Dokumen tersebut membahas tentang respon adaptasi sel terhadap paparan radiasi pengion. Respon adaptasi adalah fenomena dimana resistensi terhadap radiasi diperoleh dari satu atau beberapa paparan radiasi awal dengan dosis rendah, sehingga dapat mengubah efektivitas paparan radiasi berikutnya dengan dosis lebih besar. Respon adaptasi dapat dilihat dari penurunan aberasi kromosom pada sel yang terpapar radiasi dosis rendah terlebih d

4. MENDALAMI RESPON ADAPTASI SEL TERHADAP
PAPARAN RADIAS1 PENGION
Gusti Ngurah Sutapa, Ni Luh Widyasari dan Ni Kadek Ayu Asari Dewi
Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana, BALI
ngrmed@yahoo.com
PENDAHULUAN
Fenomena efek radiasi dosis rendah merupakan latar belakang terjadinya perubahan besar tentang pemikiran
bagaimana radiasi pengion sebagai penyebab adanya perubahan dalam materi biologis. Salah satu fenomena yang
dimaksud adalah respon radioadaptasi (adaptive response) yang merupakan bagian penting dari respon molekul, sel
dan jaringan tubuh terhadap radiasi pengion.
Fenomena respon radioadaptasi merupakan respon yang terjadi saat terjadi perubahan ekspresi gen yang
dapat diinduksi oleh paparan radiasi dosis rendah sekitar (<0,5 Gy). Perubahan ekspresi gen ini pada keadaan
tertentu berfungsi untuk melindungi sel terhadap efek yang ditimbulkan oleh paparan radiasi berikutnya
dengan dosis yang lebih tinggi. Sehingga keadaan ini dikenal sebagai respon adaptasi yang diinduksi radiasi
atau respon radioadaptasi. Jadi respon radioadaptasi adalah fenomena biologis dimana resistensi terhadap radiasi
diperoleh dari satu atau beberapa paparan radiasi awal dengan dosis yang sangat rendah. Dengan adanya respon
adaptasi, seperti halnya akibat faktor tekanan (stress) lainnya, dapat mengubah efektivitas paparan radiasi
berikutnya dengan dosis yang lebih besar.
Hasil studi juga menyatakan bahwa respon adaptasi adalah suatu yang transien dan tetap ada untuk tiga siklus
sel atau se'.ama 2-3 hari untuk sel mamalia. Sebagian besar studi dilakukan menggunakan radiasi dengan linear
energy transfer (LET) rendah. Dari beberapa data dengan radiasi LET tinggi dapat disimpulkan bahwa respon
adaptasi sangat lah rendah atau tidak selalu terjadi.
Beberapa waktu setelah penyinaran berlangsung, akan menimbulkan efek pada sel akibat paparan radiasi.
Salah satu hasil studi menunjukkan bahwa efek dari paparan radiasi akan menunjukkan reaksinya mendekati hari ke-
30 pasca radiasi, dimana pada hari tersebut merupakan titik terendah dari penurunan jumlah sel darah seperti
leukosit dan komponennya. Dan efek radiasi akan menghilang dengan berjalannya waktu yang biasanya mendekati
hari ke-60 dan sifatnya sangat individual. Pada tulisan ini dibahas mengenai respon adaptasi sel pasca radiasi
pengion.
SEKILAS RADIASI PENGION
Radiasi adalah pancaran energi melalui suatu materi atau ruang dalam bentuk panas, partikel atau gelombang
elektromagnetik/cahaya (foton) dari sumber radiasi. Ada beberapa sumber radiasi yang di kenal di sekitar
lingkungan hidup, contohnya adalah televisi, lampu penerangan, alat pemanas makanan (microwave oven),
komputer, dan sebagainya. Radiasi dalam bentuk gelombang elektromagnetik atau di sebut juga dengan foton adalah
jenis radiasi yang tidak mempunyai massa dan muatan listrik. Misalnya adalah sinar gamma dan sinar-X, dan juga
termasuk radiasi tampak seperti sinar lampu, sinar matahari, gelombang microwave, radar dan handphone. Secara
garis besar radiasi digolongkan ke dalam radiasi pengion dan radiasi non-pengion.

5. Radiasi pengion adalah jenis radiasi yang dapat mengionisasi atom-atom atau materi yang dilaluinya. Yang
termasuk radiasi pengion adalah dianggap sebanding dengan dosis serap dan yang kedua tidak adanya efek bila
dosis serap di bawah dosis minimal. Secara umum, efek biologi radiasi pengion yang terjadi pada tubuh dapat
digolongkan menjadi dua jenis yaitu efek somatik dan efek genetik. Skema efek radiasi dapat dilihat pada Gambar 1.
Efek Somatik merupakan efek biologi radiasi yang terjadi pada sel somatik tubuh. Efek somatik ada dua jenis
yaitu efek somatik nonstokastik disebabkan karena kurangnya populasi sel dalam beberapa organ tubuh dalam
jumlah besar sebagai akibat matinya sel atau tertundanya pembelahan sel karena kerusakan sumsum tulang, saluran
pencernaan dan sistem saraf pusat. Sedangkan efek somatik stokastik disebabkan oleh perubahan sel normal akibat
radiasi pengion. Terjadinya efek radiasi ini kemungkinan adanya hubungan probabilitas antara dosis dengan efek
radiasi.
Dari efek somatik ini dapat dikelompokkan menjadi dua jenis yaitu efek deterministik dan efek stokastik.
Efek deterministik terjadi karena adanya kematian sel sebagai akibat dari paparan radiasi baik pada sebagian atau
seluruh tubuh. Efek yang ditimbulkan seperti kemandulan, Erythema, penurunan jumlah sel darah, epilepsi dan
menopause dini. Sedangkan efek stokastik ini berhubungan dengan genetik seperti asam deoksiribonukleat (DNA)
yang dapat menyebabkan hereditary disease (penyakit keturunan), katarak dan kanker. Efek genetik disebabkan
oleh rusaknya sel genetik (sel pembawa gen) yaitu kerusakan pada molekul DNA pada sperma dan ovum. Efek yang
ditimbulkan adalah sama seperti efek stokastik yaitu penyakit keturunan, katarak dan kanker. Efek radiasi terhadap
sel darah seperti leukosit juga mempengaruhi perubahan yang terjadi dalam peredaran darah terutama pada
keradiosensitifan sel-sel precursor untuk masing-masing kelompok sel darah. Dosis radiasi seluruh tubuh sekitar 0,5
Gy sudah dapat menyebabkan penekanan proses pembentukan sel-sel darah sehingga jumlah sel darah akan
menurun. Efek radiasi terhadap komponen leukosit juga memberikan pengaruh bagi sistem peredaran darah dalam
tubuh. Dengan komponen utama leukosit adalah granulosit dan limfosit, dalam kondisi normal populasi relatif
masing-masing sekitar 70 - 72% untuk granulosit dari jumlah leukosit dan 25 - 35% untuk limfosit. Induksi radiasi
dapat menyebabkan terjadinya peningkatan granulosit sementara, segera turun sangat rendah sampai beberapa
minggu dan kemudian kembali normal setelah beberapa bulan. Limfosit turun tajam setelah beberapa jam radiasi,
dan tetap tertekan untuk jangka waktu beberapa bulan. Kerusakan sel darah pasca radiasi gamma pada dosis 1 Gy
dan 3 Gy.
RESPON BIOLOGIK TERHADAP RADIASI
Radiasi pengion dapat menyebabkan perubahan pada materi biologis yang terdiri atas tiga fenomena yaitu
efek bystander, ketidakstabilan genom, dan respon radioadaptasi, yang merupakan bagian penting dari respon
molekul, sel dan jaringan tubuh terhadap radiasi pengion. Respon pada sel yang terpapar oleh radiasi ionisasi secara
tidak langsung menunjukkan respon yang sama dengan sel yang terpapar radiasi ionisasi secara langsung. Efek
biologi yang terjadi pada sel yang terpapar radiasi ionisasi secara tidak langsung tetapi berada berdekatan dengan sel
yang terkena radiasi ionisasi disebut sebagai efek bystander. Efek tersebut dapat berupa mutasi, kerusakan
kromosom, dan transformasi sel pada paparan radiasi dosis rendah.
Fenomena yang kedua yaitu ketidakstabilan genom yang sangat berperan dalam induksi kanker. Sebelumnya,
terdapat pemikiran bahwa kerusakan DNA terjadi langsung akibat radiasi dosis rendah. Saat ini telah diketahui
bahwa berbagai perubahan baru diekspresikan pada beberapa generasi kemudian setelah sebuah sel terpapar radiasi
dosis rendah. Radiasi tersebut dapat menginduksi ketidakstabilan genom pada sel, yang digambarkan melalui
peningkatan laju perubahan pada materi genetik baru yang mampu merubah genom stabil pada sel normal menjadi
tidak stabil yang merupakan karakteristik dari sel kanker. Ketidakstabilan genom dijumpai pada sel beberapa waktu
kemudian setelah paparan radiasi dan termanifestasi pada turunan sel yang terpapar tersebut selama beberapa
generasi. Ketidakstabilan dari genom akan menimbulkan berbagai kerusakan seluler meliputi aberasi kromosom,
mikronuklei, mutasi, dan amplifikasi gen, transformasi neoplastik, dan kematian reproduktif yang tertunda.
Ketidakstabilan genom tersebut memberikan jeda waktu dan kesempatan untuk dapat dilakukan intervensi antara
paparan radiasi dan perkembangan ketidakstabilan genom.
Fenomena yang ketiga yaitu perubahan profil ekspresi gen dapat diinduksi oleh paparan radiasi dosis sangat
rendah (< 0.5 Gy). Perubahan ini, dalam kondisi tertentu, bertujuan untuk melindungi sel terhadap efek yang
ditimbulkan oleh paparan radiasi berikutnya dengan dosis yang lebih tinggi. Fenomena proteksi ini dikenal sebagai
respon adaptasi atau respon radioadaptasi. Paparan radiasi dosis rendah diketahui pertama kali dapat memodifikasi
tingkat kerusakan dari paparan radiasi berikutnya yang lebih tinggi pada sel limfosit manusia.
Berbagai kejadian molekuler dan selular telah diketahui terlibat dalam karsinogenesis. Jauh dari fenomena
yang telah diketahui tersebut, ada implikasi untuk karsinogenesis dan pencegahan kejadian kanker karena

6. adanya proses biologik lain seperti efek bystander, efek abscopal, radiosensitivitas intrinsic dan radioadaptasi.
Efek bystander memiliki konsekuensi mutasi yang mengawali paradigma kanker dari karsinogenesis radiasi,yang
memberikan justifikasi mekanistik untuk estimasi risiko dosis rendah. Efek abscopal berperan penting untuk kontrol
tumor dan dimediasi melalui cytokine dan/atau sistem imun (terutama iumunitas yang dimediasi sel). Ini berasal dari
hilanbgnya pertumbuhan dan stimulatori dan/atau faktor imunosuppressive dari tumor. Radiosensitivitas intrinsik
adalah tyabiat beberapa sindrom patahan kromosom yang mengarah pada kanker seperti ataxia telangectiasia.
Radiosensitivitas dimanifestasikan sebegai abeerasi kromosom lebih tinggi dan ketidak tepatan (impairment)
perbaikan DNA saat diketahui merupakan biomarker yang baik untuk skrining kanker seperti kanker payudara dan
prediksi prognosis. Korelasi radioadaptasi dengan ketidak stabilan genom dan faktor lain seperti radiosensitivitas sel
dan efek bystander dimana terdapat juga efek abscopal direpresentasikan dalam Gambar 2.
RESPON ADAPTASI
Paparan radiasi dosis rendah dapat direspon oleh sel dengan adanya perubahan ekspresi gen. Perubahan
ekspresi gen sebagai fungsi dosis menimbulkan perubahan pada sel dalam jaringan. Diawali dengan sel yang
diberikan paparan radiasi dengan dosis sangat rendah disebut sebagai dosis adaptasi. Dan dalam waktu singkat
diberikan kembali paparan radiasi berikutnya dengan dosis yang lebih besar disebut dengan dosis tantang
(challenge). Terjadi penurunansel yang tidak di radiasi dengan dosis adaptasi. Perubahan inilah yang merupakan
respon adaptasi sel terhadap paparan radiasi atau disebut sebagai respon radioadaptasi.
Respon adaptasi in vitro
Penelitian mengenai respon adaptasi secara in vitro telah dilakukan pada sel limfosit manusia yang diinduksi
sinar-X. Dimana sel darah manusia dikultur selama 34 jam, kemudian diradiasi dengan dosis awal sebesar 0,01 Gy
sebagai dosis adaptasi.. Empat belas jam kemudian diradiasi kembali dengan dosis challenge 1,5 Gy. Setelah
dilakukan pengamatan terhadap jumlah aberasi kromosom dan dibandingkan dengan jumlah aberasi kromosom,
pada sel yang hanya menerima dosis challenge. Diperoleh hasil bahwa jumlah aberasi kromosom pada sel yang
menerima dosis adaptasi lebih rendah dibandingkan dengan jumlah abrasi kromosom pada sel yang hanya menerima
dosis challenge. Respon adaptasi berupa penurunan jumlah aberasi kromosom tidak hanya dijumpai pada sel
limfosit manusia, tetapi juga pada sel limfe, sel sumsum tulang dan sel spermatosit tikus.
Kemampuan sel untuk melakukan perbaikan terhadap kerusakan patahan pada DNA akibat radiasi dapat
diketahui melalui uji inti sel. Uji inti sel ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh paparan dosis dan laju dosis
rendah terhadap kemampuan sel untuk melakukan perbaikan terhadap patahan kromosom dilakukan penelitian pada
sel kulit manusia. Frekuensi inti sel (mikronuklei) per sel diradiasi dosis adaptasi 0,5 Gy dengan laju dosis 2,5
mGy/menit. Setelah waktu 0 jam dan 5 jam diradiasi kembali dengan dosis 4 Gy dengan laju dosis 1,8 Gy/menit.
Hasilnya ditunjukkan pada Gambar 3. Grafik menunjukkan bahwa dosis dan laju dosis rendah dapat menstimulasi
sel untuk meningkatkan kemampuannya memperbaiki kerusakan kromosom, sehingga konsekuensi dari paparan
radiasi berikutnya dapat terkendali. Penurunan frekuensi inti sel menunjukkan pengurangan patahan kromosom

7. dalam sel setelah paparan dosis kontinu. Kerusakan yang terjadi akibat radiasi segera mengalami proses perbaikan
yang berlangsung lebih efisien. Sehingga lebih banyak sel yang tetap bertahan hidup pasca radiasi.
Respon adaptasi in vivo
Pada studi in vivo, diberikan variasi dosis adaptasi ke seluruh tubuh yang dosisnya lebih besar dari
studi in vitro. Pada in vivo, dosis awal 0,02 Gy telah memberikan efek nyata pada induksi keadaan fetus
yang disebabkan oleh dosis challenge sebesar 2 Gy. Dosis adaptasi 0,1 Gy dengan interval waktu 4 jam
kemudian kembali diradiasi dosis challenge 2 Gy cukup menimbulkan respon adaptasi in vivo.
Hasilnya adalah kelompok yang diradiasi dengan tanpa dosis adaptasi, terdapat perbedaan nyata dalam
keadaan dan kematian tertunda tetapi tidak terhadap berat badan. Perbedaan ini mungkin dikarenakan
proses dari efek yang diamati terjadi pada tahapan embriogenesis yang berbeda. Terdapat tiga
proses utama yang perlu diperhatikan dalam resiko kanker terhadap respon adaptasi diinduksi oleh
radiasi dosis rendah, yaitu perbaikan DNA, apoptosis dan fungsi sel imun, dan respon tersebut juga
mempunyai pengaruh pada risiko radiasi in vivo.
Beberapa parameter telah diyakini mempengaruhi tingkat respon adaptasi meliputi :
• Lingkup dosis dan laju dosis dari dosis adaptasi.
• Lingkup dosis dari dosis tantang (challenge dose).
• Interval dosis adaptasi dan dosis tantang.
• Proliferasi/regulasi sel dari siklus sel.
• Situasi in vitro atau in vivo.
• Induksi perbaikan DNA.
• Induksi ekspresi protein.
• Jenis sel dan tahapan perkembangannya.
• Stimulasi sistem imun, dan
• Disposisi genetik.
PENUTUP
Induksi dosis radiasi rendah memungkinkan terjadinya perubahan pada mekanisme sistem selular
dan molekuler yang dengan kondisi tertentu dapat memproteksi sel terhadap efek yang ditimbulkan oleh
dosis radiasi tinggi yang diterima berikutnya. Fenomena demikian disebut respon radioadaptasi. Ini
menunjukkan bahwa respons adaptasi meningkat bila ada interval waktu antara pemberian dosis adaptasi
dan dosis challenges. Selain respons pada sel leukosit sebagai salah satu contoh, telah diteliti pula respons
pada berbagai komponen leukosit, antara lain segmen neutrofil dan limfosit yang jumlahnya cenderung
sedikit menurun seperti pada leukosit, serta eosinofil, neutrofil, neutrofil batang, dan monosit yang
ternyata tidak memberikan perubahan respons yang signifikan pada perlakuan.
Terdapat bukti yang kuat dari studi pada sejumlah jenis sel atau kultur sel bahwa fenomena yang
dibahas di atas adalah nyata. Adalah bahwa efek genetik radiasi dapat muncul pada sel yang sama sekali
tidak menerima paparan radiasi akan tetapi merupakan hasil dari sinyal yang ditransmisikan dari sel yang

8. terpapar radiasi. Untuk fenomena pertama sinyal tersebut ditransmisikan ke sel anak dari sel induk
terpapar radiasi sedangkan yang kedua adalah yang melewati sel terpapar radiasi ke sel tak terpapar dalam
suatu populasi. Untuk hal yang kedua ini melibatkan komunikasi antar sel secara langsung melalui gap
junction atau merupakan konsekuensi faktor yang dilepaskan ke medium seluler.