EMBRIOLOGI MUSKULOSKELETAL Dr.Furqan,SpB

EMBRIOLOGI MUSKULOSKELETALDr.Furqan,SpBFKAY B.ACEH 2013

berasal dari lapisan embriogenik mesoderem paraksial, lempeng lateral dan sel-sel kista neuralis.Akhir minggu ke 3, mesoderem paraksial menjadi semacam balok-balok yang disebut somit.Somit terbagi 2 :Dorsolateral Disebut demomytome, bagian myotome membentuk myoblast, dermatom membentuk dermis.

Ventromedial. Disebut skleroton, pada akhir minggu ke 4 akan menjadi sel-sel mesenkim (jaringan penyambung mudigah), kemudian berpindah dan berdiferensiasi menjadi fibroblas, kondroblas, dan osteoblas.

Sistem rangka

Muncul ketika embrio berumur 5 mingguPertumbuhan dimulai dari sel-sel mesenkim yang mengalami kondensasi, berprolerasi, dan berdiferensiasi menjadi condroblast. Condroblast mensekresikan serat-serat kolagen dan subtansi dasar matric sehingga terbentuk condrosit. Selanjutnya condrosit akan terus menerus mengeluarkanmatriks sehingga condrosit yang berdekatan akansaling mendorong sehingga kartilago bertambah panjang.Sel-sel mesenkim yang letaknya diperifer akan berdiferensiasi menjadi fibroblast. Fibroblast akan membentuk suatu jaringan ikat kolagen, yaitu perichondrium.

Histogenesis Kartilago

Pertumbuhan tulang berlangsung dengan 2 cara :Osifikasi intramembranosaOsifikasi intrakartilago/ endokondral

1.1Osifikasi IntramembranosaUmumnya pada tulang pipih.Osifikasi berlangsung dalam suatu membran yang dibentu oleh sel-sel mesenkim itu sendiri. Sel-sel mesenkim berdiferensiasi menjadi osteoblast dan mulai mensekresikan matriks dan subtansi interseluler membentuk osteosit.Osteoblast yang terdapat diperifer tulang membentuk lapisan-lapisan yang membuat tulang lebihtebal di bagian perifernya, ditambah lagi dengan aktivitas osteoklas,akibatnya bagian tengah tulang akan berrongga. Pada rongga ini sel-sel mesenkim akanberdiferensiasi menjadi sumsum tulang.Histogenesis Tulang

4

1.2. Osifikasi IntrakartilagoUmumnya pada tulang panjang. Diawali dengan terbentuknya tulang rawan. Pada tingkat selular, sel-sel kartilago akan berubah menjadi osteoblas lalu osteosit. Osifikasi pertama kali terjadi di diafisis (pusat osifikasi primer) pada akhir masa embrionik. Pada diafisis sel-sel kartilago mengalami 3 hal yaitu : hipertropi, kalsifikasi matriks, serta kematian sel-selnya. Selainitu perikondrium akan mengalami vaskularisasi sehingga sel-sel kartilago berubah menjadi osteoblast. Pada waktu lahir sebagian besar diafisis telah mengalami osifikasi, sedangkan epifisis masih berupa kartilago. Osifikasi skunder dilempeng epifisis baru berlangsung pada tahun-tahun pertama usia bayi.

Mulai terbentuk pada minggu ke 6 dan akhir minggu ke 8 sendi yang terbentuk sudah seperti sendi orang dewasa.

Terdapat 3 jenis sendi berdasarkan materi penyusunnya yaitu :Sendi fibrosa (sutura di kranium)Sendi kartilago (simfisis pubis)Sendi sinovial (sendi lutut)

2. Perkembangan Sendi

Terdiri atas :Neurokranium (batok pelindung disekitar otak)Viserokranium (kerangka/tulang wajah)

NeurokraniumBagian membranosa terdiri dari tulang-tulang pipih yang melindungi otak sebagai suatu kubah, berasal dari :Sel-sel krista neuralis,membentuk atap dan sebagian besar tulang tengkorak.Mesoderm paraksial, membentuk daerah oksipital dan posterior rongga mata.Bagian kartilaginosa (kondrokranium) membentuk tulang-tulang dasar tengkorak, berasal dari :Sel-sel krista neuralis, membentuk kondrokranium prakordal.Mesoderm paraksial, membentuk kondrokranium kordal.

A. Tulang Tengkorak

ViserokraniumDibentuk oleh 2 lengkung faring pertamaBagian dorsal (prosesus maxilaris)Berjalan kedepan dibawah mata (os. Maxilaris, os. Zigomatikum, os. Temporalis)Bagian ventral (prosesus mandibularis)Melindungi kartilago meckelMesenkim sekitar kartilagomeckel memadat, menulang, dan mengalami osifikasi (penulangan) membranosa membentuk mandibula.Ujung dorsal prosesus mandibularis dan lengkung faring ke 2(inkus, maleus, stapes) pada bulan ke 4.Mesenkimuntuk pembentukan wajah berasal dari sel-sel krista neuralis.

Kubah tengkorak gagal terbentuk (kraniolisis) dan jaringan otak yang terpapar amnion mengalami degenerasi sehingga terjadi anensefali, disebabkan kegagalan neuropore kranial untuk menutup.

Jaringan otak dan selaput otak mengalami herniasi (ensefalokel atau meningokel kranial)

Penutupan satu atau beberapa sutura secara prematur (kraniosinostosis).

Bentuk tengkorak tergantung pada sutura mana dulu yang menutupAkrosefali (tengkorak menara, pendek/tinggi) karena penutupan dini sutura koronalis.Skaposefali (tengkorak panjang dan sempit disertai penonjolan frontalis dan oksipitalis) karena penutupan dini sutura sagitalis.Plagiosefali (kraniosinostosis asimetrik) akibat kegagalan penutupan sutura keronalis dan sutura lambdadea pada satu sisi.

Korelasi Klinik :

Tunas anggota badan mulai tampak sebagai kantung-kantung pada akhir minggu ke 4Tunas anggota badan terdiri dari inti mesenkim yang berasal dari lapisan mesoderm lempeng lateral yg dibungkus oleh selapis ektoderm kuboid. Intimesenkim memberi signal kepada ektoderm dinujung badan untuk menebal dan membentuk rigi ektodermal apeks (REA). Proses ini berlangsung pada minggu ke 5.Minggu ke 6 ujung tunas anggota badan menjadi pipih membentuk lempeng tangan dan kaki.Jari-jari tangan dan kaki terbentuk ketika kematian sel di rigi ektodermal apeks memisahkannya menjadi 5 bagian.B. Anggota Badan

e) Sementara itu mesenkim dalam tunas mulai memadat membentuk model kartilago hialin yang pertama yang merupakan bakal tulang anggota badan.f) Osifikasi intrakartilago dimulai menjelang akhir masa mudigah.g) Pada minggu ke 12 kehamilan dari pusat osifikasi primer di diafisis, osifikasi intrakartilago berangsur-angsur meluas kearah ujung model kartilago.h) Waktu lahir, diafisis tulang telah menjadi tulang seluruhnya, tapi ujung-ujungnya (epifisis) tetap berupa kartilago pusat osifikasi sekunder untukproses pemanjangan tulang.i) Apabila tulang telah mencapai panjangnya yang penuh, lempeng epifisis menghilang dan epifisis bersatu dengan tulang.

Meromelia : tidak ada satu /beberapa anggota badan Amelia : tidak ada ekstremitas Fokomelia : tidak ada tulang panjang, tangan dan kaki

Rudimenter menempel dibadan melalui tulang-tulang Kecil yang berbentuktidak beraturan Mikromelia : terdapat semua unsur anggota badan tapi

Korelasi Klinis :

sangat pendek Polidaktili : penambahan jumlah jari tangan dan kaki Ektrodaktili : hilangnya 1 jari, bersifat unilateral Sindaktili :jari-jari tangan atau kaki menyatu karena

Mesenkim gagal membelah pada lempeng tangan atau kaki Lobster claw : celah yang dalam pada telapak tangan

Kaki yang berhubungan dengan sindaktili jari Dislokasi panggul kongenital : tidak berkembangnya

Asetabulum dan caput femuris

Berasal dari sel-sel sklerotom yang berpindah posisi mengelilingi medula spinalis dan notokord.Bagian kaudal masing-masing sklerotom mengalami proliferasi dan memadat serta meluas ke jaringan antara segmen dibawahnya, terjadi perlekatan setengah kaudal sklerotom dengan setengah sefalik sklerotom di bawahnya.Sel-sel diantara bagian sefalik dan kaudal membentuk diskus invertebralis (cakram antar ruas)

C. Kolumna Vertebralis

Korelasi Klinis : Skoliosis (vertebrae melengkung ke samping) karena pada proses pembentukan dan penyusunan kembali sklerotom segmen terjadi 2 vertebrae yang berurutan menyatu secara asimetrik atau setengah bagian vertebrae tulang.

Sindrom Klippel Feil : jumlah vertebrae servikalis kurang sementara vertebrae yang lain menyatu atau bentuknya abnormal.

Spina bifida : fusi lengkung-lengkung vertebra tidak sempurna.

Berkembang dari mesoderm kecuali otot-otot iris yang terbentuk dari ektoderm piala optic

Otot rangka berasal dari mesoderm paraksial

Otot polos berasal dari mesoderm splanknik

Otot jantung berasal dari mesoderm splanknik

Mioblast praoptikum untuk otot mata : menjadi otot yang menggerakkan bola mata

Mioblast preoksipital untuk otot lidah

Otot lengkung faring

EMBRIOGENESIS SISTEM MUSKULO

Otot pengunyah

Otot wajah (ekspresi)

M. Stilofaringeus, M. Konstriktor faringis superior

Otot instrinsik laring,M. Konstriktor Faringis Medial dan inferior

Miotom somitPada minggu ke 5 setiap miotom terbagi menjadi :

Epimer (bagian dorsal yang kecil) menjadi otot erektor spina, otot transversa spinalisDisarafi ramus dorsalis nn spinalis

Hipomer (bagian ventral yang besar) menjadi otot dinding tubuh, otot diafragma, otot anggota gerak.

Sistem Rangka

Sistem rangka berasal dari lapisan embrionikmesoderm paraksial serta sel-sel krista neuralis (neural crest). Pada akhir dari minggu ketiga, mesoderm paraksial akan tersegmentasi menjadi semacam balok-balok yang disebut somit. Setiap somit akan timbul berpasangan, ventral dan dorsal. Bagian ventral disebut sclerotome, sedang bagian dorsal adalah gabungan dari myotome dan dermatome, disebut ermomyotome. Bagian myotome akan membentuk myoblas sedang dermatome akan membentuk dermis.

Sel-sel dari mesoderm akan membentuk jaringan mesenkim. Selain berasal dari mesoderm, jaringan mesenkim juga berasal dari sel-sel neural crest yang bermigrasi, seperti jaringan mesenkim di daerah kepala. Migrasi sel-sel neural crest diatur oleh gen Homeobox (Hox).

Embriologi Sistem Muskuloskeletal

1.1 Kartilago

Kartilago pertama kali muncul pada embrio yang berumur 5 minggu. Pertumbuhannya.dimulai dengan kondensasi dari mesenkim yang menghasilkan pusat kondrifikasi (chondrification centre). Sel-sel mesenkim ini kemudian berproliferasi serta berdiferensiasi menjadi chondroblast. Chondroblast selanjutnya mensekresikan serat-serat kolagen dan substansi dasar matirks. Chondroblast yang dikelilingi sekretnya ini disebut dengan chondrocyte. Chondrocyte akan terus menerus mengeluarkan matriks sehingga chondrocyte yang berdekatan akan saling mendorong. Lewat peristiwa ini, yang disebut pertumbuhan interstitial, kartilago akan bertambah panjang.

Sel-sel mesenkim yang letaknya di perifer akan berdiferensiasi menjadi fibroblast. Fibroblast akan membuat suatu jaringan ikat kolagen yang padat, perichondrium. Lewat mekanisme yang mirip dengan pertumbuhan interstitial, osteoblast di perichondrium akan memperlebar diameter (pertumbuhan ke arah perifer) dari kartilago, yang disebut pertumbuhan aposisional.

1. Histogenesis Tulang dan Kartilago

1.2 Tulang

Pertumbuhan tulang bisa berlangsung dengan dua cara, masing-masing dengan sel asal yang berbeda. Intramembranous ossification berasal dari sel mesenkim sedangkan intracartilaginous (endochondral) ossification berasal dari kartilago.1.2.1 Intramembranous OssificationOsifikasi ini biasanya terjadi pada tulang-tulang pipih. Osifikasi ini terjadi pada sel-sel mesenkim dan berlangsung dalam suatu membran yang dibentuk oleh sel-sel mesenkim itu sendiri. Sel-sel mesenkim yang telah berkondensasi berdiferensiasi menjadi osteoblast dan mulai mensekresikan matriks dan substansi interselular. Osteoblast yang dikelilingi oleh matriks menjadi osteocyte.Osteoblast juga banyak yang terdapat di perifer tulang. Osteoblast ini membuatlapisan-lapisan yang menebalkan permukaan tulang. Oleh karena pertumbuhan yang lebih banyak berlangsung di perifer serta aktifitas dari osteoclast, bagian tengah tulang akan berongga. Pada rongga ini sel-sel mesenkim akan berdiferensiasi menjadi sumsum tulang (bone marrow).

1.2.2 IntracartilaginouOssification

Osifikasi jenis ini berlangsung pada tulang-tulang rawan yang telah terbentuk sebelumnya.Artinya, tulang rawan yang terbentuk ada sebagian yang akan menjadi tulang. Pada tingkat seluler, berarti sel-sel kartilago akan berubah menjadi osteoblast lalu osteocyte. Pada osifikasi ini juga dikenal pusat osifikasi primer (primary center of ossification) di diafisis serta pusat osifikasi sekunder (secondary ossification center) di epifisis.

Pada diafisis, sel-sel kartilago mengalami tiga hal, yaitu hipertropi, kalsifikasi matriks serta kematian sel-selnya. Selain itu, perichondrium akan mengalami vaskularisasi sehingga sel-sel kartilago akan berubah menjadi osteoblast. Perichondrium pun sekarang disebut periosteum.

Pemanjangan tulang berlangsung hanya pada perbatasan antara diafisis dan epifisis (lempeng epifisis). Hal ini dikarenakan hanya sel-sel kartilago di bagian inilah yang mampu berproliferasi. Mendekati diafisis, sel-sel ini mengalami hipertropi dan matriksnya akan mengalami kalsifikasi.

Osifikasi pertama kali terjadi di diafisis, yaitu pusat osifikasi primer, pada akhir masa embrionik. Pada waktu lahir, sebagian besar diafisis telah mengalami osifikasi, sedang epifisis masih berupa kartilago. Osifikasi sekunder baru berlangsung pada tahun-tahun pertama usia bayi. Karena osifikasi dari dua arah, dari epifisis dan diafisis, hanya daerah di tengah-tengah kedua daerah itulah (lempeng epifisis) yang masih berupa kartilago. Kartilago ini akan terus berproliferasi yang dibarengi dengan osifikasi. Saat seluruh lempeng epifisis telang mengalami osifikasi, berarti masa pertumbuhan tulang telah berhenti.

2. Perkembangan SendiSendi mulai terbentuk pada minggu ke 6 dan pada akhir dari mingguke 8, sendi yang terbentuk sudah seperti sendi orang dewasa. Pada manusia.terdapat tiga jenis sendi, berdasarkan materi penyusunnya, yaitu :a. sendi fibrosa (fibrous joints), co: sutura di kraniumb. sendi kartilago (cartilaginous joints), co: simfisis pubisc. sendi sinovial (synovial joints), co: sendi lutut

3. Perkembangan Tulang AksialTulang aksial terdiri dari tulang tengkorak, tulang belakang, tulangrusuk dan tulang dada.

3.1 Perkembangan Tulang Belakang (Vertebrae)

Pada fase-fase awal pertumbuhan, sclerotome bisa ditemukan di tiga tempat, yaitu di sekitar notokord, di sekitar tabung neural dan di dinding tubuh. Setiap segmen sclerotome tersusun atas sel-sel kompak pada kaudal dan sel-sel renggang pada kranialnya.Sclerotome yang berada di sekitar tabung neural akan menjadi lengkung vertebral sedangkan yang berada di dinding tubuh akan menjadi badan costal (costal processes).Bagian kaudal dan kranial dari dua segmen sclerotome yang berdekatan di sekitar notokord kemudian akan bersatu membentuk satu badan primitif yang disebut centrum. Centrum ini nantinya akan menjadi satu segmen vertebrae. Daerah di antara dua centrum disebut intervertebral disc.Selama pembentukan centrum ini, notokord berdegenerasi karena terdesak oleh centrum yang sedang berkembang. Notokord kemudian akan berkembang menjadi gelatinous centre yaitu nucleus pulposus. Nucleus ini kemudian akan dikelilingi oleh serat-serat anulus fibrosus.

3.2 Perkembangan Tulang Rusuk (Ribs)Tulang rusuk berasal dari prosesus costal mesenkim (mesenchymal costal processus) dari vertebrae thoracic. Badan ini akan menjadi kartilago selama masa embrionik dan mengalami osifikasi pada masa janin. Tempat bersatunya badan costal dan vertebrae ini nantinya akan digantikan sendi costovertebral, yang termasuk sendi sinovial.

3.3 Perkembangan Tulang Dada (Sternum)Sepasang batang yang berasal dari mesenkim, sternal bars, berkembang pada ventrolateral dinding tubuh. Kondrofikasi kedua batang ini berlangsung selama mereka bergerak ke arah medial, untuk kemudian bersatu membentuk sternum (manubrium, sternebrae, dan xiphoid process). Pusat osifikasi akan muncul sebelum bayi lahir, kecuali di xiphoid process.

3.4 Perkembangan Tulang Tengkorak (Cranium)Tulang tengkorak (cranium) berkembang dari jaringan mesenkim di sekitar otak primitif.Cranium terdiri dari neurocranium (melapisi otak) dan viscerocranium(tulang-tulang wajah).

3.4.1 Cartilaginous Neurocranium (Chondrocranium)Pada awalnya, chondrocranium hanya terdiri dari kartilago pada bagian basal cranium.Karena endochondral ossification yang terjadi, chondrocranium menyusuntulang-tulang di bagian basal cranium. Proses osifikasi ini khas karena punya urutan yang pasti, dari tulang occipitale, process of sphenoid, dan tulang ethmoid.

3.4.2 Membranous NeurocraniumIntramembranous ossification berlangsung pada jaringan mesenkim di sisi lateral dan atas dari otak, calvaria. Selama janin, calvaria ini dipisahkan oleh sendi fibrosa yang disebut sutura. Titik dimana ada dua atau lebih sutura bertemu disebut dengan fontanelle.

Sifat dari tulang dan sutura yang renggang berfungsi untuk mendukung proses kelahiran bayi. Pada proses kelahiran, calvaria mampu mengalami perubahan bentuk yang disebut molding. Contoh dari efek molding adalah tulang frontal akan menjadi pipih, satu tulang occipital akan berada di atas yang lain, dll. Beberapa hari setelah kelahiran, tulang-tulang ini akan kembali pada posisi awalnya.

3.4.3 Cartilaginous Viscerocranium

Viscerocranium berasal dari keempat lengkung faring, terutama kedua lengkung faring pertama.

Lengkung Faring pertama menjadi dua tulang telinga tengah, malleus dan incus.

Lengkung Faring kedua menjadi stapes dan styloid process di tulang temporal.

Lengkung Faring ketiga bagian dorsal menjadi greater horn ofhyoid bone.

Lengkung Faring keempat dan keenam bergabung dan membentuk kartilago di laring, kecuali di epiglotis.

3.4.4 Membranous NeurocraniumIntramembranous ossification di viscerocranium berlangsung pada tonjolan maxillary di lengkung faring pertama yang nantinya akan membentuk squamous temporal, maxillary dan zygomatic bones.

3.4.5 Perkembangan Cranium paska kelahiranSutura yang terdapat di calvaria memungkinkan terjadinya pertambahan besar calvaria. Hal ini sangat penting mengingat otak bayi akan mengalami pembesaran sampai dewasa, terutama pada dua tahun pertama. Calvaria akan terus membesar sampai sekitar umur 16 tahun. Tahun-tahun berikutnya, calvaria hanya akan bertambah besar sedikit. Pembesaran sedikit ini dikarenakan adanya penebalan.

Pertumbuhan tulang pun berlangsung pada wajah dan gigi. Perubahan wajah terutama akan makin terlihat setelah tumbuhnya gigi permanen sekunder. Regio forntal dan facial akan mengalami pelebaran, terutama karena membesarnya sinus paranasal.

4. Perkembangan Tulang Apendikular

Tulang apendikular terdiri dari tulang tungkai serta pectoral dan pelvic girdles. Pertumbuhan dimulai pada minggu kelima dengan kondensasi dari mesenkim. Pada minggu keenam, mesenkim yang telah berkondensasi membentuk hyaline cartilage bone models.

Osifikasi di tulang-tulang panjang berlangsung mulai minggu ke8 masa embrionik dan berlangsung di diafisis. Pada usia 12 minggu, pusat osifikasi primer sudah terlihat di hampir semua tulang tungkai. Tulang yang paling pertama mengalami osifikasi adalah clavicula, yang dilanjutkan dengan femora. Sedangkan osifikasi sekunder yang berlangsung di epifisis pertama kali terlihat di lutut.