Perkembangan Embrio Manusia

Pendahuluan

Manusia merupakan satu organisma multiselular yang kompleks dan memerlukan setiap sistem dalam tubuh untuk bekerjasama supaya tubuh dapat berfungsi secara optimal dan efektif.¹ Embriologi merupakan satu studi yang khusus tentang perkembangan embrio dari saat pembentukan sel kelamin dan fertilisasi sel kelamin serta perkembangannya sehingga terbentuknya fetus atau bayi di dalam kandungan ibu.² Perkembangan ini merupakan perkembangan yang sangat penting supaya kondisi bayi yang dilahirkan dalam keadaan normal dan sempurna.

Rumusan Masalah

Proses kehamilan merupakan satu proses yang rumit dan mengambil masa. Pelbagai kriteria diperlukan supaya proses kehamilan terjadi secara normal. Rumusan masalah kasus ini adalah tahap terjadinya proses kehamilan pada manusia.

Hipotesis

Secara keseluruhan, proses kehamilan merupakan proses yang kompleks dan harus melalui beberapa fase iaitu fertilisasi, cleavage, implantasi, gastrulasi dan organogenesis.

Tujuan

Tujuan utama makalah ini adalah supaya mahasiswa mampu menjelaskan dan mengerti setiap tahap dalam perkembangan embrio yaitu tahap fertilisasi, cleavage, implantasi, gastrulasi dan organogenesis. Dalam fertilisasi, mahasiswa mampu menjelaskan reaksi acrosome, reaksi corona radiata dan penghalang polispermia. Cleavage adalah proses mitosis yang bersiri dari zigot ke blastocyst. Selain itu, melalui belajar implantasi, setiap perkembangan pada saat implantasi boleh dijelaskan dan mahasiswa mampu mengingati label pada struktur blastula. Dalam gastrulasi, terdapat proses invaginasi, pembentukan neural tube, notochord dan tiga lapisan germ. Melalui pelajaran gastrulasi, mahasiswa akan tahu perkembangan organ dari tiga lapisan germ dan mampu memberi huraian tentang setiap lapisan tersebut.

Pembahasan

A.           Fertilisasi

Pembuahan manusia atau fertilisasi adalah pengabungan telur dan sperma manusia, biasanya terjadi di ampula tuba uterus.³ Hasil serikat ini adalah zigot, atau telur yang sudah dibuahi, dan memulai perkembangan janin. Jika sanggama/coitus terjadi dalam sekitar masa ovulasi (disebut ”masa subur” wanita), maka ada kemungkinan sel sperma dalam saluran reproduksi wanita akan bertemu dengan sel telur wanita yang baru dikeluarkan pada saat ovulasi.

Untuk menentukan masa subur, dipakai 3 patokan, yaitu⁴:

• Ovulasi terjadi 14 ± 2 hari sebelum haid yang akan datang
• Sperma dapat hidup & membuahi dalam 2-3 hari setelah ejakulasi
• Ovum dapat hidup 24 jam setelah ovulasi

Proses fertilisasi

Spermatozoa bergerak cepat dari vagina ke dalam rahim, masuk ke dalam tuba. Gerakan ini mungkin dipengaruhi juga oleh peranan kontraksi miometrium dan dinding tuba yang juga terjadi saat sanggama. Ovum yang dikeluarkan oleh ovarium, ditangkap oleh fimbrae dengan umbai pada ujung proksimalnya dan dibawa ke dalam tuba falopii. Ovum yang dikelilingi oleh perivitelina, diselubungi oleh bahan opak setebal 5–10 μm, yang disebut zona pelusida. Sekali ovum sudah dikeluarkan, folikel akan mengempis dan berubah menjadi kuning, membentuk korpus luteum untuk penghasilan hormone progesterone untuk penebalan dinding endometrium. Dari 60 – 100 juta sperma yang diejakulasikan ke dalam vagina pada saat ovulasi, beberapa juta berhasil menerobos saluran heliks di dalam mukus serviks dan mencapai rongga uterus beberapa ratus sperma dapat melewati pintu masuk tuba falopii yang sempit dan beberapa diantaranya dapat bertahan hidup sampai mencapai ovum di ujung fimbrae tuba fallopii. (Cambridge, 1998)⁵

Foto 1: Kapasitasi sperma

Sumber : http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0010_1A_Book_angol_05_termeleselettan/images/12a13.png

Hal ini disebabkan karena selama beberapa jam, protein plasma dan likoprotein yang berada dalam cairan mani diluruhkan. Reaksi ini disebut reaksi kapasitasi atau proses pematangan sperma. Setelah reaksi kapasitasi, sperma mengalami reaksi akrosom, terjadi setelah sperma dekat dengan oosit. Sel sperma yang telah menjalani kapasitasi akan terpengaruh oleh zat – zat dari korona radiata ovum, sehingga isi akrosom dari daerah kepala sperma akan terlepas dan berkontak dengan lapisan korona radiate (Sadler, 1996).⁶ Pada saat ini dilepaskan hialuronidase yang dapat melarutkan korona radiata, trypsine – like agent dan lysine zone yang dapat melarutkan dan membantu sperma melewati zona pelusida untuk mencapai ovum. Hanya satu sperma yang memiliki kemampuan untuk membuahi satu oosit.^{5, 6}

Foto 2: Proses fertilisasi

Sumber : http://www.bio.davidson.edu/courses/molbio/molstudents/spring2005/dresser/sperm%20and%20egg%20fusion.jpg

Fase-fase fertilisasi

1.            Penembusan korona radiata

Dari 300-500 juta sperma yang ditumpahkan, hanya 300-500 yang mencapai tempat pembuahan, Dan (umumnya) hanya 1 sperma yang dapat menebus korona radiata, dan membuahi ovum, sedangkan sperma yang lain diduga membantunya. Kegiatan sperma yang aktif di korona radiata menyebabkan sperma bisa masuk dan menerobos lapisan tersebut.⁵

2.            Penembusan zona pellusida

Zona pellusida adalah perisai glikoprotein  di sekeliling oosit yang mempermudah dan mempertahankan pengikatan sperma dan menginduksi reaksi akrosom. Setelah memasuki lapisan korona radiata, sperma akan memasuki lapisan kedua yaitu lapisan zona pellucida; selanjutnya mengalami reaksi akrosom yang diinduksi oleh protein zona. Kepala sperma melepaskan enzim, akrosin dan tripsin yang membantu penembusan zona pellusida.^{5, 6}

Foto 3: Sel oosit yang sedang dibuahi

3.            Penyatuan oosit dan membran sel sperma

Protein pada kepala sperma, actin bertumbuh dan akan menempel pada reseptor pada permukaan membrane plasma oosit. Apabila penempelan berlaku kedua membran plasma sperma dan oosit  menyatu. Pada saat nukleus sperma dilepaskan ke dalam oosit, reaksi kortikal terjadi dan menyebabkan granula korteks difusi ke membran plasma oosit sehingga mengakibatkan pembentukan amplop fertilisasi supaya oosit tidak dapat ditembus oleh sperma lain atau polyspermy.⁷

Foto 4: Pembentukan amplop fertilisasi

4.            Pembentukan zigot

Oosit melanjutkan meiosis II selepas saat penyatuan dan menghasilkan 2 sel anak yaitu sel oosit definitive dan badan kutub kedua (sel yang hampir tidak mendapat sitoplasma).⁵ Aktivasi metabolik sel telur terjadi saat kepala sperma melepaskan materi genetik (nucleus) ke dalam oosit. Oosit yang baru menyelesaikan meiosis II akan dipanggil ovum. Nukleus ovum dan sperma akan membentuk pronukleus. Kedua pronukleus ini akan menyatu dan membentuk zygote.^{8, 9} Pada saat ini jumlah sel menjadi diploid (2n) dan zygote memiliki materi genetik dari ayah dan ibu.

Foto 5: Penyatuan nukleus sperma dan oosit dan pembentukan zygote

B. Cleavage (Pembelahan zygote)

Pembelahan atau cleavage adalah serangkaian atau siri pembelahan mitosis yang menghasilkan dan meningkatkan sel yang dipanggil blastomer, yang menjadi lebih kecil setelah setiap kali pembelahan sel.^{6, 8, 9}

Foto 6: Proses pembelahan dari saat setelah fertilisasi ke saat implantasi

Sumber : http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5b/Human_Fertilization.png

Pembelahan zigot yang pertama akan menjadikan 2 sel blastomer. Divisi yang kedua menghasilkan 4 sel. Setelah tiga divisi,  blastomer mengalami pemadatan dimana ia menjadi bola yang dikelompokkan erat dengan lapisan dalam dan lapisan luar dengan 8 sel. Blastomer dipadatkan membagi untuk membentuk morula dengan 16-cell. Sewaktu morula memasuki rahim pada hari ketiga atau keempat setelah pembuahan, cavity (rongga) mulai muncul dan terbentuknya blastocyst.^{8, 9} Inner cell mass pada lapisan dalam yang terbentuk pada saat pemadatan akan berkembang menjadi embrio di salah satu kutub blastocyst. Outer cell mass, yang mengelilingi bagian dalam sel dan rongga blastocyst, akan membentuk trophoblast.⁶ Sepanjang tempoh cleavage ini, sel masih di kelilingi oleh zona pellucida sampai tahap pematangan atau penetasan sebelum saat implantasi.^{6, 8}

C. Implantasi

Implantasi blastocyst harus melalui satu siri peristiwa yang kompleks yang berlaku pada suatu rentang waktu. Perkembangan ini berlaku dari saat penetasan blastocyst pada hari ke-6 dan akan menjadi blastocyst yang matang.⁶ Pada saat penetasan ini blastocyst keluar dari zona pellucida dan zona pellucida akan berdegenerasi.⁵

Foto 7: Penetasan blastocyst pada hari ke-6

Sumber : http://embryology.med.unsw.edu.au/embryology/images/0/06/CSt3.jpg

Sebelum penempelan blastocyst, endometrium melalui perubahan karena peningkatan hormone progesterone yang dihasilkan oleh corpus luteum. Endometrium menjadi tebal dan sedia untuk menerima blastocyst untuk implantasi.^g Endometrium ini bertambah bilangan kelenjar dan sel decidual. Sepanjang siklus menstruasi, decidua yang terdiri daripada sel decidual akan berkembang dan membentuk kelenjar uterine dan uterine epithelium sampai tahap terjadinya implantasi.⁸

Foto 8: Penanaman blastocyst pada kelenjar endometrium; Hari ke-7

Sumber : T. W. Sadler; Langman’s Medical Embryology. 9^th edition. 2009. Page 46

Pada hari yang ke-7, pada saat implantasi, uterus menghasilkan mukosa, kelenjar uterine dan arteri berpilin dan jaringan beradaptasi untuk implantasi. Kebiasaannya blastocyst manusia mengimplan di endometrium sepanjang dinding anterior dan posterior uterus dimana ia tertanam di antara pembukaan kelenjar.¹⁰

Pada hari yang ke-8, sebagian blastocyst tertanam di dalam endometrial stroma. Trophoblast berdifferensiasi kepada dua lapisan yaitu lapisan dalam yang mempunyai sel yang satu inti yang dipanggil cytotrophoblast dan lapisan luar yang mempunyai lebih dari satu inti sel, tanpa batasan cell yang kelihatan, yang dipanggil syncytiotrophoblast.¹¹

Foto 9: Blastocyst manusia pada hari ke-8

Sumber : T. W. Sadler; Langman’s Medical Embryology. 9^th edition. 2009. Page 52

Kemampuan untuk membelah ditemui pada cytotrophoblast tetapi tidak pada syncytiotrophoblast. Jadi, sel pada cytotrophoblast membelah dan migrasi ke syncytiotrophoblast, dimana sel ini akan menyatu dan hilang membran individunya.¹¹

Foto 10: Implantasi blastocyst manusia pada hari ke-8

Sumber : http://meded.duke.edu/symbrio/site/early.html

Sel pada inner cell mass atau embryoblast juga akan mengalami differensiasi kepada dua lapisan yaitu satu lapisan sel kubus kecil yang bersebelahan dengan blastocyst cavity (rongga blastocyst), dikenali sebagai lapisan hypoblast dan lapisan sel torak tinggi yang bersebelahan dengan amniotic cavity (rongga amniotic) yang dipanggil lapisan epiblast.^{6, 8, 9, 11} Bersama-sama, dua lapisan ini akan membentuk piringan pipih (flat disc). Pada waktu yang sama, satu rongga akan muncul dalam epiblast dan rongga ini akan membesar dan menjadi amniotic cavity seperti yang dinyatakan di atas. Sel epiblast yang bersebelahan cytotrophoblast dipanggil amnioblasts, bersama dengan epiblast yang lain, ia akan membatasi atau melapisi amniotic cavity.¹⁰ Endometrial stroma yang dekat dengan situs implantasi dipenuhi dengan salur darah dan edema. Kelenjar juga menghasilkan banyak glikogen dan mukosa.

Foto 11: Blastocyst manusia pada hari ke-9

Sumber : T. W. Sadler; Langman’s Medical Embryology. 9^th edition. 2009. Page 53

Pada hari yang ke-9, blastocyst semakin tertanam dalam endometrium dan penetrasi ini menyebabkan defek atau kerusakan pada permukaan epithelium dan ini ditutup oleh suatu protein yang dikenali sebagai fibrin coagulum. Trophoblast menunjukkan perkembangan yang progresif terutamanya di kutub embrionik dimana vakuola muncul di syncytium. Vakuola ini akan menyatu dan membentuk lakuna yang besar dan fase ini dipanggil fase lakunar.¹¹

Di kutub yang bertentangan pula, lapisan sel pipih dari hypoblast membentuk membran nipis yaitu membran exoceolomic (Heuser’s) yang melapisi permukaan dalam cytotrophoblast.¹⁰ Membran ini bersama dengan hypoblast akan melapisi atau meliputi exoceolemic cavity atau primitive yolk sac.

Foto 12: Blastocyst manusia pada hari ke-12

Sumber : T. W. Sadler; Langman’s Medical Embryology. 9^th edition. 2009. Page 54

Foto 13: Blastocyst manusia pada hari ke-11 hingga hari ke-12

Sumber : http://meded.duke.edu/symbrio/site/early.html

Pada hari yang ke-11 dan ke-12, blastocyst tertanam sepenuhnya di dalam endometrial stroma dan permukaan epithelium hampir menutupi fibrin coagulum di dinding uterus. Membran exocoelomic mengalami proliferasi dan berpisah untuk membentuk dua lapisan mesoderm extraembrionik yaitu mesoderm extraembrionik somatopleuric, yang melapisi cytotrophoblast dan amnion; dan mesoderm extraembrionik splanchnopleuric yang menutupi kantong kuning telur (yolk sac).¹¹ Diantara dua lapisan ini terdapat rongga yang dipanggil extraembrionik coelom atau kaviti korionik. Maternal sinosoids tertanam kedalam lakuna trophoblastik untuk membekal embrio yang berkembangan dengan bahan gizi.

Foto 14: Blastocyst manusia pada hari ke-13

Sumber : http://meded.duke.edu/symbrio/site/early.html

Pada hari ke-13, lakuna trophoblastik ada di kedua-dua kutub embrionik. Villi primer mulai muncul dan extraembrionik coelom semakin membesar dan membentuk kaviti korionik. Porsi primitive yolk sac yang sudah terjepit dipanggil exoceolomic cyst yang akan hilang sendiri apabila secara konseptual tidak penting dan di bagian yang bertantangan pula, ada kantong kuning telur sekunder (secondary yolk sac).¹² Bagian dalam cytotrophoblast dilapisi mesoderm extraembrionik dan kemudian di kenali sebagai chorionic plate. Satu-satunya cara mesoderm extraembrionik melintasi kaviti korionik adalah dengan tangkai penghubung (connecting stalk); yang akan berkembang dengan salur darah dan menjadi tali pusat.^{9, 11}

D. Gastrulasi

Gastrulasi adalah proses di mana sebuah gastrula berkembang dari blastula dengan migrasi ke dalam sel oleh satu serangkaian kompleks dan terkoordinasi; gerakan seluler yang terjadi pada tahap akhir pembelahan atau cleavage.^{13, 14} Sel mulai berdiferensiasi menjadi tiga lapisan germ embrio primer yaitu lapisan ektoderm dan endoderm pertama, diikuti oleh mesoderm dengan sel-sel yang berdiferensiasi menjadi endoderm yang bermigrasi ke dalam untuk membentuk usus primitif atau arkenteron dan dengan sel berikutnya yang berdifferensiasi ke mesoderm dalam rongga blastocoel.¹¹

Ektoderm membentuk lapisan luar gastrula; endoderm melapisi saluran pencernaan embrio; dan mesoderm mengisi sebagian ruang di antara ektoderm dan endoderm.¹⁵ Akhirnya, ketiga-tiga lapisan sel tersebut akan membentuk dan berkembang menjadi bagian tubuh.

Foto 15: Gastrulasi pada manusia

Sumber: https://www.inkling.com/read/human-embryology-and-developmental-biology-carlson-5th/chapter-5/gastrulation-and-the-three

Fase Gastrulasi

Fase ini terjadi pada hari ke-12. Terjadi penyusunan dan pengaturan sel ke dalam lapisan yang berbeda. Pada akhir fase ini terjadi diferensasi dan spesialisasi, yang terbentuk 3 lapisan yaitu  ektoderm, mesoderm dan endoderm.¹⁶

Gastrulasi diawali dengan pembentukan primitive streak melalui invaginasi, garis tengah linear yang terkondensasi sel yang berasal dari epiblast di wilayah posterior embrio melalui induksi oleh sel-sel di tepi piring embrio. Awalnya segitiga, streak primitif segera menjadi linear dan memanjang, terutama melalui kombinasi proliferasi dan migrasi, serta penyusunan ulang selular internal, yang disebut convergent-extention movement. Dengan penampilan primitive streak, anteroposterior (craniocaudal) dan axis kanan-kiri embrio dapat dengan mudah diidentifikasi.^10,11,15

Streak primitif adalah daerah di mana sel-sel dari epiblast yang berkumpul dalam urutan spasial dan temporal. Apabili sel-sel dari epiblast mencapai streak primitif, mereka berubah bentuk dan melewatinya dalam perjalanan mereka untuk membentuk lapisan baru di bawah epiblast. Sel-sel yang paling posterior memasuki dan meninggalkan streak primitif dimana ia mulai memanjang membentuk mesoderm ekstraembrionik yang melapisi trofoblas dan yolk sac (kantong kuning telur), serta membentuk pulau-pulau darah.¹² Mesoderm akan berkembang kemudian dan lebih anterior di streak primitif, membentuk paraksial, piring lateral, dan mesoderm jantung. Yang terakhir, mesoderm yang memasuki dan meninggalkan hujung anterior streak primitive dan membentuk struktur garis tengah aksial (notochord, piring prechordal dan node primitif) dan juga endoderm embrionik.^{15, 16}

Sel-sel prekursor endodermal yang melewati streak primitif anterior sebagian besar menggantikan hypoblast asli, tetapi penelitian telah menunjukkan bahwa beberapa sel hypoblastic asli menjadi terintegrasi ke dalam lapisan endodermal embrionik yang baru terbentuk. Sel-sel hypoblastic yang diganti membentuk endoderm ekstraembrionik. Pergerakan sel melalui streak primitif menyebabkan pembentukan alur primitif di sepanjang garis tengah streak primitif. Di ujung anterior streak primitif adalah akumulasi sel yang disebut primitive node atau Hensen’s node.¹¹ Struktur ini penting perkembangan besar karena, selain menjadi pusat pensinyalan posterior utama embrio. Itu adalah daerah di mana sel-sel bermigrasi dalam aliran ke arah hujung anterior embrio. Sel-sel ini disebut mesendoderm, yang akan terpisah menjadi mesodermal notochord dan dorsal endodermal; dinding membentuk usus.^{8, 15, 17} Yang berada di anterior notochord adalah sekelompok sel mesoderm yang disebut piring prechordal.¹⁸

Karakteristik craniocaudal yang spesifik dari struktur yang timbul dari mesoderm paraksial yang baru terbentuk ditentukan oleh pola ekspresi gen Hox, pertama di epiblast dan kemudian dalam sel mesodermal sendiri.⁸ Sebagian besar mesoderm ekstraembrionik membentuk tangkai tubuh, yang menghubungkan bagian ekor dari embrio ke jaringan ekstraembrionik yang mengelilinginya. Tangkai tubuh kemudian menjadi tali pusat.

Pada saat mesoderm telah membentuk lapisan diskrit dalam embrio manusia, lapisan germ atas (sisa-sisa bekas epiblast) disebut ektoderm, dan lapisan germ yang dibawah, yang telah menggantikan posisi hypoblast asli, disebut endoderm. Lapisan germ tengah pula disebut mesoderm.^{9, 11, 17}

Tipe-tipe pergerakan sel selama gastrulasi

Epiboly merupakan gerakan sel ektoderm di permukaan embrio dari daerah animal pole ke vegetal pole. Emboly merupakan gerakan sel-sel dari luar (permukaan) ke arah dalam, perpindahan sel yang akan menyusun mesoderm dan endoderm, meliputi invaginasi, involusi inggresi dan delaminasi.⁹ Invaginasi merupakan  proses pelekukan lapisan sel bagian luar masuk atau melipat ke dalam. Involusi merupakan proses lapisan sel membelok ke dalam dan kemudian membentang jauh ke bagian permukaan internal. Inggresi adalah sel-sel bagian permukaan secara individual bermigrasi ke bagian dalam (interior) dari embrio. Interkalasi adalah dua atau lebih deretan sel  menyusun diri dengan masuk ke sela sela antara satu sel ke sel lainnya, sehingga terbentuk deretan sel yang lebih panjang dan lapisannya lebih tipis. Convergent-Extension (perluasan secara konvergen) adalah dua atau lebih deretan sel  interkalasi,  tetapi  interkalasinya teratur dan terarah pada suatu tujuan.^{8, 15, 17}

Foto 16: Tipe-tipe pergerakan sel selama gastrulasi

E. Organogenesis

Derivat Lapisan Germ Ektoderm

Ektoderm sebagai lapisan luar dari embrio terdiri dari bakal bumbung neural, bakal pial neural, dan bakal epidermis. Bumbung neural (neural tube) merupakan bakal dari sistem saraf pusat sedangkan pial neural (neural chest) akan membentuk sistem saraf periferi serta ganglion, medulla adrenal, sel-sel pigmen, rawan larinks dan rawan kepala. Turunan epidermis dapat dibagi menjadi dua macam, yaitu: Yang berasal dari penebalan epidermis (plakioda), seperti lensa mata, telinga bagian dalam, puting-puting pengecap dan lainnya akan membentuk epidermis kulit, rambut, tanduk, kuku, dan lapisan permukaan mulut dan anus, serta hipofisa anterior.^{6, 11}

Sistem Saraf Pusat

Pembetukan sistem saraf pusat diawali dengan pembentukan bumbung neural atau neuralisasi dan embrio pada stadium ini dikenal dengan neurula.¹⁸

Setelah notocord dibentuk, notocord akan menginduksi ektoderm yang ada diatasnya untuk mulai terjadi neuralisasi. Sel-sel ektoderm akan berubah bentuk menjadi panjang seperti palisade sehingga daerah ini menjadi lebih tebal dan mendatar bila dibandingkan dengan daerah disekitarnya dan penebalan ini selanjutnya disebut keping neural.Tidak lama kemudian bagian tepi keping neural menebal serta tumbuh diatas membentuk lipatan neural dengan parit neural dibagian tengahnya. Lipatan neural akan tumbuh sehingga mendekati daerah dorso medial embrio. Setelah bertemu, mereka akan melebur menjadi bumbung neural yang diliputi oleh ektoderm diatasnya. Sel-sel yang terdapat pada antara bumbung neural dengan ektoderm luar menjadi sel-sel pial neural yang kelak akan bermigrasi ke seluruh tubuh embrio untuk membentuk sel-sel pigmen, sistem saraf tepi dan medula adrenal diferensiasi bumbung neural menjadi daerah-daerah sistem saraf pusat berlangsung melalui tiga cara serentak. Secara anatomi, bumbung neural dan rongganya menggelembung, berkonstriksi sehingga terbentuk ruang-ruang. Pada tangkai jaringan, sel-sel pada dinding bumbung neural menyusun diri sehingga membentuk bagian-bagian fungsional khusus dari otak dan sumsum tulang belakang dan pada tingkat selular, sel-sel akan berdiferensiasi menjadi neuron dan sel-sel penunjang.

Pada awalnya bumbung neural membentuk lurus. Sebelum bumbung neural posterior terbentuk, bumbung neural bagian paling anterior telah memulai dengan pembentukan otak. Bumbung neural menggelembung membentuk tiga vesikula: otak depan (prosensefalon), otak tengah (mesensefalon) dan otak belakang (rhombensefalon). Pada waktu ujung posterior bumbung neural menutup, dibentuk penonjolan baru, vesikula optik, yang menonjol pada sisi lateral otak depan. Telensefalon kelan akan menjadi serebrum (otak besar) sedang diensefalon akan menjadi talamus, hifotalamus, epifisa, dan hipofisa posterior. Mesensefalon tidak berubah dan rongganya menjadi aquaduct serebral. Rhombosensefalon terdiferensiasi menjadi metensefalon disebelah anterior dan miensefalon disebelah posterior. Mielensefalon kelak akan menjadi medulla oblongata sedang metensefalon menjadi serebelum (otak kecil) dan pons varoli(jembatan varoli).^{9, 10, 11}

Pada daerah otak depan bagian posterior terbentuk vesikula optik yang merupakan penonjolan kearah lateral. Vesikula optik menyentuh ektoderm dan menginduksi ektoderm membentuk plakoda. Induksi ini sangat spesifik, bilavesikula optik dipindahkan ke daerah lain dari kepala, ia akan menginduksi ektoderm untuk membentuk lensa bukan epidermis kepala. Setelah plakoda lensa terbentuk, ia akan berinvaginasi dan mengiduksi balik vesikula optik dan menyebabkan perubahan pada vesikula tersebut. Vesikula optik berinvaginasi sehingga terbentuk suatu cawan optik dengan dinding rangkap. Sambil invaginasi berlangsung lebih lanjut, hubungan antara cawan optik dan otak menyempit menjadi tangkai optik, sedang lapisan cawan optik mengalami diferensiasi. Sel-sel pada lapisan luar menghasilkan pigmen dan disebut lapisan berpigmen retina yang akhirnya menjadi retina berpigmen. Lapisan dalam memperbanyak diri dengancepat dan membentuk neuron, glia, interneuron dan sel-sel ganglion, lapisan ini disebut lapisan sensori retina yang kelak akan menjadi retina sensoris. Akson dari sel-sel ganglion bertemu pada bagian dasar mata sepanjang tangkai optik dan menjadi saraf mata. ^{10, 11}

Bakal lensa berinvaginasi dan membentuk gelembung, kemudian melepaskan diri dari ektoderm. Lensa bersentuhan dan menginduksi ectoderm yang menutupinya untuk membentuk kornea. Lensa mengalami diferensiasi sehingga menjadi transparan. Diferensiasi ini menyangkut perubahan struktur sel maupun terjadinya sintesis suatu protein spesifik yang disebut kristalin. Sel-sel lensa pada sisi dekat retina mula-mula berubah menjadi panjang berbentuk serabut dan menghasilkan kristalin. Sel-sel tumbuh terus sehingga mengisi rongga lensa, dengan demikian lensa sekarang terisi penuh dengan sel-sel kristalin yang jernih atau transparan serta tidak berisi. Langsung dimuka lensa terdapat jaringan ikat, yaitu iris, yang berasal dari ektoderm daerah cawan optik yang tidak terdiferensiasi menjadi retina sensoris. Lapisan koroid dan sklera, yaitu lapisan luar dari mata yang dibentuk dari mesenkim yang berakumulasi mengelilingi bolamata. Kornea akan menjadi jernih karena pigmen pada sel-sel epidermis hilang.^{10, 11}

Derivat Lapisan Germ Mesodermal

Axial mesoderm

Terbentuk sepanjang dorsal midline. Terdiri dari dua struktur yaitu prechordal plate; bagian anterior kepala dan notochord; bagian posterior kepala, leher, tulang belakang dan ekor.    

Foto 17: Aksial mesoderm; pembentukan notochord

Mesoderm menutupi kantung kuning telur dan amnion. Mereka berpindah ke kedua sisi prechordal plate. Sel-sel prechordal bermigrasi ke garis tengah untuk membentuk notochordal plate.^{8, 11} Chorda-mesoderm adalah bagian tengah batang mesoderm. Ia akan membentuk notochord yang menginduksi pembentukan neural tube. Notochord bertumbuh di bawah neural tube dari kepala ke ekor. Mesoderm bergerak ke garis tengah sampai menutupi notochord, ketika sel-sel mesoderm berkembang biak mereka membentuk mesoderm paraxial. Pada setiap sisi, mesoderm dalam keadaan nipis dan dikenal sebagai lateral mesoderm plate. Mesoderm intermediate terletak di antara mesoderm paraxial dan lateral plate. Antara hari ke-13 dan hari ke-15, proliferasi mesoderm ekstraembrionik, streak primitif dan mesoderm embrionik berlangsung. Proses pembentukan notochord terjadi antara hari ke-15 dan hari ke-17. Akhirnya, pengembangan notochord dan axial canal terjadi antara hari ke-17 dan hari ke-19 ketika tiga somit pertama terbentuk.

Notochord akan diganti oleh kolom vertebral dan sisa notochord akan kekal di intervertebral disc. Notochord berkembang dari kepala ke ekor.¹⁸ Prechordal plate akan membentuk jaringan penghubung dan menyumbang kepada tulang rawan cranial.

Paraxial mesoderm

Pada minggu ke-3, paraxial mesoderm disusun kepada beberapa segmen. Segmen ini diketahui sebagai somitomeres; yang muncul di bagian cephalic embrio hingga ke bagian caudal.^{6, 10} Setiap somitomeres mengandungi sel mesodermal yang tersusun secara konsentris di senter unit tersebut. Somitomeres ini akan membentuk somites (somit) dan di bagian tengah somit ada kaviti somatik. Jumlah somit akan bertambah sampai minggu ke-5 dan ada 42 hingga 44 pasang somit yang terbentuk.¹¹

Foto 18: Pembentukan somit (lateral view and dorsal view)

Foto 19: Perkembangan lapisan germ mesodermal; A. Hari ke-17, B. Hari ke-19, C. Hari ke-20, D. Hari ke-21

Sumber : T. W. Sadler; Langman’s Medical Embryology. 12^th edition. 2009. Page 96

Secara ringkas, lapisan mesodermal yang nipis, berkembang dan mengalami proliferasi membentuk paraxial mesoderm yang akan menjadi somites.^{17, 10} Pada waktu yang sama, mesoderm intermediate juga terbentuk dan lateral plate berpisah menjadi dua lapisan yaitu lapisan mesoderm parietal dan lapisan mesoderm visceral.^{10, 11, 12} Kedua-dua lapisan ini akan berkembang dan membentuk lengkung yang melapisi kaviti intraembrionik.

Foto 20: Fase perkembangan somit

Sumber : T. W. Sadler; Langman’s Medical Embryology. 12^th edition. 2009. Page 98

Sel mesoderm yang telah melalui epithelisasi akan tersusun mengelilingi rongga kecil (cavity). Sel dari dinding ventral dan medial somit akan menjadi tidak tersusun dan bermigrasi mengelilingi neural tube dan notochord. Sel-sel ini merupakan sclerotome yang akan membentuk tulang belakang dan tulang rusuk.¹¹ Sel di bagian dorsomedial dan ventrolateral berdifferensiasi kepada sel prekursor otot manakala sel yang kekal di antara dua lokasi ini akan membentuk dermatome. Kedua kelompok sel prekursor otot ini akan menjadi mesenchymal dan bermigrasi ke bawah dermatome untuk membentuk dermomyotome. Beberapa sel dari kelompok ventrolateral juga bermigrasi ke lapisan parietal, lateral plate mesoderm.^{10, 11} Sel dermatome juga akan menjadi mesenchymal dan bermigrasi ke bawah ectoderm untuk membentuk dermis belakang.

Intermediate mesoderm

Mesoderm ini akan menyambung paraxial mesoderm dengan lateral plate sementara dan berdifferensiasi membentuk struktur urogenital (sistem urinary dan gonad)¹¹

Lateral plate mesoderm

Plate ini akan terpisah kepada dua yaitu lapisan parietal (somatic) dan lapisan visceral (splanchnic). Kedua lapisan ini akan melapisi kaviti intraembrionik dan meliputi atau menutupi organ.^{10, 11}

Foto 21: Pemisahan lateral plate mesoderm

Sumber : T. W. Sadler; Langman’s Medical Embryology. 12^th edition. 2009. Page 100

Mesoderm dari lapisan parietal termasuk sekali dengan ectoderm akan membentuk dinding tubuh lateral dan ventral. Lapisan visceral dan endoderm embrionik akan membentuk dinding usus. Sel mesoderm pada lapisan parietal, yang mengelilingi kaviti intraembrionik akan membentuk membran nipis yaitu membran mesothelial atau membrane serous; yang akan melapisi rongga peritoneal, pleural dan pericardial dan melakukan sekresi cairan serous. Sel mesoderm pada lapisan visceral akan membentuk membran serous yang nipis yang melapisi setiap organ.

Pembentukan pembuluh darah

Pembentukan pembuluh darah terjadi dengan dua cara yaitu vasculogenesis dan angiogenesis. Pembuluh darah terjadi melalui vasculogenesis daripada pulau darah manakala angiogenesis adalah dari pembuluh yang telah wujud sebelumnya.

Foto 22: Pembentukan pembuluh darah di dalam villi, chorion, tangkai penghubung dan dinding kantong kuning telur pada hari ke-19

Pulau darah muncul di mesoderm yang mengeliling dinding kantong kuning telur pada minggu ke-3. Pulau ini terbentuk dari sel mesoderm yang di induksi oleh fibroblast growth factor 2 untuk membentuk hemangioblasts; satu prekursor umum untuk pembentukan pembuluh dan sel darah. Hemangioblasts yang berada di tengah pulau darah akan membentuk sel stem hematopoietic; prekursor untuk semua sel darah, manakala peripheral hemangioblasts berdifferensiasi kepada angioblasts; prekursor pembuluh darah.^{8, 11, 15, 16} Angioblasts akan berproliferasi dan di induksi oleh vascular endothelial growth factor (VEGF) yang di hasilkan oleh sel mesoderm untuk membentuk sel endothelial. Faktor yang sama juga akan meregulasi pergabungan sel endothelial ini untuk membentuk pembuluh darah primitive.¹¹

Foto 23: Pembentukan pembuluh darah. Vasculogenesis (atas), Angiogenesis (bawah)

Sumber : T. W. Sadler; Langman’s Medical Embryology. 12^th edition. 2009. Page 76

Apabila proses vasculogenesis selesai mengatur primary vascular bed, pembuluh darah tambahan akan ditambah melalui angiogenesis. Proses ini di mediatasi oleh VEGF yang menstimulasikan proliferasi sel endothelial yang akan membentuk pembuluh baru. Pematangan pembuluh darah akan diatur oleh faktor pertumbuhan yang lain.¹¹

Sel darah yang pertama akan terbentuk dalam pulau darah kantong kuning telur, tetapi populasi darah ini bersifat sementara. Sel stem hematopoietic akan berkembang dari mesoderm yang terdapat di aorta di situs yang dipanggil aorta-gonad-mesonephros region (AGM). Sel ini akan mengkolonisasikan hati; yang akan menjadi organ hematopoietic major pada fetus. Kemudian sel stem ini akan mengkolonisasikan tulang sumsum; jaringan yang menghasilkan darah.^{10, 11, 17, 18}

Derivat Lapisan Germ Endoderm

Endoderm adalah lapisan germinal embrio yang paling dalam dari tiga lapisan germinal embrio  atau massa sel (terletak di dalam ektoderm dan mesoderm), yang muncul di awal perkembangan embrio hewan. Endoderm kemudian menimbulkan epitel (jaringan yang menutupi, atau garis, struktur) faring, termasuk tuba eustachius, amandel, kelenjar  tiroid, kelenjar paratiroid, dan kelenjar  timus, laring, trakea, dan paru-paru; saluran pencernaan (kecuali mulut dan anus), kandung kemih, vagina (pada wanita), dan uretra.¹¹

Jaringan utama yang membentuk saluran pencernaan adalah endoderm.^{8, 12} Endoderm sendiri mula-mula melapisi kantung kunir yang berada di sebelah ventral embrio. Dinding kantung kunir ini berhubungan dengan lapisan di sebelah bawah cakram embrio(embryonic disc) yaitu endoderm. Lapisan endoderm ini, nantinya akan menjadi bagian dalam dari embrio yang akan menjadi usus primitive (primitive gut). Dalam perkembangan embrio mulai melakukan perlekukan (flexion) ke ventral. Mula-mula perlekukan terjadi di bahagian kepala dan meluas kearah kaudal kemudian juga di bagian kaudal embrio dan meluas ke arah cranial.^{9, 11} Perlekukan badan embrio(ektoderm) diikuti perlekukan lapisan endoderm di sebelah bawahnya. Dengan demikian terbentuklah usus depan(fore gut) di bagian kepala dan usus belakang di bagian(hind gut) di bagian ekor embrio yang menyerupai tabung itu. Bagian dari usus yang masih terbuka dan berhubungan dengan kantung kunir disebut gerbang intestin (intestinal portal). Jadi ada gerbang intestin anterior(GIA) dan gerbang intestin posterior(GIP). Bagian yang terletak di antara GIA dan GIP ini yang di sebelah dorsalnya ada atap yaitu endoderm sedangkan di sebelah ventral langsung dengan kunir disebut usus tengah(mid gut) atau kadang-kadang disebut juga sebagai usus terbuka(open gut). Pada ujung rostal(ujung cranial) di sebelah ventral, endoderm dari usus depan berdempetan dengan lapisan ektoderm. Kedua lapisan ini disebut membran oral(membran faring). Lapisan ini kemudian akan pecah dan lobang yang terbentuk adalah mulut. Sebaliknya diujung kaudal sebelah ventral, lapisan endoderm dari usus belakang juga berdempetan dengan ektoderm yang disebut membran kloaka(proktodeum). Lapisan ini pada akhirnya akan pecah juga dan lobang yang terbentuk adalah liang anus.^{11, 15, 16} Dari lapisan endoderm akan dibentuk susunan pencernaan dan susunan pernafasan serta organ-organ lain yang merupakan derivatnya seperti hepar dan pancreas.¹¹

*Ringkasan Derivat Lapisan Germ

Derivat Ektoderm(lapisan tengah embrio)	Epidermis kulit dan derivatnya(termasuk kelenjar keringat,folikel rambut) Sistem saraf dan sistem sensorik Kelenjar hipofisis,adrenal medulla Rahang dan gigi Sel germinal
Derivat Mesoderm(lapisan tengah embrio)	Sistem rangka dan sistem otot Sistem sirkulatori dan sistem limfe Sistem ekresi dan sistem reproduksi(kecuali sel germinal) Dermis kulit Adrenal korteks
Derivat Endoderm(lapisan dalam embrio)	lapisan epitel saluran pencernaan dan organ terasosiasi(hati,pankreas) lapisan epitel sistem pernapasan,eksresi dan saluran reproduksi. Timus,tiroid dan kelenjar paratiroid

Tabel 1 : Derivat utama ketiga-tiga lapisan embrionik germinal pada vertebrata

Kesimpulan

Secara keseluruhan, proses kehamilan merupakan proses yang kompleks dan harus melalui beberapa fase iaitu fertilisasi, cleavage, implantasi, gastrulasi dan organogenesis. Setiap tahap ini adalah tahap yang penting dan merupakan tempoh kritikal dalam perkembangan embrio. Hipotesis diterima.

 Daftar Pustaka

1. [Online]About multicellular organism. Retrieved from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK28332/ ; on 27 January 2014
2. [Online]About embryology. Retrieved from http://www.news-medical.net/health/Embryology-What-is-Embryology.aspx ; on 27 January 2014
3. [Online]About conception and fertility. Retrieved from http://www.nhs.uk/Livewell/Fertility/Pages/Fertilitythefacts.aspx ; on 27 January 2014
4. [Online] About fertility. Retrieved from http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/007015.htm ; on 27 January 2014
5. Cambridde. Anatomi Fisiologi Tubuh Manusia dan Sistem Reproduksi.  Jakarta: EGC; 1998
6. Sadler, T.W. Embriologi Kedokteran Langman. Jakarta: EGC; 1996
7. Garrison, Fielding. An Introduction to the History of Medicine. Saunders; 1921; pages 566-567.
8. Bruce M. Carlson. Human Embryology and Developmental Biology. 5th edition; Elsevier.
9. Pristiani R, Hartono B; Buku ajar biologi kedokteran. 3rd edition. Jakarta: Penerbit Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana; 2010. h.205-73
10. T. W. Sadler. Langman’s Medical Embryology. 9th edition; 2009
11. T. W. Sadler. Langman’s Medical Embryology. 12th edition; 2012.
12. [Online] Implantation. Retrieve from http://meded.duke.edu/symbrio/site/early.html; on 27 January 2014
13. Fullick A. Edexcel AS biology United Kingdom: Pearson Education Limited; 2009.
14. Anne Scott. Salters-Nuffield Advanced Biology for Edexcel AS Biology. UK: Pearson Education Limited; 2008.
15. [Online] About gastrulation. Retrieved from https://www.inkling.com/read/human-embryology-and-developmental-biology-carlson-5th/chapter-5/gastrulation-and-the-three; on 27 January 2014.
16. [Online] About gastrulation. Retrieved from http://discovery.lifemapsc.com/in-vivo-development/primitive-streak/primitive-streak; on 27 January 2014.
17. [Online] Embryonic development. Retrieved from http://apbrwww5.apsu.edu/thompsonj/Anatomy%20&%20Physiology/2020/2020%20Exam%20Reviews/Exam%205/CH28%20Embryonic%20Development%20&%20Birth.htm; on 28 January 2014.
18. [Online] Notochord and axial mesoderm. Retrieved from http://php.med.unsw.edu.au/embryology/index.php?title=Notochord#Notochord_Development; on 28 January 2014.