Spermatozoa testis belum matang dan hanya memperoleh kemampuan motilitas dan pembuahan selama transit melalui duktus epididimis. Epididimis terdiri dari tubulus panjang berbelit-belit yang menghubungkan duktus eferen testis ke vas deferens.
Epididimis memiliki empat wilayah anatomi utama yaitu segmen awal, kaput, korpus dan cauda dimana masing-masing memiliki karakteristik dan fungsi yang unik.
Selama transit spermatozoa melalui epididimis, berbagai macam perubahan terjadi dalam lingkungan lumen duktus epididimis. Perubahan ini antara lain pelepasan dan penyerapan cairan, ion, antioksidan, dan yang paling penting untuk pematangan spermatozoa agar bisa berfungsi optimal pada proses fertilisasi atau pembuahan.
Struktur Epididimis
Berdasarkan perbedaan histologis dan struktur, Epididmis dibagi menjadi empat bagian, yaitu segmen awal, bagian caput (kepala), corpus (badan) dan bagian cauda (ekor). Setiap bagian memilik fungsi yang spesifik. Caput dan corpus epididimis berfungsi sebagai tempat pematangan awal dan akhir spermatozoa. Sedangkan bagian cauda berfungsi sebagai tempat penyimpanan spermatozoa yang matang.
Masing-masing memiliki karakteristik dan fungsi yang unik. Selama transit spermatozoa melalui epididimis, berbagai macam perubahan terjadi dalam lingkungan lumen duktus epididimis. Perubahan ini termasuk pelepasan dan penyerapan cairan, ion, antioksidan, dan yang sangat penting untuk ulasan ini, eksosom yang dikenal sebagai "epididimosom"
Duktus Epididmis merupakan derivat dari duktus wolffi dan pada saat dilahirkan, epididimis didominasi oleh jaringan mesenkim. Selain itu, epididmis juga mengalami perubahan termasuk perpanjangan dan konvulsi duktus.
Pada saat pubertas, duktus epididmis mengalami diferensiasi seperti pertumbuhan sel-sel epitel di sepanjang tubulus. Dimana pertumbuhan dan perkembangan ini bukan hanya dipengaruhi oleh level androgen, tapi juga oleh faktor-faktor luminal testis.
Untuk memahami semua fungsi duktus epididimis, penting untuk memahami struktur tubulus yang membentuk organ ini. Terdapat enam jenis sel utama yang menyususn epitel epididimis, dimana beberapa dari sel-sel ini ditemukan di semua daerah epididimis sementara yang lain terlokalisasi di daerah tertentu.
Secara umum sel-sel epididimis memiliki aktivitas metabolisme, endositik dan sekretorik yang tinggi yang dikontrol oleh androgen. Androgen juga bertanggung jawab untuk mengatur sintesis beberapa protein yang disintesis dan disekresikan oleh sel epididimis.
Jenis sel penyusun duktus epididimis antara lain:
- Sel-sel utama epitel duktus epididimis bertanggung jawab untuk penyerapan dan sekresi bahan ke dalam lumen epididimis karena itu memiliki aktivitas sekretori dan endositik yang tinggi. Selain itu, sel utama adalah tempat produksi dan pelepasan epididimosom yang mengandung komponen pengangkut.
- Sel apikal sebagian besar terletak di segmen awal epitel epididimis dan juga memiliki aktivitas endositik. Sel-sel ini berfungsi mengeluarkan ion H+ ke dalam lumen epididimis, dan bertanggung jawab untuk endositosis.
- Sel bening adalah jenis sel lain yang terkait dengan aktivitas endositik. Namun, sel-sel ini ditemukan secara eksklusif di dalam daerah kaput, korpus, dan kauda epididimis dan tidak terdapat di dalam segmen awal. Sel bening adalah jenis sel utama yang bertanggung jawab untuk mengambil tetesan sitoplasma yang dilepaskan dari sel sperma selama pematangan di lumen epididimis. Sel bening dianggap sebagai sel utama yang bertanggung jawab untuk regulasi pH luminal.
- Sel basal terletak di sepanjang tubulus dan melekat pada membran basal. Sel-sel ini merupakan bagian integral dari struktur tubulus dan dapat secara tidak langsung mempengaruhi lingkungan luminal dengan mengatur beberapa fungsi sel utama.
- Sel halo ada di seluruh epitel duktus epididimis dan merupakan sel imun primer di epididimis.
Epitel epididimis juga dikelilingi oleh otot polos yang paling tipis di kaput dan semakin tebal ke arah cauda epididimis. Cauda dikelilingi oleh dua lapisan otot polos yang unik sedangkan caput dienkapsulasi oleh satu lapisan.
Fungsi Epididimis
1. Transportasi Sperma
Fungsi epididimis yang pertama adalah untuk mengangkut sperma dari rete testis ke vas deferens. Total waktu transit melalui epididimis umumnya antara 10-15 hari.
Transportasi dilakukan terutama oleh kontraksi ritmik dari lapisan otot polos yang mengelilingi duktus epididimis. Sementara kontraksi paling sering terjadi di kaput dan mereka paling kuat di cauda.
Selain itu, silia pada sel epitel epididimis dapat membantu mengarahkan transit sperma melalui epididimis.
2. Pemekatan Konsentrasi sperma
Proses utama yang terjadi pada segmen awal epididimis adalah penyerapan cairan oleh sel epitel. Duktus eferen dan segmen awal bertanggung jawab untuk menyerap sekitar 90% cairan yang meninggalkan rete testis.
Penyerapan tambahan terjadi sepanjang sisa transit epididimis, menghasilkan peningkatan konsentrasi sperma yang signifikasn di cauda epididimis dibandingkan dengan rete testis.
Konsentrasi sperma di epididimis diperlukan untuk meningkatkan konsentrasi sperma dalam cairan semen, yang merupakan faktor penting dalam kesuburan pria.
3. Perlindungan Sperma
Fungsi tambahan dari epididimis adalah untuk melindungi sel sperma selama transit epididimis dari kerusakan yang disebabkan oleh lingkungan eksternal. Epididimis memiliki banyak mekanisme untuk membantu dalam perlindungan sperma.
Sel epitel epididimis memiliki aktivitas metabolisme yang tinggi sehingga menghasilkan spesies oksigen reaktif yang berbahaya bagi sel sperma. Untuk mengatasi masalah ini, sel epitel mengeluarkan berbagai enzim antioksidan, termasuk superoksida dismutase, ke dalam lumen epididimis untuk menetralkan spesies oksigen reaktif.
Selain itu, sawar darah-epididimis berfungsi untuk melindungi sel sperma yang matang dari sistem kekebalan tubuh dan dari zat berbahaya yang mungkin ada dalam aliran darah.
4. Penyimpanan Sperma
Cauda epididimis berfungsi sebagai tempat penyimpanan sel sperma yang matang secara fungsional sebelum ejakulasi. Pada waktu tertentu, antara 50-80% sperma dalam lumen epididimis terletak di cauda epididimis, tergantung pada spesiesnya.
Sel-sel epitel cauda mengeluarkan faktor-faktor yang membantu menjaga lingkungan luminal yang dirancang untuk mempertahankan sperma dalam keadaan diam selama penyimpanan.
Sementara banyak faktor yang berkaitan dengan keadaan diam ini masih belum diketahui, regulasi pH luminal dan keberadaan protein dan enzim tertentu dianggap berperan.
Setelah ejakulasi, sperma mulai aktif dan aktivitas metabolisme meningkat 3-5 kali lipat dibandingkan dengan aktivitas di cauda epididimis.
5. Pematangan sperma
Proses penting yang diperlukan untuk kesuburan pria normal yang terjadi selama transit epididimis adalah pematangan sperma. Sperma mengalami banyak perubahan pematangan selama waktu ini, tetapi yang paling penting mereka memperoleh motilitas dan faktor-faktor yang diperlukan untuk keberhasilan pembuahan oosit.
Proses pematangan terjadi melalui kontak langsung sperma dengan isi lingkungan lumen epididimis. Lingkungan luminal spesifik untuk setiap wilayah epididimis dan perbedaan antar wilayah disebabkan oleh komposisi sel epitel yang bervariasi dan regulasi hormonal, di antara faktor lainnya.
Saat pematangan sperma didalam epididimis, mereka mengalami perubahan dalam pemadatan nuklear, komposisi membran plasma, struktur sitoskeletal, muatan protein dan muatan RNA non-coding.
6. Aktivasi dan Peningkatan Motilitas
Pada saat meninggalkan testis, spermatozoa tidak memiliki kemampuan bergerak sendiri atau motiitas. Pada saat spermatozoa mencapai cauda epididimis sebagian besar sel mampu bergerak secara progresif.
Motilitas dianggap intrinsik sel sperma dan dapat dikembangkan secara artifisial dalam kondisi tertentu. Lumen epididimis menyediakan lingkungan terbaik untuk aktivasi kemampuan motilitas sperma ini terjadi.
Dari segi morfologi dan struktural, banyak terjadi perubahan pada sperma yang membantu memperlancar motilitas. Komposisi membran plasma sperma berubah selama transit epididimis yang mengakibatkan penyempitan akrosom sperma.
Perubahan komposisi membran diperkirakan didorong oleh gradien konsentrasi enzim dan molekul tertentu di sepanjang lumen tubulus. Peningkatan jumlah jembatan disulfida dalam inti sperma mengakibatkan pemadatan materi genetik dan kepala sperma.
Selain itu, tetesan sitoplasma yang dikeluarkan saat ejakulasi, bermigrasi ke kaudal sepanjang sperma selama transit epididimis, dan tetesan ini telah terlibat dalam mempengaruhi beberapa aspek biokimia motilitas.
Beberapa jalur pensinyalan telah dikaitkan dengan motilitas sperma, dan bukti menunjukkan bahwa sperma memiliki flagel fungsional yang diaktifkan selama transit epididimis.
7. Peningkatan Kapasitas Pembuahan / Fertilisasi
Selain perkembangan motilitas, sperma juga memperoleh faktor-faktor yang diperlukan untuk pembuahan oosit selama pematangan di epididimis. Secara khusus, mereka memperoleh faktor-faktor yang diperlukan untuk mengikat dan menembus sel-sel kumulus dan zona pelusida.
Telah diketahui dengan baik bahwa mekanisme utama yang bertanggung jawab untuk pengikatan sperma-oosit adalah interaksi karbohidrat-protein antara oligosakarida pada membran oosit dan protein reseptor pada membran sperma.
Reaksi akrosom sperma diperlukan untuk penetrasi sperma dan berlangsung di dalam tuba falopi. Banyak faktor yang bekerja bersama untuk memulai dan menyelesaikan reaksi akrosom, dan interaksi karbohidrat protein oosit sperma merupakan faktor kunci dalam proses ini.
Beberapa protein pada permukaan sperma penting untuk pengikatan zona sperma, termasuk protein ZP, protein pengikat akrosin dan CRISP1.
Protein keluarga pengikat SPerm (BSP) juga berperan dalam proses ini dengan menstabilkan membran sperma dan mengatur waktu kapasitasi sperma. Beberapa protein keluarga ADAM juga penting dalam pengikatan zona sperma, dan sementara banyak dari protein ini diekspresikan dalam testis, beberapa penelitian telah menunjukkan peningkatan kadar protein ini dalam sperma setelah transit epididimis.
Studi yang menilai proteom sperma selama transit epididimis telah menunjukkan bahwa protein ini, antara lain, diperoleh dengan mematangkan sperma selama transit epididimis. Data ini, serta penelitian awal yang menilai kemampuan fertilisasi sperma caput untuk fertilisasi in vitro memberikan bukti bahwa epididimis memiliki peran penting dalam peningkatan kompetensi sperma untuk kapsitas pembuahan.
Kesimpulan
Epididmis adalah organ yang berperan penting dalam sistem reproduksi pria yang berfungsi sebagai tempat penampungan dan penyimpanan spermatozoa setelah meninggalkan testis. Secara umum epididimis memiliki fungsi utama, yaitu transportasi, pemekatan (konsentrasi), pematangan dan penyimpanan spermatozoa.
Sewaktu meninggalkan testis, spermatozoa belum mampu bergerak atau membuahi atau belum matang secara fisiologis. Spermatozoa memperoleh kedua kemampuan tersebut selama perjalanannya melintasi epididimis. Proses pematangan ini dirangsang oleh testosteron yang tertahan di dalam cairan tubulus oleh protein pengikat Androgen (Androgen Binding Protein).
Duktus epididimis melaksanakan berbagai fungsi penting tersebut, dimana setiap bagian epididimis mengekspresikan protein-protein yang spesifik dengan fungsi khusus, yang selanjutnya berperan penting dalam penyediaan lingkungan esensial bagi pematangan spermatozoa.
Referensi :
- Emma R James et.al. 2020. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7432785/
- Robaire B., et.al. 2006. The Epididymis. In: Neill K., editor. Knobil and Neill’s Physiology of Reproduction. 3rd ed. Academic Press; Cambridge, NY, USA.
- Jones R and Lopez K.H.2004. Human Reproductive Biology. 4th ed. Academic Press; Cambridge, NY, USA
