MEKANISME DAN DAMPAK TOKSISITAS TCDD (DIOKSIN) PADA BAHAN PANGAN TERHADAP KESEHATAN MANUSI

Mekanisme Toksisitas Cemaran Dioksin (TCDD) dan Rute Masuknya ke Dalam Tubuh

Cemaran dioksin masuk ke dalam tubuh melalui selaput sel mukosa di mulut maupun melalui selaput mukosa di saluran pernapasan, kemudian di bawa oleh darah untuk didetosifikasi di hati oleh enzim fase 1 (cytochrome P-450 monooksigenase) dan enzim fase 2 (Glutation-S-transferase). Enzim fase 1 akan mengoksidasi dioksin (TCDD) menjadi senyawa yang lebih polar dan mudah untuk dikonjugasi oleh enzim fase 2, akan tetapi senyawa intermediate metabolit ini bersifat lebih reaktif dan dapat menyebabkan terjadinya kanker ketika berikatan dengan ROS (Reaktif Oksigen Spesies) dan senyawa radikal bebas lainnya (anion superoksida, hidrogen peroksida maupun radikal hidroksil). Apabila jumlah senyawa metabolit reaktif hasil oksidasi dioksin (TCDD) oleh enzim fase 1 lebih besar jumlahnya dibandingkan dengan enzim fase 2 (Glutation-S-transferase) yang diproduksi oleh hati, maka senyawa metabolit reaktif dioksin ini akan bersatu dengan protein reseptor dan ikut masuk ke dalam inti sel. Di sini, metabolit reaktif dioksin berikatan dengan DNA pada basa nukleotida Adenin dan Guanine sehingga menghasilkan DNA adduct. Selain itu dioksin juga dapat menyerang gen yang mengontrol banyak reaksi biokimia seperti sintesis dan metabolisme hormon, enzim, maupun faktor pertumbuhan, sehingga berdampak pada kelainan janin sampai kanker.

Keberadaan antioksidan diperlukan oleh tubuh agar jumlah senyawa metabolit reaktif dioksin tidak dihasilkan dalam jumlah berlebih sehingga enzim fase 2 (Glutation-S-transferase) dapat berkonjugasi dan mengubah dioksin menjadi senyawa yang lebih polar (larut air) dan mudah ditranspor oleh serum darah sehingga dengan mudah dapat dikeluarkan oleh ginjal melalui urine maupun dibawa ke kantung empedu untuk selanjutnya dibuang melalui usus besar dalam bentuk feses padat.

Mekanisme toksisitas dioksin secara molekuler dapat dijelaskan sebagai berikut: Kemampuan senyawa TCDD (dioksin) untuk menginduksi gen yang mengekspresikan enzim sitokrom P450 (CYP) 1A dilakukan dengan meningkatkan aktivitas aril hidrokarbon hidroksilase dan dengan demikian akan meningkatkan laju metabolisme senyawa xenobiotik aromatik tersebut. Aktivasi gen CYP oleh TCDD (dioksin) dimediasi oleh AhR, faktor transkripsi ligan yang diaktifkan merupakan anggota dari famili helix-loop-helix/Per-Arnt-Sim. AhR biasanya disimpan di sitoplasma dalam bentuk kompleks dengan protein heat-shock 90 (hsp90), ARA9, p23. Setelah mengikat ligan, AhR akan bertranslokasi ke nukleus yang merupakan tempat dimana ligan AhR tersebut berikatan dengan sekuens XRE (Xenobiotik Respons Element) pada promotor gen target sebagai heterodimer sehingga akan memicu terjadinya proteolisis dari proteosome.

Diketahui pula bahwa 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) dan hidrokarbon aromatik polisiklik (PAH) bertanggungjawab untuk menginduksi AhR dari gen yang mengandung Xenobiotik Respons Elemen (XRE juga terkadang disebut elemen respons dioxin). Dengan adanya induksi dan interaksi antara AhR dengan dioksin (TCDD) akan terjadi thymic involution dan pembentukan myeloid suppressor cell yang menghambat/ menginhibisi sel T sitotoksik (CD 8+) sehingga dapat meningkatkan pertumbuhan sel tumor menjadi tidak terkendali. Ikatan yang terbentuk antara AhR dengan dioksin (TCDD) juga akan menimbulkan efek karsinogenik karena immunosuppresive sitokin akan meningkat dan mempercepat proliferasi sel T-regulator. Hal inilah yang mengakibatkan terbentuknya faktor TGF-β sehingga dapat mempercepat pertumbuhan sel tumor (malignan).

Batas Aman Paparan Dioksin Dalam Tubuh Manusia

Bahan pangan merupakan sumber utama kontaminasi dioksin karena lebih dari 90 % dioksin masuk ke tubuh manusia lewat makanan, selebihnya melalui air, udara dan tanah yang kontribusinya kurang dari 10 %. Sebagian besar (97,5 %) dioksin ditemukan pada daging sapi, ayam, ikan, telur, susu dan produk olahannya. Dosis rata-rata per hari adalah sekitar 1-3 pikogram/kg berat badan (ppt) dari komponen mirip dioksin yang ekuivalen toksisitasnya dengan 2,3,7,8-tetrachlorodibenzodioxin (TCDD). Walau masih menjadi perdebatan, tahun 1998 WHO menetapkan ambang batas aman konsumsi dioksin yaitu 1-4 pikogram/kg berat badan, sehingga batas aman dioksin untuk menusia dewasa adalah sekitar 200 pikogram.

Divisi Perlindungan Kesehatan dan Konsumen Komisi Eropa telah menetapkan batas maksimum dioksin pada bahan pangan. Level maksimum berkisar antara 0.75 pg WHO-PCDD/PCDF TEQ2/g lemak (untuk minyak sayur) sampai 6 pg TEQ/g lemak (untuk hati dan produk olahannya). Untuk ikan dan produk olahan ikan standarnya adalah 4 pgTEQ/g berat basah. Konsentrasi TEQ pada ikan laut, daging sapi, daging ayam, daging sandwich, telur, keju, es krim dan asi berkisar antara 0.33 – 0.51 ppt.

Mekanisme TCDD dalam menyebabkan gangguan sekunder dengan terjadinya cross talk estrogen

AhR adalah suatu ligan faktor transkripsi yang dipengaruhi oleh faktor transkripsi milik family gen bHLH-PAS. Partner factor ARNT bersama-sama dengan AhR akan melakukan mediasi biologis terhadap sejumlah ligan yang lain dengan dipengaruhi oleh faktor makanan, turunan triptofan dan polutan lingkungan seperti poliaromatik hidrokarbon dan poly-chlorinated dioxin. Paparan dioksin (TCDD) ini menyebabkan dampak negatif yaitu terganggunya jalur sinyal hormonal estrogen. Bukti ilmiah menunjukkan bahwa paparan dioksin akan menghambat  jalur sinyal (signaling pathway) reseptor estrogen. Salah satu mekanisme di balik efek gangguan dioksin pada sinyal E2 disebabkan oleh ikatan antara ARNT dengan AhR. Kejadian ini akan menurunkan pool intraselular ARNT yang tersedia untuk reseptor estrogen ERα dan ERβ. Selanjutnya ligan AhR dapat mengaktifkan atau menekan baik sinyal ERα maupun ERβ tergantung pada konteks selnya. Sel dan ligan ini akan memberikan efek khusus yang dipengaruhi oleh aktivitas enzim P-450 dan kemampuannya untuk menghasilkan metabolit yang akan mengaktifkan transkripsi ERα dan ERβ. Paparan yang berbeda pada ligan AhR akan mengaktifkan profil ekspresi gen yang berbeda sehingga diperoleh hasil selular yang berbeda pula.

Mekanisme TCDD dalam menyebabkan gangguan sekunder dengan terjadinya cross talk antara NF-kappaB dengan ReIB

Penemuan crosstalk baru antara reseptor aril hidrokarbon (AhR) dan NF-kappaB subunit ReIB dapat memperluas pemahaman kita tentang fungsi biologis dari AhR. Karakteristik ini berbeda dengan interaksi AhR dengan ReIA yang tampaknya dapat menimbulkan efek negatif jika dibandingkan dengan interaksi kolaboratif AhR dengan ReIB. Dimer AhR/RelB yang terbentuk mampu mengikat DNA Respon Elemen termasuk Dioxin Respon Elemen (DRE) serta mengikat situs NF-kappaB yang akan meningkatkan aktivasi gen target AhR serta NF-kappaB pathway. Penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa kompleks AhR/ReIB dapat ditemukan tidak hanya di sel limfoid, tetapi juga di line cell hepatoma manusia (HepG2) maupun line cell kanker payudara (MDA-MB-231). ReIB telah terlibat dalam karsinogenesis misalnya terjadinya kanker payudara dan ReIB diketahui menjadi faktor yang sangat penting untuk fungsi dan diferensiasi sel-sel dendritik. Partisipasi AhR dalam kedua proses tersebut telah dikemukakan baru-baru ini, sehingga menawarkan potensi besar untuk memperluas ruang lingkup peran fisiologis AhR. Ada bukti yang menunjukkan bahwa ReIB dapat berfungsi sebagai pro-survival factor, termasuk kemampuannya untuk mempromosikan inflammation resolution di samping asosiasi ReIB dengan adanya gangguan inflamatory. Berdasarkan informasi tersebut, AHR bersama-sama dengan RelB berfungsi sebagai koordinator respon inflamasi.

Mekanisme TCDD dalam menyebabkan terjadinya crosstalk antara Faktor Transkripsi AhR dan Nrf2

TCDD dapat menginduksi gen ARE (Antioksidan Respon Elemen) dengan melibatkan setidaknya dua mekanisme tidak langsung . Pertama, cross-talk dua arah tampak ada pada tingkat genetik antara AhR dan Nrf2. Promotor gen Nrf2 mengandung setidaknya satu gen fungsional XRE (Xenobiotik Respon Elemen) dan gen promotor AhR berisi beberapa ARE (Antioksidan Respon Elemen). TCDD dapat meningkatkan transkripsi DNA menjadi m-RNA untuk Nrf2 dan meningkatkan translasi protein dengan jumlah beberapa kali lipat. Ini adalah hasil yang mengejutkan karena dengan tidak adanya stress (cekaman), gen Keap1 seharusnya mampu menerjemahkan gen Nrf2 untuk ubiquitilasi dan degradasi proteasomal sehingga TCDD akan melakukan represi antagonis terhadap Nrf2. Kedua, mekanisme yang menyebabkan TCDD dapat menginduksi ekspresi gen ARE (Antioksidan Respon Elemen) adalah dengan menstimulasi interaksi protein-protein antara AhR dan Nrf2 yang akan meningkatkan stabilitas faktor CNC-bzip. Bukti terbaru menunjukkan bahwa aktivasi ligan AhR dapat berinteraksi dengan berbagai faktor transkripsi seperti reseptor estrogen atau androgen, dan meningkatkan aktivitas mereka. Penemuan crosstalk antara AhR dan Nrf2 memiliki implikasi biologis yang signifikan. Secara historis, AhR telah dikaitkan dengan karsinogenesis, sedangkan Nrf2 adalah terkait dengan sitoproteksi terhadap penyakit degeneratif. Tantangan masa depan adalah membuat cross-talk antara dua faktor transkripsi ini dapat dimanfaatkan secara menguntungkan untuk kemoterapi pencegahan kanker atau untuk meningkatkan strategi kemopreventif.

Gangguan Sekunder yang Disebabkan oleh Paparan Dioksin dalam Tubuh Manusia

TCDD (2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin) merupakan senyawa yang dapat menyebabkan gangguan sekunder dengan mengacaukan sistem biologis hormon, yaitu dengan cara bergabung dengan reseptor hormon, sehingga mengubah fungsi dan mekanisme genetis dari sel, dan mengakibatkan pengaruh yang sangat luas, yaitu dari timbulnya kanker, sampai mampu menurunkan daya kekebalan tubuh serta kekacauan sistem urat saraf, keguguran kandungan, bahkan dapat mengakibatkan terjadinya cacat lahir (birth deformity). Dioksin secara langsung mampu menurunkan sel B dan secara tidak langsung menurunkan jumlah sel T yang berperan dalam daya kekebalan tubuh (sistem imun). Karena mampu mengubah fungsi genetika sel, jadi dapat menyebabkan timbulnya penyakit genetis dan dapat mempengaruhi pertumbuhan anak. Dalam hal ini tidak ada dosis threshold untuk dioksin dalam bahan pangan karena dalam konsentrasi terendahpun dioksin mampu menyebabkan kerusakan dan tubuh kita tidak memiliki mekanisme untuk menanggulanginya.

Berikut ini adalah beberapa gangguan sekunder yang disebabkan akibat paparan senyawa dioksin (TCDD) dalam tubuh manusia:

a) Dioksin dapat mempengaruhi transport gula, sehingga meningkatkan glukosa pada serum darah manusia. Akibat melemahnya toleransi glukosa tersebut maka resiko timbulnya diabetes mellitus akan meningkat. Hal ini dibuktikan dimana seseorang dengan kadar dioksin diatas 15 ppt (part per trilion) mempunyai plasma insulin yang tinggi dibandingkan dengan seseorang yang kadar dioksinnya dibawah 15 ppt.

b) Dioksin juga dapat mengubah fungsi morfologi jantung. Pengaruh dioksin mencakup gangguan fungsional, gangguan pre-atherosklerosis di aorta, dan degenerasi miokardial. Selain itu, dioksin menyebabkan meningkatnya serum trigliserida dan kolesterol yang dikenal sebagai faktor pemicu penyakit jantung.

c) Chloracne adalah penyakit yang ditimbulkan karena tereksposnya seseorang oleh dioksin. Ciri-ciri chloracne adalah timbulnya letusan kulit, bisul seperti jerawat pada remaja dan menyebabkan rasa sakit di sekujur tubuh.

d) Penelitian menyebutkan dioksin dapat merusak email gigi dan mempengaruhi pertumbuhan gigi anak-anak yang masih dalam masa pertumbuhan. Hal ini terlihat pada anak-anak yang konsentrasi dioksinnya 26.000 ng/kg serum lipid yang mengalami kerusakan email gigi.

e) Penelitian lain menyebutkan para pekerja yang terekspose dioksin akan mengalami penurunan produksi sperma yang menyebabkan terjadinya kemandulan dan penurunan hormon testosteron.

f) Dioksin juga dapat berpengaruh buruk terhadap sistem imun yang bertentangan dengan produksi hormon sitokin dan mengubah cairan peritonial yang mendorong angiogenesis. Selain itu perubahan pada sel atau predisposisi genetik bisa mempengaruhi individu untuk memodulasi imunologi. Hal ini menyebabkan infiltrasi dan adhesi pada sel-sel endometrial dalam selaput rongga perut bagian dalam. Kedua faktor ini bersinergi untuk mempengaruhi pertumbuhan dan memperburuk endometriosis.

g) Ada hubungan positif antara paparan dioksin dan penurunan konsentrasi sel darah putih, limfosit, konsentrasi IgG dan IgM yang dapat mengakibatkan penurunan sistem pertahanan tubuh.