Pintar Pelajaran Proses Embriogenesis Pada Manusia, Tahap Germinal, Gastrulasi, Neurulasi

Proses Embriogenesis Pada Manusia, Tahap Germinal, Gastrulasi, Neurulasi - Embriogenesis insan ialah proses pembelahan sel dan diferensiasi sel embrio yang terjadi selama tahap awal perkembangan. Dalam istilah biologi, perkembangan insan memerlukan pertumbuhan dari satu sel zigot menjadi seorang insan dewasa. Fertilisasi terjadi ketika sel sprma berhasil masuk dan melebur dengan sel telur (ovum). Materi genetik dari sprma dan sel telur kemudian bergabung untuk membentuk sebuah sel tunggal yang disebut zigot, kemdian sehabis itu, tahap germinal dari perkembangan janin dimulai. Embriogenesis meliputi perkembanga pada delapan ahad pertama dan pada awal ahad kesembilan embrio diberi istilah janin (fetus). Embriologi insan ialah studi perihal perkembangan embrio selama delapan ahad pertama sehabis pembuahan. Masa normal gestasi (kehamilan) ialah sembilan bulan atau 38 minggu.

Tahapan awal embriogenesis pada manusia. [1]

Tahap germinal, mengacu pada waktu dari pembuahan, pengembangan embrio awal dan hingga implantasi selesai di dalam rahim. Tahap germinal memakan waktu sekitar 10 hari.

Selama tahap ini, zigot (yang didefinisikan sebagai embrio sebab mengandung materi genetik yang lengkap) mulai membelah dalam proses yang disebut dengan pembelahan (cleavage). Sebuah blastocyst (blastosit) kemudian terbentuk dan tertanam di dalam rahim. Embriogenesis berlanjut dengan tahap berikutnya, yaitu gastrulasi. Gastrulasi terjadi ketika tiga lapisan germinal pada embrio terbentuk melalui proses yang disebut histogenesis, yang diikuti dengan proses neurulasi dan organogenesis. Embrio disebut sebagai janin pada tahap perkembangan janin selanjutnya, biasanya terjadi pada awal ahad kesembilan. Dibandingkan dengan embrio, janin mempunyai fitur eksternal yang lebih dikenali, dan mempunyai satu set organ (masih berkembang) yang lebih lengkap. Seluruh proses embriogenesis melibatkan perubahan spasial dan temporal yang terkoordinasi dalam ekspresi gen, pertumbuhan sel dan diferensiasi selular. Sebuah proses yang hampir sama terjadi pada spesies lain, terutama di kalangan Chordata.

1. Tahap Germinal

1.1. Fertilisasi (Pembuahan)

Fertilisasi terjadi ketika spermatozoon telah berhasil memasuki sel telur dan dua set materi genetik yang dibawa oleh gamet melebur sehingga terbentuk zigot (sel diploid tunggal). Proses ini biasanya terjadi di ampula dari salah satu susukan tuba. Pembuahan berhasil diaktifkan oleh tiga proses yang juga bertindak sebagai kontrol untuk memastikan kekhususan (ciri khas) spesies. Pertama ialah kemotaksis yang mengarahkan pergerakan sprma menuju ke sel telur. Kedua, ialah adanya kompatibilitas perekat antara sel sprma dan sel telur. Pada dikala sel sprma melekat pada sel  telur proses ketiga berlangsung, proses ini berupa terjadinya reaksi akrosom; kepingan kepala depan spermatozoon dibatasi oleh akrosom yang mengandung enzim pencernaan yang berfungsi memecah zona pelusida sehingga memungkinkan masuknya spermatozoon ke dalam sel telur (ovum). Masuknya sprma menimbulkan pelepasan kalsium yang akan menghambat masuknya sel-sel spe
rma lainnya. Reaksi paralel terjadi di dalam ovum disebut reaksi zona (zona reaction). Reaksi ini memicu pelepasan butiran kortikal yang melepaskan enzim yang mencerna protein reseptor sprma, sehingga mencegah polispermia. Granula juga berfusi (melebur) dengan membran plasma dan memodifikasi zona pelusida sedemikian rupa untuk mencegah masuknya sprma lebih lanjut.

Zigot mengandung materi genetik adonan yang dibawa oleh kedua gamet jantan dan betina yang terdiri dari 23 kromosom dari inti sel telur dan 23 kromosom dari inti sprma. Kromosom yang berjumlah 46 tersebut akan mengalami perubahan sebelum terjadinya pembelahan mitosis yang mengarah pada pembentukan embrio yang mempunyai dua sel.

1.2. Pembelahan (Cleavage)

Terjadinya pembelahan pertama menandai awal dari proses pembelahan yang dilanjutkan dengan pembelahan dua sel pertama dengan mitosis untuk menghasilkan empat sel yang kemudian membelah menjadi delapan sel dan seterusnya. Ini merupakan proses yang berjalan lambat dan memakan waktu 12 hingga 24 jam untuk masing-masing pembelahan. Sel-sel yang disebut dengan blastomer (“blastos” bahasa Yunani untuk kecambah) tersebut masih tertutup oleh membran besar lengan berkuasa berupa glikoprotein (disebut zona pelusida) dari ovum yang berhasil ditembus oleh spermatozoon. Zigot (lebih besar dibandingkan dengan sel lain) mengalami pembelahan lebih lanjut, mengalami peningkatan jumlah sel-sel tanpa peningkatan ukuran zigot awal. Hal ini berarti bahwa, proporsi materi genetik pada nuklear (inti sel) lebih besar jikalau dibandingkan pada sitoplasma dalam setiap sel. Ketika delapan blastomer telah terbentuk mereka dibedakan dan dikumpulkan ke menjadi sebuah bola, dan ketika sel-sel berjumlah sekitar enam belas atau tiga puluh dua, bola padat sel-sel tersebut disebut amorula. Pada tahap ini sel-sel mulai terikat gotong royong dalam proses yang disebut pemadatan, dan proses pembelahan terus terjadi hingga dimulainya tahapan diferensiasi seluler.

1.3. Blastulasi

Pembelahan ialah tahap pertama dalam blastulasi, blastulasi ialah proses pembentukan blastocyst. Sel-sel berdiferensiasi menjadi lapisan luar sel, trophoblast (tropoblas), dan massa sel kepingan dalam. Dengan pemadatan lanjutan,  trophoblast (blastomer terluar) menjadi tidak sanggup dibedakan, dan masih tertutup di dalam zona pelusida. Pemadatan ini berfungsi untuk menciptakan struktur kedap air sebab sel-sel nantinya akan mengeluarkan cairan. Massa dalam sel terdiferensisasi menjadi embryoblast dan berpolarisasi di salah satu ujungnya. Embryoblast (embrioblas) kemudian mendekat gotong royong dan membentuk gap junction untuk memfasilitasi komunikasi seluler. Polarisasi ini meninggalkan rongga, yang disebut dengan blastsosol (blastocoel) yang kini disebut blastocyst. (Pada binatang selain mamalia, kepingan ini disebut blastula). Trophoblast mengeluarkan cairan ke blastosol tersebut. Pada dikala ini ukuran blastocyst telah meningkat sehingga membuatnya 'menetas' melalui zona pelusida yang kemudian hancur.

Massa sel dalam akan membuatkan embrio yang terdiri atas, amnion, yolk sac (kantung kuning telur) dan alantois, sedangkan kepingan janin plasenta akan terbentuk dari lapisan trophoblast luar. Embrio dengan semua lapisan membrannya disebut konseptus dan pada tahap ini konseptus berada di dalam rahim. Zona pelusida kesudahannya menghilang sepenuhnya, sehingga sel-sel trophoblast yang terpapar memungkinkan blastocyst untuk menempelkan dirinya sendiri ke endometrium, di mana blastocyst akan melaksanakan implantasi.

1.4. Implantasi

Setelah ovulasi, lapisan endometrium berkembang menjadi lapisan sekretori untuk persiapan mendapatkan embrio. Lapisan ini akan menebal dan mempunyai kelenjar sekresi yang memanjang, dan semakin vaskular. Lapisan pada rongga rahim (atau rahim) ini kini dikenal sebagai desidua dan menghasilkan banyak sel-sel desidual besar di dalam jaringan interglandular. Trophoblast kemudian berdiferensiasi menjadi lapisan dalam, sitotrophoblast dan lapisan luar (sinsitiotrophoblast). Sitotrophoblast (sitrofoblas) berisi sel-sel epitel kuboid yang mempunyai batas-batas sel (merupakan sumber dari pembelahan sel) dan sinsitiotrophoblast (sinsitiotrofoblas) ialah lapisan tanpa batasan sel.

Sinsitiotrophoblast mengimplan blastocyst pada epitel desidua, dengan memakai proyeksi vili korionik membentuk kepingan embrionik dari plasenta. Plasenta berkembang sehabis blastocyst tertanam, dan menghubungkan embrio ke dinding rahim. Desidua di sini disebut sebagai desidua basalis dan terletak antara blastocyst dan miometrium dan membentuk kepingan maternal plasenta. Proses implantasi dibantu oleh enzim hidrolitik yang mengikis epitel. Sinsitiotrophoblast juga memproduksi Human Chorionic Gonadotropin (hCG), hormon yang merangsang pelepasan progesteron dari korpus luteum. Progesteron memperkaya rahim dengan lapisan tebal pembuluh darah dan kapiler sehingga sanggup mempertahankan perkembangan embrio. Vili mulai bercabang dan mengandung pembuluh darah embrio. Arteri pada kawasan desidua direnovasi untuk meningkatkan aliran darah dari ibu ke dalam ruang intervilus di dalam plasenta, sehingga memungkinkan berlangsungnya pertukaran gas serta transfer nutrisi ke embrio. Produk limbah dari embrio akan berdifusi melintasi plasenta .

Seiring sinsitiotrophoblast mulai menembus dinding rahim, massa sel dalam / inner cell mass (embrioblast) juga turut berkembang. Massa sel dalam ialah sumber dari sel induk embrionik, yang bersifat pluripotent dan sanggup berkembang menjadi salah satu dari tiga lapisan sel germinal.

2. Gastrulasi

Embryoblast membentuk sebuah disc embrionik yang merupakan disc bilaminar yang terdiri dari dua lapisan, lapisan kepingan atas epiblast (ektodermis primitif) dan lapisan bawah hypoblast (endoderm primitif). Disc ini membentang antara kawasan yang nantinya akan menjadi rongga amnion dan kantung kuning telur (yolk sac). Epiblast yang berdekatan dengan trophoblast terbuat dari sel-sel kolumnar, sedangkan hypoblast yang paling bersahabat dengan rongga blastocyst terbuat dari sel-sel kuboid. Epiblast bermigrasi jauh ke bawah dari trophoblast, membentuk rongga ketuban ; lapisan yang terbentuk dari amnioblast yang dikembangkan dari epiblast. Hypoblast didorong ke bawah dan membentuk lapisan kantung kuning telur / yolk sac (rongga exocoelomic). Beberapa sel hypoblast bermigrasi sepanjang lapisan dalam sitotrophoblast yang ada pada blastocoel dan sambil mensekresi matriks ekstraseluler sepanjang perjalanannya. Sel-sel hypoblast dan matriks ekstraseluler ini disebut membran Heuser (atau membran exocoelomic), membran ini menutupi blastocoel untuk membentuk kantung kuning telur (atau rongga exocoelomic). Sel-sel dari epiblast yang bermigrasi di sepanjang tepi luar retikulum dan membentuk mesoderm ekstraembrionik, hal inilah yang menciptakan sulit untuk mempertahankan retikulum ekstraembrionik. Sesaat sehabis itu kantong terbentuk di retikulum, yang kesudahannya akan bergabung membentuk rongga chorionic atau coelom ekstraembrionik .

Alur primitif ialah garis linear sel yang dibuat oleh migrasi epiblast. Pada dikala alur ini muncul, maka akan menandai awal proses gastrulasi, yang berlangsung sekitar enam belas (minggu ke-3) sehabis pembuahan. Proses gastrulasi mereorganisasi embrio dua lapis menjadi embrio tiga lapis, dan juga memperlihatkan orientasi dorsal-ventral dan anterior-posterior yang spesifik pada embrio, melalui alur primitif yang menetapkan simetri bilateral. Sebuah node primitif (atau simpul primitif) terbentuk di depan alur primitif yang merupakan pengatur terjadinya neurulasi. Sebuah lubang primitif terbentuk sebagai akhir dari  depresi di tengah simpul primitif yang menghubungkan ke notochord yang terletak sempurna di bawahnya. Simpul telah muncul dari epiblast pada lantai rongga amnion, dan simpul inilah yang menginduksi pembentukan lempeng neural yang berfungsi sebagai dasar untuk pembentukan sistem saraf. Piringan saraf akan terbentuk berlawanan dengan alur primitif dari jaringan ektodermal yang mengental dan merata ke piringan saraf. Epiblast di kawasan tersebut bergerak ke bawah menuju alur yang berada pada lubang primitif, proses ini disebut ingresi. Ingresi mengarah pada pembentukan mesoderm.Sel-sel dari epiblast bergerak menuju alur primitif bersamaan dengan proses transisi mesenkim epiteliel; sel-sel epitel menjadi sel-sel punca mesenkim (sel-sel yang bersifat multipotent dan sanggup berdiferensiasi menjadi banyak sekali macam jenis sel. HYPOBlast akan didorong keluar dan membentuk amnion. Epiblast terus bergerak dan membentuk lapisan kedua (mesoderm). Epiblast pada dikala ini telah terdiferensiasi menjadi tiga lapisan germinal dari embrio, dan piringan yang tadinya bilaminar menjadi trilaminar (gastrula).

Ketiga lapisan germinal ialah ektoderm, mesoderm dan endoderm, dan terbentuk sebagai tiga cakram datar yang tumpang tindih. Dari tiga lapisan ini, semua struktur dan organ-organ badan akan diperoleh melalui proses histogenesis dan organogenesis. Lapisan atas (ektoderm) akan berdiferensiasi menjadi lapisan terluar kulit, sistem saraf sentra dan perifer, mata, indera pendengaran kepingan dalam, dan banyak jaringan ikat. lapisan tengah (mesoderm) akan berdiferensiasi menjadi jantung dan awal dari sistem peredaran darah serta tulang, otot dan ginjal. Lapisan dalam (endoderm) akan berfungsi sebagai titik awal untuk pengembangan paru-paru, usus dan kandung kemih.

Setelah ingresi, blastopore akan berkembang pada sel-sel yang telah teringresi pada satu sisi embrio dan menjadi arkenteron (tahap formatif pertama dari usus). Blastopore menjadi anus serta membentuk kolom usus melalui sisi lain embrio di mana terjadi pembukaan yang akan menjadi mulut. Dengan berfungsinya tabung pencernaan, proses grastulasi telah selesai dan tahap neurulasi akan dimulai.

3. Neurulasi

Setelah gastrulasi, ektoderm akan membuatkan jaringan epitel dan saraf, dan gastrula ini kini disebut sebagai neurula. Pelat saraf yang telah terbentuk sebagai piringan yang menebal dari ektoderm, terus meluas dan ujung-ujungnya mulai melipat ke atas sebagai lipatan saraf. Neurulasi mengacu pada proses pelipatan ini, dimana lempeng saraf (neural) diubah menjadi tabung saraf (neural tube). Piringan saraf akan melipat sepanjang alur saraf dangkal yang telah terbentuk sebagai garis median pembagi di dalam pelat saraf. Proses ini akan terus melipat ke dalam hingga mendapatkan tinggi tertentu dimana pringan saraf tersebut akan bertemu dan berdekatan. Nerupore tengkorak (kranial) dan ekor (kaudal) menjadi semakin kecil hingga mereka menutup sepenuhnya (hari ke-26) dan membentuk tabung saraf (neural tube).

4. Kerentanan Embriogenesis

Paparan beracun selama tahap germinal sanggup menimbulkan maut perinatal sehingga menjadikan keguguran, tetapi tidak menimbulkan cacat perkembangan. Namun, paparan racun pada periode embrio sanggup menjadi penyebab utama malformasi kongenital, sebab prekursor dari sistem organ utama sedang dalam taha perkembangan.

5. Diagnosis Genetik

Setiap sel dari embrio praimplantasi bersifat pluripotent. Artinya, setiap sel mempunyai potensi untuk membentuk semua jenis sel yang berbeda dalam embrio yang sedang berkembang. Potensi sel mempunyai artian bahwa beberapa sel sanggup dihilangkan dari embrio praimplantasi dan sel-sel yang tersisa akan mengimbangi absensi sel-sel tersebut. Hal ini telah memungkinkan pengembangan teknik yang dikenal sebagai diagnosis genetik praimplantasi / Preimplantation Genetic Diagnosis (PGD), dimana sejumlah kecil sel dari embrio praimplantasi diciptakan melalui In vitro Fertilisation (IVF) dan sanggup dihilangkan dengan biopsi. Hal ini memungkinkan embrio yang tidak terpengaruh oleh penyakit genetik tertentu sanggup dipilih dan kemudian ditransfer ke rahim ibu.

Artikel ini merupakan terjemahan dari materi yang disediakan oleh Wikipedia. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

Sumber Gambar :

[1] http://en.wikipedia.org/wiki/File:HumanEmbryogenesis.svg