Skip to content

ABSORPSI DAN DISTRIBUSI TOKSIKAN

23 September 2010

Selain menyebabkan efek lokal di tempat kontak, suatu toksikan akan menyebabkan kerusakan bila ia diserap oleh organisme itu. Sifat dan hebatnya efek zat kimia terhadap organisme tergantung dari kadarnya di organ sasaran. Kadar ini tidak hanya tergantung pada dosis yang diberikan tetapi juga pada beberapa faktor lain misalnya derajat absorpsi, distribusi, pengikatan, dan ekskresi. Agar dapat diserap, didistribusi, dan akhirnya dikeluarkan, suatu toksikan harus melewati sejumlah membran sel. Suatu membran sel biasanya terdiri atas lapisan biomolekuler yang dibentuk oleh molekul lipid dengan molekul protein yang tersebar di seluruh membran.

Suatu toksikan melewati membran sel melalui empat mekanisme, yaitu difusi pasif lewat membran, filtrasi lewat pori-pori membran, transpor dengan perantaraan carrier, dan pencaplokan (pinositosis). Pada mekanisme terakhir ini sel berperan aktif dalam transfer toksikan lewat membrannya.

Difusi pasif

Sebagian besar toksikan melewati membran sel secara difusi pasif sederhana. Laju difusi berhubungan langsung dengan perbedaan kadar yang dibatasi oleh membran itu, dan daya larutnya dalam lipid. Banyak toksikan bersifat mampu mengion. Bentuk ion sering tidak dapat menembus membran sel karena daya larut lipidnya yang rendah. Sebaliknya bentuk non-ion cukup larut dalam lipid sehingga dapat menembus membran dengan laju penetrasi yang bergantung pada daya larut lipidnya. Tingkat ionisasi asam dan basa organik lemah bergantung pada pH medium. Jadi untuk asam organik lemah, difusi akan mudah bila lingkungan bersifat asam karena zat ini terutama berada dalam bentuk ion-ion (asam benzoat); untuk basa organik lemah, difusi mudah terjadi dalam lingkungan lingkungan basa (anilin).

Filtrasi

Membran kapiler dan glomeruli mempunyai pori-pori yang relatif besar. Hal ini memungkinkan lewatnya molekul-molekul yang lebih besar pula (albumin, BM=60.000). Aliran air lewat pori-pori ini terjadi karena tekanan hidrostatik dan/atau osmotik dan dapat bertindak sebagai pembawa toksikan. Namun pada kebanyakan sel, pori-pori umumnya relatif kecil (4 nm) dan hanya memungkinkan lewatnya zat kimia yang BM-nya kurang dari 100-200. Oleh karena itu, zat-zat kimia yang molekulnya lebih besar dapat keluar masuk kapiler itu sehingga dapat tercapai keseimbangan antara konsentrasinya dalam plasma dan dalam cairan ekstrasel; tetapi keseimbangan ini tidak dapat dicapai melalui filtrasi antara cairan ekstrasel dan intrasel.

Transpor dengan Perantaraan Carrier

Proses ini melibatkan pembentukan kompleks zat kimia dan carrier makromolekuler di satu sisi membran. Kompleks ini lalu berdifusi ke sisi lain, tempat zat kimia itu dilepaskan. Sesudah itu carrier kembali ke permukaan semula untuk mengulangi proses transpor. Kapasitas carrier ini terbatas. Bila kapasitas ini telah terpakai habis, laju transpor tidak lagi bergantung pada kadar zat kimia, dan dimulailah kinetik zero-order. Struktur, konformasi, ukuran, dan muatan molekul penting dalam menentukan afinitas suatu zat kimia terhadap situs carrier, inhibisi kompetitif dapat terjadi diantara zat-zat kimia yang cirinya serupa.

Transpor aktif melibatkan carrier untuk memindahkan molekul melewati membran melawan perbedaan kadar, atau kalau molekul itu suatu ion, melawan perbedaan muatan. Transpor ini membutuhkan energi metabolisme dan dapat dihambat oleh racun yang mengganggu metabolisme sel.

Pencaplokan oleh sel

Partikel-partikel dapat ditelan oleh sel. Bila partikel itu benda padat, prosesnya disebut fagositosis, dan bila cairan, disebut pinositosis. Sistem transpor khusus semacam ini penting untuk menghilangkan partikel dari alveoli dan menghilangkan racun tertentu dari darah oleh sistem retikuloendotelial.

ABSORPSI TOKSIKAN

Absorpsi dapat terjadi lewat saluran cerna, paru-paru, kulit dan beberapa jalur lain. Jalur utama bagi penyerapan toksikan adalah saluran cerna, paru-paru, dan kulit. Namun dalam penelitian toksikologi, sering digunakan jalur khusus seperti injeksi intraperitoneal, intramuskuler dan subkutan.

Saluran Cerna

Banyak toksikan dapat masuk ke saluran cerna bersama makanan dan air minum, atau secara sendiri sebagai obat atau zat kimia lain. Kecuali zat yang kaustik atau amat merangsang mukosa, sebagian besar toksikan tidak menimbulkan efek toksik kecuali kalau mereka diserap. Absorpsi dapat terjadi di seluruh saluran cerna. Namun pada umumnya, mulut dan rektum tidak begitu penting bagi absorpsi zat-zat kimia dari lingkungan.

Lambung merupakan tempat penyerapan yang penting, terutama untuk asam-asam lemah yang akan berada dalam bentuk ion-ion yang larut lipid dan mudah berdifusi. Sebaliknya, basa-basa lemah akan sangat mengion dalam getah lambung yang bersifat asam dan karenanya tidak mudah diserap. Perbedaan dalam absorpsi ini diperbesar lagi oleh adanya plasma yang beredar. Asam-asam lemah terutama akan berada dalam bentuk ion yang terlarut dalam plasma dan diangkut, sementara basa lemah akan berada dalam bentuk ion-ion dan dapat berdifusi kembali ke lambung.

Di dalam usus, asam lemah terutama akan berada dalam bentuk ion dan karenanya tidak mudah diserap. Namun sesampai di darah, mereka mengion sehingga tidak mudah berdifusi kembali. Sebaliknya, basa lemah terutama akan berada dalam bentuk non-ion sehingga mudah diserap. Absorpsi usus akan lebih tinggi dengan lebih lamanya waktu kontak dan luasnya daerah permukaan vili dan mikrovili usus.

Saluran Napas

Tempat utama bagi absorpsi di saluran napas adalah alveoli paru-paru. Hal ini terutama berlaku untuk gas, misalnya CO, NO dan SO2; hal ini juga berlaku untuk uap cairan misalnya benzen dan CCl4. Kemudahan absorpsi ini berkaitan dengan luasnya permukaan alveoli, cepatnya aliran darah dan dekatnya darah dengan udara alveoli.

Laju absoprsi bergantung pada daya larut gas dalam darah; semakin mudah larut, semakin cepat absorpsi. Namun keseimbangan antara udara dan darah ini lebih lambat tercapai untuk zat kimia yang mudah larut, misalnya etilen. Hal ini terjadi karena suatu zat kimia yang lebih mudah larut akan lebih mudah larut dalam darah. Karena udara alveolar hanya dapat membawa zat kimia dalam jumlah terbatas, maka diperlukan lebih banyak pernapasan dan waktu lebih lama untuk mencapai keseimbangan. Bahkan diperlukan waktu lebih lama lagi kalau zat kimia itu juga diendapkan dalam jaringan lemak.

Disamping gas dan uap, aerosol cair dan partikel-partikel di udara dapat juga diserap. Pada umumnya, partikel besar (> 10 mm) tidak memasuki saluran napas; kalaupun masuk, mereka diendapkan di hidung dan dienyahkan dengan diusap, dihembuskan dan berbangkis. Partikel yang sangat kecil (< 0,01 mm) lebih mungkin terbuang ketika kita menghembuskan napas. Partikel berukuran 0,01-10 mm diendapkan dalam berbagai bagian saluran napas. Partikel yang lebih besar mungkin diendapkan di nasofaring dan diserap lewat epitel di daerah ini atau lewat epitel saluran cerna setelah mereka tertelan bersama lendir. Partikel-partikel yang lebih kecil diendapkan dalam trakea, bronki, dan bronkioli, lalu ditangkap oleh silia di mukosa atau ditelan oleh fagosit. Partikel-partikel yang dilempar ke atas oleh silia akan dibatukkan atau ditelan. Fagosit yang berisi partikel-partikel akan diserap ke dalam sistem limfatik. Beberapa partikel bebas dapat juga masuk ke saluran limfe. Partikel-partikel yang dapat larut mungkin diserap lewat epitel ke dalam darah.

Secara kasar dapat dikatakan bahwa 25 % partikel yang terhirup akan dikeluarkan bersama udara napas, 50 % diendapkan dalam saluran napas bagian atas, dan 25 % diendapkan dalam saluran napas bagian bawah.

Kulit

Pada umumnya kulit relatif impermeabel, dan karenanya merupakan sawar (barrier) yang baik untuk memisahkan organisme dari lingkungannya. Namun beberapa zat kimia dapat diserap lewat kulit dalam jumlah cukup banyak sehingga menimbulkan efek sistemik.

Suatu zat kimia dapat diserap lewat folikel rambut atau lewat sel-sel kelenjar keringat atau sel kelenjar sebasea. Tetapi penyerapan lewat jalur ini kecil sekali sebab struktur ini hanya merupakan bagian kecil dari permukaan kulit. Maka absorpsi zat kimia di kulit sebagian besar adalah menembus lapisan kulit yang terdiri atas epidermis dan dermis.

Fase pertama absorpsi perkutan adalah difusi toksikan lewat epidermis yang merupakan sawar terpenting, terutama stratum korneum. Stratum korneum terdiri atas beberapa lapis sel mati yang tipis dan rapat, yang berisi bahan (protein filamen) yang resisten secara kimia. Sejumlah kecil zat-zat polar tampaknya dapat berdifusi lewat permukaan luar filamen protein stratum korneum yang terhidrasi; zat-zat non-polar melarut dan berdifusi lewat matriks lipid di antara filamen protein. Stratum korneum manusia berbeda struktur dan sifat kimianya dari satu bagian tubuh ke bagian lainnya, hal ini tercermin dari perbedaan permeabilitasnya terhadap zat-zat kimia.

Fase kedua absorpsi perkutan adalah difusi toksikan lewat dermis yang mengandung medium difusi yang berpori, non-selektif, dan cair. Oleh karena itu, sebagai sawar, dermis jauh kurang efektif dibandingkan stratum korneum. Akibatnya, abrasi atau hilangnya stratum korneum menyebabkan sangat meningkatnya absorpsi perkutan. Zat-zat asam, basa, dan gas mustard juga akan menambah aborpsi dengan merusak sawar ini. Beberapa pelarut terutama dimetil sulfoksid, juga meningkatkan permeabilitas kulit.

DISTRIBUSI TOKSIKAN

Setelah suatu zat kimia memasuki darah, ia didistribusi dengan cepat ke seluruh tubuh. Laju distribusi ke setiap alat tubuh berhubungan dengan aliran darah di alat tersebut, mudah tidaknya zat kimia itu melewati dinding kapiler dan membran sel, serta afinitas komponen alat tubuh terhadap zat kimia itu.

Sawar

Sawar darah-otak terletak di dinding kapiler. Disana sel-sel endotelial kapiler bertaut rapat sehingga hanya sedikit atau tak ada pori-pori di antara sel-sel itu. Jadi toksikan harus melewati endotelium kapiler itu sendiri. Tiadanya vesikel dalam sel-sel ini menyebabkan kemampuan transpornya lebih rendah lagi. Akhirnya kadar protein cairan interstisial otak rendah, berbeda dengan kadarnya dalam alat-alat tubuh lain; oleh karena itu mekanisme transfer toksikan dari darah ke otak bukan melalui pengikatan protein. Dengan demikian penetrasi toksikan ke dalam otak bergantung pada daya larut lipidnya. Contoh, metilmerkuri yang mudah memasuki otak dengan toksisitas utama pada sistem saraf pusat. Sebaliknya, senyawa merkuri anorganik tidak larut dalam lipid, tidak mudah memasuki otak, dan toksisitas utamanya bukan di otak, tetapi di ginjal karena air seni mudah melarutkan merkuri anorganik.

Sawar plasenta ternyata dapat menghalangi transfer toksikan ke janin sehingga sampai batas tertentu dapat melindungi si janin. Tetapi kadar suatu toksikan, misalnya metilmerkuri mungkin lebih tinggi dalam alat tubuh tertentu pada janin seperti otak, karena kurang efektifnya sawar darah-otak janin. Sebaliknya kadar pewarna makanan amaranth pada janin lebih rendah dibandingkan kadar pada ibunya.

Sawar lain juga terdapat dalam alat-alat tubuh seperti mata dan testis. Selain itu, eritrosit ternyata mempunyai peran khusus dalam distribusi toksikan tertentu. Misalnya, membrannya bertindak sebagai sawar terhadap penetrasi senyawa merkuri anorganik tetapi tidak terhadap alkilmerkuri. Sitoplasma eritrosit mempunyai afinitas terhadap senyawa alkilmerkuri. Karena faktor-faktor ini, kadar senyawa merkuri anorganik dalam eritrosit hanya sekitar setengah dari kadarnya dalam plasma, sementara kadar metilmerkuri dalam eritrosit sekitar sepuluh kali kadarnya dalam plasma.

Pengikatan dan Penyimpanan

Pengikatan suatu zat kimia dalam jaringan dapat menyebabkan lebih tingginya kadar dalam jaringan itu. Ada dua jenis ikatan yang utama yaitu, ikatan kovalen dan nonkovalen. Ikatan kovalen bersifat tidak reversibel dan pada umumnya berhubungan dengan efek toksik yang penting. Ikatan nonkovalen biasanya merupakan yang terbanyak dan bersifat ireversibel. Oleh karena itu, proses ini berperan penting dalam distribusi toksikan ke berbagai alat tubuh dan jaringan.

Protein plasma dapat mengikat komponen fisiologik normal dalam tubuh di samping banyak senyawa asing lainnya. Sebagian besar senyawa asing ini terikat pada albumin dan karena itu tidak dengan segera tersedia untuk didistribusi ke ruang ekstravaskuler. Namun karena pengikatan ini reversibel, bahan kimia yang terikat itu dapat lepas dari protein sehingga kadar bahan kimia yang bebas meningkat, dan kemudian mungkin melewati kapiler endotelium.

Hati dan ginjal memiliki kapasitas yang lebih tinggi untuk mengikat zat-zat kimia. Ciri ini mungkin berhubungan dengan fungsi metabolik dan ekskretorik mereka. Dalam alat-alat tubuh ini telah dikenal berbagai protein yang memiliki sifat pengikatan khusus. Pengikatan suatu zat dapat dengan cepat menaikkan kadarnya dalam organ tubuh.

Jaringan lemak merupakan depot penyimpanan yang penting bagi zat yang larut dalam lipid, misalnya DDT, dieldrin, dan PCB. Zat-zat ini disimpan dalam jaringan lemak dengan pelarutan sederhana dalam lemak netral. Ada kemungkinan bahwa kadar plasma zat yang disimpan dalam lemak naik tajam akibat mobilisasi lemak dengan cepat pada kelaparan. Konjugasi asam lemak dengan toksikan (mis: DDT) dapat juga merupakan suatu mekanisme penimbunan zat kimia dalam jaringan yang mengandung lipid dan dalam sel-sel badan.

Tulang merupakan tempat penimbunan utama untuk toksikan fluorida, timbal, dan stronsium. Penimbunan ini terjadi dengan cara penjerapan silang antara toksikan dalam cairan interstisial dan kristal hidroksiapatit dalam mineral tulang. Zat-zat yang ditimbun ini akan dilepaskan lewat pertukaran ion dan dengan pelarutan kristal tulang lewat aktivitas osteoklastik.

REFERENSI

1) Des W. Connel & Gregory J. Miller. 1995. Kimia dan Ekotoksikologi Pencemaran. Jakarta: Penerbit Universitas Indonesia

2) E.J. Ariens, E. Mutschler & A.M. Simonis. 1987. Toksikologi Umum, Pengantar. Terjemahan oleh Yoke R.Wattimena dkk. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.

3) Frank C. Lu. 1995. Toksikologi Dasar. Jakarta: Universitas Indonesia Press.

4) J. H. Koeman. 1987. Pengantar Umum Toksikologi. Terjemahan oleh R.H. Yudono Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.

5) H. J. Mukono. 2002. Epidemiologi Lingkungan. Surabaya: Airlangga University Press.

6) J. H. Koeman. 1987. Pengantar Umum Toksikologi. Terjemahan oleh R.H. Yudono Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.

No comments yet

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

  • Arsip

  • %d blogger menyukai ini: