BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Pada suatu pagi di poliklinik PKH-UB mendapatkan satu pasien kucing Persia (umur 1 tahun,

BB 2 kg, betina, warna putih) dalam keadaan lemas. Pada lidahnya kelihatan berwarna

kebiruan (nampak tidak normal) dan suhu tubuh rendah. Gejala menunjukan kucing gemetar,

paralysa, nousea, vomit dan sesak napas. Pada hasil pemeriksaan dokter terhadap kucing

tersebut telah dibutuskan untuk diberikan atropine, karena diduga keracunan oleh

tetrodotoxin (TTX). Dan kucing mendapatkan infuse Na-phys.

1.2 RUMUSAN MASALAH

1. Mengapa tetrodotoxin dapat meracuni tubuh pasien?

2. Bagaimanakah pengaruh tetrodotoxin dalam tubuh?

1.3 TUJUAN

1. Mengetahui faktor-faktor dan mekanisme keracunan oleh tetrodotoxin.

2. Mengetahui pengaruh tetrodotoxin dalam tubuh.

BAB II

PEMBAHASAN

Analisa: Menurut kami, gejala yang terlihat pada kucing adalah kucing mengalami

tubuh gemetar, kelumpuhan syaraf atau tidak respon terhadap stimulus, mual-mual, muntah

dan sesak nafas. Berdasarkan pemeriksaan dokter kucing tersebut diduga keracunan oleh

tetrodotoxin (TTX) yang dimana kerjanya menghambat kerja neurotransmitter.

2.1 Membran Phospolipid Bilayer & Fungsinya

Semua membran disusun dari lemak dan protein di mana setiap komponen diikat oleh

ikatan nonkovalen. Selain lemak dan protein, membran sel juga mengandung karbohidrat.

Rasio antara lemak dan protein bervariasi bergantung tipe membran seluler misalanya antara

membran pasma dan retikulum endoplasma atau pun tipe organisme misalnya antaraprokariot

dan eukariot. Sebagai membran mitokondria memiliki rasio protein/lemak yang tinggi

dibandingkan membran plasma pada sel darah merah. 

Lipid

Lipid pada membran tersusun atas fosfolipid (lemak yang bersenyawa dengan fosfat).

Fosfolipid merupakan lipid yang jumlahnya paling melimpah dalam sebagian besar

membran. Kemampuan fosfolipid untuk membentuk membran disebabkan oleh struktur

molekulernya. Fosfolipid merupakan suatu molekul amfipatik yang berarti bahwa molekul ini

memiliki daerah hidrofilik maupun daerah hidrofobik. Sebagian besar membran mengandung

fosfat, Molekul fosfat ini bersifat hidrofilik (dapat mengikat air) sedangkan

molekul lemakbersifat hidrofobik (tidak dapat mengikat air)

Komponen lemak lain adalah kolesterol di mana pada hewan tertentu dapan mencapai

50% dari molekul lemak yang terdapat pada membran plasma. Kolesterol tidak terdapat pada

sebagai besar membran plasma tubuhan dan bakteri.

Lipid yang terdapat pada selaput dapat diekstrak dengan kloroform, eter dan benzene.

Dengan menggunakan kromatografi lapis tipis dan kromatografi gas, dapat diketahui

komposisi lipid pada selaput sel. Lipid yang selalu dijumpai adalah fosfolipid, sfingolipid,

glikolipid dan sterol. Kolesterol merupakan lipida terbanyak yang menyusun selaput sel.  

Karbohidrat

Peran karbohidrat membran dalam pengenalan sel dengan sel kemampuan sel untuk

membedakan tipe-tipe sel yang bertetangga, bersifat krusial bagi fungsi organisme. Misalnya,

penting untuk memilah-milah sel menjadi berbagai jaringan dan organ dalam embrio hewan.

Pengenalan sel dengan sel juga menjadi dasar penolakan sel asing (penolakan organ

cangkokan atau transplantasi) oleh sistem kekebalan. Karbohidrat pada membran biasanya 

merupakan rantai pendek bercabang yang tersusun kurang dari 15 unit gula sebagjan

diantaranya berikatan kovalen dengan lipid, membentuk molekul yang disebut glikolipid

(glycolipid ). Akan tetapi sebagian besar karbohidrat berikatan kovalen dengan protein,

membentuk glikoprotein.

Protein

Protein membran tersusun atas glikoprotein atau protein yang bersenyawa dengan

karbohidrat. Bergantung pada tipe sel dan organel tertentu dalam sel, membran memiliki 12

sampai lebih dari 50 macam protein berbeda. Protein ini tidak disusun secara acak tetapi

setiap lokasi dan orientasinya disusun pada posisi relatif tertentu pada lipid bilayer. Protein

pada membran tidak simetris yakni bagian luar membran dan bagian dalam membran

tersusun berbeda. Posisi seperti ini memungkinkan membran sebelah luar beriteraksi dengan

dengan ligan sektraseluer seperti hormon dan faktor pertumbuhan sedangkan bagian dalam

dapat berinteraksi dengan molekul sitoplasma seperti protein G atau protein kinase. Terdapat

dua lapisan utama protein membrane.

Protein integral

Protein integral adalah protein yang berpenetrasi kedalam lipid bilayer. Protein ini dapat

menembus membran sehingga memiliki domain pada sisi ekstra seluler dan sitoplasmik dari

membran. Protein integral umumnya merupakan protein transmembran, dengan daerah

hidrofobik yang seluruhnya membentang sepanjang interior hidrofobik membrane tersebut.

Daerah hidrofobik protein integral terdiri atas satu atau lebih rentangan asam amino nonpolar,

yang biasanya bergulung menjadi helix a. pada ujung hidrofilik molekul ini dipaparkan

kelarutan aqueous pada kedua sisi membrane.

Protein perifer

Protein periferal sama sekali tidak tertanam dalam bilayer lipid. Seluruhnya berlokasi

dibagian luar dari lipid bilayer, baik itu di permukaan sebelah ekstraseluler maupun

sitoplasmik dan berhubungan dengan membran malalui ikatan non kovalen. Protein ini

merupakan angota yang terikat secara longgar pada permukaan membran, sering juga pada

bagian protein integral yang dibiarkan terpapar. Protein pada membran menentukan sebagian

besar fungsi spesifik membran.

Lipid anchor protein

Terdapat disebelah luar lipid bilayer tetapi berikatan secara kovalen dengan molekul

lemak yang terdapat pada lipid bilayer.

Protein membran plasma memiliki fungsi yang sangat luas antara lain sebagai protein

pembawa (carrier) senyawa melalui membran sel, penerima isyarat (signal) hormonal dan

meneruskan isyarat tersebut ke bagian sel sendiri atau sel lainnya. Protein selaput plasma juga

berfungsi sebagai pengikat komponen sitoskeleton dengan senyawa-senyawa ekstraseluler.

Protein-protein permukaan luar memberikan cirri individual sel dan macam protein dapat

berubah sesuia dengan diferensiasi sel. Protein-protein pada membran sel banyak juga yang

berfungsi sebagai enzim terutama yang terdapat pada selaput mitokondria, retikulum

endoplasma dan kloroplas. Sebagai contoh, senyawa-senyawa fosfolipid membran plasma

disintesis oleh enzim-enzim yang terdapat pada membran retikulum endoplasma.

Protein membran sel memiliki kemampuan bergerak, sehingga dapat berpidah tempat.

Perpindahan berlangsung ke arah lateral dengan jalan difusi. Namun tidak semua protein

mampu berpindah tempat. Beberapa jenis protein integral tertahan dalam selaput oleh

anyaman molekul-molekul protein yang berada tepat di bawah permukaan dalam selaput

plasma. Anyaman ini berhubungan dengan sitoskelet atau rangka sel.

Struktur fisiko-kima protein selaput sel kurang diketahui, mengingat bahwa

bentuknya sangat bervariasi. Berdasarkan kajian mikroskopis dan teknik freeze fracture

diketahui bahwa protein dalam selaput sel berbentuk globular. 

Membran sel berfungsi sebagai barier semipermeabel yang memungkinkan molekul yang

berukuran kecil dapat keluar masuk ke dalam sel. Hasil pengamatan mikroskop elektron

terhadap membran sel menunjukkan bahwa membran sel merupakan lipid bilayer. (disebut

sebagai fluid-mosaic model). Molekul penyusun utama adalah fosfolipid, yang terdiri dari

bagian kepala yang polar (hidrofilik) dan dua ekor nonpolar (hidrofobik). Fosfolipid ini

tersusun atas bagian nonpolar membentuk daerah hidrofobik yang diapit oleh daerah kepela

yang pada bagian dalam dan luar membran.

a. Kompartemenisasi

Membran sel merupakan selaput berkelanjutan dan tidak putus yang membatasi dan

menyelubungi suatu ruangan (kopertemen).

b. Komunikasi antarsel

Pada organisme bersel banyak, membran sel bertanggung jawab terhadap interksi antara sel

satu dengan yang lainnya. Alat tubuh pada umumnya terdiri dari macam sel yang berbeda

yang harus bekerja sama untuk melaksanakan fungsi keseluruhan.

c. Transport Membran

d. Tranduksi Sinyal

e. Penyediaan Enzimatik

2.2 Kanal Ion & Fungsinya

Kanal ion merupakan protein penyusun pori yang mengontrol gradien voltage

melintasi membran plasma (mengontrol potensial sel) dengan memungkinkan aliran ion

berdasarkan gradien elektrokimia. Mekanisme kerja kanal ion pertama kali dihipotesiskan

oleh ahli biofisika (Alan Hodgkin dan Andrew Huxley, 1951), yang menyatakan bahwa ion

bergerak melalui “lubang” di membran sebagai hasil daya elektrokimia (aliran arus listrik).

Lubang bersifat selektif, hanya ion tertentu yang bisa lewat (misalnya Na+, K+ , Ca2+ dan

lain-lain). Lubang atau kanal membuka dan menutup secara random, tapi pembukaan secara

kinetik dipengaruhi oleh voltase dan waktu. Hodgkin and Huxley membuktikan bahwa untuk

membuka dan menutup kanal mengalami berbagai kondisi konformasi, sebagai berikut

a. Aktivasi, yaitu proses pembukaan kanal saat terjadi depolarisasi

b. Inaktivasi, yaitu kanal menutup selama depolarisasi berlangsung

Pemahaman tentang kerja kanal lebih lanjut dibuktikan dengan teknik perekaman

elektrik (metode Patch Clamping) Komponen molekuler kanal teridentifikasi pertama kali

dengan metode kloning molekuler. Kanal ion tersusun dari beberapa sub-unit protein

membentuk suatu pori-pori. Lubang kanal disusun oleh subnit utama (subunit a), yang

menentukan infrastruktur kanal. Selain itu beberapa kanal (kanal K+, Na+ dan Ca2+),

mengandung protein pelengkap yang dapat memodifikasi sifat kanal.

Dilihat dari segi zat terlarut (substrat) yang dipindahkan dan arah pemindahannya,

transpor zat terlarut yang terdapat di dalam sel dapat dibagi menjadi 3 jenis:

1. Uniport: hanya membawa satu substrat, contoh: glucose permease

2. Symport: 2 substrat dipindahkan secara simultan dengan arah yang sama

3. Antiport: 2 substrat dipindahkan secara simultan dengan arah yang berlawanan

Semua jenis transport diatas digolongkan ke dalam jenis system kotransport ( termasuk ke

dalam jenis transpor aktif sekunder, dimana dalam prosesnya disupport oleh gradien

konsentrasi ion).

Fungsi kanal ion

Kanal ion terdapat pada hampir setiap sel. Kanal ion berfungsi untuk transport ion,

pengaturan potensial listrik melintasi membran sel, serta sinyaling sel. Kanal ion berperan

penting dalam proses normal tubuh. Beberapa penyakit terkait dengan disfungsi kanal ion

misal aritmia jantung, diabetes, epilepsi, hipertensi, cystic fibrosis, dan lain-lain.

Klasifikasi Kanal Ion Berdasarkan penyebab terbukanya kanal, kanal ion

diklasifikasikan :

a. Voltage-gated channel: kanal membuka dan menutup berdasarkan potensial membran

b. Ligand-gated channel (reseptor ionotropik): kanal terbuka setelah berikatan denganligan

pada domain ekstraselular, kemudian terjadi perubahan konformasi, diikuti dengan aliran ion

c. Other-gated channel: aktivasi/inaktivasi oleh second messenger di bagian dalam sel.

Berdasarkan ion yang melintasi kanal:

a. Kanal Na+

b. Kanal K+

c. Kanal Ca2+. Kanal Cl+ atau kanal ion

Fungsi dan Struktur Kanal Na

Kanal Na tergantung voltage merupakan golongan protein membran yang memediasi

masuknya dengan cepat ion Na+, sebagai respon depolarisasi membran untuk

membangkitkan potensial aksi dalam sel yang dapat teraktivasi. Kanal Na berperan penting

dalam inisiasi potensial aksi. Aktivasi kanal menyebabkan masuknya Na+ ekstraseluler ke

dalam sel. Kanal Na merupakan heterooligomer yang tersusun dari subunit α dan β. Subunit α

terdiri 4 domain, masing-masing terlipat menjadi 4 heliks transmembran, terhubung dengan

potein lain seperti subunit β. Keempat domain terlipat bersama membentuk pusatpori.

Subunit β merupakan protein membran dengan domain transmembran tunggal dan berperan

mengatur kanal Na. Subunit β1 mempercepat kinetika aktivasi dan inaktivasi. Subunit β2

secara kovalen terikat pada α subunit, dan diperlukan untuk efisiensi kerja kanal.

Fungsi dan Struktur Kanal K+

Kanal K merupakan protein transmembran yang membentuk pori selektif terhadap ion

kalium. Umumnya kanal K terletak di membran plasma. Kanal K bertanggung jawab pada

repolarisasi potensial aksi dan refraktori (konsekuensi untuk kontraktilitas dan aritmia).

Kanal K juga berperan mengontrol durasi potensial aksi, mengatur potensial istirahat dan

otomatisitas. Struktur Kanal K terdiri dari subunit α (principal) dan β (auxiliary)

• Ca activated K+ channel: terbuka dengan adanya ion Ca atau sinyal lain

• Inwardly retifying K+ channel: muatan positif lebih mudah masuk

• “Leak” K + channel: terbuka secara konstitutif, untuk menjaga potensial membrane neuron

tetap positif

• Voltage gated K+ channel: terbuka/tertutup tergantung voltase transmembran Dalam

sistem biologis manusia.

• Pada sel eksitasi (contoh: neuron) berfungsi membangkitkan potensial aksi dan

mengistirahatkan potensial membran (gangguan terhadap kanal K pada otot jantung dapat

menyebabkan aritmia)

• Regulasi proses seluler seperti sekresi hormon (contoh: sekresi insulin dari sel beta

pankreas, sehingga gangguan kanal K dapat menyebakan diabetes).

2.3 Potensial Membran

Membran potensial dihasilkan oleh keseimbangan antara difusi ion-ion positif dan

negatif. Peristiwa pemompaan sodium potassium dimulai dari dinding membran yang

pemiable terhadap Na+. Ion Na+ membutuhkan channel untuk melewati membran karena

interaksi elektrostatis antara ion dan permukaan dalam channel (Gomulkiewicz, 2006). Tetapi

pada saat yang sarna, kekuatan dari pemompaan sodium-potassium akan memompa Na+

keluar dan menukar Na+ yang keluar dengan K+ yang masuk dengan perbandingan 3 banding

2. Yaitu setiap 3 ion sodium (Na+) yang keluar akan ditukar dengan 2 ion pottasium (K+)

yang masuk. Peristiwa tersebut akan menjaga keseimbangan konsentrasi ion Na+ tetap lebih

tinggi dibagian luar daripada di bagian dalam, dan konsentrasi ion K+ lebih tinggi di bagian

dalam daripada di bagian luar.

Ion natrium (Na+) juga banyak terkonsentrasi di bagian luar membran, ia juga

terpengaruh oleh peristiwa difusi, tetapi tidak seperti Cl-, Na+ tidak mampu ditahan oleh

tekanan elektrostatis karena bagian dalam sel yang bermuatan negatif akan saling tarik-

menarik dengan ion natrium yang positif. Bila Na+ mampu untuk berdifusi kedalam membran

dan terdorong untuk masuk ke dalam membran karena tekanan elektrostatis.

2.4 Tetrodotoxin (TTX)

Tetrodotoxin (TTX) adalah komponen utama yang terkandung di ikan buntal dari

family Tetraodontidae. Hewan yang mengandung TTX tidak terbatas pada ikan buntal saja,

yaitu termasuk pada salamander, katak, kepiting, gurita dan bintang laut. Pada ikan buntal

TTX disekresikan di ovarium dan liver tetapi organ lanin termasuk kulit, intesine dan

musculus mengandung TTX juga di beberapa spesies ikan buntal. Alasan mengapa ikan

buntal didistribusikan begitu luas adalah TTX yang tidak diproduksi langsung oleh ikan

buntal tetapi diproduksi oleh bakteri Vibrio sp. dibeberapa spesies dan kemudian memasuki

tubuh hewan melalui rantai makanan. TTX sangat bercacun terhadap mamalia dengan LD50

dengan kandungan 10g/kg. Namun, hewan yang mempunyai TTX dalam tubuhnya memiliki

kemampuan tahan akan racun TTX (Narahashi, 2008).

TTX berikatan dengan reseptor neurotoxin di subunit-α dari voltage gated sodium

channel dan mengeblok arus dari ion sodium dengan menutup jalan pori dari channel. Ikatan

ini menginhibit perambatan dari potensial aksi, dengan cara melumpuhkan fungsi nervus dan

otot. Peran dari voltage gated sodium channel yang memicu inisiasi potensial aksi dengan

depolarisasi membran untuk membangkitkan potensial aksi dalam sel yang dapat teraktivasi.

Karena TTX berikatan dengan pori pada subunit α yang dimana pori tersebut

menghubungkan ke protein kanal lain. Dengan terhambatnya inisiasi potensial aksi hantaran

impuls menjadi terputus.Reseptor TTX pada kanal voltage-gated ada 2 jenis yaitu tipe

resisten yang terutama terdapat pada jantung dan tipe sensitif yang mendominasi bagian

tubuh lainnya. Dengan penutupan terutama pada reseptor sensitif yang ada di sekujur tubuh

(pada otot skelet dan otot halus GI Tract) menyebabkan blokade terhadap masuknya Na+

terutama pada kanal yang cepat dalam transpor Na+ konsentrasi tinggi. Akibatnya terjadi

paralisis di sekujur tubuh karena otot skelet terblokade sinyalnya.

Akibat dari lumpuhnya fungsi nervus dan otot, terjadi efek samping, yaitu vomit

karena paralisis spinchter di bagian proksimal esofagus dan gerakan peristaltik

gastrointestinal terganggu. Pada kasus sesak nafas, otot halus tractus respiratori terganggu

aktivitasnya karena blokade sinyal akibat TTX sehingga gerakan kurang sinkron karena

perbedaan impuls yang didapat.

Neurotensin meningkan haemotocrit dan solid total serta mengurangi tekanan arterial

pada saat sama sekresi terjadi. Pemberian atropin oleh dokter dikarenakan atropin mengeblok

semua efek cardiovaskular dari neurotensin dan mengurangi efek yang dihasilkan oleh

absorbsi dan sekresinya. TTX hanya mengeblok peningkatan absorbsi tapi tidak mengeblok

sekresi pada efek cardiovaskularnya. (Mailman, 1988).

BAB III

KESIMPULAN

Diduga kucing teracuni oleh tetrodotoxin (TTX) karena pemilik salah memberi pakan.

TTX bekerja dengan cara berikatan dengan reseptor neurotoxin di subunit-α dari voltage

gated sodium channel. Akibatnya arus dari ion sodium terblok. Ikatan ini menginhibit

perambatan dari potensial aksi, dengan cara melumpuhkan fungsi nervus dan otot.

Peran dari voltage gated sodium channel yang memicu inisiasi potensial aksi dengan

depolarisasi membran untuk membangkitkan potensial aksi dalam sel yang dapat teraktivasi.

Karena TTX berikatan dengan pori pada subunit α yang dimana pori tersebut

menghubungkan ke protein kanal lain. Dengan terhambatnya inisiasi potensial aksi hantaran

impuls menjadi terputus. Akibatnya terjadi paralisis di sekujur tubuh karena otot skelet

terblokade sinyalnya.

Akibat dari lumpuhnya fungsi nervus dan otot, terjadi efek samping, yaitu vomit

karena paralisis spinchter di bagian proksimal esofagus dan gerakan peristaltik

gastrointestinal terganggu. Pada kasus sesak nafas, otot halus tractus respiratori terganggu

aktivitasnya karena blokade sinyal akibat TTX sehingga gerakan kurang sinkron karena

perbedaan impuls yang didapat.

DAFTAR PUSTAKA

Derobertis, E.D.P and de Robertis, E.M.F. 1980. Cell Biology, 7thed. W.B. Saunders. Philadelphia.

Gomulkieciwcz, Jan. 2006. Ion Trasnport Through Cell Membrane Channels. Wrcolaw Technical University: Poland.

Jam, M.K. 1988. Introduction to Biological Membranes,2nded. Wisley Publishing. New York.

Mailman, D. 1988. Effects of atropine and tetrodotoxin on neurotensin-induced ileal sodium transport in the dog. British Journal of Pharmacology: United Kingdom.

Narahashi, Toshio. 2008. Tetrodotoxin. Proc. Japan Academy. Japan.

Singer, S.J. and Nicolasn, G.L. 1972. The Fluid Mozaic Model of the Structure of Cell Membranes. Science 175:720-731.