Perbandingan Efek mikronuklei pada limfosit manusia yang

Seminar Nasional Keselamatan Kesehatan dan Lingkungan VII
Jakarta, 6-7 Juli 2011
UJI MIKRONUKLEI DENGAN PENGEBLOKAN SITOKENESIS
PADA LIMFOSIT DAN APLIKASINYA SEBAGAI
BIODOSIMETRI RADIASI
Yanti Lusiyanti dan Zubaidah Alatas
Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - BATAN
ABSTRAK
UJI MIKRONUKLEI DENGAN PENGEBLOKAN SITOKENESIS PADA LIMFOSIT
DAN
APLIKASINYA SEBAGAI BIODOSIMETRI RADIASI. Mikronuklei adalah salah satu indikasi
kerusakan struktur pada kromosom akibat radiasi, yang dapat diamati dari sel dengan dua inti (binukleat),
dengan cara memblok proses pembelahan pada tahap sitokinesis menggunakan sitokalasin B yang dikenal
dengan Cytokinesis Block (CB). Bila metoda uji mikronuklei akan dijadikan sebagai biodosimetri radiasi,
maka perlu diketahui kurva respon dosis pada kisaran luas dari berbagai kualitas radiasi. Kurva respon
mikronuklei yang diinduksi oleh radiasi LET rendah, antara lain sinar-X, sinar γ
dan partikel β
diperlihatkan dengan model persamaan linier quadratik, sedangkan radiasi LET tinggi hanya menghasilkan
persamaan linier. Variasi antar individu dalam pembentukkan mikronukleus sampai kini masih
dipertanyakan, karena data yang diperoleh dari beberapa penelitian belum menunjukkan hasil yang konstan
terutama untuk frekuensi mikronukleus latar. Untuk menerapkan uji mikronukleus sebagai biodosimetri
radiasi, diperlukan kalibrasi kurva mikronukleus pada individu pra pajanan terutama untuk dosis rendah.
Kata kunci : mikronuklei, pengeblokan sitokinensis, radiasi, biodosimetri
ABSTRACT
MICRONUCLEI ASSAY USING CYTOKINESIS BLOCK IN LYMPHOCYTES AND ITS
APPLICATION AS RADIATION BIODOSIMETRY.Micronuclei is one of structural damage indicators
caused by ionizing radiation that observed on cells with binucleate by blocking cell proliferation at
cytokinesis stage using cytochalasin B, known as cytokinesis Block (CB). If micronuclei assay is used as a
biological dosimeter, it is essensial to have dose-respon curve on a wide range of radiation qualities. The
dose respons curve of micronuclei for low LET radiation i,e X-rays, γ rays and β particle represented in the
linear quadratiq model and for high LET i.e neutron and ά particle represented in linear model. Individual
variation in micronuclei is unclear because the uncertainties are predominately for the base line
miccronucleus. One of the mayor limitation in measuring exposure to low doses may be the interindividual
variation in radiosensitivity, and the practical implementation of the micronucleus assay for radiation
biodosimetry may be limited by a need to perform individual pre-exposure calibrations.
Keywords : micronuclei, cytokinetic blocking, radiation, biodosimetry
PTKMR-BATAN, BAPETEN, KEMENKES-RI dan Pusarpedal-KLH
57
Seminar Nasional Keselamatan Kesehatan dan Lingkungan VII
Jakarta, 6-7 Juli 2011
biodosimetri
I. PENDAHULUAN
Pengukuran
biodosimetri
berkaitan
dengan besarnya dosis serap radiasi yang
diterima dan berkontribusi serta terhadap
risiko kesehatan yang diakibatkan oleh
paparan radiasi. Prinsip biodosimetri adalah
menentukan dosis serap radiasi dengan
mengukur perubahan yang terjadi pada
materi biologi akibat paparan radiasi pada
tubuh manusia. Salah satu yang paling utama
dari
biodosimetri
adalah
dalam
kasus
kecelakaan radiasi yang terjadi pada individu
yang tidak menggunakan dosimeter fisik.
Kadangkala metode dosimetri fisik harus
dilengkapi atau didukung oleh uji biologik,
sebagai contoh terjadinya pajanan sebagian
tubuh (parsial) dengan dosimetri fisik diluar
Cek silang dosis yang diukur secara
fisik diperlukan pada kondisi tertentu. Akan
tetapi, jika dosis ditentukan secara biologik,
variabilitas biologik akan mempengaruhinya,
diyakini
untuk
individu
yang
radiosensitif akan memiliki efek yang lebih
besar pada materi biologiknya daripada
ukuran rata-rata. Biodosimetri didasarkan
pada marker biologi atau biomarker yang
diinduksi oleh paparan radiasi dan dapat
diterapkan untuk mengestimasi dosis ketika
dosimetri fisik tidak tersedia, atau untuk
melengkapi
adalah
aberasi
kromosom menggunakan metode sitogenetik
untuk
mengetahui
frekuensi
kromosom
bentuk disentrik, asentrik fragmen dan cincin
(ring). Analisis aberasi kromosom disentrik
telah dibuktikan sebagai gold standar (baku
standar) yang sensitif untuk mengetahui
kerusakan sel akibat radiasi dan telah
dijadikan sebagai biodosimetri radiasi [1].
Metode biodosimetri yang cepat sangat
diperlukan untuk mengkaji efek radiasi tunda
(jangka panjang). Selain teknik analisis
aberasi kromosom pada limfosit, teknik uji
lain yang juga dapat digunakan dalam
biodosimetri adalah uji mikronukleus (MN).
Pengujian MN dari limfosit perifer pertama
kali diperkenalkan oleh Countryman and
Heddle [2]. Pada metode awal hanya
area radiasi.
karena
radiasi
dosimetri
fisik.
Biomarker
radiasi yang telah secara luas dikenal dan
diaplikasikan sebagai dosimetri biologi atau
dilakukan pada sel yang telah selesai
membelah secara in-vitro. Suatu pendekatan
telah dikembangkan dengan menggunakan
inhibitor cytokenesis yaitu cytochalasin-B.
Feneh dan Morley [3] telah menerapkan
Cytocalasin–B yang mampu memperlihatkan
bahwa sel yang telah membelah dapat
diakumulasi
dan
dikenali
sebagai
sel
binukleat (dua inti) dan MN dapat secara
spesifik dan efisien terlihat di dekat sel
binucleat sementara sel mononuclear yang
tidak membelah tidak mampu mengekspresikan adanya MN secara in vitro.
MN telah digunakan sejak tahun 1937
sebagai
PTKMR-BATAN, BAPETEN, KEMENKES-RI dan Pusarpedal-KLH
indikator
pajanan
genotoksik
58
Seminar Nasional Keselamatan Kesehatan dan Lingkungan VII
Jakarta, 6-7 Juli 2011
berdasarkan pada studi radiasi oleh Brenneke
behind anaphase., sehingga akhirnya fragmen
dan Mather. Sejak saat itu banyak studi lain
tersebut tidak ikut ke dalam nuklei anak
dilakukan pada sel tumbuhan, hewan dan
utama. Potongan fragmen kromosom atau
manusia, baik secara in vitro maupun in vivo.
kromosom tersebut membentuk nuckleus
Penelitian frekuensi MN juga mendukung
kecil
asumsi bahwa MN ini merupakan produk
mikronuklei, dengan demikian mikronuklei
awal proses karsinogenik pada manusia
merupakan materi nukleus (DNA)) terlihat
yang
terpisah
dan
dinamakan
Bila induksi MN akan digunakan
sebagai lingkaran kecil dalam sitoplasma di
untuk biodosimetri radiasi, maka sangat perlu
luar nukleus, dengan struktur dan intensitas
membuat suatu kurva data respon-dosis,
warna serupa dengan nukleus Gambar 1.
untuk kisaran yang luas dari berbagai kualitas
Mikronuklei terbentuk dari fragmen asentrik
radiasi, terutama yang banyak digunakan
yang gagal bergabung dengan sel anak
dalam penelitian lingkungan, dan sangat
selama proses pembelahan sel. Dapat juga
sesuai untuk proteksi radiasi. Di samping itu
terbentuk dari sebuah kromosom yang
sangat penting untuk memperoleh konsistensi
tertinggal, atau tidak terbawa dalam proses
terutama antara laboratorium acuan dengan
mitosis, atau terjadi akibat konfigurasi
laboratorium lainnya. Faktor yang berperan
kromosom yang kompleks, pada waktu
terhadap pembentukkan MN antara lain
proses anafase. Namun demikian terdapat
adalah faktor fisik seperti LET, dosis dan laju
bukti kuat yang menunjukkan bahwa radiasi
dosis dan sifat biologik yaitu variasi antar
dapat
individu, yang dipengaruhi oleh umur, jenis
mikronukleus adalah terutama berasal dari
kelamin dan kinetika sel. Dalam makalah ini
fragmen asentrik [1,2].
menginduksi
pembentukkan
dibahas mengenai uji MN dengan metode
cytokinesis block (CB) dan kemungkinan
implementasinya bila digunakan sebagai
biodosimetri radiasi.
II. MIKRONUKLEI
Paparan radiasi dapat menginduksi
terjadinya pembentukan fragmen kromosom
Asentrik (kromosom tanpa centromer dan
malsegregasi
kromosom
utuh
(whlole
Gambar 1.
Sel
binukleat
yang
memiliki 1 mikronuklei [1]
kromosom). Fragmen kromosom asentrik dan
whole
kromosom
yang
tidak
mampu
berinteraksi dengan benang spindel lag
PTKMR-BATAN, BAPETEN, KEMENKES-RI dan Pusarpedal-KLH
59
Seminar Nasional Keselamatan Kesehatan dan Lingkungan VII
Jakarta, 6-7 Juli 2011
Kriteria mikronuklei antara lain ;
diameter kurang dari seperlima diameter
nukleoplasmik dan pengkajian proliferasi
sel (persentase sel binukleat).
nukleus (10µm), terletak dalam sitoplasma
dan di luar nukleus, tidak ada kontak dengan
nukleus [1]. Keterangan lain menyatakan
III. TEKNIK PENGEBLOKAN
SITOKINESIS
bahwa ukuran mikronukleus yang diinduksi
radiasi cenderung berukuran antara 6-12 µm.
Kira-kira 80% mikronukleus yang diinduksi
oleh sinar gamma mengandung DNA sekitar
6% atau kurang dari nukleus interfase,
menandakan asal mikronukleus berasal dari
fragmen asentrik. Pada individu normal atau
frekuensi
mikronuklei untuk 1000
sel
binukleate adalah 3- 30 [1,4].
terbentuk
akibat
kerusakan struktur dari kromosom yang
terjadi pada fase G0-G1 dari siklus sel,
sehingga mikronukleus muncul setelah sel
mengalami pembelahan inti.
Pengujian teknik scoring mikronuklei dalam
sebuah sel, yang telah diblok pada limfosit
tepi, digunakan sebagai metoda alternatif
realistis untuk mengetahui secara kuantitatif
Beberapa keunggulan dari uji MN
adalah sbb. :
adanya kerusakan kromosom akibat radiasi,
selain penghitungan kromosom disentrik
1. Dapat dikombinasi dengan deteksi mutasi
kromosom dan genom sekaligus.
[4,5].
Metoda
penambahan
2. Dapat membedakan antara klastogen dan
aneugen.
CB
zat
yaitu
menggunakan
Sitokalasin-B
terhadap
kultur limfosit, berfungsi untuk memblok
proses sitokinesis sehingga sel berada pada
3. Ada kemungkinan mendeteksi apoptosis
atau nekrosis secara bersamaan.
cepat, murah, dan sederhana.
teramati pada sel binukleat tersebut [3,6].
Teknik
5. Ada kemungkinan otomatisasi dan unggul
secara statistik.
pengeblokan
yang
dimaksudkan untuk memperoleh mikronuklei
ini telah diperkenalkan lebih dari 30 tahun
6. Dapat membedakan antara sel yang
sedang membelah dan tidak membelah.
7. Mampu mendeteksi jembatan disentrik
bridges)
tingkat pembelahan sel binukleat (sel dengan
dua inti), dan mikronklei yang terbentuk akan
4. Dapat digunakan untuk banyak jenis sel,
(dicentric
Mikronuklei
sebagai
lalu, tepatnya tahun 1975. Proses atau
mekanisme
pembentukan
mikronuklei
dijelaskan dalam Gambar 2.
jembatan
PTKMR-BATAN, BAPETEN, KEMENKES-RI dan Pusarpedal-KLH
60
Seminar Nasional Keselamatan Kesehatan dan Lingkungan VII
Jakarta, 6-7 Juli 2011
SITOCHALASIN B
Gambar 2. Proses pembentukan MN yang diinduksi dengan sitochalasin-B [1].
Pengujian mikronuklei telah digunakan
dihitung dengan cepat dan sangat sesuai
sejak tahun 1937 sebagai indikator pajanan
untuk deteksi awal pada sejumlah besar
genotoksik berdasarkan pada studi radiasi
korban kecelakaan radiasi. Pengujian MN
oleh Brenneke dan Mather. Sejak saat itu
dengan Metode CB ini juga telah dilakukan
banyak
sel
terhadap Para pekerja radiasi di BATAN,
tumbuhan, hewan dan manusia, baik secara
dengan hasil yang ditemukan frekuensi MN
in vitro maupun in vivo. Penelitian frekuensi
masih berada dalam kisaran frekuensi latar
MN juga mendukung asumsi bahwa MN ini
untuk mikronuklei [9].
studi
lain
dilakukan
pada
merupakan produk awal proses karsinogenik
pada manusia.
Beberapa kriteria dari sel BNC yang
layak
Penggunaan
teknik mikronukleus
untuk
dihitung
frekuensi
mikronukleinya harus memenuhi ketentuan
dalam penghitungan lebih mudah cepat dan
sebagai berikut.
sel yang dapat diamati dalam jumlah banyak,
- Sel harus dalam bentuk binukleat (terdiri
terutama apabila menggunakan sistem image
komputer
otomatis.
mikronukleus
Sehingga
teknik
memungkinkan digunakan
dari dua nukleus).
- Kedua inti dalam binukleat sel harus
dalam
kondisi
bersentuhan
dengan
sebagai sebagai prosedur rutin, dan dapat
membran inti dan berada dalam satu
diamati pada dosis rendah antara 0,05-1 Gy,
lingkaran sitoplasma yang sama.
yang merupakan rentang batas dosis terendah
- Kedua inti dalam sel binukleat harus
untuk mendeteksi adanya aberasi kromosom
memiliki ukuran, penyerapan warna dan
[5,7,8]. Keunggulan lain dari uji ini adalah
intensitas pewarnaan yang sama.
waktu prosesnya dimana mikronuklei dapat
PTKMR-BATAN, BAPETEN, KEMENKES-RI dan Pusarpedal-KLH
61
Seminar Nasional Keselamatan Kesehatan dan Lingkungan VII
Jakarta, 6-7 Juli 2011
- Kedua inti dalam sel binukleat mungkin
tidak
dihubungkan
atau
mungkin
menempel satu atau lebih oleh jembatan
nukleoplasma dan ukurannya tidak kurang
lebih 1/4 diameter dari inti.
mungkin bersentuhan satu sama lain
namun idealnya harus tidak overlap satu
sama lain. Sel dengan kondisis nuklei
yang overlaping dapat dihitung hanya
apabila lingkaran inti dari inti yang lain
dapat dibedakan.
atau membran
dari selbinukleat harus berinteraksi dan
dapat
dibedakan
dari
lingkaran sitoplasmic dari sel sekitarnya.
Akan
tetapi
uji
ini
memiliki
keterbatasan terutama oleh adanya frekuensi
background yang lebih besar dan lebih
bervariasi dibandingkan dengan disentrik. Uji
MN juga tidak mampu mendeteksi semua
aberasi
kromosom
struktural
(hanya
asentrik), membutuhkan pembelahan sel
untuk
ekspresi
interferensi
oleh
MN,
ada
kemungkinan
sitochalasin-B
seperti
spindle poison, ada kemungkinan interferensi
dengan penghambat lain dari sitokinesis, dan
sitotoksisitas
pengujian
metode CB menggunakan
MN
dengan
sitochalasin-B
andalan banyak peneliti dalam menentukan
dosis radiasi. Mikronuklei dalam sel dua inti
terbentuk selama transisi metafase-anafase
ketika seluruh kromosom hilang (kejadian
aneugenik) atau fragment kromosom asentrik
setelah terjadi patahan kromosom (kejadian
clastogenik) yang tidak bergabung ke dalam
- Lingkaran sitoplasma
jelas
Teknik
untuk menginduksi mikronuklei juga menjadi
- Kedua inti utama dalam sel binukleat
secara
IV. INDUKSI MIKRONUKLEI OLEH
RADIASI
sitochalasin-B
itu
sendiri
bervariasi antar-jenis sel atau bahkan antar-
inti sel anak. Karena lebih sederhana, lebih
cepat, tidak mahal serta bentuk mikronuklei
yang sederhana, mudah dikenali dan ada
potensi untuk otomatisasi dengan sitometri
maka teknik pengeblokan sitokinesis ini juga
diandalkan oleh para peneliti]. Meninjau
awal mula MN muncul, telah diketahui
dengan baik bahwa sebagian besar MN
akibat radiasi terutama berasal dari fragmen
kromosom asentrik yang merupakan hasil
patahan kromosom. Sejumlah kecil MN
akibat radiasi dapat berasal dari kromosom
utuh yang gagal (lag) setelah anaphase
disebabkan karena beberapa kelainan pada
tingkat spindle atau protein kinetochore.
Gambaran mikronuklei yang diinduksi oleh
radiasi gamma 1 Gy terlihat pada Gambar 3.
sub jenis dari jenis sel yang sama [1].
PTKMR-BATAN, BAPETEN, KEMENKES-RI dan Pusarpedal-KLH
62
Seminar Nasional Keselamatan Kesehatan dan Lingkungan VII
Jakarta, 6-7 Juli 2011
Gambar 3. Contoh hasil uji mikronuklei yang diinduksi oleh radiasi sinar gamma dosis
1 Gy. Satu (kiri) dan tiga (kanan) mikronuklei yang berada di samping BNC di dalam
sitoplasma [10].
Untuk mengetahui apakah MN yang
Nilai LET adalah jumlah energi yang
diinduksi adalah akibat paparan iradiasi atau
terdeposit sepanjang jejak lintasan radiasi
senyawa
yang
kimia,
mengembangkan
para
teknik
peneliti
maka
nilai
LET
MN
berhubungan erat dengan efektifitas suatu
menggunakan teknik flourescence in situ
jenis radiasi pengion, yang menyebabkan
hybridization
kerusakan
(FISH)
deteksi
dilaluinya,
menggunakan
pan
pada
materi
biologi
yang
centromeric probe dan hasilnya diperlihatkan
dilintasinya. Semakin besar LET, semakin
dalam Gambar 4. Pengaruh radiasi dalam
besar daya rusak radiasi tersebut pada materi
menginduksi
biologis yang dikenal dengan istilah Relatif
pembentukan
mikronukleus
dipengaruhi oleh Linier Energi Transfer
Biological Effectiveness (RBE) [9,10].
(LET), laju dosis dan besarnya dosis radiasi.
Gambar 4. Teknik deteksi MN menggunakan flourescence in situ hybridization (FISH)
menggunakan pan centromeric probe. MN hasil induksi kimia (kiri) dan radiasi
(kanan).
PTKMR-BATAN, BAPETEN, KEMENKES-RI dan Pusarpedal-KLH
63
Seminar Nasional Keselamatan Kesehatan dan Lingkungan VII
Jakarta, 6-7 Juli 2011
Perbedaan utama antara partikel alfa
sebagai radiasi LET tinggi, dengan radiasi
partikel alfa
serta tidak berbeda secara
bermakna [12,8].
gamma/sinar-X sebagai radiasi LET rendah,
Sinar-X dan sinar gamma merupakan
yaitu dalam hal distribusi energi pada
radiasi dengan LET rendah, mempunyai
populasi sel atau jaringan yang terpajan.
kemampuan menginduksi dengan kerusakan
Ionisasi akan terjadi pada setiap interval 100
yang
nm atau lebih sepanjang lintasan radiasi
gelombang
gamma/-X akan menembus suatu jaringan
berinteraksi dengan sebuah atom, maka
sedalam beberapa cm, sebelum melepaskan
keduanya
semua energinya. Sehingga terjadi distribusi
sekunder. Radiasi gamma dari Co-60 dengan
energi yang merata dalam jaringan, dengan
energi 1,1 MV mempunyai nilai LET lebih
demikian dosis radiasi yang diterima oleh sel
rendah yaitu 0,2 kev/ μm dari Sinar-X 250
dalam jaringan adalah sama dengan tingkatan
kV yaitu 2 kev/ μm, dengan demikian
pajanan yang sangat rendah. Sedangkan
efektifitas sinar gamma untuk merusak
radiasi alfa, terjadi ionisasi setiap 0,2-0,5
materi biologi menjadi lebih rendah, sekitar
nm, sehingga deposisi energi yang besar
10% . Hal yang sama terjadi pada sinar-X
terjadi pada satu lokasi tertentu. Umumnya
dengan energi 25 MV mempunyai nilai LET
partikel alfa melintas hanya sejauh 50 μm
0,2 kev/ μm [8,13].
sebelum semua energinya habis dilepaskan
Induksi
[1,11].
tidak
sama.
Pada
elektromagnetik
akan
saat
(X
melepaskan
mikronukleus
radiasi
dan
γ)
elektron
pada
LET
rendah diketahui bahwa Sinar-X cenderung
Pada radiasi dengan LET tinggi,
sedikit lebih efektif, dibanding sinar gamma
induksi mikronukleus tampak jelas, sesuai
walaupun antara kedua kurva tampak tidak
dengan
yaitu untuk
menunjukkan perbedaan yang nyata. Hasil
partikel α dan neutron, jauh lebih efektif
penelitian lain yang dilakukan pada beberapa
dalam
kualitas radiasi berbeda, diketahui bahwa
yang digambarkan
menginduksi
mikronukleus
dibanding
pembentukan
sinar-X,
sinar
pada dosis yang tinggi yaitu 10 Gy untuk
gamma maupun partikel β. Hal tersebut
sinar-X dan 1 Gy untuk neutron, dapat
terlihat pada penelitian yang
mempengaruhi kapasitas proliferasi pada sel
dilaporkan
bahwa induksi mikronukleus oleh neutron
limposit
pada energi 5,5 MeV dengan nilai LET 20
diketahui bahwa partikel α dan neutron jauh
keV μm , nilai ini hampir mendekati untuk
lebih
partikel α yaitu 20-23 keV μm . Keduanya
pembentukan mikronukleus dibanding sinar-
memperlihatkan persamaan linier 0,374 ±
X, sinar gamma maupun partikel β [8].
-1
-1
yang
efektif
telah
distimulasi.
dalam
Telah
menginduksi
0,012 untuk neutron dan 0,336 ± 0,039 untuk
PTKMR-BATAN, BAPETEN, KEMENKES-RI dan Pusarpedal-KLH
64
Seminar Nasional Keselamatan Kesehatan dan Lingkungan VII
Jakarta, 6-7 Juli 2011
Pengaruh
pembentukan
rendah, dibuktikan dengan penelitian kurva
mikronukleus terhadap dosis, pada berbagai
respon mikronukleus pada kisaran energi
variasi laju dosis menunjukkan perbedaan
radiasi yang berbeda untuk sinar-X dengan
yang
respon
kisaran LET bervariasi dibandingkan dengan
mikronukleus terhadap dosis untuk LET
sinar gamma (Gambar 3) . Adanya perbedaan
rendah, umumnya
di gambarkan dengan
nilai LET terlihat proporsional, dengan
persamaan model linier quadratik y = c + α
persamaan linier quadratik, terlihat bahwa
D + βD atau Y = α D + βD , sedangkan
koefisien α untuk sinar-X yang lebih besar
untuk LET tinggi dengan model persamaan
dibanding dengan sinar γ dan partikel β serta
linier yaitu y = c + α D. Nilai c adalah
menunjukkan adanya kenaikkan nilai α,
kontrol, (α D) adalah komponen dosis linier
sejalan dengan naiknya nilai LET walaupun
menggambarkan luka yang diakibatkan oleh
tidak
satu jejak lintas radiasi, (βD2) adalah
Sedangkan untuk koefisien β nilainya relatif
komponen dosis kudrat,
sama (Tabel 1).
nyata.
respon
Hubungan
kurva
2
2
menggambarkan
menunjukkan
perbedaan
nyata.
mekanisme aksi kerusakan yang diproduksi
oleh dua jejak lintasan radiasi [5].
Hubungan
kurva
respon
Jumlah Mikronukleus
per 1000 sel CB
mikronukleus terhadap dosis pada LET
D o s is (G y )
Gambar 5. Kurva respon mikronukleus vs dosis (●) 14 kVp, (○)50 kVp, dan (▲) 350 kVp serta
(Δ) sinar gamma Co-60 yang diiradiasi 1-4 Gy [15].
PTKMR-BATAN, BAPETEN, KEMENKES-RI dan Pusarpedal-KLH
65
Seminar Nasional Keselamatan Kesehatan dan Lingkungan VII
Jakarta, 6-7 Juli 2011
Tabel 1. Koefisien kurva respon mikronukleus Vs dosis secara invitro, pada berbagai kualitas
radiasi untuk LET rendah [14]
Komponen α (Gy)
Komponen β (Gy)
Sinar-X 14 kVp
0,103 ± 0,003
0,057 ± 0,007
Sinar-X 50 kVp
0,087 ± 0,024
0,045 ± 0,024
Sinar-X 350 kVp
0,064 ± 0,018
0,045 ± 0,008
Sinar γ C0-60
0,049 ± 0,008
0,038 ± 0,006
0,0248 ± 0,0134
0,0381 ± 0,0106
Jenis Radiasi
Partikel β 2,27 MeV [4]
P
2)
ada penelitian tersebut diperlihatkan bahwa
komponen
persamaan
untuk
mikronukleus diakibatkan hanya oleh jejak
mikronukleus dengan komponen α dan β
tunggal saja [5]. Pada penelitian lain kurva
tidak hanya berhubungan langsung dengan
respon
satu atau dua jejak saja, karena ekspresi
campuran beam nuetron dihasilkan koefisien
mikronuklei juga dipengaruhi oleh fenomena
α = 0,595 ± 0,28 dan koefisien β = - 0,059 ±
sekunder
agregasi
0,0133, penelitian ini membuktikan bahwa
kumpulan dari beberapa fragmen asentrik,
model kurva respon dosis pada LET tinggi
menjadi satu mikronukleus (Savage 1988)
tidak menunjukkan model linier kuadratik.
pada dosis tinggi [13].
Nilai negatif pada
linier
antara
kuadratik
lain
adanya
Kurva respon mikronukleus terhadap
dosis untuk LET tinggi,
α
terbentuk
mikronukleus
dari
yang
induksi
diirradiasi
β menandakan adanya
efek kejenuhan, sejalan kenaikkan dosis. Jadi
digambarkan
pada radiasi campuran neutron dan sinar
y = c + αD, yang
gamma diperlihatkan dengan jelas, adanya
membuktikan bahwa pada radiasi LET tinggi
perbedaan kualitas radiasi yang sangat
untuk partikel α dan neutron keboleh jadian
efektif, untuk
adanya jejak tunggal sangat dominan (Tabel
mikronukleus (Gambar 4) [15].
dengan persamaan
menginduksi pembentukkan
Tabel 2. Koefisien kurva respon mikronukleus Vs dosis secara in vitro, pada berbagai
kualitas radiasi untuk LET tinggi [8]
Jenis Radiasi
Neutron beam campuran 220 kV
Komponen α (Gy)
0,595 ± 0,028
Komponen β (Gy)
- 0,059 ± 0,0133
Partikel α 20-23 keV
0,336 ± 0,039
-
Neutron 5,5 MeV
0,374 ± 0,012
-
PTKMR-BATAN, BAPETEN, KEMENKES-RI dan Pusarpedal-KLH
66
Jumlah MN per 1000 sel CB
Seminar Nasional Keselamatan Kesehatan dan Lingkungan VII
Jakarta, 6-7 Juli 2011
Dosis (Gy)
Gambar 6. Perbandingan kurva respon Mikronukleus Vs
Dosis yang diinduksi sinar gamma Co-60 dan
Fast Neutron dosis 1-4 Gy [7]
Selain LET induksi mikronukleus
dosis 70 cGy/menit, turun hingga 34,8 ±
oleh radiasi, juga dipengaruhi oleh laju dosis.
2,1% pada laju dosis 0,29cGy. Gambar 5
Pada
memperlihatkan
penelitian
sampel
donor
yang
pembentukkan
mikro-
diirradiasi sinar gamma dosis 4 Gy dengan
nukleus yang menurun 1,4 kali lipat saat laju
kisaran laju dosis 0,15 cGy/menit. 0,29
dosis 0,29 cGy/menit sedangkan pada laju
cGy/menit dan 70 cGy/menit menunjukkan
dosis 0,15 c Gy/menit menurun hingga 2,4
terjadi penurunan nyata pada pembentukan
kali lipat [16].
mikronukleus yaitu 48,0 ± 2,1% untuk laju
Sel Binukleat dengan
Mikronukleus (%)
Selse Binukleat dengan
mMikronukleus (%)
B
Rerata  SE
Rerata  SE
Gambar 7. Frekuensi Mikronukleus yang diirradiasi Co-60 (A). laju dosis 70 cGy/menit dan 0,15
cGy/menit, (B). laju dosis 70 cGy/menit dan 0,15cGy/menit [16]
PTKMR-BATAN, BAPETEN, KEMENKES-RI dan Pusarpedal-KLH
67
Seminar Nasional Keselamatan Kesehatan dan Lingkungan VII
Jakarta, 6-7 Juli 2011
Induksi mikronukleus dipengaruhi
oleh
laju
dosis
pada
penelitian
lain
mengisyaratkan bahwa mikronuklei dalam
limfosit darah perifer dapat dijadikan sebagai
dilaporkan bahwa pembentukkan mikro-
biodosimeter
nukleus yang diirradiasi dengan laju dosis 0,7
mungkin juga kronik setelah radiasi in
cGy/menit sampai 2,6 cGy/menit, responnya
vivo[18]. Pembedaan antara paparan radiasi
kurang efektif dibanding dengan laju dosis 40
pengion dengan non radiasi juga dapat
Gy/jam. Demikian pula pada penelitian
diketahui
Boreham diperlihatkan pola yang sama yaitu
menggunakan pelabelan kromosom. Namun
pada laju dosis 0,29 cGy/menit dan 0,15
terdapat variasi yang cukup besar antar-
cGy/menit menunjukkan efek yang lebih
laboratorium atau antar-individu, terutama
rendah, dibanding dengan laju dosis tinggi
untuk dosis dengan LET rendah, sehingga
yaitu 70 cGy/menit [16,17].
masing-
Penurunan
dengan
uji
masing
akut
dan
mikronuklei
laboratorium
harus
merekontruksi kurva dosis-respon sendiri.
cGy/menit
Jumlahnya yang menurun dengan waktu dan
menginduksi
sensitivitasnya rendah menyebabkan uji ini
penundaan siklus sel sedangkan pada laju
perlu dipertimbangkan sebagai dosimetri
dosis tinggi tidak dipengaruhi. Kemungkinan
biologi.
penundaan siklus sel yamg diinduksi pada
spontan antara 3-30 per 1000 BNC, uji ini
laju dosis 0,15 cGy/menit tidak diperlukan
juga menjadi kurang diminati, selain dapat
untuk pembentukkan mikronukleus pada laju
meninggi dengan bertambahnya umur untuk
dosis
diperlihatkan
kejadian MN spontan [1,18]. Peneliti lain
penundaan siklus sel tidak merupakan bagian
beranggapan bahwa variasi individu tersebut
utama untuk kemampuan menaikkan proses
dipertimbangkan /dianggap sangat kecil dan
perbaikan patahan kromosom pada waktu
dianggap sebagai refleksi dosis fisik yang
terjadi
diterima setiap individu.
mungkin
hingga
telah
0,29
0,15
mampu
cGy/menit
penurunan
laju
dosis
pajanan
dari
0,29cGy/menit
laju
untuk
dosis.
Diduga
Dengan
kejadian
mikronuklei
penundaan siklus sel mungkin hanya sebagai
Variasi individu dalam pembentukan
efek samping pada laju dosis yang sangat
mikronukleus yang di induksi oleh radiasi,
rendah [16,17].
tidak
menunjukkan
bermakna
V. MIKRONUKLEI SEBAGAI
DOSIMETRI BIOLOGI
Beberapa karakteristik yang menjadi
diantara
perbedaan
donor
yang
karena
kemungkinan pada penelitian tersebut ada
koinsidensi pada seleksi donor dan hasil
penelitian lain dilaporkan bahwa ada variasi
syarat sebagai dosimetri biologi, antara lain
individu
adalah adanya variasi mikronukleus antar
mikronukleus yang dihubungkan dengan
individu. Penelitian oleh Lee TK dkk
umur yang dipengaruhi oleh jenis kelamin.
PTKMR-BATAN, BAPETEN, KEMENKES-RI dan Pusarpedal-KLH
yang positif dalam pembentukan
68
Seminar Nasional Keselamatan Kesehatan dan Lingkungan VII
Jakarta, 6-7 Juli 2011
[3,17]. Data yang diperoleh dari hasil
yaitu dengan cara mengukur respon dosis
penelitian terhadap ke 8 variasi donor,
untuk setiap individu [6].
dengan kisaran umur 23 sampai 55 tahun,
secara jelas terdapat keterkaitan antara
VI. PENUTUP
frekuensi latar mikronukleus dengan dosis.
Radiasi
yang
mikronukleus
menginduksi
menunjukkan
frekuensi
tidak
keterkaitan umur yang bermakna
frekuensi
mikronukleus
yang
ada
dengan
terbentuk,
namun demikian variasi yang besar terjadi
antar individu [8].
klasik kajian dosis dengan metoda CB untuk
mikronukleus dalam limfosit tepi ,relatif
lebih sederhana. Dapat dihitung lebih cepat
dan variasi antar scorer kurang berpengaruh.
Salah satu kekurangannya adalah dalam hal
data dasar /latar dari frekuensi mikronukleus,
baik dari segi jumlah, maupun variasi
dibanding
dengan
aberasi
kromosom. Dengan menghitung 4000-5000
sel pada dosis terendah 0,05 Gy sudah dapat
mendeteksi
adanya
pembentukkan
mikronukleus. Studi lain telah dilaporkan
menggunakan
sistem
hasil
kajian
diatas,
studi
mengenai pembentukan mikronukleui akibat
radiasi dengan menggunakan tehnik CB,
pada
limfosit
tepi
merupakan
metoda
radiobiologi yang relevan, bila digunakan
sebagai bidosimetri radiasi. Hubungan respon
mikronukleus dengan dosis untuk LET
Dibanding dengan metoda sitogenetik
individu.
Dari
scoring
rendah
digambarkan
dengan
persamaan
linier qudratik, sedangkan untuk LET tingi
hanya
persamannya
linier.
Induksi
mikronulei juga dipengaruhi oleh laju dosis,
pada laju dosis rendah frekuensinya semakin
turun. Salah satu kekurangannya adalah
dalam hal data dasar /latar dari frekuensi
mikronukleus, baik dari segi jumlah, maupun
variasi individu. Sehingga untuk menerapkan
uji mikronukleus sebagai dosimetri biologi,
diperlukan
kalibrasi kurva mikronukleus
pada individu pra pajanan terutama untuk
dosis rendah.
otomatis
melalui komputer, dengan menghitung sel
binukleat
dalam 103, semua keraguan
/ketidakpastian
dalam
pengkajian
DAFTAR PUSTAKA
dosis
individual adalah 0,25 Gy, sementara dosis
kurang dari 0,3 Gy tidak dapat dideteksi
dengan jelas. Keraguan tersebut terutama
karena variasi mikronukleus antar individu.
Pengembangan untuk kisaran dosis rendah
diperlukan pengetahuan data dasar frekuensi
mikronukleus individu, sebelum irradiasi,
1. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY
AGENCY,
Biological
Dosimetry
Chromosomal Aberration Analysis for
Dose Assessments. Technical Reports
Series No. 260, IAEA, Viena, 25-31,
2001.
2. COUNTRYMAN,P.I.,
HEDDLE,
J.A.,The production of Micronuclei from
Chromosome Aberration in Irradiated
Culture of Human Lymfocytes, Mutation
Research, 41, 321-331, 1979.
PTKMR-BATAN, BAPETEN, KEMENKES-RI dan Pusarpedal-KLH
69
Seminar Nasional Keselamatan Kesehatan dan Lingkungan VII
Jakarta, 6-7 Juli 2011
3. FENECH, M and MARLEY, A.A.
Measurement Of Micronuklei in
Limphocytes. Mutation Research, 147,
29-36 (1985).
4. HEDDLE., J.B and CARRANO, The
DNA Content of Micronuclei Induced in
Bone Marrow by Gamma Irradiation: in
Evident that micronuclei arise from
acentric
Chromosomal
Fragments.
Mutation Research 44, 63-70, 1977.
5. ALMASSY, Z., KREPINSKY. A.B.,
BIANCO. et. al. The Present State and
Perspectives of Micronucleus Essay in
Radiation Protection. In A Review. Appl
Radiat Isotop .38, 241-249, 1987.
6. KOKSAL, G., DALCI, D.O., and
PALA, F.S., Micronuclei in Human
Lymphocytes: The Co-60 Gamma Rays
Dose Response Mutation Research 161,
193-195, 1996.
7. VRAL,
A.,
VERHAEGEN,
H.
THIERENS, H., et.al. The InVitro
Cytokinesis-block Micronucleus Assay:
Detailed Description of an Improved
Slide Preparation Tehnique for The
Automated Detection of Micronuclei in
Human Lymphocytes. Mutagenesis 9,
439-443, 1994.
8. MILL, A.J., WELLS, J., HALL, S.C., et.
al, A. Micronucleus
Induction in
Human Lymphocytes: Comparative
Effects of X Rays, Alpha
Particles,
Beta Particles and Neutrons and
Implications for Biological Dosimetry,
Radiation Research, 145, 575-585, 1996.
9. PURNAMI, S., LUSIYANTI, Y.,
SYAIFUDIN, M., RHAMADANI, D.,
NURHAYATI, S., TETRIANA, D.,
Radiation Induced Micronuclei in
Lymphocyte Cell of Radiation Workers.
Prociding The International Conference
On Basic Science, Brawijaya University
Malang Indonesia, February 17-18, 2011.
10. SYAIFUDIN, M., dan KANG, C.,
Induksi
Aberasi
kromosom
dan
mikronuklei dalam limfosit manusia
akibat radiasi gamma dan keandalannya
sebagai dosimeter biologi.Prosiding
Seminar Nasional Fisika Universitas
Andalas Padang, 5 September 2007,
ISBN 978-979-25-1951-B.
11. HALL,
E.J.
Radiobiology
for
Radiologist, Fourth Edition. J.B.
Lippincot
Company,
Philadelphia,
Baltimore New York, London, 161-165,
1993.
12. LITTLE, J.B. What are the Risks of Low
Level Exposure to α Radiation from
Radon. Proc.Natl.Acad. Sci USA. 94,
5996-5997, 1997.
13. VRAL,
A.,
FERHAGEN,
F.,
THIERENS, H., et. al. Micronuclei
Induced by Fast Neutron Versus Co-60
Gamma Rays in Human peripheral Blood
Lymphocytes, Int.J. Radiat. Biol 65, no
3, 321-328, 1994.
14. VERHAEGEN. F and VRAL A.
Sensitivity of Micronucleus Induction in
Human Lymphovytes to Low LET
Radiation Qualities : in RBE and
Correlation of RBE and LET. Radiation
Research 139, 208-213, 1994.
15. HUBER,
R.,
SCHRAUBE,
H.,
NAHRSTEDT, U., et. al. Dose Response
Relationship of Micronuclei in Human
Lymphocytes Induced by Fission
Neutrons and by Low LET Radiations,
Mutation Research, 306, 135-141, 1994.
16. BOREHAM, D.R., DOLLING, J.A,
MAVES, S.R, et. al. Dose Rate Effect
for Apoptosis and Mikronucleus
Formation in Gamma Irradiated Human
Lymphocytes, Radiation Research 153,
579-586, 2000.
17. VRAL, A., THIERENS, H., BAEYENS,
A. et. al. Study of Dose Rate and Split
Dose Effects on The in vitro
Micronucleus
yield
in
Human
Lymphocytes exposed to X-Rays. Int. J.
Radiat Biol 61. 777-784, 1992.
18. LEE, T-K., ALLISON, R. R.,O'BRIEN,
K. F., NAVES, J. L.KARLSSON, U. L.
and WILEY, A.L., Jr. Persistence of
micronuclei in lymphocytes of cancer
patients after radiotherapy. Radiation
Research,157, 678–684, 2002.
PTKMR-BATAN, BAPETEN, KEMENKES-RI dan Pusarpedal-KLH
70
Seminar Nasional Keselamatan Kesehatan dan Lingkungan VII
Jakarta, 6-7 Juli 2011
TANYA JAWAB
Penanya : Maria Lina
Pertanyaan :
- Dari ke empat uji yang telah dijelaskan,
uji manakah yang paling sensitif dan
spesifik untuk mengetahui kerusakan
kromosom ?
- Apa kelebihan Uji mikronukleus untuk
menganalisis kerusakan kromosom
akibat radiasi?
Jawaban
- Pengujian aberasi kromosom disentrik
adalah pengujian yang paling sensitive
untuk mengetahui kerusakan kromosom
akibat radiasi.
- Untuk uji mikronukleus dari segi
pengamatan lebih cepat dan mudah serta
tidak membutuhkan skill khusus.
PTKMR-BATAN, BAPETEN, KEMENKES-RI dan Pusarpedal-KLH
71