T O X I C O L O G Y SELECTIVE TOXICITY DAN TEST. DR. MANSUR, DAKK Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara

Transkripsi

1 T O X I C O L O G Y SELECTIVE TOXICITY DAN TEST DR. MANSUR, DAKK Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara PENDAHULUAN : Toxicology adalah pemahaman-pemahaman mengenai effek-effek bahan kimia yang merugikan bagi organisme. Dari definisi tersebut, jelas terdapat unsur-unsur bahan kimia dan organisme, dimana didalam kedua unsur-unsur ini terdapat istilah-istilah toksisitas dan animal test-test. Tulisan ini bermaskud membicarakan mengenai selective toxicity dan animal toxicity tetst. SELECTIVE TOXICITY : Selective Toxicity berarti bahwa satu zat kimia menghasilkan kerusakan kesuatu macam bahan hidup tanpa membahayakan beberapa macam yang lain, meskipun sebelumnya keduanya mungkin erat hubungannya. Bahan kehidupan yang dirusak dikenal sebagai UN ECONOMIC FORM, DAN BAHAN kehidupan yang terlindungi disebut Economic Form. Mereka boleh jadi dihubungkan satu ke yang lain sebagai parasit dan host atau mereka boleh jadi dua jaringan-jaringan dalam satu organisme. Keragaman biologis ini mengganggu kemampuan ahli toksikologi untuk meramalkan effek toksis dari satu bahan kimia dalam satu spesies (manusia) dari percobaanpercobaan yang diselenggarakan dalam spesies-spesies lain (binatang laboratorium). Begitupun, kemungkinan untuk mengembangkan satu agent yang merupakan lethal untuk satu spesies yang tidak diinginkan dan kurang berbahaya untuk spesiesspesies lainnya. Dalam pertanian misalny, disana ada jamur, serangga, dan bahkan tumbuhtumbuhan yang bersaing hidup yang merusak panen dan dengan demikian diperlakukan pestisida-perstisida pemilih. Juga peternakan hewan dan obat-obatan manusia memerlukan agent-agent yang secara selektif toksis terhadap bentuk unekonomiktetapi tidak menghasilkan kerusakan kebentuk ekonomik dari bahan kehidupan. Obat-obatan dan agent kimia lain yang digunakan untuk tujuan keracunan yang dapat memilih adalah pemilih satu dari 2 sebab-sebab. I. Zat kimia itu sama-sama beracun untuk kedua cell-cell unekonomik tetapi terutama menumpuk di cell-cell unekonomik. II. Dia bereaksi secara khusus dengan : a. secara sitologik b. satu gambaran yang secara biokimia hilang dari dalam host. (atau tidak memainkan satu bagian yang penting). (ALBERT, 1965, 1973). Kemampuan memilih itu didasarkan kepada perbedaan-perbedaan penyebaran yang biasanya meruapkan hasil-hasil dari perbedaan-perbedaan dalam penyerapan; bio transformasi atau pengeluaran zat-zat beracun. Sifat racun yang dapat memilih dari satu semprotan insektisida boleh jadi sebagian disebabkan satu luas permukaan per satuan berat yang lebih besar, yang 2002 digitized by USU digital library 1

2 menyebabkan serangga itu menyerap satu dosis yang berbanding lurus lebih besar dari mamalia yang disemprot. Daya guna dari Yodium Radioaktif pada pengobatan hyperthyrodism adalah didasarkan ke kemampuan memilih dari kelenjar gondok untuk menimbun yodium. Satu sebab utama mengapa zat kimia jadi racun untuk suatu bentuk ada perbedaanperbedaan dalam penumpukan senyawa-senyawa asal yang beracun dalam berbagai jaringan yang didasarkan kepada biotransformasi zat kimia tersebut ke produk akhir yang bertindak sebagai racun. Demikianlah CC1 4 adalah bersifat racun ke liver dikarenakan liver memiliki kekuatan yang besar untuk merobah secara biologis CC1 4 ke TRICHLOR METHYL radikal bebas. Meskipun telah ditetapkan alasan bahwa sifat racun pemilih adalah didasarkan ke perbedaan-perbedaan dalam penumpukan zat kimia itu dalam sel ekonomik dan unekonomik, tidak berarti bahwa organ sasaran untuk keracunan itu merupakan organ yang menumpuk zat kimia tersebut ketingkat yang tinggi. Sebagai contoh, insektisida hidro karbon yang dichlorinasikan seperti DDT, mencapai konsentrasi yang tinggi di gudang-gudang lemak dari tubuh tetpai disana tidak menghasilkan effek-effek keracunan yang dikenal. Sifat racun yang pemilih didasarkan ke perbedaan-perbedaan dalam sitologi perbandingan ditunjukkan oleh perbandingan dari sel-sel binatang dan tumbuhtumbuhan berbeda dari hewan dalam beberapa hal yakni : 1. tidak adanya satu system, satu system aliran darah dan otot 2. adanya satu mekanisme FOTO SINTETIS dan dinding-dinding cell. Kenyataan bahwa bakteri meiliki dinding-dinding cell dan manusia tidak telah dugunakan dalam mengembangkan agent-agent chemoterapeutik yang bersifat racun pemilih, seperti Penicillin dan Cephalosporin-cephalosporin, yang membunuh bakteri tetapi tetapi secara relatif tidak menjadi racun untuk cell-cell mammalia. Sifat racun yang pemilih ini juga dapat meruapakan satu hasil dari satu perbedaan dalam biokimia dari dua bentuk cel-cel. Untuk contoh : bakteri tidak menyerap Asam Folat, tetapi membuatnya dari p.amino acid (PABA), asam glutamat, dan pteridine, sedangkan mammalia tidak dapat membuat asam Folat tetapi menyerap dari makanan mereka. Dengan demikian, obat-obat sulfonamida secara memilih adalah racun ke bakteri sebab sulfonamida-sulfonamida yang mirip PABA dalam muatan dan ukuran-ukuran, menentang penggabungan PABA kealam molekul asam FOLAT, satu rekasi yang tidak terjadi pada manusia. DESCRIPTIVE ANIMAL TOXICITY TEST (= DATT) Dua asas-asas utama yang mendasari semua DATT : Yang pertama adalah : bahwa effek-effek yang dihasilkan oleh senyawa dalam binatang-binatang laboratorium, bila dikwalifikasi secara tepat, dapat merupakan hal yang dapat diterapkan ke manusia. Alasan yang kuat ini mendasari semua percobaan-percobaan biologi dan obatobatan. Atas dasar dari dosis persatuan luas permukaan tubuh, effek racun pada manusia biasanya dalam kisaran yang sama sebagaimana yang ada dalam binatang percobaan. Atas dasar satu berat badan, manusia biasanya lebih mudah terkena dari binatang percobaan, mungkin oleh satu faktor sekitar 10. Dengan satu pengetahuan mengenai perbedaan kwantitatif ini, faktor-faktor keselamatan yang tepat dapat diterapkan untuk dosis-dosis yang relatif aman untuk manusia digitized by USU digital library 2

3 Semua zat-zat kimia yang karsinogen yang diketahui, mungkin dengan pengecualian dari arsen,. Adalah karsinogenik untuk bebrapa jenis (spesies) tetapi bukan dalam semua binatang-binatang laboratorium. Jadi perbedaan-perbedaan dalam spesies ini tampil didasarkan kepada perbedaanperbedaan dalam biotransformasi dari procarsinogen ke carcinogen aktif. AZAZ UTAMA yang KEDUA : adalah pemaparan dari binatang percobaan ke agentagent racun dalam dosis yang besar (tinggi) adalah satu metoda yang diperlukan dan tepat untuk menemukan bahaya-bahaya yang mungkin pada manusia. Azas ini didasarkan keatas pengertian DOSIS kwantal RESPONSE bahkan kejadian dari satu effek dalam satu populasi adalah lebihbesar ketika dosis atau pemaparan bertambah. Pertimbangan-pertimbangan praktis memerlukan bentuk rancangan dari systemsistem percobaan bahwa jumlah binatang-binatang yang diperlukan dalam percobaan-percobaan bahan-bahan beracun adalah selalu kecil dibanding dengan ukuran dari populasi manusia yang sama-sama ada dalam bahaya. Untuk memperoleh hasil-hasil yang benar secara statistik dari kelompok-kelompok kecil binatang-binatang, diperlukan penggunaan dosis-dosis yang relatif besar sedemikian hingga effek itu akan terjadi cukup sering-sering untuk ditemukan. Untuk contoh, satu kejadian dari satu effek racun yang serius, seperti kanker, serendah 0,01% akan menampilkan penduduk dalam satu populasi 200 juta dan tidak akan diterima dipertimbangkan tinggi. Untuk menemukan kejadian serendah demikian dalam percobaan binatang-binatang secara langsung akan memerlukan sedikit-dikitnya sekitar ekor binatangbinatang. Untuk alasan ini, kita tidak mempunyai pilihan kecuali memberikan dosis besar kepada kelompok-kelompok yang relatif kecil dan kemudian menggunakan alasanalasan toksikologis dalam meramalkan kemungkinan-kemungkinan hasil-hasil untuk mengira-mengira bahaya pada dosis-dosis rendah. TEST RACUN YANG PERTAMA DIKERJAKAN atas satu zat kimia baru adalah penentuan LD50 melalui dua jalan pemebrian (biasanya oral dan intra vena), orang menentukan jalan pemaparan yang diinginkan dalam beberapa spesies. Spesies yang sangat sering digunakan adalah tikus kecil, tikus besar, kelinci dan anjing. Dalam tikus kecil dan tikus besar, LD 50 biasanya ditentukan seperti dijelaskan sebelumnya tetapi dalam spesies besar hanya satu per-kira-kiraan mengenai LD 50 yang bisa diperoleh melalui penaikan dosis sampai effek-effek keracunan yang serius dari zat kimia itu ditunjukkan. Jumlah binatang yang mati dalam satu jangka waktu 7 atau 14 hari sesudah satu dosis tunggal ditabulasikan. Dalam tambahan ke mortality, pemeriksaan berjangka dari binatang-binatang percobaan harus dihubungkan ke tanda-tanda keracunan, lethargi, perubahan perilaku, morbidity. Kemampuan zat-zat kimia untuk merangsang kulit dan mata sesudah satu perangsangan akut biasanya ditentukan dalam kelinci. Untuk test perangsangan kulit, kelinci-kelinci dipersiapkan dengan membuang bulubulunya diatas satu bagian dari punggung-punggung mereka dengan alat pemotong listerik. Bahan kimia diterapkan kekulit dibawah tambalan yang ditutup dan biasanya dijaga dalam hubungan ini untuk salah satu dari satu jangka waktu 4 atau 12 jam. Tingkat perangsangan kulit diberi ANGKA untuk Eritema, pembentukan Oedema dan kerja korrosif (yang merusak). Pengamatan-pengamatan perangsangan kulit ini diulangi pada bebrapa waktu sela sesudah tambalan yang ditutupkan disingkirkan digitized by USU digital library 3

4 Untuk menentukan derjat perangsangan mata ke bahan kimia. Agent itu diteteskan kedalam satu mata dari masing-masing kelinci percobaan. Mata-mata dari kelinci-kelinci itu kemudian diperiksa pada berbagai waktu-waktu sesudah penerapan. Kemudian ditentukan sifat keracunan bahan kimia sesudah pemaparan SUBKRONIS. Pemaparan subkronis dapat berlangsung untuk jangka-jangka waktu berbeda, tetapi 90 hari merupakan lamanya test yang biasa. Pemahaman subkronis biasanya diselenggarakan dalam dua spesies (tikus dan anjing) melalui jalan pemaparan yang diinginkan. Sedikit-dikitnya tiga dosis diperkerjakan (satu dosis tinggi yang menghasilkan effek keracunan dan dosis perantara), menggunakan 15 tikus dari masing-masing sex per dosis dan 4 anjing-anjing untuk maing-masing sex perdosis. - Pengamatan-pengamatan yang dilakukan atas binatang-binatang meliputi : * mortality * perubahan-perubahan berat badan * konsumsi makanan * hematologi * pengukuran-pengukuran kimia klinik - Pengukuran-pengukuran hematology biasanya dibuat meliputi : * konsentrasi Hb * Differential Count * haematocriet * Clotting Time * jumlah Eritrosit * Prothrombin time * perhitungan leukosit - Penentuan kimia klinik biasanya dibuat meliputi : * glucose * alkaline fosfatase * nitrogen * creatinin * glutamic Piruvic * bilirubin * transaminase * trigliserida-trigliserida * kolesterol Pada akhir percobaan, keadaan makro dan mikroskopik dari oragan-organ dan jaringan-jaringan (sekitar 15 ke 20) dan berat dari berbgai organ-organ (sekitar 12) dicatat dn dinilai. Pemahaman-pemahaman keracunan Subkronis tidak hanya mencirikan Hubungan DOSIS RSPONSE dari satu zat yang dicoba mengikuti pemberian yang berulang tetapi juga menyediakan data untuk satu ramalan yang layak dari dosis yang tepat untuk pemahaman-pemahaman pemaparan subkronik. Sesudah penelaahan-penelahaan Akut dan Subkronik disempurnakan atas satu agent dan sesudah beberapa penelahaan-penelahaan khusus yang boleh jadi diinginkan didasari ke sifat racun yang diketahui dari golongan agent-agent (dan agent itu berupa satu obat), perusahan dapat mengarsipkan satu IND (Investigation New Drug), ke FDA, dan jika disetujui, percobaan klinik dapat dimulai. Pada saat yyang sama bahwa FASE I. Fase II dan fase III percobaan-percobaan tengah dilaksanakan, pemaparan kronis binatang-binatang ke persenyawaan yang dicoba dapat diselenggarakan dalam binatang-binatang laboratorium sebagaimana juga test-tes khusus tambahan. Pemaparan Jangka Panjang atau Kronis : penelaahannya dikerjakan serupa kepenelaahan sub kronis kecuali jangka waktu lebih lama. Panjang pemaparan adalah agak tergantung atas jangka-jangka agent adalah satu obat yang direncanakan untuk digunakan untuk jangka-jangka waktu yang pendek, seperti agent-agent anti mikroba, satu pemaparan kronis selama 6 bulan boleh jadi cukup, sedangkan jika agent itu additif makanan 2002 digitized by USU digital library 4

5 dan akan digunakan manusia dalam satu waktu yang lebih lama, jadi diperlukan satu penelaahan kronis sampai 1,5 2 tahun. Pemahaman pemaparan kronis sering digunakan untuk menentukan kekuatan karsinogenik dari bahan-bahan kimia. Pemahaman ini biasanya diselenggarakan dalam tikus-tikus dan tikus kecil dan meluas melalui masa hidup rata-rata dari spesies itu. Jadi, untuk masa pemaparan tikus adalah 2 tahun. Untuk menjamin bahwa 30 tikustikus perdosis selamat 2 tahun pemaparan untuk studi dlam penelaahan itu sering dimulai dengan 60 tikus per dosis per seks. - Kedua pemeriksaan patologis makro dan mikro dilaksanakan, tidak hanya atas binatang-binatang yang selamat dari pemaparan kronis tetapi juga atas yang mati sebelumnya. Kekuatan Terato Genik dari zat-zat kimia adalah juga ditentukan dengan binatangbinatang laboratorium. Teratologi didefinisikan sebagai pemahaman kelainan-kelainan bentuk yang dipengaruhi selama perkembangan dari pembuahaan sampai lahir. Studi-studi mengenai teratogenik biasanya diselenggarakan dalam tikus dan kelinci dengan 2 dosis-dosis dari bahan-bahan kimia yang dicoba (keduanya tidak menghasilkan keracunan pada ibu. Teratogen-teratogen adalah sangat effektif bila diberikan selama trimester I, jangka waktu dari organogenesis. Dengan demikian, binatang-binatang biasanya dipaparkan pada hari ke6 sampai ke 15 dan bayi-bayi dikeluarkan melalui bedah Caesar mendahului kewaktu kelahiran yang diperkirakan. Uterus diperiksa untuk jumlah implantasi-implantasi dan bayi yang mati dan yang hidup dan hidup dihitung, ditimbang dan diperiksa secara garis besar. Beberapa foetus-foetus diperiksa secara histologis dan lain-lain diperjelas dan diwarnai untuk kelainan-kelainan kerangka. Karena teratogen-teratogen dapat menghasilkan perubahan-perubahanperubahan fungsi sebagaimana perubahan-perubahan morfologis, perubahanperubahan fungsional dalam keturunan, seperti perubahan-perubahan perilaku, kadang-kadang diterima pada berbagai waktu-waktu sesudah kelahiran binatang-binatang itu. Studi-studi Keracunan Pada Pembuahan dan Reproduksi dalam tikus-tikus pada tingkat-tingkat dosis serupa ke yang dipergunakan untuk pemahamanpemamahan teratology. Dalam satu pemahaman reproduksi yang khusus, induk laki-laki diberi agent untuk hari dan yang betina untuk 14 hari sebelum kawin. Persentage dari binatang-binatang yang menjadi hamil ditentukan ditambah jumlah yang lahir mati dan keturunan hidup berat mereka, pertumbuhan, keselamatan, dan keadaan umum dari keturunan selama 3 minggu pertama kehidupan. Keracunan-keracunan Perinatal Dan Postnatal dari agent-agent juga sering diperiksa. Test ini diselenggarakan melalui pemberian agent percobaan ke tikus dari hari ke 15 kehamilan keseluruhan kelahiran, dan menyusun dan penentuan effeknya atas kecepatan kelahiran, keselamatan dan pertumbuhan dari keturunan. Penelitian Mengenai Kekuatan Mutagenik dari zat kimia tengah semakin penting. Mutagenesis adalah kemampuan zat-zat kimia untuk menimbulkan perubahan-perubahan dalam bahan-bahan genetis dalam inti sel dalam caracara yang dapat ditularkan selama pembelahan sel digitized by USU digital library 5

6 Jika mutasi ada dalam bahan-bahan genetic pada saat pembuahan didalam telur dan sperma, gabungan bahan genetic yang tengah dihasilkan tidak hidup terus dan kematian bisa terjadi pada tahap-tahap awal dari pembelahan cel embryo. Kemungkinan lain mutasi dalam bahan genetis tidak bisa mempengaruhi embriogenesis yang mula-mula tetapi bisa menghasilkan kematian foetus pada satu periode perkembangan yang belakangan yang mengakibatkan abortus. Kelainan congenital bisa juga hasil dari mutasi-mutasi Karena kejadian awal dari karsinogenesis kimia difikirkan berupa satu peristiwa mutagenik, test-test mutagenik sering digunakan untuk menyaring kekuatan karsinogen-karsinogen. Beberapa tata cara in vitro dan inviro telah ditemukan in vitro dan inviro telah ditemukan untuk menguji zat-zat kimia untuk kekuatannya menimbulkan mutasi-mutasi. Karena beberapa mutasi-mutasi dapat dilihat dengan mikrodkop sinar, analisa sitogenik dari hapusan sum-sum tulang sesudah binatang-binatang dipaparkan ke agent-agent yang diuji digunakan sebagai satu test mutagenesis Karena kebanyakan mutasi-mutasi tidak cocok dengan perkembangan normal kekuatan mutagenik dari satu zat kimia dapat juga diukur melalui Test Lethal yang menonjol. - Test ini biasanya dilaksanakan pada binatang-binatang pengerat - Yang jantan dipaparkan kesenyawa yang dicoba untuk 3 bulan dan kemudian dikawinkan dengan dua ekor betina yang tidak di treatmen - Betinanya dikorbankan sebelum masanya (= Term) dan julah embrio-embrio yang hidup dan jumlah carporalutea dihitung. Test mutagenik yang mendapat perhatian luas pada saat sekarang ini adalah test mutasi yang kebalikan yang ditentukan AMES dan kawan-kawan Reverse Mutation Test = test mutasi yang kebalikan : - Test ini menggunakan satu strain mutant SALMONELLA Typhimurium yang kekurangan Code untuk enzym Fosfo Ribosil ATP snthetase, yang dibutuhkan untuk sintesis Histidine. Jadi strain ini tidak sanggup dalam satu medium yang kekurangan histidine, kecuali satu mutasi terbalik terjadi. - Karena beberapa zat-zat kimia bukan mutagenik atau karsinogenik kecuali mereka dirobah secara biologis ke satu produk yang beracun oleh secara biologis ke satu produk yang beracun oleh retikulum endoplasma (mikrosommikrosom), mikrosom-mikrosom liver tikus biasanya ditambahkan ke medium yang berisi strain mutant dan mutasi terbalik itu kemudian diukur jumahnya oleh pertumbuhan strain tersebut satu medium yang kekurangan Histidine. Kebanyakan dari test-test yang diterangkan diatas akan dimasukkan dalam satu laporan standard mengenai Testing racun karena test-test ini diperlukan oleh perwakilan pengatur yang sesuai. Test-test tambahan juga dapat dibutuhkan atau dimasukkan dalam laporan pengujian untuk menyediakan informasi yang berhubungan kesatu lintasan khusus (penghirupan) atau kesatu effek khusus (perilaku). Test racun Inhalasi Pada Binatang : - biasanya dilakukan dalam satu ruangan yang diberi gas yang mengalir (mengalir) melebihi dari ruangan-ruangan yang statis untuk mencegah terjadinya masalah-masalah dengan penyulit gas yang dihembuskan dan partikel-partikel digitized by USU digital library 6

7 - Penelaahan demikian biasanya memerlukan pengetahun khusus dan metodologi analisa bergantung atas apakah agent-agent yang akan diuji berupa satu gas, uao atau aerosol; tambahan-tambahan informasi atas caracara, pengertian, dan masalah yang menyertai dengan toksikologi inhalasi. Lamanya pemaparan untuk keracunan inhalasi dan test-tes keracunan secara perilaku dapat berupa Akut, Sub Kronik Dan Kronik, tetapi pemahamanpemahaman Akut lebih biasa dengan toksikologi inhalasi dan pemahamanpemahaman Kronik adalah lebih biasa dengan Toksikologi Perilaku. Bentuk-bentuk khusus yang lain dalam test-tes keracunan secara binatang termasuk immuno toksikologi, toksiko kinetik (penyerapan, distribusi, metabolisme, dan ekskresi), perkembangan anti dotum yang cocok, dan aturan pengobatan untuk keracunan, perkembangan tehnik analisa untuk menemukan sisa-sisa agent yang ditest didalam jaringan dan bahan-bahan biologis lain. KESIMPULAN : 1. Telah diuraikan secara garis besar mengenai Selective Toksikologi dan Animal test untuk keracunan. 2. Demi kemajuan perlu kiranya lebih didalami mengenai masalah ini digitized by USU digital library 7

8 KEPUSTAKAAAN 1. John Doull,MD,PhD : Toxicology : The basic Science of Poison Second Edition. Mc Millan Publisihing Co, Inc New York, B.G.katzung : Farmakologi Dasar dan Klinik Alih bahasa : dr.binawati H.K.dkk: EGC Lloyd N Ferguson : Text Book of Organic Chemistry Howard University 2 nd Edition 4. Dr. Suma Mur,MSc : Keselamatan Kerja Dan Pencegahan Kecelakaan PT. Gunung Agung 2002 digitized by USU digital library 8