TINJAUAN PUSTAKA Karakteristik Semen Spermatozoa

Transkripsi

1 3 TINJAUAN PUSTAKA Karakteristik Semen Semen merupakan cairan yang mengandung spermatozoa dan plasma semen yang dihasilkan dari sekresi oleh kelanjar-kelanjar kelamin jantan (Herdis et al. 2003). Adapun perbedaan warna, konsistensi, dan konsentrasi dari semen mempunyai hubungan yang erat satu sama lain. Warna semen domba yang normal berwarna krem, derajat kekeruhan tergantung atas konsentrasi spermatozoa yang dikandung. Semen domba normal mempunyai konsistensi yang kental. Konsistensi atau derajat kekentalan dapat dilihat dengan cara menggoyangkan tabung penampung berisi semen segar secara perlahan. Semen dengan konsistensi kental akan terlihat pada saat memiringkan tabung gelas penampung dan selanjutnya kembali pada posisi normal, maka proses kembalinya larutan semen tersebut ke posisi tegak akan lama, dibandingkan dengan semen dengan konsistensi encer (Rasad 2011). Selain itu, derajat keasaman (ph) juga sangat menentukan status kehidupan spermatozoa di dalam semen. Derajat keasaman pada domba berkisar Semakin rendah atau semakin tinggi ph semen dari ph normal akan membuat spermatozoa lebih cepat mati (Suyadi et al. 2004). Secara mikroskopis, semen yang berkualitas baik adalah mempunyai gerakan masa dan motilitas dengan daya gerak maju yang progresif. Semakin aktif dan semakin banyak spermatozoa yang bergerak ke depan, maka gerakan massa akan semakin baik (Sujoko et al. 2009). Spermatozoa Tempat pembentukan spermatozoa terjadi di testis bagian tubulus seminiferus. Spermatozoa merupakan hasil akhir dari sel kelamin jantan yang telah mengalami pendewasaan. Proses pembentukan spermatozoa di dalam tubulus seminiferus dikenal dengan nama spermatogenesis. Spermatogenesis dibagi dalam dua fase yaitu 1) spermatositogenesis, dimana spermatogania mengalami pembelahan secara mitosis dan meiosis. Pembelahan secara mitosis yang menghasilkan keturunan sel yang disebut dengan spermatosit, sedangkan pembelahan meiosis, dimana spermatosit akan mengalami dua pembelahan,

2 4 pengurangan setengah jumlah kromosom, dan pengurangan jumlah deoxyribo nucleid acid (DNA) per sel sehingga menghasilkan spermatid dan 2) spermiogenesis, dimana spermatid akan berubah menjadi spermatozoa (Schatten & Constantinescu 2007). Secara normal spermatozoa terdiri dari kepala dan ekor yang diselaputi oleh membran sel, yang mempunyai struktur sangat kompleks dalam susunan mozaik yang teratur dan memiliki peran biologik spesifik pada permukaannya (Jones et al 1993). Membran sel berfungsi untuk mempertahankan integritas sel dan membentuk interfase dinamis antara sel dengan lingkungan sekitarnya (Schatten & Constantinescu 2007). Secara umum membran spermatozoa tersusun dari lipid, protein dan karbohidrat serta zat lain yang bergabung bersama secara non kovalen dan sangat sensitif terhadap faktor-faktor ekstrinsik seperti suhu, kekuatan ionik dan polaritas pelarut (Kelso et al. 1997). Lipid merupakan komponen utama penyusun struktur membran spermatozoa, yang berperan penting dalam menjaga stabilitas dan kelangsungan hidup spermatozoa secara keseluruhan, termasuk kemampuan spermatozoa untuk mengkapasitasi serta membuahi sel telur (Darnell et al. 1990). Membran akrosom pada kepala sperma berfungsi untuk kapasitasi, reaksi akrosom dan penembusan ovum pada proses fertilisasi. Membran bagian belakang akrosom (post acrosomal region) berfungsi untuk mengadakan kontak pertama dan menjadi satu dengan oolema ovum pada proses fertilisasi, sedangkan membran pada bagian tengah (midpiece) ekor berfungsi untuk mendapatkan substrat untuk energi spermatozoa dan menghantarkan gelombang gerak, serta membran bagian utama (principle piece) berfungsi untuk pergerakan spermatozoa. Pada bagian luar membran plasma sel terdapat karbohidrat yang berikatan dengan lipid (glikolipid) atau dengan protein (glikoprotein) yang disebut selubung sel (Schatten & Constantinescu 2007). Pembekuan Semen Manfaat dari keberhasilan program kriopreservasi atau pembekuan spermatozoa adalah untuk melestarikan plasma nutfah yang mendekati kepunahan dan mendukung program teknologi IB pada ternak (Gazali & Tambing 2002). Salah satu parameter dari keberhasilan program kriopreservasi spermatozoa selain

3 5 dilihat dari kualitas semen setelah thawing tetapi juga dari jumlah spermatozoa yang berhasil pulih dari proses pembekuan yang di sebut recovery rate (Arifiantini et al. 2007). Dalam proses pembekuan semen adanya hambatan yang disebabkan oleh kejutan dingin (cold shock) dan perubahan interaseluler akibat pengeluaran air dari sel dan terbentuknya kristal-kristal es (Herdis et al. 2003) akan menyebabkan kerusakan sel. Kejutan dingin terjadi karena adanya penurunan suhu yang cepat sampai di bawah 0 ºC sehingga menurunkan viabilitas sel. Pengaruh utama dari kejutan dingin terhadap sel spermatozoa ialah penurunan motilitas dan daya hidup, sedangkan pembentukan kristal es dalam proses kriopreservasi menyebabkan menumpuknya elekrolit di dalam sel. Penumpukan elektrolit akan merusak dinding sel spermatozoa saat pencairan kembali sehingga permeabilitas membran plasma menurun dan menyebabkan kematian sel (Watson 2000). Pengenceran Semen Pengencer semen merupakan larutan yang bersifat isotonis yang memiliki tekanan osmotik sama dengan plasma darah. Dalam pengencer semen terkandung bahan-bahan yang bersifat buffer, mengandung bahan nutrisi untuk kelangsungan hidup bagi spermatozoa, dan mampu melindungi dari cold shock (Herdis et al. 2003). Adapun menurut Bearden & Fuquay (1997) pengencer semen memiliki beberapa syarat yang telah ditetapkan yaitu 1) bersifat isotonis terhadap semen, 2) memiliki kemampuan sebagai penyangga sehingga dapat mempertahankan sperma terhadap perubahan ph, 3) dapat melindungi sperma dari cekaman dingin selama proses ekuilibrasi, pendinginan, dan pembekuan, 4) mengandung nurtisi untuk proses metabolisme sperma, 5) mengandung antibiotik untuk mencegah kontaminasi bakteri. Laktosa Laktosa adalah salah satu karbohidrat golongan disakarida yang terdiri atas dua unit monosakarida, yakni satu unit glukosa dan satu unit galaktosa yang keduanya dapat dimetabolisme oleh spermatozoa melalui glikolisis dan siklus Krebs untuk menghasilkan energi berupa adenosin trifosfat (ATP) (Souhoka et al.

4 6 2009). Adenosin trifosfat dimanfaatkan oleh spermatozoa sebagai sumber energi dalam proses pergerakan sehingga dapat tetap motil dan sekaligus untuk mempertahankan daya hidupnya. Menurut Lehninger (1994) laktosa merupakan salah satu senyawa pereduksi dan memiliki struktur yang stabil. Sebagai senyawa pereduksi, laktosa memiliki fungsi untuk meredam senyawa-senyawa pengoksidasi, sehingga berperan dalam meminimumkan terjadinya reaksi oksidasi. Laktosa juga dapat berfungsi sebagai krioprotektan ekstraseluler yang berperan dalam melindungi spermatozoa selama pembekuan (Rizal et al. 2003), laktosa dapat melindungi membran plasma sel spermatozoa dari kerusakan secara mekanik selama proses pengolahan semen, terutama saat pendinginan, freezing dan thawing (Molinia et al. 1994). Menurut Maxwell & Salamon (2000) laktosa lebih efektif dalam menurunkan suhu kristalisasi selama pembekuan dibandingkan dengan golongan monosakarida lainnya, sehingga pembentukan kristal es dapat diminimalkan. Kuning Telur Kuning telur berfungsi sebagai sumber energi dan agen protektif (Souhoka et al. 2009). Kuning telur mengandung glukosa sebagai sumber energi bagi spermatozoa disamping protein dan vitamin-vitamin yang larut dalam air atau minyak (Gazali & Tambing 2002). Kandungan lechitin dalam kuning telur, lechitin dapat melindungi membaran plasma sel spermatozoa dari kejutan dingin (cold shock) saat semen disimpan pada suhu dingin (Sudaryani 2003). Selain itu, kuning telur juga mampu mempertahankan dan melindungi integritas selubung lipoprotein sel spermatozoa (Paulenza et al. 2002). Gliserol Krioprotektan ialah zat kimia nonelektrolit yang berperan dalam mengurangi pengaruh mematikan selama pembekuan baik berupa pengaruh larutan maupun adanya pembentukan kristal es sehingga viabilitas sel dapat dipertahankan. Dalam proses preservasi semen terjadi kejutan dingin yang dapat merusak membran sel spermatozoa dan bisa menyebabkan kematian spermatozoa. (Souhoka et al. 2009). Krioprotektan yang sering digunakan dalam pembekuan

5 7 semen adalah gliserol karena mampu mengikat air yang cukup kuat dengan tiga gugus hidroksil yang dimilikinya. Gliserol dapat berdifusi ke dalam sel lebih cepat, mampu mengubah kristal es yang berukuran besar dan tajam, dan melenturkan membran sel sehingga tidak mudah rapuh, serta gliserol dapat mengurangi daya merusaknya terhadap spermatozoa dengan jalan memodifikasi kristal es yang terbentuk (Supriatna & Pasaribu 1992). Walaupun gliserol dapat memberikan perlindungan terhadap sel spermatozoa, namun dapat juga merusak struktur spermatozoa selama proses pembekuan semen, menyebabkan kejutan osmotik, dan menurunkan nilai antibiotika dalam pengencer semen, serta menurunkan volume sel sperma sebanyak setengah dari volume larutan isotonik sesudah pencairan kembali. Oleh karena itu, kandungan gliserol di dalam pengencer semen bergantung pada metode pendinginan atau pembekuan, komposisi pengencer, dan cara penambahan (Gazali & Tambing 2002). Antibiotik Perlunya penambahan antibiotik dalam pengencer semen domba. Biasanya antibiotik yang sering digunakan dalam penambahan bahan pengencer semen beku antara lain gentamycin, lincomycin, spectinomycin, streptomycin, dan penisilin. Penambahan antibiotik dalam pengencer dimaksudkan untuk mencegah pertumbuhan mikroorganisme (Hafez 2000). Reactive Oxygen Species (ROS) Reactive oxygen species merupakan senyawa yang secara alamiah diproduksi dalam metabolise seluler. Produksi ROS berlebih disebabkan karena ketersedian oksigen dalam jumlah banyak yang terdapat dalam spermatozoa. Hal ini dapat menimbulkan kerusakan spermatozoa akibat peroksidasi lipid. Peroksidasi lipid ditimbulkan karena adanya radikal bebas. Bebarapa contoh radikal-radikal bebas tersebut ialah superoksida, hidoksil, dan peroksil. Radikalradikal bebas tersebut bersifat sangat reaktif dan bila bereaksi dengan asam lemak tak jenuh akan membentuk peroksidasi lipid (Gazali & Tambing 2002). Reaksi peroksidasi lipid ini sangat berbahaya bagi kelangsungan hidup spermatozoa

6 8 dikarenakan merusak bagian dari membran plasma sel dan dapat mengakibatkan kematian spermatozoa (Holt 2000). Selain itu, peroksidasi lipid yang terjadi secara terus-menerus dapat menyebabkan ketidak stabilan membran, mengubah viskositas membran, dan merangsang aktivitas fosfolipase A 2 (Gazali & Tambing 2002). Pada sel mamalia efek toksik yang disebabkan oleh perokidasi lipid ialah menghambat metabolisme oksidatif, menghambat proses glikolisis, menghambat kerja enzim sulfhidril, dan menyebabkan denaturasi DNA. Ciri kerusakan sel spermatozoa akibat peroksida lipid ialah rendahnya motilitas spermatozoa, kerusakan enzim intraseluler, dan kerusakan membran plasma terutama bagian akrosom (White 1993). Glutation Glutation mempunyai kandungan senyawa molekul tiol tripeptida terdiri dari tiga asam amino yaitu, L-glutamin, L-cystien, dan L-glysin (Luberda 2005). Glutation merupakan antioksidan yang mempunyai potensi melindungi sistem biologi akibat adanya suatu proses atau reaksi yang merugikan dengan jalan mereduksi dan menekan reaksi radikal bebas (Hammersdet 1993). Glutation merupakan antioksidan primer yang berfungsi untuk mencegah pembentukan radikal bebas baru, glutation berkerja dengan mengubah radikal bebas baru menjadi molekul yang kurang berdampak negatif sebelum radikal bebas tersebut mempunyai kesempatan untuk bereaksi (Wijaya 1996). Menurut Sugiyanta (2007) Glutation digunakan sebagai kofaktor oleh enzim peroksidase untuk mendetoksikasi peroksida dari serangan radikal bebas molekuler dan transhydrogenase untuk mengurangi oksidasi pada DNA, protein, dan biomolekuler lainya. Glutation peroksidase dapat membentuk pertahanan terhadap oksidan atau radikal bebas di dalam tubuh dan mencegah kerusakan sel dengan cara mengkatalisa peroksida menjadi air dan oksigen. Glutation yang didistribusikan ke dalam sel, mempunyai peranan penting dalam mekanisme pertahanan interseluler terhadap stres oksidatif yang disebabkan oleh produksi ROS berlebih selama proses pembekuan dan thawing spermatozoa (Ansari et al. 2010). Lebih lanjut dilaporkan oleh Ansari et al (2010), bahwa penambahan GSH

7 9 kedalam semen kerbau dapat meningkatkan kualitas spermatozoa setelah postthawing (motilitas, viabilitas, dan intergritas sperma). Sedangkan Bilodeau et al. (2001) dan Gadea et al. (2007) melaporkan bahwa penambahan GSH dalam pengencer semen sapi berperan menjaga kualitas semen.