/wiq /m/rawati, dkk. ISSN 0216-3128 /75

DALAM MENGINDUKSIPADA SEL LIMFOSIT MANUSIA

EFEKTIFITAS NEUTRONABERASI KROMOSOMSECARA IN VITRO

Iwiq Indrawati, Yanti Lusiyanti dan Zubaidah AlatasPusat Teknologi Keselamatan don Metrologi Radiasi -BATAN

ABSTRAK

EFEKTlFlTAS NEUTRON DALAM MENGINDUKSI ABERASI KROMOSOM PADA SEL UMFOSIT

MANUSIA SECARA IN VITRO Limfosit merupakan sel darah yang paling sensitif terhadap radiasi.Perubahan struktur kromosom (aberasi kromosom) bentuk disentrik merupakan indikalar biologik yangtelah dig/makan untuk memperkirakan lingkat kerusakan yang terjadi pada sel akibat pajanan radiasi padatubuh. Untuk mempelajari efektifltas neutron dalam menginduksi kerusakan lerhadap kromosom. telahdilakukan penelitian penyinaran sellimfosit dengan sumber neulron W AmBe aktivitas 16 Ci pada lajudosis 0.687 mSv/jam dengan variasi dosis secara in vitro. Hasi/ yang diperoleh menu,yukkan bahwa

frekuensi disentrik/sel antar dosis radiasi menunjukkan kenaikan sebanding dengan meningkatnya dosisnail/un kurang menu,yukkan perbedaan yang cukup nyata. Dari analisi.r hubungan respon disentrikterhadap dosi.l· yang diperoleh dengan model linier quadratik diperoleh ni/ai koeftsien linier a dan p

masing-masi'!,g adalah - 58.lrr4 don 52.lrr4 D1 dengan ni/ai koeftsien korelasi sebesar 0.94.

Kata Kuci : Aberasi kromosom, Disentrik, Dosis

ABSTRACT

TIlE EFFECTIVITY OF NEUTRON INDUCING IN CHROMOSOME ABBERATIONS HUMAN

LYMPHOCYTES IN VITRO. Lymphocyte is the red blood cell that very sensitive to ionizing radiation. Thestmclural alteration 0/ chromosome (chro/l/o.l'Omal aherration) dicentric is an hiological indicator which i.l·

applied to estimate the level 0/ damage in cell induced by ionizing radialion. To sludy the effectivityneutron on the induction of the structural alteration of chromosome. this research has been conducted byexposing lymphocyte o/peripheral blood cell by neutron W AmBe 16 Ci at dose rate 0.687 mSv/hour invitro variant dose. The result indicated Ihal occurrence of dicentriclcell frequency between dose increasedproportionally with dose. From the analysis of relationship dicentric respon dose obtained from linierquadratic model. each coefficient a and p were masing- 58.lrr4 and 52.lrr4 D1 and the correlationcoefficient as 0.94

Key Word: Chromosome aberratiom', Dicentric, Do.re

PENDAHULUAN

etika tubuh terpajan radiasi, akan terjadi

Kperubahan-perubahan pada sistem biologi, baikpada tingkat sel jaringan maupun organ. Pada

tingkat molekuler khususnya sitogenetik, DNAadalah target utama dari pajanan radiasi. Kerusakanpada DNA dapat terjadi akibat paparan radiasisecara langsung maupun tidak langsung melaluiradikal bebas sebagai hasil interaksi radiasi denganmolekul air. Kerusakan yang terjadi dapat diperbaikitanpa kesalahan sehingga struktur DNA kembaliseperti semula dan tidak menimbulkan perubahanfungsi pada sel. Tetapi dalam kondisi tertentu,proses perbaikan tidak berjalan sebagaimanamestinya, sehingga walaupun kerusakan dapatdiperbaiki tetapi tidak secara tepat atau sempuma

sehingga 'TIenghasilkan DNA dengan struktur yangberbeda, yang dikenal dengan mutasi [1.21.

Kerusakan pada tingkat sitogenetik yangdiinduksi oleh radiasi berupa perubahan strukturpada kromosom yang dapat bersifat tak stabil danstabil. Aberasi kromosom yang bersifat tak stabilcontohnya disentrik (kromosom dengan duasentromer), cine in (kromosom bentuk cincin) danfragmen asentris (kromosom tanpa sentromer).Kromosom ini bersifat tak stabil karena sel yangmengandung kromosom ini akan mati pada saatpembelahan sel sehingga tidak diturunkan pada selanak. Kromosom yang bersifat stabil contohnyatranslokasi yaitu kromosom yang mengalamiperpindahan bagian kromosom antar dua kromosomatau antar kromosom yang sama. Sel dengankromosom translokasi ini tidak mengalami kematianketika melakukan pembelahan sel sehingga dapat

Prosiding PPI - PDIPTN 2006Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2006

176 ISSN 0216 - 3128 Iw;q Indrawa!; • dkk.

diturunkan pada sel anak. Frekuensi terinduksinya

aberasi kromosom akibat pajanan radiasi sangatbervariasi, antara lain bergantung pada Linier EnergiTransfer (LET), laju dosis, dosis dan energi [1.3.4.5].

Jenis radiasi dengan nilai LET rendahmempunyai daya rusak yang rendah pula terhadapmateri yang dilintasinya. Hal ini disebabkan karenaenergi radiasi yang ditransfer per satuan jarak disepanjang lintasannya adalah relatif banyak. Sinar-Xdan sinar gamma yang merupakan radiasi denganLET rendah, mempunyai kemampuan mengfnduksikerusakan pada sel atau kromosom yang relatif

sarna. Sedangkan jenis radiasi dengan nilai LETyang tinggi seperti neutron mempunyai daya rusakyang tinggi sehingga akan menimbulkan kerusakanyang relatif lebih banyak dan padat pad a materi yangdilintasinya [1.31. Menurut Lloyd (1976) untukterjadinya aberasi kromosom disentrik diperlukan

dua lesi yang dihasilkan oleh jejak ionisasi tung~alatau interaksi dua jejak ionisasi yang terpisah 6].

Sinar X dan Sinar gamma mempunyai LET rendah,berarti frekuensi ionisasinya rendah untuk setiap unitjarak jejak atau lintasan. Radiasi gamma dari Co-60dengan energi I, I MeV dan sinar X yangmempunyai energi 25 MV mempunyai nilai LETsekitar 0,2 keV/Jlm. Pada umumnya kurva respondosis untuk nilai LET rendah akan mengikuti modellinier Quadratik (LQ), dan akan linier pada nilaiLET diatas 20 keV/ Jlm [1.7].

Hasil penelitian mengenai efek radiasipengion terhadap sel limfosit manusia oleh sinargamma Co-60 dengan laju dosis rendah,menunjukkan kurva respon dosis model linierkuadratik dcngan kocl1sicn ex 0,40 x 10-2 dankoefisien p 4,6 x 10-2. Sedangkan untuk berkas sinarX linac 6 MV, menunjukkan kurva respon dosisdengan model linier kuadratik dengan nilai koefisienex dan p masing-masing adalah 10,8 x 10-4 dan 19 x10-4 18.9].

Neutron merupakan jenis radiasi dengan nilaiLET tinggi berarti tingkat ionisasi untuk setiap unitjarak lintasan yang dilaluinya sangat padat atautinggi, jumlah aberasi kromosom yang dihasilkanoleh radiasi jejak tunggal (single track) neutrondiproduksi dari ionisasi recoil yang padat, sehinggatingkat ionisasi dari satu partikel yang melintasi intisel sangat tinggi. Kondisi ini berpotensimengakibatkan kerusakan sel yang 'relatif parahtermasuk induksi sejumlah aberasi kromosom [IOJ.

Sumber nelltron 241 AmBe banyak digunakan

di bidang industri dan PLTN. Penggunaan sumberneutron di bidang industri seperti logging, gauging,Non Destructive Test (NDT) dan kontrol kualitas.241 AmBe adalah Sumber neutron cepat dengan

energi 4,4 MeV dan waktu paroh 432,29 tahun [6].

Dalam makalah ini disampaikan

kebolehjadian terbehtuknya aberasi kromosomdisentrik akibat penyinaran sel limfosit darah peri feryang diiradiasi secara in vitro dengan neutron cepat241 Am-Be

TAT A KERJA

Irradiasi sam pel darah

Irradiasi dilakukan dengan menggunakansumber neutron cepat 241 Am-Be aktivitas 16 Ci.Terlebih dahulu pada sumber neutron 241 Am-Bedilakukan perhitungan fluks neutron denganmenggunakan program Monte Carlo MCNP 4B.Untuk memperoleh laju dosis ekivalen, hasH fluksyang diperoleh dikalikan dengan faktor konversi [II].Dari hasil perhitungan diperoleh laju dosis ekivalenuntuk 241 Am-Be aktivitas 16 Ci adalah 0,687

mSv/jam. Sebanyak 2 ml sampel darah dalam tabungdiirradiasi dengan variasi dosis I, 2, 3 dan 4 Sv,untuk masing-masing dilakukan tiga kali ulangan.

Pembiakan dan Pemanenan darah

Darah yang telah diirradiasi dibiakkan dalammedia pertumbuhan yang diperkaya dengan RPMI­1640, Fetal Bovine Serum, phytohemaglutinin PHAdan penisilin streptomycin. Botol biakan ditutuprapat dan disimpan dalam inkubator 37°C selama 72jam. Pada 3 jam sebelum pan en, ditambahkankolhisin untuk menghentikan proses pembelahanagar sel berada pada tahap metaphase. Sel limfosityang telah dibiakkan, disentrifLIs dcngan keccpatan1500 rpm selama 5 menit. Supcrnatan dibuang danendapan darah diaduk dengan pipet Pasteur laludisimpan di waterbath selama 20 menit. Padabiakan ditambahkan 8 tetes larutan Carnoy , dikocokdan didiamkan selama 10 menit. Selanjutnya biakantersebut disentrifuse kembali .dengan kecepatan danwaktu yang sarna, supernatan dibuang dan padaendapan ditambahkan kembali tarutan carnoy hinggamencapai sebanyak 8 ml. Kemudian dilakukansentrifuse kembali dengan kecepatan dan waktu yangsarna. Tahapan ini diulang beberapa kali sampaidiperoleh endapan limfosit yang berwarna putih.

Pembuatan preparat dan pengamatan

Endapan sel limfosit diteteskan di atas gelasobjek pada tiga tempat berbeda. Setelah kering,preparat diwarnai dengan Giemsa 4% selam 9 - 10menit. Preparat ditutup dengan gelas penutup, dandilakukan pengamatan aberasi kromosom tak stabilyaitu kromosom disentrik dibawah mikroskop.

Proslding PPI - PDIPTN 2005Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2006

!wiq !m!rawati, dkk. ISSN 0216-3128 /77

Gambar 1. Hubungan respon dosis antara dosisradiasi dan disentrik/sel, limfosit

yang diiradiasi sumber neutron241AmBe 16, mengikuti model QFiting

Hasil penelitian lain menyatakan bahwa induskidisentrik oleh sinar neutron spektra fisi untuk energi0,7 Mev, dengan nilai LET adalah 5]0 MeV cm2/g,dan 0,9 MeV dengan nilai LET 440 MeV cm2/gmengikuti poJa linier dan untuk neutron spectraenergi 7,6 MeV dengan nilai LET 160 (MeV cm2/gdan ]4,7 MeV dengan nilain LET 110 (MeV cm2/g)menunjukkan fungsi kuadratik, namun jejak ionisasiyang ditimbulkan terhadap materi yang dilintasinyadidominasi oleh jejak tunggal LLOYD et al dalam( 13J

Analisis aberasi kromosom disentrik

dilakukan pada saat sel berada pad a tahap metaphasedalam sikJus pembelahan sel yang pertama. Untukpengamatan ini diperlukan jumlah sel pada tahapmetaphase yang relatife banyak, karena terbentuknyaaberasi akibat radiasi merupakan prosesprobabilitas. Untuk dosis > I Gy diperlukanminimal 200 sel, sedangkan untuk dosis radiasiyang lebih rendah diperlukan jumlah sel padametaphase sekitar 1000 sel [6].

Oari hasil penelitian ini data yang diperolehbelum menunjukkan data yang representatif. Haltersebut kemungkinan disebabkan oleh beberapafaktor diantaranya adalah, perbedaan fasilitasirradiasi, kondisi sam pel darah saat diiradiasi,misalnya waktu yang diperlukan untuk meradiasisampel darah dengan dosis 3 dan 4 Sv adalah selama18 dan 22 jam, hal tersebut dapat mengakibatkankomponen darah mati sebelum dilakukan pembiakansehingga berpengaruh terhadap jumlah metafaseyang diperoleh, jumlah sam pel darah yang diiradiasidan lain sebagainya. Sehingga data yang dianalisisdengan model LQ belum menunjukkan hubunganrespon yang relatifbaik.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada penelitian ini sampel darah diirradiasidengan sumber neutron 24 IAmBe 4,4 MeV aktivitas16 Ci. Penghitungan fluks neutron pad a aktivitasdiperoleh laju dosis 241 Am-Be] 6 Ci sebesar 0,687mSv/jam dengan kisaran dosis 1-4 Sv. Padapenelitian ini frekuensi disentriklsel pada sellimfositdarah perifer yang diinduksi berkas sinar neutron24 IAm-Be 16 Ci dengan laju dosis 0,687 mSv/jamditampilkan pada Tabel 1.

Tubel 1. Frekuensi disentrik dalam limfosit

manusia yang diiradiasi sinar neutronAmBe 16 Ci dengan Laju dosis : 0,687mSV/jam

osis lumlah SelDisentrikDisentrik/sel

(Sv)Mctafase

I

480 30,0063 ± 0.002

2

374 60,0 160± 0,0026

3

361 80,0222 ± 0,0027

4

12080,0666 ± 0,0081

Data kurva hubungan respon disentrikterhadap dosis dianalisis dengan menggunakanmodel linier kuadratik (LQ), dengan persamaan Y=a+ a 0 + p 02, dan model linier Y = a + a O.Parameter Y adalah jumlah disentrik, a adalahjumlah frekuensi disentrik latar, a adalah koefisienkorelasi linier untuk aberasi yang diinduksi olehjejak tunggal (singgle track), p adalah koefisienkuadrat dosis untuk aberasi yang diproduksi olehradiasi jejak ganda dan 0 adalah dosis Gb ]. Hasilperhitungan dengan model LQ dipero1eh persamaanY= 27.10-4 + (- 58.10-4)0 + 52.10-4 02. Berartinilai a = 27 x 10-4, a = - 58.10-4 dan p= 52.10-4.Sedangkan untuk persamaan model linier diperolehY = -0,7. 10-4+ 14,9. 10-4 O. Berarti nilai a dan amasing-masing adalah - 0,7. 10-4 dan 14,9. 10-4namun untuk koefisien a = - 58.10-4 hal ini belum

merefleksikan adanya induksi kerusakan yangdiakibatkan oleh dominasi jejak tunggal dari sinarneutron [1.3].

Oari penelitian terdahulu, kurva respondisentrik terhadap dosis pada radiasi dengan nilaiLET tinggi umumnya mengikuti persamaan modelkurva linier. Untuk radiasi neutron dengan rentangenergi antara 210 keV dan 900 keV dan untukneutron monoenergetik dengan energi 4 keV dan850 keV Sevankaev. A.V dalam [7.12.131.

0,08

0,070,06'I 0,05

:;z:s 0,04c:

.~ 0,03

0,020,010

0

2 3

Dosls (Sv)

4 5

Prosiding PPI - PDIPTN 2006Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2006

/78 ISSN 0216-3128 Iwiq Indrawa,; • dU.

Beberapa faktor biologi yang berpengaruh

dalam perolehan data frekuensi disentrik antara lainadalah ,umur donor, pembiakan sel limfosit, danjumlah sel Jimfosit, sedangkan faktor fisik antaralain jenis radiasi, d05.is dan nilai LET [1,31.

PerJu penenelitian lebih lanjut untuk lebihmemahami dan mengetahui poJa neutron Am-Bedalam menginduksi aberasi kromosom disentrik,apakah mengikuti poJa persamaan linier atau linierkuadratik. Hal ini dapat dilakukan denganmelakukan irradiasi sam pel darah yang lebih banyakdengan kisaran dosis yang lebih bervariasi.

KESIMPULAN

penyinaran sel limfosit oleh sumber neutronAm-Be 16 Ci dapat menginduksi aberasi kromosombentuk disentrik. Semakin besar dosis radiasi sinar

neutron semakin meningkat terbentuknya tTekuensidisentrik/sel. Penelitian ini perlu dilanjutkan lagidengan menambah sam pel darah dan variasi dosissehingga data disentrik/sel yang dihasilkan lebihrepresentatif dan memenuhi syarat secara statistikuntuk dibuat kurva hubungan respon dosis radiasidengan disentrik/sel untuk sumber neutron 241Am-Be.

DAFT AR PUST AKA

I. HALL, E. J., Radiobiology for Radiobiologist,Fourth Edition, J.B. Lippincot Company,Philadelphia, Baltimore , New York, London1993.

2. BIOLOGICAL EFFECTS OF IONIZING

RADIA TION V. Health Effects of Exposure toLow Levels of Ionizing Radiation. NationalAcademic Press, Washington, DC. 1990

3. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY

AGENCY, cytogenetic analysis for RadiationDose Assesment, A Manual Series No. 405,IAEA Vienna, 200 I.

4. UNITED NATIONS SCIENTIFICCOMMITTEE ON THE EFFECTS OFATOMIC RADIATION 2000 REPORT TOGENERAL ASSEMBLEY. Sources and Effects

of Ionizing Radiation. Vol.II. United Nations,New York. 2000

5. EDWARD, A.A., The use of chromosomalAberrations in human Lymphocytes forBiological Dosimetry, Radiation Research 148,5398-544, 1977.

6. LLOYD, D.C., et al.,Chromosome aberrationsinduced in human lymphocytes by neutron

irradiation, int. J. radiat. Bioi., vo1.29, no.2, 169­

182, 1976

7. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGYAGENCY, Calibration of Radiation ProtectionMonitoring Instrumens, Safety Reports SeriesNo. 16, Vienna, 2000.

8. IWIQ INDRAWATI ,YANTI LUSIYANTIDAN MASNELL Y LUBIS, Aberasi kromosomlimfosit oleh sinar gamma Co-60, PresentasiI1miah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan.Jakarta, 18 - 19 Agustus 1993.

9. YANTI LUSIYANTI, IWIQ INDRAWATI. C.TUTI BUDIANTARI DAN ZUBAIDAH

ALA TAS, Induksi aberasi kromosom olehberkas sinar X dari pesawat Akselerator Linier.Pertemuan dan Presentasi ilmiah Penelitian dasar

I1mu Pengetahuan dan teknologoi Nuklir,Jogjakarta, 13 Juli 2004.

10. VULPIS, N. ,TOGNACCI, L., SCARPA. G..Chromosome aberrations as a dosimetric

technique for fission neutrons over the dose­range 0,2 - 50 rad, Int. J. Radiat, Bioi., vol.33.No.3. 301-306. 1978

II.THE INTERNATIONAL COMMISION onRADIOLOGICAL PROTECTION

12. ICRP PUBLICATION 74, " Conversioncoefficients for Use in Radiological

13. Protection Against External Radiation"Annals of the ICRP, 26. 1997

14. DOBSON, R.L. , STRAUME, T., CARRANO,A.V., MINKLER, J.L., DEA VEN, L.L,LITTLEFIELD, L.G., and A WA, A.A BiologicalEffectiveness of Neutrons from Hirosima Bomb

Replica: Result of Collaborative CytogeneticStudy. Radiation Research 128. ]42 - 149 1991

15. SCHMID, E., REGULLA, S., GULDBAKKE,D., SCHLEGEL, D., and _ BAUCH INGER, M.The Effectiveness of Monoenergetic Neutrons at565 keV in Producing Dicentric Chromosomesin Human Lymphocytes at Low Doses. Radia/ionResearch 154,307-3122000

16. Vulpis, N., PANETTA, G., AND TOGNACCI,L.., Radiation-induced chromosome aberrationsin radiological protection. Dose-response curvesat low dose-levels, Int.J. Radiat.Biol., vol. 29,no.6, 595-600. 1976).

Prosiding PPI - PDIPTN 2005Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2006

Iwiq II/drawati, dkk. ISSN 0216 - 3128 /79

TANYAJAWAB

Prayitno

- Bedanya limposit manusia secara in vitr odenganin vivo?

- Bagaimana nilai LET dibawah 20 k Ev/um

- Semakin besar dosis radiasi sinar neutron

terhadap kromosom bagaimana?

Iwiq Indrawati

- 11/ vilro illl diluar luhuh makhluk hi/up, jadipemhiakan darah dilakukan diluiar tuhuh,dengan cara lIIengkultur didalam mediapertulllbuhan yang diperkaya. In vivo adalahpembikaan didalam tubuh makluk hidup.

- Dihall'ah 20 k Ev, hentuk eksp dosis akan dilinierquadarat ..

- Selllakin hesar dosis, jumlah sel akan lIIeningkat.

H. Muryono

- Iradiasi dengan neutron apa tidak menimbulkanefek radioaktivitas pada sampel?

- Berapa fluks neutron yang terukur dan sumbemyaapa?

Iwiq Indrawati

- Tidak menimhulkan radioaktivitas pada sampeldarah. karena sumber neutron berbentuk sumber.

- Laju dosis yang terukur = 0,687 mSv/jam.

Pudjianto

- Berapa MeV range energi neutron yang palingefektif untuk percobaan ini?

Iwiq Indrawati

Kami meradiasi daerah pada jarak I em dansumber neutronUl Am-Be 16 Ci. Seluruh energineutron yang keluar dari sUlllher neutrondigunakan untuk meradiasi daerah ,jadi tidakdipisahkan berdasarkan energi neutron untukmeradiasi daerah ini, tetapi herdasarkan lajudosis dari neutron sehesar 0,687 mSv/jam. Ha.~ilpenelitian kami dengan meradiasi daearahdengan sumber neutron UI AM-Be 16 Ci selama5,5 jam eq dosis = I Sv, diparalel Jumlahinterfase 480 dengan JUllliah disentrik =3, Jumlahdisentriklsel = 0,0063 ± 0,002.

Prosiding PPI - PDIPTN 2006Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juri 2006