Patogenesa toksisitas raksa Hg pada anak dengan gangguan autistik

bagaimana keparahannya meliputi bentuk kimia raksa Hg, dosis, usia saat terpapar, durasi paparan, rute paparan inhalasi, saluran cerna, parenteral atau kontak kulit, dan pola diet konsumsi ikan dan seafood WHO, 2008 dan Eapen, 2011. Kepekaan terhadap Hg metabolisme, eksresi dan toksisitasnya dipengaruhi oleh genetik, usia, jenis kelamin, dan status kesehatan. Pada percobaan binatang menunjukkan diet susu meningkatkan absropsi melalui gastrointestinal. Untuk eksresi dibutuhkan produksi empedu yang adekuat, pada bayi baru lahir sering tidak adekuat. Flora normal usus juga bermain peran dalam menghancurkan Hg untuk dieksresi, oleh karena itu paparan antibiotika menyebabkan penurunan eksresi Autism Research Institute, 2005. Target utama dari toksisitas Hg adalah sistem saraf, ginjal, dan sistem kardiovaskular. Perkembangan sistem organ seperti sistem saraf fetus lebih sensitif terhadap efek toksik Hg. Organ tubuh lain yang dapat terpengaruh adalah sistem respirasi, gastrointestinal, hematologi, imun, dan reproduksi WHO, 2008.

2.2.1 Patogenesa toksisitas raksa Hg pada anak dengan gangguan autistik

Tinjauan literatur mengindikasikan peningkatan paparan Hg menginduksi kerusakan neurologis yang serupa dengan yang diobservasi pada penelitian patologi otak subyek yang didiagnosa gangguan spektrum autisme. Contoh tipe kerusakan neurologis akibat paparan Hg konsisten dengan kerusakan neurologis yang diobservasi pada studi patologi otak pasien autisme meliputi 1 peningkatan degenerasi neuronal, 2 peningkatan stres oksidatif lipid neuronal, 3 peningkatan excitotoxicity neuronal dan kematian sel, 4 penurunan growth factor signaling Universitas Sumatera Utara neuronal, 5 gangguan pada sistem antioksidan neuronal, 6 penurunan neuronal glutation dan aktivitas acetyl cholinesterase, dan 7 nekrosis neuronal, demyelinisasi axon dan gliosis Geier et al., 2010. Raksa Hg atau merkuri ada dalam tiga bentuk utama; uap raksa merkuri elemental, Hg , merkuri inorganik divalen Hg 2+ , dan merkuri organik. Organomerkuri selain metil merkuri cepat terdekomposisi kembali menjadi merkuri anorganik. Raksa mempunyai afinitas terhadap lipid dalam tubuh organisme sehingga cenderung lebih terakumulasi dan terbiomagnefikasi dibandingkan bentuk logam berat lainnya. Oleh organisme akuatik Hg di akumulasi dalam bentuk metil merkuri atau ion Hg 2+ Toksikokinetik absrobsi, distribusi, metabolisme dan eksresi Hg sangat tergantung pada bentuknya. Pada paparan dengan inhalasi, absrobsi Hg pada seluruh jejaring makanan Suseno, dkk, 2010. uap Hg sangat cepat dan efisien masuk ke paru-paru, melewati plasenta dan sawar darah otak. Bentuk inorganik diabsrobsi melalui saluran cerna dan kulit, dan terakumulasi di ginjal. Pada banyak jaringan tubuh Hg mengalami oksidasi menjadi Hg 2+ dan memungkinkan untuk direduksi oleh jaringan mamalia kembali menjadi Hg . Raksa dapat tertahan dalam bentuk ion selama beberapa minggu atau bulan pada berbagai jaringan tubuh, khususnya otak dan ginjal WH0, 2008. Waktu paruh bentuk inorganik dalam darah adalah sekitar 20-66 hari. Bentuk ion Hg 2+ terutama dieksresi melalui urin, ASI dan feses, begitu juga Hg terutama dieliminasi melalui urin dan feses. Banyak merkuri yang dieksresi melalui urin terjadi setelah Hg dioksidasi menjadi Hg 2+ meskipun beberapa diantaranya Universitas Sumatera Utara dieksresi langsung sebelum mengalami oksidasi. Umumnya banyak Hg di urin dalam bentuk ionik. Sumber paparan penting pada manusia adalah uap Hg yang terhirup dari dental amalgam dan metil merkuri MeHg dari ikan. Uap Hg dan MeHg keduanya neurotoksik. Target kritis toxisitas MeHg adalah sistem saraf, khususnya selama tahap perkembangan. MeHg diketahui mempunyai efek tidak baik terhadap perkembangan otak pada paparan in utero. Waktu paparan menentukan kritikal toksisitas. Karena konjugasi MeHg-cystein dapat melewati barier plasenta dan sawar darah otak, dan perkembangan fetus khususnya sensitif terhadap efek toksik Hg, paparan selama kehamilan menjadi perhatian yang sangat tinggi WHO, 2008. Paparan selama masa perkembangan fetus menyebabkan 5-10 kali lebih sensitif terhadap merkuri. Otak manusia mengalami perkembangan dan maturasi yang luar biasa pada tahun pertama kehidupan. Paparan yang terjadi selama “critical windows of development” menimbulkan lebih banyak kerusakan Autism Research Institute, 2005. Campuran Hg organik yang lain adalah etil merkuri EtHg ada pada pengawet thimerosal yang terdapat dalam vaksin dan beberapa produk pharmasetik. MeHg terdistribusi ke banyak jaringan, eliminasi utama melalui feses setelah demethylasi, rambut dan urin, dengan waktu paruh mendekati 44-80 hari Barregard et al., 2011; WHO, 2008. Dalam darah metilmerkuri terikat secara eksklusif pada protein dan sulfhidril berbobot molekul rendah seperti sistein. Reaktifitas metilmerkuri yang tinggi terhadap gugus sulfhidril pada berbagai protein, menyebabkan jumlah Universitas Sumatera Utara metilmerkuri bebas dalam cairan biologis sangat kecil. Kompleks MeHg-sistein yang terbentuk beraksi sebagai analog asam amino, mempunyai struktur mirip metionin. Sistein merupakan asam amino yang penting pada rambut. Metilmerkuri yang bereaksi dan terikat dengan gugus sulfhidril pada sistein, terserap dalam rambut, menyebabkan kadar merkuri pada rambut 250-300 kali lebih tinggi dari konsentrasi dalam darah Mercury Analysis Manual, 2004. Inorganic Hg IHg Metil Hg MeHg Ethil Hg EtHg Dental amalgam, diet Diet fish Vaccines Enterohepatic Circulation of MeHg Demethylation and Deethylation in blood and tissue Gambar 2.2. Garis besar secara sederhana sumber dan metabolisme dari jenis merkuri yang berbeda Barregard et al., 2011 EtHg telah digunakan sebagai pengawet sejak tahun 1930, seperti dalam vaksin, immunoglobulin, obat tetes mata, dan produk kosmetik. Radikal EtHg berikatan pada grop sulfur dari thiosalisilat menghasilkan produk thimerosal. Pengawet vaksin dengan thimerosal biasanya mengandung 0,001-0,01 thimerosal. Dosis tunggal 0,5 milliliter vaksin dengan 0,01 thimerosal Absorbed in Lung as Hg After inhalation Absorbed in GUT after oral intake Injected into Subcutaneus tissue Blood IHg, MeHg, and EtHg Kiddney IHg Liver, Brain, and other tissue IHg, MeHg, and EtHg Urine IHg Feces MeHg and IHg Universitas Sumatera Utara mengandung 50 mikrogram thimerosal atau mendekati 25 mikrogram merkuri Barregard et al., 2011. Karena sedikit informasi tentang toksisitas EtHg bentuk merkuri pada thimerosal, banyak yang memperkirakan toksisitasnya didasari padaberdasarkan toksisitas metil merkuri. Penelitian oleh Burbacher 2004, pada primata mendokumentasikan bahwa etil merkuri mempunyai waktu paruh yang lebih singkat didalam darah dari metil merkuri, lebih cepat dikonversi ke bentuk inorganik, lebih toksik dan dapat berada di otak sampai bertahun-tahun. Baskin et al. 2003 telah mendokumentasikan kerusakan DNA, aktivasi caspase-3, kerusakan membran nuklear, dan kematian sel pada kultur neuron dan fibroblast manusia dewasa yang dipapar dengan 201 mikrogramliter etil merkuri setelah inkubasi 6 jam atau kurang, yang mana hal ini serupa dengan yang terjadi pada praktek pemberian rutin vaksinasi selama tahun 1990 yang menyebabkan kerusakan perkembangan saraf infan. Hal ini serupa dengan penelitian oleh Waly et al. 2004, telah mencatat bahwa thimerosal, pada konsentrasi nanomolar yang rendah menghambat insulin like growth factor-1 IGF-1 dan dopamin menstimulasi methylasi pada sel neuroblastoma manusia, indikasi potensial gangguan kontrol faktor pertumbuhan normal dan methylasi Research Autism Institute, 2005. Paparan merkuri telah diketahui menyebabkan kerusakan kognitif, sulit berfikir abstrak dan mengikuti perintah yang kompleks, keterbatasan sosial, cemas dan perilaku obsesive-konvulsif. Hal ini serupa dengan gejala pada autism. Universitas Sumatera Utara Merkuri mengganggu neorotransmiter serotonin, dopamin, glutamat dan asetilkolin. Abnormalitas yang sama dijumpai pada anak dengan autism. Target sel pada otak oleh merkuri adalah pada sel Purkinje dan lapisan granula serebelum seperti amigdala dan hipocampus. Pola ini sama dengan patologi yang dijumpai pada anakdengan gangguan autistik. Toksisitas merkuri menyebabkan kerusakan sistem imun dan memicu proses autoimun, meliputi pergeseran limfosit Th2. Proses autoimun yang sama telah diketahui terjadi pada gangguan autistik. Paparan terhadap merkuri menyebabkan kepekaan terhadap strain virus tertentu, yang mana hal ini mungkin berkaitan dengan penurunan fungsi NK sel. Sebagian anak gangguan autistik ditemukan bukti nyata mengalami infeksi virus kronik, termasuk virus measles. Keracunan merkuri mengganggu dan menghambat enzim dan peptida saluran cerna. Banyak anak gangguan autistik mempunyai masalah pencernaan dan kesulitan mencerna produk susu dan gandum atau glutein Research Autism Institute, 2005. Logam berat, mencakup ethylmerkuri dari thymerosal mempunyai efek penting dalam perjalanan metabolisme yang melibatkan asam amino mengandung sulfur seperti methionin, S-adenosylmethionin, S-adenosylhomocystein, homocystein, dan cystein, peptida yang mengandung sulfur seperti glutathion. Kemampuan untuk membersihkan logam dari tubuh tergantung pada level thiol tersebut, khususnya level glutation. Rendahnya level glutation pada anak gangguan autistik beresiko lebih besar untuk toksisitas logam berat secara langsung pada organ yang menahannya. Riset oleh Deth mengungkapkan bahwa Universitas Sumatera Utara logam berat dan thimerosal sangat kuat menghambat aktivitas methionin sintase, yang mana dipakai oleh derivat folate grup methyl untuk mengkonversi homochystein menjadi methyoin. Inhibisi ini memblok kemampuan Insulin Like Growth Factor-1 IGF-1 dan dopamin untuk aktivasi enzim ini, dengan demikian bertentangan dengan peran methylasi dalam perkembangan dan mekanisme molekular. Efek inhibisi metal adalah langsung pada sintesa glutation-dependent dari methylcobalamin methyl B12, yang mana ini dibutuhkan untuk aktivitas methionin synthase pada tipe-tipe sel tertentu seperti lymphosit dan beberapa sel neuronal. Fungsi methylasi pada sel-sel tertentu ini akan sangat dipengaruhi oleh logam berat, khususnya pada individu yang mempunyai latar belakang genetik akan membuat mereka lebih peka Research Autism Institute, 2005. Neurotoksisitas merkuri dihubungkan dengan kekurangan glutation. Merkuri mengikat pada grop cystein thiol -SH pada protein intraselular dan menginaktivkan fungsi mereka. Grop cystein –SH dari glutation mengikat Hg dan memproteksi protein esensial dari inaktivasi fungsinya. Glutation berperan utama dalam mekanisme eksresi Hg. Individu dengan genetik defisiensi sintesa glutation, kurang mampu mengeksresi Hg, membuat mereka lebih sensitif terhadap efek yang kurang baik Geier Geier, 2007. Stress dan sakit juga diketahui mengurangi level glutation sehingga menurunkan kemampuan tubuh mengeksresi Hg Autism Research Institute, 2005. Kekurangan atau defisiensi sistem antioksidan selular telah terlihat pada sejumlah anak gangguan autistik. Temuan yang umum pada anak gangguan spektrum autisme adalah berupa abnormalitas level glutation eritrosit rendah Universitas Sumatera Utara Research Autism Institute, 2005. Glutation merupakan tripeptida dari cysteine, glycine, dan glutamat yang disintesa dari setiap sel tubuh. Disamping berperan dalam detoksifikasi logam berat, glutation juga berfungsi mengurangi stres oksidatif. Konsisten dengan level glutation yang rendah dan peningkatan stres oksidatif, anak gangguan autistik mengalami kesulitan resisten terhadap infeksi, inflamasi, dan detoksifikasi dari kontaminan lingkungan. Anak gangguan autistik dilaporkan mengalami infeksi kambuhan, neuroinflamasi, inflamasi gastrointestinal, dan kerusakan kapasitas antioksidan dan detoksifikasi. Keberadaan logam berat dalam tubuh menyebabkan stres oksidatif dan glutation cepat habis akibat peningkatan kebutuhan yang diinduksi oleh logam berat Geier et al., 2008.

2.2.2 Batas aman raksa Hg dalam tubuh