 47
BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 50
5.1 Hasil Penelitian ... 50
5.1.1 Karakteristik Sampel Penelitian ... 50
5.1.2 Dosis Debu Kumulatif ... 51
5.1.3 Analisis one-way ANOVA Pajanan Debu Kayu ... ... 52
5.1.4 Kadar MMP-9 Serum ... ... 53
5.1.5 Analisis one-way ANOVA Kadar MMP-9 Serum ... .... 54
5.1.6 Korelasi antara Debu Kumulatif dan MMP-9 Serum ... ... 54
5.1.7 Korelasi antara Variabel Perancu dan MMP-9 Serum ... .... 55
5.2 Pembahasan... 56
5.2.1 Karakteristik Sampel Penelitian ... 56
5.2.2 Pajanan Debu Kayu ... ... 58
5.2.3 MMP-9 Serum ... ... 60
xiv
BAB VI SIMPULAN DAN SARAN ... 67
6.1 Simpulan ... 67
6.2 Saran ... 67
DAFTAR PUSTAKA ... 69
xv
DAFTAR TABEL
Halaman
2.1 Beberapa Efek Debu ... 8
2.2 Jenis Debu Kayu dan Gangguan Kesehatan yang Ditimbulkan ... 12
2.3 Meta-analisis mengenai Pajanan Partikel dengan Fibrosis Paru ... . 26
2.4 Klasifikasi Enzim Matriks Metaloproteinase ... . 30
2.5 Keterlibatan MMP pada Proses Fisiologis dan Patologis ... 32
2.6 Beberapa Publikasi mengenai MMP-9 pada Jaringan Paru ... . 35
2.7 Berbagai Substrat MMP-9 ... 35
2.8 Hubungan MMP-9 dan IPF ... 36
5.1 Karakteristik Sampel Penelitian ... 53
5.2 Kadar Debu Terhirup pada Masing-masing Bagian ... 54
5.3 Dosis Pajanan Debu Kumulatif pada Masing-masing Bagian ... 54
5.4 Distribusi Data Dosis Debu Kumulatif pada Tiap Bagian ... . 54
5.5 Hasil Analisis Post-hoc LSD Pajanan Debu Kayu ... 55
5.6 Kadar MMP-9 Serum pada Masing-masing Bagian ... 55
5.7 Distribusi Data Kadar MMP-9 Serum pada Tiap Bagian ... 56
xvi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
2.1 Ilustrasi Skematik Alveolus dan Jenis Sel yang Dominan
pada Daerah Alveolus Tertentu ... 18
2.2 Ilustrasi Mengenai Peran Partikel pada Gangguan Paru dan Kardiovaskular ... 20
2.3 Empat Mekanisme dan Respon Potensial Paru yang Bervariasi terhadap Agen Inhalasi ... 28
2.4 Peran Sel Inflamasi pada Hipotesis Ketidakseimbangan Aktivitas Protease (MMP) dan Antiprotease (TIMP) ... 31
2.5 Model Peran MMP dan TIMP Pada Proses Fibrosis ... ... 33
2.6 Ilustrasi Umum yang Memperlihatkan Jalur Inflamasi pada Kelainan Paru ... ... 38
3.1 Kerangka Berpikir Penelitian ... 40
3.2 Konsep Penelitian ... 41
4.1 Alur Penelitian ... 49
5.1 Scatter Graph Korelasi antara Dosis Debu Kumulatif dan Kadar MMP-9 Serum ... 57
xvii
DAFTAR SINGKATAN
ACGIH American Conferences of Governmental Industrial Hygienists
APD Alat Pelindung Diri ATS American Thoracic Society
COSHH Control of Substances Hazardous to Health regulation
DIP Desquamative Interstisial Pneumonia
ECM Extracellular Matrix
EFBWW European Federation of Building and Woodworkers
ELISA Enzyme Linked Immunosorbent Assay
FVC Forced Vital Capacity
GM-CSF Granulocyte Macrophage Colony-stimulating Factor
HSE Health and Safety Executive
HVAS High Volume Air Sampler
IL Interleukin
IMT Indeks Massa Tubuh
IPF Idiopathic Pulmonary Fibrosis
ISO International Standardization Organization
LVAS Low Volume Air Sampler
MMP Matrix Metalloproteinase
MT-MMP Membrane type-Matrix Metalloproteinase
NAB Nilai Ambang Batas
OSHA Occupational Safety and Health Administration
PDS Personal Dust Sampler
PM Particulate Matter
PPOK Penyakit Paru Obstruktif Kronik
RB-ILD Respiratory Bronchiolitis-Interstisial Lung Disease
RPE Respiratory Protective Equipment
SCBA Self-Contained Breathing Apparatus
SCUBA Self-Contained Underwater Breathing Apparatus
TIMP Tissue Inhibitor of Metalloproteinase
TNF Tumor Necrosis Factor
VEGF Vascular Endothelial Growth Factor
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 Keterangan Kelaikan Etik (Ethical Clearance) ... 78
Lampiran 2 Rencana dan Jadwal Penelitian... 80
Lampiran 3 Anggaran Penelitian ………. 80
Lampiran 4 Informasi Pasien tentang Penelitian ... 81
Lampiran 5 Formulir Persetujuan Tertulis ... 83
Lampiran 6 Formulir Penelitian ... 84
Lampiran 7 Hasil Penelitian ... 94
