Mesoderm intermediat

Organogenesis Sistem urogenitalia

&

Anggota Badan

Mesoderm intermediat

• Lokasi: dorsolateral antara somit dan mesoderm lateral

• Membentuk sistem urogenital:

– ginjal , ureter dan uretra

• Pematang nefrogenik merupakan bagian pematang urogenital yang membentuk sistem urinaria

– Gonad & saluran

reproduksi

Derivat struktur ginjal dewasa dari struktur ginjal embrionik

Struktur

embrionik Derivatnya pada organisme dewasa

Kuncup ureterik (divertikulum metanephric)

Ureter Renal pelvis

Kaliks mayor dan minor tubulus penampung Mesoderm

Metanefrik

glomerulus+ kapiler ginjal Kapsula Bowman

Tubulus kontortus proksimal Loop of Henle

Tubulus kontortus Distal

Overview

Pada Aves & mamalia -

sistem urogenital mengalami 3 fase pembentukan ginjal fungsional.

1. Pronephros 

– Ikan kuno & larva amfibiginjal dewasa

– Amfibia dewasamamalia: rudimen (regresi sempurna) dan tidak berfungsi

2. Mesonefros :

– Amfibiaginjal dewasa

– Reptilia- Aves – mamaliaberfungsi untuk waktu yang singkat selama masa embrio dan tetap

dipertahankan pada organisme dewasa sebagai duktus mesonefros (Wolff)

3. Metanefros

– Reptilia- Aves – mamaliaginjal dewasa.

Pronephros:

• Berkembang di daerah bagian leher embrio hewan vertebrata

• Pada manusia, berkembang mulai awal minggu ke-4

• Mesoderm intermediate  diferensiasi jadi duktus Pronefros (nefrotom) migrasi ke arah kaudalinduksi mesenkim di sekitarnya membentuk tubulus pronefros

• Melakukan ultrafiltrasi darah yang dimasukkan ke coelom :

– Silia menggerakan cairan coelom ke dalam nefrostom – Melakukan reabsorpsi

• Amfibia dewasamamalia:

pronefros rudimen (regresi sempurna) dan tidak berfungsi

• Duktus promesonefros digunakan pada stadium perkembangan ginjal berikutnya

Mesonephros:

• Terletak pada bagian kaudal pronefros

• Mesonefros masih dipertahankan sampai dewasa pada ikan modern dan amfibi

• Pada manusia, Mesonefros mulai berkembang pada akhir minggu ke empat

• Mesonefros terdiri atas tubulus glomerulus dan tubulus mesonefros yang terbuka ke duktus mesonefros, terusan dari duktus pronefros

• Banyak memiiliki segmen-segmen, nefron

• Mesonefros akan bedegenerasi tetapi tubulus dan duktusnya merupakan derivat yang masih dipertahankan pada organisma dewasa reptil, burung dan mamalia (tubulus membentuk duktus eferentes dan duktus pembentuk struktur reproduksi)

Metanephros

• Bagian yang paling posterior

• Ginjal permanen, dipertahankan sebagai ginjal pada reptil, burung dan mamalia

• Mulai terbentuk pada akhir minggu ke-5

• Fungsional pada minggu ke-9

• Berkembang dari kuncup ureter (ureteric bud), yaitu outgrowth dari duktus mesonefros (Wollfian duct) dan mesoderm metanefrik berasal dari bagian kaudal pematang nefrogenik

• Mengandung sejumlah besar nefron

• Urin dibentuk dan dikeluarkan ke cairan amnion

Interaksi resiprokal mesoderm intermediate – blastema metanefrogenik vs duktus mesonefros

Pada saat ginjal tumbuhkuncup ureter terbentuk sebagai penonjolan seperti jari.

Empat generasi penonjolan pertama membentuk kaliks mayor, dua generasi berikutnya membentuk kaliks minor dan penonjolan berikutnya membentuk tubulus

penampung yang lurus dan melengkung

Mesenkim metanefrik dibentuk dari bagian kaudal massa intermediate dan mengelilingi ujung kuncup ureter

Kegagalan kuncup ureter untuk kontak dengan mesenkim metanefrik berakibat pada pembentukanginjal agenesis

Lobulasi pada permukaan ginjal

• Terjadi agregasi mesenkim metanefrik

• Terdapat membran basal yang melingkupi bagian permukaan luar sel epitel

• Terjadi polarisasi sel

• Nefron fungsional akhir

terjadi dengan pertumbuhan sentrifugal dari nefron Tubulus penampung yang melengkung menginduksi

pertumbuhan mesenkim di sekitarnya, yang membentuk tubulus dalam massa mesoderm. Tubulus membentuk bagian nefron: glomerulus, kapsula Bowman, tubulus kontortus dan loop Henle

Pada manusia

• Urin diekskresikan ke dalam rongga amnion oleh fetus membentuk komponen utama cairan amnion.

Pembentukan Urin mulai pada akhir trimester pertama (minggu 11 sampai 12) dan diteruskan sepanjang masa fetus.

• Ginjal berkembang dalam pelvis dan naik selama perkembangan

ke lokasi ginjal dewasa pada T12-L3. Umumnya

terjadi pada minggu ke -9.

• Ginjal mengalami rotasi, hila menghadap

anteromedial

Agenesis refers to the absence of formation of a body part in embryogenesis. Here the kidneys are absent from the retroperitoneum, and this renal agenesis will result in oligohydramnios, because amniotic fluid is mainly derived from fetal urine. The oligohydramnios leads to deformations such as a constricted chest, diminished lung development, and pulmonary hypoplasia.

Seen in the right panel is the characteristic facial appearance with oligohydramnios, with prominent infraorbital creases and a flattened nose. In the left panel the hand appears to have excessive skin folds, like a loose glove.

Oligohydramnios restricts fetal movement.

The umbilical cord may be short.

• KIDNEY AGENESISKUNCUP URETER TIDAK KONTAK DENGAN MESENKIM METANEFRIK ATAU DUKTUS MESONEFROS TIDAK MEMBENTUK KUNCUP URETER

• TIPEKidney agenesis :

• unilateralkira-kira 1:1000 lahir hidup

ginjal yang lain biasanya hipertrofi akibat tidak adanya 1 ginjal tanpa simptom dan jarang ditemukan pada bayi

• bilateral

berakibat : oligohydramnios(fetus tidak dapat mengeluarkan urin dan cairan amnion kurang (< 400ml).

Efek kelainan :

• wajah:Potter facies(hidung memipih, pasangan telinga rendah)

• jari menebal & memanjang

• kematian : beberapa bulan sesudah lahir.

• Horseshoe Kidney

kutup inferior ginjal berfusi.

ginjal tertahan pada pembuluh darah mesenterik inferior Ginjal yang berfusi tidak dapat bergerak ke atas ke posisi dewasa

• Pelvic Kidney

ginjal gagal bermigrasi ke posisi dewasa.

crossed ectopia : satu ginjal dan ureter yang berasosiasi bermigrasi ke posisi berlawanan

Pelvic kidney

• Urachial Fistula

komunikasi abnormal antara kantung kemih dan umbilikus melalui urachus (sisa alantois)

Seringkali menyebabkan urin menetes dari umbilikus saat bayi menangis.

Komunikasi blind-ending tidak akan mengalirkan urindikenal urachal sinus.

• Penyakit Congenital Polycystic ginjal Kondisi resesif autosom ditunjukkan dengan adanya banyak kista heterogen dalam parenkim ginjal. Penyebab patogenesisnya

belum diketahui.

The two enormous masses beneath the liver are cystic kidneys. This is an example of autosomal recessive polycystic kidney disease

Hubungan perkembangan organ genitalia dengan urinaria

•

Perkembangan organ genital berkaitan dengan sistem urinaria

•

Berasal dari mesoderm intermediat

•

Primordial germ cells merupakan turunan

endoderm

migrasi ke gonad

•

Pada jantan : perkembangan testes dipengaruhi mesonefros

•

Pada betina, mesonefros tidak berperan dalam

perkembangan gonad

Gonadogenesis: pembentukan gonad (testis/

ovarium)

• Mesoderm intermediat : struktur memanjang  pematang urogenital (crista urogenitalis), yang terletak pada kedua sisi dari embrio

• Mesoderm intermediat terdiri atas dua bagian :

– pita nefrogenik yang akan menjadi apparatus urinaria dan – pematang genital yang menjadi gonad

• Pematang genital memanjang mulai dari bagian thoraks atas ke daerah kloaka

• Bakal gonad berkembang yang akan berkembang hanya bagian tengah Bagian kranial dan kaudal pematang urogenital membentuk pita-pita gonad atas dan bawah.

Bakal pematang genital Umur 5 minggu (embrio manusia)

Perkembangan gonad indiferen dengan migrasi Primordial germ cells (PGC/BSK bakal sel kelamin) pada umur sekitar 6 minggu

4 weeks : indiferent 8 weeks : differentiating 20 weeks : definitive gonad

Perkembangan organ genitalia

♂ Stadium indiferen ♀

Testis (Medulla) Gonad Ovarium (Korteks)

Tubulus Seminiferus (Sel Sertoli) Spermatogonium

Pita seks BSK

Sel-sel folikel OOgonia

Vas eferens Tubulus Mesonephros (Epooforon)

Duktus epididimis Vas deferens

Duktus mesonefros (Sal. Wollf)

Degenerasi (salurankista Gartner) Degenerasi Sal. Müller (Duktus

paramesonefros)

Oviduk, uterus (Bagian vagina?) Kantung urine, uretra atas

(anterior)

Sinus urogenital (atas) Kantung urine, uretra Uretra bawah (kaudal) Sinus urogenital (bawah) Vestibul

Penis Tuberkel genital Klitoris

Alat uretra penil (dasar penis) Lipatan genital Labia minora

Skrotum Pembengkakan genital Labia mayora

Differentiation of indifferent gonads fenotip jantan

Genital tubercle penis

Genital enlargement skrotum

Endotelium uretra prostate

Y Chromosom Testis determining Substance (Y antigen)

Sel Leydig Sal. Wollf

Gonad indiferentestis testosteron

Sel sertoli

Faktor anti Sal. Müller

BSK Spermatozoa Sal. Müller

berdegenerasi

ABP ^•_•^Epididimis

V. Deferens

•Vesikula seminalis

Failure or Problems With Testicular Descent

• Cryptorchid - highly heritable

– Unilateral or bilateral

• Germ cells fail to multiply and then die, sertoli cells only in seminferous tubules

– High percentage develop testicular cancer

– Surgical correction possible but does not reduce cancer risk

Cryptorchid Seminiferous Tubule

Sertoli Cells

Normal Seminiferous Tubule

5 Reductase Deficiency in an XY Individual

• Guevedoces (penis at 12)

• Testis

• AMH present so Mullerian ducts regress

• Wolffian ducts

• psuedovagina and female external genitalia

• at puberty may differentiate into more of a phenotypic male

Normal tissue dependent upon testosterone is shown in black

Pembentukan anggota tubuh

• Pada aves- pembentukan Mulai pada hari ke-3 setelah ditelurkan

• Anggota badan (turunan mesoderm

lateral) berkembang dari tunas anggota

/limb bud pada dinding tubuh embrio

Development of the Chick Limb II

Perkembangan anggota tubuh

•

Pada saat tunas anggota terbentuk, sel-sel pada daerah “progress zone” berproliferasi dan sel-sel mempertahankan posisinya

• Ketika sel meninggalkan daerah “progress zone”, rawan mulai

berdiferensiasi dan komponen lainnya mendapatkan informasi posisi

yang harus ditempati

Embryonic Chick Wing (day 10)

Pengatur arah perkembangan anggota tubuh

Pengatur arah perkembangan anggota tubuh

• APICAL ECTODERMAL RIDGE (AER) bertanggung jawab untuk

membentuk pola proximo-distal anggota tubuh, pada area “progress zone”

• Sinyal diberikan dari AER ke daerah

“progress zone” dan dari daerah

“progress zone” ke AER (reciprocal)

Pengatur arah perkembangan anggota tubuh

• ZONE OF POLARIZING ACTIVITY (ZPA) bertanggung jawab dalam pola antero-posterior anggota tubuh

• EKTODERM mengendalikan sumbu dorso-ventral

• Perbedaan aktivitas gen yang mengendalikan informasi posisi 

bertanggung jawab untuk perkembangan struktur anggota badan

(i.e. sayap atau kaki )

Gen-gen yang berperan dalam pembentukan anggota tubuh

• Sonic Hedgehog (Shh)

– Gen Shhmengkode molekul sinyal induksi yang berperan selama embriogenesis

– Berperan menentukan nasib sel – Sinyal utama penentu sumbu antero-

posterior

– Alx-4menekan ekspresi Shh

• Fibroblast Growth Factor 4 (FGF-4) – Anggota dari keluarga FGF – Menstimulasi sel-sel mesoderm

dan mengarahkan sinyal untuk perkembangannya

– FGF-4-/-mati pada hari ke 5 – Pada jaringan dewasa tidak aktif

ditranskripsikan

• Kematian sel apoptosis pada pembentukan jari

Pentingnya studi perkembangan anggota tubuh

• Memahami proses dasar

• Hubungan secara klinis:

– Beberapa data statistik:

o Frekuensi abnormalitas tergantung pada derajat keparahan

o Duplikasi digit merupakan kelainan yang paling umum ( ~1 dalam 300 kelahiran)

o Kegagalan utama dalam pembentukan lebih jarang (~ 1 dalam 100,000 kelahiran)

)

Sirenomelia(caudal dysgenesis)

gastrulation disruption. Loss of mesoderm in the lumbosacral region has resulted in fusion of limb buds and other defects.

Child with unilateral amelia

Child with micromelia. The hand is attached to the trunk by irregularly shaped bone.

This is sirenomelia. The term comes from "siren" or "mermaid"

because of the characteristic fusion of the lower extremities that results from a failure in the development of a normal vascular supply to lower extremities from the lower aorta in utero.

Example of abnormality  absent of hands (+ legs)

(amelia/ phocomelia)  caused by thalidomide (anti-vomiting)

Syndactyly represents fusion of two or more digits. It can be an isolated finding or part of syndromes that define patterns of anomalies.

Most of these syndromes do not have a specific genetic defect yet defined, though some do.

Seen above are the digits of the hand fused together. Below, the foot has rudimentary, partially fused digits.

Abnormalitas pada digit

Polydactyly – duplikasi

These are clenched hands resulting from camptodactyly (fingers bent over) and clinodactyly (fingers inclined to one side or the other). This particular appearance is very suggestive of trisomy 18.

Deformation from constraint with oligohydramnios in utero can result in the appearance of the club feet (varus deformity) seen here. The feet are turned inward.