ORGANOGENESIS: TURUNAN ENDODERM

(1)

ORGANOGENESIS:

TURUNAN

ENDODERM

• Saluran pencernaan,

hati &

pankreas

• Saluran pernafasan (Trakea &

paru

‐

paru)

Pembentukan saluran pencernaan

• Pembentukan saluran pencernaan tergantung pelipatan embrio di wilayah cephalocaudal & lateral

• Tabung pertama, memanjang ke seluruh panjang tubuh embrioÆmenjadi saluran/ tabung pencernaanÆforgut (usus depan), midgut (usus tengah), hindgut

(usus belakang). Bagian anterior berbatasan dengan stomodeum; bagian posterior

berbatasan dengan proktodeum berbatasan dengan proktodeum.

• Turunan endoderm Æhanya akan menjadilapisan epitel saluran pencernaan saja dan kelenjar pencernaan

• Tunas‐tunas tabung/ saluran pencernaan membentuk: hati, empedu dan pankreas

(2)

• Tabung pencernaan

merupakan turunan dari

usus /

primitive

gut

.

Ketika

endoderm

melekuk ke arah

dalam di bagian tengah

embrio

Æ

terbentuklah

wilayah usus depan/

foregut

dan usus belakang/

hindgut

• Pada bagian ekor,

endoderm

membentuk:

hindgut

(usus belakang),

di bagian tengah antara forgut dan

hindgut:

midgut (usus tengah)

• Midgut

ÅÆ

kantung yolk

dihubungkan dengan tangkai yang

besar disebut:

duktus vitelin

• Pada bagian ujung cephalic foregut

• Pada bagian ujung cephalic,

foregut

berikatan secara temporer dengan

membran ectodermal

‐

endodermal

yang

disebut:

membran

buccopharyngeal

Æ

pada minggu ke 4

sobek/terbuka:

berhubungan dengan

rongga amnion

dan usus primitif

Æ

rongga oral

• Usus belakang

Usus belakang

Æ

minggu ke 7

membran proktodeum pecah

Æ

terbuka:

membran kloaka

• Pada mns,

pd

tahap awal kantung yolk

(3)

• Pada umur 28

hari,

tunas

dari tabung

pencernaan

membentuk

k l

j

kelenjar

pencernaan yang

penting yaitu:

–

Hati

–

Pankreas

–

Empedu

• Tabung pencernaan

berdiferensiasi lebih

lanjut

Tabung pencernaan dan turunannya

• Pada bagian posterior

g

p

dari farings,

g ,

tabung

g

pencernaan menyempit membentuk esofagus,

kemudian lambung,

usus halus dan usus besar.

• Sel

‐

sel endoderm

hanya menjadi epitel yang

membatasi tabung pencernaan dan kelenjar

‐

kelenjarnya.

• Sel

‐

sel mesenkim mesodermal akan mengelilingi

tabung untuk menjadi otot peristalsis.

(4)

Spesifikasi jaringan pencernaan

• Epitel endoderm

berespons berbeda

‐

beda

terhadap wilayah mesenkim mesoderm

yang

spesifik

Æ

menghasilkan str kt r ang

spesifik

Æ

menghasilkan struktur yang

berbeda pada daerah yang

berbeda (akibat

Sonic

hedgehog

or

Shh gene

action):

esophagus

lambung

Usus halus

Kolon/

usus besar

Usus depan

• Bagian usus depan memanjang dari membran buccopharyngeal ke divertikulum respirasi yang disebut pharyngeal gut / lengkung farinks.

• Bagian yang tersisa memanjang dari divertikulum respiratoris ke kuncup hati

• Esofagus – berkembang dari usus depan antara divertikulum respiratoris dan lambung

– Dinding otot berkembang darimesoderm splanchnic (1/3bagian atas‐otot skelet,

pertengahan 1/3‐campuran dan 1/3 bagian terbawah otot polos) ‐memanjang karena penurunan jantung dan paru

(5)

Abnormalitas esofagus

• Atresia esofagus/tracheo‐esophageal fistula:‐disebabkan oleh abnormalitas pembentukan septum tracheo‐esophageal atau beberapa faktor mekanis

– Pada bentuk umum, ujung esofagus bagian proksimal terlepas dan bagian distal dihubungkan dengan trachea

• Atresia esofagus mencegah pelaluan cairan amnion ke dalam usus, sehingga terjadi akumulasi cairan dalam kantung amnion ‐polyhydramnios.

• Esophageal stenosis:‐lumen sempit

Figure is from Langman’s Embryology

Lambung

• Muncul sebagai hasil dilatasi fusiform dari usus depan

• Bentuk dan posisi berubah karena pertumbuhan diferensial dan perubahan organ

sekelilingnya

• Lambung mengalami rotasi 90 derajat di sekitar sumbu longitudinal;

– Sisi kiri menjadi permukaan anterior dan sisi kanan menjadi permukaan posterior

– Perbatasan kiri tumbuh lebih cepat daripada sebelah kanan yang menyebabkan pembentukan greater and lesser curvatures

pembentukan greater and lesser curvatures.

• Ujung pilorus pindah ke kanan dan ujung kardiak pindah ke kiri

(6)

Lambung

• Lambung terikat pada dinding dorsal tubuh dengan menggunakan mesogastrium dorsal dan ke bagian ventral dengan menggunakan mesogastrium ventral .

• Rotasi lambung berakibat pada pembentukan rongga di belakang lambung, yang

disebut bursa omental (lesser sac)

• Pada mesogastrium dorsal, limpa berkembang dari mesenkim (minggu ke‐5). – dari mesogastrium dorsal‐berkembang ligamen greater omentum, lienorenal

d l i

dan gastrosplenic.

Duodenum

• Terbentuk dari bagian akhir usus depan dan bagian kranial usus tengah

• daerah kuncup liver menandai junction antara bagian usus dengan stomach

• Pada awalnya, duodenum berupa tabung lurus, tetapi karena adanya rotasi lambung,

duodenum membentuk struktur C dan terdapat di sebelah kiri

• Kepala pankreas tumbuh ke arah cekungan duodenum

• Kedua pankreas dorsal &ventral bergabung & berada pada posisi retroperitoneal.

• Selama bulan kedua, lumen duodenum & pankreas menjadi bebas dari sel, tetapiSelama bulan kedua, lumen duodenum & pankreas menjadi bebas dari sel, tetapi kemudian terjadi kembali rekanalisasi.

(7)

Hati dan kantung empedu

• Kuncup hati (endoderm)

/

divertikulum

hati berkembang dari bagian terminal

forgut (di bagian kaudal lambung)

selama pertengahan minggu ketiga

• Divertikulum hati merupakan tabung

endoderm

yang

memanjang dari usus

depan ke mesenkim di sekitarnya

(mesoderm

kardiogenik).

• Kuncup ini yang

berisi sel yang

berproliferasi ,

bercabang dan

membentuk epitel glandular

hati

Æ

tumbuh ke dalam septum

transversum

(mesodermal).

Hati dan kantung empedu

• Bagian divertikulum hati yang

terdekat dengan tabung pencernaan terus berfungsi

sebagai saluran pembuang/

drainage

duct

dari hati dan bercabang serta

menghasilkan:

empedu

• Hubungan antara bagian divertikulum hati yang

aktif proliferasi dan usus depan

menyempit dan menjadi saluran empedu

• Kuncup sistik tumbuh dari saluran empedu membentuk kantung empedu dan

duktus sistik

• Hepatosit berkembang dari endoderm

• Sel darah,

sel Kupffer dan jaringan ikat dan sel

‐

selnya berkembang dari mesoderm

septum

transversum.

• Selama minggu ke10,

hati membentuk 10%

berat badan ,

sedangkan saat lahir

hanya tinggal 5%

(8)

Abnormalitas hati dan kantung empedu

• Duktus hepatikus asesoris‐umum‐tidak ada masalah .

• Duplikasi kantung empedu –umum, tidak ada masalah, akan tetapi jika dilakukan operasi, penting sekali untuk mencegah luka.

• Extrahepatic biliary atresia:1/15,000 hidup saat lahir.

‐disebabkan karena kegagalan dalam rekanalisasi duktus selama perkembangan . • Intrahepatic biliary duct atresia:Intrahepatic biliary duct atresia:duktus empedu yang berada di dalam hati tidakduktus empedu yang berada di dalam hati tidak

berkanal

Perkembangan pankreas

• Berkembang dari kuncup endoderm dorsal dan ventral yang berasal dari duodenum • Kuncup ventral berotasi ke kiri dan tinggal di bawah kuncup dorsal Æberfusi

Æmembentuk pankreas

• Duktus pankreas utama dibentuk oleh penyatuan bagian distal duktus dorsal dari kuncup dorsal dengan duktus dari kuncup ventral

• Hanya duktus bagian ventral tetap ada sampai dewasa dan yang membawa enzim ke dalam usus halus Ketika pankreas mulai rudimenÆbaik jaringan eksokrin maupun dalam usus halus. Ketika pankreas mulai rudimenÆbaik jaringan eksokrin maupun endokrin mulai dibentuk

• Duktus pankreas asesoris dibentuk dari bagian proksimal duktus kuncup dorsal • Bulan ketiga – pulau‐pulau Langerhans berkembang dari endoderm jaringan pankreas.

• Jaringan ikat kelenjar berkembang dari mesoderm splanknik

(9)

Kelainan Pankreas

• Pankreas Annular

–

bagian kuncup pankreas ventral

berotasi ke kiri di depan duodenum.

–

kemudian,

jaringan pankreas mengelilingi duodenum

.

–

mengganggu duodenum

• Asesoris jaringan pankreas :

‐

seringkali terletak dalam mukosa lambung dan divertikulum Meckel

(10)

Tunas

respiratori

• Pada hari ke 26

muncul suatu pembukaan di

d

Æ

i

Æ

l i

t k

usus depan

Æ

evaginasi

Æ

laringotrakea

• Epitel berkembang dari endoderm

tabung

laringotrakea

• Mesoderm

berkembang dari mesoderm

splanknik

• Rawan berkembang dari pial neural

Pemisahan divertikulum

Laringotrachea

• Lipatan longitudinal

– terbentuk lipatan

t

h

f

l

tracheoesofageal

(11)

Pemisahan septum

tracheoesophageal

• Trachea

dan kuncup paru – ventral

• Esofagus

‐

dorsal

Perkembangan trachea

• Epitel berkembang dari endoderm

tabung

laringotracheal

–

Termasuk kelenjar

‐

kelenjarnya

• Rawan,

jaringan ikat dan otot dari mesoderm

splanknik

(12)

Kelainan trache/esofagus:

Tracheoesophageal fistula

• 90%

kasus

Æ

udara masuk ke abdomen

• Pada saat lahir,

trakea bifurkasi berada pada

daerah vertebra

torakalis ke 4

Fase perkembangan paru

• Pertumbuhan paru

–

Perkembangan struktur

–

Perkembangan anatomi

–

Dipengaruhi oleh faktor fisik

• Pematangan paru

–

Perkembangan fungsi

–

Perkembangan fungsi

–

Perkembangan biokimiawi

(13)

Perioda stadium umur pascakonsepsi

karakteristik

embrionik embrionik 3-7 minggu organogenesis paru mulai, tunas paru, pembentukan segmen rudimen bronchopulmonary

Stadium perkembangan paru

Pseudoglandular 5 - 16 minggu pembagian saluran udara conducting --> lengkap, uung bronchioles, mulai diferensiasi sel aliran, rawan dan otot polos muncul

Canalicular 16 - 27 minggu percabangan pohon respirasi, pembentukan asinar, kapilarisasi, sel Clara, sel alveolar tipe I dan tipe, badan lamellar (surfactant)

Saccular 24 - 36 minggu penipisan sel epitel respirasi (tipe I dan II), pembentukan terminal saccular surfactant fetus

pembentukan terminal saccular, surfactant Postnatal Alveolar > 36 minggu terbentuknya alveoli sejati, alveolar septation,

(remodeling septa interalveolar septa, restrukturisasi dan kapiler)

• Perkembangan paru pada minggu ke

‐

4 sesudah konsepsi dan

diteruskan sampai dewasa

• Pada umur kehamilan 30

minggu kehamilan

– Belum terdapat alveoli sejati

– 0.3 m2 25 L

B

– 25 mL

B

• Bayi manusia memiliki :

– 50 juta alveoli

– Permukaan paru 3 m2

– Volume paru 150‐200 mL

• Pada organisma dewasa

g

– 300 juta alveoli

– 75‐100 m2

(14)

Perkembangan paru

• Divertikulum endoderm

usus depan ventral

terbentuk pada

minggu ke

‐

4 pascakonsepsi

Î

Fase embrionik

• Endoderm

menonjol ke dalam mesoderm

thoraks

(splanknik)

• Interaksi epitel

‐

mesenkim berakibat pada morfogenesis

percabangan dan perkembangan paru

Æ

Membentuk 2

kuncup paru

• Endoderm

membentuk epitel respirasi

• Mesoderm

membentuk interstitium,

otot polos,

pembuluh

d

h d

darah dan rawan paru

Perkembangan paru

• Kedua kuncup paru membentuk :

–

Kanan

Æ

menjadi 3

j

bronchus

utama

(15)

Stadium

embrionik

• Segmen bronchopulmonari rudimen membentuk

– 10 kanan 9 ki i

– 9 kiri

• Arteri dan vena

pulmonari terbentuk

• Jantung belum berada dalam thorax

• Abnormalitas paru dan ginjal umum terjadi

terutama terjadi karena percabangan umum ada morfogenesis

selama perioda ini

B

hi t

b

• Bronchi

terus bercabang

• Pada umur 6

bulan,

sudah ada 17

generasi percabangan

• Setelah lahir,

masih ada 6

generasi percabangan lagi dari

bronchi

• Ketika tumbuh paru

‐

paru bagian kaudal berkembang

(16)

Pematangan paru

‐

paru

• Terdapat 4

tahap pematangan paru

‐

paru:

1. Periode pseudoglandular (5

‐

17 minggu)

2. Periode kanalikular (16

‐

25 minggu)

3. Periode kantung terminal

(24

‐

lahir)

4. Periode alveolar

(periode akhir fetus

– kanak

‐

kanak)

Stadium

Pseudoglandular

• Terjadi pada minggu ke

‐

7 dan 16

masa perkembangan embrio

• Fetus

lahir prematur berumur sebelum 17

minggu

Æ

tidak akan

survive

• Proliferasi yang

cepat dari saluran conducting

– Bronchiol terminal

– Generasi 12‐23

• Penampakan histologis

– Struktur tubulus

– Sel epitel silindris

– Sel mesenkim

• Untuk terjadinya percabangan,

diperlukan

mesoderm

bronchial

• Kecepatan dan pemanjangan percabangan :

Kecepatan dan pemanjangan percabangan :

proporsional terhadap jumlah mesenkim

• Sesudah 16

minggu,

pertumbuhan lebih jauh

(17)

Stadium

Pseudoglandular

• Diferensiasi sel epitel pada saluran udara proksimal

–

Sel

‐

sel bersilia muncul (13

minggu)

Serous rudimen dan sel goblet mulai muncul (16 minggu)

–

Serous

rudimen dan sel goblet

mulai muncul (16

minggu)

• Terdapat transisi dari sel epitel bronchial

(sel bersilia dan

silindris)

menjadi sel alveolar

tipe II

• Mesenkim diperlukan untuk terjadinya diferensiasi

• Diferensiasi mesenkim memerlukan epitel paru

• Otot polos mulai muncul di sekitar saluran dan pembuluh

darah besar

• Rawan muncul di sekitar saluran yang

lebih besar

Stadium

Canalicular

• Perioda 16‐25 minggu

• segmen kranial lebih cepat matang daripada bagian kaudal

• Lumen bronchi dan bronkiolus lebih besar

• Jaringan menjadi lebih banyak memiliki pembuluh darah

• Bronchiolus respirasi dan saluran alveolar berkembang

• Beberapa kantung terminal berkembang

• Respirasi fetus sudah dapat dilakukan pada akhir stadium ini

• Kapiler terbentuk dekat saluran udara

– Penampakan histologis channel vascular

– Pada akhir stadium, barier udara‐darah dapat mendukung pertukaran gas

• Unit Acinar membentuk

– acinus diasosiasikan dengan bronchiole terminal tunggal

– Berdiferensiasi menjadi 3 bagian bronchiolus respiratori : saluran alveolar, kantung alveolar, alveoli

• Diferensiasi sel epitel

– Sel Clara, sel alveolar tipe I dan II (kuboid)

(18)

Perioda kantung terminal

(umur 24

minggu sampai lahir)

• Banyak kantung terminal

berkembang

• Epitel menjadi lebih tipis

Epitel menjadi lebih tipis

• Kapiler berdekatan dengan alveoli

• Sel alveolar

tipe I

berkembang

• Jejaring Kapiler berkembang dengan

cepat

Perioda kantung Terminal

Æ

minggu ke 26

• Surfaktan terbentuk dalam badan lamelar dari

sel tipe 2

• Stabilitasi paru pada saat lahir berkorelasi

dengan jumlah badan lamellar.

(19)

Saccula Primitif

• Pada saat lahir,

terdapat sekitar 20

x

10

6 l

saccula

Stadium

Saccular

• saccula Terminal

terbentuk sebagai ruang udara perifer

–

Brochiolus terminal

Æ

3 3 4

‐

4 bronchiolus respirasi

bronchiolus respirasi

Æ

duktus aveolar

terminal

Æ

sacculus alveolar

• Penipisan interstitium

• Pemipihan epitel respiratori

• Mulai terbentuk septasi saccular

• Pembentukan surfaktan

From: The Developing Human, Clinically Oriented Embryology, 4th_ed, Keith L. Moore, Philadelphia, 1988

(20)

Stadium

alveolar

• Dimulai sebelum lahir (minggu ~35

ke 36)

• Diteruskan sampai ca.

postnatal

bulan ke

‐

18

• Septa

primer

sacculus

Æ

menjadi septa

sekunder yang

membentuk alveoli

–

Septa

inisial yang

masih belum matang dengan kapiler bilayer

–

Septa

yang

sudah matang di

‐

remodelisasi menjadi satu lapisan

kapiler (glucocorticoid)

• Meneruskan diferensiasi sel

• Volume

total

paru terus bertambah

• Jaringan ikat berubah

–

Collagen

–

elastin

From: The Developing Human, Clinically Oriented Embryology, 4th_ed,_Keith_L._Moore,_{Philadelphia,} 1988