/wiq /m/rawati, dkk. ISSN 0216-3128 /75 EFEKTIFITAS NEUTRON DALAM MENGINDUKSI ABERASI KROMOSOM PADA SEL LIMFOSIT MANUSIA SECARA IN VITRO, Yanti Lusiyanti dan Zubaidah Alatas Pusat Teknologi Keselamatan don Metrologi Radiasi -BATAN ABSTRAK EFEKTlFlTAS NEUTRON DALAM MENGINDUKSI ABERASI KROMOSOM PADA SEL UMFOSIT MANUSIA SECARA IN VITRO Limfosit merupakan sel darah yang paling sensitif terhadap radiasi. Perubahan struktur kromosom (aberasi kromosom) bentuk disentrik merupakan indikalar biologik yang telah dig/makan untuk memperkirakan lingkat kerusakan yang terjadi pada sel akibat pajanan radiasi pada tubuh. Untuk mempelajari efektifltas neutron dalam menginduksi kerusakan lerhadap kromosom. telah dilakukan penelitian penyinaran sellimfosit dengan sumber neulron W AmBe aktivitas 16 Ci pada laju dosis 0.687 msv/jam dengan variasi dosis secara in vitro. Hasi/ yang diperoleh menu,yukkan bahwa frekuensi disentrik/sel antar dosis radiasi menunjukkan kenaikan sebanding dengan meningkatnya dosis nail/un kurang menu,yukkan perbedaan yang cukup nyata. Dari analisi.r hubungan respon disentrik terhadap dosi.l yang diperoleh dengan model linier quadratik diperoleh ni/ai koeftsien linier a dan p masing-masi'!,g adalah - 58.lrr4 don 52.lrr4 D1 dengan ni/ai koeftsien korelasi sebesar 0.94. Kata Kuci : Aberasi kromosom, Disentrik, Dosis ABSTRACT TIlE EFFECTIVITY OF NEUTRON INDUCING IN CHROMOSOME ABBERATIONS HUMAN LYMPHOCYTES IN VITRO. Lymphocyte is the red blood cell that very sensitive to ionizing radiation. The stmclural alteration 0/ chromosome (chro/l/o.l'omal aherration) dicentric is an hiological indicator which i.l applied to estimate the level 0/ damage in cell induced by ionizing radialion. To sludy the effectivity neutron on the induction of the structural alteration of chromosome. this research has been conducted by exposing lymphocyte o/peripheral blood cell by neutron W AmBe 16 Ci at dose rate 0.687 msv/hour in vitro variant dose. The result indicated Ihal occurrence of dicentriclcell frequency between dose increased proportionally with dose. From the analysis of relationship dicentric respon dose obtained from linier quadratic model. each coefficient a and p were masing- 58.lrr4 and 52.lrr4 D1 and the correlation coefficient as 0.94 Key Word: Chromosome aberratiom', Dicentric, Do.re PENDAHULUAN etika tubuh terpajan radiasi, akan terjadi Kperubahan-perubahan pada sistem biologi, baik pada tingkat sel jaringan maupun organ. Pada tingkat molekuler khususnya sitogenetik, DNA adalah target utama dari pajanan radiasi. Kerusakan pada DNA dapat terjadi akibat paparan radiasi secara langsung maupun tidak langsung melalui radikal bebas sebagai hasil interaksi radiasi dengan molekul air. Kerusakan yang terjadi dapat diperbaiki tanpa kesalahan sehingga struktur DNA kembali seperti semula dan tidak menimbulkan perubahan fungsi pada sel. Tetapi dalam kondisi tertentu, proses perbaikan tidak berjalan sebagaimana mestinya, sehingga walaupun kerusakan dapat diperbaiki tetapi tidak secara tepat atau sempuma sehingga 'TIenghasilkan DNA dengan struktur yang berbeda, yang dikenal dengan mutasi [1.21. Kerusakan pada tingkat sitogenetik yang diinduksi oleh radiasi berupa perubahan struktur pada kromosom yang dapat bersifat tak stabil dan stabil. Aberasi kromosom yang bersifat tak stabil contohnya disentrik (kromosom dengan dua sentromer), cine in (kromosom bentuk cincin) dan fragmen asentris (kromosom tanpa sentromer). Kromosom ini bersifat tak stabil karena sel yang mengandung kromosom ini akan mati pada saat pembelahan sel sehingga tidak diturunkan pada sel anak. Kromosom yang bersifat stabil contohnya translokasi yaitu kromosom yang mengalami perpindahan bagian kromosom antar dua kromosom atau antar kromosom yang sama. Sel dengan kromosom translokasi ini tidak mengalami kematian ketika melakukan pembelahan sel sehingga dapat
176 ISSN 0216-3128 Iw;q Indrawa!; dkk. diturunkan pad a sel anak. Frekuensi terinduksinya aberasi kromosom akibat pajanan radiasi sangat bervariasi, antara lain bergantung pada Linier Energi Transfer (LET), laju dosis, dosis dan energi [1.3.4.5]. Jenis radiasi dengan nilai LET rendah mempunyai daya rusak yang rendah pula terhadap materi yang dilintasinya. Hal ini disebabkan karena energi radiasi yang ditransfer per satuan jarak di sepanjang lintasannya adalah relatif banyak. Sinar-X dan sinar gamma yang merupakan radiasi dengan LET rendah, mempunyai kemampuan mengfnduksi kerusakan pada sel atau kromosom yang relatif sarna. Sedangkan jenis radiasi dengan nilai LET yang tinggi seperti neutron mempunyai daya rusak yang tinggi sehingga akan menimbulkan kerusakan yang relatif lebih banyak dan padat pad a materi yang dilintasinya [1.31. Menurut Lloyd (1976) untuk terjadinya aberasi kromosom disentrik diperlukan dua lesi yang dihasilkan oleh jejak ionisasi tung~al atau interaksi dua jejak ionisasi yang terpisah 6]. Sinar X dan Sinar gamma mempunyai LET rendah, berarti frekuensi ionisasinya rendah untuk setiap unit jarak jejak atau lintasan. Radiasi gamma dari Co-60 dengan energi I, I MeV dan sinar X yang mempunyai energi 25 MV mempunyai nilai LET sekitar 0,2 kev/jlm. Pada umumnya kurva respon dosis untuk nilai LET rendah akan mengikuti model linier Quadratik (LQ), dan akan linier pada nilai LET diatas 20 kev/ Jlm [1.7]. Hasil penelitian mengenai efek radiasi pengion terhadap sel limfosit manusia oleh sinar gamma Co-60 dengan laju dosis rendah, menunjukkan kurva respon dosis model linier kuadratik dcngan kocl1sicn ex 0,40 x 10-2 dan koefisien p 4,6 x 10-2. Sedangkan untuk berkas sinar X linac 6 MV, menunjukkan kurva respon dosis dengan model linier kuadratik dengan nilai koefisien ex dan p masing-masing adalah 10,8 x 10-4 dan 19 x 10-4 18.9]. Neutron merupakan jenis radiasi dengan nilai LET tinggi berarti tingkat ionisasi untuk setiap unit jarak lintasan yang dilaluinya sangat padat atau tinggi, jumlah aberasi kromosom yang dihasilkan oleh radiasi jejak tunggal (single track) neutron diproduksi dari ionisasi recoil yang padat, sehingga tingkat ionisasi dari satu partikel yang melintasi inti sel sangat tinggi. Kondisi ini berpotensi mengakibatkan kerusakan sel yang 'relatif parah termasuk induksi sejumlah aberasi kromosom [IOJ. Sumber nelltron 241 AmBe banyak digunakan di bidang industri dan PLTN. Penggunaan sumber neutron di bidang industri seperti logging, gauging, Non Destructive Test (NDT) dan kontrol kualitas. 241 AmBe adalah Sumber neutron cepat dengan energi 4,4 MeV dan waktu paroh 432,29 tahun [6]. Dalam makalah ini disampaikan kebolehjadian terbehtuknya aberasi kromosom disentrik akibat penyinaran sel limfosit darah peri fer yang diiradiasi secara in vitro dengan neutron cepat 241 Am-Be TAT A KERJA Irradiasi sam pel darah Irradiasi dilakukan dengan menggunakan sumber neutron cepat 241 Am-Be aktivitas 16 Ci. Terlebih dahulu pada sumber neutron 241 Am-Be dilakukan perhitungan fluks neutron dengan menggunakan program Monte Carlo MCNP 4B. Untuk memperoleh laju dosis ekivalen, hash fluks yang diperoleh dikalikan dengan faktor konversi [II]. Dari hasil perhitungan diperoleh laju dosis ekivalen untuk 241 Am-Be aktivitas 16 Ci adalah 0,687 msv/jam. Sebanyak 2 ml sampel darah dalam tabung diirradiasi dengan variasi dosis I, 2, 3 dan 4 Sv, untuk masing-masing dilakukan tiga kali ulangan. Pembiakan dan Pemanenan darah Darah yang telah diirradiasi dibiakkan dalam media pertumbuhan yang diperkaya dengan RPMI 1640, Fetal Bovine Serum, phytohemaglutinin PHA dan penisilin streptomycin. Botol biakan ditutup rapat dan disimpan dalam inkubator 37 C selama 72 jam. Pada 3 jam sebelum pan en, ditambahkan kolhisin untuk menghentikan proses pembelahan agar sel berada pada tahap metaphase. Sel limfosit yang telah dibiakkan, disentriflis dcngan keccpatan 1500 rpm selama 5 menit. Supcrnatan dibuang dan endapan darah diaduk dengan pipet Pasteur lalu disimpan di waterbath selama 20 menit. Pada biakan ditambahkan 8 tetes larutan Carnoy, dikocok dan didiamkan selama 10 menit. Selanjutnya biakan tersebut disentrifuse kembali.dengan kecepatan dan waktu yang sarna, supernatan dibuang dan pada endapan ditambahkan kembali tarutan carnoy hingga mencapai sebanyak 8 ml. Kemudian dilakukan sentrifuse kembali dengan kecepatan dan waktu yang sarna. Tahapan ini diulang beberapa kali sampai diperoleh endapan limfosit yang berwarna putih. Pembuatan preparat dan pengamatan Endapan sel limfosit diteteskan di atas gelas objek pada tiga tempat berbeda. Setelah kering, preparat diwarnai dengan Giemsa 4% selam 9-10 menit. Preparat ditutup dengan gelas penutup, dan dilakukan pengamatan aberasi kromosom tak stabil yaitu kromosom disentrik dibawah mikroskop. Proslding PPI - PDIPTN 2005
!wiq!m!rawati, dkk. ISSN 0216-3128 /77 I HASIL DAN PEMBAHASAN Pada penelitian ini sampel darah diirradiasi dengan sumber neutron 24 IAmBe 4,4 MeV aktivitas 16 Ci. Penghitungan fluks neutron pad a aktivitas diperoleh laju dosis 241 Am-Be] 6 Ci sebesar 0,687 msv/jam dengan kisaran dosis 1-4 Sv. Pada penelitian ini frekuensi disentriklsel pada sellimfosit darah perifer yang diinduksi berkas sinar neutron 24 IAm-Be 16 Ci dengan laju dosis 0,687 msv/jam ditampilkan pada Tabel 1. Tubel 1. Frekuensi disentrik dalam limfosit manusia yang diiradiasi sinar neutron AmBe 16 Ci dengan Laju dosis : 0,687 msv/jam osis 0,0666 0,0222 lumlah 0,0063 Mctafase 480 361 374 1208 160± Disentrik/sel 86 3± Sel 0,0026 0,0027 0,0081 0.002 Data kurva hubungan respon disentrik terhadap dosis dianalisis dengan menggunakan model linier kuadratik (LQ), dengan persamaan Y= a+ a 0 + p 02, dan model linier Y = a + a O. Parameter Y adalah jumlah disentrik, a adalah jumlah frekuensi disentrik latar, a adalah koefisien korelasi linier untuk aberasi yang diinduksi oleh jejak tunggal (singgle track), p adalah koefisien kuadrat dosis untuk aberasi yang diproduksi oleh radiasi jejak ganda dan 0 adalah dosis Gb ]. Hasil perhitungan dengan model LQ dipero1eh persamaan Y= 27.10-4 + (- 58.10-4)0 + 52.10-4 02. Berarti nilai a = 27 x 10-4, a = - 58.10-4 dan p= 52.10-4. Sedangkan untuk persamaan model linier diperoleh Y = -0,7. 10-4+ 14,9. 10-4 O. Berarti nilai a dan a masing-masing adalah - 0,7. 10-4 dan 14,9. 10-4 namun untuk koefisien a = - 58.10-4 hal ini belum merefleksikan adanya induksi kerusakan yang diakibatkan oleh dominasi jejak tunggal dari sinar neutron [1.3]. Oari penelitian terdahulu, kurva respon disentrik terhadap dosis pada radiasi dengan nilai LET tinggi umumnya mengikuti persamaan model kurva linier. Untuk radiasi neutron dengan rentang energi antara 210 ke V dan 900 kev dan untuk neutron monoenergetik dengan energi 4 kev dan 850 kev Sevankaev. A.V dalam [7.12.131. 0,08 :s c: 0,04.~:;z 0 0,03 0,01 0,07 0,06 'I 0,05 0 0,02 Gambar 1. Hubungan respon dosis antara dosis radiasi dan disentrik/sel, limfosit yang diiradiasi sumber neutron 241AmBe 16, mengikuti model Q Fiting Hasil penelitian lain menyatakan bahwa induski disentrik oleh sinar neutron spektra fisi untuk energi 0,7 Mev, dengan nilai LET adalah 5]0 MeV cm2/g, dan 0,9 MeV dengan nilai LET 440 MeV cm2/g mengikuti poja linier dan untuk neutron spectra energi 7,6 MeV dengan nilai LET 160 (MeV cm2/g dan ]4,7 MeV dengan nilain LET 110 (MeV cm2/g) menunjukkan fungsi kuadratik, namun jejak ionisasi yang ditimbulkan terhadap materi yang dilintasinya didominasi oleh jejak tunggal LLOYD et al dalam ( 13J 2 3 Dosls (Sv) 4 5 Analisis aberasi kromosom disentrik dilakukan pada saat sel berada pad a tahap metaphase dalam sikjus pembelahan sel yang pertama. Untuk pengamatan ini diperlukan jumlah sel pada tahap metaphase yang relatife banyak, karena terbentuknya aberasi akibat radiasi merupakan proses probabilitas. Untuk dosis > I Gy diperlukan minimal 200 sel, sedangkan untuk dosis radiasi yang lebih rendah diperlukan jumlah sel pada metaphase sekitar 1000 sel [6]. Oari hasil penelitian ini data yang diperoleh belum menunjukkan data yang representatif. Hal tersebut kemungkinan disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya adalah, perbedaan fasilitas irradiasi, kondisi sam pel darah saat diiradiasi, misalnya waktu yang diperlukan untuk meradiasi sampel darah dengan dosis 3 dan 4 Sv adalah selama 18 dan 22 jam, hal tersebut dapat mengakibatkan komponen darah mati sebelum dilakukan pembiakan sehingga berpengaruh terhadap jumlah metafase yang diperoleh, jumlah sam pel darah yang diiradiasi dan lain sebagainya. Sehingga data yang dianalisis dengan model LQ belum menunjukkan hubungan respon yang relatifbaik.
/78 ISSN 0216-3128 Iwiq Indrawa,; du. Beberapa faktor biologi yang berpengaruh dalam perolehan data frekuensi disentrik antara lain adalah,umur donor, pembiakan sel limfosit, dan jumlah sel Jimfosit, sedangkan faktor fisik antara lain jenis radiasi, d05.is dan nilai LET [1,31. PerJu penenelitian lebih lanjut untuk lebih memahami dan mengetahui poja neutron Am-Be dalam menginduksi aberasi kromosom disentrik, apakah mengikuti poja persamaan linier atau linier kuadratik. Hal ini dapat dilakukan dengan melakukan irradiasi sam pel darah yang lebih banyak dengan kisaran dosis yang lebih bervariasi. KESIMPULAN penyinaran sel limfosit oleh sumber neutron Am-Be 16 Ci dapat menginduksi aberasi kromosom bentuk disentrik. Semakin besar dosis radiasi sinar neutron semakin meningkat terbentuknya ttekuensi disentrik/sel. Penelitian ini perlu dilanjutkan lagi dengan menambah sam pel darah dan variasi dosis sehingga data disentrik/sel yang dihasilkan lebih representatif dan memenuhi syarat secara statistik untuk dibuat kurva hubungan respon dosis radiasi dengan disentrik/sel untuk sumber neutron 241 Am-Be. DAFT AR PUST AKA I. HALL, E. J., Radiobiology for Radiobiologist, Fourth Edition, J.B. Lippincot Company, Philadelphia, Baltimore, New York, London 1993. 2. BIOLOGICAL EFFECTS OF IONIZING RADIA TION V. Health Effects of Exposure to Low Levels of Ionizing Radiation. National Academic Press, Washington, DC. 1990 3. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, cytogenetic analysis for Radiation Dose Assesment, A Manual Series No. 405, IAEA Vienna, 200 I. 4. UNITED NATIONS SCIENTIFIC COMMITTEE ON THE EFFECTS OF ATOMIC RADIATION 2000 REPORT TO GENERAL ASSEMBLEY. Sources and Effects of Ionizing Radiation. Vol.II. United Nations, New York. 2000 5. EDWARD, A.A., The use of chromosomal Aberrations in human Lymphocytes for Biological Dosimetry, Radiation Research 148, 5398-544, 1977. 6. LLOYD, D.C., et al.,chromosome aberrations induced in human lymphocytes by neutron irradiation, int. J. radiat. Bioi., vo1.29, no.2, 169 182, 1976 7. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Calibration of Radiation Protection Monitoring Instrumens, Safety Reports Series No. 16, Vienna, 2000. 8. IWIQ INDRAWATI,YANTI LUSIYANTI DAN MASNELL Y LUBIS, Aberasi kromosom limfosit oleh sinar gamma Co-60, Presentasi I1miah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan. Jakarta, 18-19 Agustus 1993. 9. YANTI LUSIYANTI, IWIQ INDRAWATI. C. TUTI BUDIANTARI DAN ZUBAIDAH ALA TAS, Induksi aberasi kromosom oleh berkas sinar X dari pesawat Akselerator Linier. Pertemuan dan Presentasi ilmiah Penelitian dasar I1mu Pengetahuan dan teknologoi Nuklir, Jogjakarta, 13 Juli 2004. 10. VULPIS, N.,TOGNACCI, L., SCARPA. G.. Chromosome aberrations as a dosimetric technique for fission neutrons over the doserange 0,2-50 rad, Int. J. Radiat, Bioi., vol.33. No.3. 301-306. 1978 II.THE INTERNATIONAL COMMISION on RADIOLOGICAL PROTECTION 12. ICRP PUBLICATION 74, " Conversion coefficients for Use in Radiological 13. Protection Against External Radiation" Annals of the ICRP, 26. 1997 14. DOBSON, R.L., STRAUME, T., CARRANO, A.V., MINKLER, J.L., DEA VEN, L.L, LITTLEFIELD, L.G., and A WA, A.A Biological Effectiveness of Neutrons from Hirosima Bomb Replica: Result of Collaborative Cytogenetic Study. Radiation Research 128. ]42-149 1991 15. SCHMID, E., REGULLA, S., GULDBAKKE, D., SCHLEGEL, D., and _ BAUCH INGER, M. The Effectiveness of Monoenergetic Neutrons at 565 kev in Producing Dicentric Chromosomes in Human Lymphocytes at Low Doses. Radia/ion Research 154,307-3122000 16. Vulpis, N., PANETTA, G., AND TOGNACCI, L.., Radiation-induced chromosome aberrations in radiological protection. Dose-response curves at low dose-levels, Int.J. Radiat.Biol., vol. 29, no.6, 595-600. 1976). Prosiding PPI - PDIPTN 2005
Iwiq II/drawati, dkk. ISSN 0216-3128 /79 TANYAJAWAB Prayitno - Bedanya limposit manusia secara in vitr odengan in vivo? - Bagaimana nilai LET dibawah 20 k Ev/um - Semakin besar dosis radiasi sinar neutron terhadap kromosom bagaimana? - Tidak menimhulkan radioaktivitas pada sampel darah. karena sumber neutron berbentuk sumber. - Laju dosis yang terukur = 0,687 msv/jam. Pudjianto - Berapa MeV range energi neutron yang paling efektif untuk percobaan ini? - 11/ vilro illl diluar luhuh makhluk hi/up, jadi pemhiakan darah dilakukan diluiar tuhuh, dengan cara liiengkultur didalam media pertulllbuhan yang diperkaya. In vivo adalah pembikaan didalam tubuh makluk hidup. - Dihall'ah 20 k Ev, hentuk eksp dosis akan dilinier quadarat.. - Selllakin hesar dosis, jumlah sel akan liieningkat. H. Muryono - Iradiasi dengan neutron apa tidak menimbulkan efek radioaktivitas pada sampel? Kami meradiasi daerah pada jarak I em dan sumber neutronul Am-Be 16 Ci. Seluruh energi neutron yang keluar dari sulllher neutron digunakan untuk meradiasi daerah,jadi tidak dipisahkan berdasarkan energi neutron untuk meradiasi daerah ini, tetapi herdasarkan laju dosis dari neutron sehesar 0,687 msv/jam. Ha.~il penelitian kami dengan meradiasi daearah dengan sumber neutron UI AM-Be 16 Ci selama 5,5 jam eq dosis = I Sv, diparalel Jumlah interfase 480 dengan JUllliah disentrik =3, Jumlah disentriklsel = 0,0063 ± 0,002. - Berapa fluks neutron yang terukur dan sumbemya apa? Yogyakarta, 10 Juri 2006