Dampak Pb pada Syaraf Makhluk Hidup Serta Pengaruhnya Bagi
Pembangunan
A. Sekilas tentang Pb Gambar 1. TimbalPlumbum (Pb) atau yang
juga dikenal dengan nama timbal ataupun lead merupakan unsur kimia
dengan nomor atom 82 dan berat atom 207,2. Unsur yang berwarna
abu-abu kebiruan ini terdiri atas isotop dengan nomor massa
203-210. Unsur ini memiliki masa jenis yang tinggi (11,48 g mL-1
pada suhu kamar). Pb merupakan salah satu unsur dalam golongan IV
A. Pada gambar berikut diperlihatkan posisi Pb pada tabel
periodik.
Gambar 2. Posisi Pb pada Tabel PeriodikTimbal (Pb) merupakan
logam berat yang secara alami terdapat di dalam kerak bumi.
Keberadaan timbal bisa juga berasal dari hasil aktivitas manusia,
yang mana jumlahnya 300 kali lebih banyak dibandingkan Pb alami
yang terdapat pada kerak bumi yang terkonsentrasi dalam deposit
bijih logam. Unsur Pb digunakan dalam bidang industri modern
sebagai bahan pembuatan pipa air yang tahan korosi, bahan pembuat
cat, baterai, dan campuran bahan bakar bensin tetraetil. Pb adalah
logam yang mendapat perhatian khusus karena sifatnya yang toksik
(beracun) terhadap manusia.
B. Pemaparan oleh Pb terhadap Makhluk HidupMakhluk hidup dapat
terpapar oleh Pb melalui makanan, minuman, udara, air, serta debu
yang telah tercemar Pb. Makanan merupakan sumber utama dari proses
pemaparan tersebut. Konsentrasi timbal tertinggi dapat ditemukan
pada hati, ginjal dan daging, jamur liar tertentu, dan
kerang-kerangan. Produk makanan dasar seperti ikan, daging, sereal,
sayuran dan produk susu umumnya memiliki kandungan timbal yang
rendah. Badan keamanan pangan Uni-Eropa (European Food Security
Authority; EFSA) menyimpulkan bahwa produk sereal paling
berkontribusi dalam proses pemaparan timbal pada makanan penduduk
Eropa. Bagi anak-anak, debu rumah dan tanah dapat menjadi sumber
penting dari paparan terhadap timbal (G. Concha et al., 2013)
Gambar 3. Perilaku senyawa asing ketika masuk kedalam tubuh
makhluk hidupGambar diatas menggambarkan kejadian yang mungkin
terjadi ketika senyawa asing masuk kedalam tubuh makhluk hidup.
Senyawa asing yang masuk ke dalam tubuh dapat didistribusikan ke
dalam jaringan ataupun dihilangkan/dieliminasi. Sebuah racun yang
diserap ke dalam tubuh akan beredar pada aliran darah. Pada darah,
racun dihilangkan dan didistribusikan ke berbagai jaringan secara
bersamaan, termasuk jaringan target. Jaringan target adalah
jaringan di mana senyawa beracun memberikan efeknya. Jaringan
target atau organ sasaran belum tentu jaringan di mana racun
memiliki konsentrasi tinggi. Sebagai contoh, lebih dari 90 persen
timbal yang ada dalam tubuh manusia dewasa terdapat pada tulang,
tetapi timbal memberikan efek racun pada ginjal dan sistem saraf
pusat (E. J. Oflaherty, 2010)
C. Dampak Pb pada Syaraf Makhluk HidupPb yang masuk kedalam
tubuh makhluk hidup dapat bersifat karsinongenik, mutagenik ataupun
neurotoksik. Sebagai karsinogenik, Pb merupakan
karsinogen[footnoteRef:1] yang merupakan penyebab terjadinya
kanker. Mutasi gen merupakan akibat dari Pb yang bersifat
mutagenik. Neurotoksik merupakan terganggunya fungsi syaraf yang
diakibatkan oleh adanya unsur Pb pada jaringan syaraf. [1:
Karsinogen adalah bahan kimia yang mampu merangsang tumor/kanker
pada hewan atau manusia (The Principle of Toxicology, 2000) Bab 13:
Chemical Carcinogenesis, hal 268. ]
Sistem saraf pada makhluk hidup terdiri atas sel-sel saraf yang
disebut neuron. Neuron bergabung membentuk suatu jaringan untuk
mengantarkan impuls (rangsang). Satu sel saraf tersusun dari badan
sel, dendrit (serabut panjang), dan akson (serabut pendek).
Pencemaran oleh Pb pada jaringan syaraf akan berdampak pada
terganggunya proses penyampaian impuls yang berlangsung pada bagian
sinapsis yang merupakan merupakan titik temu antara terminal akson
salah satu neuron dengan neuron lain.
Gambar 4. Jaringan syaraf makhluk hidupSinapsis (synapse)
merupakan titik temu antara terminal akson salah satu neuron dengan
neuron lain. Setiap terminal akson membengkak membentuk tonjolan
sinapsis. Di dalam sitoplasma tonjolan sinapsis terdapat struktur
kumpulan membran kecil berisi neurotransmitter yang disebut
vesikula sinapsis. Neuron yang berakhir pada tonjolan sinapsis
disebut neuron pra-sinapsis. Membran ujung dendrit dari sel
berikutnya yang membentuk sinapsis disebut post-sinapsis. Bila
impuls sampai pada ujung neuron, maka vesikula bergerak dan melebur
dengan membran pra-sinapsis. Kemudian vesikula akan melepaskan
neurotransmitter[footnoteRef:2] berupa asetilkolin.
Neurontransmitter ada bermacam-macam misalnya asetilkolin yang
terdapat di seluruh tubuh, noradrenalin terdapat di sistem saraf
simpatik, dan dopamin serta serotonin yang terdapat di otak (G.
Boeree, 2009). Asetilkolin kemudian berdifusi melewati celah
sinapsis dan menempel pada reseptor yang terdapat pada membran
post-sinapsis. Penempelan asetilkolin pada reseptor menimbulkan
impuls pada sel saraf berikutnya. Bila asetilkolin sudah
melaksanakan tugasnya maka akan diuraikan oleh enzim
asetilkolinesterase yang dihasilkan oleh membran post-sinapsis. [2:
suatu zat kimia yang dapat menyeberangkan impuls dari neuron
pra-sinapsis ke post-sinapsis (General Psychology:
Neurotransimtters, 2009)]
Gambar 5. Proses penyampaian impuls pada sinapsisSeperti yang
dijabarkan oleh Cristopher D. Toscano dan Tomas R. Guilarte dalam
tulisannya yang berjudul Lead Neurotixicity: From Exposure to
Mollecular Effect, diketahui bahwa proses penyampaian impuls pada
jaringan syaraf akan tergangu dengan adanya Pb. Mekanisme
terjadinya gangguan penyampaian impuls dapat dijelaskan melalui
gambar berikut
Gambar 6. Kerangka konsep dari dampak Pb pada glutamatergic
synapses1. Pada kondisi sinapsis normal, glutamat[footnoteRef:3]
(GLU) yang ada pada pra-sinapsis dilepaskan untuk mengaktifkan
sinapsis NMDAR (N-methyl-D-aspartate receptor) yang berada pada
post-sinapsis. GLU dilepaskan karena adanya kalsium (Ca) pada
post-sinapsis. [3: pemicu neurotransmitter yang utama pada otak
mamalia dan memediasi proses perkembangan dan pendewasaan otak
(Lead Neurotixicity: From Exposure to Mollecular Effect, 2005)]
2. Pada makhluk hidup yang terpapar Pb, terjadi pengurangan
jumlah sinaptik NMDAR dan reseptor yang tersedia akan dihalangi
oleh Pb. 3. Masuknya kalsium pada saluran sinapsis NMDAR
mengaktifkan enzim yang secara langsung digabungkan dengan kalsium
microdomains terkait NMDAR. Dua enzim yang diketahui secara
langsung digabungkan dan diaktifkan oleh NMDAR adalah
calmodulinkinase II (CaMKII) dan neuronal nitric oxide synthase
(nNOS). Dengan demikian, aktivasi sinapsis NMDAR memungkinkan
masuknya kalsium ke dalam sel dengan aktivasi berikutnya dari
sejumlah enzim yang sensitif tehadap kalsium, termasuk nNOS, CAMK
II dan pengatur sinyal ekstra selular kinase1/2 (ERK1/2).4. Pada
makhluk hidup yang terpapar Pb, berkurangya jumlah kalsium dalam
fluks merupakan efek gabungan dari penurunan jumlah sinapsis NMDAR
dan penghambatan langsung oleh Pb. Efek ini akan langsung mengubah
tingkat aktivasi nNOS. Sehingga mengurangi produksi pembawa pesan
nitric oxide (NO) dan penurunan aktivitas CAMK II. Kedua peristiwa
akan mempengaruhi kemampuan sinapis yang terpapar Pb dalam
mendorong dan memelihara potensiasi jangka panjang (Long Term
Potentiation; LTP). 5. Efek dari Pb pada sel-sel glial mungkin
memainkan peran dalam aktivasi ekstrasinapis NMDAR yang mempunyai
proporsi yang lebih besar dari total kolam glutamatergic sinapsis
NMDAR yang terpapar Pb. Aktivasi ekstrasinapis NMDAR pada sinapsi
yang terpapar oleh Pb mungkin hasil dari peningkatan pelepasan
glial oleh GLU karena peningkatan akumulasi intraseluler dari GLU
di sel glial. Hal ini dimungkinkan karena glutamin sintase, enzim
glial yang mengubah glutamat menjadi glutamin dihambat oleh Pb. 6.
Peningkatan kadar glutamat ekstra selular mungkin diakibatkan oleh
penghambatan Pb yang diinduksi oleh pembawa glutamat (GLAST/GLT-1)
dalam sel glial tetapi efek ini belum terbukti.7. Aktivasi
ekstrasinapsis NMDAR dalam sinaps yang diblokir secara kronis
seperti pada hewan yang terpapar Pb mengubah pola aktivitas enzim
yang sensitif terhadap kalsium seperti kinase dan phosphatases yang
dapat mentransduksi informasi dari sinaps ke nukleus dengan
mengubah fosforilasi dari faktor transkripsi yang kritikal seperti
CREB. Aktivasi ekstrasinapsis NMDAR telah terbukti berhubungan
dengan jalur penghenti yang secara khusus dapat menghentikan efek
CREB pada sinpasis NMDAR. Hal ini menunjukkan bahwa reseptor
sinapsis dan ekstrasinapsis dapat digabungkan ke jalur sinyal yang
berbeda [diwakili oleh garis tebal dan putus-putus]. Oleh karena
itu , aktivasi ekstrasinapsis NMDAR pada sinapsis glutamatergic
yang terpapar oleh Pb mengurangi aktivitas CREB dengan menurunkan
fosforilasi CREB. 8. mengubah transkripsi gen seperti faktor
neurotropik yang diturunkan dari otak (BDNF) yang penting bagi
plastisitas sinaptik, belajar dan memori dan kelangsungan hidup
sel.9. [Level aktivitas pada salah satu proses yang ditunjukkan
digambarkan oleh ketebalan panah, dimana panah tipis mewakili
pengurangan aktivitas]. Angka dalam legenda sesuai dengan
langkah-langkah bernomor terpisah pada gambar .Pada manusia, sistem
saraf pusat adalah organ target utama untuk toksisitas timbal
(neurotoksisitas). Salah satu perhatian utama mengenai toksisitas
timbal adalah penurunan kemampuan kognitif dan neurobehavioural.
Ada banyak bukti yang mampu menunjukkan bahwa otak yang sedang
berkembang (pada anak-anak) lebih rentan terhadap neurotoksisitas
timbal daripada otak dewasa. Pada anak-anak, kadar timbal dalam
darah berhubungan dengan berkurangnya skor IQ dan mengurangi fungsi
kognitif sampai setidaknya tujuh tahun. Ada beberapa bukti yang
menunjukan bahwa pada orang dewasa Pb menyebabkan penurunan volume
materi abu-abu (grey matter) di otak, terutama di korteks
prefrontal. Dalam sejumlah penelitian pada orang dewasa hubungan
antara konsentrasi timbal dalam darah, tekanan darah sistolik
tinggi dan penyakit ginjal kronis telah diidentifikasi pada tingkat
timbal dalam darah yang relatif rendah (G. Concha et al., 2013).
Tanda-tanda dari keracunan timbal akut diantaranya adalah gelisah,
lekas marah, kurangnya tingkat perhatian, sakit kepala, tremor
otot, kram perut, kerusakan ginjal, halusinasi, serta kehilangan
memori. Tanda-tanda keracunan timbal kronis adalah kelelahan, sulit
tidur, mudah tersinggung, sakit kepala, nyeri sendi, dan sakit pada
usus (G. Concha et al., 2013).
D. Dampak Pencemaran Pb terhadap Pembangunan Pembangunan adalah
semua proses perubahan yang dilakukan melalui upaya-upaya secara
sadar dan terencana. Sedangkan perkembangan adalah proses perubahan
yang terjadi secara alami sebagai dampak dari adanya pembangunan
(Riyadi dan Bratakusumah, 2004). Pembangunan juga dapat
didefinisikan sebagai proses perubahan yang direncanakan untuk
memperbaiki berbagai aspek kehidupan masyarakat. Salah satu konsep
pembangunan yang cukup terkenal adalah pembangunan berkelanjutan
(sustainable development). Pembangunan berkelanjutan merupakan
proses pembangunan dalam memenuhi kebutuhan saat ini tanpa
mengorbankan kebutuhan generasi yang akan datang. Gambar berikut
menggambarkan konsep pembangunan berkelanjutan yang terdiri dari
tiga poin utama, yaitu sosial, lingkungan, dan ekonomi. Untuk
mencapai pembangunan berkelanjutan maka ketiga poin tersebut harus
seimbang. Gambar 7. Konsep Pembangunan BerkelanjutanTerkait dengan
pencemaran Pb dan dampaknya terhadap pembangunan dan perkembangan
suatu bangsa, ada dua faktor kunci yang dapat menentukan arah
pembangunan dan perkembangan suatu bangsa, yaitu kuantitas serta
kualitas sumberdaya alam (SDA; faktor lingkungan) dan sumberdaya
manusianya (SDM; faktor sosial). Pencemaran oleh Pb terhadap
makhluk hidup, khususnya manusia (SDM), akan berakibat pada
penurunan kualitas SDM. Penurunan kualitas SDM secara langsung akan
menghambat proses pembangunan dan perkembangan suatu bangsa.
ReferensiC. D. Toscano and T. R. Guilarte. 2005. Lead
Neurotixicity: From Exposure to Mollecular Effect. Elsevier. E. J.
Oflaherty. 2010. Principles of Toxicology: Chapter 2 - Absroption,
Distribution and Ellimination of Toxic Agents. John Willey and
Sons. FloridaG. Boeree. 2009. General Psychology:
Neurotransimtters. http://webspace.ship.edu/cgboer/
genpsyneurotransmitters.htmlG Concha. et al. 2013. Contaminants and
Minerals in Foods for Infants and Young Children, Part 2: Risk and
Benefit Assessment. National Food Security of Sweden. SwedenRiyadi
dan Bratakusumah. 2004. Perencanaan Pembangunan Daerah: Strategi
Menggali Potensi dalam Mewujudkan Otonomi Daerah. Gramedia Pustaka
Utama. Jakarta