UV radiation

PM

mercury indoor air

pesticides & toxics

biologicals

lead

ozone

asbestos

?

? ?

? ?

? ?

?

?

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)

Pada 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 irritan

2. 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 ASFIKSIAN Menyebabkan 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, serat

Ukuran : - debu respirable (< 10 mikron)

- debu nonrespirable (> 10 mikron)

Inhalasi debu deposit pada saluran

pernapasan s.d. Alveoli

Di mana debu akan terdeposit ? tergantung :

ukuran

densitas debu

pola 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. Kabut

Partikel cair berasal dari proses spraying dsb.

Tergantung sifat cairan : mudah larut / sukar

larut

4. Fume

Partikel padat, berasal dari kondensasi uap metal

dengan oksigen oksida logam

Ukuran : < 1 mikron

Efek : bergantung sifat metalnya

Contoh : Pb oksida, Seng oksida, dsb.

2.1.2.Media Transpor racun

Media transpor dapat berupa :

-Udara

-Air

-Tanah

-Makanan

-Organisme

-Rantai Makanan

-Dll

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

Dalam 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 (Determines the no. molecules that can reach the receptors) Uptake Transport Metabolism & transformation Sequestration Excretion

1. 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 Target

Target molecule

(protein, lipid, DNA,

RNA)

D e L I V E R y

Absorption

Distribution

Reabsorption

Toxication

Presystemic Elimination

Distribution Away from

Target Excretion

Detoxication

Masuknya racun ke dalam tubuh

Biological System

Uptake Elimination K1 K2

K1 > K2 : Accumulation & Toxic effect

Lebih

toksik

Efek lokal Bioaktivasi Pemapar Absorpsi Distribusi Biotransformasi Metabolit fisika Pernapas. antar sel fase 1 kimia Kulit sirkulasi fase 2 konsentr. Pencern.

Bioinaktivasi Penyimpanan Efek

Ekskresi

Ekskresi

Meliputi 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

Toxicodynamics (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

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

Zat beracun Absorbsi

Sirkulasi sistemik

disposisi

distribusi

Tempat Aksi

Reseptor Sel 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).

Sifatnya langsung/primer

Zat kimia atau metabolitnya masuk pd sel sasaran dan sebabkan gangguan sel/organelanya melalui pendesakan, ikatan kovalen, subtitusi, atau peroksidasi dsb)

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

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

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.

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.

Contoh :

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

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

Contoh : Insektisida organofosfat malation

menyebabkan kejangnya otot2 pernafasan sebagai akibat penumpukan asetilkolin yg berlebihan krn hambatan trhdp enzim asetilkolinesterase.

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

Contoh Tetrasiklin dapat menyebabkan terjadinya

perlemakan hati

Aflatoksin dapat sebabkan nekrosis hati

Nekrosis hati