PENGUJIAN MORFOLOGI SPERMATOZOA SAPI BALI (Bos Sondaicus) MENGGUNAKAN PEWARNAAN "WILLIAMS"

Transkripsi

1 PENGUJIAN MORFOLOGI SPERMATOZOA SAPI BALI (Bos Sondaicus) MENGGUNAKAN PEWARNAAN "WILLIAMS" [Sperm Morphology Assesment of Bali Bull Cattle Using "Williams" Stain] R.I. Arifiantini, T. Wresdiyati, dan E.F. Retnani Fakultas Kedokteran Hewan Institut Pertanian Bogor, Bogor ABSTRAK Tujuan penelitian adalah untuk mengetahui karakteristik morfologi spermatozoa dengan pewarnaan Williams yang terdapat pada balai inseminasi buatan daerah di Unit Pelaksana Teknis Daerah Baturiti, Bali. Semen dikoleksi dengan teknik vagina buatan dari sepuluh ekor sapi. Semen yang diperoleh dievaluasi secara makroskopis dan mikroskopis. Sampel semen dilakukan dengan membuat preparat ulas dari semen segar dan dikeringudarakan. Pewarnaan dan evaluasi morfologi dilakukan dilaboratorium menggunakan mikroskop cahaya.perbesaran 1000X dengan minyak emersi sebanyak 200 sel untuk masing-masing jantan. Hasil evaluasi menunjukkan volume semen sebesar 6,30 ml, warna putih susu sampai krem, konsistensi sedang sampai kental, gerakan massa ++/+++, sperma motil 71,04% dan konsentrasi spermatozoa 1340X 10 6 ml -1. Morfologi spermatozoa sapi Bali yang abnormal 9,38% dengan abnormalitas bagian kepala 2,7% dan abnormalitas bagian ekor sebesar 6,68%. Kesimpulan dari penelitian ini adalah bahwa semen sapi Bali yang digunakan dalam penelitian memiliki kualitas yang baik berdasarkan hasil evaluasi semen segar dengan persentase spermatozoa abnormal yang cukup rendah. Kata kunci : morfologi, spermatozoa, sapi Bali ABSTRACT The objectives of this research were to study the characteristic of sperm morphology using Williams staining technique. The semen were collected from ten Bali bull by artificial vagina and then evaluated macro and microscopically. Sperm morphology was evaluated by light microscop on 200 cells for each sample. The results of this research indicated that fresh semen quality were 6.30 ml in volume, white to cream in colour and moderate to tick in consistency. Mass movement was ++/+++, sperm motil and sperm concentration was 71.04% and 1340X10 6 ml -1 respectively. The total sperm abnormality of the Bali bull cattle was 9.38% with 2.7% in head abnormality and 6.68% in tails abnormality. This indicated that Bali bull semen in this research have a good quality presented from the result of fresh semen evaluation and had a low sperm abnormality. Keywords : morphology, spermatozoa, Bali cattle PENDAHULUAN Sapi Bali (Bos sondaicus) merupakan salah satu sapi potong asli Indonesia hasil domestikasi dari banteng (Bos-bibos banteng) dan memiliki potensi yang besar untuk mensuplai kebutuhan protein masyarakat Indonesia. Direktorat Jenderal Peternakan Indonesia menyatakan bahwa populasi sapi Bali sampai tahun 2002 berjumlah juta ekor. Sapi Bali tersebar luas di seluruh wilayah Indonesia dan mendominasi wilayah Sulawesi Selatan, Timor, Bali dan Lombok (Chamdi, 2004). Masyarakat memelihara sapi Bali sebagai tabungan, sebagai sapi produksi daging, ternak Sperm Morphology Assesment of Bali Bull Cattle [Arifiantini et al.] 105

2 pekerja di sawah dan tenaga angkut. Provinsi Bali sebagai sentra populasi sapi Bali mengembangkan ternak ini untuk mempertahankan kemurnian genetik sebagai upaya mempertahankan jenis plasma nutfah ternak endemik Indonesia melalui rehabilitasi reproduksi dan pengkajian aspek reproduksi termasuk produksi semen beku yang dilakukan di Unit Pelaksana Teknis Daerah (UPTD) Baturiti, Bali. Aspek yang menentukan kualitas semen adalah motilitas, konsentrasi serta morfologi spermatozoa. Morfologi (abnormalitas) merupakan salah satu parameter yang kurang mendapat perhatian pada pengolahan semen di Indonesia, padahal di luar negeri seperti Amerika, Swedia dan Belanda, morfologi merupakan salah satu faktor penghitungan pengenceran semen untuk tujuan pembuatan semen cair dan semen beku. Kajian morfologi spermatozoa perlu dilakukan mengingat sudah cukup banyak penelitian-penelitian yang membahas korelasi antara morfologi dan fertilitas pada berbagai ternak. Kajian morfologi dapat dilakukan dengan menerapkan mikroteknik penggunaan preparat ulas yang diwarnai dengan pewarnaan khusus (Gunarso, 1989). Pewarnaan Williams adalah teknik yang digunakan di laboratorium rujukan di Departemen Klinik Divisi Reproduksi, Kebidanan dan Kesehatan Ambing Fakultas Kedokteran Hewan Universitas Pertanian, Uppsala Swedia dengan melakukan fiksasi semen segar di lapang dan sampel dapat dikirim, diwarnai dan diamati di laboratorium. Teknik ini direkomendasikan karena cukup mudah dilakukan di lapangan dan pewarnaan (staining) dapat dilakukan di laboratorium untuk selanjutnya dilakukan pengamatan morfologi. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji aspek morfologi spermatozoa sapi Bali yang terdapat di balai inseminasi buatan daerah UPTD Baturiti menggunakan pewarnaan Williams. MATERI DAN METODE Sampel diambil dari sepuluh ekor sapi Bali jantan dewasa kelamin yang terdapat di UPTD Baturiti, Bali. Pengamatan dilaksanakan di Laboratorium Fisiologi dan Reproduksi Unit Rehabilitasi Reproduksi (URR) Fakultas Kedokteran Hewan Institut Pertanian Bogor, dilaksanakan dari bulan Februari sampai Juli Penampungan dan evaluasi semen. Penampungan semen dilakukan secara kontinyu pada periode musim yang sama dengan menggunakan vagina buatan. Semen yang dikoleksi kemudian dievaluasi secara makroskopis dan mikroskopis. Evaluasi makroskopis meliputi volume, warna, dan konsistensi, sedangkan mikroskopis terdiri dari gerakan massa, motilitas dan konsentrasi spermatozoa (Sorenson, 1979). Pembuatan sediaan untuk morfologi. Semen segar yang dikoleksi di Bali dilarutkan dengan NaCl fisiologis satu banding empat, lalu dibuat preparat ulas tipis pada gelas objek dan dikeringudarakan. Sampel disimpan pada boks preparat dan pewarnaan dilakukan di URR. Pewarnaan dilakukan dengan memfiksasi prerapat ulas dari semen segar yang dikoleksi di Bali di atas api bunsen dan selanjutnya dicuci dalam alkohol absolute selama 4 menit lalu dikeringudarakan. Preparat dimasukkan ke dalam larutan 0,5% chloramin selama 1-2 menit, Tabel 1. Kualitas Semen Segar Sapi Bali Makroskopis Mikroskopis Pejantan Volume Gerakan Motilitas Konsentrasi Warna Konsistensi (ml) Massa (%) (10 6 ) ml ,22 Putih susu Sedang ,24 Krem Kental , ,34 Krem Kental , ,96 Putih susu Sedang ++ 66, ,21 Putih susu Sedang ,88 Putih susu Sedang ,9 Krem Sedang , ,27 Krem Sedang ,76 Putih susu Sedang ,63 Krem Sedang Rerata 6,30±1,8 Krem Sedang 2,7*) 71,04±3, ±447,85 *) penilaian dipindahkan dalam angka (+ = 1, ++ = 2, +++ = 3) 106 J.Indon.Trop.Anim.Agric. 31 [2] June 2006

3 sambil diangkat dan dimasukan kembali berkalikali dengan tujuan menghilangkan mukus dan ulasan terlihat jernih. Kemudian cuci dalam distilled water, selanjutnya dalam alkohol 95% dan diwarnai dengan larutan Williams selama 10 menit. Selanjutnya dicuci pada air mengalir dan dikeringkan. Morfologi spermatozoa. Dilakukan dengan menghitung jumlah spermatozoa yang normal dan abnormal baik pada kepala maupun ekor. Pengamatan dilakukan pada sepuluh lapang pandang atau 200 sel menggunakan mikroskop cahaya pada perbesaran 1000X dengan bantuan minyak emersi. Analisis data. Pengamatan kualitas semen segar, morfologi dan morfometri spermatozoa dilakukan dengan tiga kali ulangan. Data yang diperoleh diolah secara deskriptif dengan mencari rataan dan simpangan bakunya. HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Semen Segar Hasil evaluasi semen segar merupakan pemeriksaan awal semen yang dijadikan dasar untuk menentukan kelayakan semen yang akan diproses lebih lanjut (Sorenson, 1979). Dari hasil pemeriksaan makroskopis diperoleh volume 6,30±1,88 ml. Pada pemeriksaan mikroskopis gerakan massa diperoleh rataan sebesar 2,7 setara dengan (++/+++),sperma motil sebesar 71,04±3,69% dengan konsentrasi 1340±447,85X10 6 ml -1 (Tabel 1). Angka-angka ini berada dalam kisaran normal, sesuai dengan Hafez dan Hafez (2000); Rauge (2003) dan Arifiantini et al., (2005) pada sapi FH. Dari pernyataan di atas, terkecuali untuk parameter abnormalitas spermatozoa yang akan dibahas dalam sub bab tersendiri, dapat diketahui bahwa semen hasil ejakulat sapi Bali memiliki kualitas yang baik. Hal ini karena sapi Bali yang digunakan merupakan breed sapi Bali yang unggul dengan perlakuan pakan, manajemen pakan dan kesehatan yang baik. Hewan yang digunakan juga terlatih untuk ditampung semennya dengan menggunakan vagina buatan sehingga faktor stres pada saat penampungan semen dapat dieliminir. Faktor stres diketahui dapat mempengaruhi volume ejakulat dan konsentrasi spermatozoa (Hafez dan Hafez, 2000). Morfologi Spermatozoa Spermatozoa pada ternak mempunyai pola dasar yang sama, namun secara morfologi terdapat perbedaan-perbedaan tertentu yang menjadi karakteristik bentuk sperma pada masing-masing spesies. Morfologi spermatozoa berkepentingan dalam penentuan fertilitas (Barth dan Oko, 1989). Berdasarkan pewarnaan tersebut abnormalitas dibagi pada bagian kepala meliputi pearshaped Tabel 2. Persentase Abnormalitas Spermatozoa Sapi Bali Parameter P e j a n t a n Pear shape 0,75 1,00 0,67 0,67 0,67 0,67 0,84 0,64 Narrow at the base 1,17 1,34 1,17 1,17 0,47 Abnormal contour 0,12 Undeveloped 0,19 Narrow 0,67 0,67 0,67 0,39 Variable size Macrocephalus Microcephalus 0,67 1,34 1,34 1,17 0,3 0,52 Double head 0,04 Total path head 3,72 4,30 3,43 2,50 1,00 2,50 3,67 4,17 2,70 Abaxial 0,67 0,84 0,84 0,25 Coiled Tails Simple bent Under the head Double folded 4,50 0,84 4,00 0,67 4,67 1,00 4,00 3,17 2,50 4,50 2,84 1,67 2,50 3,44 0,49 Abnormal midpiece 2,50 2,84 1,84 1,50 2,50 1,34 5,25 4,00 1,00 2,17 2,50 Total path tails 8,51 8,35 7,68 5,67 6,17 4,35 6,75 7,35 3,34 6,01 6,68 Total abnormality 12,22 12,65 11,11 8,17 6,67 5,85 7,75 9,85 7,01 10,18 9,38 Rera ta Sperm Morphology Assesment of Bali Bull Cattle [Arifiantini et al.] 107

4 20µm 20µm Ilustrasi 1. Bentuk pearshaped Ilustrasi 2. Bentuk narrow (pyriform), narrow at the base (tapered), abnormal countour, undeveloped, narrow heads, variable size (macrocephalus, microcephalus), double head, serta abnormalitas bagian ekor meliputi abaxial, coiled tails (simple bent, under the head, double folded) dan abnormal midpiece. Berdasarkan hasil pengamatan yang dilakukan diperoleh abnormalitas total spermatozoa sebesar 9,38% dengan persentase abnormalitas pada bagian kepala sebesar 2,7% dan abnormalitas pada bagian ekor sebesar 6,68% (Tabel 2). Menurut Barth dan Oko (1989), abnormalitas akan dianggap serius apabila abnormalitas primer mencapai 18-20% karena dapat menyebabkan penurunan fertilitas. Jumlah spermatozoa yang abnormal pada spermatozoa sapi Bali ini termasuk sedikit, hal ini disebabkan ternak yang digunakan merupakan sapi yang telah terlatih untuk ditampung semennya, selain itu juga sistem manajemen pakan dan handling terhadap spermatozoa sudah baik. Teknik penampungan semen akan mempengaruhi kualitas semen yang dihasilkan. Hewan yang belum terbiasa untuk ditampung semennya akan memperlihatkan abnormalitas primer spermatozoa yang tinggi. Hal ini dijelaskan oleh Arifiantini dan Ferdian (2004) di mana persentase abnormalitas spermatozoa dengan teknik masase pada kerbau lumpur dapat mencapai 31,86%. Abnormalitas sekunder yang terdapat pada ekor sebagian besar disebabkan oleh kesalahan preparasi sehingga menyebabkan tingginya persentase. Hal lain yang menyebabkan abnormalitas pada ekor adalah ejakulasi yang tidak sempurna dan shock terhadap suhu (Barth dan Oko, 1989). Persentase abnormalitas spermatozoa pada sapi berbeda-beda pada setiap peneliti. Hal ini dapat disebabkan oleh perbedaan dalam teknik pengumpulan, penanganan semen, breed dan kualitas hewan (Toelihere, 1993). Kepala pearshaped (pyriform). Bentuk kepala pearshaped atau pyriform menyerupai buah pear atau dayung, di mana daerah akrosom (anterior) tampak penuh berisi kromatin atau membesar, sedangkan postacrosom sempit sedikit memanjang dengan batas yang jelas antara daerah anterior dan posterior (Ilustrasi 1). Pearshaped merupakan bentuk abnormalitas bagian kepala yang tertinggi yaitu 0,64%. Barth dan Oko (1989) menyatakan bahwa kelainan ini berhubungan erat dengan genetik. Narrow at the base (tapered). Bentuk kepala tapered atau narrow at the base membesar pada bagian akrosom dan mengecil ke arah postacrosom. Bentuk ini hampir sama dengan bentuk pearshaped, tetapi bentuk narrow at the base mempunyai bentuk kepala yang sering tampak lebih panjang daripada kepala normal tanpa batas yang jelas. Dari hasil pengamatan diperoleh persentase abnormalitas kepala bentuk narrow at the base sebesar 0,47%. Terjadi akibat perkembangan yang tidak sempurna pada saat spermatosit primer yang menyebabkan pembentukan bagian akhir tudung akrosom tidak sempurna. Proporsi abnormalitas kepala narrow at the base dan pearshaped yang besar dalam semen ejakulat akan berpengaruh terhadap fertilitas jantan akibat kelainan pada akrosomnya (Barth dan Oko, 1989). Abnormal countour dan undeveloped. Abnormal contour merupakan bentukan spermatozoa yang secara keseluruhan tidak normal, baik terdapat dalam kepala maupun ekor. Sedangkan undeveloped merupakan spermatozoa yang tidak mengalami perkembangan sehingga dapat berbentuk kecil, ekor pendek dan dengan pemeriksaan lanjut diperoleh bahwa sel tersebut tidak disusun oleh materi yang lengkap. Kedua istilah tersebut oleh Barth dan Oko (1989) disebut 108 J.Indon.Trop.Anim.Agric. 31 [2] June 2006

5 teratatoid spermatozoa yaitu spermatozoa yang mengalami aberasi struktur yang menyebabkan spermatozoa tidak dapat melakukan fungsinya dalam fertilisasi. Hal ini disebabkan oleh terjadinya degenerasi sel-sel primordial pada tubuli seminiferi. Pada pemeriksaan klinis lanjutan pada semen akan didapatkan runtuhan sel debris dan sel darah putih. Dari hasil penelitian diperoleh abnormalitas jenis abnormal contour dan undeveloped berturut-turut 0,12% dan 0,19%. Hal ini sesuai dengan Barth dan Oko (1989) yang menyatakan bahwa insidensi kejadian abnormalitas ini kurang dari 1%. Penyebab utama kelaianan ini adalah pengaruh genetik, bukan akibat kecelakaan, penyakit dan stress. Narrow. Merupakan jenis kelainan kepala di mana daerah akrosom dan postacrosom mengalami penyempitan akibat perkembangan yang tidak sempurna pada saat spermatosit primer yang menyebabkan penyebaran substansi sperma yang tidak sempurna (Ilustrasi 2). Dari hasil pengamatan diperoleh persentase spermatozoa abnormal jenis ini sebesar 0,39%. Secara umum, spermatozoa dengan abnormalitas jenis narrow tidak mampu melakukan fertilisasi akibat kelainan akrosom (Barth dan Oko, 1989). Variable size. Merupakan istilah untuk abnormalitas kepala di mana kepala sperma berukuran lebih besar (macrocephalus) atau lebih kecil (microcephalus) dari ukuran normal sel sperma. Pada sapi Bali, jumlah mirocephalus (0,52%) lebih banyak dibandingkan macrocephalus (0,3%). Barth dan Oko (1989) menyatakan bahwa kejadian microcephalus pada sapi kurang dari 1%, dan kejadian macrocephalus pada sapi erat hubungannya dengan genetik. Abnormalitas ini terjadi akibat defisiensi atau kelebihan kromatin inti yang mengarah pada kehilangan atau kelebihan pembentukan kromosom inti. Double head. Merupakan kelainan bentuk kepala spermatozoa, di mana terdapat dua kepala dengan satu ekor. Kedua kepala tersebut memiliki ukuran yang bervariasi, dapat serupa, berbeda ukuran, lebih kecil atau lebih besar dari ukuran normal. Pada penelitian ini double head ditemukan sebesar 0,04% yang terdapat pada jantan 2 dan jantan 9. Penyebab utama adalah kelainan genetik pada sel-sel primordial dan kesalahan proses spermiogenesis. Abaxial. Adalah bentuk abnormalitas pada spermatozoa di mana terjadi pergeseran posisi ekor sperma. Ekor yang seharusnya terletak di tengahtengah bagian bawah kepala menjadi bergeser ke arah samping dengan membentuk fosa implantasi baru sebagai tempat pertautan ekor. Sering diikuti oleh kelainan lain berupa ekor aksesoris. Disebabkan oleh kelainan genetik yang herediter (Barth dan Oko, 1989). Coiled tails. Bentuk-bentuk kelainan pada ekor dapat berupa ekor yang melingkar sederhana di ujung, ekor berganda, dan ekor yang melingkar di bawah kepala sperma. Ekor melingkar dicirikan dengan melingkarnya ekor secara rapat dari ujung ekor dengan tingkatan yang bervariasi, dari distal sampai annulus. Bagian yang melingkar tersebut akan dibungkus oleh sitoplasma atau membran yang akan menyebabkan terganggunya motilitas. Dapat disebabkan preparasi yang kurang tepat atau kelainan pada proses pematangan spermatozoa (Barth dan Oko 1989). Pada pengamatan semen sapi Bali menunjukkan bahwa abnormalitas jenis ini merupakan abnormalitas pada ekor yang paling tinggi dibandingkan dengan jenis lainnya yaitu sebesar 3,44%. Ekor ganda merupakan jenis kelainan yang jarang ditemukan ada preparat, hal ini dapat dilihat dari tidak ditemukannya jenis abnormalitas ekor ganda dalam pengamatan abnormalitas semen sapi Bali. Ekor melingkar di bawah kepala merupakan jenis abnormalitas spermatozoa yang hampir sama dengan ekor melingkar di ujung, hanya berbeda penampakan lingkaran ekornya. Diperoleh abnormalitas jenis ini sebesar 0,49%. Disebabkan oleh kelemahan bagian tengah ekor akibat ketidaksempurnaan proses spermiogenesis sehingga pelipatan dapat terjadi di bawah kepala. Abnormal mid piece. Merupakan kelainan berupa bowed midpiece di mana ekor sperma tampak melengkung menyerupai huruf U dan bent midpiece di mana ekor sperma melipat sehingga tampak patah. Jenis abnormalitas ini sering ditemukan pada preparat ulas, terutama pada preparasi preparat yang salah dan proses abnormal selama ejakulasi (Bloom, 1968). Hasil pengamatan semen sapi Bali menunjukkan abnormalitas jenis ini sebesar 2,5%. Kelainan jenis ini tidak menyebabkan penurunan fertilisasi pada pejantan (Barth dan Oko, 1989). Semen segar untuk tujuan preservasi harus dievaluasi pada temperatur ruang dalam waktu yang sangat singkat. PewarnaanWilliams lebih praktis dibandingkan jenis pewarnaan yang lain, Sperm Morphology Assesment of Bali Bull Cattle [Arifiantini et al.] 109

6 karena tidak perlu dilakukan bersamaan dengan evaluasi semen. Cukup dengan membuat preparat ulas dan dikeringudarakan, selanjutnya preparat dapat di warnai langsung atau didiamkan dalam waktu yang cukup lama. Salah satu prosedur pewarnaan Williams adalah membilas sampel berkali-kali dalam chloramin 0,5%, yang dapat menyebabkan lendir atau cairan plasma semen yang lain yang turut terfiksasi dapat dihilangkan sehingga preparat terlihat lebih jernih dan mudah diamati, sehingga bentuk-bentuk sperma abnormal lebih mudah diamati dan dievaluasi. KESIMPULAN Morfologi spermatozoa sapi Bali menunjukkan tingkat abnormalitas dalam kisaran normal yaitu 9,38% dengan abnormalitas kepala sebesar 2,70% dan abnormalitas ekor sebesar 6,%. Jenis abnormalitas kepala dan ekor spermatozoa tertinggi adalah sperma dengan bentuk kepala pearshaped atau pyriform dan ekor melingkar di ujung. DAFTAR PUSTAKA Arifiantini RI, TL Yusuf dan Yanti D Kaji banding kualitas semen beku sapi Friesian Holstein menggunakan pengencer dari berbagai balai inseminasi buatan di Indonesia. J. Animal Production 7 (3) : Arifiantini RI, Ferdian F Tinjauan aspek morfologi dan morfometri spermatozoa kerbau rawa (Bubalus bubalis) yang dikoleksi dengan teknik masase. Makalah Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner di Bogor. Tanggal 4-5 Agustus 2004 Barth AD and Oko RJ Abnormal Morphology of Bovine Spermatozoa. Iowa State University Press. Iowa. Bloom E A new sperm defectpseudodroplets in the middle piece of the bull Sperm. Nord Vet Met 20: Chamdi AN Karakteristik sumber daya genetik ternak sapi bali (Bos-bibos banteng) dan alternatif pola konservasinya. Biodiversitas 6 (1) : Gunarso W Mikroteknik. Pusat Antar Universitas, Ilmu Hayati. Institut Pertanian Bogor. Bogor. Hafez ESE Hafez B Reproduction in Farm Animal (7 th ed). Lippincott Williams & Wikins USA. Philadelphia. Sorenson A M Repro Lab. A Laboratory Manual for Animal Reproduction. Animal Science Department 4 th ed. Texas A & M University. Texas Toelihere MR Inseminasi Buatan Pada Ternak. Bandung: Angkasa. 110 J.Indon.Trop.Anim.Agric. 31 [2] June 2006