TOKSIKOLOGI. Ika Puspita Dewi

Transkripsi

1 TOKSIKOLOGI Ika Puspita Dewi

2 TOKSIKOLOGI Toksikologi digunakan untuk membedakan makanan yg aman dan yg beracun

3 Senyawa toksin diproduksi oleh tanaman, hewan dan bakteria Phytotoxins Zootoxins Bacteriotoxin Xenobiotik senyawa alami ataupun buatan manusia yang tidak secara normal berada dlm tubuh Zat toksik merupakan senyawa kimia tertentu yang memang bersifat toksik

4 Sejarah Ilmu Toksikologi PARACELCUS ( ) semua zat adalah racun, tidak ada satupun yg bukan racun. Dosis yg tepat membedakan antara racun dan obat MJB ORFILLA Bapak Toksikologi modern toksikologi sebagai disiplin ilmu tersendiri tata cara terapi atas toksisitas zat kimia metodologi kuantitatif utk mempelajari aksi toksikologi zat kimia pada hewan prinsip eliminasi obat/zat kimia tertentu dari tubuh

5 Perkembangan Definisi Toksikologi Loomis (1978) Toksikologi adalah ilmu yg mempelajari aksi berbahaya zat kimia atas sistem biologi tertentu Doull & Bruce (1986) Toksikologi adalah ilmu yg mempelajari berbagai pengaruh zat kimia yg merugikan atas sistem biologi Timbrell (1989) Toksikologi adalah ilmu yg mempelajari antaraksi zat kimia dengan sistem biologi Toksikologi ilmu yg mempelajari aksi berbahaya zat kimia atas sistem biologi

6 Why Toxicology? Antisipasi pengaruh toksik Pencegahan aksi toksik Terapi keracunan yg mungkin tjd karena pemejanan suatu senyawa

7 Peristiwa timbulnya efek toksik racun atas makhluk hidup Racun Pemejanan (exposure) Antaraksi Sel atau jaringan sasaran Tempat aksi Kondisi Pengaruh (efek) berbahaya Wujud Sifat

8 KONDISI PEMEJANAN (jenis zat toksik, jalur pemberian, frekuensi) KONDISI MAKHLUK HIDUP (usia, BB, jenis kelamin, kondisi fisiologi & patologi) ASAS UMUM TOKSIKOLOGI MEKANISME AKSI WUJUD & SIFAT EFEK TOKSIK

9 Hubungan Kausal Asas Utama Toksikologi SEBAB KONDISI PEMEJANAN PERANTARA MEKANISME AKSI AKIBAT WUJUD EFEK TOKSIK Jenis: akut/ subkronis/ kronis Lama, kekerapan, saat, takaran UBAHAN BEBAS KONDISI MAKHLUK HIDUP: Keadaan fisiologi Keadaan patologi UBAHAN MODERATOR/ UBAHAN TERKENDALI Perubahan: biokimia/ fungsional/ struktural SIFAT EFEK TOKSIK: - Terbalikkan - Tak terbalikkan UBAHAN TERGANTUNG

10 Yg akan dipelajari Ruang lingkup toksikologi Faktor-faktor yg mempengaruhi ketoksikan racun Tolak ukur ketoksikan Antidot Uji Toksikologi

11 TOLAK UKUR KETOKSIKAN

12 Mekanisme efek toksik Kualitatif Jenis wujud efek toksik Sifat efek toksik Tolak Ukur Ketoksikan Gejala klinis Kuantitatif Kekerabatan takaran-respon

13 TOLAK UKUR KUALITATIF

14 Mekanisme Aksi Efek Toksik Dasar : sifat & tempat kejadian Mekanisme : Luka intrasel Aksi langsung (primer) Terjadi di dalam sel Luka ekstrasel Aksi tak langsung (sekunder) Beraksi di lingkungan luar sel Ada respon perbaikan Perubahan fungsi / struktur

15 Wujud Efek Toksik PERUBAHAN BIO KIMIA Hambatan respirasi sel Perubahan keseimbanga n cairan elektrolit Gangguan pasok energi SIANIDA FUNGSIO NAL Anoksia Pernapasan Sistem saraf Hiper/hipoten si Hiper/ hipoglikemi Kontraksi/ relaksasi otot MALATION STRUKTU RAL Degenerasi Nekrosis Karsinogen esis Mutagenesi s Teratogene sis TETRASIKLI N

16 Sifat Efek Toksik Terbalikkan Aksi khas pd reseptor, neurotransmiter, tempat aktif enzim dll Kadar racun habis, reseptor kembali Efek toksik cepat kembali ke normal Ketoksikan tergantung takaran, kec abs, distr, elimns Toksin botulinus, alkaloid ergot, pestisida organofosfat & karbamat Tak terbalikkan Kerusakan menetap Pembentukan ikatan kovalen luka kimia toksik Aktivitas enzim pemblokan enzim redoks & penghambatan enzim Penumpukan efek toksik Pemejanan takaran kecil jangka panjang = takaran besar jangka pendek Senyawa pengalkil, radiasi nuklear, sinar X, benzo(a) piren, aflatoksin B1

17 Gejala klinis Gejala yang menandai wujud efek toksik yang tampak secara makroskopi setelah subjek terpejani dengan racun Misal : denyut jantung, warna kulit, pernapasan, besar pupil dsb

18 Tolok ukur kualitatif Ditegaskan dg uji ketoksikan racun Misal : keracunan Sodium nitrit Wujud efek toksik : anoksia Mekanisme aksi ekstra sel : nitrit menyebabkan berkurangnya pasok oksigen ke dalam sel atau jaringan mengoksidasi hemoglobin menjadi methemoglobin Gejala klinis : sianosis, takikardi, sesak napas & gelisah Sifat efek toksik : terbalikkan, jika tak terganggulangi perubahan struktural (nekrosis sel) tak terbalikkan kematian

19 TOLAK UKUR KUANTITATIF

20 Tolak ukur kuantitatif What is there that is not poison? All things are poison and nothing (is)without poison. Solely the dose determines that a thing is not a poison. Paracelsus ( ) Kekerabatan antara takaran (dosis) pemejanan dan ketoksikan suatu xenobiotika Ketoksikan xenobiotika mrpk efek bertingkat, berhubungan langsung dg takaran pemejanannya

21 Kekerabatan takaran dan efek (takaran-efek) Mengetahui kondisi pemejanan & INTENSITAS efek toksik yg timbul pada satu atau sekelompok subjek Jenis Kekerabatan antara kondisi pemejanan & wujud efek toksik Kegunaan Kekerabatan waktu dan efek (waktu-efek) Mengetahui FREKUENSI atau angka kejadian timbulnya efek toksik pada sekelompok populasi subjek uji

22 Tolak Ukur Kuantitatif KEKERABATAN TAKARAN/DOSIS-RESPON & WAKTU- RESPON Tujuan evaluasi ketoksikan : RISIKO PEMEJANAN (Ukuran kemungkinan timbulnya efek berbahaya racun pada sekelompok tertentu) Misal : nilai masukan harian racun yang dapat diterima manusia

23 Kekerabatan takaran respon Asumsi : Efek toksik mrpk fungsi kadar racun di tempat aksinya Kadar racun di tempat aksi berhubungan dengan takaran pemejanan Respon toksik menunjukkan hubungan sebab akibat dengan racun yg dipejankan Takaran pemejanan jumlah subjek yg menunjukkan efek toksik

24 Kekerabatan takaran respon Tolok ukur potensi ketoksikan racun : TD 50 (toxic dose) jika efek toksik berupa perubahan biokimia, fungsional & struktural LD 50 (lethal dose) jika efek toksik berupa kematian Takaran ambang pemejanan racun : takaran pemejanan di bawah mana individu tidak menunjukkan efek atau respon toksik yang dapat terukur atau teramati KETT (Kadar Efek Toksik yang Tak Teramati) batas aman ketoksikan racun

25 Kekerabatan Waktu-Respons Evaluasi ketoksikan racun lazimnya Subkronis (10% masa hidup subjek) Kronis (85% masa hidup subjek) Mekanisme antaraksi pada pemejanan kronis: Terbalikkan Tak terbalikkan Sekuestrasi fisik (penumpukan)

26 Mekanisme Antaraksi t ½ Eliminasi Terbalikkan t ½ eliminasi relatif pendek Eliminasi racun sebanding dengan perubahan kadar Tak terbalikkan t ½ eliminasi relatif lama Penumpukkan efek toksik pada pemejanan berulang Pada dosis rendah, efek toksik sudah terlihat nyata Sekuestrasi fisik t ½ eliminasi paling lama Penumpukan racun di tempat aksi

27 Kekerabatan Waktu-Respons Tolok ukur kuantitatif MHDD (Masukan Harian yang Dapat Diterima) acceptable daily intake MHMD (Masukan Harian Maksimum yang Diperbolehkan)

28

29 KETT Takaran ambang pemejanan racun Adalah takaran pemejanan di bawah mana individu tidak menunjukkan efek atau respon toksik yang dapat terukur atau teramati Merupakan batas aman ketoksikan racun Lazim disebut : Kadar Efek Toksik Tak Teramati (KETT) Atau No Observed Effect Level (NOEL)

30 KETT KETT menggambarkan takaran pemejanan tertinggi yang tidak menyebabkan timbulnya efek toksik atau kematian pada diri subjek uji Diperoleh dari uji ketoksikan sub kronis

31 MHDD (Masukan Harian yang Dapat Diterima) ADI (Acceptable Daily Intake) Merupakan takaran harian maksimum (mg/kgbb) racun pangan (zat tambahan makanan, senyawa pencemar, residu dsb) yg dapat diterima manusia pada pemejanan jangka pendek MHMD (Masukan Harian Maksimum yang Diperbolehkan) Merupakan kadar maksimum bahan pangan yang diperbolehkan

32 KETT MHDD MHMD

33 MHDD ( mg ) kgbbmanusia KETT ( mg ) kgbbhewan faktor aman( biasanya100) Faktor aman tetapan yg menggantikan berbagai faktor yang tidak diketahui dlam mengekstrapolasikan data hasil uji hewan ke manusia (misalnya kondisi fisiologi dan patologi, faktor perbedan jumlah subjek yg terlibat dalam ekstrapolasi)

34 Contoh nilai MHDD beberapa senyawa SENYAWA KETT (TIKUS) FAKTOR AMAN Heksaklorobe nzena Dieldrin (1970) MHDD (MANUSIA) 1,25 mg/kg tikus/hari ,6 mcg 0,025 mg/kg tikus/hari 200 0,1 mcg DDT 0,05 mg/kg tikus/hari 1 5,0 mcg MHMD = MHDD x 60 (mg/kg)

35 LD50

36 Definisi LD 50 merupakan dosis yang menyebabkan kematian pada 50% populasi/subyek coba. LD 50 menunjukkan besarnya potensi ketoksikan dari suatu racun. Diperkenalkan pada 1927 oleh J.W. Trevan

37

38 LD50 Diperoleh dari uji ketoksikan akut Pemejanan sekali, diamati selama 24 jam Kadang kala selama 7-24 jam Hanya menggambarkan potensi ketoksikan racun relatif terhadap racun yg lain (potensi relatif) tidak menggambarkan batas aman takaran pemejanan Berguna untuk mengetahui indeks terapi suatu obat indeks terapi (IT)= LD50/ED50

39 Kegunaan Data LD 50 Melihat potensi ketoksikan Klasifikasi zat kimia berdasarkan potensi ketoksikan Evaluasi dampak keracunan yang tidak disengaja Perencanaan penelitian subkronis dan kronis

40 Kriteria/ Kategori Ketoksikan Akut Berdasarkan Loomis (1978) KRITERIA LD 50 (mg/kg subjek) 1 Luar biasa toksik 1 atau kurang 2 Sangat toksik Cukup toksik Sedikit toksik Praktis tidak toksik Relatif kurang berbahaya Lebih dari 15000

41 Kriteria/ Kategori Ketoksikan Akut Berdasarkan Lu (1995) KRITERIA Super-toksik LD 50 (mg/kg subjek) 5 atau kurang Amat sangat toksik 5 50 Sangat toksik Toksik sedang Toksik ringan Praktis tidak toksik Lebih dari 15000

42 Metode Perhitungan/ Penetapan LD 50 Paling lazim/ konvensional: Metode grafik Litchifield dan Wilcoxon (1949) Metode kertas grafik logaritmik Miller dan Tainter (1944) ANALISIS PROBIT Tata cara menemukan kisaran Weil (1952) Kontemporer (untuk senyawa sintetis) LD 50 cutoff: Up-and-Down Procedure Acute Toxic Class Method Fixed-Dose Procedure

43

44 ANALISIS PROBIT 2 1

45 ANALISIS PROBIT 4 3

46

47 Langkah-langkah 1. Hitung log dosis (basis 10) 2. Hitung persentase kematian (%) Lakukan perhitungan normalisasi jika terdapat 0% dan atau 100% kematian 3. Tentukan nilai probit berdasarkan persentase kematian dan lakukan koreksi atau normalisasi jika perlu LIHAT TABEL PROBIT 4. Buat persamaan regresi linier y = mx+b (manual atau menggunakan piranti lunak) Nilai probit sebagai y Log dosis sebagai x 5. Tentukan log LD 50 menggunakan: nilai probit 5, manual/grafik pada kertas grafik atau memakai persamaan regresi linier 6. Hitung anti-log-nya Nilai LD 50 ditemukan 7. Tentukan SE kira-kira berdasarkan nilai probit 84 dan LD 50 ± SE dengan taraf kepercayaan 95%

48 CONTOH SOAL Penentuan LD 50 akut parasetamol thd 10 tikus putih jantan adl sbb : Kelp Dosis (mg/kg) tikus yg mati tikus yg hdp ,

49 1. Hitung log dosis Kelp Dosis Log dosis tikus tikus (mg/kg) yg mati yg hdp , , , ,5 1,

50 2. Hitung presentase kematian Kelp Dosis (mg/kg) Log dosis tikus yg mati tikus yg hdp % kematian , , , ,5 1,

51 Faktor Koreksi Faktor koreksi hanya khusus untuk % kematian 0 dan 100 u/0% kematian, % koreksi = 100 (0,25/n) u/ 100% kematian, % koreksi = (100n-25)/n

52 3. Tentukan nilai probit & koreksi Krn semua tikus pd kelp 4 tetap hidup, mk klp 5 diabaikan. Hitung % koreksi u/ % kematian 0 dan 100% u/ 0 % kematian : % koreksi = 100 (0,25/n) = 100 (0,25/10) = 2,5 u/ 100% kematian : % koreksi= (100n-25)/n = (100x10-25)/10 = 97,5

53 Penentuan % koreksi Kelp Dosis (mg/kg) Log dosis tikus yg mati tikus yg hdp % kematian % koreksi , , , , ,5

54 Jika ada selisih probit... Tentukan probit lihat pd tabel probit Misal % koreksi 2,5; mk liat tabel probit u/ % koreksi 2 dan 3 2 2,95 3 3,12 2,95 + 0,5(selisih)

55 Harga probit u/ % koreksi = 97,5 lihat harga probit u/ 97 % dan 98% 97% = 6,88 98% = 7,05 97,5% = 6,88 + 0,5 (7,05-6,88) =.. Harga probit u/ % koreksi = 2,5 lihat harga probit u/ 2% dan 3% 2% = 2,95 3% = 3,12 2,5% = 2,95 + 0,5 (3,12-2,95) =..

56 Penentuan harga probit Lihat pada tabel probit Kelp Dosis (mg/kg) Log dosis tikus yg mati tikus yg hdp % kematian % koreksi Nilai probit ,5 6, , , , , , ,5 3,04

57 4. Buat persamaan regresi linier log dosis vs probit Kelp Dosis (mg/kg) Log dosis Nilai probit , ,69 5,25 y = 4,05x - 5, ,39 4, ,09 3,04

58 5 & 6. Penentuan harga LD50 Masukkan nilai probit 5 pada persamaan y = 4,05x - 5,31 5 = 4,05x 5,31 x = 2,55 Dapatkan nilai LD50 dari antilog nya antilog2,55 = 354, 81 LD50 = 354, 81 mg/kg

59 7. Penentuan SE (standard error) Nilai probit u/ 84% kematian = 5,99, masukkan ke persamaan 5,99 = 4,05x 5,31 x = 2,79 antilog 2,79 = 616,59 mg/kg Nilai probit u/ 16% kematian = 4,01, masukkan ke persamaan 4,01 = 4,05x 5,31 x = 2,30 antilog 2,30 = 199,53 mg/kg

60 SE LD ,59 199,53 2 x10 SE LD50 = 93,25 8. Tentukan nilai LD50 + SE LD50 + SE = (354, ,25) mg/kg

61 Soal Latihan Dilakukan sebuah penelitian toksisitas akut thymoquinone menggunakan tikus dalam 5 kelompok peringkat dosis (masing-masing n = 10). Didapatkan data sbb: Kelomp ok Dosis (mg/kg BB) Subjek mati/total subjek / / / / /10

62 SPSS

63

64

65