UJI KEUTUHAN MEMBRAN SPERMATOZOA DARI PRIA MANDUL KATEGORI OLIGOZOOSPERMIA
Sutyarso
Bagian Ilmu Biomedik Program Studi Pendidikan Dokter/Jurusan Biologi FMIPA Universitas Lampung
Jl. S. Brojonegoro No.1 Bandar Lampung 35145
Diterima 12 September 2005, perbaikan 15 November 2005, disetujui untuk diterbitkan, 22 November 2005
ABSTRACT
The aim of this study was to elucidate the sperm membrane integrity from infertile men category of oligozoospermia with hypo-osmotic swelling (HOS) test method. The results obtained can be used to improve strategic of diagnosis, therapy, and in vitro fertilization. The study was performed on infertile men having medicinal treatment at the Biology Department, School of Medicine, The University of Indonesia, Jakarta. Sixty three patients were clustered according to World Health Organization (WHO) guide into three categories, i.e. normozoospermia, oligozoospermia, and azoospermia, with twenty one patients for each group. The normozoospermia and oligozoospermia were choses to be compared. The HOS test results were as follow : (1) the integrity of sperm membrane in the fertile men or normozoospermia was 71% positive HOS test, (2) in the infertile men patient category normozoospermia was 51% positive HOS test, (3) and in the infertile men patients category oligozoospermia was 27% positive HOS test. These studies showed there are positive correlation (r=0,517) between HOS test with the follicle stimulating hormone (FSH) levels;
r=0,667 between HOS test with testosterone hormone levels, and r=0,655 between HOS test with sex hormone binding globulin (SHBG) serum protein levels. However, the free testosterone level has negative correlation (r=-0,358). These studies also concluded that the quality of the sperm membrane integrity in infertile men patients, categories oligozoospermia and normozoospermia are worse than in the fertile men.
These findings suggested that the ecreased of FSH, testosterone hormone, and SHBG protein in the serum of oligozoospermia patients causing low quality membrane integrity of spermatozoa.
Keywords: sperm membrane, male infertility, oligozoospermia.
1. PENDAHULUAN
Uji fungsional spermatozoa merupakan uji yang penting untuk mendiagnosis keadaan fertilitas pria, terutama bagi penderita infertilitas yang tergolong oligozoospermia, astenozoospermia, maupun yang tergolong idiopatik (unexplained infertility). Uji fungsional spermatozoa lebih ditekankan pada dinamika fungsi biologi spermatozoa jadi bukan pada jumlah spermatozoa seperti pada metode analisis semen konvensional1.
Pria mandul oligozoospermia diharapkan masih dapat ditolong untuk mempunyai keturunan yaitu dengan cara fertilisasi in vitro. Salah satu para- meter penting untuk menilai kualitas spermatozoa adalah dengan cara mengetahui keutuhan atau integritas membran dan morfologinya. Kualitas membran spermatozoa ditentukan selama proses spermiogenesis dan maturasinya di dalam duktus epididimis. Keutuhan atau integritas membran spermatozoa dapat diketahui dengan teknik uji HOS (hypho osmotic swelling test) 2.
Integritas membran spermatozoa diduga dapat mempengaruhi kemampuan spermatozoa dalam melakukan penetrasi ke dalam ovum selama fertilisasi. Terdapat korelasi antara integritas membran spermatozoa normal dengan uji penetrasi spermatozoa ke dalam telur secara in vitro. Pada berbagai kasus infertilitas yang dievaluasi tingkat kerusakan membran spermatozoanya, diantaranya disebabkan oleh rendahnya kadar hormon gonadotropin dan testosteron1-5.
Tujuan penelitian ini, untuk mempelajari keutuhan membran (membran integrity) spermatozoa dari pria mandul kategori oligozoospermia dengan uji HOS. Hasilnya dapat digunakan sebagai upaya pengobatan, diagnosis, maupun teknik fertilisasi in vitro.
2. METODE PENELITIAN
2.1. Subyek Penelitian
Pasien pria ingin punya anak yang datang berobat/konsultasi di Bagian Biologi FKUI Jakarta
sebanyak 63 pasien, kemudian dikategorikan berdasarkan pedoman dari WHO (world health organization). Pertama, kelompok normo- zoospermia bila jumlah spermatozoa lebih dari 20- 40 juta/ml semen; Kedua, oligozoospermia bila jumlah spermatozoa kurang dari 20 juta/ml semen;
dan Ketiga, azoospermia bila tidak ditemukan spermatozoa dalam semennya.6,7 Dari 63 pasien tersebut, kemudian ditetapkan sebagai subyek penelitian sebanyak 21 pasien pria mandul dari kategori oligozoospermia yang ingin diketahui, dan 21 pasien pria mandul kategori normo- zoospermia dalam kelompok pria mandul idiopatik sebagai pembanding. Selanjutnya dipilih juga 15 pria dengan fertilitas normal yang sudah memiliki anak sebagai relawan.
2.2. Analisis semen
Setelah dilakukan evaluasi kesehatan (amnanesis) terhadap masing-masing pasien oleh dokter ahli andrologi (Sp.And) dari bagian Biologi FKUI Jakarta, kemudian diminta mengeluarkan air maninya atau semen untuk keperluan analisis jumlah dan kualitas spermatozoa. Pedoman analisis semen yang digunakan dalam penelitian ini adalah Penuntun Laboratorium WHO untuk Pemeriksaan Semen Manusia6.
Parameter yang dievaluasi meliputi jumlah spermatozoa, viabilitas, motilitas, morfologi, dan keutuhan membran spermatozoa. Uji integritas membran spermatozoa ini menggunakan metode uji HOS, sebagai berikut: (1) dicampurkan 10 µl semen ke dalam tabung eppendorf yang berisi 100 µl larutan HOS, (2) pemeriksaan terhadap spermatozoa dilakukan antara 30-60 menit setelah diinkubasi pada suhu 37°C, (3) diteteskan 10 µl campuran yang telah diinkubasi (semen + larutan HOS) di atas gelas obyek kemudian dilihat dibawah mikroskop lapangan gelap dengan perbesaran 450 kali, (4) dari antara 100-200 spermatozoa dengan beberapa lapangan pandang dihitung jumlah spermatozoa yang ekornya melingkar atau membengkak (swell) sebagai kategori uji positif, kemudian dinyatakan dalam persen (%) membran spermatozoa utuh atau normal6-9.
2.3. Kadar hormon dalam serum
Untuk mendukung dugaan bahwa pada pria mandul kategori oligozoospermia memiliki kelainan keutuhan/integritas membran sperma- tozoa yang berhubungan dengan kadar hormon dalam serum, maka telah dilakukan penentuan kadar hormon FSH (follicle stimulating hormone), testosteron total, dan testosteron bebas. Peme- riksaan hormon dalam penelitian ini dilakukan di Laboratorium Makmal Immunoendokrinologi
FKUI Jakarta. Metode pemeriksaan kadar hormon tersebut dengan teknik antibody rangkap RIA (radioimmuno assay) untuk hormon FSH, dan teknik Coat-A-Count 125I fase padat sebagai bahan radioaktif untuk hormon testosteron7,9,10.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pemeriksaan kadar hormon dan hasil uji HOS dalam penelitian ini menunjukkan bahwa kadar hormon testosteron total dan persentase keutuhan membran spermatozoa pada pria oligo- zoospermia adalah lebih rendah dibandingkan dengan kelompok pria normozoospermia
(Tabel 1).
Hasil uji HOS menunjukkan bahwa sekitar 51,44%
pasien kategori normozoospermia memiliki membran spermatozoa yang lebih baik, diban- dingkan 27,56% pada kelompok oligozoospermia (P<0,01). Sedangkan kelompok pria normal yang mempunyai anak, uji HOS yang diperoleh dalam penelitian ini adalah 71% memiliki keutuhan membran spermatozoa yang lebih baik dari kedua kelompok tersebut. Dari hasil pengamatan ini dapat dijelaskan bahwa keutuhan membran spermatozoa dari pasien oligozoospermia lebih buruk dibandingkan pasien kategori normozoo- spermia.
Sel Sertoli merupakan sel yang berfungsi melindungi dan ikut membantu mempertahankan kualitas membran spermatozoa, karena dapat menghasilkan glikoprotein-2-sulfat. Sedangkan sialil-glikoprotein disekresi oleh epitel epididimis, keduanya tersebar pada permukaan membran spermatozoa11,12.Di samping itu, hasil fraksionasi membran spermatozoa yang berasal dari epididimis ditemukan berbagai tipe polipeptida atau sperm membran polypeptide (smp) dan lima macam komponen fosfolipid8,13.
Sel-sel Sertoli sangat tergantung dengan hormon FSH sedangkan epitel epididimis tergantung pada kecukupan hormon androgen. Hasil pengamatan ini jelas bahwa baik kadar FSH maupun testosteron total pada pasien kategori olizoospermia, lebih rendah daripada pasien kategori normozoospermia (P<0,01). Kualitas membran spermatozoa yang buruk ini dapat disebabkan oleh tidak berfungsinya secara sempurna sel-sel Sertoli maupun epitel epididimis akibat rendahnya hormon-hormon tersebut.
Disamping itu, spermiogenesis yang merupakan proses diferensiasi dan pematangan secara morfologi juga dapat terganggu sehingga menghasilkan spermatozoa dengan kualitas yang rendah. Di sini terlihat bahwa baik motilitas maupun morfologi spermatozoa juga rendah pada kelompok pasien kategori oligozoospermia.
Tabel 1.Hasil uji HOS dan penentuan kadar hormon dari 21 pasien pria normozoospermia dan 21 pasien oligozoospermia, yang berobat di Bagian Biologi FKUI Jakarta
Kelompok Pasien Mandul
Variabel pengamatan Normozoo-spermia Oligozoo-spermia Nilai korelasi ( r ) uji HOS Follicle Stimulating
Hormon (mIU/ml)
6,74±2,36 2,60±0,27** 0,517
Testosteron total (ng/ml) 7,21±1,76 3,78±0,89** 0,667
Testosteron bebas (pg/ml) 15,67±3,87 11,28±4,55 -0,356
Protein SHBG (nmol/ml) 27,09±12,11 19,56±9,22* 0,655
Jumlah spermato-zoa (juta/ml)
42,59±11,23 9,08±5,66** 0,573
Morfologi sperma-tozoa normal (%)
66,42±15,79 19,78±7,08** 0,615
Viabilitas spermatozoa (%) 73,92±15,78 48,96±12,65** 0,602
Motilitas spermatozoa (%) 43,55±10,72 38,24±14,34 0,258
Uji HOS membran spermatozoa (%)
51,44±12,56 27,56±13,77* _
Keterangan: *) berbeda nyata (P<0,05) dan **) berbeda sangat nyata (P<0,01), masing-masing terhadap variable yang sama antara pasien normozoospermia dengan oligozoospermia
Berdasarkan klasifikasi WHO, maka pria subur atau fertil memiliki jumlah spermatozoa lebih dari 40 juta/ml semen dengan kualitas; viabilitas, moti- litas, morfologi normal, dan keutuhan membran spermatozoa lebih dari 50%1,6,7. Pertanyaan yang muncul adalah mengapa kelompok pasien kategori normospermia tetap tidak bisa menghasilkan keturunan. Hal ini dapat dijelaskan bahwa semua parameter kualitas spermatozoa tetap lebih rendah dari pada pria subur.
Puncak sekresi mRNA untuk protein ABP (androgen binding protein) oleh sel-sel Sertoli tikus, terjadi pada pertengahan siklus epitel seminiferus yaitu stadia VI-VIII. Sekresinya tergantung dari kecukupan FSH. Demikian pula, selama siklus epitel seminiferus kadar normal hormon FSH diperlukan pada stadis XIII-VI, sedangkan testosteron sangat diperlukan pada stadia VII-VIII; yaitu untuk menghasilkan spermatozoa yang fungsional14,15. Dengan demi- kian dapat diduga bahwa rendahnya kualitas sper- matozoa dari kelompok pasien kategori oligozoo- spermia disebabkan rendahnya testosteron terikat.
Infus hormon FSH-manusia (human-FSH) pada Kera Rhesus yang terhipofisektomi tidak berpengaruh terhadap jumlah spermatid, tetapi meningkatkan jumlah populasi spermatogonia B (tipe B) yang merupakan generasi spermatogonium A. Disimpulkan bahwa FSH diperlukan untuk memelihara spermatogenesis secara kuantitatif, melalui peningkatan proliferasi spermatogonia B16. Spermatogonia B ini, selanjutnya akan berkembang menjadi spermatosit, spermatid, dan spermatozoa2.
Berbagai percobaan membuktikan bahwa hormon testosteron terikat berfungsi dalam memacu pembelahan secara reduksi (meiosis) dan
membentuk spermatid tahap awal, tetapi tidak dapat mendukung maturasi spermatid dan pembentukan spermatozoa tanpa adanya FSH. Hal ini dapat disimpulkan bahwa testosteron intra- testikuler dan FSH bekerja sinergis dalam memulai, mempertahankan, dan memelihara spermatogenesis2,17,18.
Dengan demikian, baik jumlah maupun kualitas spermatozoa sangat tergantung pada kecukupan hormon, baik gonadotropin maupun androgen.
Rendahnya kedua jenis hormon tersebut dalam pengamatan ini, dapat dijelaskan kemungkinan terjadinya infertilitas pada pria, terutama kelompok pria kategori oligozoospermia. Kadar testosteron terikat yang rendah dalam pengamatan ini, mengindikasikan adanya hambatan atau kelainan pada tingkat reseptor protein pengangkut androgen, dan ini sangat mungkin akan menghambat proliferasi, diferensiasi dan maturasi sel-sel germinal sehingga terjadi infertilitas dalam bentuk oligozoospermia atau azoospermia17,18,19. Hasil uji HOS dalam penelitian ini menunjukkan adanya korelasi positif dengan semua parameter kualitas spermatozoa yang meliputi jumlah, viablitas, motilitas dan morfologi spermatozoa (Tabel 1). Sebaliknya berkorelasi negatif dengan testosteron bebas (r = -0,356), dan tidak ada hubungan yang berarti (P>0,05) pada parameter testosteron bebas antara kelompok pria mandul kategori normozoospermia dengan oligozoospermia. Di samping itu, dapat diduga berhubungan dengan protein SHBG (sex hormon binding globulin). Protein SHBG dalam pengamatan ini berbeda nyata (P<0,05) dan ada korelasi positif (r = 0,655) dengan uji HOS baik antara kelompok pria kategori normozoospermia maupun oligozoospermia. Oleh karena itu, penelitian tentang daya ikat dan struktur protein pengangkut androgen, baik ABP maupun SHBG
sangat mendesak untuk dilakukan, agar dapat menjawab salah satu sebab infertilitas pada pria.
4. KESIMPULAN
Kualitas membran spermatozoa dari pasien pria mandul kategori oligozoospermia lebih rendah dibandingkan pasien pria mandul kategori normozoospermia idiopatik, dan dari kedua kelompok ini juga lebih rendah dibandingkan dengan pria normal. Hal ini diduga karena rendahnya kadar hormon FSH dan testosteron total.
DAFTAR PUSTAKA
1. Soeradi, O. 1990. Kegunaan uji fungsional spermatozoa untuk pria mandul dan fertilisasi in vitro. Pidato Pengukuhan Guru Besar, Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia, Jakarta.
2. Weinbauer, W.F., Nieschlag, E. 1990. The role of testosteron in spermatogenesis. In:
Nieschlag E and Behre HM (editors).
Testosteron Action Defiency Substitution.
Spring-Verlag, Berlin, pp.23-50.
3. Shaban, S.F. 1995. Male factors mandulity.
Infert Reprod Med Clin North Am. 47:92-96.
4. Gangi, G.R., Nagler, H.M. 1992. Clinical evaluation of the subfertile man. Infert Reprod Med Clin North Am. 3:299-318.
5. Weinbauer, G.F., Gromoll, J., Simoni, M., Nieschlag, E. 1997. Physiology of testicular function. In: Andrology. Nieschlag, E. &
Behre, H.M. (eds), Springer-Verlag, Berlin:
pp. 25-60.
6. Tadjudin, M.K. 1988. Penuntun Laboratorium untuk Pemeriksaan Semen Manusia dan Inter- aksi Getah Servik. Balai Penerbit Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia, Jakarta.
7. Sutyarso. 2003, Protein pengikat hormon seks/sex hormon binding globulin (SHBG) sebagai parameter evaluasi klinik laki-laki mandul. Maj. Kedok. Indones. 53(1):18-23.
8. Avery, S., Bolton, V.N., Masson, B.A. 1990.
An evaluation of the hypoosmotic sperm swelling test as a predictor of fertilizing capa- city in vitro. Inter J. Androl., 13:93-99.
9. Suhana, N., Sutyarso, Moeloek, N., Soeradi, O. 1999. The effects of feeding an Asian or Western diet on sperm number, and sperm quality in cynomolgus monkeys (Macaca fascicularis) injected with TE plus DMPA.
Inter. J. Androl, 22:102-112.
10. Jaqoeb, T.Z. 1990. Faktor immunoendokrino- logis dan seluler lingkungan mikro-zalir peri- toneal yang berperan pada infertilitas idiopatik wanita. Disertasi, Program Pascasarjana Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia, Jakarta.
11. Roberts, K.P., Santulli, R., Seiden, J., Zirkin, B.R. 1992. The effects of testosteron withdrawal and subsequent germ cell depletion on transferin and sulfated glycoprotein-2 mRNA levels in adult rat testes. Bio.l. Reprod. 47:92-96.
12. Facarelli, R., Giuffrida, A., Rosati, F. 1995.
Change in the sialylglyco-conjugate distribu- tion on human sperm surface during in vitro capacitation: Partial purification of sialyl- glycoprotein of capacitated spermatozoa.
Molec Hum Reprod. 10:2755-2759.
13. Hall, J.C., Hadley, J., Doman, T. 1991.
Correlation between changes in rat sperm membrane lipid, protein, and the membrane physical state during apididymal maturation.
J. Androl. 12:76-87.
14. Lonnerberg, P., Soder, O., Parvinen, M., Rit- zen, M., Persson, H. 1992. β-Nerve growth factor influences the expression of ABP- mRNA in the rat testes. Biol. Reprod. 47:381- 88.
15. Kangasniemi, M., Kaipia, A., Toppari, J., Perheentupa, A., Huhtaniemi, I., Parvinen, M.
1990. Cellular regulation of follicle stimulating hormone (FSH) binding in rat seminiferous tubules. J. Androl. 11:336-343.
16. Marshall, G.R., Zorub, D.S., Plat, T.M. 1995.
Follicle stimulating hormone (FSH) amplifies the population of differentiated spermatogonia in the hypophysectomized testosterone replaced adult rhesus monkeys (Macaca mulatta). Endocrinology. 36:3504-3511.
17. Steinberger E. 1971. Hormonal control of mammalian spermatogenesis. Physiol Rev.
51:1-22.
18. Sutyarso. 2000. Pengaruh diet berbeda pada spermatozoa monyet jantan (Macaca fascicularis) yang mendapat kombinasi androgen dan progesterone sebagai kontrasepsi laki-laki. Maj. Kedok. Indones.
50(2):63-70.
19. Sutyarso, Busman, H. 2003. Hubungan keadaan hormon testosteron terikat dengan jumlah dan kualitas spermatozoa pria mandul idiopatik. J Sains Tek. 9(3):33-38.
