Cermin Dunia Kedokteran

TINJAUAN KEPUSTAKAAN

Pengaruh Inhalasi Sulfur Dioksida

terhadap Kesehatan Paru

Eva Munthe, Faisal Yunus, Wiwien Heru Wiyono, Mukhtar Ikhsan

Bagian Pulmonologi dan Kedokteran Respirasi, Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia/

Rumah Sakit Persahabatan, Jakarta

PENDAHULUAN

Sejalan dengan kehidupan masyarakat yang makin

moderen, jumlah kendaraan bermotor makin bertambah,

pabrik-pabrik industri juga meningkat; akibatnya polusi udara

makin bertambah dan menjadi masalah internasional, me-

nimbulkan dampak negatif berupa antara lain masalah

kesehatan.

Indonesia sebagai negara berkembang juga menghadapi

masalah polusi udara, paling sering disebabkan oleh asap

kendaraan bermotor dan asap pabrik. Tingkat polusi udara

terutama di kota-kota besar di Indonesia makin meningkat

sehingga masalah kesehatan terutama pernapasan juga ber-

tambah.

Hasil Survei Kesehatan Rumah Tangga Nasional

tahun 1992

dikutip 1

menunjukkan bahwa penduduk Jakarta yang

menderita gejala batuk dalam satu bulan akibat polusi udara

meningkat dari 16,8 % menjadi 22,5 % dan kematian akibat

infeksi saluran napas juga meningkat dari 6,2 % pada tahun

1986 menjadi 9,2 % pada tahun 1992. Bahkan pajanan polusi

udara dalam jangka lama, dapat menimbulkan perubahan atau

kerusakan histopatologi paru.

Sulfur dioksida yang terdapat di atmosfir dapat digunakan

sebagai indikator polusi udara. Kadar standar SO

di Indonesia

adalah 0,1 part per million (ppm) per 24 jam.

Sulfur dioksida

dapat bereaksi dengan berbagai partikel

dan dapat membentuk hujan asam. Jumlah total SO

yang

dilepaskan di udara diperkirakan 100 X 10

ton per tahun.

Akibat pajanan SO

dapat timbul iritasi konjungtiva, kulit dan

saluran napas menyebabkan gangguan fungsi paru baik akut

maupun kronik, bahkan kematian.

SULFUR DIOKSIDA

Sulfur dioksida (SO

) merupakan bagian partikel gas yang

mencemari udara. Sifat SO

mudah larut dalam air, tidak

berwarna, berbau tajam atau pedas pada konsentrasi sekitar 0,5

sampai 0,8 part per million (ppm) dan iritan yang kuat. Sulfur

dioksida dapat berasal dari pembakaran batubara dan minyak

mentah yang mengandung sulfur, pembangkit tenaga listrik

bertenaga batubara, pabrik yang menghasilkan bubur kertas,

peleburan seng, timah dan tembaga serta pemanas ruangan.

Secara alamiah sumber SO

berasal dari dekomposisi zat-zat

organik,vulkanik dan garam laut.

Kadar SO

yang terpajan pada manusia di udara bebas

lebih rendah dibandingkan pada pekerja dalam ruangan yang

terpolusi. Batas pajanan jangka pendek untuk pekerja di

Amerika Serikat dan beberapa negara adalah 5 ppm.

Nilai

standar SO

berdasarkan National Primary Air Quality

Standards in the United States adalah 0,03 ppm (80

mikrogram/m

) rata-rata per tahun dan 0,14 ppm (365

mikrogram/m

) rata-rata per hari.

Konsentrasi SO

di udara

ambien tetap di bawah 0,04 ppm.

Metode pengukuran gas SO

menurut United States Environmental Protection (USEPA )

ialah dengan teknik pulsed fluorescent (continuous).

INHALASI SO2

Menurut penelitian inhalasi SO

paling sering terjadi di

kawasan industri seperti pabrik kertas dan daerah per-

tambangan.

Derajat gangguannya pada saluran napas dipeng-

aruhi oleh beberapa faktor yaitu

Karakteristik agregat

Diameter partikel akan mempengaruhi lokasi terjadinya

deposit. Partikel >10

µm akan terdeposit di saluran napas atas

dan partikel < 5

µm akan masuk ke saluran napas distal dan

alveoli.

Sifat kelarutannya di dalam air

Gas yang mudah larut dalam air akan menimbulkan efek

pada saluran napas atas; gas yang tidak mudah larut dalam air

akan menimbulkan efek di alveoli (gambar 1).

Jumlah

Gas yang mudah larut dalam air dalam jumlah besar dapat

menimbulkan gangguan sampai ke alveoli.

Pada pernapasan biasa melalui hidung, hampir 98 % gas

akan diabsorbsi di nasofaring dan sisanya akan diabsorbsi

dengan cepat di mukosa serta epitel di bronkus.

Hal ini karena turbulensi udara dengan mukosa hidung

pada pernapasan biasa relatif sangat besar sehingga gas-gas

yang diabsorbsi meningkat; hanya sedikit bahkan hampir tidak

Cermin Dunia Kedokteran No. 138, 2003 29

ada yang sampai ke saluran napas bawah. Pada pernapasan

melalui mulut, gas SO

yang diabsorbsi lebih sedikit dibanding-

kan melalui hidung. Namun dalam keadaan khusus misal

bekerja berat, ventilasi per menitnya akan meningkat, sehingga

jumlah udara yang dihisap melalui mulut meningkat dan deposit

gas SO

dapat mengenai saluran napas bawah.

Pajanan SO

pada kadar 1 - 5 ppm dapat menyebabkan

iritasi mata, konsentrasi SO

antara 5 - 10 ppm menyebabkan

iritasi mata dan mukosa hidung sedangkan pajanan dengan

konsentrasi antara 10 - 50 ppm selama 5 sampai 15 menit dapat

menyebabkan iritasi mata, hidung, tenggorok, juga timbul rasa

tercekik di leher, nyeri dada, dan bronkokonstriksi. Konsentrasi

lebih dari 50 ppm menimbulkan kerusakan parenkim paru

dan vaskularisasi paru yang berat, sehingga terjadi perubahan

fungsi dan anatomi paru.

4,5

Ada beberapa pendapat mengenai mekanisme toksikologi

, ada yang mengatakan terjadi peningkatan tahanan saluran

napas karena sifat SO

yang mudah larut dan diabsorbsi oleh air

yang terkandung di saluran napas, mukus dan cairan epitel

dinding bronkus, membentuk asam sulfur dan bisulfur. Ke-

mungkinan lain adalah reaksi inflamasi di saluran napas sebagai

respons terhadap SO

yang menghasilkan asam. Pada inflamasi

terjadi penglepasan mediator seperti histamin, leukotrien,

prostaglandin, faktor kemotaktik neutrofil dan faktor aktivasi

platelet serta sitokin, yang secara fungsional menyebabkan

peningkatan permeabilitas epitel. Selain itu faktor terjadinya

bronkokonstriksi adalah peningkatan refleks parasimpatis dan

penurunan aktivitas simpatis atau penurunan aktivitas inhibitory

non adrenergic.

6, 9

PENGARUH SO

TERHADAP PARU

dapat menimbulkan berbagai macam gejala seperti

konjungtivitis, iritasi kulit, rhinorrhea, nyeri dada, batuk, sesak

napas. Pada orang sehat yang tidak hipereaktif bila terpajan

pada konsentrasi di atas 5 ppm dapat timbul peningkatan

resistensi saluran napas. Dari beberapa penelitian ditemukan

bahwa pada penderita asma konsentrasi yang lebih rendah yaitu

0,25-0,5 ppm SO

sudah menyebabkan konstriksi saluran napas

dan gejala asma karena pada penderita asma sudah terdapat

peningkatan sensitivitas.

Pemeriksaan fisik akibat pajanan akut SO

yaitu hiperemia

mukosa faring, melemahnya suara napas, batuk dan mengi.

Gambaran foto toraks sering terlihat normal tapi pada saat

serangan akan terlihat hiperinflasi. Pemeriksaan faal paru pada

penderita asma kerja karena terpajan gas SO

akan menunjuk-

kan penurunan volume ekspirasi paksa pada detik pertama

(VEP

) dan ratio VEP

/ kapasitas vital paksa (KVP).

Bronchoalveolar lavage sering digunakan pada beberapa

kasus untuk mengetahui tanda-tanda inflamasi akut akibat

pajanan SO

. Pajanan SO

setelah 20 menit pada konsentrasi 10,

13, 20 dan 30 mg SO

meningkatkan limfosit, makrofag

alveolar, makrofag positif lisozim dan sel mast. Sebuah studi

kinetik menyatakan bahwa akibat rangsangan SO

terjadi

peningkatan sel-sel inflamasi setelah 4 jam, mencapai puncak-

nya dalam 8 - 24 jam dan kembali normal setelah 72 jam

(gambar 2). Makrofag alveolar ditemukan paling banyak dalam

bronchoalveolar lavage fluid (BALF): sekitar 90 %. Tidak ada

perubahan konsentrasi albumin, fibronektin, hialuronan atau

mikroglobulin.

Penelitian fungsi makrofag oleh Skornik dan Brain

pada

tupai dalam keadaan istirahat yang diberi pajanan SO

50 ppm

selama 4 jam menunjukkan penurunan yang tidak bermakna

sedangkan pajanan yang sama pada tupai yang berlari selama

40 menit dengan kecepatan 0.9 km/jam menyebabkan penurun-

an endositosis makrofag setelah 1 jam, bahkan 24 jam

kemudian efek ini masih bermakna; endositosis ini akan

kembali normal setelah 48 jam.

Rasio sesudah /sebelum pajanan

Keterangan :

Sel

Mast

Limfosit

Makrofag/Monosit

Jam sesudah pajanan

Gambar 2. Perubahan relatif jumlah total sel-sel pada cairan BAL

setelah 20 menit terpajan konsentrasi 20 mg SO

/ m

Dikutip dari (12)

Pajanan akut SO

konsentrasi tinggi dapat menyebabkan

trakeobronkitis berat yang ditandai dengan edema mukosa

membran, eksudasi masif, ulserasi, perdarahan dan nekrosis;

juga dapat menyebabkan bronkitis atau bronkiolitis akut dan

alveolitis.

8,12

Hal ini sering terjadi akibat kecelakaan di pabrik,

yang ditandai oleh konjungtivitis dengan ulserasi, batuk

progresif, nyeri dada, sesak napas hebat bahkan dapat timbul

sianosis. Foto toraks tampak normal walaupun terjadi penurun-

an suara napas disertai ronki, mengi dan hiperemia mukosa

faring; dapat juga terlihat gambaran opak yang bulat pada

seluruh lapangan paru dan sedikit bayangan konfluen. Selain

menyebabkan trakeobronkitis juga dapat menyebabkan kemati-

an karena paralisis pernapasan dan edema paru akibat kerusak-

an membran kapiler alveoli juga aktivasi sel-sel inflamasi yang

menyebabkan kerusakan epitel dan endotel.

8,9

Suatu penelitian pada kelompok laki-laki sehat, tidak

merokok, berusia 25 tahun dan telah menginhalasi SO

konsen-

trasi tinggi selama 15 menit karena kecelakaan di pabrik,

memperoleh hasil foto toraks dengan gambaran infiltrat, tetapi

Cermin Dunia Kedokteran No. 138, 2003

akan hilang dalam 5 hari. Mereka mengalami batuk produktif

yang berat dan sesak napas disertai mengi. Setelah 20 bulan

kapasitas vital (KV) akan meningkat dari 2,18 menjadi 3,58

liter (nilai prediksi 4,32), tetapi forced expiratory flow between

25% and 75% vital capacity (FEF

25-75

) hanya mengalami

sedikit perubahan dari 0,48 menjadi 0,56 liter/detik.

Menurut

Rabinovitch dkk, 3 minggu setelah terpajan gas SO

konsentrasi

tinggi, pada dua kelompok berbeda umur dan tidak merokok

akan terjadi obstruksi berat, hipoksemia, menurunnya toleransi

kerja dan gangguan ventilasi dan perfusi yang terlihat pada

payar paru galium; setelah 12 bulan pada serial payar ventilasi-

perfusi akan terlihat perbaikan meskipun tidak kembali

normal.

Pengaruh pajanan kronik SO

terhadap paru dapat

menyebabkan bronkitis kronik, penyakit paru obstruksi kronik

(PPOK), fibrosis peribronkial. Biasanya terjadi pada karyawan

yang bekerja di pabrik-pabrik industri terutama pabrik kertas

yang menghasilkan bubur kertas atau penduduk yang tinggal

dekat kawasan industri. Penderita umumnya mengeluh batuk

produktif yang lama. Pajanan SO

jangka lama dapat me-

nyebabkan perubahan volume paru, histologi dan perubahan

BALF. Volume paru pada PPOK akan berubah, kapasitas paru

total (KPT) dan volume residual (VR) akan meningkat.

Selain

itu dapat timbul bronkiektasis, bronkiolitis obliterans yang

sering disertai pneumonia. Pada kondisi ini timbul gejala batuk,

sesak napas dan demam. Pemeriksaan fungsi paru menunjukkan

gangguan ventilasi restriksi dengan gangguan difusi dan

hipoksemia (penurunan KV, KPT dan VR).

Perubahan

histologi yang terjadi adalah hiperplasi dan hipertrofi epitel

bronkus, pelebaran rongga udara karena destruksi alveoli,

inflamasi peribronkial. Hasil BALF juga menunjukkan pe-

ningkatan protein, albumin, laktik dehidrogenase (LDH),

makrofag alveolar dan neutrofil.

Penelitian yang dilakukan oleh Abbey dkk serta penelitian

yang dilakukan di Eropa dan Kanada berkesimpulan bahwa ada

hubungan antara SO

dengan peningkatan insidens kanker paru

dan kardiopulmoner.

Data dua studi kohort memberi kesan

peningkatan mortalitas kardiopulmoner dan kanker paru yang

dihubungkan dengan lingkungan mengandung partikel polusi

udara dalam jumlah yang makin bertambah; hasil ini kurang

tepat untuk menyatakan ada hubungan spesifik antara polusi

udara dengan kanker paru, pada studi ini belum ada data

kematian akibat penyakit di luar respirasi. Namun beberapa

penelitian memperoleh hasil peningkatan insidens kanker paru

pada pajanan SO

dalam jangka waktu lama.

PENATALAKSANAAN

Pertolongan pertama sesudah terjadinya inhalasi SO2 yaitu

memindahkan segera pasien dari area yang berbahaya. Secara

praktis penanganan pada pasien sesudah terpajan gas SO

dibagi dalam 2 kelompok ( gambar 3) yaitu

Sindrom iritasi saluran napas atas

Prinsip pengobatannya bersifat simptomatik; penata-

laksanaannya berupa:

Antitusif jika diperlukan.

Inhalasi simpatomimetik jika ada tanda-tanda obstruksi.

Pemberian oksigen jika terjadi hipoksia.

Pemberian obat sedasi ringan jika perlu.

Pemberian antileukotrien

Jika gejala akut belum teratasi atau makin berat, penderita

harus dirawat di rumah sakit. Langkah penting yang harus di

lakukan dalam melakukan observasi adalah :

Pemeriksaan fisik, saturasi oksigen, analisis gas darah dan

foto toraks. Pemeriksaan foto toraks dilakukan maksimal 8 jam

sesudah terinhalasi.

Jika penderita mengeluh dada terasa berat, vertigo, nausea

maka harus dipikirkan terjadinya edema paru; pada keadaan ini

harus diberikan kortikosteroid intravena.

Penderita edema paru harus segera dirawat di instalasi

perawatan intensif.

Sindrom iritasi saluran napas bawah

Prinsip penatalaksanaannya :

Pemberian oksigen jika terjadi hipoksemia

Perawatan di rumah sakit setelah inhalasi gas-gas toksik

adalah untuk mencegah terjadinya edema paru toksik dengan

pemberian kortikosteroid yaitu prednisolon intravena 0,25-1

gram dengan inhalasi steroid.

Foto toraks berkala saat penderita masuk rumah sakit, 8

jam dan 24 jam kemudian.

Pemeriksaan analisis gas darah pada saat masuk rumah

sakit, 8 jam dan 24 jam kemudian.

Terapi simptomatik seperti bronkodilator, antitusif dan

sedatif.

Pemberian antibiotik jika terjadi tanda-tanda inflamasi

(peningkatan C- reactive protein).

Penggunaan ventilasi mekanik jika frekuensi napas lebih

dari 30 kali per menit, tekanan parsial oksigen arteri kurang dari

55 mm Hg.

KESIMPULAN

1. Sulfur dioksida dapat menyebabkan bronkokonstriksi

sehingga meningkatkan tahanan saluran napas.

2. Pajanan akut SO

dengan konsentrasi tinggi dapat me-

nyebabkan perubahan fungsi dan anatomi paru, bahkan

kematian.

3. Pajanan SO

dalam jangka waktu lama menyebabkan

perubahan volume paru, histologi dan perubahan BALF.

4. Terjadi peningkatan sel-sel inflamasi pada BALF terutama

sel makrofag alveolar dan penurunan endositosis makrofag.

KEPUSTAKAAN

Mangunnegoro H, Sutoyo DK. Enviromental and occupational lung

diseases in Indonesia. Respirology 1996; 1:85-91.

Marcelo B, Paulo HN, Saldiva, Pope AC, Capelozzi VL. Respiratory

changes due long-term exposure to urban level of air pollution. Chest

1998; 113:1312-8.

Waldbott GL. The Sulfur oxides. In: Waldbott GL, ed. Health effects on

environnmental pollutants. 2

ed. St Louis: CV Mosby Co; 1978. p. 85-

101.

Malachowski MJ. Health effects of toxic substances. Inhalation SO

Available at http:www/ce.wsu.edu/research/westberg_HTML/SO

_module/ healtheffects.htm. Accessed 1995.

Balmes RJ, Tager I. Air pollution. In: Murray JF, Nadel JA, eds. Textbook

of respiratory medicine. 3

ed. Philadelphia: WB Saunders Co;

2000.p.1885-93.

Cermin Dunia Kedokteran No. 138, 2003 31

Sandstrom T. Respiratory effect of air pollutants: experimental studies in

humans. Eur Respir J 1995; 8:986-9.

11.

Skornik WA, Brain JD. Effect of sulfur dioxide on pulmonary

macrophage endocytosis at rest and during exercise. Am Rev Respir Dis

1990; 142:655-9.

Lazarus CS, Wong HH, Watts JM, Boushey HA, Lavins BJ, Minkwitz

MC. The leukotriene receptor antagonist zafirlukast inhibits sulfur

dioxide-induced bronchoconstiction in patients with asthma. Am J Respir

Crit Care Med 1997; 156:1725-30.

12.

Sandstrom T, Stjernberg N, Anderson MC, Hedman-Kolmodin B,

Lundgren R, Rosenhall L, et al. Cell response in bronchoalveolar lavage

fluid after to sulfur dioxide: A time-response study. Am Rev Respir Dis

1989; 140:1828-31.

Ross AS, Seaton A, Morgan C. Toxic gases and fumes. In: Morgan C,

Seaton A, eds. Occupational lung diseases. 3

ed. Philadelphia: WB

Saunders Co; 1995.p.568-86.

13.

Bates DV. Occupational lung diseases. In: Lamsback W, ed. Respiratory

function in disease. 3

ed. Philadelphia: WB Saunders Co; 1989.p.324-31.

14.

Kodavanti UP, Jackson MC, Ledbetter AD, Starcher BC, Evansky PA,

Harewood A, et al. The combination of elastase and sulfur dioxide

exposure causes COPD-like lesions in the rat. Chest 2000; 117:299S-

302S.

Nowak D, Hoppe P. Acute exposure to toxic agents. In: Grassi C, Roisin

RR, Brambilla C, Stockley RA, Costabel U, Naeije R, eds. Pulmonary

diseases. London: McGraw-Hill; 1999.p.303-9.

10.

Rabinovitch S, Greyson ND, Weiser W, Hoffstein V. Clinical and

laboratory features of acute sulfur dioxide inhalation poisoning: two-year

follow up. Am Rev Respir Dis 1989; 139:556-8.

15.

Abbey DE, Nishino N, William F, McDonnell, Burchette RJ, Knutsen SF,

et al. Long term inhalable particles and other air pollutants related to

mortality in nonsmokers. Am J Respir Crit Care Med 1999; 159:373-82.

Ozon (O

)

Nitrogen dioksida

(NO

)

Brokiolus

Alveoli

Rendah

Sulfur dioksida

(SO

)

Klorin (Cl

)

Isosianat

Bronkus

Bronkiolus

Sedang

Amonia (NH

)

Hidrogen klorida

(HCl)

Formaldehida

(CH

Akrolein (C

Mata

Laring

Trakea

Tinggi

Substansi

Lokasi

Kelarutan dalam air

Gambar 1. Lokasi pajanan gas SO

Dikutip dari (9)

Cermin Dunia Kedokteran No. 138, 2003