Tanpa kita sadari bahaya logam berat tidak saja mengancam di
daerah-daerah seputar tambang emas. Logam berat seperti arsen mengancam
dari balik pestisida, pupuk inorganik, asap rokok, racun tikus, pengawet
kayu, bahkan dari sumur sebagai sumber air minum; sedangkan merkuri
bersembunyi di balik tambal gigi konvensional yang dikenal dengan
amalgam, termometer, termostat, cat lateks, cat anti jamur, baterai,
jeli spermisida, tinta tato dan produks vinil klorida, baterai, layar
LCD telefon genggam, tv dan komputer.
Pada dasarnya tubuh kita membuat perubahan adaptif yang penting
ketika terpapar pada logam-logam berat yang reaktif terhadap sulfhidril
(gugus tiol), seperti arsen, merkuri dan kadmium. Mekanisme kerusakan
yang diinduksi logam berat terutama adalah produksi radikal bebas yang
mengubah aktivitas mitokondria dan informasi gentik pada DNA.
Metabolisme dan eksresi logam-logam berat ini bergantung pada kehadiran
antioksidan dan tiol yang membantu reaksi metilasi.
S-adenosil-metionin, asam lipoat, glutation, selenium, seng,
N-asetilsistein (NAC), metionin, sistein, alfa tokoferol, dan asam
askorbat mempunyai peran-peran khusus dalam mengurangi toksisitas
logam-logam berat.
Detoksikasi Merkuri
Merkuri ditemukan dalam lingkungan dalam tiga bentuk dasar : merkuri
elemen atau uap merkuri, merkuri inorganik, dan merkuri organik (etil,
metil, alkil, atau fenilmerkuri). Masing-masing bentuk mempunyai profil
toksikologis dan nasib metabolik sendiri-sendiri. Merkuri elemen dapat
dimetilasi oleh mikroorganisme dalam tanah dan air menjadi metilmerkuri
organik, bentuk yang ditemukan dalam ikan, fungisida, dan pestisida.
Merkuri elemen dan metabolitnya mempunyai efek toksik yaitu
mendenaturasi protein biologis, menghambat ensim, dan mengganggu
transport pada membran dan neurotransmitter.
Merkuri dapat menyebabkan kerusakan
biokimiawi jaringan dan gen melalui berbagai mekanisme seperti
mengganggu homeostasis kalsium intraseluler, mengganggu potensial
membran, mengubah sintesis protein, dan mengganggu jalur asam amino
dalam sistem syaraf pusat. Kerusakan mitokondria, peroksidasi lipid dan
perusakan mikrotubul dan akumulasi neurotoksis dari serotonin, aspartat,
dan glutamat semuanya adalah mekanisme neurotoksik metilmerkuri. Dari
waktu ke waktu, metil merkuri dan merkuri elemen dalam otak
ditransformasikan menjadi merkuri inorganik, dan menjadi terikat kuat
dengan protein yang mengandung gugus tiol (sulfihdril) misalnya
glutation, sistein, albumin, dll. Pengikatan dan disosiasi kompleks
tiol-merkuri dipercaya mengendalikan pergerakan merkuri dan efek
toksiknya dalam tubuh.
Molekul-molekul endogen yang mengandung tiol tersebut semuanya
mengandung atom-atom sulfur yang tereduksi dan menentukan nasib biologis
dari senyawa merkuri dalam tubuh. Kompleks metilmerkuri dan sistein
dapat bertindak sebagai “mimik molekuler” bagi asam amino metionin dan
mendapat jalan masuk ke sistem syaraf pusat melalui mekanisme yang sama
yang digunakan metionin untuk melintasi penghalang darah-otak.
Konsentrasi tiol yang tinggi kelihatan melindungi terhadap akumulasi
merkuri.
Detoksikasi Arsen
Pemaparan pada arsen telah dikaitkan dengan penyakit kardiovaskuler
dan diabetes. Satu penelitian epidemiologis di Bangladesh di mana
toksisitas arsen telah menjadi endemi sebagai hasil kontaminasi air
minum memperlihatkan prevalensi hipertensi. Pemaparan kronis selain itu
diasosiasikan juga dengan anemia, neuropati periferal, kerusakan hati
dan ginjal, dan iritasi kulit dan membran mukosa. Arsen inorganik
berikatan dengan gugus sulfhidril dari protein, khususnya keratin,
terdeposit pada kulit, rambut dan kuku. Pemaparan pada arsen inorganik
telah dikaitkan dengan keratoris, karsinoma sel-sel skuamosa kulit, dan
karsinoma sel basal. Selain itu dikaitkan juga dengan karsinoma
hepatoseluler, angiosarkoma, sirosis, dan sklerosis hepatoportal.
Arsen di alam berada dalam bentuk inorganik dan organik. Bentuk
organik yang terakumulasi pada ikan dan kerang-kerangan, yaitu
arsenobetaine dan arsenokolin, pada intinya adalah nontoksik. Bentuk
inorganik, yaitu arsen trioksida dan arsenat/arsenit adalah yang
berbahaya bagi kesehatan manusia. Arsen dapat dengan mudah diabsorpsi,
40-60 persen jika terhirup dan kira-kira 95 persen jika tertelan. Arsen
terdistribusi dan disimpan dalam semua jaringan dalam tubuh dan
dimetabolisasi untuk dieleminasi melalui dua proses yang berurutan. Pertama adalah reaksi oksidasi/reduksi
yaitu arsenat menjadi arsenit dan arsenit menjadi arsenat. Glutation
diketahui membentuk kompleks dengan arsen dan memperantarai reduksi
arsenat menjadi arsenit. Kompleks glutation ini dapat dieliminasi dalam
empedu dan korelasi yang positif telah ditemukan antara glutation dan
kandungan arsen dalam empedu.
Tahap kedua adalah metilasi, yang terjadi terutama dalam
hati, memerlukan s-adenosymetionin (SAMe) dan mungkin donor metil
lainnya (kolin, sistein, glutation, dan asam lipoat tereduksi) untuk
menghasilkan asam monometilarsinik (MMA) dan asam dimetilarsinik (DMA).
Baik MMA dan DMA ditemukan dalam urin manusia dan diperkirakan sebagai
produk akhir dari metabolisme arsen. Karena DMA dihilangkan dari sel
lebih cepat dibandingkan MMA atau arsen inorganik, dan metilasi
mengurangi jumlah arsen yang tertahan dalam jaringan oleh peningkatan
kelarutan arsenit dalam air, metilasi dianggap oleh beberapa peneliti
sebagai mekanisme detoksikasi. Peneliti lainnya tidak sepakat karena MMA
mungkin merupakan bentuk arsenik intraseluler yang paling toksik karena
kemampunannya menginduksi inhibisi ensim, stres oksidatif, dan
kerusakan DNA. Dengan demikian, metilasi hanyalah satu cara utnuk
mentransformasi arsen dan bukannya mendetoksikasinya. Jaringan kulit dan
paru-paru tidak mampu mengubah MMA menjadi DMA secara efisien seperti
halnya jaringan lainnya dan tempat-tempat inilah adalah sisi spesifik
kanker yang diinduksi oleh arsen. MMA dan DMA juga telah diperlihatkan
membentuk kompleks dengan glutation dan protein sulfhidril lainnya
sehingga menghasilkan inhibisi ensim dan kerusakan sel. Metilasi
arsen adalah topik perdebatan yang menarik dalam bidang toksikologi
karena kemampuan untuk melakukan metilasi dan eliminasi arsen
dipengaruhi oleh nutrisi, gender, gaya hidup, dan polimorfisme genetika
individu. Kelihatannya ada variasi individu yang signifikan dalam
kemampuan untuk melakukan metilasi arsen. Individu yang kurang gizi yang
terpapar pada kadar arsen tinggi kurang mampu melakukan metilasi dan
lebih beresiko pada gejala dan penyakit akibat toksisitas arsen
dibandingkan individu dengan asupan gizi yang cukup.
Mengenal Glutation
Glutation adalah senyawa tripeptida – rantai dari tiga asam amino –
yang terdiri dari sistein, glisin, dan asam glutamat, yang ditemukan
dalam jaringan sel manusia dalam jumlah yang banyak. Oleh beberapa
peneliti, glutation disebut sebagai master antioksidan. Sebagai
hasil dari pengikatan logam berat pada glutation dan selanjutnya
mengeliminasi glutation intraseluler, kadar glutation yang tereduksi
menjadi rendah dalam beberapa tipe sel tertentu jika terpapar pada semua
bentuk logam berat. Eritrosit dan jaringan ginjal ditemukan secara
signifikan menurunkan kadar glutation tereduksi yang merupakan sumber
utama proteksi oksidan.
Kadar glutation kita dalam tubuh bergantung pada ketersediaan tiga
asam amino tersebut di dalam tubuh. Glutamat dan glisin lazimnya
tersedia kebanyakan makanan kita tetapi sistin terutama berasal dari
telur, susu dan keju. Tetapi ketika dalam memasak telur dan proses yang
digunakan untuk pasteurisasi susu dan pembuatan keju, komposisi sistin
berubah menjadi sistein.
Dalam proses pemanasan ataupun pasteurisasi
ikatan disulfida dari protein yang sebetulnya dibutuhkan untuk
bioaktivitas menjadi rusak. Sistein – sebagai asam amino bebas –
berpotensi toksik dan secara spontan dikatabolisasi dan dihancurkan
dalam saluran pencernaan dan plasma darah. Sistin sendiri dalam bentuk
sistein dipeptida masuk ke dalam darah dalam bentuk utuh dan
menyumbangkan dua molekul sistein dalam sel, di mana kemudian sistein
ini digunakan untuk membentuk glutation.
Tanpa glutation, antioksidan
lain seperti vitamin C dan E tidak dapat bekerja dengan baik dalam
melindungi tubuh melawan penyakit. Tempe, makanan tradisional kita
menyediakan 36,4% kebutuhan riboflavin (vitamin B) sehari-hari dari 4
ons tempe. Riboflavin adalah kofaktor dalam regenerasi glutation dalam
hati. Selain itu juga tempe mengandung asam-asam amino esensial yang
dibutuhkan untuk mendukung pembetukan glutation dalam tubuh. Sumber
protein dan asam amino lainnya yang dapat meningkatkan kadar glutation
dalam tubuh adalah asparagus, brokoli, alpukat, bayam, telur mentah,
bawang putih, daging mentah dan protein whey. Protein whey (dadih atau
biangnya susu yaitu susu murni yang dipekatkan) yang tidak terdenaturasi
adalah sumber utama sistin. Dalam whey terdapat banyak protein kecil
seperti : beta-laktoglobulin, alfa-laktalbumin, imunoglobulin,
glikomakropeptida, bovin serum albumin, peptida-peptida minor seperti
laktoperoksidase, lisosim, dan laktoferin.
Dalam serum albumin, ada 17
residu sistin, 6 dipeptida glutamilsistin; dalam laktoferin ada 17
residu sistin, 4 dipeptida glutamilsistin; dalam alfalaktalbumin ada 4
residu sistin. Ketersediaan sistein sebagai prekursor menentukan berapa
banyak glutation yang akan disintesis oleh sel. Jika kadar sistein
menurun, tubuh akan mengkonversi metionin menjadi sistein, tetapi dengan
begitu sistem tubuh kita akan kekurangan metionin yang dibutuhkan untuk
membuat protein.
Peran Glutation dalam Detoksikasi Logam Berat
Merkuri, arsen dan beberapa logam berat lainnya menghasilkan
hidroksil radikal yang sangat toksik akibat pecahnya hidrogen peroksida,
yang selanjutnya menghabiskan simpanan glutation. Ada bukti bahwa
habisnya glutation dapat menyebabkan kerusakan neurologis; kadar
glutation yang rendah telah ditemukan pada penyakit Parkinson.
Glutation, sebagai pembawa logam berat dan juga sebagai antioksidan,
mempunyai tiga peran khusus dalam melindungi tubuh dari toksisitas logam
berat terutama merkuri. Pertama, glutation, khususnya berikatan dengan
metilmerkuri, membentuk satu kompleks yang mencegah merkuri berikatan
dengan protein-protein sel dan menyebabkan kerusakan ensim dan jaringan.
Kompleks glutation-merkuri juga mengurangi kerusakan intraseluler
dengan mencegah merkuri selanjutnya masuk jaringan sel dan menjadi
toksin intraseluler. Kedua, kompleks glutation-merkuri ditemukan dalam
hati, ginjal dan otak, dan kelihatan menjadi bentuk utama di mana
merkuri ditransportasikan dan dieliminasi dari tubuh. Ketiga, glutation
meningkatkan kapasitas antioksidan dari sel, menyediakan perlawanan
terhadap hidrogen peroksida, oksidan, hidroksil yang radikal, dan lipid
peroksida yang dihasilkan oleh merkuri dan logam berat lainnya.
Toksisitas kadmium, arsen, dan merkuri semuanya melibatkan jalur
kerusakan sel yang serupa. Semuanya mempunyai afinitas yang kuat pada
ligan yang mengandung sulfidril dan masing-masing menghabiskan simpanan
glutation tereduksi di dalam tubuh. Glutation diperlihatkan mempunyai
faktor signifikan dalam mobilisasi dan pengeluaran logam berat,
khususnya merkuri, kadmium, dan arsen.
