Paparan polusi udara merupakan tantangan kesehatan masyarakat yang mendesak di seluruh dunia. Sebab ini memengaruhi semua orang dan memiliki efek merugikan, utamanya pada kesehatan manusia secara serius.

Polutan udara primer yang dipancarkan langsung ke lingkungan sebagian besar akibat dari pembakaran bahan bakar fosil dan biomassa, termasuk polutan gas (seperti sulfur dioksida [SO2], nitrogen dioksida [NO2], karbon monoksida [CO], dan senyawa organik volatil [VOC]) dan partikulat (PM) termasuk partikel aerosol karbon, seperti jelaga hitam.

Selain itu, polutan udara sekunder terbentuk di atmosfer dari polutan primer, termasuk gas ozon (O3), komponen utama kabut fotokimia, terbentuk di atmosfer ketika nitrogen oksida (NOx) dan hidrokarbon seperti VOC bereaksi dengan adanya sinar matahari.

Demikian pula, partikulat sulfat (misalnya, asam sulfat [H2SO4]) dan nitrat (misalnya, amonium nitrat [NH4NO3]) aerosol biasanya dibuat di atmosfer dari SO2 dan NOx. Partikel pembakaran primer dan partikel sekunder berdiameter kecil dan sering disebut sebagai partikel halus, atau PM2.5 (partikel 2,5 m dengan diameter aerodinamis).

PM2.5 terkait pembakaran submikron merupakan masalah kesehatan khusus karena mengandung banyak senyawa beracun (misalnya, asam dan logam berat), dan dapat menembus lebih dalam ke paru-paru.

Konsentrasi tahunan rata-rata populasi global dari PM2.5 adalah 46 g/m3 pada tahun 2017. Ini 4 kali lipat lebih besar dari pedoman kualitas udara yang distandarkan oleh WHO yaitu sebesar 10 g/m3 (Gambar 1).

Epidemiologi Polusi Udara dan Angka Kejadian Kanker Paru-Paru (Global dan Indonesia)

Kanker paru-paru adalah kanker yang paling sering didiagnosis di seluruh dunia dan merupakan penyebab utama kematian akibat kanker. Prakiraaannya, 2,1 juta kasus baru dan 1,8 juta kematian terjadi pada tahun 2018. Ini mewakili 11,6% dari semua diagnosis kanker baru dan 18,4% dari semua kematian akibat kanker.

Di Amerika Serikat, sekitar 234.030 kasus kanker paru-paru baru, dan 154.050 kematian diperkirakan pada tahun yang sama. Kanker paru-paru sangat fatal, dengan tingkat kelangsungan hidup 5 tahun secara keseluruhan cuma 18%.

Tingkat insiden dan kematian kanker paru-paru bervariasi secara substansial antar negara, sebagian besar tergantung pada pola historis. Contohnya seperti merokok dengan periode laten yang panjang --hingga 30-- tahun antara dimulainya epidemi merokok dan munculnya insiden kanker paru-paru. 

Di indonesia, berdasarkan data dari Global Burden of Cancer Study (Globocan) dari World Health Organization (WHO), diketahui bahwa jumlahnya berada pada urutan ke tiga tertinggi yakni 34.783 kasus (8,8% dari total kasus) pada tahun 2020.

Sekitar 10-15% kasus kanker paru merupakan tipe SCLC yang merupakan jenis kanker paru agresif yang berkembang secara cepat dan menyebar ke bagian tubuh lain. SCLC diketahui sangat berkaitan dengan efek dari polusi udara yang disebabkan oleh paparan polusi udara yang bersumber dari asap rokok, asap kendaraan dan industri dan lain sebagainya.

Sedangkan sebagian besar kasus kanker paru merupakan NSCLC. NSCLC tidak seagresif SCLC, cenderung berkembang dan menyebar secara lambat. NSCLC sendiri mempunyai 3 sub tipe, yakni squamous cell carcinoma, large cell carcinoma, dan adenocarcinoma.

Baca Juga :

• Imunoterapi Meningkatkan Harapan Hidup Pasien Kanker Paru-Paru

• Ritme Jantung yang Tidak Normal Berhubungan dengan Risiko Kanker

Mekanisme Polusi Udara Menyebabkan Karsinogenesis

Mekanisme biologis di balik karsinogenesis terkait polusi udara masih harus ditelusuri lebih dalam. Tapi, bukti ekstensif dari model percobaan tidak langsung menunjukkan bagaimana polusi udara di luar ruangan berkontribusi terhadap proliferasi sel abnormal dan kanker. 

Pascainhalasi, polutan udara dapat menimbulkan efek di sepanjang saluran pernapasan, seperti saluran udara ekstratoraks, trakeobronkial, atau alveolar. Partikel dan gas yang tertahan dapat memiliki konsekuensi yang signifikan pada tingkat lokal dan sistemik. Ini menghasilkan peradangan tingkat rendah dan jangka panjang serta menimbulakan stres oksidatif.

Polusi udara mengandung beberapa mutagen dan karsinogen, termasuk PAH (seperti, benzo[a]pyrene dan compounds polar), dioksin, senyawa yang mengandung sulfur (SO3,H2SO4), dan 3-nitrobenzanthrone.

PAH adalah kelas senyawa yang terkait dengan risiko kanker pada manusia karena kemampuannya untuk menghasilkan adduct (tambahan) DNA. Satu meta-analisis telah mengkonfirmasi hubungan dosis respons nonlinier antara PAH polusi udara dan adduct DNA.

Selain itu, beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa adduct karsinogen DNA terkait erat dengan risiko kanker. Tapi, kapasitas perbaikan individu dapat menentukan apakah adduct DNA dihilangkan oleh perbaikan dalam induksi potensial mutasi DNA.  

Mutasi gen dan pembungkaman gen sangat relevan selama proses karsinogenik, ketika mereka dapat mempengaruhi Tumor Suppressor Genes (TSGs). Beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa ada fraksi udara luar yang mengandung partikulat mutagenik dan materi yang mudah menguap.

TP53 adalah TSG yang terlibat dalam proliferasi sel, apoptosis, dan perbaikan kerusakan, serta mutasi/inaktivasinya berkontribusi pada patogenesis kanker paru. Studi telah menunjukkan bahwa dosis PM2.5 dapat menginduksi pembungkaman epigenetik TP53 dalam sel epitel alveolar manusia.

Polusi udara luar ruangan juga telah dikaitkan dengan beberapa modifikasi epigenetik, termasuk perubahan pada modifikasi histon pascatranslasi, 5-hidroksimetilasi dan metilasi DNA, yang merupakan perubahan biokimia yang terjadi pada sitosin, khususnya pada konteks CpG dan memodifikasi ekspresi gen serta beberapa fungsi lainnya.

Seperti disebutkan untuk TP53, hipermetilasi berkontribusi pada pembungkaman gen, tetapi hipometilasi DNA berkontribusi pada ketidakstabilan kromosom dan aktivasi urutan retrotransposon dan elemen berulang seperti LINE-1 dan Alu. Hipometilasi DNA juga memengaruhi daerah kromosom kritis, seperti subtelomer dan perisentromerik wilayah.

Paparan polusi udara, baik jangka pendek atau jangka panjang, dikaitkan dengan metilasi DNA abnormal. Penelitian lain juga menunjukkan bahwa sel epitel manusia yang terpapar PM2.5 lebih rentan terhadap hipometilasi dan aktivasi transkripsi dari beberapa gen dan microRNAs (miRs), yang memodifikasi jalur pensinyalan terkait kanker.

PM2.5 juga mampu menginduksi perubahan pada RNA noncoding panjang, seperti loc146880, melalui Reactive Oxygen Species (ROS), sehingga terjadi otofagi dan keganasan pada sel paru-paru.

Perubahan transkripsi dalam miR juga telah dijelaskan dalam sel bronkial manusia yang terpapar PM2.5 ambien, termasuk penurunan regulasi miR-182 dan miR-185, yang berpotensi menurunkan regulasi onkogen (SLC30A1, SERPINB2, dan AKR1C1) dan memfasilitasi transformasi neoplastik.

Studi lain telah menemukan bahwa disregulasi sitoskeleton aktin dan penurunan regulasi ekspresi miR-802 hadir dalam garis sel A549 setelah paparan PM. Sel epitel bronkial manusia yang terpapar berbagai konsentrasi PM2.5 juga menunjukkan perubahan transkripsi pada ratusan gen, yang mempengaruhi dalam respon inflamasi dan imun, stres oksidatif, dan kerusakan DNA, serta penurunan viabilitas sel. 

Beberapa penelitian lain menemukan bahwa senyawa polusi udara menginduksi pelepasan sitokin proinflamasi, termasuk IL-6 , TNF-α, dan faktor perangsang koloni granulosit-makrofag, mengakibatkan peradangan kronis tingkat rendah di jalan napas dan di seluruh tubuh.

Pemicu penting lainnya yang berkaitan dengan karsinogenesis yang terkait dengan polusi udara adalah stres oksidatif, yang ditandai dengan peningkatan radikal bebas (ROS dan spesies nitrogen reaktif).

Polutan udara yang paling banyak dipelajari mengenai pembentukan radikal bebas intraseluler adalah O3, nitrogen oksida (NO dan NO2), dan logam. Studi awal menunjukkan bahwa fibroblas tikus yang terpapar ROS dapat menyebabkan transformasi sel yang bersifat karsinogenik. ROS dianggap sebagai faktor, dalam hal ini berperan merangsang proliferasi sel, invasi, angiogenesis, dan metastasis, serta menghambat apoptosis.

Karsinogenesis terkait polusi udara diharapkan mengikuti proses multilangkah yang mencakup inisiasi, promosi, dan perkembangan (Gambar 2). Meskipun tidak sepenuhnya dipahami, paparan individu dan tergantung waktu mempengaruhi mekanisme polutan udara lingkungan menghasilkan sel kanker transformasi.

Dampak polusi udara khususnya karsinogen dan campurannya mengganggu beberapa proses molekuler melalui kerusakan langsung atau tidak langsung (peradangan dan stres oksidatif), menginduksi inaktivasi TSG dan aktivasi onkogen, perubahan siklus sel yang bergantung pada aktivasi TP53, aktivasi disregulasi energik, ketidakstabilan kromosom, penghambatan apoptosis, dan induksi proliferasi sel dalam sel somatik.

Penelitian lebih lanjut akan mengklarifikasi mekanisme mana yang paling relevan dan dapat digunakan sebagai biomarker awal kanker terkait polusi udara.

Beberapa kanker telah dicirikan sebagai kanker paru dari perspektif etiologi, yang mengarah ke peran dominan faktor lingkungan dalam menyebabkan keganasan yang sangat fatal. Seperti disebutkan di atas, polusi udara luar ruangan, dan khususnya PM, diklasifikasikan oleh IARC sebagai agen penyebab (karsinogen Grup 1) untuk kanker paru-paru. 

Dari perspektif kebijakan kesehatan masyarakat bahwa penambahan polusi udara ke daftar penyebab kanker paru-paru, mengharuskan perbaikan melalui manajemen kualitas udara. Mengingat pengakuan luas bahwa kanker paru-paru sangat fatal yang kuat dipahami disebabkan oleh polusi udara. 

Menerapkan langkah-langkah untuk mengurangi kanker, yang disebabkan oleh polusi udara luar ruangan, merupakan tantangan karena ada banyak sumber pembakaran dengan emisi, termasuk karsinogen spesifik dan agen lain yang dapat meningkatkan risiko kanker.

Atas dasar pemahaman karsinogenesis dan mempertimbangkan agen yang diketahui berada dalam polusi udara, hubungan linear non-ambang antara paparan dan risiko dapat diasumsikan secara wajar.

Sebagai kesimpulan, ada bukti yang jelas dan substansial tentang hubungan antara polusi udara luar ruangan, dan khususnya PM di luar ruangan, dengan insiden dan kematian karena kanker paru-paru setiap tahun di seluruh dunia.

Beban ini merupakan tantangan kesehatan masyarakat di seluruh dunia yang mendesak dan membutuhkan beberapa intervensi kesehatan masyarakat dan kebijakan multilevel untuk pencegahan kanker. 

Ketahui lebih banyak tentang penanganan kanker paru-paru bersama ahlinya dalam LIVE CME Basic Oncology Course: Diagnosis & Management of Lung Cancer.

Penulis : Suci Sasmita, S.Ked

Referensi :

• Vohra K, Vodonos A, Schwartz J, et al: Global mortality from outdoor fine particle pollution generated by fossil fuel combustion: Results from GEOS-Chem. Environ Res 195:110754, 2021.
• Berg C, Schiller J: World Conference on Lung Cancer 2021.
• Turner MC, Andersen ZJ, Baccarelli A, et al: Outdoor air pollution and cancer: An overview of the current evidence and public health recommendations. CA Cancer J Clin, 2020.
• Coleman NC, Burnett RT, Higbee JD, et al: Cancer mortality risk, fine particulate air pollution, and smoking in a large, representative cohort of US adults. Cancer Causes Control 31:767-776, 2020.
• Santos LR, Alves-Correia M, Camara M, et al. Multiple victims of carbon monoxide poisoning in the aftermath of a wildfire: a case series. Acta Med Port. 2018.