BLOK 4 PERKEMBANGAN SISTEM PERNAFASAN DAN SIRKULASI PADA VERTEBRATA. Dr. drh. Tri Wahyu Pangestiningsih, MP

(1)

BLOK 4

PERKEMBANGAN SISTEM

PERNAFASAN DAN SIRKULASI

PADA VERTEBRATA

(2)

Saluran pernafasan tumbuh dari daerah faring:

• Kantung insang (branchial pouches):

lapisan endoderm

di bagian dalam

lapisan ektoderm

di bagian luar

arcus visceralis

(visceral arches) diantara kedua lapisan

endoderm dan ektoderm

arcus visceralis

tersusun atas:

skeletal arch

, menjadi kerangka insang

muscle column

, menjadi otot insang

arteri insang

lanjutan dari arkus aorta,

yang mengangkut gas pernafasan dari/ke

insang dan merupakan

(3)

Jumlah kantung insang:

Teleostei: 6 pasang

Amphibia : 5 pasang (ke 6 susut)

Reptilia, Aves, Mammalia: 4 pasang

(ke 4 berasal dari persatuan 2

(4)

Pada Pisces dan berudu Amphibia terdapat celah

ektodermal yang disebut

celah insang

sebagai

muara dari kantung insang.

Jumlah celah insang:

Pisces: 5-6 pasang,

Amphibia ada 2-3 pasang.

Reptilia: pada awal perkembangan terdapat celah

insang tetapi kemudian menutup pada

perkembangan lanjutan.

Aves dan Mammalia: celah insang tidak tumbuh

karena insang tidak terbentuk.

(5)

pada vertebrata darat, arcus visceralis berubah

letak dan fungsi menjadi:

• Arcus I : kartilago Meckel’s (tulang rawan penyusun

mandibula pada perkembangan awal); incus; os hioid

bagian dorsal

• Arcus II: maleus dan stapes

II dan III: os hioid bagian ventral.

• Arcus IV-V-VI menjadi tulang rawan larynx

IV: menjadi thyroid

V: menjadi arytenoid

VI: menjadi cricoid

(6)

• Gelembung renang

- terdapat pada Teleostei.

- berasal dari evaginasi atap atau lantai faring)

• Bakal paru

,

berkembang dari

divertikulum (pengantungan) pada lantai

faring di daerah kantung insang ke IV.

(7)

Perkembangan saluran pernafasan pada

vertebrata darat:

• Calon organ pernafasan (primordia respiratori)

terbentuknya dari lekukan di lantai foregut

pada daerah kantung faring ke IV (=

laryngo-tracheal groove) memanjang dan

tumbuh ke arah kaudal membentuk

(8)

• Tabung laringo-trakeal menyempit dipangkal

lekukan membentuk septa trakea-esofageal

sehingga foregut di daerah tersebut tersusun

atas primordia esofagus (bagian dorsal) dan

primordia tabung laringo-trakeal (bagian

ventral).

• Bagian kranial septa trakea-esofageal

membentuk larynx.

(9)

• Tabung laringo-trakeal bagian dalam berasal dari

lapisan endodermal, sedangkan bagian luar

berasal dari splangnik mesoderm.

Lapisan endodermal menyusun epitelium respirasi

serta kelenjar di mukosa dan submukosa

Lapisan splangnik mesoderm menyusun jaringan

ikat di lamina propria, cincin kartilago, otot polos,

pembuluh darah dan pembuluh limfe

(10)

• Larynx berkembang dari bagian kranial tabung

laringo-trakeal (daerah arcus visceralis IV-VI

yang membentuk kartilago) dan inervasi saraf

kranialis X.

• Trakea, bronchi dan paru-paru berasal dari

tabung laringo-trakeal yang memanjang.

(11)

Perkembangan paru-paru

Bakal paru berupa sebuah divertikulum di lantai faring, di posterior kantung insang. Divertikulum tersebut kemudian

bercabang 2, kiri dan kanan. Divertikula utama menjadi trakea, sedangkan divertikula cabang yang sepasang tumbuh menjadi bronchus dan paru.

Bersama tumbuhnya bronkioli dan kantung alveoli maka pembuluh darah, jaringan ikat, kartilago dan otot tumbuh menyertai dan pleura

(12)

Berdasarkan struktur histologi pertumbuhan paru-paru ada 5 tahap:

1. Embrional: mulai terbentuknya tabung laringo-trakeal sampai terjadinya segmentasi bronchus. Bakal

paru-paru berada di rongga pleuro-perikardial dan dikelilingi oleh pleura visceralis

2. Pseudo glandular: paru-paru yang sedang berkembang

memanjang ke daerah mesenkim untuk membentuk kelenjar eksokrin.

Komponen konduksi sudah terbentuk dan komponen seluler: sel epitel, kartilago, kelenjar dan otot polos sudah terbentuk. Vaskularisasi sudah terbentuk.

(13)

3. Kanalikular

: lumen bronchus dan bronchiolus

membesar dan bronchiolus

terminalis bercabang membentuk bronchiolus

respiratorius yang berhubungan dengan pembuluh

darah.

4. Terminal

: sakus terminalis (alveoli primitif)

terbentuk dari bronchiolus respiratorius

5. Alveolar

: alveoli terbentuk dengan sel penyusunnya

adalah: pneumonosit tipe I (epitel skuamus simpleks,

berfungsi untuk pertukaran udara), pneumonosit

tipe II (sel kuboid, menghasilkan surfaktan untuk

mencegah kolaps alveoli). Kapiler darah kontak

dengan sel epitel.

(14)

Gambar A, B dan C adalah urutan pertumbuhan paru.

Gambar D dan E adalah pertumbuhan gelembung renang

Gelembung renang (vesiva natatoria) berasal dari evaginasi lantai/atap faring.

(15)

Pertanyaan: mengapa paru-paru sebelah kanan lebih besar dibandingkan paru-paru kiri?

• Pertumbuhan paru-paru di awali dengan pembentukan laring – trakea – bronkus yang terjadi pada daerah faring di leher. Kuncup bakal sistem pernafasan tersebut kemudian

berkembang arah kaudo-lateral, menuju ke kavum toraks.

Pada saat kuncup bakal paru tumbuh mencapai cavum toraks, di bagian kiri cavum toraks sudah terdapat jantung yang

sedang berkembang, sehingga ruang perkembangan paru-paru sebelah kiri tidak seluas paru-paru-paru-paru kanan yang

menyebabkan paru-paru kanan lebih besar dibandingkan paru-paru kiri.

(16)

PERKEMBANGAN SISTEM

KARDIOVASKULER

(17)

• Darah dan pembuluhnya tumbuh dari pulau-pulau

darah pada splangnik mesoderm (sel mesenkim)

di dekat yolk

• Pada embrio ayam, pulau darah terlihat di area

opaka vaskulosa.

(18)

• Pembuluh darah primitif mula-mula berupa selapis

sel endotelium yang tumbuh di daerah ventral

foregut, sepasang kiri dan kanan, disebut

kapiler

subintestinal

tumbuh ke anterior

kemudian naik ke dorsal, di daerah antara

metenteron dengan korda dorsalis

berkembang ke anterior dan posterior tubuh, sejajar

dengan kapiler subintestinal, disebut

kapiler

supraintestinal

• Pada daerah midgut, kapiler supraintestinal

membentuk percabangan ke ventral menuju ke yolk,

disebut

kapiler vitelina / kapiler omfalomesenterika

(19)

Terbentuknya jantung

• Bersamaan dengan terbentuknya divertikulum hepar,

sepasang kapiler subintestinal di ventral foregut

bergabung, berpindah dari lateral ke medial

membentuk

jantung.

Dinding kapiler subintestinal menjadi lapisan

endokardium, sedangkan lapisan splangnik

mesoderm yang ada didekatnya membentuk lapisan

miokardium

dan

epikardium.

• Daerah coelom di ventral foregut disebut

perikardium

, yang pada perkembangan lanjutan

membungkus jantung.

(20)

(21)

Terbentuknya aorta & arteri

Dengan adanya jantung, maka:

• Kapiler subintestinal di anterior jantung, disebut

aorta ventralis.

• Kapiler supraintestinal menjadi

aorta dorsalis.

• Kapiler penghubung aorta ventralis dengan aorta

dorsalis, arah vertikal, letaknya di anterior jantung,

disebut

arkus aorta.

Arkus aorta bertambah menjadi 6-7 pasang sesuai

dengan banyaknya kantung insang.

• Kapiler yang bercabang dari aorta dorsalis ke yolk

disebut

arteria vitelina

(22)

Terbentuknya vena

• Berkembang dari mesoderm.

• Terdapat sepasang, disebut

vena kardinalis

:

v kardinalis komunis, letaknya vertikal, menuju jantung

v kardinalis anterior, di antero-dorsal jantung, sejajar aorta dorsalis

v kardinalis posterior, di poetero-dorsal jantung

v kardinalis anterior dan posterior bermuara pada V kardinalis komunis

• Vena vitelina / V omfalomesenterika

adalah

pembuluh yang membawa darah dari yolk menuju

ke jantung

(23)

Diferensiasi jantung:

• Sinus venosus

:

muara vena kardinalis komunis dan

vena vitelina

• Atrium (serambi) jantung, bagian posterior

jantung, muara dari sinus venosus

• Ventrikel (bilik) jantung, bagian anterior jantung,

lebih besar dari atrium, muara dari atrium

• Bulbus kordis, pelebaran pada pangkal aorta

ventralis

• Setelah diferensiasi jantung berpilin dan melipat ke

anterior sehingga sinus venosus dan atrium berada di

anterior-dorsal ventrikel dan bulbus kordis.

(24)

• Dengan terbentuknya alantois maka terjadi

percabangan aorta dorsalis menuju ke

alantois, disebut arteria alantois / arteria

umbulikalis.

Vena alantois / umbilikalis datang dari alantois

dan bermuara ke vena kardinalis komunis

• Pisces dan Amphibia tidak mempunyai

alantois, maka vena alantoisnya disebut vena

lateralis, yang mengangkut darah dari/ke

(25)

Peredaran darah

• Vena vitelina di anterior hepar:

kiri menyusut kemudian kapilernya bermuara

pada vena vitelina kanan. Kanan

menjadi

vena hepatika

yang bermuara pada sinus

venosus

• Vena vitelina di posterior hepar: kanan dan kiri

bersatu menjadi

vena porta hepatis

yang membawa

darah dari usus (pada masa sebelum lahir juga

(26)

• Dengan terbentuknya calon ginjal

(mesonephros), terbentuk vena subkardinalis

yang bergabung dengan vena cardinalis

posterior di anterior ginjal dan bersama-sama

memberi vaskularisasi ginjal.

(27)

• Pada Pisces dan Amphibia terdapat vena porta

renalis yaitu gabungan vena subkardinalis dengan

vena cardinalis posterior di anterior ginjal yang

beranatomosis dalam ginjal.

Pada Reptilia, Aves dan Mammalia menjelang

kelahiran vena cardinalis posterior di posterior

gabungan tersebut menyusut sehingga tidak ada

hubungan peredaran darah antara bagian kaudal

tubuh dengan ginjal. Percabangan vena subkardinalis

( disebut vena renalis) bermuara ke vena cava

(28)

•

Vena kardinalis posterior

yang menyusut

kemudian posisinya pindah ke medial dan menyatu antara kiri dengan kanan bergabung dengan

vena

hepatika

di anterior hepar kemudian ke vena cava posterior (sehingga vena hepatika bermuara dahulu ke

vena cava posterior

sebelum masuk ke jantung).

•

Vena kardinalis komunis

berubah menjadi

vena cava

Vena kardinalis anterior

berubah menjadi

vena

jugularis interna.

Vena jugularis externa tumbuh dari vena jugularis interna sebelum bermuara pada vena cava anterior

(29)

• Vena alantois bermuara pada vena cava posterior di

samping hepar kanan menyusut; kiri

berkembang dan membuat percabangan ke hepar

kemudian hubungan dengan vena cava posterior

hilang sehingga darah dari alantois atau plasenta

masuk ke hepar vena hepatika vena

cava posterior

Pada Aves, setelah menetas, vena alantois kiri

menjadi

vena epigastrika

• Vena umbilikalis kiri pada Eutheria menghilang pada

waktu lahir, sedangkan arteri umbilikalis berubah

(30)

• Vena lateralis,

pada Amphibia setelah metamorphosis

menjadi vena iliaka (bagian posterior) dan vena abdominalis (bagian anterior).

• Arcus aorta:

I – II hilang pada Pisces sampai Mammalia.

III – VI pada Pisces dan berudu Amphibia membawa darah ke insang. Pada saat Amphibia

mengalami metamorphosis, arcus aorta III – VI menyusut

Pada Amphibia setelah metamorphosis – Mammalia: III menjadi arteria karotis komunis

IV menjadi arcus aorta V hilang

(31)

• Reptilia: arcus aorta IV tetap ada sampai lahir,

kemudian bersatu menjadi aorta dorsalis di

posterior jantung.

• Aves: arcus aorta IV sebelah kanan tetap,

sedangkan yang kiri beratrofi kemudian hilang.

• Mammalia: arcus aorta IV yang kiri tetap ada,

(32)

Jantung

• Pada atrium terbentuk septum interaurikularis sehingga atrium menjadi 2 bagian, masing-masing berada di lateral bulbus kordis.

Bulbus kordis berubah menjadi trunkus arteriosus pada Pisces dan Amphibia; hilang pada Reptilia, Aves dan Mammalia

• Sinus venosus menyusut atau hilang

• Reptilia, Aves dan Mammalia: ventrikel kemudian memiliki septum interventrikularis. Pada Reptilia septumnya tidak lengkap.

• Jantung berdenyut sejak mulai terbentuk, mula-mula bagian ventrikel, disusul atrium.

(33)

Hemopoiesis

• Pembentukan sel darah terjadi pada pulau-pulau darah di

daerah splangnik mesoderm di dekat yolk. Sel mesenkim pada pulau-pulau darah berdiferensiasi menjadi 2 kelompok besar: endotelium dan hemositoblast.

Endotelium menjadi lapisan tunika intima pembuluh darah, sedangkan hemositoblast menjadi sel darah bersama

plasmanya.

• Mula-mula hemositoblas bertransformasi menjadi limfoblas, monoblas, granuloblas dan eritroblas.Masing-masing sel

induk darah ini menumbuhkan sel-sel darah definitif.

• Pada perkembangan embrio lebih lanjut, beberapa organ

tubuh juga menghasilkan darah, yaitu: limfa, hati dan sumsum tulang.

(34)

SISTEMA LIMFOID

Sistema limfoid tersusun atas organ limfoid yaitu organ yang tergabung dalam sistim imun.

Sumsum tulang

Organ limfoid primer Tempat pembentukan calon limfosit

Thymus Organ limfoid sekunder Tempat transformasi menjadi limfosit T

Organ

limfoid

Bursa Fabricius

Organ limfoid sekunder Tempat transformasi menjadi limfosit B

Lien Organ limfoid tersier Tempat limfosit berada

Nodus limfatikus

Organ limfoid tersier Tempat limfosit berada

Nodulus limfatikus

Organ limfoid tersier Tempat limfosit berada

(35)

(36)

Perkembangan Organ Limfoid Sumsum tulang

• Ada 2 macam: kuning dan merah, dapat berubah-ubah dari kuning ke merah atau sebaliknya tergantung kondisi

• Terbentuk bersama osteogenesis

• Terdapat di rongga tengah tulang panjang, diantara trabekula tulang • Darah yang masuk pada waktu osteogenesis membawa sel mesenkim.

Sel mesenkim berdiferensiasi menjadi osteosit dan sel retikuler. Sel retikuler kemudian membentuk stroma dan hemositoblas.

• Skema hematopoiesis:

Sel Retikuler (di sumsum tulang, bersifat pluripoten) Sel induk unipoten Sel induk unipoten Sel induk unipoten Sel induk unipoten

megakariositoblas eritroblas limfoblas mieloblas megakariosit eritrosit monosit limfosit kecil granulosit

trombosit makrofag sel plasma eosinofil basofil netrofil

(37)

Thymus

•Tumbuh dari kantung insang III dan IV; •Terdiri dari 2 lobus

•Tersusun atas 2 bagian: korteks dan medula.

Pada korteks limfosit lebih dominan dibandingkan medula. Stroma tersusun atas serabut retikuler.

•Fungsi:

• Penghasil limfosit T (timosit) untuk dikirim ke organ limfoid tersier

• Penghasil timosin yaitu hormon untuk pengontrol

pertumbuhan dan peran imunologis thymus serta organ limfoid tersier

• Penghasil limfokin yang bersifat sitotoksik untuk mencegah migrasi dan mitosis sel asing

• Penghasil IgT untuk merangsang produksi limfosit yang disensitisasi

(38)

Bursa Fabrisius

• Tumbuh dari divertikulum kloaka • Terdapat pada Aves

• Berfungsi memproses limfosit dari sumsum tulang untuk dikirim ke oragn limfoid tersier (sel B) menjadi sel plasma

Lien

• Tumbuh dari sel-sel mesenkim sepanjang sisi kiri mesenterium gastrium. Ditambah pembuluh darah membentuk sinus

• Tersusun atas pulpa putih dan pulpa merah

• Dibungkus oleh kapsula yang bercabang-cabang membentuk trabekula dan mengandung otot polos

(39)

Nodus limfatikus

• Tumbuh dari gabungan pembuluh darah, pembuluh limfe yang didukung oleh mesenkim, jaringan ikat dan limfoblas • Terdapat sepanjang pembuluh limfe. Banyak terdapat di

daerah lipatan paha, leher, dan dinding saluran pencernaan • Berkapsul, kemudian bercabang mebentuk trabekula