(JIPI) Jurnal IPA dan Pembelajaran IPA, Vol. 02, No. 02, hlm 75-82, 2018 http://jurnal.unsyiah.ac.id/jipi https://doi.org/10.24815/jipi.v2i2.10737
Pengaruh Medan Listrik Terhadap Gerak Acak dan Viabilitas Spermatozoa Mencit ( Mus musculus )

## Nurmasyitah
Program Studi Pendidikan Fisika FKIP Universitas Samudra Langsa, Aceh *Corresponding Author: nurmasyitahfisika@gmail.com
Abstrak .  Radiasi  gelombang  elektromagnetik  mempengaruhi  kualitas  sperma,  yaitu  menurunkan motilitas (daya gerak) dan viabilitas (daya tahan). Mencit (Mus musculus) dapat digunakan sebagai hewan  percobaan  dikarenakan  sistem  reproduksinya  hampir  sama  seperti  manusia.  Tujuan  dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh medan listrik statis terhadap gerak acak dan daya tahan  sperma  mencit  dalam  keadaan ex  vivo .  Sperma  mencit  yang  telah  diencerkan  dengan larutan  fisiologis  NaCl  0,9%  dimasukkan  ke  dalam  hemasitometer    yang    diletakkan  diantara  dua plat besi yang dihubungkan dengan sumber tegangan DC. Jarak antara kedua plat adalah d = 7,5 cm  dan  besar  tegangan    sumber  ( ΔV =  0  V  dan ΔV =  12,5  V).  Pergerakan  sperma  diamati menggunakan  mikroskop  flouresensi  kemudian  direkam  dengan  menggunakan  software  NIS elements. Sperma tanpa medan listrik ( ΔV = 0) memiliki daya tahan selama 60 menit lebih lama dibandingkan  sperma  yang  dipengaruhi  medan  listrik  ( ΔV =  12,5  V),  hanya  memiliki  daya  tahan selama  30  menit.  Sperma  bergerak  acak  ke  segala  arah  apabila  tanpa  pengaruh  medan  listrik, akan  tetapi  sperma  bergerak  acak  dan  cenderung  bergerak  ke  plat  positif  apabila  berada  dalam pengaruh  medan  listrik.  Kualitas  sperma  normal  dicirikan  memiliki  sperma  yang  bergerak  zig-zag dan cepat sebesar 25%.
Kata kunci : sperma, medan listrik, motilitas, viabilitas
Abstract .  The  radiation  of  electromagnetic  waves  affect  the  quality  of  sperm,  it  decreases  the sperm motility and viability. Mice (Mus musculus) can be used as an experimental animal because the reproductive system is almost the same as a human. The purpose of this study is to determine the effect of static electric field on motility and viability of mice’s sperm in an ex vivo condition. The mice  sperm  is  diluted  with  NaCl  liquid  0,9  %.  This  liquid  is  then  put  in  a  hemocytometer  that  is placed  between  two  iron  metal  plates  which  are  connected  to  a  DC  voltage  source.  The  distance between the two plates is d = 7,5 cm and the voltage is varied (ΔV = 0 V and ΔV = 12,5 V). Sperm motility  is  observed  using  a  microscope  fluorescence  then  recorded  using  NIS  Elements  software. Sperm without electric field (ΔV = 0) has viability 45 minutes, it is longer than the sperm affected by the electric field (ΔV = 12,5 V) that has viability for 30 minutes. Sperms move randomly in all directions when without an electric field, but the sperms tend to move to the positive plate under the  influence  of  an  electric  field.  The  quality  of  normal  sperm  is  characterized  by  25%  of  total sperm in a fast- zigzag movement.
Keywords : Sperm, electric field, motility, viability

## PENDAHULUAN
Radiasi  adalah  energi  yang  dipancarkan  dalam  bentuk  partikel  atau  gelombang elektromagnetik  atau  cahaya  (foton)  dari  sumber  radiasi  (Alonso  dan  Finn,  1992).    Gelombang elektromagnetik  merupakan  gelombang  yang  terbentuk  oleh  medan  listrik  dan  medan  magnet. Medan  listrik  dan  medan  magnet  bergetar  dalam  arah  rambatnya  tegak  lurus  dengan  arah getarnya.  Radiasi  elektromagnetik  yang  terus-menerus  dapat  menimbulkan  gangguan  kesehatan pada  manusia.  Radiasi  gelombang  elektromagnetik  mempengaruhi  kualitas  sperma,  yaitu menurunkan motilitas (daya gerak) dan viabilitas (daya tahan). Sel sperma merupakan sel hidup, karena sel sperma memiliki ciri-ciri yaitu mampu bergerak, mampu beradaptasi dengan perubahan lingkungan, peka terhadap rangsangan dan memiliki organel-organel sel (Subowo, 1995).
Kualitas  sperma  dapat  mempengaruhi  fertilisasi  dan  dapat  mengakibatkan  kemandulan (infertilisasi).  Kualitas  sperma  meliputi  beberapa  aspek  yaitu  jumlah  sperma,  normalitas  atau morfologi,  motilitas  atau  daya  gerak,  dan  viabilitas  atau  daya  tahan  (Ashfahani,  2010).  Mencit dapat  digunakan  sebagai  hewan  percobaan,  karena  sistem  reproduksinya  hampir  sama  seperti manusia.  Berdasarkan  penelitian  sebelumnya  tentang  pengaruh  radiasi  sinar-X  terhadap  motilitas sperma  pada  tikus  mencit  ( Mus  musculus ),  dari  hasil  penelitian  tersebut  radiasi  sinar-X memberikan  pengaruh  terhadap  jumlah  konsentrasi  dan motilitas sperma.  Semakin  besar  radiasi yang  diberikan  maka  konsentrasi  sperma  dan  motilitas motile semakin  menurun  serta  semakin
bertambah  motilitas immotile .  Hal  ini  membuktikan  bahwa  pemberian  radiasi  sinar-X  terhadap sperma  mencit  dapat  menyebabkan infertilitas (Fauziyah  dan  Dwijananti,  2013).  Menurut  Sudatri dkk.  (2015)  menyatakan  bahwa    hasil  uji LSD dengan Post  Hoc  test menunjukkan  bahwa pemaparan  radiasi  sinar-X  pada  tingkat  1x200  rad,  2x200  rad,  dan  3x200  rad,  menurunkan motilitas, viabilitas, morfologi  normal,  dan jumlah  sperma  yang  dihasilkan  dibandingkan  dengan kontrol.  Paparan  radiasi  sinar-X  secara  berulang  menurunkan  kualitas  sperma  mencit.  Dari penelitian  tersebut,  saya  ingin  melakukan  penelitian  lebih  lanjut  tentang  pengaruh  medan  listrik pada gerak sperma mencit ( Mus musculus ) melalui motilitasnya.
Kinematika  merupakan  bagian  dari  mekanika  yang  mempelajari  gerak  benda  bergerak. Perpindahan  dan  jarak  merupakan  hal  yang  berbeda.  Besaran  fisis  kinematika  yang  akan  dibahas pada motilitas sperma meliputi perpindahan, panjang lintasan yang ditempuh, kecepatan rata-rata dan  laju  rata-rata  (Serwey,  2004).  Suatu  benda  bergerak  dalam  bidang  datar  2-dimensi,  maka besar perpindahan benda tersebut adalah sebagai berikut:
2 2 ) ( ) ( i f i f y y x x r − + − = ∆ v (1)
dengan    adalah posisi akhir pada saat t f dan   adalah posisi awal pada saat t i . Nilai ratio ( n ) antara panjang lintasan (Δ s ) suatu benda terhadap besar perpindahan |∆ | adalah sebagai berikut:
r s n v ∆ ∆ = (2)
Vektor  kecepatan  yang  akan  dibahas  pada  motilitas  sperma  adalah  dengan  menambahkan arah gerak sperma pada saat t i sampai t f . Arah gerak sperma adalah sebagai berikut:
        = − f f x y 1 tan θ (3)
Plasma  semen  sperma  merupakan  media  untuk  hidup  dari  sperma  dan  mengandung  nutrisi untuk  sperma.  Sperma  terdiri  dari  kepala,  leher,  badan  dan  ekor.  Bagian  dari  sperma  memiliki fungsi sebagai berikut (Reece, 2012):
1. Kepala ( head ) yang terdiri dari inti sel tebal dan memiliki sedikit  sitoplasma yang diselubungi dengan selubung tebal dan inti sel (nukleus) mengandung kromosom dan gen.
2. Leher  ( neck )  merupakan  bagian  yang  menghubungkan  antara  kepala  dengan  badan.  Leher terdiri dari sembilan segmen kolom materi berserat.
3. Badan (middle  piece )  merupakan  bagian  yang  mengandung  mitokondria  yang  berfungsi sebagai penghasil energi untuk pergerakan spermatozoa.
4. Ekor ( tail ) terdiri dari axial filament dibagian dalam dan membran plasma dibagian luar yang berfungsi  untuk  pergerakan  sperma.  Pada  bagian  ekor  terdapat  sedikit  sitoplasma  dan mengandung rangka poros yang disebut aksonema.
Sperma  manusia  memiliki  panjang  sekitar  60  µm,  panjang  kepala  sperma  sekitar  5  µm  dan tebal  sekitar  3  µm, bagian  leher  sperma  sekitar  1 µm  dan  ekor terbagi  menjadi  3  bagian  (bagian utama sekitar 45 µm, bagian tengah sekitar 5 µm dan bagian terminal sekitar 5 µm) (Hill, 2015). Sperma  pada  manusia  memiliki  perbedaan  dengan  sperma  mencit  pada  bagian  kepala.  Ujung kepala sperma mencit berbentuk seperti pengait, sedangkan sperma manusia berbentuk elips.

## METODE PENELITIAN
Jenis  penelitian  yang  akan  digunakan  adalah  eksperimen. Tempat  penelitian  dilakukan  di laboratorium  fisiologi  hewan  SITH  ITB.  Penelitian  dilakukan  pada  bulan  November  2015  s/d  April 2016. Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain :
1. Mikroskop Fluoresensi
2. Catudaya
3. Plat Besi (Fe)
4. Kabel penghubung
5. Hemasitometer
6. Deck glass (2,2 cm x 2,2 cm)
7. Cawan Petri
8. Mikropipet
9. Tabung mikro  1,5 ml
10. Tubs kuning
11. Alat bedah
12. Larutan NaCl 0,9 %
13. Mencit Jantan
Berikut adalah perlakuan selama penelitian:
1. Sediakan  Suspensi  sperma  20  µL  diencerkan  dengan  larutan  NaCl  0,9  %  180  µL  di dalam eppendorf.   Pengenceran sperma dilakukan 10 kali.
2. Dua  plat  besi  dihubungkan  ke  catudaya  dengan  menggunakan  kabel  penghubung  dan masing-masing plat diletakkan diantara meja object pada mikroskop.
3. Cairan  sperma  yang  sudah  diencerkan  dimasukkan  ke  dalam  hemasitometer  sebesar 20-30  µL,  kemudian  hemasitometer  diletakkan  di  meja object mikroskop  di  antara kedua plat.
4. Amati menggunakan mikroskop fluoresensi dengan perbesaran 400 kali.
5. Pergerakan  sperma  direkam  dengan  menggunakan  software  NIS  element selama  60 sekon .
6. Software  kinovea  digunakan  untuk  memotong  video  pergerakan  sperma  menjadi beberapa bagian dengan kapasitas yang lebih kecil berukuran 10-150 MB.
Gambar 1. Rangkaian alat seluruhnya yang  digunakan dalam pengamatan pergerakan sperma (Nurmasyitah, 2016).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 2. Gambaran struktur sperma mencit dari hasil video.
Dari  video, sperma mencit memiliki struktur : Bentuk kepala :  sperma  mencit  memiliki  bagian  ujung  kepala  berbentuk  seperti pengait. Panjang kepala :  5-8 µm. Lebar kepala :  0,5-1 µm. Panjang badan :  13-15 µm. Ekor sperma
:  40-45 µm.
a. Tanpa Medan Listrik (Δ V = 0)
Gambar 3. Gerak dua-dimensi Sperma ke-1
Gambar 4. Gerak dua-dimensi sperma ke-2
Sperma ke-1 : t i = 2 s s/d t f = 6 s.
Panjang lintasan : 379,5 µm. Besar perpindahan : 289,5 µm. Ratio ( n ) : 1,31.
Arah gerak
: 285,3°. Sperma ke-2 :
t i = 2 s s/d t f = 6 s.
Panjang lintasan : 378,0 µm. Besar perpindahan : 286,8 µm. Ratio ( n ) : 1,32. Arah gerak : 110,7°.

## b. Di Pengaruhi Medan Listrik
(Δ V = 12,5 V, E = 1,06 V/m)
Gambar 5. Gerak dua-dimensi sperma ke-1 di pengaruhi medan listrik . Gambar 6. Gerak dua-dimensi sperma ke-2 di pengaruhi medan listrik .
Sperma ke-1 : t i = 2 s s/d t f = 6 s.
Panjang lintasan
: 396,3 µm.
Besar perpindahan : 276,3 µm. Ratio ( n ) : 1,43. Arah gerak : 278,7°. Sperma ke-2 :
t i = 9 s s/d t f = 13 s.
Panjang lintasan : 358,2 µm. Besar perpindahan : 252,6 µm. Ratio ( n ) : 1,42. Arah gerak : 273,7°. Rasio ( n ) rata-rata : 1,42
Sperma  bergerak  acak  ke  segala  arah  untuk  sperma  tanpa  pengaruh  medan  listrik  dan sperma yang dipengaruhi medan listrik.
Tabel 1. Tabel gerak acak sperma tanpa pengaruh medan listrik.
Mencit 1 Mencit 2 Mencit 3 t = 1 menit, N = 46 sperma t = 1 menit, N = 54 sperma t = 1 menit, N = 61 sperma
Tabel 2. Tabel gerak acak sperma (Δ V = 0 dan Δ V ≠ 0).
Δ V = 0 Δ V = 12,5 V, E =1,06 V/m t = 1 menit, N = 46 sperma
t = 1 menit, N = 50 sperma
t = 15 menit, N = 34 sperma t = 15 menit, N = 42 sperma
t = 30 menit, N = 28 sperma
t = 30 menit, N = 22 sperma
t = 45 menit, N = 21 sperma
t = 45 menit, N = 7 sperma
t = 60 menit, N = 18 sperma
t = 60 menit, N = 6 sperma
t = 90 menit, N = 8 sperma
t = 120 menit, N = 4 sperma
-
Gerak  sperma  yang  di  pengaruhi  medan  listrik  adalah  acak  cenderung  bergerak  ke  plat positif (kuadran 3 dan kuadran 4) dibandingkan dengan arah gerak sperma tanpa pengaruh medan listrik. Berikut ini disajikan persentase sistem N sperma terhadap arah gerak pada saat t = 1 menit s/d t = 30 menit adalah:
Tabel 3. Tabel arah gerak sistem N sperma.
Waktu
Δ V = 0 Δ V = 12,5 V
1 menit Kuadran 3:
N = 5 sperma = 10,9 % Kuadran 4: N = 8 sperma = 17,4 % Kuadran 3: N = 25 sperma = 50 % Kuadran 4: N = 15 sperma = 30 % 15 menit Kuadran 3:
N = 9 sperma = 26,5 % Kuadran 4: N = 9 sperma = 26,5 % Kuadran 3: N = 19 sperma = 45,2 % Kuadran 4: N = 10 sperma = 23,8 % 30 menit Kuadran 3:
N = 9 sperma = 32,1% Kuadran 4: N = 5 sperma = 17,9 %
Kuadran 3: N = 10 sperma = 45,5 %
Kuadran 4:
N = 7 sperma = 31,8 %

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  telah  dilakukan,  maka  dapat  disimpulkan  bahwa  sperma tanpa  medan  listrik  (Δ V =  0)  yang  dianggap  normal  memiliki  viabilitas t  = 45  menit  (45,6  %), sedangkan sperma yang dipengaruhi medan listrik (Δ V = 12,5 V) memiliki viabilitas t = 30 menit (44,0 %). Sperma bergerak acak ke segala arah apabila tanpa pengaruh medan listrik, akan tetapi sperma  cenderung  bergerak  ke  plat  (+)  apabila  berada  dalam  pengaruh  medan  listrik.  Sperma tanpa pengaruh medan listrik yang bergerak ke plat (+) pada t = 1 menit (28,3 %), t = 15 menit (53,0  %)  dan t =  30  menit  (50,0 %),  dipengaruhi  medan  listrik  (Δ V =  12,5 V)  pada t =  1  menit (80,0 %), t = 15 menit (69,0 %) dan t = 30 menit (77,3 %).

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  berbagai  pihak  yaitu Ibu  Dr.  Siti  Nurul  Khotimah, M.Sc dan Bapak Dr. Indra Wibowo, M.Si yang telah memberikan arahan, masukan, dan bimbingan selama  pelaksanaan  penelitian.  Terima  kasih  juga  saya  ucapkan  kepada  Ibu  Putri  Fajarwati,  S.ST selaku laboran di Laboratorium Fisiologi Hewan dan Bapak Ir. Aam Kamal selaku teknisi di kandang hewan SITH ITB.

## DAFTAR PUSTAKA
Alonso, M., & Finn, E.J. (1992). Physic, Addison Wesley. Ashfahani,  E.D.,  Wiratmini,  N.I.,  &  Sukmaningsih,  A.A.S.A.  (2010).  Motilitas  Dan  Viabilitas Spermatozoa Mencit ( Mus musculus L.) Setelah Pemberian Ekstrak Temu Putih ( Curcuma Zedoaria (Berg.) Roscoe.). Jurnal Biologi , 14(1): 20 – 23. Reece.  B.J.,  Taylor,  M.R.,  Simson,  E.J  &  Dickey,  J.D.  (2012). Campbell  Biology  Concepts  and Connections Seventh Edition Pearson . Benjamin Cummings. Fauziyah,  A  &  Dwijananti,  P.  (2013).  Pengaruh  Radiasi  Sinar  X  Terhadap  Motilitas  Sperma  Pada Tikus Mencit (Mus Musculus ). Jurnal Pendidikan Fisika Indonesia , 9(1): 93-98. Hill,  M.A.  (2015).  Embryology  spermatozoa  development.  Data  diperoleh  melalui  situs  internet: https://embryology.med.unsw.edu.au/embryology/index.php/Main_Page. Diakses tanggal 22 Mei 2016.
Nurmasyitah.  (2016).  Pengaruh  Medan  Listrik  Pada  Distribusi  Kecepatan  Dan  Laju  Sperma  Mencit ( Mus  musculus )  Melalui  Motilitasnya,  Tesis  Magister  Pengajaran,  Institut  Teknologi Bandung.
Serwey, J. (2004). Physics For Scientists And Engineers 6 Th Edition. California: Thomson Brooks Subowo. (1995). Biologi Sel . Bandung: Angkasa.
Sudatri,  N.W.,  Suartini,  N.M.,  Sukmaningsih,  A.A.S.A.,  &  Yulihastuti,  D.  A.  (2015).  Kualitas Spermatozoa  Mencit  Yang  Terpapar  Radiasi  Sinar-X  Secara  Berulang. Jurnal  Veteriner , 16(1): 56-61.
Tipler, Paul A. (2001): Fisika untuk sains dan teknik edisi ketiga jilid dua, Jakarta, Erlangga (35- 36, 114-116).