asas umum toksikologi 2014
DESCRIPTION
tokdasTRANSCRIPT
excellent in Quality, Competitiveness, and Care (e-QCC)
Pustaka Acuan Pokok
• Loomis T.A., 1976, Essentials of Toxicology, 3rd Ed.. • Donatus I.A., 2005, Toksikologi Dasar edisi 2. • Hayes W.A., 2001, Principles and Method of Toxicology,
4th Ed. • Klaassen C.D. and Eaton D.L., 2001, Principles of
Toxicology in Casserett and Doull’s: Toxicology The Basic Science of Poisons. 6 th Ed. USA.
• Stine K.E. and Brown T.M., 1996, Principle of Toxicology. • Lu F.C., 1995, Toksikologi Dasar, Asas, Organ Sasaran dan
Penilaian Resiko, edisi 2. • Auletta C.S., 2002, Acute, Subchronic, and Chronic
Toxicology in Handbook of Toxicology. 2nd Ed.
Pengantar
92% of all poisonings happen at home. !
The household products implicated in most poisonings are: cleaning solutions, fuels, medicines, and other materials such as glue and cosmetics.
!Certain animals secrete a xenobiotic poison called
venom, usually injected with a bite or a sting, and others animals harbor infectious bacteria.
!Some household plants are poisonous to humans
and animals.
Do You Know ?
Dumb cane
3
Awal masa perkembangan
Sejarah
MAKAN
Sehat Hidup
Makanan
Bahan tertentu
Sakit Mati
Berbahaya Bermanfaat
Racun
2700 B.C. - Chinese journals: plant and fish poisons
Toksikologi4
Swiss physician Paracelsus “the father of modern toxicology”, study on the
dose-response relationship is usually considered the beginning of the scientific approach to toxicology.
!
Sejarah
“All substances are poisons: there is none which is not a poison. The right dose differentiates a poison from a remedy.”
Example?5
Lethal Doses
Source: Marczewski, A.E., and Kamrin, M. Toxicology for the citizen, Retrieved August 17, 2000 from the World Wide Web: www.iet.msu.edu/toxconcepts/toxconcepts.htm.B
Approximate Lethal Doses of Common Chemicals (Calculated for a 72.6 kg human from data on rats)
Chemical Lethal Dose
Sugar (sucrose) 3 quarts (3.24 L)
Alcohol (ethyl alcohol) 3 quarts (3.24 L)
Salt (sodium chloride) 1 quart (1.08 L)
Herbicide one half cup (0.38 L)
Arsenic 1-2 teaspoons (0.005 -0.01L)
Nicotine one half teaspoon (0.075 L)
Botulism microscopic
6
RACUN
Toksikologi = efek kuantitatif zat kimia
MAKANAN??
Keberbahayaan
DOSIS
Respon bertingkat
Hubungan dosis-respon
Sejarah
7
Who took the largest dose of paracetamol?
Weight: 55 kg 57 kg 8 kg 2 kg Paracetamol: 300 mg 600 mg 100 mg 50 mg
8
Toksikologi Ilmu tentang aksi berbahaya zat kimia atas jaringan biologi
MAKNA ??
Zat kimiaAKSI Jaringan biologi
Efek berbahaya
1. Kondisi
2. Mekanisme (aksi)
3. Wujud 4. Sifat
9
KONDISI MEKANISME
WUJUD
SIFAT
Dasar evaluasi keberbahayaan
Batas keamanan
Arti penting
Parameter ??
10
Parameter ??
Risks vs
benefits!!
TOXICOLOGY
Plays an important role in the life sciences and health professions
Fundamental Rules of Toxicology
1. Exposure must first occur for the chemical to present a risk. !
2. The magnitude of risk is proportional to both the potency of the chemical and the extent of exposure. !
3. “The dose makes the poison” (amount of chemical at the target site determines toxicity).
11
Contact providing opportunity of obtaining a poisonous dose.
Exposure Concepts
Different toxic responses may arise from different: !
1. Routes of exposure.
Ingestion (water and food)
Absorption (through skin)
Injection (bite, puncture, or cut)
Inhalation (air)
12
Exposure ConceptsDifferent toxic responses may arise from different: !
2. Frequencies of exposure. !
3. Duration of exposure (acute vs. chronic).Duration and frequency are also important components of exposure and contribute to dose. !Acute exposure - less than 24 hours; usually entails a single exposure !Repeated exposures are classified as:
! Subacute - repeated for up to 30 days ! Subchronic - repeated for 30-90 days ! Chronic -repeated for over 90 days
13
Farmakologi
Ruang lingkup
TOKSIKOLOGI
PatologiKimia
Biologi
FisiologiBiokimia
Imunologi
Toksikolog
(Toxicologist)
14
Pokok Kajian !!
1. Analytical toxicology!2. Clinical toxicology!3. Forensic toxicology!4. Environmental toxicology!5. Occupational toxicology!6. Regulatory toxicology!
Ruang lingkup toksikologi
Based on application
areas!!
15
?
Pokok Kajian !!
1. Toksikologi lingkungan!
2. Toksikologi ekonomi!3. Toksikologi kehakiman
Ruang lingkup toksikologi
Diskusi:!Dua jam yang lalu seorang pria (30 thn) menelan 30 tablet asetosal.
berdasar sifat pemejanan pada
diri m.h. dan cakupan pokok
kajian!!
16
WHAT DO TOXICOLOGISTS DO?
1. Mechanistic toxicologists
17
2. Descriptive toxicologists
Study how a chemical causes toxic effects by investigating its ADME. They often work in academic settings or private industries and develop antidotes.
Evaluate the toxicity of drugs, foods, and other products. They often perform experiments in a pharmaceutical or academic setting from animal experimentation. These type of experiments are used to establish the chemical dosage that would cause illness and death.
WHAT DO TOXICOLOGISTS DO? 3. Regulatory toxicologists
Gathers and evaluates existing toxicological information to establish concentration-based standards of “safe” exposure.
Use scientific data to decide how to protect
humans and animals from excessive risk.
Government bureaus such as the FDA and EPA employ this type of toxicologist.
18
LATIHAN
1. Mungkinkah kasus keracunan nitrit digolongkan ke dalam lingkup toksikologi ekonomi? Mengapa? !!
2. Dalam kasus keracunan digitalis, dapat digolongkan ke dalam lingkup toksikologi yang mana? Berikan penjelasan!
19
JENIS ZAT BERACUN⦿ Berdasar organ sasaran
Hati (parasetamol)
Ginjal (metals)
Saluran nafas (asap rokok)
Kulit (sinar uv)
⦿ Berdasar sumber z.b.
Hewan Tanaman Mineral
20
JENIS ZAT BERACUN
⦿ Berdasar efek yang dihasilkan
Kanker (benzen)
Mutasi (sinar uv)
Teratogenik (thalidomid, mercury)
Kematian (arsen)
Thalidomide
Mercury
21
JENIS ZAT BERACUN
⦿ Berdasar potensi ketoksikan
Kriteria LDLuar biasa toksik 1 atau kurangSangat toksik 1 – 50Cukup toksik 50 – 500Sedikit toksik 500 – 5000Praktis tidak toksik 5000 – 15000Relatif kurang berbahaya Lebih dari 15000
(kriteria Loomis, 1978)
22
23
! The Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR)
! The United States Environmental Protection Agency (EPA)
! The Centers for Disease Control and Prevention (CDC) ! The National Center for Environmental Health (NCEH) ! The National Institute for Safety and Health (NIOSH) ! The Food and Drug Administration (FDA)
Toxicological Information Sources
Bound Free Free Bound
LOCUS OF ACTION “RECEPTORS”
TISSUE RESERVOIRS
SYSTEMIC CIRCULATION
Free Drug
Bound Drug
ABSORPTION EXCRETION
BIOTRANSFORMATION
Eliminasi
24
Zat beracun (I.V./E.V.)
absorpsiSirkulasi sistemik
Disposisi
Distribusi Eliminasi
Tempat aksi Reseptor
Sel sasaran
EFEK TOKSIK
Metabolit
Metabolisme Ekskresi
Toksik Tak toksik
Siapa yang bertanggung jawab thdp timbulnya efek toksik?Penentu ketoksikan zat beracun? Faktor yang mempengaruhi ketoksikan?
Nasib zat beracun
intravaskular ekstravaskular
25
Zat beracun (I.V./E.V.)
absorpsiSirkulasi sistemik
Disposisi
Distribusi Eliminasi
Tempat aksi Reseptor
Sel sasaran
EFEK TOKSIK
Metabolit
Metabolisme Ekskresi
Toksik Tak toksik
Siapa yang bertanggung jawab thdp timbulnya efek toksik?
Nasib zat beracun
intravaskular ekstravaskular
26
Zat beracun (I.V./E.V.)
absorpsiSirkulasi sistemik
Disposisi
Distribusi Eliminasi
Tempat aksi Reseptor
Sel sasaran
EFEK TOKSIK
Metabolit
Metabolisme Ekskresi
Toksik Tak toksik
Penentu ketoksikan zat beracun?
Nasib zat beracun
intravaskular ekstravaskular
27Keberadaan di t4 aksi dan keefektifan antaraksi
Zat beracun (I.V./E.V.)
absorpsiSirkulasi sistemik
Disposisi
Distribusi Eliminasi
Tempat aksi Reseptor
Sel sasaran
EFEK TOKSIK
Metabolit
Metabolisme Ekskresi
Toksik Tak toksik
Faktor yang mempengaruhi ketoksikan?
Nasib zat beracun
intravaskular ekstravaskular
28
Kondisi efek toksik
Jenis ???
Mempengaruhi keberadaan z.b./metabolitnya dalam sel sasaran
atau keefektifan antaraksinya dengan sel sasaran
Kondisi pemejananKondisi subyek (makhluk hidup)
29
Faktor penentu
ketoksikan
Jenis pemejanan
Jalur pemejanan
Lama dan kekerapan pemejanan
Saat dan takaran pemejanan
30
Kondisi pemejanan
Kondisi makhluk hidup
Keadaan fisiologi
Berat badan Umur Jenis kelamin dan kehamilan Suhu tubuh Kecepatan pengosongan lambung Kecepatan alir darah Status gizi Genetika Irama sirkadian dan diurnal
Penyakit saluran cerna Penyakit
kardiovaskular Penyakit hati Penyakit ginjal
Keadaan patologi
31
Hubungan antara kondisi, keefektifan biotransformasi dan wujud efek toksik zat X
Kondisi efek toksik
Keefektifan pembentukan metabolit zat X (% dosis)
Wujud efek toksik
A B C1. Dosis terapi 45 25 15 Tidak ditemukan
2. Dosis berlebih 45 55 35 Kanker ginjal
3. Praperlakuan simetidin
20 10 7 Perdarahan
4. Praperlakuan fenobarbital
45 40 30 Kanker ginjal
Bahas hasil penelitian ini dan simpulkan siapa yang bertanggung jawab terhadap terjadinya kanker ginjal dan perdarahan!
32
Mekanisme aksi efek toksik
Dasar: sifat dan tempat kejadian
33
Mekanisme !
luka ekstraselMekanisme !
luka intrasel
Aksi langsung!(Primer)
Aksi tak langsung!
(Sekunder)
Mekanisme luka intrasel
Zat beracun
Biokimia
Pemindahan Pengikatan Penggantian Peroksidasi
dll.
Perubahan/kekacauan
Sasaran molekular spesifik/ non spesifik
Metabolit reaktif
Fungsional Struktural
AdaptasiPerbaikan
34
Contoh mekanisme luka intrasel
Intrasel
Obat induk Metabolit
Membran DNA Sintesis protein
!!!!
Produksi energi
RadikalElektrofil
35
Mekanisme luka ekstrasel
Kehidupan sel
Tergantung banyak faktor lingkungan ekstra sel
Sel rusak/luka
Metabolisme basal/dasar
????
Oksigen ImunSarafHormon
Z.B. Fungsi/struktur berubah
Hara
Produksi energi
Pertumbuhan sel
Pengaturan aktivitas sel
Keseimbangan eletrolit,pertumbuhan
mengatur molekul asing
Perifer Otonom
36
Wujud efek toksik
Biokimia
• Hambatan respirasi sel
• Gangguan pasok energi
Fungsional Struktural
PERUBAHAN
• Anoksia • Pernafasan • Sistem syaraf • Hiper/hipotensi
• Degenerasi • Proliferasi • Inflamasi/
perbaikan
37
Sifat efek toksik
Terbalikkan
• Kadar racun habis, reseptor kembali
• Efek toksik cepat kembali ke normal
• Ketoksikan tergantung takaran
Tak terbalikkan
• Kerusakan menetap • Penumpukan efek
toksik • Pemejanan takaran
kecil jangka panjang = takaran besar jangka pendek
Bagaimana menentukan sifat ketoksikan ZB?
38Uji reversibilitas Sifat efek toksik
Uji kimia klinik
Spektrum efek toksik secara fisiologisUji darah rutin
Gejala klinik
Histopatologis organ
Spektrum efek toksik secara struktural
Spektrum efek toksik secara biokimia
39
Ketoksikan zat beracunRingkasan
Kondisi Mekanisme Wujud Sifat
• Pemejanan • Subyek
• Intrasel • Ekstrasel
Perubahan • Fungsional • Biokimia • Struktural
• Terbalikkan • Tak
terbalikkan
Keefektifan translokasi
Keberadaan Z.B. dalam sel sasaran
Keefektifan antaraksi Z.B. dengan sel sasaran
Atau
41
Ketoksikan zat beracun
42
Ringkasan
Kondisi Mekanisme Wujud Sifat
Aneka ragam faktor yang mempe-ngaruhi ketoksikan senyawa
Penyebab timbulnya efek toksik
Respon tubuh terhadap ketoksikan dan tolok ukur kualtitatifnya
Di dalam sel hati, dimetilnitrosamia akan mengalami hidroksilasi oksidatif oleh sistem P450 mikrosomal, membentuk suatu metabolit perantara-elektrofil ion karbonium. Pada pasien dengan gangguan hepar,, kelebihan metabolit reaktif ini dapat memetilkan DNA dengan akibat terjadinya efek hepatokarsinogenik (kanker hati)
Setelah pemejanan oral, dimetilnitrosamina di absorpsi dari usus dengan cepat dan sempurna. Demikian pula distribusinya ke dalam jaringan tubuh berlangsung dengan cepat, terutama terpusat pada sel hati.
Sebutkan: 1. Siapa yang bertanggung jawab terhadap
ketoksikan yang terjadi? 2. Kondisi yang memerantarai efek toksik! 3. Mekanisme reaksi efek toksik! 4. Wujud efek toksik! 5. Sifat efek toksik!
43
Kondisi efek toksik
Jenis ???
Mempengaruhi keberadaan z.b./metabolitnya dalam sel sasaran
atau keefektifan antaraksinya dengan sel sasaran
Kondisi pemejananKondisi subyek (makhluk hidup)
44
Faktor penentu
ketoksikan• Faktor intrinsik Z.B.
• Faktor intrinsik m.h.
Faktor kimia Kondisi pemejanan
Keadaan fisiologi Keadaan patologi
FAKTOR KIMIA
ZAT BERACUN sifat
Kimia-fisika ◆ Tingkat ionisasi ◆ Keterlarutan
Kimia ◆ Struktur
Translokasi obat Reaksi/interaksi
Efektivitas translokasi
Toksisitas obat
Aksi kimia Biotransformasi
Spesifik/ selektif
Tak spesifik
Reseptor spesifik
Menyeluruh
Sifat metabolik
Faktor Kimia FisikaEfek ionisasi dan keterlarutan-lipid atas
translokasi Z.B.
Z.B (pKa)pH medium
[tak terionkan] + [terionkan]
Translokasi > mudah
Larut-lipid
ionisasi
Bagaimana memperkirakannya
???
FAKTOR KIMIA
ZAT BERACUN sifat
Kimia-fisika ◆ Tingkat ionisasi ◆ Keterlarutan
Kimia ◆ Struktur
Translokasi obat Reaksi/interaksi
Efektivitas translokasi
Toksisitas obat
Aksi kimia Biotransformasi
Spesifik/ selektif
Tak spesifik
Reseptor spesifik
Menyeluruh
Sifat metabolik????
Biotransformasi
ZAT BERACUN Sistem
enzimsifat
> Tidak polar
Aktif/
toksik
Resirkulasi/ redistribusi
Sel sasaran
Toksisitas
Ekskresi
METABOLIT
Inaktif/
tidak toksik
> polar
Zat lain (penghambat)
<<<<<
↓↓↓ ↓↓↓
!!!
Toksisitas ↓↓↓
!!!
Toksisitas ↑↑↑
Zat lain (pemacu)
????
49
Kondisi pemejanan
Jenis pemejanan
Jalur pemejanan
Lama dan kekerapan pemejanan
Saat dan takaran pemejanan
JENIS PEMEJANAN
AKUT SUBKRONIS KRONIS
KEBERADAAN Z.B. SEL SASARAN
JALUR PEMEJANAN
INTRAVASKULAR (i.v., i.a., i.c.) EKSTRAVASKULAR (p.o.,inhalasi,s.c., i.m.,i.p.)
FAKTOR KIMIA
Kekerapan pemejanan Z.B.
Tunggal Dosis besar
Berulang Dosis kecil
KTM > cepat KTM > sulit
AKUMULASI
EFEK TOKSIK
FAKTOR KIMIA
Saat pemejanan Z.B.
Blastogenesis
EFEK TOKSIK:
TERATOGENIK
Organogenesis
Pematangan
Saat kritis
FAKTOR KIMIA
Takaran Z.B.sifat
Normal Tidak normal
Takaran >>>>
Keberadaan Z.B. >>>>>
Ketoksikan >>>>
Hipersensitif Alergi
Kondisi makhluk hidup
Keadaan fisiologi
Berat badan Umur Jenis kelamin dan kehamilan Suhu tubuh Kecepatan pengosongan lambung Kecepatan alir darah Status gizi Genetika Irama sirkadian dan diurnal
Penyakit saluran cerna Penyakit kardiovaskular Penyakit hati Penyakit ginjal
Keadaan patologi!
54
Keadaan fisiologi
!✓ Kapasitas fungsional cadangan ✓ Penyimpanan Z.B. dalam tubuh ✓ Genetika ✓ Toleransi
Keadaan fisiologi
Organ
Kapasitas fungsional cadangan
Menutupi efek toksik ringan
Ketoksikan ????
Tulang
Gudang penyimpanan
ProteinLemak
Akumulasi Z.B.
Resirkulasi Ketoksikan >>>>
57
Protein Nirenzim
Tempat aksi obat
EnzimProtein
Ciri model genetikaCacat???
Jumlah <<<<
Molekul tidak sempurna
(+) Dampak (-)
Keadaan fisiologi
Toleransi Vs
Resistensi
Persamaan Perbedaan
Mekanisme dan saat pemejanan