ORGANOGENESIS:TURUNAN EKTODERM

Saraf

MataMata

Telinga

• Kuliah :Kuliah :– Turunan ektoderm : otak, mata, telinga – 23 April 20092009

– Turunan endoderm : pencernaan, paru‐paru – 30 April 2009April 2009

– Turunan mesoderm : jantung, pembuluh darah – 7 mei 2009

– Turunan mesoderm : urogenital, anggota tubuh –14 mei 2009

Turunan Ektoderm

Sistem sarafMata, telinga

Overview k b fproses perkembangan sistem saraf

InduksiProliferasi, diferensiasi saraf dan histogenesisMigrasi sarafMigrasi sarafMielinasi aksonPembentukan hubungan spesifik antara kelompok sarafStabilisasi atau eliminasi koneksi interneural adanya

kematian sel saraf yang tidak saling kontakPerkembangan fungsi saraf terintegrasi memungkinkang g g g

terbentuknya gerakan terkoordinasi dari embrio/fetus & bayi

Induksi dorsalInduksi dorsal

Pembentukan keping neural, notokorda, lengkunge be tu a ep g eu a , oto o da, e g u gneural, lipatan neural dan bumbung neural  induktor : kordamesoderm

Neurulasi primer Neurulasi sekunder

• neurulasi Primerneurulasi Primer– Sel‐sel di sekitar keping neural menginduksi sel‐selkeping neural untuk mengalami proliferasikeping neural untuk mengalami proliferasi, invaginasi dan membentuk bumbung neural 

• Neurulasi sekunderB b l b l d i it it l– Bumbung neural yang berasal dari pita‐pita selyang solid dan kemudian masuk lebih dalam danmengalami kavitasi membentuk tabungmengalami kavitasi membentuk tabung

• Ikan – terutama neurulasi sekunder• Burung –

– bagian anterior : neurulasi primerK d l i k it 27 l i k d– Kaudal sampai ke somit 27 : neurulasi sekunder

• Amfibi (Xenopus) –– kebanyakan neurulasi primer, tetapikebanyakan neurulasi primer, tetapi

• bagian ekor neurluasi sekunder

• Aves –– anterior neurulasi primer– Kaudal sampai ke somit 27 – neurulasi sekunder

• Pada mencit (dan manusia)• Pada mencit (dan manusia)– Neurulasi sekunder mulai pada atau sekitar somit ke‐35

• Neurulasi katak

• Fase 1 –pembentukankeping neural –stadium keyholestadium keyhole

• Fase ke‐2 –penutupan kepingneural membentukbumbung neuralbumbung neural 

Neurulasi pada burung

• Selsel keping neural terbentuk sejalan denganregresi nodus Hensen

• Lipatan neural terbentukuntuk membentukbumbung neural

• Sel‐sel pial neural terbentuk pada saatterbentuk lipatan neural dan bermigrasi darib b lbumbung neural 

Manusia• Neurulasi primer terjasi di bagianj ganterior

• Neurulasi sekunderNeurulasi sekunderterjadi di daerahkaudalkaudal

Diferensiasi bumbung neuralDiferensiasi bumbung neural

• Menghasilkan sistem saraf pusat:Menghasilkan sistem saraf pusat:– Otak dan sumsum tulang belakang (spinal cord)

• kontribusi pada sistem saraf periferkontribusi pada sistem saraf perifer– Jaringan saraf berlokasi di luar tengkorak danvertebra

• Dari bumbung neural sampai waktu lahir, embrio manusia :– Rata‐rata mitosis 250.000 sel neuroblas per menitsampai CNS mengandung 100 juta saraf

Perkembangan otak

Fleksi bumbung neural 

Perkembangan ventrikel pada otakPerkembangan ventrikel pada otak

Pola ekspresi gen Hox menentukansumbu A/Psumbu A/P  

• Perbedaan antara vertebra (serviks, thorax, lumbar, sakral kaudal)sakral, kaudal) 

• Gen‐gen Hox diekspresikandi sepanjang sumbu A/P

• Pertama kali, gen  Hoxanterior diekspresikan padagastrula awal pada saatg pmesoderm meninggalkanprimitive streak

• Ekspresi gen Hox• Ekspresi gen Hoxmenentukan pola :– Mesoderm (sesudahpembentukan somit)pembentukan somit)

– Neurulasi

Spesifikasi Dorsal ventral dari bumbung neural

Polaritas dorsoventral

• Induksi atap keping neural diinduksi notokord selanjutnya kepingneural terinduksi menjadi induktor lateral penentuan posisi ganglionneural terinduksi menjadi induktor lateral  penentuan posisi ganglion 

Histogenesis CNSHistogenesis CNS

• Neuroepitel membentuk sel saraf & sel glialNeuroepitel membentuk sel saraf & sel glial

• Sel neuroepitel proliferasi dengan aktivitasmitosis tinggimitosis tinggi

Migrasi sel

Pembentukan sel saraf dan sel glialPembentukan sel saraf dan sel glial

• Lapisan sel ektoderm membentuk permukaanLapisan sel ektoderm membentuk permukaandalam bumbung neural dan membelah untukmembentuk :membentuk : – Lapisan ventrikular

• Membelah menjadi sel‐sel anakMembelah menjadi sel sel anak– Terdapat sel yang bermigrasi ke lapisan marginal

– Terdapat sel yang bergerak ke lapisan intermediate darib b lbumbung neural

– Terdapat sel yang membentuk sel saraf dan sel glial danTerdapat sel yang bermigrasi kembali ke lapisan ventrikular

Pembentukan sel saraf dan sel glialPembentukan sel saraf dan sel glial

• Sel anak bermigrasi ke :Sel anak bermigrasi ke :– Lapisan antara lapisan intermediate dan marginal danmembentuk lapisan korteksp

– Lapisan subventrikular yang akan membentuk lapisanantara lapisan intermediate dan ventrikular, dan sel‐sel ini akan menjadi sel glial dan interneuron

– Sel anak yang tetap di lapisan ventrikular berkembangmenjadi sel ependim yang melapisi ventrikel otakmenjadi sel ependim, yang melapisi ventrikel otak(ventrikel canal atau central canal dari spinal cord)

Bumbung neural Bagian bumbung neural1. Lapisan neuroepitel (proliferatif, lapisan ventrikular) : 

memiliki aktivitas mitosis yang tinggi, menghasilkansel saraf dan makroglia. 

2 L i l k b k2. Lapisan mantel : akan membentuk gray matter –lapisan antara, yang kaya dengan sel

3. Lapisan marginal :akan membentuk white matter‐lapisan yang miskin sellapisan yang miskin sel

Lapisan neuroepitel akan membentuk sel saraf ca. 250.000 saraf/menit.  Pada saat semua sel saraf dan makroglia terbentuk, sel‐sel berdiferensiasi membentuk sel ependimalyang melapisi central canal 

Diferensiasi Neuroepitel

Neuroblast (pembentukan apolar‐bipolar‐multipolar‐Neuroblast (pembentukan apolar bipolar multipolarpembentukan sinaps)  sel saraf

Glioblasts/MedulloblastGlioblasts/Medulloblast

astroblast astrosit

oligodendroblast oligodendrosit

Mesoderm  (bermigrasi sepanjang pembuluh darah)

microglia

Sel glialSel glial

• neuroepithelial juga menghasilkan glioblas yang akanberdiferensiasi menjadi : – Sel glial

• Memiliki peranan untuk :l– Insulasi, nutrisi

• Terdapat 10x lebih banyak sel glial daripada sel saraf di CNS

• OligodentrositM b k l f b i b i l t– Membungkus sel saraf sebagai membran insulator yang membungkus seludang mielin

– Dapat berasal pula dari sel pial neural• Astrosit• Astrosit

– Berasosiasi dengan sel endotel pembuluh darah kapiler– Membentuk blood brain barrier

mielinasi aksonmielinasi akson

• Saraf spinal dan saraf kranial mengalamiSaraf spinal dan saraf kranial mengalamimielinisasi sebelum lahir

• Mielinisasi saraf dalam otak terjadi sesudah• Mielinisasi saraf dalam otak terjadi sesudahlahir (postnatal), dimulai dengan mielinisasipada spinal cordpada spinal cord. 

• Dalam otak, mielinisasi terjadi pertama kali did h i P d b i d h idaearah sensoris. Pada bayi, daerah sensorisberfungsi terlebih dahulu daripada motoris

mielinasasiPNSSel Schwann (dari neuralSel Schwann (dari neural 

crest) mengalamiinvaginasi di sekitarakson dan membentukl i dlapisan ganda, tempatlipid dideposisikan

CNSOligodendrosit

membentuk seludangmielin

Migrasi pial neural

Sel‐sel pial neural merupakan turunan ektoderm dan bergerak sepanjang bumbungneural. Sel‐sel mulai bermigrasi jika lipatan neural membentuk bumbung neural. Sel diluar CNS merupakan turunan dari sel pial

Derivat pial neural

Saraf ganglion spinalisposterior

Ganglion sarafsensorissensorisV,VII,VIII.IX,X 

Ganglion sarafsimpatiksimpatik

Sel Schwann semuasaraf perifer

Sel‐sel medula adrenal  Jaringan kromafinMelanoblas dari kulitMelanoblas dari kulit

Kelainan akibat gangguan padaperkembangan otakperkembangan otak

Gangguan pada Induksi dorsal ‐ anencephaly, cephaloceles, Chiaris, spinal dysraphisms,caudal regression synd, tethered cord

Gangguan pada Induksi ventral‐ holoprosencephaliesGangguan pada Induksi ventral holoprosencephalies, septoopticdysplasia, Dandy Walker, Joubert’s, facial anamolies

G d lif i l dif i i d hi iGangguan pada proliferasi sel, diferensiasi dan histogenesis ‐micro,megalocephaly, neurocut. synd, aqueductal stenosis, arachnoid cysts

gangguan pada migrasi saraf ‐schizencephaly, lissencephaly, heterotopias, callosal agenesis, pachy/polymicrogyriaheterotopias, callosal agenesis, pachy/polymicrogyria

Kelainan akibat gangg an pada perkembangan otakKelainan akibat gangguan pada perkembangan otak

Myelination‐ dysmyelinating diseases

Acquired(degen,toxic,inflmm)‐ hydranencephaly, hemiatrophy multicystic encephalomalacia periventrichemiatrophy, multicystic encephalomalacia, periventricleukomalacia

Chromosomal/Genetic‐ structural deformities to  mental retardation to death

Pembentukan mataPembentukan mata

• Vesikula mataterbentuk didaerahdiensefalon

• Daerah otak depan bagian posterior  penonjolanlateral  membentuk vesikula optik

• Vesikula optik menginduksi ektodermmembentuk plakoda lensamembentuk plakoda lensa

• Plakoda lensa invaginasi menginduksi vesikula• Plakoda lensa invaginasi menginduksi vesikulaoptik menjadi cawan optik

• Hubungan cawan optik dan otak menyempit tangkai optik

• Lapisan cawan optik beridiferensiasi:

‐ lapisan luar: lapisan berpigmen menjadi retina berpigmen

‐ lapisan dalam : lapisan sensoris retina

• Bakal lensa invaginasi membentuk gelembung, melepaskan diri dari ektoderm

L i d k i k d b k k• Lensa menginduksi ektoderm membentuk kornea

Pembentukan lensa

•Sel‐sel lensa padasisi dekat retina menjadi panjangmenjadi panjang, berbentuk serabut

menghasilkank i likristalin

•Lensa dipenuhipdengan sel‐selkristalin yang jernih/ transparanjernih/ transparandan tidak berinti

Pembentukan mata padaPembentukan mata padamanusia

Dimulai pada awal minggu ke empat )

Pembentukan mata manusia pada Minggu ke 7• Koroid & sklera:‐Cawan optikinduksi mesenkim(neural crest) koroid (pembuluhdarah >>) & jar. Ikat

( )padat (sklera)

• Kornea: berhubunganberhubungandengan sklera dibagian depan & membentuk bagmembentuk bag mata yang membatasi lensadan iris  setelahlahir menjaditransparan

EKTODERMInduksi

korda meso

Keping neural

Vesikula optikInduksi

Retina neural primitifEktoderm

mesendoderm

induksi

Retina neural

lensa

Vesikulal

induksilensa

linduksi

lensaBakal epitelkornea

korneaRingkasan induksi dalam proses pembentukan mata

Pembentukan telinga• Ketika bumbung neuralKetika bumbung neural menutup, ektoderm di keduasisi bumbung neural menebal

plakoda otik dan plakodalensa

• Plakoda otik invaginasivesikula otik

• Pembentukan vesikula otik:

Plakoda otik invaginasi membentuk vesikula otikvesikula otik lepas, terbentuk ganglion saraf pendengaran

• Diferensiasi vesikula otik telinga bagian dalam:

Pl k d tik C tik t i t

kohlea Ganglion spinal

Plakoda otik Cawan otik otosist

Aparatus GanglionAparatusvestibular

Ganglion vestibular

I d k i d l b t k t liGanglion statoakustik

Induksi dalam proses pembentukan telinga

• Perkembangan skala timpani dan vestibuli:A Duktus kohlea dikelilingi oleh “cartilaginous shell”A. Duktus kohlea dikelilingi oleh cartilaginous shellB. Pd minggu ke 10 muncul vakuola yang sangat besar di

“cartilaginous shell”C D k k hl i h d i k l i i k lC. Duktus kohlea terpisah dari skala timpani  skala

vestibuli juga terpisah

• Perkembangan organ Corti:A. 10 mingguB. 5 bulanC. Munculnya “spiral tunnel” pada anak yang baru

lahir

• Perkembangan kanal semisirkular:A. 5 mingguC. 6 mingguE. 8 mingguB D F A i i F i d hil b i t h di diB, D, F  Aposisi, Fusi dan hilangnya bagian tengah dinding

semisirkular

• Sayatan melintang embrio 7 minggu:A. Tubotympanic recess; celah farings (I); kondensasi

kimesenkimB. Bagian telinga tengah: bagian auditori “ossicles”, garis

kuning bakal rongga timpanikuning bakal rongga timpani

• Bagian telinga auditori meatus eksternal, telingatengah dengan ossicles, telingan dalam

A Turunan lengkung farings ( 3 lengkung farings pertama)A. Turunan lengkung farings ( 3 lengkung farings pertama)

Malleus dan incus pada ujung bagian dorsal lengkungpertama; stapes pada lengkung keduapertama; stapes pada lengkung kedua

B. Bagian telinga tengah memperlihatkan kontak malleusdengan gendang telinga Stapes akan berhubungandengan gendang telinga. Stapes akan berhubungandengan bagian oval window

• Pembentukan daun telinga (telinga luar):

Pertumbuhan jaringan mesenkim di bagian celahfarings (I)  terjadi terjadi pelekukan/pelipatansecara bertahap dari pinna (daun telinga)  bentuksangat bervariasisangat bervariasi

Berbagai macam bentuk dauntelingan dan kelainannya

Malformasi: kelainanganda pada mata( l i ) hid dtelingan dan kelainannya (cyclopia), hidung dantelinga