VIABILITAS SPERMATOZOA BABI DALAM PENGENCER BELTSVILLE THAWING SOLUTION (BTS) PADA TIGA TEMPAT PENYIMPANAN BERBEDA

VIABILITAS SPERMATOZOA BABI DALAM PENGENCER BELTSVILLE THAWING SOLUTION (BTS) PADA TIGA

TEMPAT PENYIMPANAN BERBEDA

(Viability of Boar Spermatozoa in Bts Extender (Beltsville Thawing Solution) Stored in Three Different Places)

N.L.G. S UMARDANI

¹

, L.Y. T UTY

²

dan H.S. P OLLUNG

³

1

Fakultas Peternakan Universitas Udayana, Denpasar, Jl. PB Sudirman, Denpasar, Bali

2

Fakultas Kedokteran Hewan Institut Pertanian Bogor, Jl. Agatis Kampus IPB Darmaga, IPB Bogor 16680

3

Fakultas Peternakan Institut Pertanian Bogor, Jl. Agatis Kampus IPB Darmaga, IPB Bogor 16680

ABSTRACT

The optimal storage temperature to preserve boar semen is 17 – 18°C. The temperature fluctuations can decrease sperm viability. The observation was based on the sperm viability in Beltsville Thawing Solution (BTS) extender in different storages i.e.: room temperature (22°C), refigerator (20°C) and styrofoam box (18°C). The research was done in a completely randomized design (CRD) with three treatments. Semen from three years old Yorkshire boars (n=3) were collected twice a week by hand method. Semen characteristics and their quality were evaluated macro and microscopically. These semen were added with BTS extender up to fourfold volume (ratio 1:3). This is based on the assumption of AI dose of 2 - 3 x 10

⁹

cells/80ml and the sperm motility and viability were evaluated every six hours for 24 hours observation. The results showed that fresh semen characteristics were good, with the persentage of sperm motility of 65.56 ± 2.55% and sperm viability of 87.76 ± 2.87%. The best storage system found in this experiment of 24 hours observation was BTS extender with sperm motility of 55.56 ± 2.55% and sperm viability of 69,62 ± 8,21% in styrofoam box.

In conclusion, BTS extender can maintain the quality of spermatozoa stored in styrofoam box for about 24 hours with sperm motility 50 - 60%, and the styrofoam box can be used as an alternative container for insemination program in the field.

Key Words: Sperm Viability, Semen Extender, Storage, Boar Sperm

ABSTRAK

Semen cair babi dapat disimpan dalam temperatur optimum 17 – 18°C. Perubahan temperatur dapat menurunkan viabilitas spermatozoa selama penyimpanan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui viabilitas spermatozoa dalam pengencer Beltsville Thawing Solution (BTS) pada penyimpanan berbeda yaitu pada ruang terbuka (22°C), lemari es (20°C) dan kotak styrofoam (18°C). Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan tiga perlakuan. Semen dikoleksi dengan metode manual (hand method) dua kali dalam seminggu, dari tiga ekor babi pejantan Yorkshire berumur tiga tahun. Karakteristik dan kualitas semen dievaluasi secara makroskopis dan mikrokospis. Semen yang telah ditampung ditambahkan pengencer BTS dengan perbandingan 1:3 dengan asumsi menggunakan dosis IB yakni konsentrasi spermatozoa motil mencapai 2 – 3 x 10

⁹

sel dalam 80 ml. Pengamatan terhadap motilitas dan spermatozoa hidup dilakukan setiap enam jam sampai jam ke - 24. Hasil penelitian menunjukkan, karakteristik semen segar adalah baik dengan motilitas 65,56 ± 2,55% dan spermatozoa hidup 87,76 ± 2,87%. Sistem penyimpanan yang lebih baik selama 24 jam pengamatan adalah pada kotak styrofoam dengan persentase motilitas spermatozoa 55,56 ± 2,55% dan spermatozoa hidup 69,62 ± 8,21%. Kesimpulan dari penelitian ini adalah pengencer BTS dapat mempertahankan viabilitas spermatozoa semen cair babi yang disimpan pada kotak styrofoam dengan persentase motilitas mencapai 50 – 60% dan penggunaan kotak styrofoam dapat dilakukan sebagai alternatif tempat penyimpanan semen untuk kegiatan inseminasi di lapangan.

Kata Kunci: Viabilitas Spermatozoa, Pengencer Semen, Penyimpanan, Spermatozoa Babi

PENDAHULUAN

Produksi semen cair babi sering dihadapkan pada kendala penyimpanan semen, khususnya saat pendistribusian semen cair kepada konsumen. Hal ini mengingat semen babi memiliki sifat voluminous yakni volume tinggi (150 – 200 ml), konsentrasi spermatozoa rendah yaitu 200 – 300 X 10

⁶

sel/ml (G ARNER

dan H AFEZ , 2000), dan semen babi dapat disimpan dengan tetap mempertahankan viabilitasnya hanya pada kisaran temperatur 15 – 20°C (P AULENZ et al., 2000). Terjadinya perubahan temperatur akan berpengaruh terhadap struktur phospholipid membran plasma spermatozoa (W ATSON , 1996; C HUN - X IA et al., 2000). Persentase phosphatidy- lethanolamine dan sphingomyelin pada membran spermatozoa babi sangat tinggi, masing-masing adalah 24 dan 14% (W HITE , 1993). Hal ini menyebabkan membran plasma spermatozoa babi sangat sulit stabil pada temperatur rendah.

Penggunaan semen cair untuk periode waktu yang lama memerlukan pengawetan dengan penambahan bahan pengencer yang mengandung sumber nutrisi, buffer, bahan anti cold shock, dan antibiotik, serta dapat melindungi spermatozoa selama proses pengolahan dan penyimpanan. Karbohidrat paling banyak digunakan sebagai sumber nutrisi karena lebih mudah dimanfaatkan oleh spermatozoa, dan sebagai pelindung spermatozoa terhadap cekaman perubahan temperatur (cold shock). Pengencer Beltsville Thawing Solution (BTS) mengandung glukosa sebagai unsur utama karbohidrat (D UBE et al., 2004). Berkaitan dengan hal tersebut, penelitian ini bertujuan untuk mengkaji penggunaan pengencer BTS pada penyimpanan berbeda terhadap viabilitas spermatozoa babi selama proses pendistribusian semen cair kepada konsumen.

MATERI DAN METODE

Sumber semen berasal dari tiga ekor babi jantan bangsa Yorkshire, umur tiga tahun, dalam kondisi sehat, dan mempunyai mutu semen baik, yaitu konsentrasi spermatozoa lebih dari 150 X 10

⁶

sel/ml dan motilitas spermatozoa lebih dari 60%. Penampungan

semen dua kali seminggu, dengan metode manual (glove hand method). Pakan yang diberikan untuk pejantan mengandung protein 18% dan energi 16 MJ (3824.16 kkal/kg), yang terdiri dari dedak padi, dedak jagung, polar, gandum, konsentrat 152, mineral, lisin, dan starbio, dengan total pemberian pakan sebanyak 2,5 kg/ekor/hari. Bahan pengencer semen yang digunakan adalah BTS dengan kandungan bahan kimia seperti dijabarkan dalam Tabel 1.

Tabel 1. Komposisi bahan pengencer semen babi

Bahan kimia (g/100ml) BTS

Glukosa 3,7 Fruktosa - EDTA 0,125 Sodium-sitrat 0,6 Sodium-bikarbonat 0,125

Pottasium Klorida 0,075

Pennisilin (IU): Streptomisin

(mg) 100000 : 100

Aquabidest (ml) 100

BTS (Beltsville Thawing Solution), EDTA (Ethylenediamine-tetra-acetic acid)

Semen yang diperoleh dievaluasi secara makroskopis dan mikroskopis, meliputi pemeriksaan volume (ml), warna, pH dan pemeriksaan konsistensi atau kekentalan, konsentrasi spermatozoa (10

⁶

sel/ml), persentase sperma motil (M%) dan sperma hidup (SH%) serta persentase normalitas dan abnormalitas spermatozoa. Semen yang telah dievaluasi dan memenuhi syarat, selanjutnya diencerkan dengan perbandingan satu bagian semen dan tiga bagian pengencer. Asumsi berdasarkan dosis IB yakni konsentrasi spermatozoa motil mencapai 2000 – 3000 X 10

⁶

sel dalam 80 ml.

Rancangan yang digunakan adalah

Rancangan Acak Lengkap dengan tiga

perlakuan yaitu semen cair pada ruang terbuka

(22°C) perlakuan A, lemari es (20°C) perlakuan

B, dan kotak styrofoam (18°C) perlakuan C,

yang masing-masing perlakuan diulang tiga

kali. Waktu pengamatan dilakukan setiap enam

jam, mulai dari pengamatan jam ke-0 hingga

jam ke - 24 penyimpanan. Pejantan yang digunakan sebanyak tiga ekor. Parameter yang diamati meliputi karakteristik semen segar, viabilitas spermatozoa setelah pengenceran dan penyimpanan. Semua data dianalisis dengan analisis of variance (ANOVA) menggunakan program SAS dan bila terdapat perbedaan yang nyata (P < 0,05) atau sangat nyata (P < 0,01) dilanjutkan dengan uji Duncan (S TEEL dan T ^ORRIE , 1993).

HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik semen segar

Hasil evaluasi semen segar merupakan pemeriksaan awal semen yang dijadikan dasar untuk menentukan kelayakan semen yang akan diproses lebih lanjut. Pemeriksaan semen dilakukan di laboratorium dengan temperatur ruang 20 – 22°C dan kelembaban 80 – 90%.

Semen yang diperoleh dari 9 kali penampungan mempunyai mutu yang cukup baik, bersifat voluminous dengan motilitas spermatozoa lebih dari 60% dan konsentrasi spermatozoa lebih dari 150 x 10

⁶

sel/ml (Tabel 2).

Secara umum, karakteristik semen segar yang dihasilkan tidak berbeda jauh dengan hasil penelitian dari peneliti lainnya. R ^OBERT (2006) dan A X et al. (2000) menyatakan volume semen babi tanpa gelatin berkisar 200- 250 ml, dengan warna putih susu dan konsistensi encer, serta dengan pH rata-rata 7,40 ± 0,2 (G ADEA 2003). Beberapa faktor yang mempengaruhi volume, warna, konsistensi dan pH semen adalah variasi umur, tingkat

rangsangan, frekuensi ejakulasi, kualitas pakan, serta perbedaan buffer (J ^OHNSON et al., 2000), fraksi semen yang ditampung pra- spermatozoa atau kaya-spermatozoa (R OBERT , 2006).

Motilitas, konsentrasi, volume dan persentase abnormalitas spermatozoa berkaitan erat dengan kemampuan spermatozoa dalam fertilisasi, serta dapat menggambarkan tingkat pengenceran dan banyaknya betina yang dapat diinseminasi. Menurut B ONET et al. (1993);

G ARNER dan H AFEZ (2000); J OHNSON et al.

(2000); H IRAI et al. (2001); B ASSOL et al.

(2005) persentase abnormalitas spermatozoa babi per ejakulat tidak boleh lebih dari 20%.

Adapun faktor-faktor yang dapat mempengaruhi motilitas, konsentrasi dan abnormalitas spermatozoa yakni genetik, umur, cahaya dan temperatur, manajemen pemeliharaan, frekuensi penampungan dan pengenceran serta lingkungan (E VERETT dan B EANS 1982;

S ^HUKLA et al. 1992).

Viabilitas semen segar dalam penyimpanan 22°, 20° dan 18°C

Rataan persentase motilitas dan spermatozoa hidup semen segar masing- masing mencapai 65,56 ± 2,55%, dan 87,76 ± 2,87%. Viabilitas semen segar dalam penyimpanan ruang terbuka (22°C), lemari es (20°C) dan kotak styrofoam (18°C) dalam penelitian ini menunjukkan hasil yang berbeda nyata (P < 0,05) antar perlakuan (Tabel 3).

Tabel 2. Nilai karakteristik semen segar babi

Karakteristik semen Nilai rataan ± Standar Deviasi (SD) Standar

^*)

Volume tanpa gelatin (ml) 214,44 ± 52,41 200 – 250

Warna putih susu putih susu

Konsistensi encer encer

Ph 7,78 ± 0,44 7,40 ± 0,2

Motilitas (%) 65,56 ± 2,55 ≥ 60

Spermatozoa hidup (%) 87,76 ± 2,87 ≥ 80

Normalitas (%) 93,18 ± 4,00 ≥ 80

Konsentrasi (10

⁶

sel/ml) 191,65 ± 71,1 200 – 300

*)

J OHNSON et al. (2000); G ADEA (2003); R OBERT (2006)

Tabel 3. Persentase motilitas dan spermatozoa hidup semen segar dalam penyimpanan ruang terbuka, kotak styrofoam dan lemari es

Tempat penyimpanan Parameter (%) Pengamatan (jam)

RT (22°C) LE (20°C) KS (18°C)

Motilitas 0 65,56 ± 2,55

^a

65,56 ± 2,55

^a

65,56 ± 2,55

^a

6 48,89 ± 10,72

^b

58,89 ± 0,48

^a

60,56 ± 2,10

^a

12 40,83 ± 13,10

^b

52,22 ± 1,92

^a

55,56 ± 1,92

^a

18 32,78 ± 15,49

^b

43,89 ± 5,36

^b

45,00 ± 4,41

^b

24 19,44 ± 12,95

^c

35,56 ± 9,62

^b

34,44 ± 7,70

^b

0 87,76 ± 2,87

^a

87,76 ± 2,87

^a

87,76 ± 2,87

^a

Spermatozoa hidup

6 66,01 ± 7,18

^b

78,15 ± 0,74

^a

78,27 ± 2,85

^a

12 55,75 ± 10,45

^b

68,54 ± 2,71

^a

68,78 ± 3,35

^a

18 45,50 ± 14,00

^b

58,61 ± 6,48

^b

56,39 ± 3,02

^b

24 25,44 ± 12,65

^c

48,67 ± 10,81

^b

44,00 ± 9,12

^b

RT (ruang terbuka), KS (kotak styrofoam), LE (lemari es), Superskrip berbeda pada baris yang sama menunjukkan berbeda nyata (P < 0,05)

Semen segar yang disimpan dalam ruang terbuka (22°C) dapat bertahan selama enam jam dengan motilitas 48,49% dan rataan penurunan motilitas spermatozoa pada enam jam berikutnya (12 jam penyimpanan) mencapai 15 – 20%. Sedangkan semen segar yang ditempatkan dalam kotak styrofoam (18°C) dan lemari es (20°C) dapat bertahan hingga 18 jam penyimpanan dengan persentase motilitas mencapai 45% dan 43,89%.

Kecenderungan penurunan persentase motilitas dan spermatozoa hidup semen segar selama penyimpanan pada temperatur ruang (22°C) dapat disebabkan oleh aktivitas seluler yang hampir optimum, sehingga substrat energi di dalam plasma semen babi cepat habis dan terdapat akumulasi asam laktat sebagai sisa metabolisme dengan konsentrasi lebih tinggi yang bersifat toksik pada spermatozoa.

Sedangkan pada kotak styrofoam (18°C ) aktivitas seluler berjalan lebih lambat (tidak optimum). Hal ini sesuai dengan pendapat P AULENZ et al. (2000) yang menyatakan bahwa semen babi hanya dapat disimpan dengan tetap mempertahankan kualitasnya pada kisaran temperatur 15 – 20°C. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi viabilitas semen segar selama penyimpanan adalah motilitas dan konsentrasi spermatozoa, serta derajat keasaman (pH). Motilitas spermatozoa kurang dari 60% dan konsentrasi spermatozoa

kurang dari 200 X 10

⁶

sel/ml mempunyai daya tahan yang singkat. Sementara pH semen segar mengalami perubahan selama penyimpanan dan menyebabkan spermatozoa mengalami kematian.

Viabilitas semen cair dalam penyimpanan 22°, 20° dan 18°C

Viabilitas semen cair (persentase motilitas dan spermatozoa hidup) dalam pengencer BTS pada penelitian ini menunjukkan hasil yang berbeda antar ketiga perlakuan tempat penyimpanan (Tabel 4).

Penurunan persentase motilitas spermatozoa

dalam pegencer BTS selama proses

penyimpanan dapat terjadi karena sumber

nutrisi (glukosa) bagi spermatozoa mulai

berkurang. G ARNER dan H AFEZ (2000)

menyatakan bahwa glukosa di dalam

pengencer semen dimanfaatkan oleh

spermatozoa sebagai sumber energi baik dalam

kondisi anaerob (pada saat penyimpanan),

maupun kondisi aerob (pada saluran reproduksi

betina). Glukosa dirubah terlebih dahulu

menjadi glukosa 6 - phosphat kemudian

menjadi fruktosa 6P dan akhirnya menjadi

fruktosa bis-phosphat untuk menghasilkan

energi bagi spermatozoa, dan asam laktat

sebagai sisa metabolisme, yang mempercepat

terjadinya penurunan viabilitas spermatozoa.

Tabel 4. Persentase motilitas dan spermatozoa hidup semen cair dengan pengencer BTS dalam penyimpanan ruang terbuka, kotak styrofoam dan lemari es

Tempat penyimpanan Parameter (%) Pengamatan

(jam) RT (22°C) LE (20°C) KS (18°C)

Motilitas 0 65,56 ± 2,55

^a

65,56 ± 2,55

^a

65,56 ± 2,55

^a

6 58,89 ± 2,55

^a

63,33 ± 1,67

^a

63,61 ± 1,73

^a

12 55,28 ± 3,76

^a

61,11 ± 0,96

^a

61,67 ± 1,67

^a

18 51,67 ± 5,00

^b

57,50 ± 2,20

^a

58,33 ± 0,83

^a

24 41,11 ± 6,94

^c

53,33 ± 3,33

^b

55,56 ± 2,55

^b

0 87,76 ± 2,87

^a

87,76 ± 2,87

^a

87,76 ± 2,87

^a

Spermatozoa hidup

6 75,34 ± 6,23

^a

83,65 ± 4,26

^a

83,54 ± 3,89

^a

12 69,58 ± 5,51

^a

79,54 ± 6,16

^a

79,32 ± 5,70

^a

18 63,82 ± 6,10

^b

71,66 ± 3,29

^a

74,58 ± 7,18

^a

24 47,84 ± 5,47

^c

64,01 ± 0,95

^b

69,62 ± 8,21

^a

RT (ruang terbuka), KS (kotak styrofoam), LE (lemari es), Superskrip berbeda pada baris yangsama menunjukkan berbeda nyata (P < 0,05)

Pada saat temperatur rendah atau dibawah 20°C, phospholipid pada membran sel spermatozoa direduksi, sehingga sel mengalami kerusakan permanen dan mengurangi fungsi membran sel (W HITE 1993). Hal yang sama juga dinyatakan oleh W ^ATSON (1996) bahwa cold shock berpengaruh terhadap komposisi membran plasma spermatozoa, dimana pada temperatur rendah terjadi perubahan struktur phospholipid membran plasma dari fase cair menjadi fase gel, yang dapat menyebabkan kerusakan membran plasma secara permanen.

Kerusakan membran plasma menyebabkan terlepasnya enzim aspartat-aminotransferase (AspAT) ke dalam plasma semen, sehingga produksi ATP akan terhenti dan menyebabkan spermatozoa tidak dapat bergerak (C OLENBRANDER et al. 1992).

Berkaitan dengan pelayanan IB, apabila syarat minimal persentase motilitas adalah 40%, maka semen dengan pengencer BTS yang disimpan pada kotak styrofoam (18°C) masih layak untuk digunakan (Tabel 4). Hal ini menunjukkan bahwa untuk kepentingan di lapangan terutama untuk pengiriman semen ke daerah tertentu, dapat menggunakan kotak styrofoam sebagai salah satu media penyimpanan. Semen harus dikemas dan disimpan dalam sebuah kontainer atau kotak, dan dilindungi dari stres fisik terutama terhadap guncangan, dengan menggunakan

material dari styrofoam, untuk menjaga temperatur 18°C (F ^LOWERS , 1996 dalam K EVIN 2000). Penggunaan styrofoam memiliki beberapa kelebihan, yaitu lebih ringan dan bentuk serta ukuran dapat diatur.

KESIMPULAN

Pengencer BTS adalah pengencer yang baik untuk digunakan dalam mempertahankan viabilitas spermatozoa babi selama penyimpanan. Kotak styrofoam dapat digunakan sebagai media penyimpanan semen cair untuk kepentingan pendistribusian semen cair dalam jangka waktu tertentu.

DAFTAR PUSTAKA

A X , R.L., M. D ALLY , B.A. D IDION , R.W. L ENZ , C.C.

L OVE , D.D. V ARNER , B. H AFEZ and M.E.

B ELLIN . 2000. Semen Evaluation. In:

Reproduction in farm Animals.7

^th

Ed. H AFEZ

E.S.E. and B. H AFEZ (Eds.). USA: Williams &

Wilkins. pp. 365 – 375.

B ASSOL , J., E. K ADAR , M.D. B RIZ , E. P INART , S.

S ANCHO , N. G ARCIA -G IL , E. B ADIA , A.

P RUNEDA , M.G. C OLL , E. B USSALLEU , M.

Y ESTE and S. B ONET . 2005. In vitro culture of boar epididymal epithelial cells.

Theriogenology 63: 363 – 369.

B ONET , S., M. B RIZ and A. F RADERA . 1993.

Ultrastructural abnormalities of boar spermatozoa. Theriogenology 40: 383 – 396.

C HUN -X IA , Z. and Y. Z ENG -M ING . 2000. Evaluation on sperm quality of freshly ejaculated boar semen during in vitro storage under different temperatures. Theriogenology 53(7): 1477 – 1488.

C OLENBRANDER , B., A.R. F AZELI , A. V AN B UITEN , J.

P ARLEVLIET and B.M. G ADELLA . 1992.

Assesment of sperm cell membran integrity in the horse. Act. Vet. Scand. Supl. 88: 49 – 58.

D UBE , C., M. B EAULIEU , C. R EYES -M ORENO , C.

G UILLEMETTE and J.L. B AILEY . 2004. Boar sperm storage capacity of BTS and Androhep Plus: viability, motility, capacitation, and tyrosine phosphorylation. Theriogenology 62:

874 – 886.

E VERETT , R.W. and B. B EAN . 1982. Environmental influence on semen output. J Dairy Sci. 65:

1303 – 1310.

G ADEA , J. 2003. Semen extenders used in the artificial insemination of swine. Spanish J.

Agric. Res. 1 (2): 17 – 27.

G ARNER , D.L. and E.S.E. H AFEZ . 2000. Spermatozoa and Seminal Plasma. In: H AFEZ , E.S.E. and B.

H AFEZ (Eds.). Reproduction in farm Animals.7

^th

Ed. USA: W ILLIAMS & W ILKINS . pp. 96 – 109.

H IRAI , M., A. B OERSMA , A. H OEFLICH , E. W OLF , J.

F OLL , T.R. A UMULLER and J. B RAUN J. 2001.

Objectively measured sperm motility and sperm head morphometry in boars (Sus scrofa): Relation to fertility and seminal plasma growth factors. J. Androl. 22: 104 – 110.

J OHNSON , L.A., K.F. W EITZE , P. F ISER and W.M.C.

M AXWELL . 2000. Storage of boar semen. J.

Anim. Sci. 62: 143 – 172.

P AULENZ , H., E. K OMMISRUD and P.O. H OFMO . 2000.

Effect of long-term storage at different tempertures on the quality of liquid boar semen. Reprod. Dom. Anim. 35: 83 – 85.

R OBERT , V.K. 2006. Semen Processing, Extending

& Storage for Artificial Insemination in Swine. Dep. of Animal Science University of Illinois.

S HUKLA , S.N., B.B. S IGH , N.S. T OMAR and B.S.

M ISRA . 1992. Factor effecting spermatozoa motility in preserved semen. J. Indian Vet. 69:

856 – 857.

S TEEL , R.G.D. and J.H. T ORRIE . 1993. Principles and Procedures of Statistics. 2

^th

Ed. London:

International student edition. pp. 168 – 208.

W ATSON , P.F. 1996. Cooling of spermatozoa and fertilizing capacity. Reprod Domes Anim. 31:

135 – 140.

W HITE , I.G. 1993. Lipid and calcium uptake of sperm in relation to cold shock and preservation: A review. Reprod Fertil Dev 5:

639 – 658.