1. Hipotesa mekanik
Penembusan spermatozoa dalam sel telur benar-benar secara mekanik. Satu-satunya tujuan reaksi akrosom adalah membuka lubang pada akrosom. Kemudian membuat titik lubang yang tajam dan membuka zona secara mekanik sejalan dengan cara menggerakkan ekor spermatozoa secara kuat.
2. Hipotesa enzimatis
Berlawanan dengan hipotesis diatas, setiap tahap alasan spermatozoa dalam menerobos pelindung telur tergantung enzim. Hyaluronidase akrosom dilepas selama aliran spermatozoa menembus kumulus. Beberapa enzim lain di permukaan spermatozoa membantu ikatan antara zona dengan spermatozoa.
Akrosin tidak menghancurkan zona, tetapi menghidrolisa glikoprotein zona yang spesiik untuk melunakkan zona. Ikatan enzim-enzim ini memecah molekul zona sejalan dengan gerakan spermatozoa yang kuat. Kemungkinan ikatan lisin itu meliputi akrosin, proteinase yang bukan akrosin, hyaluronidase,
Aryesulfatase, glycosulfatase dan N-asetylhexosaminidase.
Hipotesis mekanik berdasarkan pertimbangan sebagai berikut:
Secara teoritis, tenaga yang digunakan spermatozoa bisa sebesar 100PN. Hal ini cukup besar untuk pembebasan tekanan dari hubungan non kovalen glikoprotein zona yang bertindak sebagai cairan viscoelastis.
1. Celah penetrasi spermatozoa mempunyai batas yang jelas, seolah-olah memotong zona.
2. Zona kelinci setelah dicerna tripsin dan akrosin masih dapat dipenetrasi. 3. Protein inhibitor menghalangi penempelan spermatozoa di permukaan
zona, tetapi sekali ikatan terjadi maka spermatozoa dapat menerobos zona.
Jika spermatozoa mammalia menerobos pelindung tanpa bantuan enzim, mengapa akrosom mempunyai enzim-enzim yang kuat, seperti hyaluronisade dan akrosin yang mampu menghidrolisa matrik kumulus dan zona. Jika akrosom dan enzim merupakan kekuatan evolusi, maka kita harus menemukan beberapa spesies mammalia yang spermatozoanya secara total tidak mempunyai akro-som atau enzim-enzim akroakro-som. Oleh sebab itu akroakro-som dan enzimnya harus mempunyai fungsi yang sangat penting.
kumu-74
lus tergantung sepenuhnya pada hyaluronidase, maka pada spermatozoa yang tidak mempunyai enzim ini (Sea urching dan Rooster) pasti tidak menembus kumulus. Spermatozoa binatang berkantung dan burung melepaskan enzim akrosom (termasuk hyaluronidase dan akrosin) pada permukaan zona untuk melunakkan zona sebelum spermatozoa memasukinya.
Enzim-enzim pada akrosom berperanan penting pada tahap awal pema-sukan spermatozoa kedalam zona. Spermatozoa manusia melakukan penetrasi ke dalam lendir servik lebih eisien jika spermatozoa dalam seminal plasma dari pada jika berada dalam larutan garam buatan. Enzim-enzim seminal membantu spermatozoa ke dalam lendir servik. Enzim akrosom yang dilepaskan oleh spermatozoa pada permukaan zona akan membantu masuknya spermatozoa ke dalam zona. Jumlah enzim akrosom yang diperlukan untuk pemasukan awal ini bervariasi pada spesies yang berbeda.
Yang paling mungkin adalah spermatozoa menggunakan sarana me-kanik dan enzimatis untuk menembus zona. Spermatozoa tidak pernah bisa menerobos zona yang keras jika dalam keadaan immotil atau sedikit motil. Spermatozoa harus memiliki daya dorong yang kuat untuk dapat menembus zona. Materi-materi akrosom termasuk enzim yang jalan aliran spermatozoa. Beberapa materi akrosom yang dilepas bisa merubah molekul-molekul zona atau melunakkan zona agar dapat dipenetrasi.
Arand dkk mengusulkan hipotesis ikat lepas interaksi spermatozoa. Pertama-tama protein terikat zona-spermatozoa (ZBP) yang mempunyai ikatan dengan ainitas tinggi diikuti dengan degradasi tinggi dan pelepasan ikatan ZP oleh enzim-enzim spermatozoa. ZBP tersebut mengikat ZP yang baru tanpa gerak maju spermatozoa. penetrasi tidak akan terjadi jika aktiitas enzimatis spermatozoa atau kemampuannya untuk memindahkan ikatan ligand dihalangi (missal penambahan inhibitor), maka ikatan ZP tidak akan didegradasi. ZBP akan kembali jenuh dengan reseptor dan penetrasi tidak terjadi. Hipotesis ini dapat menjelaskan kekhasan spesies dalam penetrasi zona.
75
Gambar 5.3 Masuknya spermatozoa ke Zona dengan adanya Pergerakan
Gambar 5.4. Proses masuknya inti spermatozoa 5. Penggabungan Spermatozoa dengan Zona.
Selama menembus zona pelusida, kepala spermatozoa menerobos ruang vitellin, menuju ke vitelus dan secara bertahap bergabung ke dalamnya. Proses dinamis ini dapat diamati secara kontinyu pada kondisi in vitro secara cermat.
Pada binatang berkantung, Burung dan hewan laut juga invertebrata laut fusi sel telur dengan spermatozoa dimulai antara membran akrosom bagian dalam dan membran plasma telur. Keadaan yang berbeda terjadi pada mam-malia, yaitu pada membran plasma spermatozoa tidak pada membran akrosom bagian dalam yang bergabung pertama kali dengan membran plasma telur. Ini
76
pertama kali ditemukan pada tikus. Pemasukan kepala spermatozoa ke dalam sel telur diikuti oleh penggabungan secara bertahap ekor spermatozoa secara keseluruhan.
5.4. TEMPAT-TEMPAT INISIASI FUSI SPERMATOZOA DAN TELUR
Mula-mula disebutkan fusi dimulai pada membran plasma spermatozoa bagian post akrosom. Akan tetapi bila diamati secara cermat aksi penggabungan terletak pada segmen equator. Hal ini bisa terjadi setelah spermatozoa mengalami reaksi akrosom. Bila spermatozoa telah kapasitasi sempurna tetapi tidak reaksi maka tidak dapat bergabung dengan sel telur. Perubahan isiologis yang penting yang harus terjadi pada membran plasma segmen equatorial sebagai hasil dari reaksi akrosom, walaupun terjadi pada membran masih belum jelas.
Permukaan telur mempunyai sejumlah mikrovili, kecuali daerah di atas spindle setelah pembelahan meiosis ke dua. Daerah bebas mikrovilli kaya akan aktin yang terpolarisasi. Fusi antara spermatozoa dengan sel telur tidak akan atau jarang terjadi pada daerah yang gundul ini. Meskipun spermatozoa menuju ke kelompok mikrovilli, tetapi banyak peneliti yang beranggapan bahwa yang berperanan pada fusi adalah daerah intermicrovilli, karena membran plasma mi-crovilli bukan diperuntukkan untuk fusi antara spermatozoa dengan sel telur.
Gambar 5.5. Diagram reaksi akrosom dan fusi antara sel telur dan spermatozoa pada tikus. (Ac) Acrosome;(IAM) Inner acrosomal membrane; (MV) Egg microvilli; (PA) post acrosomal region; (PM) Sperm plasma membrane; (N) Nucleus; (Z) Zona pellucida. (Gambar diambil dari Piko L,1967 dan Piko L et al, 1964)
77
Gambar 5.6. Diagram tahapan fusi spermatozoa selama fertilisasi dan peng-gabungan dengan vittelin. (Eg) Equatorial segment of the acrosome (Gambar diambil dari Bedford SB et al, 1978)
5.5. KEJADIAN-KEJADIAN SESUDAH FUSI
Sel telur setelah dipenetrasi oleh spermatozoa secara metabolis bangkit untuk serangkaian peristiwa morfologi dan biokimia yang mengarah ke defe-rensiasi dan formasi individu baru, pembangkitan dianggap sebagai aktivitas. Indikasi yang mudah dikenal dalam aktivasi sel telur pada mammalia adalah
exocytosis granula-granula cortical dan rangkaian meiosis. Nukleus sel telur yang setelah metafase II istirahat, maka mulai meiosis lagi setelah fusi antara sel telur dan spermatozoa. Nukleus haploid mentransformasi ke dalam pronukleus sel telur. Sementara nukleus spermatozoa merata dan mentransformasi ke dalam pronucleus spermatozoa. Sintesa DNA (duplikasi akrosom) terjadi setelah peng-gabungan kedua pronukleus. Pembungkus intinya meluruh dan akrosomnya bercampur.
78
Untuk pembelahan meiosis pertama, pencampuran kromosom dapat dianggap sebagai akhir fertilisasi dan awal perkembangan embrio. Pada beberapa invertebrata dan vertebrata non mammalia, interval antara fusi spermatozoa dengan telur dan inisiasi pembelahan pertama adalah dalam beberapa jam, sedang mammalia biasanya memerlukan 12 jam atau lebih.
Gambar 5.7. Mekanisme masuknya spermatozoa kedalam sel telur 5.6. AKTIFITAS SEL TELUR
Fisiologi dan biokimia aktivasi telur telah diteliti secara luas pada mam-malia dan invertebrata terutama sea-urchin. Namun aktivasi tersebut belum diketahui secara menyeluruh. Fusi spermatozoa dan sel telur menyebabkan pelepasan ion Ca2+ dari intra selluler (Misalnya retikulum indoplasma). Ca2+
intra selluler meningkatkan masuknya Na+/H+ yang menyebabkan pH intra selluler meningkat temporer. Peningkatan pH temporer ini tampaknya menu-tup protein penghambat dalam sitoplasma sel telur yang menghasilkan aktivasi
irreversible jalur oksidatif telur, metabolisme lipid, reduksinucotinamide serta
sintesis protein DNA.
Sangat sedikit diketahui tentang mekanisme aktivasi sel telur pada mam-malia. Pada sel telur Hamster, pelepasan secara eksplosif Ca2+ terjadi 10 – 30 detik setelah penetrasi spermatozoa ke dalam membran plasma sel telur. Yang menarik, ledakan atau keluarnya Ca2+ terjadi secara berulang dengan interval sekitar 3 menit selama 100 menit. Signiicansi biologis pelepasan Ca2+ berulang