EFEK RADIASI BAGI MANUSIA. Pusat Pendidikan dan Pelatihan Badan Tenaga Nuklir Nasional

Transkripsi

1 EFEK RADIASI BAGI MANUSIA Pusat Pendidikan dan Pelatihan Badan Tenaga Nuklir Nasional

2 POKOK BAHASAN I. II. III. I. PENDAHULUAN SEL SEBAGAI UNIT FUNGSIONAL TERKECIL INTERAKSI RADIASI DENGAN MATERI BIOLOGIK A. Radiasi dengan Molekul Air (Radiolisis Air) B. Radiasi dengan DNA C. Radiasi dengan Kromosom D. Radiasi dengan Sel EFEK BIOLOGI RADIASI PADA TUBUH A. Klasifikasi Efek Radiasi B. Efek Stokastik C. Efek Deterministik 2

3 TUJUAN INSTRUKSIONAL Umum: Setelah mempelajari modul ini peserta diharapkan mampu menjelaskan efek radiasi terhadap manusia 3

4 TUJUAN INSTRUKSIONAL Khusus: menyebutkan struktur sel manusia menyebutkan pengertian interaksi langsung dan tidak langsung menguraikan interaksi radiasi dengan molekul air menguraikan interaksi radiasi dengan materi biologik menyebutkan klasifikasi efek radiasi 4

5 Tujuan Instruksional Khusus (lanjutan) menjelaskan efek stokastik menjelaskan efek deteministik menjelaskan efek radiasi pada jaringan dan organ tubuh menjelaskan efek radiasi pada janin menjelaskan sindroma radiasi akut 5

6 SEL SEBAGAI UNIT FUNGSIONAL TERKECIL Unit fungsional terkecil dalam tubuh Tersusun dari : Membran sel batasan terluar dari sel Sitoplasma organel dan inti (nukleus) sel Organel : ribosom, mitokondria, lisosom, dll. Inti pusat kontrol sel mengandung informasi genetik yang tersusun dalam kromosom gen DNA (deoxyribo nucleat acid) 6

7 Struktur Sel 7

8 Target utama: DNA 8

9 INTERAKSI RADIASI DENGAN MATERI BIOLOGIK Interaksi radiasi dengan materi biologik : Interaksi langsung Interaksi tidak langsung 9

10 A. Interaksi Radiasi dengan Air Skema radiolisis air spontan : H2O H+ + OHradiasi : H2O H2O+ + eion radikal (10-10 detik) H2O+ H+ + OH radikal bebas (10-5 detik) e- + H2O OH- + H 10

11 B. Interaksi Radiasi dengan (DNA) Single strand break: putusnya salah satu untai DNA Double strand break: putusnya kedua untai DNA Base damage 11

12 C. Interaksi Radiasi dengan Kromosom Kromosom merupakan rangkaian ikatan yang sangat kompleks antara DNA dengan protein Pada sel manusia terdapat 23 pasang yaitu 22 pasang autosom dan 1 pasang kromosom seks 12

13 Efek Radiasi pada Kromosom (Aberasi Kromosom) A B A. Normal; B. Disentrik 13

14 Aberasi Kromosom dan Dosimeter Biologi Digunakan secara luas sebagai biomarker akibat paparan radiasi berlebih Pengamatan dilakukan terhadap sel darah limfosit pada analisa sitogenetik Frekuensi aberasi kromosom disentrik menggambarkan dosis radiasi yang diterima Rentang dosis: 0,5 Gy 8 Gy Frekuensi disentrik menurun dengan bertambahnya waktu (tidak stabil) Analisa dilakukan dalam waktu 24 jam -30 hari paska paparan radiasi 14

15 Absolute lymphocyte Number (ALN) 109/L Kurva Hubungan Jumlah Limfosit Absolut dengan Dosis day 2 day 3 day 4 day 5 day day 0 day Dose (Gy)

16 D. Efek Radiasi terhadap Sel Ionisasi Kerusakan DNA Modifikasi ekspresi gen Proses Perbaikan Perbaikan tidak sempurna Kematian sel aktif Aberasi kromosom Sel mati Mutasi Perbaikan sempurna Sel tetap hidup 16

17 D. Efek Radiasi terhadap Sel Sel normal Apoptosis 17

18 EFEK BIOLOGI RADIASI PADA TUBUH A. Klasifikasi Efek Radiasi Jenis sel : genetik (pewarisan) dan somatik (segera & tertunda) Dosis radiasi : stokastik & deterministik 18

19 Klasifikasi Efek Radiasi (lanjutan) Sel terpapar radiasi Perbaikan secara enzimatis Sel hidup Sel mati Disfungsi organ Efek deterministik Sel normal Sel abnormal Efek stokastik Efek segera Efek tertunda Efek tertunda Eritema; Sterilitas; Retardasi mental Katarak Kanker; Efek pewarisan, Leukimia 19

20 E n e r g y d e p o s itio n E x c it a t io n / i o n iz a t io n I n it ia l p a r t i c le t r a c k s R a d i c a l f o r m a t io n D if f u s io n, c h e m ic a l r e a c t io n s T IM E (se c ) m s secon d 106 P H Y S IC O - C H E M IC A L IN T E R A C T IO N S I n it ia l D N A d a m a g e P H Y S IC A L IN T E R A C T IO N S D N A b re a ks / b a s e d a m a g e R e p a ir p ro c e s s e s D a m a g e f ix a t io n 1 hour C e ll k i ll in g 1 day M u ta t io n s /t r a n s fo r m a tio n s / a b e r r a t io n s 1 year P r o li f e r a t i o n o f " d a m a g e d " c e lls P r o m o t io n / c o m p le t io n y e a rs T e r a t o g e n e s is Cancer H e r e d ita r y d e f e c ts B IO L O G IC A L R E S P O N S E M E D IC A L E F F E C T S 20

21 B. Efek Stokastik Probability of Occurrence Efek stokastik dapat terjadi jika sel yang terkena paparan radiasi pengion mengalami modifikasi Dose Ciri-ciri efek stokastik: bersifat random tidak memiliki dosis ambang probabilitas kejadian bergantung dosis dapat terjadi pada individu terpapar dan turunannya 21

22 Efek Stokastik (lanjutan) Individu terpapar: Target : sel somatik karsinogenesis Kanker akibat radiasi tidak spesifik Prediksi risiko kanker diperoleh dari studi epidemiologi pada populasi terpapar radiasi Koefisien peluang pada pekerja radiasi : 4 x 10-2 /Sv Turunan individu terpapar: Target : sel genetik efek pewarisan Tidak ada bukti konklusif pada manusia Koef. Peluang pada pekerja radiasi : 0,8 x 10-2 /Sv 22

23 Karsinogenesis 23

24 Masa laten kanker 24

25 C. Efek Deterministik Efek deterministik terjadi karena adanya kematian sel sebagai akibat dari paparan radiasi baik pada sebagian atau seluruh tubuh Ciri-ciri efek deterministik: Frequency of Effect Threshol d dose memiliki dosis ambang tingkat keparahan bergantung dosis Dose terjadi hanya pada individu terpapar 25

26 Efek Radiasi pada Kulit Efek Radiasi Eritema awal Epilasi dan deskuamasi kering Deskuamasi basah Nekrosis Rentang Dosis (Gy) Waktu jam 3 6 minggu > minggu 10 minggu 26

27 Efek paparan radiasi oleh Ir-192 (185 GBq) selama 2 jam Hari ke-5 Hari ke-21 Hari ke-11 27

28 Kecelakaan Industri Radiografi di Yanango, Lima PERU Ir-192 (37 Ci / 1,37 TBq), 20 Feb Februari Maret Mei

29 29

30 30

31 Efek Radiasi pada Mata Paling sensitif lensa mata katarak Dosis 0,5 Gy kekeruhan lensa yang teramati Semakin tinggi dosis semakin singkat masa laten Dosis 2 10 Gy katarak dalam 6 bulan - 35 tahun 31

32 Katarak pada mata 32

33 Efek Radiasi pada Paru-paru Dosis ambang : 3 5 Gy Efek Radiasi Pneumonities Pulmonary fibrosis Waktu 3 12 minggu 6 bulan ~ 33

34 Efek Radiasi pada Paru-paru Irradiated lung tissue Pulmonary fibrosis 34

35 Efek Radiasi pada Testis Efek Radiasi Rentang Dosis (Gy) Oligosperma Steril untuk beberapa bulan Steril untuk 1-2 tahun Steril permanen 0,15 < ,5-6 35

36 Efek Radiasi pada Ovarium Efek Radiasi Steril sementara Steril pada usia 40 tahunan Steril pada usia 20 tahun Rentang Dosis (Gy) 0,

37 Efek Radiasi pada Sistem Pembentukan Darah Dosis ambang : 0,5 Gy Efek radiasi pada sistem pembentukan darah berupa penurunan segera komponen darah Jenis Sel Darah Eritrosit Leukosit Limfosit Granulosit Trombosit Fungsi Transport O2 dan CO2 Sistem kekebalan tubuh Sistem kekebalan tubuh Sistem pembekuan darah Waktu Beberapa minggu Beberapa jam Beberapa hari minggu Beberapa hari - minggu 37

38 Efek Radiasi pada Janin Dosis ambang : 0,05 0,1 Gy Perkembangan Janin Usia Kehamilan (minggu) Efek Radiasi Pre-implantasi Organogenesis Fetus 8-25 Kematian Malformasi organ, kematian neonatal Retardasi mental 38

39 Efek Radiasi pada Janin (lanjutan) Tabel hubungan antara usia kehamilan dengan dosis ambang yang dapat menyebabkan retardasi mental Usia Kehamilan Dosis Ambang (minggu) (Gy) ,1 0,4 0,6 39

40 Sindroma Radiasi Akut Sindroma Radiasi Akut (SRA) : sekumpulan sindrom yang timbul akibat paparan radiasi dosis tinggi, lebih besar dari 1 Gy, pada seluruh tubuh secara akut Tahapan Sindroma Radiasi Akut: Prodromal, timbulnya simptom awal segera pasca paparan Masa laten, masa dimana tidak timbul simptom Perwujudan SRA, timbulnya sindrom pada sistem hematopoitik, pencernaan, dan sistem syaraf pusat Masa penyembuhan atau kematian 40

41 Sindroma Radiasi Akut (lanjutan) Waktu Paparan PRODROMAL MASA LATEN PERWUJUDAN PENYEMBUHAN Atau SRA KEMATIAN Asimptomatik Mual Muntah Diare Kembali ke tahap Prodromal Infeksi Hemorrhage 41

42 Perwujudan Sindroma Radiasi Akut Pencernaan Hematopoitik Cardiovascular/ Syaraf Pusat Subklinis Bertambahnya Dosis 42

43 Sindroma pada Sistem Hematopoitik Organ target : sumsum tulang Dosis Ambang (Gy) Waktu (minggu) Simptom Anemia, penurunan sistem kekebalan tubuh, infeksi, hemorrage kematian 43

44 Sindroma Sistem Pencernaan Organ target : usus halus Dosis Ambang (Gy) Waktu (hari) Simptom Malabsorbsi, paralityc uleus, dehidrasi, pendarahan GI, sepsis Kematian 44

45 Sindroma Sistem Syaraf Pusat Organ target : otak Dosis Ambang (Gy) Waktu Simptom 20 3 jam 50 < 3 hari Pembengkakan otak, paru, jantung, otot,dan jaringan sel Kematian 45

46 Mean Lethal Dose (LD) Dosis radiasi akut yang menyebabkan kematian pada suatu populasi dalam rentang waktu tertentu LD 50/60 : kematian 50% populasi dalam 60 hari Rentang Dosis : 2,5 5 Gy Dosis rerata : 3,5 Gy 46

47 LATIHAN SOAL 1. Aberasi kromosom yang spesifik disebabkan oleh radiasi adalah : a. b. c. d. 1. Translokasi Kromosom disentrik Kromosom cincin Fragmen asentrik Kerusakan berikut merupakan efek deterministik, kecuali: a. b. c. d. Deskuamasi Nekrosis Tiroiditis Leukemia 47

48 Latihan Soal (Lanjutan) 1. Efek radiasi pada DNA yang menimbulkan aberasi kromosom adalah: a. b. c. d. 1. Pirimidin dimer Double strand breaks Crosslink DNA-protein Single strand beak Berikut merupakan karakteristik dari efek stokastik: a. Terjadi sebagai konsekuensi dari perubahan pada sifat sel akibat paparan radiasi dosis rendah 48

49 Latihan Soal (Lanjutan) a. b. c. 1. Hanya diderita oleh individu terpapar radiasi dengan dosis dibawah dosis ambang Keparahan kerusakan yang terjadi meningkat dengan bertambahnya dosis radiasi Sebagai konsekuensi dari kematian sel akibat paparan radiasi dosis rendah LD 50/30 pada manusia dapat didefinisikan sebagai: a. b. Dosis yang menimbulkan kematian dalam waktu 30 hari pada 30% populasi yang terpapar radiasi Dosis yang menimbulkan kematian pada 50% populasi yang terpapar radiasi 49

50 Latihan Soal (Lanjutan) a. b. 1. Mean lethal dose pada 50% populasi yang terpapar radiasi dalam waktu 30 hari Dosis radiasi yang menimbulkan kematian selama 30 hari setelah paparan radiasi Sel yang radiosensitivitasnya paling tinggi adalah: a. b. c. d. Sel dengan tingkat diferensiasi yang tinggi dan kapasitas proliferasi yang rendah Sel dengan tingkat diferensiasi dan kapasitas proliferasi yang tinggi Sel dengan kapasitas pembelahan yang tinggi dan derajat diferensiasi yang rendah Sel dengan kapasitas pembelahan dan derajat diferensiasi yang rendah 50