logam berat - umpalangkaraya.ac.id · insektisida, herbisida, cat, keramik, pengecoran logam, dan...

Mata Kuliah Toksikologi

Prodi Teknologi Laboratorium Medik

Universitas Muhammadiyah Palangkaraya

LOGAM BERAT

Arsen Timbal Merkuri

PENDAHULUAN

DEFINISI :

Logam berat adalah unsur-unsur

kimia dengan berat jenis (densitas)

lebih besar dari 5 gram/cm3

CIRI :

• Padat, lunak (dapat ditempa),

berkilau

• Senyawa kation

• Penghantar panas dan listrik.

CONTOH :

Arsen (As);

Kadmium (Cd);

Tembaga (Cu);

Timbal (Pb);

Merkuri (Hg);

Nikel (Ni);

Seng (Zn)

PENDAHULUAN

DEFINISI :

Logam berat adalah unsur-unsur kimia dengan berat jenis

(densitas) lebih besar dari 5 gram/cm3

Ciri :

• Padat, lunak (dapat ditempa), berkilau

• Senyawa kation, penghantar panas dan listrik.

PENDAHULUAN

Logam berat beracun bagi kesehatan manusia

Logam berat yang paling umum adalah timbal (Pb), merkuri

(Hg), kadmium (Cd) dan arsenik (As)

Konsentrasi logam berat dalam ruangan umumnya kurang

dari konsentrasi di luarnya

Digunakan dalam berbagai aktivitas manusia seperti pada

bidang Industri, pertambangan, pertanian dan kedokteran.

Sealain itu juga lebih banyak ditemukan pada polusi udara,

dan disimpan perlahan di sekitar air dan tanah

Toksisitas Logam

Sifat toksiknya :

Akut

Kronik

Jalur paparan :

Oral

Inhalasi

Dermal

Sumber :

Air

Udara

Makanan

Adsorbsi / absorbsi

pada bahan

Toksisitas Logam Berat

Logam mempunyai sifat toksik karena berikatan

membentuk kompleks dengan struktur biologis tubuh

Enzim, Hb, protein penting lainnya

Afinitasnya biasanya kuat

Masing-masing logam mempunyai sensitifitas target

Merkuri lebih toksik jika dalam bentuk uap,

sedangkan arsen, timbal dan kadmium, lebih toksik

jika dalam bentuk kationik

Urutan toksisitas logam

Daftar urutan tinggi ke rendah

Hg2+

> Cd2+

> Ag+ Ni

2+ Pb

2+> As

2+ > Cr

2+ > Sn

2+ > Zn

2+

Pengaruh terhadap aktivitas enzim

Cd2+

> Pb2+

> Zn2+

> Hg2+

> Cu2+

Aktifitas enzim alpha-glycerophosphat

dehydrogenase (jaringan ikan)

Hg2+

>Cd2+

> Zn2+

> Pb2+

> Ni2+

> Co2+

ARSEN

ARSEN

Bahan kimia beracun, yang dapat di temukan di udara, air

maupun makanan.

Banyak digunakan sebagai bahan campuran racun tikus,

insektisida, herbisida, cat, keramik, pengecoran logam, dan

sebagai pengawet dll.

Sifatnya tidak berbau dan tidak berasa

Jalur Paparan :

Tertelan

Terhirup

Kulit

Plasenta

SUMBER PAPARAN ARSEN

Alami

Air bawah tanah

Makanan terutama hasil laut seperti kerang, ikan kod,

udang, dll → tidak toksik; bentuk senyawa organik

Antropogenik / pencemar tidak alami

Proses Industri (cat, keramik, pestisida, pengecoran logam,

pabrik kaca)

Minuman yang terkontaminasi arsen

Peralatan komersial : pengawet kayu, pestisida, racun tikus

BENTUK ARSEN

Inorganik (Toksik)

Trivalen (arsenit) : As3+

; lebih toksik dan bersifat

karsinogenik; digunakan dalam industri

Pentavalen (arsenat) : As5+

Organik

Dalam makanan : Non toksik ; arsenobetain dan

arsenokolin

Asam dimetilarsenik : sangat toksik ; pestisida

METABOLISME ARSEN

Arsen Inorganik sebagian akan dimetabolisme untuk

kemudian didetoksifikasi menjadi bentuk Monometil

Arsin (MMA) dan Dimetil Arsin (DMA)

METABOLISME ARSEN

Jumlah terbanyak metabolit MMA dan DMA di urin adalah

40 – 60 jam setelah konsumsi

Kembali normal setelah 6 – 20 hari setelah konsumsi

Metabolisme terjadi di hati

Metabolit dikeluarkan melalui

urin

Jumlah terbanyak As3+

dan

As5+

di urin adalah sekitar 10

jam setelah konsumsi

Kembali normal setelah 20 –

30 jam setelah konsumsi

METABOLISME ARSEN

Waktu paruh arsenik inorganik dalam darah adalah 4 – 6

jam

Waktu paruh metabolitnya (MMA dan DMA) dalam darah

adalah 20 – 30 jam

Konsentrasi arsenik dalam serum meningkat dalam waktu

yang singkat yakni kurang dari 4 jam setelah konsumsi

Konsentrasi arsenik di rambut dan di kuku lebih banyak

dibandingkan organ lain, karena memiliki afinitas tinggi

terhadap keratin (sistein), dapat digunakan untuk analisis

akibat paparan setelah 6 bulan – 1 tahun.

METABOLISME ARSEN

Arsenik organik yang bersifat non toksik secara normal

diekskresikan sekitar 120 µg per 24 jam spesimen.

Ekskresinya selesai sekitar 1 – 2 hari setelah konsumsi

Dan tidak meninggalkan residu yang bersifat toksik

Konsumsi makanan laut (seafood) sebelum pengumpulan

sampel urin akan menghasilkan laporan positif arsenik

Toksisitas Arsen

Arsenik berikatan dengan asam dihidrolipoik yang

merupakan ko-faktor untuk pyruvat dehidrogenase

(pyruvat → asetil CoA) dalam glukoneogenesis

Bersaing dengan fosfat bereaksi dengan ADP (energi rendah

dibanding ATP)

Berikatan dengan hidrasi sulfidril protein sehingga

aktivitas hilang

Memepengaruhi aktifitas beberapa enzim pembentukan

heme

Meningkatkan risiko kanker kandung kemih, kulit dan paru

akibat konsumsi minuman mengandung arsen yang tinggi

dan juga merokok

Toksisitas Arsen

Toksisitas Akut

Gastritis dan gastroenteritis (peradangan

lambung dan usus)

Gas arsen : hemolisis dalam waktu 3-4 jam →

perdarahan. Perdarahan pada lambung dan usus

menyebabkan hilangnya cairan elektrolit tubuh,

sehingga korban collaps, shock dan kematian

Toksisitas Arsen

Toksisitas Kronis

Gejala akan timbul dalam waktu 2-8 minggu sejak

penderita terpapar

Gejala yang jelas terlihat :

Kelainan pada kulit dan kuku, terciri dengan

adanya hiperkeratosis, hiperpigmentasi,

dermatitis.

Kanker pada kulit, paru-paru, hati, dan ginjal

Fakta Kematian Munir

Pada 13 Oktober 2004, hasil pemeriksaan lanjutan

menyimpulkan bahawa Munir meninggal karena

keracunan arsenic. Dari hasil pemeriksaan toksikologi

terdapat konsentrasi yang sangat tinggi dari arsenic

di dalam darah, urin serta lambung.

Darah : 3,1 mg/L

Urin : 4,8 mg/L (0,1 mg/L : keracunan)

Lambung : 460 mg/L

Pemeriksaan Lab Arsen

Spesimen :

Darah, serum, plasma : jarang digunakan untuk paparan

kronis karena waktu paruh pendek, bisa digunakan untuk

paparan akut

Air bekas pembilas lambung (gastric lavage) : paparan akut

Urin : paparan akut dan kronis ( hingga 20 hari)

Rambut, kadar arsenik > 1 µg/g Berat kering, menunjukkan

paparan yang berlebihan. Studi melaporkan kadar arsenik

210 µg/g berat kering menunjukkan paparan kronis dn

menyebebkan kematian

Pemeriksaan Lab Arsen

Pemeriksaan Lab :

Pemeriksaan albumin

Fungsi hati

Darah lengkap

Goal standart u pemeriksaan Arsen adalah dengan

menggunakan AAS (Atomic absorption spectroscopy)

Pemeriksaan Penunjang :

TIMBAL

TIMBAL (Pb)

Dikenal dengan nama timah hitam

Nama lain Plumbun atau Lead

Dapat berupa timbal organik maupun anorganik

Paparan dapat secara akut (jarang) maupun kronik

(lebih sering dan efeknya serius)

Berbahaya khususnya bagi anak-anak

Bersifat kumulatif dan lipofilik

Jalur Paparan : tertelan, terhirup, kontak kulit

Kegunaan Timbal

Sumber Pencemaran Pb

Limbah Asap dan cair pabrik, penambangan dan peleburan

Bahan bakar dan Asap kendaraan bermotor

Pigmen dalam Cat

Pipa berlapis timbal (PVC)

Peralatan makan yang berasal dari keramik

Percetakan, seperti Koran dan majalah

Barang elektronik, pembungkus kabel, mematri

Baterai dan amunisi, limbah tukang emas

Timbal dalam mainan anak

Makanan/minuman yang bersifat asam dapat melarutkan timbal

dalam wadah makanan/minuman

Metabolisme Timbal

1. Sistem haemopoietik : Pb menghambat system

pembentukan hemoglobin sehingga menyebabkan anemia.

2. Sistem saraf pusat dan tepi: dapat menyebabkan

kerusakan otak dengan gejala epilepsi, halusinasi,

kerusakan otak besar dan derilium.

3. Sistem urinarian / Ginjal: dapat lesi tubulus proximal,

lengkung henle, serta menyebabkan menyebabkan

aminoasiduria, fosfaturia, glukosuria, nefropati, fibrosis

dan atrofi glomerular.

4. Sistem gastro-intestinal: menyebabkan kolik dan

kosnstipasi

Toksisitas timbal (Pb)

5. Sistem kardiovaskuler: menyebabkan peningkatan

permiabilitas pembuluh darah

6. Sistem reproduksi : dapat menyebabkan keguguran, tidak

berkembangnya sel otak embrio, kematian janin waktu

melahirkan pada wanita dan hipospermi dan teratospermia

pada pria.

7. Sistem endokrin: mengakibatkan gangguan fungsi tiroid

dan fungsi adrenal

8. Bersifat karsinogen dalam dosis yang tinggi

9. Menurunkan IQ anak-anak

Toksisitas timbal (Pb)

Timbal dalam tubuh terutama terikat dalam gugus –SH dalam

molekul protein dan hal ini menyebabkan hambatan pada

aktivitas kerja system enzim.

Timbal mengganggu system sintesis Hb dengan jalan

menghambat konversi aminoleuvulinic acid (ALA) menjadi

porfobilinogen dengan jalan menghambat enzim

aminoleuvulinic acid dehidrogenase (ALAD).

Dan juga menghambat korporasi dari Fe ke dalam protoforfirin

IX untuk membentuk Hb dengan jalan menghambat enzim

ferokelatase.

Hal ini mengakibatkan meningkatnya konsentrasi protoforfirin

dalam eritrosit dan selanjutnya di ekskresi dalam urin.

Efek timbal

Pemeriksaan Lab Timbal

Spesimen :

Serum atau Plasma : jarang digunakan karena waktu yang singkat

berada dalam plasma

Darah, analisis rutin karena timbal terkonsentrasi di eritrosit.

Menurut WHO konsentrasi timbal dalam darah > 30 µg/dL

mengindikasikan paparan yang signifikan

Rambut, kadar timbal normal < 5 µg/g berat kering, kadar arsenik >

25 µg/g berat kering menunjukkan paparan timbal yang parah

Goal standart u pemeriksaan Timbal adalah dengan menggunakan AAS

(Atomic absorption spectroscopy)

Monitoring Pb dalam tubuh

Pengujian kadar Protoporfirin eritrosit

(> 60 µg/dL adalah akibat paparan timbal)

Pengujian kadar ALA dalam urin

Pengujian kadar ALA dan ALAD dalam darah

Darah Lengkap

Faktor Risiko

MERKURI

M E R K U R I (Hg)

Nama kimia Hidragyrum (Hg) atau perak cair atau air raksa

Senyawa merkuri terdiri dari 3 bentuk :

Logam merkuri (Hg0)

Organik merkuri (CH3HgCl, C

2H

5HgCl)

Inorganik merkuri (HgCl)

Merkuri organik mempunyai daya racun yang lebih tinggi

dari merkuri inorganik (Hutagalung, 1984)

Kasus pencemaran lingkungan banyak disebabkan oleh

toksisitas merkuri organik, dimana Hg berikatan dengan

rantai alkil yang pendek yaitu ethyl-merkuri dan methyl-

merkuri

Akumulasi dan biomagnifikasi

metilmerkuri pada rantai makanan.

Unsur

Cair pada suhu kamar, dan sangat mudah menguap

Distribusi cepat di tubuh oleh uap, tapi kurang di

saluran pencernaan

Anorganik

Kurang terserap di saluran pencernaan, tapi bisa

juga bersifat merusak atau mengiritasi

Paparan kulit mengakibatkan toksisitas

Organik

Larut dalam Lipid dan diserap dengan baik melalui

saliran pencernaan, paru-paru dan kulit

Bisa melintasi plasenta dan menjadi air susu ibu

Paparan Merkuri

Sumber Pencemaran Hg

Hasil dari penguapan secara alami dari batuan (30.000

ton/tahun) → gempa

Industri kelistrikan dan juga industri fungisida (6000

ton/tahun)

Proses amalgam (digunakan pada proses penambalan gigi;

90 ton/tahun)

Limbah industri kertas, yang digunakan sebagai pemutih

kertas

Limbah tambang emas

Bidang kedokteran dan farmasi

dll

A D M E

Melalui paru-paru, dalam bentuk uap dan debu

Melalui makanan dan minuman

Distribusi di jaringan tubuh terutama di otak, ginjal

dan SDM

Ekskresi melalui : urin, air susu, air liur, keringat

Toksisitas Hg

Hg2+

bereaksi dengan gugus sulfhidril dari protein →

merubah struktur tersier dari protein → kehilangan

aktifitas biologis

Hg2+

toksik di ginjal akibat akumulasi

Merkuri organik bersifat lipofilik dan mudah

berikatan dengan protein. Neuron, myelin di otak

merupakan salah satu target utama

Kasus Keracunan Hg

Merkuri Anorganik

Termasuk logam merkuri

Uap logam merkuri paling berbahaya, krn tdk terlihat

dan sangat mudah terhisap pernafasan

Paling banyak terakumulasi di otak, selanjutnya pada

ginjal dan hati

Waktu paruh di ginjal berkisar 1 bulan sedangkan di

dalam otak mencapai bertahun-tahun

Merkuri Organik

Senyawa alkil merkuri, metil merkuri klorida

(CH3HgCl), etil klorida (C

2H

5HgCl)

Banyak digunakan sebagai pestisida

Senyawa ini mempunyai rantai pendek dan

mudah menguap, sehingga dapat menyebabkan

keracunan melalui

Waktu paruh dalam tubuh adalah 70 hari

Diagnosis

Diagnosis dibuat berdasarkan analisis riwayat

paparan, fisik dan hasil laboratorium.

Merkuri anorganik dapat diukur dalam pengumpulan

urin 24 jam; Merkuri organik diukur dalam darah

utuh.

Pengobatan yang paling penting dan efektif adalah

mengidentifikasi sumber dan waktu paparan terakhir

Agen Chelating (DMSA) dapat meningkatkan eliminasi

merkuri anorganik. Dimercaprol dapat meningkatkan

konsentrasi merkuri di otak.

Pemeriksaan Lab Hg

Spesimen :

Urin : digunakan untuk keracunan kronis. Kadar Hg di urin > 50

µg/L menunjukkan paparan signifikan

Darah utuh, digunakan untuk keracunan akut. Kadar merkuri

normal, 10 µg/L. Dentist kadar Hg hingga > 15µg/L. Paparan

signifikan > 50 µg/L (jika terpapar metilmerkuri) dan > 200 µg/L.

Rambut, digunakan untuk keracunan kronis. Kadar Hg normal < 1

µg/g berat kering.

Goal standart u pemeriksaan Timbal adalah dengan

menggunakan AAS (Atomic absorption spectroscopy)

TERIMA KASIH