FASE KERJA TOKSIKAN

PEMAJANAN RACUN-RACUN YANG UMUM DI SEKITAR KITA

UVradiation

PM

mercuryindoorair

pesticides& toxics

biologicals

lead

ozone

asbestos

?

? ?

? ?

??

?

?

A Hazard to the Environment

http://www.time.com/time/magazine/0,9263,7601841217,00.html

Suatu kerja toksik pada umumnya merupakan hasil dari sederetan proses fisika, biokimia, dan biologik yang sangat rumit dan komplek.

Fase kerja toksikan terbagi dalam tahap berikut:

Fase Eksposisi Fase Toksikokinetik Fase

Toksikodinamik

Skema dampak pencemaran polutan terhadap makhluk hidup ( dimodifikasi dari : Holdgate, 1979)

Fase EksposisiPada fase eksposisi, toksikan dapat diubah

melalui reaksi kimia menjadi senyawa yang lebih toksik atau kurang toksik dari senyawa awal.

Ketersediaan farmasetik yaitu bagian dari dosis aktif yang tersedia untuk diabsorbsi.

Fase eksposisi disebut juga fase farmasetika.

Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat polutan tersebut adalah atmosfer, air dan biota. Transportasi dan transformasi zat/polutan di lingkungan berhubungan erat dengan sifat-sifat fisikokimia polutan; proses transportasi polutan di lingkungan dan transformasi polutan yang terjadi di lingkungan. Pemaparan bahan polutan ke lingkungan akan mengalami berbagai proses transformasi tergantung atas media transportasinya antara lain air, udara, tanah dan biota ( Connel Des. W . and Gregory J. Miller, 1984).

1. Gas dan Uap Gas :- Zat tanpa bentuk, mengisi slrh ruang pada kondisi normal (1 atmosfir, suhu kamar)- Mempunyai dimensi tekanan, volume dan suhu- Dapat berubah wujud dengan merubah ke tiga dimensi tsb : - LPG (liquified petroleum gas)

- Amoniak cair- CO2 padat (es kering)

Uap : Adalah gas yang pada keadaan normal berupa cairan atau padatan : - Volatile organic compound (VOC) : - Uap air, dsb.

Efek toksik akibat paparan gas / uap pada saluran pernapasan karena 2 hal :

1. paparan gas/uap irritan2. paparan gas asfiksian

GAS / UAP IRITAN- Menyebabkan iritasi - korosi- Contoh : NH3, formaldehid, ozon, NOx, SOx, H2S, HCl, Cl2, kromium, dll.- Sangat larut air efek pada sal. napas atas- Kurang larut air efek pada saluran napas bawah- Efek : - inflamasi

- akut / kronis

GAS ASFIKSIANMenyebabkan asfiksia (gagal napas) :

1. ASFIKSIAN SEDERHANA- Gas CO2, NH4, Asetilin, gas inert- Sering pada confined space- Penyebab : tekanan parsial oksigen turun - Udara : 79% N2, 20 % O2, 1% lain-lain- Tekanan oksigen < 16% fatal,

kematian sangat cepat

2. ASFIKSIAN KEMIKAL

a. Gas CO kegagalan transpor O2 oleh Hb

CO mempunyai afinitas terhadap Hb 300 x

darpada O2 b. Gas sianida inhibisi sistem

enzim sitokrom

oksidase (siklus Kreb),

kegagalan pembentukan

ATP

2. Debu

Partikel padat, melayang di udara, organik/anorganik

Bentuk : debu, seratUkuran : - debu respirable (< 10 mikron)

- debu nonrespirable (> 10 mikron)Inhalasi debu deposit pada saluran pernapasan s.d.

AlveoliDi mana debu akan terdeposit ? tergantung :

ukuran densitas debupola pernapasan

struktur saluran pernapasan

Jumlah dan lamanya deposisi akan mempengaruhi besar kecilnya efek

Proses pembersihan debu (lung clearence):- mekanis (batuk, bersin)- mucocilliary escalator - fagositosis (by alveolar macrophag)

Asap rokok, alkohol dan bahan kimia tertentu melemahkan fungsi tersebut

3. KabutPartikel cair berasal dari proses

spraying dsb.Tergantung sifat cairan : mudah larut /

sukar larut

4. FumePartikel padat, berasal dari kondensasi

uap metal dengan oksigen oksida logamUkuran : < 1 mikronEfek : bergantung sifat metalnyaContoh : Pb oksida, Seng oksida, dsb.

2.1.2.Media Transpor racunMedia transpor dapat berupa :-Udara-Air-Tanah-Makanan-Organisme-Rantai Makanan-Dll

Gb. Interaksi xenobiotik dengan berbagai faktor di lingkungan ( Sumber : McKinney, 1981).

Fase ToksikokinetikDalam fase toksikokinetik bagian prosesnya

yaitu invasi (absorbsi dan distribusi) dan evasi (biotransformasi dan ekskresi) sangat menentukan daya kerja zat.

Jenis proses yang berperan: Proses transpor, meliputi absorbsi,

distribusi, dan ekskresi Perubahan metabolik, meliputi

biotransformasi

Toxicokinetics Toxicokinetics (Determines the no. molecules that can reach the receptors)UptakeTransportMetabolism & transformation

SequestrationExcretion

Uptake routes1. Ingestion (toxicity may be

modified by enzymes, pH and microbes)

2. Respiration (Air borne toxicants)

3. Body surface (Lipid soluble toxicants such as carbon terta chloride and organophosphate)

Exposure Site (skin, Gastro Intestinum, respiratory,

placenta)

Ultimate TargetTarget molecule(protein, lipid, DNA, RNA)

DeLIVERy

AbsorptionDistributionReabsorptionToxication

Presystemic EliminationDistribution Away from Target ExcretionDetoxication

Masuknya racun ke dalam tubuh

Uptake and Elimination  Biological

SystemUptake EliminationK1 K2

K1 > K2 : Accumulation & Toxic effect

Lebih toksik

Efek lokal Bioaktivasi

Pemapar Absorpsi Distribusi Biotransformasi Metabolit

fisika Pernapas. antar sel fase 1kimia Kulit sirkulasi fase 2konsentr. Pencern.

Bioinaktivasi

Penyimpanan Efek

Ekskresi

Ekskresi

Fase ToksikodinamikMeliputi interaksi kimia antara molekul zat

toksikan dan tempat kerja spesifik (reseptor).

Konsentrasi zat aktif pada tempat sasaran menentukan kekuatan efek biologi yang dihasilkan.

Exposure to Exogenous Substances

Food Drugs Toxicants

ABSORPTION THROUGH THE GI TRACT, LUNGS, SKIN AND

VENOUS CIRCULATION

DISTRIBUTION WITHIN THE BODY

METABOLISM

ELIMINATION

PHYSIOLOGIC EFFECT AT A TARGET SITE STORAGE

SECRETION OF ENDOGENOUS SUBSTANCES

Pharmaco- and Toxicodynamics

Pharmaco- and Toxicokinetics

ToxicodynamicsToxicodynamics (Determines the no. of receptors that can interact with toxicants)Binding Interaction Induction of toxic effects

BAHAN KIMIA ABSORPSI INTERAKSI AN- DI AMBIEN : DISTRIBUSI TARA TOKSON - GAS / UAP PENYIMPANAN DENGAN RESEP - DEBU METABOLISME TOR DALAM - KABUT EKSKRESI ORGAN - FUME

1 2 3 FASE FASE FASE EKSPOSISI TOKSIKOKINETIK

TOKSIKODINAMIK

ToxicodynamicsToxicodynamics (Determines the no. of receptors that can interact with toxicants)Binding Interaction Induction of toxic effects

Zat beracunAbsorbsi

Sirkulasi sistemik

disposisi

distribusi

Tempat AksiReseptorSel sasaran(antaraksi)

EFEK TOKSIK

eliminasi

metabolisme ekskresi

metabolit

toksik Tak toksik

Keberadaan zat kimia dalam tubuh menimbulkan efek toksik melalui 2 cara :

Toksik intrasel (toksisitas yg diawali dgn interaksi secara langsung antara zat kimia atau metabolitnya dgn reseptornya)

Toksik ekstrasel (toksisitas scr tdk langsung dgn mempengaruhi lingkungan sel sasaran tp dpt brpengaruh pd sel sasaran).

B. Mekanisme Aksi Efek Toksik

Sifatnya langsung/primer Zat kimia atau metabolitnya masuk pd sel

sasaran dan sebabkan gangguan sel/organelanya melalui pendesakan, ikatan kovalen, subtitusi, atau peroksidasi dsb)

Mekanisme Efek Toksik Intrasel

Sebelumnya tubuh beradaptasi atau melakukan perbaikan

Bila respon pertahanan tdk mampu eliminir gangguan, akan ada efek toksik

Wujud terjadinya perubahan adalah kekacauan biokimiawi, fungsional dan struktural

Lanjutan..

Adanya zat di lingkungan sel dapat mengganggu aktivitas sel dan dapat menimbulkan perubahan struktur atau gangguan fungsi sel

Untuk kelangsungan hidup sel, minimal dibutuhkan oksigen, zat makan dan cairan ekstrasel

Mekanisme Efek Toksik Ekstrasel

Merupakan perubahan biokimia, fungsional atau struktural yang terjadi dalam tubuh

Wujud efek toksik dpt berupa gabungan dr perubahan di atas.

Mis. Perubahan struktural berakibat tjd perubahan biokimia atau fungsi dr sel.

Perubahan biokimia dpt sebabkan perubahan fungsional.

C. Wujud Efek Toksik

Wujud efek toksik berupa perubahan atau kekacauan biokimia dari sel akibat adanya antaraksi zat beracun dan tempat aksi yg sifatnya terbalikan (reversible)

Misal trjadi penghambatan respirasi sel, perubahan keseimbangan cairan & elektrolit, dan gangguan hormonal.

1. Perubahan biokimia

Contoh : sianida menghambat transport elektron, shg mnghambat respirasi sel dan gangguan pasok energi

Lanjutan…

Wujud efek toksik yg dpt mempengaruhi fungsi homeostasis yg sifatnya terbalikkan (reversible)

Misal terjadinya anoksia, gangguan pernafasan, gangguan SSP, hipo/hipertensi, hiperglikemia, perubahan kontraksi/relaksasi otot, hipo/hipertermi

2. Perubahan Fungsional

Contoh :Insektisida organofosfat malation menyebabkan kejangnya otot2 pernafasan sebagai akibat penumpukan asetilkolin yg berlebihan krn hambatan trhdp enzim asetilkolinesterase.

Lanjutan…

Wujud efek toksik yg berkaitan dgn perubahan morfologi sel shg terwujud sebagai kekacauan struktural.(dpt reversible/irreversible)

Terdapat 3 respon histopatologi krn adanya luka sel yaitu degenerasi, proliferasi, inflamasi

3. Perubahan struktural

Contoh Tetrasiklin dapat menyebabkan terjadinya

perlemakan hati Aflatoksin dapat sebabkan nekrosis hati

Lanjutan..

Nekrosis hati