Pada sistem reproduksi pria, fungsi utama testis adalah menghasilkan sepermatozoa dan hormon androgen. Istilah spermatogenesis menggambarkan dan mencakup semua proses yang terlibat dalam produksi gamet, sedangkan istilah steroidogenesis mengacu pada reaksi enzimatik yang mengarah ke produksi hormon steroid pria.
Spermatogenesis dan steroidogenesis terjadi di dua kompartemen secara morfologi dan secara fungsional dapat dibedakan satu sama lain. Kompartemen tubular, terdiri dari tubulus seminiferus (tubuli seminiferi) dan kompartemen interstisial (interstitium).
 |
| Image by Anatomist90 on wikimedia.org |
Meskipun terpisah secara anatomi, kedua kompartemen saling berhubungan erat satu sama lain. Diperlukan integritas kedua kompartemen untuk menghasilkan produksi spermatozoa yang bagus secara kuantitas maupun kualitas.
Fungsi testis dan kompartemennya diatur oleh hipotalamus dan kelenjar pituitari (pengaturan endokrin). Efek endokrin ini dimediasi dan dimodulasi pada tingkat testis oleh mekanisme kontrol lokal (parakrin dan faktor autokrin).
Letak Testis
Testis adalah kelenjar berbentuk oval yang terletak di kantong kulit skrotum di belakang penis. Normalnya, setiap pria memiliki dua buah testis.
Pada pria dewasa, setiap testis berukuran antara 12-25 ml, tumbuh dari 1-3 ml pada anak-anak prapubertas. Adalah normal jika ukuran masing-masing testis sedikit berbeda dan salah satunya lebih rendah dari yang lain.
Setiap testis melekat pada tubuh oleh korda spermatika, yang berisi saraf, pembuluh darah dan vas deferens yang berfungsi membawa spermatozoa dari testis ke uretra.
Letak testis dan skrotum yang berada di luar tubuh berarti testis dapat dijaga lebih dingin dari suhu tubuh normal. Suhu yang lebih dingin ini penting untuk produksi spermatozoa.
Testis terdiri dari 200-300 kompartemen yang disebut lobulus. Setiap lobulus mengandung beberapa struktur melingkar yang disebut tubulus seminiferus, tempat spermatozoa dibuat.
Tubulus seminiferus kemudian melepaskan spermatozoa ke dalam serangkaian saluran di mana mereka matang dan di teruskan ke uretra. Di sekitar tubulus seminiferus terdapat sel-sel khusus yang memproduksi testosteron, yang disebut sel Leydig.
Struktur dan Fungsi Testis
Struktur Testis
1. Kompartemen interstisial
Sel yang paling penting dari kompartemen ini adalah sel Leydig. Sel-sel ini adalah sumber produksi hormonal testis dan insulin Like faktor 3 (INSL3). Selain sel Leydig, kompartemen interstisial juga mengandung sel imun, pembuluh darah dan limfa, saraf, tropoblasts dan jaringan ikat longgar.
Pada hewan percobaan, kompartemen ini terdiri dari sekitar 2,6% dari volume testis total. Dalam testis manusia, kompartemen interstitial mewakili sekitar 12-15% dari total volume testis, 10-20% di antaranya ditempati oleh sel Leydig. Testis manusia mengandung sekitar 200 × 106 sel Leydig.
a. Sel Leydig
Sel-sel ini pertama kali dijelaskan pada tahun 1850 oleh Franz Leydig (1821-1908). Sel Leydig memproduksi dan mengeluarkan hormon reproduksi pria yang paling penting, testosteron. Sel Leydig dewasa kaya akan retikulum endoplasma halus dan mitokondria dengan tubular cristae.
Karakteristik fisiologis ini khas untuk sel-sel yang memproduksi steroid dan sangat mirip dengan yang ditemukan pada sel-sel steroidogenik lainnya, seperti yang ada di kelenjar adrenal dan di ovarium.
Komponen sitoplasma penting lainnya adalah butiran lipofusin, produk akhir endositosis dan degradasi lyosomal, dan tetesan lipid, di mana tahap awal sintesis testosteron berlangsung.
Formasi khusus, yang disebut kristal Reinke, sering ditemukan di sel Leydig dewasa. Ini mungkin subunit protein globular yang makna fungsionalnya tidak diketahui.
Tingkat proliferasi sel Leydig pada testis dewasa agak rendah dan dipengaruhi oleh LH. Pada testis dewasa, sel Leydig berkembang dari sel mirip mesenkim perivaskular dan peritubular.
Diferensiasi sel-sel ini ke dalam sel Leydig diinduksi oleh LH tetapi juga oleh Growt Factor (faktor pertumbuhan) dan faktor diferensiasi yang berasal dari sel Sertoli.
b. Makrofag, Limfosit dan Syaraf
Selain sel Leydig, kompartemen interstisial juga mengandung sel-sel yang termasuk dalam sistem kekebalan yaitu makophages dan limfosit.
Untuk setiap 10-50 sel Leydig satu makrofag dapat ditemukan. Makrofag mungkin mempengaruhi fungsi sel Leydig, khususnya proliferasi, diferensiasi dan produksi steroid melalui sekresi sitokin.
Makrofag mengeluarkan stimulator dan inhibitor steroidogenesis. Sitokin proinflammatory, spesies oksigen reaktif, oksida nitrat dan prostaglandin dapat menghambat fungsi sel Leydig. Ada bukti untuk keterlibatan neurotransmiter dan faktor-faktor lain selama pengaturan fungsi sel Leydig.
2. Kompartemen Tubular
Spermatogenesis terjadi di kompartemen tubular. Kompartemen ini mewakili sekitar 60-80% dari total volume testis.
Kompartemen tubular berisi sel germinal, sel peritubular dan sel Sertoli. Testis dibagi oleh septum dari jaringan ikat ke sekitar 250-300 lobulus, dimana masing-masing berisi 1-3 tubulus seminiferus.
Secara keseluruhan, testis manusia mengandung sekitar 600 tubulus seminiferus. Panjang tubulus seminiferus individu adalah sekitar 30-80 cm.
a. Sel Peritubular
Tubulus seminiferus ditutupi oleh lamina yang terdiri dari membran basal, lapisan kolagen dan sel peritubular (miofibroblas). Sel-sel ini tersusun di sekitar tubulus dipisahkan oleh lapisan kolagen.
Karakteristik yang membedakan testis manusia dari sebagian besar mamalia lainnya, yang tubulus seminiferusnya dikelilingi hanya oleh 2-4 lapisan myofibroblasts.
Sel peritubular menghasilkan beberapa faktor yang terlibat dalam kontraktilitas seluler yaitu panactin, desmin, gelsolin, myosin otot halus dan aktin.
Sel-sel ini juga mengeluarkan matriks ekstraseluler dan faktor-faktor yang biasanya diekspresikan oleh sel-sel jaringan ikat seperti kolagen, laminin, vimentin, fibronektin, faktor pertumbuhan, protein fibroblast dan molekul adhesi. Spermatozoa matang diangkut keluar tubulus seminiferus dengan kontraksi sel-sel ini.
Gangguan fungsi testis dan penurunan aktivitas spermatogenik sering dikaitkan dengan penebalan lapisan kolagen yang ada di antara sel peritubular. Insiden Fibrosis peritubular dan interstisial berkorelasi secara progresif dengan kerusakan spermatogenik pada testis dari pria yang sudah di vasektomi.
b. Sel sertoli
Sel Sertoli adalah sel somatik yang terletak di dalam epitel germinal. Pada masa dewasa sel-sel ini secara mitaktif tidak aktif.
Nama sel sertoli di ambil dari nama Enrico Sertoli (1842- 1910), ilmuwan Italia yang pertama kali mendeskripsikan sel-sel ini pada tahun 1865. Sel-sel ini terletak di membran basal meluas ke lumen tubulus seminiferus dan, dapat dianggap sebagai struktur pendukung epitel germinal.
Sekitar 35-40% volume epitel germinal diwakili oleh sel Sertoli. Testis utuh dengan spermatogenesis lengkap mengandung 800-1200 × 106 sel Sertoli atau sekitar 25 × 106 sel Sertoli per gram testis.
Sel Sertoli mensintesis dan mengeluarkan berbagai faktor protein, sitokin, faktor pertumbuhan, opioid, steroid, prostaglandin, dan modulator pembelahan sel.
Morfologi sel Sertoli sangat terkait dengan berbagai fungsi fisiologisnya. Secara umum diasumsikan bahwa sel Sertoli mengkoordinasikan dan menyediakan nutrisi untuk proses spermatogenesis.
Fungsi penting lain dari sel Sertoli adalah mereka bertanggung jawab atas volume testis dan produksi spermatozoa pada orang dewasa. Jumlah spermatozoa tiap sel Sertoli tergantung pada spesies.
Pada pria terdeteksi sekitar 10 sel germinal atau 1-5 spermatozoa per sel Sertoli, dengan asumsi bahwa semua sel Sertoli berfungsi normal. Penelitian stereologis menunjukkan bahwa jumlah sel Sertoli pada pria meningkat hingga usia 15 tahun.
c. Sel germinal
Spermatogenesis dimulai dengan pembagian sel induk dan berakhir dengan pembentukan spermatozoa matang. Berbagai sel germinal disusun dalam asosiasi seluler khas dalam tubulus seminiferus yang dikenal sebagai tahap spermatogenik.
Secara umum seluruh proses spermatogenik dapat dibagi menjadi empat fase yaitu:
- Proliferasi dan diferensiasi mitotik sel germinal diploid (spermatogonia)
- Pembelahan mitosis spermatosit yang menghasilkan sel germinal haploid (spermatid)
- Transformasi spermatid menjadi spermatozoa testis (spermiogenesis)
- Pelepasan spermatozoa dari epitel germinal ke tubular lumen (spermiasi).
Fungsi Testis
Testis memiliki dua fungsi utama, yang pertama adalah untuk menghasilkan spermatozoa melalui proses spermatogenesis dan yang kedua adalah untuk memproduksi dan mengeluarkan hormon terutama androgen. Kedua fungsi ini menjadikannya bagian tak terpisahkan dari sistem reproduksi pria.
Testis terus menerus memproduksi spermatozoa. Testis pria dapat menghasilkan hingga 200.000 spermatozoa per menit dan dapat menghasilkan beberapa juta spermatozoa per hari.
Pada tiap ejakulasi bisa terkandung 20 dan 300 juta sel spermatozoa. Siklus produksi spermatozoa penuh dapat memakan waktu 64 hari dan dalam waktu itu testis akan menghasilkan hingga 8 miliar spermatozoa.
Androgen merupakan hormon yang diproduksi di testis, dimana jenis Androgen utama pada pria adalah testosteron.
Testosteron terlibat dalam perkembangan organ kelamin pria sebelum kelahiran, dan perkembangan karakteristik sekunder pada masa pubertas, seperti pendalaman suara, peningkatan ukuran testis, serta pertumbuhan rambut wajah dan tubuh.
Hormon ini juga berperan dalam produksi spermatozoa, distribusi lemak, produksi sel darah merah, dan pemeliharaan kekuatan dan massa otot.
Testosteron juga dikaitkan dengan kesehatan dan kesejahteraan pria secara keseluruhan. Satu penelitian tahun 2008 yang diterbitkan dalam jurnal Frontiers of Hormone Research bahkan mengaitkan testosteron dengan pencegahan osteoporosis pada pria.
Hormon yang mengontrol Fungsi Testis
Fungsi utama dari testis adalah produksi androgen dan pengembangan gamet. Semua fungsi testis ini diatur oleh otak sebagai pusat kontrol reproduksi yaitu hipotalamus dan hipofisis melalui GnRH dan gonadotropin.
Koneksi hipotalamus hipofisis di atur oleh regulasi umpan balik negatif yang dimediasi oleh faktor testis. Testosteron menghambat sekresi LH dan FSH. Selain itu pengaturan FSH juga dipengaruhi protein inhibin B.
Berikut efek hormonal pada spermatogenesis :
- Inisiasi siklus spermatogenesis lengkap pertama selama masa pubertas
- Pemeliharaan spermatogenesis utuh pada orang dewasa
- Restimulasi dari gametogenesis setelah interupsi sementara
- Menjaga spermatogenesis agar tetap berlangsung dengan normal dan menghasilkan spermatozoa dalam jumlah mencukupi serta berkualitas baik
Pada spesies hewan tertentu seperti Hamers jantan, FSH adalah satu-satunya hormon yang bertanggung jawab untuk proses spermatogenesis, sedangkan LH dan testosteron menstimulasi perkembangan organ dan perilaku terhadap lawan jenis.
Regulasi Lokal Fungsi Testis
Seperti dijelaskan di atas, pengaturan fungsi testis terutama dikendalikan oleh struktur pusat. Namun banyak faktor lokal yang juga berpengaruh terhadap fungsi testis.
Faktor lokal yang telah diidentifikasi antara lain Growth Faktor, faktor imunologi, opioid, oksitosin, vasopresin, renin dan angiotensin, GHRH, CRH, ACTH, GnRH, calmodulin, protein transpor, glikoprotein, aktivator plasminogen, metaloprotease, dan dynorphin.
Selain itu, diindikasikan adanya faktor protein lain yang masih belum teridentifikasi yang memediasi kompartemen interstitial dan tubular, antara sel Sertoli dan sel germinal, termasuk di antara sel germinal sendiri.
Vaskularisasi Testis
Vaskularisasi testis memiliki dua peran utama yaitu transportasi faktor endokrin dan metabolit, serta pengaturan suhu testis.
Struktur arteri testis mengikuti pembagian lobular tubulus seminiferus. Setiap lobulus terdapat satu arteri dari yang merupakan cabang arteri segmental dan berjarak sekitar 300 μm satu sama lain.
Pada pria, suhu testis sekitar 3-4 derajat Celcius lebih rendah dari suhu tubuh inti dan sekitar 1,5-2,5 derajat celcius di atas suhu kulit skrotum. Tubuh selalu berusaha menjaga suhu testis agar tetap rendah.
Pemeliharaan suhu testis ini melalui dua mekanisme termoregulasi. Pertama, Panas dapat ditransfer ke lingkungan eksternal melalui kulit skrotum, karena kulit skrotum sangat tipis, hampir tidak memiliki jaringan lemak subkutan dan memiliki permukaan yang sangat besar.
Mekanisme pemeliharaan suhu yang kedua adalah sistem pleksus pampiniformis. Dalam sistem ini, arteri testis yang dikelilingi oleh beberapa vena yang melingkar di sekitar arteri beberapa kali. Dengan demikian darah arteri tiba di testis didinginkan oleh darah vena di sekitarnya.
Imunology Testis
Gonocytes bermigrasi ke testis bahkan selama perkembangan prenatal, tetapi spermatogonia mulai berdiferensiasi menjadi spermatozoa hanya pada masa pubertas setelah sistem kekebalan tubuh telah matang dan toleransi diri sistemik dikembangkan.
Saat spermatogonia berproliferasi menjadi spermatosit, banyak protein permukaan dan intraseluler baru yang diekspresikan di dalam tubuh terutama untuk sistem kekebalan. Protein protein ini juga merupakan antigen baru yang harus ditoleransi oleh sistem kekebalan.
Pada saat yang sama, sel Sertoli yang berdekatan membentuk jaringan kompleks dari sambungan ketat khusus (zonula occludens) yang menyebabkan isolasi isi tubular dari vascular darah. Sawar darah testis juga menyebabkan pemisahan antara sel kekebalan dan sel spermatogenik.
Makrofag testis ditemukan pada awal minggu ke 7 kehamilan berasal dari sel prekursor hematopoietik yang bermigrasi ke testis. Makrofag berkembang biak di testis selama masa pascakelahiran di bawah kendali hipofisis, karena hCG mampu meningkatkan indeks mitosis makrofag testis.
Pada orang dewasa, makrofag testis manusia mewakili sekitar 25% dari semua sel interstisial. Hingga kini dua jenis makrofag telah dibedakan dalam testis dewasa yang berbeda dalam ekspresi penanda dan mediator.
Referensi :
- Gerhard F et.al. 2010. Physiology of testicular Function. On Andrology Male Reproductive Health and dysfunction Chap.2. ed.3. Editor: Eberhard Nieschlag et.al. Springer.
- Seevagan T. Et.al. 2019. https://www.researchgate.net/publication/ 331404642_Testes_Structure_and_Function
- Elizabeth Boskey. 2020. https://www.verywellhealth.com/testes-anatomy-4777169
- https://www.hormones-australia.org.au/the-endocrine-system/testes/
- https://stpeteurology.com/what-are-the-two-major-functions-of-the-testes/
