ORGANOGENESIS

 
· Organogenesis adalah proses pembentukan organ-organ tubuh eksternal dan internal embrio, yang berasal dari lapisan-lapisan lembaga ektoderm, mesoderm dan endoderm.
· Organogenesis merupakan tahapan perkembangan embrio yang paling sensitif dan memerlukan waktu paling lama.
· Suatu organ dikatakan turunan/ derivat dari suatu lapisan lembaga, bukan berarti seluruh bagian organ itu terbentuk dari lapisan lembaga tersebut, tetapi karena bagian yang terbentuk pertama kali dari organ itu dibentuk pada lapisan lembaga tersebut.
Misalnya: usus dikatakan sebagai turunan endoderm, karena bagian dari usus yang pertama kali terbentuk, yaitu epitelnya, terbentuk pada lapisan/ bumbung endoderm. Jaringan lain penyusun usus berasal dari mesoderm atau mesenkim.

· Periode organogenesis:
- Pertumbuhan antara (transisi): embrio bentuk primitif mengalami transformasi dan diferensiasi → bentuk definitif (mempunyai ciri spesifik spesies)
- Pertumbuhan akhir: embrio bentuk definitif mengalami penyelesaian secara halus → embrio dengan ciri individu.
· Pada embrio manusia organogenesis kebanyakan organ (kecuali yang termasuk sistem saraf, sistem reproduksi, gigi dan langit-langit) telah selesai pada akhir minggu ke-8 kehamilan, dan mulai minggu ke-9 kehamilan embrio disebut fetus.
· Perubahan pada embrio vertebrata selama organogenesis:
- pemanjangan tubuh
- pembentukan ekor
- pembagian tubuh menjadi bagian kepala dan badan
- perkembangan anggota badan
- pemisahan embrio dari bagian ekstra embrio (pada amniota)
· Organogenesis melibatkan peristiwa induksi embrionik.
Induksi embrionik = peristiwa berinteraksinya dua macam jaringan pada embrio yang menyebabkan berdiferensasinya jaringan yang mendapat rangsangan menjadi suatu struktur yang baru.
- jaringan yang memberi rangsangan pada jaringan lain untuk bereaksi dan berdiferensiasi disebut jaringan induktor
- jaringan yang tanggap terhadap rangsangan induktor disebut jaringan kompeten
- Induksi primer

Contoh: korda mesoderm ==> ektoderm                            endoderm ==> epiblas

                                                                                                                     

                                             keping neural                                            mesoderm

- Induksi sekunder: induksi yang terjadi dimana jaringan induktornya merupakan struktur yang dihasilkan dari induksi sebelumnya.
Contoh: vesikula optik » ektoderm                             rombensefalon » ektoderm
                                                                                                       
                                   plakoda lensa                                                vesikula otik
- Zat induktor yang dikeluarkan oleh jaringan induktor untuk merangsang jaringan kompeten adalah suatu substansi kimia berupa protein atau ribonukleoprotein.
· Turunan lapisan-lapisan lembaga dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Asal dan turunan lapisan-lapisan lembaga ektoderm, mesoderm dan endoderm pada embrio manusia (Sumber: Moore, 1989). Catatan: mesoderm paraxial = mesoderm dorsal (epimer, somit); mesoderm intermediate = mesomer; mesoderm lateral = hipomer.
TURUNAN EKTODERM

1. Pembentukan sistem saraf pusat

Bumbung neural akan berkembang menjadi sistem saraf pusat, yaitu otak dan sumsum tulang belakang.
                            
Bagian bumbung neural yang tersisa akan menjadi medula spinalis.
2. Pembentukan mata

· Pembentukan mata embrio manusia terjadi pada usia kehamilan 6 minggu.
· Prosensefalon bakal diensefalon berevaginasi ke arah lateral membentuk vesikula optik
· Vesikula optik menginduksi ektoderm epidermis di hadapannya untuk membentuk penebalan/ plakoda lensa
· Plakoda lensa berinvaginasi menjadi vesikula lensa, lalu menginduksi balik vesikula optik → vesikula optik berinvaginasi menjadi cawan optik
· Cawan optik berdiferensiasi menjadi dua lapisan, yaitu sebelah luar: lapisan berpigmen → menjadi retina berpigmen; dan sebelah dalam: lapisan sensoris → menjadi retina sensoris
Bagian pangkal cawan optik menyempit, disebut tangkai optik dan berhubungan dengan diensefalon. Akson sel-sel ganglionik dari retina sensoris bertemu pada bagian dasar mata sepanjang tangkai optik dan menjadi saraf optik.
· Vesikula lensa melepaskan diri dari ektoderm epidermis → menjadi lensa. Lensa akan berdiferensiasi menjadi transparan, berkaitan dengan perubahan struktur sel dan sintesis protein spesifik yang disebut kristalin.
· Lensa menginduksi ektoderm epidermis yang menutupinya → menjadi kornea. Kornea akan menjadi jernih, karena pigmen pada sel-selnya menjdi hilang.
· Bagian tepi cawan optik yang tidak ikut berubah menjadi retina sensoris akan berkembang menjadi iris
· Lapisan koroid dan sklera dibentuk dari mesenkim yang berakumulasi mengelilingi bola mata.
· Ektoderm epidermis di depan kornea akan menjadi kelopak mata. Kematian sel-sel di tengah-tengah bagian tersebut menyebabkan terpisahnya kelopak mata atas dan bawah.

Gambar 2. Perkembangan vesikula optik dan vesikula lensa pada embrio manusia

Gambar 3. Irisan horizontal daerah mata embrio manusia

Gambar 4. Irisan vertikal mata embrio manusia yang sedang berkembang. A. tahap awal; B. tahap lanjut. Ch= koroid; N. ret.= retina sensoris; Pig. ret = retina berpigmen; S.c. = sklera. (Sumber: Majumdar, 1985)
3. Pembentukan kulit

Contoh: pada embrio manusia
· Sampai umur 1 bulan, embrio manusia hanya memiliki penutup tubuh berupas elapis sel ektoderm berbentuk kubus.
· Sel-sel ektoderm membelah secara mitosis membentuk 2 lapisan, yaitu periderm (sebelah atas) dan ektoderm (sebelah bawah). Periderm hilang sebelum bayi lahir.
· Pada akhir bulan ke-2 sel-sel ektoderm berproliferasi membentuk 2-3 lapis sel yang disebut stratum germinativum (stratum basale).
· Stratum berikutnya terbentuk di atasnya, yaitu stratum spinosum.
· Berikutnya terbentuk stratum granulosum yang terdiri dari 3-5 lapis sel; sel-selnya memiliki granula keratohialin.
· Berikutnya terbentuk stratum lusidum (pada kulit tak berambut/ kulit tebal) berupa selapis tipis sel.
· Selanjutnya terbentuk stratum korneum yang merupakan lapisan epidermis teratas. Sel-sel mati dari startum korneum secara kontinyu dilepaskan dari permukaan kulit, digantikan oleh sel-sel lusidum. Sel-sel lusidum digantikan oleh sel-sel dari lapisan granulosum, dan seterusnya. Hal ini dapat terjadi karena sel-sel pada stratum germinativum selalu aktif berproliferasi.
· Dermis kulit dibentuk oleh sel-sel mesenkim yang berasal dari mesoderm somatik hipomer atau dari dermatom epimer. Sel-sel mesenkim membentuk jaringan ikat, pembuluh darah, serta otot polos penegak rambut (pada kulit berambut). Saraf dan ujung-ujung saraf yang terdapat di dermis merupakan cabang dari saraf-saraf yang memasuki kulit.

Gambar 5. Perkembangan kulit manusia. A. Tahap mesenkimal awal; B. pembentukan ektoderm, periderm dan dermis; C. Pembentukan epidermis; D. penambahan lapisan sel-sel epidermal; E. Struktur histologi kulit dewasa, kelenjar-kelenjar tidak diperlihatkan. (Sumber: Majumdar, 1985)
TURUNAN ENDODERM
1. Pembentukan saluran pencernaan
Saluran pencernaan primitif terbagi menjadi 3 bagian, yaitu usus depan (fore gut), usus tengah (mid gut), dan usus belakang (hind gut).
- Usus depan: terbentuk oleh adanya pelipatan endodern atap arkenteron bagian anterior, yang akan diikuti oleh mesoderm splanknik.
Usus depan akan menjadi rongga mulut, faring, esofagus, lambung dan duodenum.
- Usus tengah: daerah arkenteron antara usus depan dan usus belakang.
Usus tengah akan menjadi yeyunum, ileum dan kolon
- Usus belakang: terbentuk oleh adanya pelipatan endodern atap arkenteron bagian posterior, yang akan diikuti oleh mesoderm splanknik.
Usus belakang akan menjadi rektum dan kloaka atau anus
Epitel saluran pencernaan terbentuk dari endoderm, kecuali epitel mulut dan anus – dari ektoderm. Jaringan-jaringan/ struktur-struktur lain penyususn saluran pencernaan dibentuk oleh mesoderm splanknik.

Gambar 6. Turunan-turunan endoderm. Diagram tabung usus (metenteron, gut) beserta tonjolan-tonjolannya. (Sumber: Oppenheimer, 1980)
§ Pembentukan mulut
Mulut terbentuk pada bagian anterior usus depan. Invaginasi ektoderm (= lekuk stomodeum) yang diikuti dengan evaginasi endoderm usus depan menyebabkan terbentuknya keping oral. Keping oral makin lama makin menipis, akhirnya pecah → menjadi lubang mulut.
§ Pembentukan anus
Anus terbentuk pada bagian posterior usus belakang. Invaginasi ektoderm (= lekuk proktodeum) yang diikuti dengan evaginasi endoderm usus belakang menyebabkan terbentuknya keping anal. Keping anal makin lama makin menipis, akhirnya pecah → menjadi lubang anus.
2. Pembentukan hati
Tunas (divertikulum) hati timbul sebagai evaginasi ke arah ventaral dari endoderm di antara bakal lambung dan duodenum. Tonjolan endoderm tersebut dilapisi oleh mesenkim dan mesoderm splanknik. Tunas hati kemudian bercabang-cabang membentuk hati, percabangan bagian distal membentuk sel-sel parenkim sekretori, bagian proksimal membentuk sel-sel duktus hepatikus.
- Sel-sel hati (perenkim hati) dan sel-sel duktus hepatikus terbentuk dari endoderm
- Jaringan-jaringan lain dari hati dibentuk oleh mesenkim dan mesoderm splanknik.
- Dari bagian akar tunas hati timbul tonjolan yang lain, yaitu tunas kantung empedu.

Gambar 7. Perkembangan hati dan pankreas manusia. A. Stadium sangat awal. B. Stadium lanjut.
C. Posisi kantung empedu dan duktus pankreas, dan fusi kedua bagian pankreas menjadi pankreas tunggal. (Sumber: Majumdar, 1985)
3. Pembentukan pankreas
Pankreas tunggal berasal dari dua buah tonjolan endoderm di dekat tunas hati (1 diventral dan 1 di dorsal). Kedua tonjolan tersebut kemudian bercabang-cabang dan berfusi membentuk pankreas tunggal.
- Sel-sel pankreas sekretori (asini pankreas) dan sel-sel duktus pankreatik dibentuk dari sel-sell endodermal
- Pulau-pulau Langerhans dibentuk dari sel-sell endodermal. Pada awal perkembangannya, kelompok sel-sel endodermal ini menjadi terpisah dan terperangkap dalam mesoderm di antara asini pankreas. Kelompok-kelompok tersebut termodifikasi menjadi sel-sel pulau Langerhans. Di dalam pankreas manusia dewasa terdapat 200.000 sampai 1.800.000 pulau Langerhans.

Gambar 8. Pembentukan asini pankreas dan sebuah pulau Langerhans. A. Tahap awal; B. Tahap
lanjut. (Sumber: Majumdar, 1985)
4. Pembentukan trakea dan paru-paru
Pembentukan trakea dan paru-paru berkaitan dengan saluran pencernaan.
· Pada usus depan di perbatasan faring dan esofagus terjadi evaginasi endoderm ke arah ventral membentuk lekuk laringotrakea (lihat gambar 6).
· Lekuk laringotrakea memanjang, kemudian memisahkan diri dari usus depan dan akan tumbuh ke arah posterior sebagai trakea yang terletak di sisi ventral esofagus. Endoderm yang berasal dari usus depan membentuk bagian epitel trakea, sedangkan tulang rawan, jaringan ikat dan ototnya berasal dari mesenkim disekitarnya.
· Sementara memanjang, kedua ujung trakea menggelembung → menjadi tunas paru-paru.
· Mesoderm akan menginduksi tunas paru-paru untuk terus tumbuh dan membentuk percabangan bronkus dan bronkiolus. Di akhir percabangan, epitel akan menipis dan terbentuklah alveolus.
· Epitel bronkus sampai dengan alveolus terbentuk dari endoderm, demikian pula dengan kelenjar-kelenjarnya; sedangkan jaringan ikat dan otot pada paru-paru terbentuk dari mesenkim. Pleura yang membungkus paru-paru berasal dari mesoderm splanknik.

Gambar 9. Perkembangan sistem respirasi manusia. A, tahap tunas paru-paru pada embrio 4 minggu; B, tahap lanjut; C, paru-paru kecil yang terbentuk melalui percabangan yang berulang-ulang dari bumbung endoderm untuk membentuk cabang-cabang bronkial dan alveoli, pada embrio 7 minggu. D, sekelompok alveoli dari paru-paru dewasa. E, dinding alveolus ari paru-paru dewasa (Sumber: Majumdar, 1985)
TURUNAN MESODERM

1. Pembentukan ginjal
Ginjal merupakan turunan dari mesoderm intermedier (mesomer). Pembentukan ginjal embrio vertebrata ditandai dengan adanya penonjolan pada mesoderm intermedier di daerah anterior embrio, yang disebut nefrotom. Selanjutnya perkembangan ginjal berlangsung dari anterior ke posterior, dimulai dengan pembentukan ginjal tipe pronefros, kemudian mesonefros, dan terakhir metanefros. Semua tahapan terjadi pada pembentukan ginjal hewan amniota. Perkembangan ginjal hewan anamniota hanya sampai tahap mesonefros.
Tahap-tahap perkembangan ginjal embrio vertebrata adalah sebagai berikut:
· Nefrotom membentuk pronefros, yang terdiri dari nefrostom yang berhubungan dengan coelom, tubulus pronefros, dan duktus pronefros yang berjalan ke arah posterior. Bagian anterior mesoderm intermedier bersegmen, tetapi bagian posteriornya bersatu membentuk jaringan nefrogenik. Pada embrio amniota pronefros sangat vestigial dan segera berdegenerasi.
· Pada umur embrio yang lebih tua, jaringan nefrogenik di sebelah posterior pronefros akan membentuk mesonefros yang terdiri dari: tubulus-tubulus mesonefros yang akan bermuara di dalam duktus pronefros bagian posterior yang disebut duktus mesonefros (saluran Wolff), dan kapsula yang akan diisi oleh glomerulus.
Mesonefros merupakan ginjal definitif pada hewan anamniota, sedangkan pada amniota hanya berfungsi sebelum terbentuknya ginjal metanefros.
· Pada umur embrio yang lebih lanjut, dari bagian posterior saluran Wollf timbul tunas mesonefros yang akan memanjang menjadi ureter, bagian ujungnya melebar dalam jaringan nefrogenik yang tersisa untuk menginduksi pembentukan metanefros, yang merupakan ginjal definitif pada amniota.
Metanefros merupakan ginjal yang paling sempurna, masing-masing ginjal mengandung ribuan nefron.
Catatan: pada embrio amniota jantan, ketika ginjal mesonefros berdegenerasi, tubulus-tubulus mesonefros dan saluran mesonefros akan berkembang menjadi saluran reproduksi (epididimis dan duktus deferen), sedangkan pada embrio amniota betina seluruh bagian mesonefros akan berdegenerasi.

Gambar 10. Perkembangan ginjal embrio manusia. A,.Menunjukkan bakal pronefros, mesonefros dan metanefros pada jaringan nefrogenik. B, pronefros berdegenerasi, pembentukan mesonefros. C, Pertumbuhan tunas ureter mencapai jaringan nefrogenik untuk merangsang pembentukan metanefros. D, mesonefros berdegenerasi, metanefros sedang berkembang. E, perkembangan sistem urogenitas fetus laki-laki sekitar umur 3 bulan kehamilan. (Sumber: Majumdar, 1985)
2. Pembentukan gonad
· Gonad merupakan turunan mesoderm intermedier, dibentuk sebagai suatu penebalan pada permukaan ventromedian mesonefros, yang disebut pematang genital. Pematang genital terdiri atas mesenkim di bagian dalam dan epitel di bagian luar yang disebut epitel germinal.
· Primordial germ cells (bakal sel kelamin = BSK) yang berasal dari endoderm kantung yolk dibawa mendekati pematang genital,melalui aliran darah (pada aves), atau oleh aliran sel-sel di sekitarnya, kemudian memasuki pematang genital secara aktif dengan gerakan pseudopodia → menempati lapisan epitel pematang genital.
· Setelah BSK tertanam di epitel germinal, epitel germinal mencembung ke arah coelom, dan menumbuhkan pita-pita seks primitif ke arah dalam. BSK juga bermigrasi ke pita-pita seks primitif. Mesenkim di sela-sela pita-pita seks primitif diisi oleh pembuluh darah yang mensuplai gonad. Bagian bakal gonad yang tersusun atas epitel germinal disebut bagian korteks, sedangkan bagian yang mengandung pita-pita seks primitif disebut medula. Gonad pada tahap ini disebut gonad indiferen.
· Pembentukan testis:
- Bagian korteks gonad indiferen tereduksi. BSK dari bagian korteks akan bermigrasi ke pita-pita seks primitif di medula.
- Pita-pita seks primitif akan membentuk rongga → menjadi tubulus seminiferus; BSK di dalamnya akan menjadi spermatogonium, epitelnya akan menjadi sel Sertoli.
· Pembentukan ovarium:
- Bagian medula gonad indiferen tereduksi; pita-pita seks primitif direduksi, kemudian medula diisi oleh sel-sel mesenkim dan pembuluh darah.
- Bagian korteks menebal, BSK di dalamnya menjadi oogonium. Sel-sel epitel korteks membentuk sel-sel folikel. Oogonium memasuki tahap awal oogenesis dan berkembang menjadi oosit. Oosit beserta sel-sel folikel membangun folikel telur.


Gambar 11. Giagram perkembangan gonad. (A) pematang genital, BSK tertanam di epitel germinal dan sebagian di mesenkim. (B) gonad indiferen, BSK di korteks dan pita-pita seks primitif. (C) gonad yang berdiferensiasi menjadi testis, korteks tereduksi, BSK di pita-pita seks primitif. (D) gonad yang berdiferensiasi menjadi ovarium, pita seks primitif tereduksi, korteks berproliferasi terisi BSK (Sumber: Balinsky, 1981).
DAFTAR RUJUKAN

Carlson, B.M. 1988. Patten’s Foundation of Embryology. Ed. 5. New York: McGraw Hill
Gilbert, S.F. 2006. Developmental Biology. Ed. 8, Sunderland: Sinauer
Majumdar, N.N. 1983. Textbook of Vertebrates Embryology. Ed. 5. New Delhi: Tata McGraw Hill
Moore, K.L. 1989. Before We are Born. Philadelphia: W.B. Saunders.
Oppenheimer, S.B. 1980. Introduction to Embryonic Development. Boston: Allyn an Bacon.
Saddler, T.W. 1997. Embriologi Kedokteran Langman. (Alih Bahasa: Suyono). Jakarta: EGC
Surjono, T.W. 2001. Perkembangan Hewan. Jakarta: Pusat Penerbitan Universitas Terbuka
Yatim, W. (1990). Reproduksi dan Embriologi. Bandung: Tarsito.