PENDAHULUAN Status Akrosom Dan Kualitas Post Thawed Spermatozoa Pada Beberapa Rumpun Sapi Dari Dua Balai Inseminasi Buatan

3

2. TINJAUAN PUSTAKA

Perkembangan Balai Inseminasi Buatan Balai Inseminasi Buatan BIB nasional maupun daerah merupakan instansi pemerintah yang melaksanakan produksi dan pemasaran benih unggul ternak serta pengembangan IB. Dalam perkembangannya BIB tersebut memproduksi semen beku yang telah disebarkan dalam maupun keluar daerah untuk pelaksanaan IB di Indonesia. Perkembangan IB saat ini tersebar di seluruh Indonesia, hal ini dikarenakan masyarakat telah menyadari arti dan manfaat IB untuk meningkatkan produktivitas ternaknya. Menyadari arti penting IB tersebut maka hampir setiap daerah propinsi di Indonesia melalui Dinas PeternakanDinas Peternakan dan Kesehatan Hewan mendirikan Balai Inseminasi Buatan atau UPT Inseminasi Buatan. Balai Inseminasi Buatan yang aktif dalam melakukan fungsi di antaranya dua Balai Inseminasi Buatan Nasional BIB dan 14 Balai Inseminasi Buatan Daerah BIBD. Balai-balai tersebut mendistribusikan semen beku yang diproduksi sendiri maupun berasal dari BIB nasional untuk disalurkan ke dalam maupun luar daerah untuk dimanfaatkan dalam pelaksanaan IB. Pengendalian mutu semen beku sapi yang dilaksanakan di BIB terdiri atas pengendalian mutu semen segar, pengendalian mutu selama proses produksi dan pengendalian mutu semen beku. Pengendalian mutu sudah dijalankan secara terstruktur dengan adanya ujipemeriksaan motilitas semen secara berkala. Persyaratan mutu tersebut ditetapkan oleh Badan Standardisasi Nasional BSN dan tertuang dalam standar mutu produksi semen beku sapi SNI 4869: 2008 Bagian 1 meliputi daya tahan terhadap pembekuan yang rutin dilakukan yakni motilitas post thawing lebih dari 40 dan gerakan individu 2-3 Sukmawati et al. 2015. Semen beku memiliki keunggulan yaitu dapat digunakan dalam jangka waktu yang lama namun memiliki kelemahan yaitu kualitas semen dapat menurun setelah semen dibekukan. Kualitas semen beku sangat ditentukan oleh beberapa faktor di antaranya adalah faktor sumber daya manusia, pejantan sebagai sumber semen, peralatan dan jenis pengencer yang digunakan. Sapi pejantan yang digunakan pada beberapa BIB sudah terakreditasi oleh lembaga sertifikasi produk LSpro benih dan bibit ternak. Pemilihan pejantan harus memenuhi standar untuk dapat dijadikan bibit unggul juga berpedoman pada PermentanNOMOR 101.OT.14072014 mengenai pedoman pembibitan ternak. Pejantan yang merupakan sumber semen memiliki sifat unggul, bebas dari gangguan penyakit baik menular maupun tidak, serta memiliki libido yang tinggi untuk menghasilkan kualitas semen yang bagus dan teruji. Karakteristik Spermatozoa Sapi Spermatozoa mamalia terdiri atas tiga komponen utama yaitu head kepala, midpiece bagian tengah and tail ekor atau flagellum. Ketiga komponen tersebut dikelilingi oleh membran plasma, protein dalam susunan mosaik intrinsik maupun ekstrinsik dan lipid umumnya fosfolipid dan kolesterol. Permukaan spermatozoa dilapisi oleh membran plasma berupa dua lapis fosfolipid yang bersifat selektif semi permeable, struktur tersebut sangat kompleks dan memiliki peran biologik spesifik pada permukaannya Sukmawati et al. 2015. Komponen fosfolipid dari membran plasma spermatozoa asimetris antara dua lapisan ganda 4 lipid membran Nollan et al. 1995. Fosfolipid berorientasi hidrofilik pada permukaan kepala dan hidrofobik pada bagian ekor ke arah interior membran. phosphatidylserine PS dan phosphatidylethanolamine PE yang terlokasi pada membran dalam, sedangkan sphingomyeline SM dan phosphatidylcholine PC terlokalisasi di lapisan luar membran Gadella et al. 1999. Fosfolipid membran berkisar 65-70 dari total lipid memberikan fluidity pada membran Holt 2000. Membran plasma spermatozoa juga terdiri atas 300 protein yang berbeda dan 92 protein membran ekstraseluler pada semua sel eukariotik berupa glikokonjugat Schroter et al. 1999. Spermatozoa memiliki kromosom haploid atau setengah dari jumlah DNA sel somatik pada spesies yang sama dan dihasilkan melalui pembelahan meiosis selama pembentukan spermatozoa Ball dan Peters 2004. Kepala spermatozoa terdiri atas dua daerah yaitu daerah akrosom anterior yang dilapisi oleh tudung akrosom dan daerah post akrosom yang berbatasan dengan ekor. Akrosom berasal dari golgi kompleks selama tahapan awal spermiogenesis, yang mengandung enzim akrosin, hyaluronidase dan enzim-enzim hidrotik lainnya yang terlibat pada proses fertilisasi. Akrosom spermatozoa terbentuk pada tahap spermiogenesis selama spermatogenesis. Spermiogenesis merupakan perubahan yang terjadi selama tahap spermatid sehingga terbentuk sel spermatozoa normal. Perubahan morfologik spermatozoa selama tahapan spermiogenesis meliputi pembentukan akrosom, leher dan ekor spermatozoa Hess dan Franca 2005. Akrosom spermatozoa organel internal terletak di daerah anterior kepala dan mengandung enzim hidrolitik yang berperan dalam reaksi akrosom selama fertilisasi Toshimori 1998. Akrosom membran tersusun atas inner acrosome membrane yang berlawanan membungkus nukleus dan outer acrosome membrane yang berhubungan dengan membran plasma Eddy 1994. Kriopreservasi Semen Kriopreservasi merupakan suatu teknik penyimpanan sel hewan, tumbuhan ataupun materi genetik lain termasuk spermatozoa dan oosit dalam keadaan beku melalui reduksi aktivitas metabolisme tanpa memengaruhi organel di dalam sel sehingga fungsi fisiologis, biologis dan morfologis tetap ada Gazali dan Tambing 2002. Prinsip terpenting dari kriopreservasi sel spermatozoa ialah pengeluaran air dari dalam sel dehidrasi sebelum intraseluler membeku. Dehidrasi tidak terjadi akan terbentuk kristal es besar di dalam sel yang dapat merusak sel dan apabila terjadi dehidrasi yang sangat hebat maka sel akan mengalami kekeringan sehingga sel mengalami kematian Supriatna dan Pasaribu 1992. Pembentukan kristal es selama proses kriopreservasi sel spermatozoa menyebabkan terjadinya penumpukan elektrolit di dalam sel. Hal tersebut mengakibatkan terjadi kerusakan sel secara mekanik. Elektrolit yang menumpuk akan merusak dinding sel sehingga pada waktu pencairan kembali permeabilitas membran plasma akan menurun dan sel akan mati. Pembentukan kristal es kemungkinan berkaitan dengan perubahan tekanan osmotik dalam fraksi yang tidak mengalami pembekuan Watson 2000. Kejutan dingin pada sel berkaitan dengan tahap transisi membran lipid yang menyebabkan terjadinya tahap pemisahan dan penurunan sifat-sifat permeabilitas secara selektif dari membran sel Watson 1995. Membran plasma utuh dan akrosom penting dalam proses kapasitasi spermatozoa, tahapan reaksi akrosom 5 diikuti fertilisasi oosit. Spermatozoa dalam kondisi hidup di saluran reproduksi betina diperlukan untuk melakukan fungsi fisiologis pada waktu ovulasi Watson 2000; Graham dan Moce 2005. Gangguan lipid pada membran plasma selama kriopreservasi dapat menyebabkan kerusakan sel lebih lanjut serta dapat menyebabkan kematian spermatozoa Watson 1995. Tartaglione dan Ritta 2004 mengatakan kualitas dan keberhasilan kriopreservasi semen dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti bahan pengencer yang digunakan. Watson 2000 menambahkan kriopreservasi menyebabkan 50 spermatozoa imotil sehingga menimbulkan penurunan kemampuan fertilisasi. Berbagai pendekatan yang dilakukan dalam menurunkan potensi kerusakan spermatozoa seperti modifikasi pengencer dan protokol pembekuan semen. Agen krioprotektan seperti gliserol dan komponen lain seperti kuning telur, susu dalam pengencer telah dilaporkan dapat mengurangi efek kerusakan pembekuan tersebut Batellier et al. 2001. Pengencer berperan dalam melindungi spermatozoa dari kejutan dingin, stres osmotik dan perubahan stabilitas dan permeabilitas membran serta menyediakan substrat energi untuk metabolisme spermatozoa. Peran lipoprotein dan fosfolipid yang ditemukan dalam kuning telur melindungi membran spermatozoa dengan cara meningkatkan proporsi kolesterolfosfolipid di membran sehingga mengurangi kejutan dingin Medeiros et al. 2002 dan meningkatkan viabilitas sel Kulaksiz et al. 2010. Komposisi dan distribusi fosfolipid membran dalam dan luar dari spermatozoa sangat penting dalam memberikan sifat permeabilitas dan fluiditas pada membran. Phosphatidylserine PS dan phosphatidylethanolamine PE terutama terlokalisasi pada membran dalam sedangkan sphingomyeline SM dan phosphatidylcholine PC berada pada bagian luar membran Gadella et al. 1999; Hammerstedt et al. 1990. Mekanisme Kapasitasi dan Reaksi Akrosom Kemampuan fertilisasi spermatozoa ditentukan berdasarkan kapasitasi dan reaksi akrosom untuk memperoleh kemampuan fertilisasi. Spermatozoa selama berada di dalam saluran reproduksi betina mengalami serangkaian proses biokimia dan perubahan pada membran, terkapasitasi, serta memperoleh kemampuan mencapai tempat fertilisasi dan berikatan dengan zona pelusida melalui kejadian reaksi akrosom, penetrasi oosit dan fusi dengan oosit De Lamirande et al. 1997. Mekanisme kapasitasi ditandai dengan terjadinya penipisan kolesterol membran spermatozoa menyebabkan peningkatan permeabilitas membran terhadap kalsium dan bikarbonat intraseluler. Hal ini menyebabkan terjadinya pengaktifan adelynyl cyclase AC untuk memproduksi cAMP dan protein kinase A PKA sehingga fosforilasi pada protein tyrosine dapat dimulai. Peningkatan fosforilasi tersebut terjadinya polimerisasi actin dan translokasi phospholipase C PLC ke membran plasma Breitbart 2002. Penipisan kolesterol tersebut dapat menyebabkan peningkatan kalsium dan bikarbonat, peningkatan fluidity membran, serta perubahan pola pergerakan spermatozoa. Proses pengaturan Ca 2+ intraseluler merespon terhadap kejadian reaksi akrosom. Kapasitasi dan reaksi akrosom melewati beberapa tahapan mekanisme signalling yang ditunjukkan pada Gambar 1.