UJI TOKSISITASUJI TOKSISITAS

Pendahuluan

Uji toksisitas dapat dilakukan dengan 2 cara :a) Kualitatif Biasanya dilakukan atas dasar gejala

penyakit yang timbul Akib t tid k ifik j l / kit Akibat tidak spesifiknya gejala/penyakit

akibat keracunan (tidak ada/belum didapat gejala yang khas / “pathognomonik” bagi setiap keracunan

b) K tit tifb) Kuantitatif

Uji t k i it Uji toksisitas

Kuantitatif

• Uji toksisitas terhadap hewanuji

• Penelitian epidemiologi

2 Cara

Kualitatif Berdasar atas gejala yangKualitatif • Berdasar atas gejala yang timbul

• Respon tubuh terhadap racuntidak spesifik karena belum adapyang khas (Pathognomonik)

Uji KualitatifGejala Keracunan & PenyebabnyaGejala Keracunan & Penyebabnya

Gejala Penyebab

Fibrosis SiO2, Fe, Asbest, CO, Co, dllGranuloma Be, Bakteri, Fungi,dllDemam Mn, Zn, Co, Pb, dllAlergi Ni, TDI, Cr, berbagai zat organik, dllAlergi Ni, TDI, Cr, berbagai zat organik, dll Asfiksia CO, H2S, CO2, SO2, NH3, CH4

Mutagenesis Radiasi pengion, benzene, metil HgKarsinogenesis Aminodifenil Asbest benzidine vinilklorodaKarsinogenesis Aminodifenil, Asbest, benzidine, vinilklorodaTeratogenesis As, F, metil Hg, TEL, benzeneKeracunan sistemik* Pb, Cd, Hg, F, Va, P, Bo, Ti, TEL*) keracunan sistemik, dengan racun yang sengaja dibuat untuk meningkatkan ekonomi,

disebut racun ekonomi (pestisida)

G l (B )Granuloma (Be)

Fibrosis

Asfiksia

T t iTeratogenesis

Hewan ManusiaHewan Manusia

Analisis Kuantitatif

Sebelum melakukan uji kuantitatif :

Kenali sifat kimia fisika xenobiotikKenali sifat kimia-fisika xenobiotik

Penting !!!

Untuk menentukan :

• Portal entri dalam uji toksisitas• Hewan uji yang akan digunakan

Analisis KuantitatifIstilah untuk menyatakan toksisitas suatu zat : Dosis Letal (LD)

• Jumlah zat yang betul – betul masuk ke dalam tubuh organismeJumlah zat yang betul – betul masuk ke dalam tubuh organismeuji yang menyebabkan respons berupa kematian organisme uji

• Untuk mencari dosis aman menggunakan LD50 (dosis yang mematikan 50% organisme

)uji)

Konsentrasi Letal (LC)• Konsentrasi zat yang berada di luar tubuh organisme yang• Konsentrasi zat yang berada di luar tubuh organisme yang

menyebabkan respons berupa kematian organisme uji• Mempermudah menentukan konsentrasi zat yang aman yang

boleh ada di lingkungan

Analisis Kuantitatif

Istilah toksisitas yang lain untuk menentukan dosis aman :

NOEL (no observed effect level)

NOAEL (no observed adverse effect level)

NOEL

NOAEL

Analisis Kuantitatif

Tujuan :

Penting untuk mengenal rantai makanan :

Memprediksi perginya racun apabila racun memasuki lingkungan tertentu

Uji toksisitas dilakukan berurutan

zat yang terakumulasi di dalam organisme tentunya akan t k l i l di

berurutan dengan melihat

tingkat trofis organisme uji

terakumulasi pula di organisme dengan tingkat trofis yang lebih tinggi

Analisis Kuantitatif Gambar Rantai Makanan, Ukuran dan Tingkat Trofis

Uji T k i itUji Toksisitas Tujuan :

Menilai efek akut sub akut & kronis Menilai efek akut, sub akut & kronis

Uji dilakukan berdasarkan waktu Merupakan kendala utama

3 (tiga) kelompok uji toksisitas :

1) Uji Akut / Uji Tingkat I Uji jangka pendek1) Uji Akut / Uji Tingkat I Uji jangka pendek

2) Uji Sub kronis / Uji Tingkat II

3) Uji Kronis / Uji Tingkat III

0 LD50, LC50, dermal dan iritasi mataUji mutagenisitas/karsinogen tk 1

1-

Uji mutagenisitas/karsinogen tk. 1Sensitivitas kulit

Uji 90 hari – tikus, mencit

2-

Metabolisma/farmakokinetika pada hewan

TeratologiSkema Uji Toksisitas

3-

Uji mutagenisitas/karsinogen tk. 2

Studi 90-180 hari pada anjing atau monyet

jSecara lengkap :

4-Reproduksi

Toksisitas kronis-tikus, mencit

5- Uji mutagenitas tk 3

6-

Uji Tingkat ITerdiri atas :• Uji dosis-respons untuk mencari LD/LC dan kemungkinan

kerusakan berbagai organ• Uji iritasi mata dan kulit• Uji iritasi mata dan kulit• Screening pertama terhadap mutagenisitu (SAL, MOLY, ABS

dan SCE)

SAL = Ames Salmonella/microsome mutagenesis assay ABS = Assay for chromosome abberation SCE = Sister chromated exchange induction MOLY = Mouse lymphoma L5178Y cell mutagenesis assay

Uji Tingkat IUji D i R k i LD/LCUji Dosis – Respons untuk mencari LD/LC :

Dilakukan sesuai : Dilakukan sesuai :• sifat fisis kimiawi xenobiotik, • pemilihan organisme (derajat rendah) yang paling relevan

berdasarkan portal entri

Lama pengujian : 24 – 96 jam

T h Tahapan : • Tahap I :

untuk perkiraan kasar letak rentang dosis LD/LC 50/100 yang dicari dengan cara Least Square atau Metode Probitg q

Uji LD 50

Uji LC50Uji LC50

Uji Tingkat I

Uji I i i M & K liUji Iritasi Mata & Kulit :

Dikenal sebagai : Draize Test Dikenal sebagai : Draize Test Uji iritasi mata :

zat yang akan diuji dimasukkan pada salah satu matanya, mata yang lain sebagai kontrolyang lain sebagai kontrol

• Jenis hewan uji : kelinci albino

• Waktu pemantauan : setelah 24 jam, 48 jam & 96 jam

• Hasil dinilai dari gejala yang timbul pada mata :edema, kekeruhan kornea, reaksi terhadap cahaya, pelebaran vaskuler dan kemerahan

Uji Tingkat IUji Tingkat I

Uji Iritasi Kulit :Uji Iritasi Kulit :

Bisa dilakukan langsung pada kulit Tujuan : Tujuan :

• Untuk mencari iritasi primer, sensitisasi kulit, foto-toksisitas dan foto sensitisasi

A. Uji iritasi primer : B. Uji sensitisasi kulit :

• dilakukan pada kulit punggung, kulit telinga atau mencelupkan seluruh tubuh hewan kedalam cairan uji (2 uji terakhir sudah tidak digunakan lagi)

• untuk mengetahui apakah xenobiotik menggangu sistem imunitas

• hewan uji : mencit (guinea pig)digunakan lagi)

• hewan uji : kelinci albino

• evaluasi : setelah 24, 48 & 96 jam

k k h ik

• hewan uji diberi xenobiotik 3 hari sekali selama 2 minggu, dengan selang istirahat 2minggu

l i l h 24 48 & 96 j• skor keparahan secara numerik • evaluasi : setelah 24, 48 & 96 jam

Uji Tingkat IUji Tingkat I

Uji Iritasi Kulit :Uji Iritasi Kulit :

C. Uji Fototiksiti & Fotosensitisasi:

D. Uji Mutagenisitas :Fotosensitisasi:

• untuk melihat efek dari kombinasi xenobiotik dengan cahaya, terutama sinar UV

• dilakukan dengan uji SAL, ABS, SCE & MOLY

• SAL (Ames test) bersifat reverse mutation test hewan uji : Salmonella typhmuriumy

• merupakan modifikasi dari uji sebelumnya (setelah aplikasi xenobiotik, dilakukan penyinaran dengan UV)

hewan uji : Salmonella typhmurium• Uji essei untuk aberasi kromosom : Uji ABS, SCE & MOLY mekanisme aberasi setiap test berbeda yang dicari : - kromosom terputus (breaks)dengan UV)

• hewan uji : mencit (guinea pig); kelinci albino

•evaluasi : setelah 24 48 & 96 jam

yang dicari : - kromosom terputus (breaks), - terjadi pertukaran antar bagian

kromosom (sister chromatid)• hewan uji : sel hidup sel sumsum tulang tikus,

sel limfosit tikus penderita kanker dsb•evaluasi : setelah 24, 48 & 96 jam sel limfosit tikus penderita kanker,dsb

Uji Tingkat I

Uji akut dan khronis telah terlaksana dalam tahun ke-1

tidak dapat mewakili

uji ini dilakukan pada sel derajat rendah

tidak dapat mewakili uji jangka panjang

PENTING !!!

Terutama jika data ujiakan diekstrapolasikanakan diekstrapolasikan

pada manusia

Mewakili uji subkronis

Uji Tingkat II Mewakili uji subkronis Waktu essei :

• Aplikasi pada kulit : 30 hari• Studi inhalasi : 30 – 90 hari• Uji oral : 90 hari• Uji oral : 90 hari

Tujuan : mendapatkan nilai NOEL atau NOAEL, dst Dosis yang diujikan divariasikan 3-4 variasi :

• Dosis tinggi menyebabkan kematian• D i i j kk NOEL• Dosis ringan menunjukkan NOEL

Hewan uji : tikus, anjing atau kera ; (jantan : 10-20 ekor & betina : 10-20 ekor pada setiap level dosis yang diberikan)

Observasi yang dilakukan terhadap:ti t b h t lit bidit t k isetiap organ tubuh, mortalitas, morbiditas, mata, konsusmsi

makanan, berat badan, respons neurologis, perilaku tidak normal, respirasi, elektro kardiogram (EKG), elektro-encefalogram (EEG), hematologi, biokimia darah, analisis urin & tinja, kerusakan orgnmakroskopis

Uji Tingkat IITujuan Observasi yang dilakukan : Skrining kedua terhadap mutagenisiti

Uji teratologi & uji reproduktif Uji teratologi & uji reproduktif Uji farmakokinetik Uji perilakuUji perilaku Uji interaksi, seperti sinergisme, antagonisme dan

aditivisme

semuanya diselesaikan dalam waktu dua-setengah tahun

Uji Tingkat III/Uji Kronis Dilakukan dalam jangka panjang Mewakili separuh usia hidup hewan uji, bahkan lebih dari satu

generasiY dilih t t d i b bk f k i d Yang dilihat : rentang dosis yang menyebabkan efek ringan danberat

• Bila rentang sempit zat berbahaya• Bila rentang lebar zat tidak/kurang berbahaya• Bila rentang lebar zat tidak/kurang berbahaya• Contoh :

- Rentang CO : (100 – 250) mg/m3

- Rentang kafein : (100 mg – 10 gr)/m3Rentang kafein : (100 mg 10 gr)/m kafein dianggap kurang berbahaya

Uji terpenting : Uji karsinogenitas, teratogenitas & reproduksi

Uji Tingkat III/Uji KronisTujuannya untuk menguji :

Mutagenisiti pada mamalia Karsinonegisiti pada tikus selama 2 tahun Karsinonegisiti pada tikus selama 2 tahun Farmakokinetika pada manusia bila relevan Klinis pada manusia

D t id i l i t k f k t hd k k t d Data epidemiologis untuk efek terhdap eksposur akut dan kronis

Pengujian suatu zat, tergantung pada penggunaannya dan kemungkinan eksposur yang dapat diterimakemungkinan eksposur yang dapat diterima manusia/masyarakat

Uji Tingkat III/Uji KronisD l ji i k III Dalam uji tingkat III :• Cari spesies yang cukup

sensitif• Ambil spesies dengan

Uji teratogenitas : pada mamalia & jenis

pakis/ fernsp gmutasi spontan yang moderat (1,5%)

Uji Mutagenisitas :

pakis/ ferns

Uji karsinogenitas : pada mamalia

Mendasari semua proses perubahan genetik

Hasil akhir : mutasi pada • sel genetik terjadi mutan

(jantan & betina)

d b b i fsel genetik terjadi mutan• sel somatik terjadi

kanker• Sel embrio terjadi

monster atau cacat bawaan

pada berbagai fase pertumbuhan

dan berbagai portal entrimonster atau cacat bawaan

Organ Diperiksa Secara Patologi Organ Diperiksa Secara Patologi pada Uji Subkhronis& Khronis

Ad l L i K l j l d hAdrenalSumsum Tulang, TulangCaecum

LaringHatiParu-paru, bronkhi

Kelenjar ludahSaraf skiatikaVesika seminales

CaecumColonDuodenumEsofasgus

Kelenjar limfeKelenjar susuRahang bawah

KulitLimpaSaraf spinalesEsofasgus

MataKandung empeduIleum/usus halus

Rahang bawahRonga hidungIndung telurP ti id

Saraf spinalesLambungTestesOt t hJejunum/usus halus

Ginjal

ParatiroidPituitariProstat

Otot pahaTimusKandung kencing

Rektum Uterus, dll

Uji Toksisitas & Rantai MakananH k k ji k i i b d k ji d f fi d i Hakekat uji toksisitas : berdasarkan uji pada taraf trofis dari yang terendah sampai yang tertinggi

Hewan uji dari berbagai tingkat trofis berbeda dengan lokasi Hewan uji dari berbagai tingkat trofis berbeda dengan lokasi geografis dipilih atas dasar hewan dan/atau tanaman yang ada

C t h h ji Contoh hewan uji :• Untuk perairan : dapat dilihat di buku Standard Method for the

Examination of Water & Waste Water (APHA, 1975)

• Untuk toksin terestrial : digunakan hewan mulai dari cacing (Eiseina foetida), sampai mamalia seperti tikus, anjing, kera, dll.

C t h R t i M kContoh Rantai Makanan

Contoh Rantai MakananContoh Rantai Makanan

Uji Toksisitas & Rantai Makanan

O i Ti k T fi IOrganisme Tingkat Trofis I:• Contoh (di perairan) : Selesnstrium capricornatum & Chlorella vulgaris,

algae air tawar karena banyak didapat & mudah dikultur

• Ujinya didasarkan atas produksi biomassa selama 2 hari dengan berbagai konsentrasi toksikan

• Yang dicari : konsentrasi toksikan yang dapat menghambatYang dicari : konsentrasi toksikan yang dapat menghambat pertumbuhan sebanyak 50%

• Cara pengujian :• Algae diinokulasikan ke dalam tabung berisi xenobiotik, disertai tabung kontrol

Dii k b i d l i k b t l 2 h iDiinkubasi dalam inkubator selama 2 hari

• Pada akhir hari ke-2 : algae difilter, ditimbang beratnya

• Biomassa algae digambarkan terhadap konsentrasi dan diekstrapolasi EC50(mg/dm) nilai ini dapat digunakan untuk mengetahui dampak yang akan ( g ) p g g p y g

terjadi bila konsentrasi toksikan di suatu perairan diketahui

Uji Toksisitas & Rantai MakananOrganisme Tingkat Trofis II:Organisme Tingkat Trofis II:

Contoh : Daphnia magna, Artemi Salina

Parameter yang digunakan : efek toksikan terhadap individuy g g p

Respons yang dilihat : immobilisasi

Cara pengujian :• Ke dalam tiap tabung berisikan konsentrasi toksikan yang berbedaKe dalam tiap tabung berisikan konsentrasi toksikan yang berbeda

dimasukkan 10 ekor hewan uji, disertai dengan tabung kontrol

• EC50 didapat dengan ekstrapolasi kurva

• Uji dilakukan triplikatj p

Pada uji akut dicari EC dalam waktu 24 jam

Pada uji kronis yang digunakan untuk uji reprodukasi dicari EC dalam kt 14 h iwaktu 14 hari

Uji Toksisitas & Rantai MakananO i Ti k T fi III O i Ti k T fi IVOrganisme Tingkat Trofis III:Tingkat trofis III tidak diiukutserakan

dalam uji toksisitas, karena baik biokimia dan faalnya sama dengan

Organisme Tingkat Trofis IV: Di lingkungan akuatik diwakili

oleh ikan Yang dicari : LD50 & LC50.y g

tingkat trofis IV dengan berbagai pengecualian.

Yang dicari : LD50 & LC50. Uji akut dilakukan dalam 96 jam Uji kronis dilakukan dalam 14 hari

Organisme Tingkat Trofis V: Menggunakan hewan atau burung pemakan ikan Yang dicari : LD50 atau NOEL dengan memeriksa darahnya Uji dilakukan dengan memasukkan toksikan per oral atau Uji dilakukan dengan memasukkan toksikan per oral atau

dengan suntukan intra peritoneal Uji yang dilakukan : uji akut dan kronis

Uji Toksisitas Uji Toksisitas Atas Dasar Dosis Respons

Maksud uji dosis-respons :Untuk mengetahui apakah ada hubungan antara xenobiotik dengan respons organisme dan bagaimana hubungan tsbdengan respons organisme dan bagaimana hubungan tsb.

Tujuan : mencari dosis aman bagi manusia

Dosis yang digunakan dikaitkan dengan respons yang dicari ataupun dikaitkan dengan tujuan eksperimen

Dosis dapat berupa : LD,LC atau ED saja

Uji Toksisitas Atas Dasar Dosis Respons

Respons yang dicari : berupa kematian ataupun respons perubahan fungsi atau

biokimiawi organismeg

Yang penting : dosis dan respons harus dapat diukur secara kuantitatif

Uji d i Uji dosis respons : menguji respons organisme percobaan pada berbagai dosis

tertentu, untuk periode eksposur tertentu, untuk mendapatkan respons yang secara matematis konsistenmendapatkan respons yang secara matematis konsisten

misalnya : dengan meningkatnya dosis, jika respons konsisten maka akan meningkat pula responsnya

Uji Toksisitas Atas Dasar Dosis Respons

Hal yang perlu ditentukan lebih dahulu : Organisme percobaan

Penentuan respons yang dicari Penentuan respons yang dicari Penentuan periode pemaparan atau lamanya

percobaan Penentuan seri dosis

Organisme Percobaan

Organisme yang dipilih :

Yang paling sesuai untuk percobaan xenobiotik tertentu

Yang mempunyai karakteristik biokimiawi & mekanisme toksisitasnya sama atau mirip dengan y p gmanusia

jika hal ini tidak/belum diketahui, maka pemilihan berdasarkan metode standarpemilihan berdasarkan metode standar

NIlai LD50 Untuk Cypermetrin Pada NIlai LD50 Untuk Cypermetrin Pada Berbagai Hewan Uji (tidak sama)

Hewan Uji LD50 (mg/kg)Tikus besar (rat) 251us besa ( at)TikusHamster Siria

58400Hamster Siria

Hamster CinaAnak Sapi

400203500Anak Sapi

Anak BabiKambing

500142-284>600Kambing 600

Organisme PercobaanKriteria hewan uji : Kalau dapat secara genetis identik

Faktor penting lain yang perlu diperhatikan :

Dilakukan berjenjang dari organisme bersel tunggal sampai yang berderajat tinggi

Anatomi

Faal

Spesies terpilih

Berat, ukuran, anatomi, fisiologi

Spesies

Bagaimana hewan uji gtertentu

Usia, gizi, keturunan, dll

bereaksi terhadap zat yang diujikan

S iti it l iSensitivitas populasi

AnatomiA t i

Luas permukaan hewan kecil >>hewan besar

Anatomi

Metabolisme : Semakin besar hewan ∑ makanan yang

diperlukan >>>PENTING !!

Dalam

Karakteristik membran antara otak dan sirkulasi

Contoh : Dalam interpolasi dosis aman

bagi manusia

- Membran hamster sulit ditembus DDT LD50 oral : 5000 mg/kg BB

- Membran mencit mudah ditembus DDT - LD50 oral : 100-200 mg/kg BB

Fisiologi / FaalT b h hijT b h hij Tumbuhan hijau : dapat berfotosintesa & tidak mempunyai syaraf

Hewan petelur (itik) : biasa mengerami telurnya dalam keadaan relatif puasa

C

O

Tumbuhan hijau : dapat berfotosintesa & tidak mempunyai syaraf

Hewan petelur (itik) : biasa mengerami telurnya dalam keadaan relatif puasa biasa mengerami telurnya dalam keadaan relatif puasa dalam fungsinya : berat badan itik betina akan turun dengan 25 – 30% lemak yang ada digunakan untuk keperluan energinya terjadi pelepasan insektisida dari lemak, masuk sirkulasi dan

kemungkinan itik akan keracunan dan mati

O

N

biasa mengerami telurnya dalam keadaan relatif puasa dalam fungsinya : berat badan itik betina akan turun dengan 25 – 30% lemak yang ada digunakan untuk keperluan energinya terjadi pelepasan insektisida dari lemak, masuk sirkulasi dan

kemungkinan itik akan keracunan dan matikemungkinan itik akan keracunan dan mati Hewan berdarah dingin : enzim biotransformasinya mempunyai aktivasi yang rendah sehingga insidensi kanker pada ikan rendah (karsinogen perlu enzim

T

O

kemungkinan itik akan keracunan dan mati

biotransformasi untuk membentuk metabolit yang karsinogenik) Kelinci : mempunyai enzim atropin esterase tidak peka terhadap atropin jika dipakai sbg hewan uji untuk atropa belladona tidak timbul efek

H

jika dipakai sbg hewan uji untuk atropa belladona tidak timbul efek

Spesies K k i h dKepekaan spesies terhadapkarsinogen berbeda-beda

C t h

Ca paru-paru PAH + enzim biotransformasi (aril hidrokarbon hidroksilase) akan membentuk metabolit

Contoh

hidrokarbon hidroksilase) akan membentuk metabolit yang karsinogenik

Bakat alergi dan lain-lain penyakit tergantung dari spesies

Mutasi spontan pada berbagai spesies hewan akan berbeda-beda

dalam uji karsinogenisitas biasanya diambil bakat mutasinya yang sedang sajabakat mutasinya yang sedang saja

Respons Respons yang dilihat :

respons sangat ringan sampai pada yang parah (kematian)

Yang penting : Yang penting :• respons dapat diukur secara kuantitatif• Respons yag diteliti akan memperlihatkan korelasi matematis

yang konsisten• Terdapat variasi respons antar spesies• Terdapat variasi respons antar spesies

Respons yang sering dilihat : kematian karena kesulitan dalam menentukan hewan uji mati atau

immobil saja perhatikan periode waktu observasi sehingga waktu terjadi

kematian diketahui

Perioda Eksperimen Periode eksperimen : jam, hari, minggu dan tahun

ada uji jangka pendek (Short Term Test/STT) ada uji jangka panjang (Long Term Test/LTT)j j g j g ( g )

Perhatikan juga : • interval waktu eksposur, • konsentrasi zat pemaparkonsentrasi zat pemapar, • lamanya observasi setelah dipapari

PENTINGPENTINGdalam perhitungan mencari dosis aman

Penentuan Seri DosisS i d i l di k l bih d h l b l Seri dosis perlu ditentukan terlebih dahulu sebelum dilakukan percobaan

Jika rentang konsentrasi telah diketahui Jika rentang konsentrasi telah diketahui maka dapat dipakai acuan baku mutu contoh : untuk buangan industri, maka dapat dipakai

acuan baku mutu air buanganacuan baku mutu air buangan

Pada prakteknya : perlu penelitian awal karena dalam penentuan LC & LD : organisme uji karena dalam penentuan LC & LD : organisme uji

harus bertahan minimal 96 jam

Kurva Dosis Respons Setelah data terkumpul : disajikan dalam bentuk grafik dosis-respons biasanya : kurva distribusi frekuensi kumulatif biasanya : kurva distribusi frekuensi kumulatif

Kurva membentuk huruf S mempunyai fungsi sbb :

1 Fungsi ini merupakan fungsi logistik

ye

YF y11 Fungsi ini merupakan fungsi logistik

Kurva dapat dibuat linier dengan Melakukan logit

yf bilklfl it

k

jj xxp

yyf

yf

y maka ,yf

apabilamaka ,1

lnyflogit

j

jj1

Kurva Dosis Respons

k

jjj xxp

exp1

1

1

k

xpxp

1lnxplogit

,....,,, : dimana 321'

Persamaan p(x) dapat

xp

x,....,x,x,x0Dpx,....,x,x,x1Dp

1

k321

k321

diselesaikandengan regresi ganda biasa sehingga eksponen (αi & βj)

diketahui dan dapat

kk

k

jjj

xxxxp

x

.....2211

1

diketahui dan dapat dikembalikan/disubstitusikan

pada persamaan semula kkp 2211

Kurva Dosis Respons

Interaksi Interaksi yang dapat terjadi :

• Interaksi Kimia Interaksi karena reaksi kimiawi yang menimbulkan senyawa baru

yang bersifat lebih toksis• Interaksi Biologis interaksi yang terjadi dengan tubuh organisme yang menimbulkan

efek berlebih maupun berkurang Interaksi sangat dipengaruhi oleh dosis xenobiotik Interaksi antar xenobiotik dapat menimbulkan efek :

• Aditif• Sinergistik• Antagonistik

InteraksiI k i Adi if

Interaksi SinergistikInteraksi Aditif

Terjadi apabila efek kombinasi dua atau lebih xenobiotik

Terjadi apabila efek kombinasi dua atau lebih xenobiotik memberikan efek yang lebih dari pertambahan masing-masing zat

lebih xenobiotik merupakan pertambahan dari efek masing-masing zat

Dapat terjadi apabila :- xenobiotik memberikan efek

pada organ yang samal h t t tid k tid k Dapat terjadi apabila

mekanisme efek sama, identikal, ataupun berbeda

- salah satu zat tidak tidak menimbulkan efek bila diberikan sendiri, tetapi dapat meningkatkan efek daripada zat lain

Misalnya : 2 jenis organofosfat diberikan serentak terjadi efek aditif

p

Misalnya : etanol yang meningkatkan toksisitas karbon tetraklorida atau kloroform terhadap hati

terjadi efek aditif

InteraksiI k i A i ikInteraksi Antagonistik :

Terjadi apabila dua atau lebih kombinasi zat menimbulkan efek k d i t b h i i tyang kurang dari pertambahan masing-masing zat

Dapat terjadi apabila :• Zat yang satu menetralisasi efek zat yang lainZat yang satu menetralisasi efek zat yang lain• Terjadi reaksi kimiawi antar zat dan menimbulkan senyawa baru

yang krang toksik• Terjadi efek yang memodifikasi reaksi dengan enzim, sehingga

biotransformasi menjadikan zat yang toksis menjadi efektifbiotransformasi menjadikan zat yang toksis menjadi efektif• Terjadi kompetisi dalam untuk bergabung dengan reseptor yang

sama, sehingga terjadi blokade

Misalnya : CO dan O terhadap Hb Misalnya : CO dan O2 terhadap Hb

InteraksiMetoda skrining untuk melihat ada interaksi :

1) Tentukan LD20 masing-masing zat) 20 g g2) Kombinasikan kedua zat sekaligus

Bila respons > 40% : ada interaksi sinergisme Bila respons = 40% : ada interaksi aditif Bila respons = 40% : ada interaksi aditif Bila respons < 40% : ada interaksi antagonisme

Kurva Konsentrasi Subletal Konsentrasi subletal adalah konsentrasi xenobiotik di lingkungan

yang rendah atau tidak mematikan akibat adanya baku mutu lingkungan

A k h k t i bl t l ? K k t i d iki Apakah konsentrasi subletal aman ? Kapan konsentrasi sedemikian dapat membahayakan ? Efek xenobiotik belum dapat diketahu pasti Ada kemungkinan kumulasi perlu dipantau efek kronisnya Ada kemungkinan kumulasi perlu dipantau efek kronisnya

• Kurva dosis respon zat essensial dan non-essensial : Gambar 7.4 zat essensial (mikro-nutrien) adalah zat yang essensial dalam

jumlah kecil bagi faal tubuh yang normaljumlah kecil bagi faal tubuh yang normal akan menimbulkan kelainan apabila jumlah yang

tersedia tidak ada atau sangat minim, abnormalitas dapat timbul jika kadar zat yang ada

l bihi di l kmelebihi yang diperlukan.

Kurva Konsentrasi Subletal

Ekstrapolasi Bioessei Ke Manusia

T j ji bi i Tujuan uji bioessei : • Mencari dosis aman bagi manusia • Membuat standar kualitas lingkungan

Ekstrapolasi hasil bioessei ke manusia ditentukan oleh 2 sifat xenobiotik sbb :• Zat yang bersifat karsinogenik• Zat yang bersifat karsinogenik• Zat yang bersifat tidak karsinogenik

Ekstrapolasi didasarkan pada : Ekstrapolasi didasarkan pada : • Berat badan atau luas permukaan• Atau atas dasar farmakokinetika Physiologically based

pharmacokinetic model (PBPM)

Ekstrapolasi Bioessei Ke Manusia

Klasifikasi Karsinogenitas menurut International Agency Reseach on Cancer (IARC) :

Kategori Bobot buktiKarsinogenik bagi manusia

Mungkin sekali karsinogen bagi

Ada data pada manusia

Data manusia terbatas data hewan cukupMungkin sekali karsinogen bagi manusia

Mungkin karsinogen bagi manusia

Data manusia terbatas, data hewan cukup

Data pada manusia dan hewan terbatas

D t tid k k t k k d k t iTidak dapat diklasifikasi

Mungkin bukan karsinogen bagi manusia

Data tidak cocok untuk kedua kategori

Tidak ada data pada hewan & manusia

Ekstrapolasi Zat Tidak Karsinogenik

Berdasarkan atas berat badan (BB) dengan memasukkan berbagai faktor keamanan (safety factors), sbb

Thd (mg/kg/h) x 70 kgThd00 (mg/kg/h) x 70 kg• Safe Human Dose = -----------------------------

(SHD) SF( )

• THD = dosis threshold/ ambang, tanpa ada efek yang nyata• SF : 10---1000

Ekstrapolasi Zat Tidak Karsinogenik

SHD inhalasi:( )(BR)(C)(t)

SHD = ------------------mg/kgBB

• = % zat yang diabsorpsi paru-paru (= 100% bila tdk = % zat yang diabsorpsi paru-paru (= 100% bila tdk diketahui)

• BR = breathing rate• t = waktu paparan• t = waktu paparan• br x t = 30 m3/h = 24 jam• BB : 70 kg bagi laki-laki dan 60 kg bagi wanita

Ekstrapolasi Zat Karsinogenik

Semua zat yang dianggap karsinogenik, dalam analisis ini dianggap tidak mempunyai ambang aman

Dalam ekstrapolasi diambil angka yang diperkirakan dapat p g y g p pditerima oleh masyarakat

Misalnya : apakah orang dapat menerima atau mentolerir pertambahan satu orang penderita kanker dalam 100.000 p g ppenduduk atau satu orang per 10.000.000 penduduk

Maka SHD dapat dituluskan sbb :

Artinya :SHD = … x 10-5 – 10-7 Artinya : Eksposur seumur hidup akan

menambah satu penderita kanker per 100.000 dan/atau 10.000.000

penduduk

Ekstrapolasi Zat Karsinogenik

Efek racun dapat dipastikan jika :

Terjadi kecelakaan/kesalahan Terjadi kecelakaan/kesalahan Ada bukti dari hasil studi epidemiologis Ada pengalaman eksposur di industrip g p

Permasalahan Uji Toksisitas

Adanya berbagai Kontroversi & Argumentasi dari berbagai pihak :berbagai pihak :

• Organisme berbeda jauh dari manusia• Masyarakat penyayang binatang sangat

t ji t k i it d ikimenentang uji toksisitas sdemikian• Keadaan laboratorium berbeda dengan realitas

Masalah Organisme PercobaanH il ji d k i b Hasil uji dengan menggunakan organisme percobaan yang sedapat mungkin sensitivitasnya menyerupai/ mendekati manusia Tidak sempurna• Contoh : obat penenang ibu hamil Thalomide yang pada ujiContoh : obat penenang ibu hamil Thalomide yang pada uji

toksisitas hewan tidak didapat efek jelek, tetapi pada manusia terjadi focomelia

Dosis yag didapat dari percobaan (NOEL, NOAEL,LOEL,LOAEL) merupakan fungsi dari berbagai faktor :• Spesies patologi jumlah sampel rute eksposur usiaSpesies, patologi, jumlah sampel, rute eksposur, usia

pertama mendapat eksposur, perioda eksposur, lamanya observasi (dari awal sampai akhir eksperimen)

Perbedaan Lingkungan Alamiah & Perbedaan Lingkungan Alamiah & Lingkungan Laboratorium

Laboratorium Alam/Riil

D t dib t b b t Tid k d t dib t b b t Dapat dibuat bebas patogen Keadaan steril Cahaya buatan

Tidak dapat dibuat bebas patogen Tidak dapat disterilkan Cahaya alamiah tidak terkontrol

Eksposur konstan Populasi homoogen Zat racun murni

Eksposur tidak jelas Populasi heterogen Racun campuran

PemantauanL t b l k b k k li di d l li k b l Latar belakang : banyak sekali racun di dalam lingkungan yang belum diketahui efeknya

perlu pemantauan secara kontinyu

P t dil k k d Pemantauan dilakukan pada :• Aspek lingkungan• Kesehatan masyarakat

Menentukan efektifitas pemantauan masyarkat untuk berbagai xenobiotik : BEI (Biological Effect Indicators) menetukan jaringan tubuh tertentu yang paling efektif dipantau dan telah pula ditentukan kadar normal bagi xenobiotik tsb di dalamnya dan telah pula ditentukan kadar normal bagi xenobiotik tsb di dalamnya daftar dapat dilihat pada standar lingkungan kerja yang dibuat oleh

Govermental Industrial Hygienist (ACGIH) jaringan yang dipantau : darah, urin, cairan cerebro-soinalis, kuku, rambut,

enzim, protein dalam serum, elektolit, DNA, perilaku, alat reproduksi, dll

Pemantauan

Pemantauan perlu dilakukan terhadap Flora & Fauna :

terdapat katak-katak yang cacat, seperti bermata satu, berkaki p y g , p ,tiga, dst (mengindikasikan ada zat pencemar mutagenik)

perubahan biomassa, populasi berbagai fauna dan flora di alam bebas