Post on 05-Nov-2015
description
TOKSIKOLOGI LINGKUNGAN
PENDAHULUAN
Interaksi manusia dan lingkungan
Bahan kimia baru dibuat
Limbah dibuang
Pengaruh racun terhadap manusia: Kasus bom atom di Hiroshima dan Nagasaki, Minamata, dioksin, Pb, dll.
Kualitas lingkungan? Meningkatkan
kesejahteraan manusia?
Toksikologi lingkungan
Toksikologi
Mempelajari tentang toksin (racun) serta efeknya terutama untuk mahluk hidup
Toksin merusak atau mematikan organisma karena racun bereaksi dengan komponen selular untuk mengganggu fungsi metabolisma
Toksikologi Lingkungan
Atau ekotoksikologi
Membahas tentang interaksi, transformasi, fate, dan efek dari senyawa kimia alamiah maupun sintetis di dalam biosfer termasuk organisma individual, populasi dan seluruh ekosistem
Toksikologi Lingkungan
Mencari substansi yang aman
Mencegah terjadinya efek yang tidak dikehendaki
Membuat kriteria dasar untuk standardisasi lingkungan
Memperbaiki cara pengobatan
Menilai risiko dan memberikan saran atau rekomendasi untuk minimalisasi efek
Xenobiotik
= Bahan asing bagi tubuh organisme
Xenobiotik Lingkungan Organisme Efek Biologis
Alami: racun dari benda hidup (Clostridium botulinum, aflatoksin, tanaman beracun, hewan beracun)
Buatan/abiotis: racun logam, organik
Sumber
EMISI
EKOKINETIKA
FARMAKOKINETIKAPEMAPARAN
IMISI
Jenis-jenis
xenobiotik
Emisi:- Point
- Area
- Mobile
Sumber: Cunningham, 2008
Ekokinetika
Proses biotik abiotik (fisik, kimia, dan enzim)
Transportasi: jarak pendek dan jarak jauh
Efek regional atau lokal
Tergantung: sumber, distribusi/ transportasi, dan transformasi
Mudah ditransportasi (gas, partikulat, aerosol dan cairan), kelarutan
Persistensi di lingkungan Reaktivitas (interaksi dengan
komponen lain) toksisitas, degradabilitas, distribusi
biokonsentrasi, bioakumulasi dan biomagnifikasi
Sumber: Cunningham, 2008
Ekokinetika
Solubilitas dan mobilitas:
Merupaka hal penting
Larut dalam air: Senyawa akan lebih cepat tersebar luas dan lebih mudah masuk ke dalam sel
Larut dalam lemak/minyak: (umumnya senyawa organik) memerlukan pembawa untuk dapat menyebar di lingkungan dan ke luar - masuk tubuh.
Dalam tubuh: mudah menembus ke dalam jaringan dan sel karena membran pembungkus sel tersusun oleh senyawa kimia yang serupa (larut dl lemak). Senyawa kimia akan terakumulasi dalam sel dan berada selam bertahun2.
Bioakumulasi - Biomagnifikasi
Sumber: Cunningham, 2008
Bioakumulasi:
Sel mempunyai kemampuan utk mengakumulasi nutrien dan mineral esensial, sel juga dapat mengabsorpsi dan menyimpan senyawa toksik
Biomagnifikasi:
efek toksik yang meningkat pada rantai makanan
Persitensi
Senyawa yang mudah terurai: konsentrasi segera menurun pada saat masuk ke lingkungan
Senyawa persisten: Metal (Pb), plastik PVC, pestisida hidrokarbon terklorinasi, asbes
Persisten Organic Pollutans (POPs)Terakumulasi dalam rantai makanan dan mencapai nilai toksik
PBDE (Polybrominated diphenyl ethers): penahan tekstil terbakar, plastik komputer 150 jt ton pertahun. Gangguan syaraf pada bayi lahir
Perfluorooctane sulfonate (PFOS) & Perfluorooctane Acid (PFOA) C8: Produk anti lengket, tahan air dan noda seperti Teflon, Gortex. Pada tikus: kerusakan liver, kanker dan sistem reproduksi
Phthalates: digunakan pada kosmetika, deodorant dan plastik (PVC) mainan anak. Hewan uji: kerusakan liver dan ginjal bahkan kanker.
Antrazine: Herbisida. Mengganggu sistem horoman endocrine aborsi spontan, berat lahir kurang, gangguan neurologis
Pemaparan
Sumber: Cunningham, 2008
Imisi
Lingkungan: air, udara, tanah, makanan, tempat kerja
Portal of entry:
- inhalasi
- oral
- kulit
Berapa yang masuk (intake dose) ?
Sumber: Cunningham, 2008
Farmakokinetika Oral: mulut lambung usus halus usus
besar
Proses: enzimatik, netralisasi, absorpsi, reaksi dengan senyawa lain
Inhalasi: nasofaring trakeo-bronkial alveoli
Proses: transfer gas dan masuk ke peredaran darah
Dermal: permukaan kulit
Proses: barrier, reaksi dengan kulit, menembus kulit
Portal of entry
Absorpsi
Distribusi
Metabolisme
Ekskresi
Dosis vs konsentrasi?
8/23/2010 Dwina Roosmini 17
Efek Akut:
Dalam waktu singkat
Akibat pajanan(exposure) konsentrasi tinggi
Kronis:
Dalam waktu lama
Pajanan konsentrasi rendah dalam waktu panjang
Penyakit Non-Infeksi
Efek pada manusia
Efek pada organisme tergantung: -toleransi,-hipersensitivitas, -kumulasi
Pada: sel, enzim, DNA, RNA, organ target (hati, sistem saraf, paru-paru, ginjal, kulit)
Efek berdasarkan gejala:
- Fibrosis- Granuloma- Demam- Anfiksia- Alergi- Mutan, kanker, dan teratoma- Endocrine disrupture- Neurotoksik
Keracunan sistemik
Mekanisme dalam menurunkan efek toksik
Konsep dasar toksikologi: setiap bahan akan bersifat toksik pada kondisi tertentu.
Senyawa kimia mempunyai batas aman efek yang ditimbulkan sangat kecil atau tdk terdeteksi secara signifikan
Contoh: Kopi
Aspirin
Bayam: 10 kg
Senyawa karsinogenik dalam kopi
Acetaldehyde
Benzaldehyde
Benzene
Benzofuran
Benzo[a]pyrene
Caffeic acid
Catechol
1,2,5,6 Dibenzanthracene
Ethanol
Ethylbenzene Formaldehyde Furan Furfural Hydrogen peroxide Hydroquinone Limonine Styrene Toluene Xylene
Toksik: 100 cangkir kopi LD kafein
Mekanisme dalam menurunkan efek toksik
Degradasi Metabolik dan Ekskresi
Mekanisme perbaikan kerusakan
Degradasi metabolik dan ekskresi
Sistem Ensimatik:Ensim (E mikrosomonal P450) menurunkan efek toksikMamalia: terletak di hati
Ekskresi:Eliminasi dari tubuh melalui proses ekskresiMolekul volatil: CO2, HCN dan keton ekskresi melalui sistem pernafasanGaram dan senyawa lain berlebih keringatSenyawa/bahan terlarut fungsi ginjal urin
Akumulasi senyawa toksik: Kerusakan sistem vital: ginjal, lambung, usus
Metabolisme Xenobiotic
Jalur metabolisma yang mengubah struktur kimia senyawa xenobiotic
Reaksi kimia (biotransformasi):
terjadi pada hampir seluruh mahluk hidup
proses detoksifikasi
Terjadi dalam 3 fase
Metabolisme Xenobiotic
Fase I : modifikasi
Fase II: konyugasi
Fase III: modifikasi lanjutan dan ekskresi
Membran sel: pembatas permeabel hidrofobik mengendalikan lingkungan internal
Senyawa polar tidak dapat menembus kecuali senyawa2 yang diperlukan transport protein
Metabolisme Xenobiotic-Fase I
Melibatkan berbagai ensim
Cytochrome P-450 (CYP, P450, CYP450) dependent mixed function oxidase system terjadi di mitokondria atau retikulum endoplasma
Reaksi:
Oksidasi,
Reduksi
HidrolisisReaksi yang dikatalisa: monooksigenase
RH + O2 + 2H+ + 2e ROH + H2O
Reaksi monooksigenase
Oksidasi alifatik/aromatik alkohol
N-dealkilasi bila ada gugus R-N-CH3 R-NH + HCHO
O-dealkilasi bila ada gugus R-O-CH3 R-OH + HCHO
S-dealkilasi: paration parokson
Oksidatif deaminasi bila ada gugus R-N-CH3 R-NH + HCHO
Reaksi Oksidasi lain
Penyisipan gugus OH-fenolik ke dalam senyawa aromatik Benzene Fenol
Oksidasi menghasilkan Hidrogen Peroksida (H2O2) menyerang substrat luka kimia
Hidrolisis
Memecah molekul: ester alkohol dan asam
Ensim:
esterase dan amidase terdapat di luar sel (dalam plasma atau cairan ekstraseluler amidase dlm plasma < esterase)
Pseudokolinesterase
Glukosidase
Glukuronidase berperan thd karsinoma kandung kemih
Metabolisme lipofilik Fase I dan II
Hasil konyugasi:
Polaritas tinggi
Lebih terlarut dalam air
Lebih mudah dieliminasi (ekskresikan)
Sel Tumbuhan, Hewan dan Mikroorganisma
Ekskresi
Mengeluarkan metabolit
Organ ekskresi:
Ginjal
Paru-paru
Kelenjar keringat, air susu, ludah, empedu
Usus (logam)
Urogenital
Rambut, kuku logam (Hg ata As)
Biological Effect Indicator
Mekanisme perbaikan
Perbaikan kerusakan pada individual sel sampai DNA atau protein pada tingkat molekular, jaringan dan organ.
Jika suatu sel terpapar secara teratur oleh senyawa toksik mekanisme perbaikan.
Kulit, lapisan epitel saluran pencernaan, pembuluh darah, paru2: laju reproduksi selular tinggi utk mengganti sel rusak pertumbuhan tdk terkendali kanker/tumor