Thomson P.Nadapdap1, Delfi Lutan2, Arsyad3, Syafruddin Ilyas4
1
Mahasiswa S3 FK USU/Staf Pengajar Fak.Kedokterana Univ. Methodist Indonesia, 2Guru Besar Tetap Ilmu Kebidanan dan Penyakit Kandungan, FK USU-Medan, 2Guru Besar Tetap Ilmu Biologi Kedokteran, FK
UNSRI-Palembang; 3Guru Besar Tetap Biologi Molekuler FMIPA-USU-Medan
ABSTRAK
Plumbum merupakan logam berat yang dapat mencemari lingkungan dan bisa jadi menimbulkan polusi sehingga menyebabkan terganggunya kesehatan tubuh seperti kualitas dan kuantitas sperma. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimen dengan rancangan acak lengkap (RAL) yang terdiri dari 2 kelompok, yakni kontrol dan perlakuan. Kelompok kontrol adalah tanpa Pb-asetat dan kelompok perlakuan adalah pencekokan Pb-asetat selama 2 minggu pada tikus putih. Pengamatan parameter dengan menghitung persentase motilitas, viabilitas dan morfologi sperma tikus serta jumlah sperma (kuantitas) tikus. Hasil menunjukkan adanya perbedaan yang signifikan (p<0,05) antara kelompok kontrol dengan perlakuan pada semua parameter uji (persentase motilitas, viabilitas dan morfologi sperma tikus serta jumlah sperma/ kuantitas sperma). Disimpulkan bahwa Pb-asetat adalah bahan pencemar yang dapat menyebabkan gangguan terhadap kualitas dan kuantitas sperma.
Kata kunci: Pb-asetat, testis, kualitas sperma, kuantitas sperma.
PENDAHULUAN
Polusi Plumbum (Pb) telah menjadi persoalan kesehatan masyarakat di dunia, terutama di negara-negara berkembang, seperti Asia, Afrika dan Amerika Latin. Pembakaran bahan bakar minyak kendaraan bermotor menjadi sumber terbesar Pb yang mengkontaminasi atmosfer. Hampir 100 negara, terutama negara berkembang masih menggunakan Pb dalam bahan bakar kendaraannya. Eropa, Jepang, Mexico dan Amerika Serikat telah membuktikan bahwa penghapusan Pb dari bahan bakar kendaraan merupakan cara paling efektif mengurangi polusi logam ini (Tong et al,2003).
Setiap unsur dalam komponen polutan udara berpeluang merugikan kesehatan organisma. Timbal (Pb) sebagai salah satu komponen polutan udara mempunyai efek toksis yang luas pada manusia dan hewan karena mengganggu fungsi saluran ginjal, saluran pencernaan, sistem saraf pada remaja, menurunkan fertilitas, menurunkan jumlah spermatozoa, dan meningkatkan spermatozoa abnormal dan aborsi spontan (Astuti, 2002).
Reactive oxygen species (ROS) dapat bereaksi dan menyebabkan kerusakan pada banyak molekul di dalam sel. Fosfolipid yang menjadi unsur utama dalam membran plasma dan membran organel sel seringkali menjadi subjek dari peroksida lipid. Peroksida lipid adalah suatu reaksi rantai radikal bebas yang diawali dengan terbebasnya hydrogen dari suatu asam lemak tak jenuh ganda oleh radikal bebas. Radikal lipid yang terbentuk akan bereaksi dengan oksigen membentuk radikal peroksil-lipid dan lipid peroksida serta malondialdehyde (MDA) yang larut dalam air dan dapat dideteksi dalam darah. Konsekuensi penting dari peroksidasi lipid adalah meningkatnya permiabilitas membran dan mengganggu distrubisi ion-ion yang mengakibatkan kerusakan fungsi sel dalam organel (Devlin, 2002).
Stres oksidatif dapat menyebabkan kerusakan molekul-molekul dalam sel. Molekul lipid yang mengalami stres oksidatif akan mengalami auto-oksidasi atau yang lebih dikenal dengan peroksidasi lipid. Protein yang mengalami oksidasi menjadi tidak berfungsi dan DNA yang teroksidasi menjadi mutagen, karsinogen atau menyebabkan kematian sel (Ercal et al, 2001).
Perlakuan pemberian Pb organik pada pemeriksaan patologi testis tikus putih menunjukkan perubahan yang menyolok pada struktur tubulus seminiferus dangan adanya reduksi diameter, pelepasan lapisan germinal hiposeluler dari membran basalis, gangguan proses spermatogenesis, cedera pada spermatosit dan spermatid disertai udem dari tingkat ringan sampai berat (Hariono, 2006).
METODE
Penelitian ini menggunakan 30 ekor tikus putih berusia 8-11 denga berat badan 150-250g. Penelitian berupa eksperimental murni dengan rancangan acak lengkap (RAL) yang terdiri dari 2 kelompok, yakni: (1) kontrol dan perlakuan = tanpa Pb-asetat selama 2 minggu, (2) kelompok perlakuan adalah pencekokan Pb-asetat selama 2 minggu. Pengamatan parameter dilakukan dengan menghitung (a) persentase motilitas (Moeloek, 2001), (b) viabilitas (WHO, 1999) dan (c) morfologi sperma tikus serta (d) jumlah sperma (kuantitas) tikus (Zaneveld and Polakoski, 1977).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil dari pengukuran parameter uji yang dilakukan serta hasil analisis data yang didapat, maka keempat parameter tersebut (persentase motilitas, viabilitas, morfologi serta, jumlah sperma tikus) berbeda signifikan jika dibandingkan antara kontrol dan perlakuan (p<0,05).
(a) Persentase motilitas sperma tikus
Gambar 1. Rata-rata motilitas sperma pada kelompok kontrol dan perlakuan (Pb). **=p<0,01 (b) Viabilitas sperma tikus
(d) Kualitas sperma (Jumlah sperma)
Gambar 4. Rata-rata jumlah sperma pada kelompok kontrol dan perlakuan (Pb). **=p<0,01
Pada motilitas sperma tikus terlihat berbeda signifikan (p<0,05). Kemungkinan pemberian pada Pb pada tikus menyebabkan gangguan pada tingkat spermatogenesis khususnya pembentukan mitokondria sperma. Mitokondria sperma berguna untuk memberikan energi bagi sperma untuk dapat bergerak lurus kedepan dengan cepat. Hasil penelitian WHO (2007) menunjukkan bahwa, plumbum dapat berinteraksi dengan kelompok-kelompok donor elektron biologis, seperti kelompok sulfhidril, sehingga banyak mengganggu proses enzimatik di dalam sel. Plumbum juga berinteraksi dengan kation penting, seperti terutama kalsium, zat besi, dan seng, dan dapat mengganggu pompa Na+/K+- ATP yang mengubah seluler dan membran mitokondria, sehingga meningkatkan kerapuhan seluler. Selain itu, Pb dapat menghambat pirimidin-5'-nucleotidase dan mengubah fungsi nukleotida lainnya. Plumbum mengganggu banyak sistem enzim dalam tubuh, sehingga mempengaruhi fungsi hampir setiap organ.
Plumbum secara nyata menekan jumlah sperma, motilitas sperma, morfologi normal sperma, dan viabilitas sperma. Hal ini sesuai dengan hipotesis bahwa plumbun dapat berpengaruh negatif terhadap kuantitas (jumlah) dan kualitas sperma (motilitas, morfologi, dan viabilitas). Kemungkinan disebabkan oleh karena Pb merupakan logam berat yang sifatnya toksik bagi tubuh organisme. Sifat tersebut menimbulkan ROS (Reactive Oxygene Species) yang menyebabkan terjadinya radikal bebas (stres oksidatif). Jika radikal bebas banyak dapat mengganggu struktur sel mulai dari membran sel sampai ke dalam inti sel.
Pandya et al., (2012) telah dilaporkan adanya kemungkinan keterlibatan Pb dalam menginduksi stres oksidatif sehingga menekan proses steroidogenesis (proses pembentukan steroid). Status oksidatif testis tikus jantan dewasa yang terpapar Pb asetat dengan dosis 0,025 mg/kg berat badan secara intraperitoneal selama 15 hari mengalami peningkatan reaktif oksigen spesies (ROS) dan peningkatan malondialdehid testis (MDA) serta penurunan aktivitas enzim antioksidan superoxide dismutase (SOD) testis, katalase, glukosa 6 fosfat dehidrogenase (G6PDH) dan glutathione-S-transferase (GST) pada mitokondria dan/atau pasca-mitokondria. Kegiatan enzim steroidogenik 3β dan 17β-hidroksisteroid dehidrogenase juga menurun secara signifikan sehingga menyebabkan perubahan produksi testosteron. Kelompok yang terpapar logam menunjukkan penurunan signifikan testis dan sperma epididimis. Motilitas sperma epididimis dan viabilitas juga mengalami penurunan pada pemaparan Pb.
Pengaruh pemberian Pb terhadap penurunan kuantitas dan kualitas sperm dapat juga melalui efeknya terhadap poros hipotalamus-hipofisis-testis. Gangguan terhadap hipotalamus menyebabkan produksi LHRH atau FSHRH berkurang atau menurun. Sehingga menekan pengaruhnya terhadap kerja hipofisis dan menyebabkan produksi LH dan FSH tidak dapat dipenuhi. LH menurun menyebabkan aktifitas sel Leydig menurun sehingga testosteron intratestikular berkurang yang mengakibatkan terjadinya gangguan spermatogenesis. Rendahnya FSH dapat menyebabkan berkurangnya ABP (Androgen Binding Protein) sehingga tidak banyak yang dapat mengikat testosterone dalam tubulus seminiferus testis. Hal ini menyebabkan gangguan terhadap pertumbuhan dan perkembangan sel germinal. Sperma yang terbentuk tidak normal (abnormal) dan dapat juga mengurangi sperma yang dapat hidup (viabilitas sperma berkurang). Akhirnya jumlah sperma yang diproduksi di testis jaga akan menjadi berkurang jumlahnya. Sharma and Umesh (2011), menyatakan bahwa efek reproduksi Pb sangat kompleks dan tampaknya melibatkan beberapa jalur, tidak semua
sepenuhnya dipahami. Disfungsi reproduksi akibat Pb memperlihatkan perubahan morfologi yang berbeda, menurunkan kualitas sperma dan mengubah morfologi sperma. Penyelidikan efek kronis Pb asetat pada perkembangan sistem reproduksi tikus albino Swiss menunjukkan paparan timbal menekan aksis hipotalamus-hipofisis-testis, sehingga mengubah histologi testis, morfologi spermatozoa dan hubungan sel germinal dalam testis.
Tikus betina yang bunting disuntik dengan Pb asetat dan kemudian dievaluasi testis anaknya yang jantan seperti persentase morfologi spermatozoa abnormal epididimis dan testis yang matang. Suntikan dilakukan pada hari ke-8, hari ke-8 dan ke-13, dan hari ke-8, 13 dan 18 hari selama periode kehamilan. Setiap kelompok besar dibagi lagi menjadi empat kelompok kecil sesuai dengan dosis timbal yang diberikan (0, 25, 50 dan 100) mg/Kg. Hasilnya, persentase morfologi spermatozoa normal epididimis dan testis menyebabkan peningkatan persentase morfologi abnormal spermatozoa baik di epididimis ataupun di testis tikus jantan keturunannya. Disimpulkan bahwa penelitian ini menunjukkan adanya Pb asetat saat pralahir memiliki efek toksik pada sperma sehingga menghasilkan morfologi spermatozoa yang abnormal. Dinyatakan bahwa faktor penyebab yang paling mungkin adalah adanya gangguan pada fase spermatogenesis (proses pembentukan sperma mulai dari spermatogonia) dan/atau spermiogenesis (proses pembentukan sperma dari spermatid). Efek Pemberian Plumbum (Timah Hitam) Organik Pada Tikus Putih (Rattus norvegicus) (Hariono, 2006).
KESIMPULAN
Pb-asetat adalah bahan pencemar yang dapat menyebabkan gangguan terhadap kualitas (persentase motilitas sperma tikus, viabilitas sperma tikus, morfologi sperma tikus) dan kuantitas sperma (jumlah sperma)
DAFTAR PUSTAKA
Devlin, M.T. 2002. Bioenergetics and oxidative metabolism In: Biochemistry with clinical correlations. 5 th ed. Wiley-liss, Canada. 590-592.
Astuti, SR. 2002. Hubungan Kadar Pb Udara, Kandungan Pb dalam urine dengan Keluaran Material & Neonatus Pada Pedagangdi Terminal Tirtonadi Surakarta. Tesis Magister Ilmu Kesehatan Masyarakat. Program Pascasarjana. Univ. Diponegoro, Semarang.
Ercal, N., H. Gurer-Orhan and Nukhet Aykin-Burns. 2001. Toxic Metals and Oxidative Stress Part I: Mechanism Involved in Metal incuced Oxidative Damage. Current Topics in Medical Chemistry, 529-539.
Hariono, B. 2006. Efek Pemberian Plumbum (Timah Hitam) Organik Pada Tikus Putih (Rattus norvegicus). J. Sain Vet. Vol. 24 No. 1
Moeloek, N., DA. Pujianto, R. Agustin, KM. Arsyad, P. Waluyo, Y. Prihyugiarto, and M.T. Bizvo. 2001. Achieving azoospermia by injections of testosterone undecanoate alone or combined with depot medroxyprogesterone acetate in Indonesian men (Jakarta center study). In: Robaire B, Chemes H and Morales CR, eds. Proceedings of the VIIth International Congress of Andrology. Montreal, Canada. Medimond Publishing Company, Inc. 545-550.
co-exposure on testicular steroid metabolism and antioxidant system of adult male rats.
Sharma, R and Umesh G. 2011. Effects of Lead Toxicity on Developing Testes in Swiss Mice. Universal Journal of Environmental Research and Technology. Volume 1, Issue 4: 390-398 Tong,C.H.,M. J. Thompson,M. R. Warner, S. P. Rajaguru,andC. C. Pai. 2003. Coustic Wave
Propagationin theSun:ImplicationsforWaveFieldandTime-Distance Helioseismology. The Astrophysical Journal, 582:L121-L124.
WHO/UNECE (2007) Health Risks of Heavy Metals from Long-Range Transboundary Air Pollution, Draft of May 2006, World Health Organisation (WHO) and United Nations Economic Commission for Europe (UNECE), Geneva, Switzerland.
WHO, 1999. WHO Laboratory manual for the examination of human semen and sperm-cervical mucus interaction, 4th ed, USA Cambridge University Press. 68–78.
