ILMU KESEHATAN GIGI MASYARAKAT

CHAPTER 2

TOKSIKOLOGI

Kelompok 7

1. Ria Vivi Widyaningrum 021311133071

2. Rahayu Sukma Dewi 021311133072

FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI

UNIVERSITAS AIRLANGGA

SURABAYA

2014

PEMBAHASAN

Toksikologi

Toksikologi adalah ilmu yang mempelajari tentang efek buruk dari bahan

kimia pada sistem biologis. Efek samping ini dapat berkisar dari iritasi kulit

ringan, kerusakan hati, cacat lahir, dan bahkan kematian. Istilah sistem biologi

dapat diartikan secara luas, sehingga toksikologi juga dapat mempelajari efek

pestisida pada fisiologi serangga, herbisida pada pengembangan tanaman,

antibiotik terhadap pertumbuhan bakteri, atau polusi terhadap seluruh ekosistem

(yang terakhir telah berkembang menjadi disiplin yang terpisah disebut

ekotoksikologi). Namun, sebagian besar yang bekerja di bidang toksikologi

difokuskan pada efek samping bahan kimia pada kesehatan manusia. Bab ini

membahas efek samping dengan penekanan pada dampak agen lingkungan pada

kesehatan manusia seperti efek buruk dari gas reaktif pada fungsi paru, estrogen

lingkungan pada fungsi reproduksi, dan pestisida pada fungsi saraf.

Ahli toksikologi akademik melakukan penelitian dasar tentang efek yang

merugikan dari bahan kimia, melatih generasi berikutnya dari ahli toksikologi,

dan mengajarkan toksikologi untuk kesehatan masyarakat, kedokteran, farmasi,

dan mahasiswa kedokteran hewan. Ahli toksikologi di perusahaan farmasi bekerja

untuk mengidentifikasi efek samping obat baru sebelum obat ini pindah ke uji

klinis, dan dapat memberikan petunjuk cara memodifikasi obat untuk

meminimalkan toksisitas. Selain itu toksikologi di sebuah perusahaan pertanian

dapat bekerja untuk mengembangkan pestisida yang lebih aman dan lebih efektif.

Di sisi pemerintah, ahli toksikologi di Food and Drug Administration, Badan

Perlindungan Lingkungan, dan Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit

memastikan bahwa perusahaan mengikuti peraturan federal, menentukan

keamanan relatif obat atau bahan kimia, menyediakan sumber daya untuk

masyarakat umum mengenai paparan beracun, dan memberikan petunjuk pada

pemerintah dalam mengambil keputusan kebijakan mengenai produk industri.

Gambar 1. Sifat Interdisiplin Toksikologi

Toksikologi mengambil dari beberapa disiplin ilmu untuk

mengkarakterisasi efek samping bahan kimia.

Prinsip dasar toksikologi adalah bahwa semua zat memiliki potensi untuk

menjadi racun. Paracelsus, bapak toksikologi, adalah orang pertama yang

mengartikulasikan konsep ini. Meskipun racun seperti strychnine, sianida, atau

senyawa lain dapat menyebabkan keracunan. Semua senyawa tidak sama beracun,

beberapa memiliki efek pada dosis yang sangat kecil dan senyawa lainnya

memerlukan dosis yang sangat tinggi. Misalnya, garam meja (natrium klorida)

digunakan dalam moderasi, baik di gunakan dalam makanan manusia dan tidak

menimbulkan efek samping, tetapi jika memakan setengah cangkir garam dalam

sehari akhirnya akan menyebabkan meningkatnya elektrolit dan ginjal secara

signifikan bahkan dapat menyebabkan kematian. Sebaliknya, mengkonsumsi

dengan jumlah kecil kalium sianida (satu gram) dapat membunuh manusia. Hal

ini merupakan tugas dari ahli toksikologi untuk menentukan toksisitas relatif dari

berbagai senyawa. Informasi ini, bila dikombinasikan dengan informasi tentang

manfaat potensial dari senyawa, membantu badan pengawas dalam memutuskan

suatu senyawa yang dapat diterima untuk penggunaan tertentu dan dosis (untuk

obat) atau eksposure (untuk bahan kimia lainnya) yang diperbolehkan. Misalnya,

masyarakat umum (dan badan pengatur) tidak akan mentolerir obat dingin yang

menyebabkan hati atau kerusakan ginjal ringan pada 10 persen pengguna atau

aditif makanan yang menyebabkan kanker pada 1 dari 1.000 konsumen. Namun,

jika agen kemoterapi baru sembuh dari kanker pada 80 persen kasus, beberapa

hati atau kerusakan ginjal ringan dapat ditemukan untuk dapat diterima.

Toksikologi membantu peneliti untuk mengkarakterisasi efek samping yang

membentuk bagian dari keseimbangan risiko dengan manfaat untuk suatu bahan

kimia tertentu, dan mendefinisikan hubungan dosis dengan respon yang

merupakan aspek yang paling penting dari proses ini.

LD50 Untuk Berbagai Senyawa

LD50 atau dosis yang mematikan untuk 50 persen, adalah dosis bahan

kimia yang membunuh 50 persen dari mereka yang terkena dalam kerangka waktu

yang ditetapkan. LD rendah 50 untuk bahan kimia dibandingkan dengan senyawa

kimia lain yang membutuhkan toksisitas lebih rendah namun lebih potensial atau

bahkan lebih beracun. Di bawah ini merupakan contoh LD50 dan struktur untuk

beberapa bahan kimia. LD50 dinyatakan dalam dosis per kilogram berat badan.

Gambar 2. LD50 dan struktur senyawa dari berbagai bahan kimia dalam

dosis per kilogram dari berat badan.

Toksikologi dan Lingkungan Kesehatan Masyarakat

Toksikologi merupakan bagian penting dari kesehatan lingkungan dan

kesehatan masyarakat secara umum. Profesional kesehatan masyarakat mengelola

sumber daya yang diperlukan untuk menjaga kesehatan, mencegah penyakit, dan

mengobati penyakit. Sebuah bahan kimia atau kontaminan lingkungan lainnya

yang merugikan manusia pada tingkat tertentu yang ditemukan di lingkungan

dapat menimbulkan masalah kesehatan masyarakat.

Bidang toksikologi membantu menentukan kondisi di mana senyawa

tertentu dapat menyebabkan efek yang merugikan, sehingga sangat penting bagi

para profesional kesehatan masyarakat untuk memahami konsep utama yang ahli

toksikologi gunakan untuk membuat penentuan ini. Berbekal prinsip-prinsip

ilmiah toksikologi, profesional kesehatan masyarakat dapat menemukan jawaban

untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan dan membuat keputusan yang bijaksana

tentang bagaimana mengelola paparan tertentu.

Beberapa dekade yang lalu banyak senyawa dapat dideteksi hanya pada

konsentrasi yang relatif tinggi misalnya, dalam bagian per juta. Sistem deteksi

saat ini, seperti gas dan kromatografi cair, spektrometri massa, dan spektrometri

serapan atom yang sampai satu juta kali lebih sensitif. Akibatnya, bahan kimia

berbahaya sekarang sering terdeteksi dalam sampel lingkungan tetapi pada

tingkat yang sangat rendah. Dengan demikian para ahli toksikologi dapat

menentukan banyaknya dari senyawa kimia yang dapat menimbulkan toksisitas.

Toksikologi terintegrasi ke dalam praktek kesehatan masyarakat dalam

beberapa cara. Misalnya, dalam menyediakan air minum yang aman untuk

masyarakat, penting untuk memahami baik dampak dari organisme yang

ditemukan di air dan efek samping bahan kimia yang digunakan untuk membunuh

organisme. Klorinasi adalah cara yang efektif untuk mengurangi kontaminasi

mikrobiologi dalam air, tetapi dapat mengakibatkan adanya senyawa organik yang

ikut terklorinasi yang dikenal sebagai desinfeksi oleh produk. Toksikologi dapat

membantu dalam mengidentifikasi senyawa kimia, menentukan risiko yang dapat

ditimbulkan dan menyeimbangkan risiko yang ditimbulkan terhadap risiko

kontaminasi mikrobiologi.

Alasan lain bahwa siswa dalam setiap disiplin ilmu, terutama kesehatan

lingkungan harus mengembangkan perhatiannya untuk toksikologi dan hal itu

sangat relevan dengan kesehatan diri sendiri. Pada sekarang ini kita selalu terkena

segudang bahan kimia setiap hari, menelan residu kimia dalam makanan yang kita

makan dan kita menghirup partikel di udara yang kita hirup. Disisi lain, banyak

orang yang secara sukarela menelan obat dan narkoba dengan sedikit atau tanpa

pengetahuan tentang dampak negatifnya. Pemahaman tentang toksikologi dapat

memperbaiki beberapa masalah ini dan membantu kita membuat pilihan yang

sehat. Misalnya, seorang mahasiswa yang memiliki pemahaman dasar tentang

toksikologi akan menyadari dan mampu memilih produk yang dibutuhkan seperti

vitamin, suplemen herbal, bahan kimia pertanian, obat-obatan, atau obat ilegal

yang tidak memiliki efek samping yang buruk dan dapat menimbulkan berbagai

penyakit. Pada kondisi saat ini hampir tidak ada agen yang benar-benar bebas dari

efek samping. Oleh karena itu, seorang mahasiswa harus memiliki pengetahuan

tentang toksikologi agar dapat berfikir dan melakukan tindakan berdasarkan

konsep toksikologi.

Klasifikasi Toksisitas

Senyawa beracun dapat dikategorikan dalam tiga cara yaitu kelas kimia,

berdasarkan sumber eksposure, dan efek pada kesehatan manusia atau lebih

khusus pada sistem organ yang terkena.

Tabel 1. Tabel klasifikasi toksisitas dalam tiga cara yaitu kelas kimia, sumber

pajanan dan sistem organ yang terkena.

Kelas Kimia

Contoh kelas kimia yaitu, logam berat, alkohol, dan pelarut. Pada intinya

aturan kimia membuat kelas berdasarkan karakteristik seperti fungsional

kelompok, adanya unsur logam, dan sifat fisik, seperti tekanan uap. Klasifikasi

kimia juga dapat mengatasi keadaan fisik dari berbagai senyawa racun yang ada

dalam bentuk sebagai cairan, padat, gas, uap, debu, atau asap.

Sumber Pajanan

Sistem kedua kategorisasi fungsional yang didasarkan pada sumber

pajanannya. Contohnya adalah polutan industri, racun yang ditularkan melalui air,

polusi udara dan pestisida. Kategori-kategori ini berguna dalam mengidentifikasi

sumber masalah dan biasanya digunakan oleh para profesional kesehatan

lingkungan. Namun, bahan kimia yang digunakan dengan cara yang sama dapat

sangat bervariasi dalam mekanisme toksisitasnya. Karena ini kelompok sistem

kategorisasi bersama bahan kimia dengan sedikit kesamaan sifat kimianya dapat

mengaburkan hubungan berdasarkan struktur molekul. Untuk sistem toksikologi

ini mengabaikan mekanisme biologis yang mendasari toksisitas.

Sistem Organ Target

Sistem terakhir dari kategorisasi terlihat pada sistem organ di mana efek

toksiknya yang paling menonjol (organ target). Misalnya, racun yang merusak

hati disebut sebagai hepatotoxins dan yang merusak ginjal disebut nephrotoxins.

Senyawa yang merusak sistem saraf, baik perifer atau pusat, adalah neurotoxins.

Bahan kimia yang mengganggu struktur DNA atau fungsi diklasifikasikan sebagai

racun genetik, mutagen, atau karsinogen, tergantung pada efek spesifik. Sistem

organ lain yang dapat menjadi target toksisitas meliputi sistem pernapasan, sistem

kardiovaskular, kulit, sistem reproduksi, sistem endokrin, sistem kekebalan tubuh,

dan darah.

Setelah terpapar terhadap bahan xenobiotic (bahan kimia asing terhadap

tubuh), terjadi beberapa tahap yang menentukan respon tubuh terhadap bahan

kimia tersebut. Tahap-tahapnya ialah : absorpsi ke dalam tubuh, distribusi ke

seluruh tubuh, metabolism, dan ekskresi. Sepanjang perjalanan ini, efek dari racun

dapat timbul. Untuk mengerti resiko dari sebuah paparan kimias dan bagaimana

mengurangi resiko dari racun membutuhkan pengertian tentang proses perjalanan

toksikologi ini atau sering disebut sebagai toxicokinetics.

1. Absorpsi

Zat toksik bisa masuk ke dalam tubuh melalui makanan ke dalam

sistem pencernaan, terhirup melalui sistem pernapasan, dan juga masuk

melalui kulit.

2. Distribusi

Distribusi zat toksik ke seluruh tubuh dilakuan oleh pembuluh darah.

Jika zat toksik memiliki konsistensi larut dalam lemak maka

distribusinya melalui plasma darah (albumin). Prinsipnya zat toksik

mengalir dari konsentrasi tinggi menuju konsentrasi rendah. Zat toksik

yang masuk ke tubuh melalui pencernaan makanan akan didistribusikan

oleh pembuluh darah vena ke liver untuk dimetabolisme.

3. Metabolisme

Metabolisme zat toksik oleh tubuh dilakukan dengan bantuan enzim,

disebut biotransformasi. Sebagian besar terjadi di liver, karena liver

kaya akan enzim. Meskipun demikian setiap sel di dalam tubuh

memiliki kemampuan yang sama untuk melakukan metabolisme zat

toksik. Hasil dari metabolisme akan diekskresikan sebagai urin. Proses

biotransformasi menjadikan senyawa toksik lebih polar dan lebih tidak

larut dalam lemak.

4. Ekskresi

Senyawa toksik yang telah dimetabolisme akan diekskresikan ke luar

tubuh melalui ginjal, liver, paru-paru (sebagai gas hasil pernapasan).

Karsinogenesis Kimia

Kanker dihasilkan dari paparan zat kimia. Kanker merupakan suatu

kondisi patologis dimana sel-sel mengalami pertumbuhan yang tidak terkontrol

dan diekspresikan melalui gen. Tahapan dari terjadinya kanker yaitu inisiasi,

promosi, dan progresi.

Inisiasi yaitu perubahan genotip dan fenotip yang bersifat irreversible.

Promosi yaitu pertumbuhan dan replikasi sel. Progresi adalah tahapan lebih

lanjut dari kanker yaitu terjadi perubahan irreversible pada morfologi dan gen

dari sel yang terserang kanker.

Toksikokinetik

Suatu latihan yang berguna untuk melacak zat yang berpotensi menjadi

racun dari lingkungan (air, udara, tanah, makanan) ke dalam tubuh, serta selama

di dalam tubuh meliputi semua aspek molekuler disebut toksikokinetik.

Senyawa toksik yang masuk ke tubuh tidak semuanya akan meracuni

tubuh. Suatu zat toksik akan menjadi beracun ketika bertemu dengan sel atau

organ tertentu yang spesifik. Sebagai contoh, jenis senyawa toksik seperti

karbon monoksida dan gas sianida, yang merusak pemanfaatan oksigen seluler

ataupun penyediaan energi (ATP). Karena setiap jaringan membutuhkan oksigen

dan energi maka senyawa beracun (karbon monoksida dan sianida) tersebut

dapat merusak sel dan jaringan dari berbagai tipe.

Organofosfat insektisida

Zat ini bersifat toksik, berperan sebagai inhibitor enzim asetilkolinesterase.

Sehingga menghasilkan hiperstimulasi reseptor kolinergik pada sistem saraf pusat

dan sistem saraf tepi, mengarah pada tanda-tanda keracunan kolinergik,

hipersekresi (termasuk diare, produksi saliva berlebihan, air mata, dan urin), pupil

menyempit, kejang saluran pernapasan. Dengan keracunan akut, organofosfat

menyebabkan kematian melalui depresi pusat pernapasan pada otak dan

kelumpuhan diafragma.

Contoh tersebut di atas merupakan contoh toksiksitas akut biasanya terjadi

pada dosis tinggi. Meskipun demikian, orang-orang lebih banyak mengekspos

toksisitas rendah yang dampaknya baru muncul dalam jangka panjang,

meningkatkan kemungkinan terjadinya toksisitas kronis (bertentangan dengan

toksistas akut). Contoh dari toksisitas kronis adalah perkembangan dari emfisema

atau kanker paru-paru yang mengikuti kebiasaan merokok menahun. Pada

keadaan seperti ini senyawa yang terkandung di dalam rokok tidak menyebabkan

toksisitas akut. Tetapi paparan bertahun-tahun akan mengalahkan pertahanan

tubuh dan mengakibatkan kerusakan paru-paru.

Uji untuk toksisitas

Para toksikologis melakukan uji toksisitas menggunakan hewan percobaan

untuk mengekspos dan menentukan dosis toksik yang membunuh setengah dari

binatang-binatang tersebut, mereka menghitung “dosis yang mematikan untuk

50%” (LD50). Sebuah ukuran yang memungkinkan perbandingan diantara

beberapa senyawa yang tidak berkaitan. Jika suatu senyawa bisa mematikan pada

dosis yang sangat rendah, maka harus dilakukan pencegahan agar manusia tidak

terpapar zat tersebut atau harus dikendalikan secara ketat penggunannya.

DISKUSI

1. Toksikologi menggunakan beberapa metode untuk mengetahui adanya

toksiksitas pada suatu senyawa. Sebutkan apa saja metodenya dan

jelaskan keuntungan dan kerugiannya!

a. Desktop

Bergantung pada Quantitive Srtucture-Activity Relationship

(QSARS). Jika toksikologis menunjuk pada struktur kimia tertentu memiliki

toksisitas tertentu, lalu zat kimia lainnya yang memiliki struktur terkait

dinilai potensial pada efek yang sama. Menganalisis penggunaan dokumen-

observasi dokumen-mengidentifikasisifat fisika review literatur-LD50

QSAR- target QSAR.

Keuntungan : lebih murah dan cepat dibanding uji hewan.

Kerugian : kurang akurat dan membutuhkan ekstrapolitasi

respon manusia.

b. In Vitro

Terkait tentang sistem sel yang terpapar seperti bakteri atau kultur

sel manusia yang berpotensi toksik. Respon selular seperti mutasi

diobservasi dan membantu prediksi respon terhadap manusia.

Mengidentifikasi kematian sel- kerusakan selular-stress oksidatif-aktifitas

reseptor-perubahan genetik dan tes fungsional.

Keuntungan : lebih murah dan cepat dibanding uji hewan

Kerugian : kurang akurat dan membutuhkan ekstrapolitasi

respon manusia.

c. Percobaan hewan

Percobaan hewan untuk melihat toksisitas kronik, seperti kanker.

Pada studi tertentu, bahan karsinogenik dipaparkan pada hewan pada

tingkat dosis tertentu. Juga terdapat grup plasebo. Hewan diobservasi pada

waktu yang terbatas lalu dikorbankan untuk mengetahui petunjuk

neoplasma. Mengidentifikasi patologi umum-titik akhir kanker-fungsi

organ-toksikokinetik-toksikodinamis, dan analisis perilaku.

Keutungan : lebih akurat

Kerugian : dosis yang lebih tinggi dari manusia yang mengalami di

lingkungan, kebutuhan untuk memaksimalkan sensitivitas

dari uji coba tersebut. Perbedaan spesies ke spesies

membuat eksplorasi dari hewan pengerat, jadi akibat jangka

panjangnya.

2. Studi toksikologis tentang efek akut maupun kronik dari toksiksitas.

Efek akut lebih mudah dipelajari, dan regulasi yang konvensional

didasarkan pada toksiksitas akut, meskipun beberapa tahun terakhir

ditekankan pada efek kronik. Mengapa kamu berpikir bahwa

penekanan awal pada efek akut?

Karena contoh sebelumnya terkait tentang toksisitas akut,

serinhkali pada dosis yang tinggi. Karena efek akut lebih mudah dikenali

dan periode infeksinya lebih cepat dibanding kronis. Sedangkan toksisitas

kronis membutuhkan periode waktu yang lamadan paparannya pada

tingkat yang rendah dan secara terus-menerus jadi sullit dikenali dalam

waktu singkat.

3. Jelaskan mengapa kamu dan teman sekelasmu memiliki respon yang

berbeda pada paparan zat kimia yang sama ?

Karena masing-masing individu memiliki daya imunitas yang

berbeda serta faktor-faktor yang terdapat pada individu juga berbeda

seperti faktor hormonal, jenis kelamin, kepekaan dan sensitifitas dalam

merespon setiap paparan efek merugikan dari bahan kimia.

4. Ambil salah satu efek toksik yang menarik perhatianmu seperti

toksiksitas terhadap reproduksi, gangguan endokrin atau efek

lainnya, cari metode toksikologis yang digunakan untuk masalah

tersebut, dan deskripsikan metode tersebut!

Metode hewan coba.

Metode ini merupakan salah satu metode yang efektif untuk

mendeteksi toksiksitas yang mungkin terjadi pada manusia. Metode ini

dilakukan sebelum manusia melakukan pemeriksaan klinik sebagai bagian

dari tes laboratorium, dengan tetap memperhatikan prosedur yang

manusiawi dan jumlah hewan sesuai kebutuhan statistik. Sebagai contoh

untuk menguji toksiksitas reproduksi digunakan mencit betina atau kelinci,

namun umumnya mencit. Pengujian ini dimaksudkan untuk menentukan

efek zat pada fungsi janin, konsepsi kelahiran maupun pertumbuhan dan

perkembangan. Zat diberikan mulai awal implatansi hingga akhir

organogenesis.

Dengan metode tersebut kita juga dapat mengukur dan

mengevaluasi karakteristik dari suatu bahan kimia. Selain itu dapat

menyediakan informasi tentang bahaya kesehatan yang berasal dari bahan

kimia yang terpapar dalam tubuh pada waktu pendek dan bertujuan untuk

mendeteksi adanya efek toksik suatu zat, menentukan organ sasaran dan

kepekaannya, memperoleh data bahayanya setelah memperoleh informasi

awal yang dapat digunakan untuk menetapkan tingkat dosis yang

diperlukan sehingga dapat diperoleh gambaran keamanan kesehatan

sebelum diterapakan atau dicobakan pada manusia agar efek samping

tersebut dapat dihindari untuk kepentingan kesehatan manusia.

KESIMPULAN

Toksikologi adalah ilmu yang mempelajari mengenai zat kimia pada suatu

sistem biologi. Semua zat memiliki potensi untuk menjadi racun. Rute paparan

merupakan faktor penentu penting yang dapat berpotensi menjadi racun. Paparan

zat toksik ini dapat terjadi di tempat kerja, air, makanan, dan pada media lain yang

memungkinkan zat tersebut mengancam kesehatan manusia. Struktur kimia yang

dapat memberikan petunjuk tentang tingkat relatif toksisitas dan selektivitas.

Proses selanjutnya yang terjadi di dalam tubuh setelah terjadi pemaparan zat

toksik yaitu absorpsi, distribusi, metabolisme, dan ekskresi. Melalui proses

metabolisme, bahan kimia dapat dimodifikasi untuk bentuk yang lebih baik atau

kurang beracun dari bahan kimia induk. Pengujian toksikologi merupakan dasar

yang sangat penting untuk penilaian risiko yang tepat. Para toksikologis tertarik

untuk meneliti mekanisme toksisitas dan level paparan yang masih dalam batas

aman dan yang tidak aman. Hasil dari penelitian tersebut berguna untuk

mengidentifikasi zat kimia apa yang paling aman digunakan dan untuk mengatur

derajat paparan yang masih bisa diterima dari zat kimia yang mungkin berbahaya.

DAFTAR PUSTAKA

Frumkin, Howard. 2010. Environmental Health: From Global to Local. Second

Edition. United State of America: John Wiley & Sons, Inc.