PENGARUH KADMIUM TERHADAP STRUKTUR SEL PENYUSUNGINJAL IKAN NILA (Oreochromis niloticus, L)

PADA SALINITAS YANG BERBEDAInayatul Khoiriyah, Dr. Alfiah Hayati dan Sugiharto, S.Si.,M.Si.

Departemen Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya.

Email : Inaykh@yahoo.co.id

ABSTRACT

The aim of this study was knowing cadmium effects on different salinity

shown by Oreochromis niloticus cell histology picture. Twenty-seven

Oreochromis niloticus with a weight two hundred grams used in this study,

randomized, and divided into nine treatment groups with variations in salinity (0,

5 and 10 0/00 ) and cadmium levels (0, 2.5, and 5 ppm). Kidney samples of

Oreochromis niloticus in the process and observed changes in histology showing

the results of the damage such as necrosis and swollen in the treatment groups by

administering variations of different salinity and cadmium. Scores obtained

necrosis and inflammation are qualitative data were analyzed by ANOVA

followed by Duncan test. Results showed award cadmium causes damage to the

proximal convoluted tubule cells at a level of 5 ppm, while salinity has no effect

on renal proximal convoluted tubule cells Oreochromis niloticus Supported

statistical test results were significantly different at necrosis and swollen (P

<0.05).

Keywords : cadmium, salinity, tilapia fish (Oreochromis niloticus) kidney cells

PENDAHULUAN

Masalah pencemaran lingkungan terutama masalah pencemaran air

mendapat perhatian yang besar dari pemerintah, karena air merupakan salah satu

unsur penting bagi makhluk hidup dan kehidupan. Sejalan dengan meningkatnya

industrialisasi, konsentrasi unsur logam berat di dalam perairan juga meningkat,

sehingga memungkinkan tercapainya tingkat konsentrasi toksik bagi kehidupan

aquatik. Salah satu logam berat yang terus meningkat konsentrasinya adalah

kadmium. Ancaman kematian akibat bahan beracun ini kian meluas karena

penggunaannya yang sangat beragam. Kadmium banyak digunakan sebagai bahan

proses pengolahan tambang, bahan penambal gigi, bahan pengisi baterai,

termometer, dan juga bahan pembuat cat (Yun, 2004).

Nilai ambang batas untuk kadmium terlarut yang berada di lingkungan

perairan menurut Baku Mutu Air Laut Indonesia adalah 1 ppb. Sedangkan

menurut US EPA Continuous Concentration Criteria adalah 0,94 ppb (Anonim,

2004). Ambang batas kadmium yang ada dalam jaringan tubuh ikan yang aman

dikonsumsi menurut FDA adalah tidak melebihi 1 ppm. Sedangkan menurut

WHO dan Standar Nasional Indonesia (SNI) adalah 0,5 ppm ( Nurchayatun,

2007).

Ikan nila (Oreochromis niloticus) merupakan komoditas penting perikanan

budidaya air tawar di Indonesia. Ikan ini dapat hidup dan berkembang pesat

walaupun pada lingkungan perairan yang kurang baik. Ikan ini dapat hidup baik

sangat baik pada berbagai kondisi air kecuali yang beracun (Zahri A. 2005). Ikan

nila merupakan salah satu jenis hewan yang direkomendasikan oleh USEPA (US

Environmental Protection Agency) sebagai hewan uji untuk toksikologi, karena

penyebarannya cukup luas, banyak dibudidayakan, mempunyai kemampuan yang

tinggi dalam mentolerir lingkungan yang buruk dan mudah dipelihara di

laboratorium (Nirmala, 2012). Selain itu ikan nila termasuk organisme akuatik

euryhaline yaitu ikan yang memiliki kemampuan untuk menjaga lingkungan

internalnya dengan cara mengatur osmolaritas (kandungan garam dan air) pada

cairan internalnya. Ikan nila bersifat hiperosmotik terhadap lingkungannya apabila

berada pada media bersalinitas rendah dan hipoosmotik pada media bersalinitas

tinggi (Karim et al 2007).

Kadmium merupakan logam berat yang paling banyak ditemukan pada

lingkungan, khususnya lingkungan perairan, serta memiliki efek toksik yang

tinggi (Ameilda et al., 2009). Kadmium sebagai unsur yang alami dalam tanah

merupakan logam lunak yang berwarna keperakan dan bersifat tidak pecah atau

terurai menjadi bagian-bagian yang kurang beracun. Kadmium pada kadar rendah

pun masih beracun karena kemampuannya berkumpul dalam tanah (Sunu,2001).

Penelitian ini akan membahas mengenai pengaruh kadmium terhadap

struktur sel penyusun ginjal ginjal ikan nila pada salinitas yang berbeda.

METODE PENELITIAN

Bahan dan Alat Penelitian

Hewan uji yang digunakan adalah ikan nila (Oreochromis niloticus) yang

diperoleh dari tempat pembenihan ikan nila tambak wadak kidul duduk Gresik

dengan umur rata-rata adalah 4 bulan, ukuran 15 – 20 cm, dan berat

200-300g/ekor. Media uji yang digunakan berupa air tawar yang berasal dari

PDAM dan air laut yang diperoleh dari pasar ikan Gunung Sari Suabaya.

Alat dan bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:

senyawa logam kadmium (Cd) dalam bentuk Cd(NO3)2.4H2O dengan

konsentrasi 0, 2.5, dan 5 ppm (Erlangga, 2007), air laut 0, 5, dan 10,0/00, ginjal

ikan nila yang diambil dan difiksasi dalam BNF (buffer Netral Fomalin) 10%

yang akan digunakan pada proses pembuatan preparat struktur sel penyusun

ginjal. Alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain: mikroskop dan kamera

untuk dokumentasi.

Pemeliharaan Ikan Nila

Ikan nila di aklimasi terlebih dahulu selama 7 hari, aklimasi sendiri bertujuan agar

Ikan terbiasa dengan kondisi lingkungan dan juga keberadaan dari para peneliti.

Untuk perlakuan, menggunakan akuarium yang berukuran panjang 50 cm, lebar

40cm, dan tinggi 40cm, dengan jumlah ikan pada masing-masing akuarium 5

ekor. Dan berisi air sebanyak 20 L dengan komposisi kadar salinitas dan kadmium

tertentu

Pembagian Kelompok Perlakuan

Dalam uji pengaruh konsentrasi terhadap perubahan struktur ginjal ikan nila,

dirancang suatu percobaan dengan 3 kelompok perlakuan Cd, yaitu dengan

konsentrasi 0; 2,5, dan 5 ppm dengan salinitas tiap perlakuan antara 0, 5, dan

10,0/00. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental murni (true

experimental). Penelitian ini dilakukan dengan cara memberikan kadmium selama

14 hari pada ikan nila.

Analisis Data

Pengamatan pada perubahan struktur ginjal dengan kadar kadmium dan salinitas

yang berbeda, digunakan metode hitungan semikuantitatif, kemudian dilakukan

analisis dengan uji statistik menggunakan SPSS menggunakan uji ANOVA-

Duncan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh kadmium terhadap

struktur sel penyusun ginjal ginjal ikan nila (Oreochromis niloticus) pada salinitas

yang berbeda. Perhitungan sel rusak dilakukan dengan alat gratikuler yang

ditempelkan pada lensa mikroskop, sebelumnya pada proposal di tuliskan

perhitungan sel rusak dengan menggunakan metode skoring. Rerata dari

perhitungan sel dapat dilihat pada Tabel 4.1. Untuk uji statistik menggunakan

SPSS, data di uji terlebih dahulu dengan mengetahui normal atau tidak data

tersebut,kemudian dilanjutkan dengan uji homogenitas, data yang diperoleh

adalah normal-homogen maka dilakukan uji ANOVA-Duncan, kemudian

dilanjutkan uji Brown Frosythe-Gomes Howell karena data yang didapat normal-

tidak homogen.

Hasil uji statistic dengan SPSS dapat dilihat pada lampiran 1. Sedangkan hasil

pemaparan logam berat (Cd) pada salinitas yang berbeda yaitu sebagai berikut:

1 2

Gambar 1. Ginjal ikan nila (Oreochromis niloticus) dengan pemberian kadar kadmium 0 dan salinitas 0 0/00 (Kontrol), (1), kadmium 0 ppm dan salinitas 5 0/00 (2), kadmium 0 dan salinitas 100/00 (3), Tubulus proximal(TP), Tubulus distal (TD), Nekrosis (N), bengkak (Ed), glomelurus (G). Pewarnaan HE 40x100

Gambar 2. Ginjal ikan nila (Oreochromis niloticus) dengan pemberian kadar kadmium 2,5 dan salinitas 0 0/00 (Kontrol), (1), kadmium 2,5 ppm dan salinitas 5 0/00 (2), kadmium 2,5 dan salinitas 100/00 (3), Tubulus proximal(TP), Tubulus distal (TD), Nekrosis (N), bengkak (Ed). Pewarnaan HE 40x10)

3

1 2

3

Gambar 3. Ginjal ikan nila (Oreochromis niloticus) dengan pemberian

kadar kadmium 5 dan salinitas 0 0/00 (Kontrol), (1), kadmium 5

ppm dan salinitas 5 0/00 (2), kadmium 5 dan salinitas 100/00 (3),

Tubulus proximal(TP), Tubulus distal (TD), Nekrosis (N),

bengkak (Ed), glomelurus (G). Pewarnaan HE 40x100

Pada Gambar diatas nekrosis ditandai dengan perubahan pada inti dan

sitoplasma, terdapat tubulus- tubulus yang lisis. Selain itu ruang intertubulus yang

semakin meluas disertai dengan terlepasnya membran basalis tubulus sedangkan

pembengkakan Pada perlakuan 1 yaitu S0C0 dengan kadar salinitas 0 0/00 dan

kadmium 0 ppm, tidak terlihat banyak kerusakan pada tubulus-tubulus ginjal

sedangkan pada perlakuan 2 yaitu S0C1, perlakuan 3 S0C2, perlakuan 4 S1CO,

perlakuan 5 S1C1, perlakuan 6 S1C2, perlakuan 7 S2C0, perlakuan 8 S2C1 serta

perlakuan 9 S2C2 menunjukan perubahan atau kerusakan pada sel dalam tubulus

ginjal. Dari 9 perlakuan tersebut dapat dilihat bahwa kerusakan paling parah

terjadi pada perlakuan 2 dan 3 dengan kadar salinitas 0 0/00 dan kadmium 2,5 ppm

dan 5ppm. Hal tersebut sesuai dengan penelitian Erlangga (2007) yang

1 2

3

mengatakan bahwa perubahan kadar salinitas di lingkungan akuatik mempunyai

pengaruh terhadap toksisitas logam berat yang ada. Dan menurut Abdel dan

Wafeek (2008) salinitas berbanding terbalik dengan toksisitas logam berat, bila

terjadi penurunan salinitas maka akan menyebabkan peningkatan daya toksik

logam berat, sehingga logam berat mempunyai sifat tidak dapat terurai dan

menjadi racun bagi organisme akuatik.

Hasil analisis data dengan menggunakan uji One-sample Kolmogorov

Smirnov baik nekrosis dan bengkak berdistribusi normal dengan nilai p =0.901

(>0,05). Kemudian dilanjutkandengan menggunakan uji Homogenity of Variances

yang menunjukan kedua data yang bersifat homogen yakni dengan hasil untuk

nekrosis memiliki nilai p= 0,095 (>0.05) dan bengkak dengan nilai p = 0,269

(>0.05). Rerata dari keseluruhan nilai kerusakan sel tubulus ginjal disajikan pada

Tabel sebagai berikut.

Tabel 1 Rerata kerusakan sel ginjal ikan nila (Oreochromis niloticus) setelah diberi variasi salinitas (S) dan kadar kadmium (C)

Keterangan :

S0C0 (0 0/00 , 0 ppm), S0C1 (0 0/00 , 2,5 ppm), S0C2 (0 0/00 , 5 ppm), S1C0 (5 0/00 , 0 ppm), S1C1 (5 0/00 , 2,5 ppm), S1C2 (5 0/00 , 5 ppm), S2C0 (10 0/00 , 0 ppm), S2C1 (10 0/00 , 2,5 ppm), dan S2C2 (10 0/00 , 5 ppm).Perbedaan notasi dibelakang angka menunjukankan signifikan pada masing-masing kelompok perlakuan

Berdasarkan hasil penelitian pada Tabel 4.1 diketahui bahwa rerata

kerusakan sel atau jaringan pada ginjal ikan nila (Oreochromis niloticus) pada

kelompok 1 adalah S0C0 sebagai control memiliki nilai 9,66 untuk nekrosis dan

5,96 untuk bengkak. Kelompok perlakuan 2 dengan kadar S0C1 memiliki rerata

39,94 dengan jumlah sel bengkak 26,65. Kelompok perlakuan 3 S0C2 dengan

rata-rata jumlah nekrosis 41,63 dan 30,47 untuk bengkak. Kelompok 4 S1C0

memilik rerata sel nekrosis 17,54 dan sel bengkak 10,94. Kelompok 5 S1C1

dengan rerata jumlah sel nekrosis 28,81 dengan jumlah sel bengkak 15,97.

Perlakuan Jenis

Nekrosis Bengkak

S0C0 (Kontrol) 7,82 ± 3,4 4,87± 0,2

S0C1 39,94 ± 8,7 26,65 ± 7,2

S0C2 41,63 ± 4,3 30,47 ± 3,6

S1C0 17,54 ± 5,3 10,40 ± 2,8

S1C1 28,81 ± 6,3 17,57 ± 4,2

S1C2 29,08 ± 5,0 19,25 ± 6,1

S2C0 18,60 ± 4,4 11,59 ± 4,7

S2C1 21,18± 3,7 13,32 ± 4,5

S2C2 25,18 ± 6,9 15,43 ± 7,1

Kelompok 6 S1C2 nekrosis dengan rerata 29,08 dan sel bengkak 19,25.

Kelompok 7 S2C0 nekrosis dengan rerata 18,60 dan bengkak 12,53. Kelompok 8

S2C1 memiliki jumlah rerata sel nekrosis 21,18 dan sel bengkak 13,32. Yang

terakhir adalah kelompok 9 S2C2 dengan rerata jumlah nekrosis 25.18 dan sel

bengkak 14,66. Jika diamati dari rata-rata diatas dapat disimpulkan bahwa kadar

yang mengakibatkan nekrosis dengan tingkat kerusakan berat/parah terjadi pada

kelompok perlakuan S0C2 dengan nilai rata-rata 41,63. Tingkat kerusakan

bengkak paling berat juga terdapat pada kelompok perlakuan S0C2 dengan nilai

rata-rata 30,47. Sedangkan untuk tingkat kerusakan ringan atau paling rendah

terdapat pada kelompok perlakuan S1C0 dengan rata-rata 17,54 untuk nekrosis

dan 10,94 untuk bengkak. Hal tersebut terjadi dikarenakan, kadmium berbanding

terbalik dengan salinitas, karena salinitas dapat mempengaruhi konsentrasi kadar

kadmium, semakin tinggi salinitas maka daya toksik kadmiun akan semakin

rendah.

Pembahasan

Kerusakan ginjal yang diakibatkan oleh adanya kadmium dan salinitas

menunjukkan tingkat yang berbeda-beda tergantung pada konsentrasi kadmium

dan salinitas pada perlakuan. Dari beberapa kelompok perlakuan didapatkan hasil

dengan adanya nekrosis dan kebengkakan, nekrosis sendiri ditandai dengan

keadaan terjadinya penurunan aktivitas jaringan yang ditandai dengan hilangnya

beberapa bagian sel satu demi satu dari satu jaringan sehingga dalam waktu yang

tidak lama akan mengalami kematian. Kematian sel-sel atau jaringan yang

menyertai degenerasi sel pada setiap kehidupan hewan merupakan tahap akhir

degenerasi yang irreversible (Almeida, et al 2009).

Ginjal rusak dikarenakan sel sel penyusun jaringan ginjal tidak dapat

membelah sempurna atau pembelahanya tertunda akibat terkena radiasi.

Berdasarkan data pengamatan terhadap histologi ginjal ikan nila dapat

dikemukakan bahwa logam berat kadmium terbukti berpengaruh dan toksik

terhadap ginjal ikan nila. Hal tersebut ditandai dengan adanya kerusakan pada

organ ginjal ikan nila hasil pengamatan dengan perbesaran 40X10 pada perlakuan

dengan pemberian konsentrasi S0C2 dengan salinitas 0 dan kadmium 5ppm

menunjukan adanya kerusakan yang parah seperti nekrosis (kematian sel) dan

bengkak pada epitel tubulus kontortus proximal. Edema/bengkak ditunjukkan

dengan kondisi lumen tubulus ginjal yang menyempit akibat ukuran sel epitel

tubulus yang membesar sehingga antar tubulus akan merenggang. Kondisi edema

tersebut terjadi akibat adanya permeabilitas dalam sel meningkat sehingga

memungkinkan kalium berdifusi kedalam sel dan diikuti dengan proses osmosis

air kedalam sel (Sartono, 2014). Kerusakan terendah atau tersedikit terdapat pada

kelompok S10C0 dengan salinitas 10 dan kadmium 5 ppm. Hal ini dikarenakan

tingginya dosis kadmium yang di ikuti rendahnya kadar salinitas yang diberikan,

sebab apabila kadar salinitas dalam lingkungan perairan rendah, maka daya toksik

dalam kadmium akan semakin meningkat. Selain 2 kelompok perlakuan tersebut,

nekrosis dan pembengkakan juga di dapat pada kelompok perlakuan dengan

variasi kadar kadmium dan salinitas yang berbeda-beda. Kadmium sebagai

senyawa toksik masuk dalam tubuh ikan melalui aliran darah dan permukaan

tubuh menuju ginjal. Proses masuknya zat toksik menurut Palar (1994) adalah

ion-ion logam dapat membentuk ion-ion logam yang dapat larut dalam lemak.

Ion-ion logam yang dapat larut dalam lemak itu mampu untuk melakukan

penetrasi pada membrane sel, sehingga ion-ion logam tersebut akan menumpuk

(terakumulasi) di dalam sel dan organ- organ lain. Salinitas berbentuk N+ dan Cl-

yang tidak beracun, sedangkan kadmium terdiri dari senyawa Cd2+ yang toksik.

Ketika keduanya masuk dalam air Cd2+ menurunkan daya toksik kepada Cl-,

sehingga Cd2+ dan Cl- berikitan menjadi CdCl2 yang toksik, hal ini daya toksik

dari logam berat tersebut menjadi meningkat (Portier, 2012).

Menurut Palar (2004) keberadaan dari suatu toksikan di dalam ginjal dapat

mempengaruhi kerja dari enzim-enzim biologis. Toksikan ini mempunyai

kemampuan berikatan dengan enzim, ikatan ini terjadi karena logam berat

mempunyai kemampuan untuk menggantikan gugus logam yang berfungsi

sebagai co-faktor enzim. Akibat dari terbentuknya ikatan antara substrat enzim

dan logam berat akan mengakibatkan terjadinya ketidak seimbangan dalam sistem

fisiologis. Hal inilah yang kemudian menjadi dasar dari munculnya penyakit

sebagai manifestasi dari keracunan oleh toksikan. Haribi (2007) mengatakan sel

cenderung mempertahankan lingkungan dan intraselnya dalam rentang parameter

fisiologik yang relatif sempit, sel mempertahankan homeostasis normalnya.

Ketika mengalami stres fisiologik, sel bisa beradaptasi mencapai kondisi baru dan

mempertahankan kelangsungan hidupnya. Jika kemampuan adaptasi berlebihan,

sel mengalami jejas. Dalam batas waktu tertentu cidera bersifat reversibel dan sel

kembali kekondisi stabil semula seperti halnya sel bengkak. Apabila stres berat

atau menetap, terjadi cidera ireversibel dan sel akan mati (nekrosis).

KESIMPULAN

Berdasarkan penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa,

pemberian kadmium menyebabkan kerusakan pada sel tubulus kontortus proximal

pada kadar 5ppm, sedangkan salinitas tidak berpengaruh terhadap sel tubulus

kontortus proximal ginjal ikan nila (Oreochromis niloticus).

SARAN

Perlu dilakukan penelitian mengenai logam berat selain kadmium , serta

perlu adanya penelitian lanjutan dengan variasi umur, berat, dan ukuran yang

berbeda dari ikan nila (Oreochromis niloticus) yang digunakan oleh peneliti.

DAFTAR PUSTAKA

Abdel, T. M. Dan Wafeek, M. 2008. Response of Nile Tilapia, Oreochromis

niloticus (L.) to Environmental Cadmium Toxicity During Organic

Selenium Supplementation. International Symposium on Tilapia in

Aquaculture.

Almeida, J. A., Barreto, R. E., Novelli, L. B., Castro, F. J.dan Moron, S. E.2009.

Oxidative Stress Biomarkers and Aggressive Behavior in Fish Exposed to

Aquatic Cadmium Contamination. NeotropicalIchtyology, Vol 7 Page

103- 108.

Anonim. 2004. Pertemuan Hari Minggu Solusi Polusi.

http://www.ecoton.or.id/vtulisan lengkap.php/id=1588 diakses tanggal 31

Juli 2016.

Erlangga. 2007. Efek Pencemaran Perairan Sungai Kampar Di Provinsi Riau

Terhadap Ikan Baung (Hemibagrus Nemurus). Thesis .Sekolah

Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.

Karim, M. Yusri. 2007. The Effect of Osmotic at Various Medium Salinity on

Vitality of Female Mud Crab (Scylla olivacea). Vol. 14 No.

1. Th. 2007

Nirmala. K, 2012. Toksisitas Merkuri (Hg) TerhadapTingkat Kelangsungan

Hidup, Pertumbuhan,Gambaran Darah dan Kerusakan Organ PadaIkan

Nila Oreochromis niloticus. Jurnal Akultur Indonesia. Bogor.

Nurchayatun, Titik. 2007. Pengaruh Pemberian Merkuri Klorida terhadap Struktur

Mikroanatomi Insang Ikan Mas. Skripsi S1. Semarang : Program Studi

Biologi, MIPA UNNES.

Palar , H. 2004. Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat. Penerbit Rineka

Cipta.

Portier, J. C. 2012. Toxicological Profile for Cadmium. Department of Health

and Human Services Public Health Service Agency for Toxic Substances

and Disease Registry: Atlanta

Sartono Kusumawati, M., Murwani, S., dan Trisunuwati, P., 2014. Efek Preventif

Perasan Semanggi Air (Marsilea crenata) terhadap Gambaran

Histopatologi Ginjal dan Vesika Urinaria Tikus Putih (Rattus norvegicus)

Model Urolithiasis. Program Studi Pendidikan Dokter Hewan Universitas

Brawijaya. Malang.

Sunu, Pramudya. 2001. Melindungi Lingkungan dengan Menerapkan ISO 14001.

Jakarta. Grasindo.

Yun. 2004. Pencemaran Merkuri dari Darat ke Laut. http:// kompas.com/ kompas-

cetak/0412/02/bahari/ 1412383. hlm. 31 Juli 2016

Zahri, A. 2005. Pengaruh Alkyl Benzena Sulfonate (LAS) Terhadap Tingkat

Mortalitas dan Kerusakan Struktural Jaringfan Insang pada Ikan Nila

( Orechromis niloticus, L.). Diakses melalui

www.scribd.com/doc/49890717/1108613. Diunduh pada tanggal 28 juni

2016