Neurulasi Pembentukan Aksis (Sumbu)

Pembentukan Sistem Saraf Pusat Mamalia

Ada empat tahapan perubahan dari sel pluripoten yaitu epiblast menjadi

sel prekursor sel saraf atau disebut neuroblas, yaitu: (1) kompeten, dimana dalam

sel ‘multipotent’ dapat menjadi neuroblas jika sel tersebut dihadapkan dengan

sinyal yang tepat, (2) spesifikasi, sel telah menerima sinyal untuk menjadi

neuroblas, tetapi perkembangan agar neuroblas berdeferensiasi masih memerlukan

sinyal yang lainnya, (3) penentuan neuroblas untuk memasuki jalur diferensiasi

sehingga terbentuk neuron, (4) diferensiasi, dimana gen neuroblas akan

terekspresi sehingga neuroblas berkembang menjadi neuron yang memiliki

struktur spesifik.

Lapisan ektodermal dorsal yang akan menjadi ektoderm sistem saraf

bentuk selnya mengalami perubahan menjadi kolumnar. Wilayah embrio seperti

ini disebut keping neural, selanjutnya jaringan keping neural akan membentuk

bumbung neural yaitu bakal sistem saraf pusat, prosesnya disebut neurulasi dan

embrio yang mengalami perubahan tersebut dinamakan neurula. Bumbung neural

bagian anterior membentuk otak sedangkan bagian posterior membentuk medula

spinalis (Lestari, et al., 2013).

Pembentukan Bumbung Neural

Ada dua cara utama konversi keping neural menjadi bumbung neural,

yaitu: (1) pada neurulasi primer, sel-sel yang mengelilingi keping neural langsung

berproliferasi serta berinvaginasi dan menonjol dari permukaan sehingga

terbentuk sebuah tabung berongga, (2) pada neurulasi sekunder, bumbung neural

terbentuk dari gabungan sel mesenkim yang membentuk pembuluh yang

berongga. Umumnya, pembentukan bumbung neural anterior terjadi dari neurulasi

primer, sedangkan bumbung neural posterior terjadi melalui neurulasi sekunder.

Gambar di nomerin de.... : Neurulasi primer (Gilbert, 2003)

Gambar di nomerin de..... : Neurulasi sekunder (Gilbert, 2003)

Neurulasi primer membagi ektoderm menjadi tiga bagian lapisan sel,

yaitu: (1) lapisan ektoderm internal diposisikan sebagai bumbung neural yang

akan membentuk otak dan sumsum tulang belakang, (2) epidermis eksternal akan

diposisikan sebagai integumen, dan (3) sel pial neural membentuk wilayah yang

menghubungkan bumbung neural dan epidermis, tapi sel-sel tersebut bermigrasi

ke lokasi baru dan akan menghasilkan neuron perifer dan glia, sel-sel pigmen

kulit, dan beberapa jenis sel lainnya.

Pada Mamalia, neurulasi sekunder diawali pada vertebrata sakral ekor,

setelah ektoderm neural diinduksi oleh notokord, neurulasi berlangsung di sebelah

anterior nodus hensen. Pelipatan (invaginasi) atau pelekukan keping neural terjadi

karena adanya kontriksi mikrofilamen di bagian apeks sel. Karena notokord

berpaut dengan keping neural yang berada tepat di atasnya oleh adanya anchoring

molekul sedangkan sel penyusun keping neural terus berproliferasi, maka tepi kiri

dan kanan keping neural akan terangkat dan melipat. Mekanisme pelekukan dan

pelipatan juga terjadi oleh berubahnya bentuk sel alas keping neural karena

konstriksi mikrofilamen di puncak sel (Lestari, et al., 2013).

Gambar (di nomerin ya de)....: Neurulasi primer. Pembentukan neural tube pada embrio ayam atau pada mamalia (Winslow, 2001)

Pada Gambar .. menunjukkan neurulasi primer pada Aves maupun pada

Mamalia. Pada bagian tengah keping neural yang melekuk disebut MHP (Medium

Hinge Point/parit neural), sel-sel di area ini merupakan bagian dari nodus hensen.

Sel MHP ini akan bersinggungan dengan notokord, dan notokord menginduksi

sel-sel MHP sehingga bentuk sel menjadi lebih pendek namun keping neural

bagian lateral tidak mengalami perubahan bentuk. Karena semua sel selalu

bergerak dan membelah sehingga bagian lateral keping neural bergerak ke atas

membentuk lipatan neural (neural fold) yang ebrgerak semakin meninggi dan

terjadi secara kontinu dari sel epidermal bagian lateral yang bergerak ke arah

bagian dorsal. Penyatuan lipatan neural terjadi karena adanya kontak antara

bagian lipatan neural dengan bakal ektodermal, dan area lapisan sel ini disebut

DLHPs (Dorsal Lateral High Points). Sel-sel di area ini mengalami perubahan

bentuk yaitu menjadi berbentuk kubus karena ada hambatan oleh protein colchisin

dan cytochalasin yang dihasilkan oleh sel-sel DLHPs terhadap polimerasi

mikrotubul dan mikrofilamen, sehingga pemanjangan sel terhambat dan sel

mengalami perubahan bentuk menjadi pendek (berbentuk kubus). Selama

perubahan bentuk sel terjadi, gerakan pertumbuhan sel epidermal tetap

berlangsung dan berakhir pada penutupan keseluruhan dari lipatan neural

menghasilkan bumbung neural. Selanjutnya terjadi pemisahan bumbung neural

yang berbatasan dengan bakal ektodermal karena sel neural ini tidak lagi

melakukan aktivitas sintesis protein N-cadherin dan N-CAM yang berfungsi

untuk perlekatan antara sel, sehingga kedua lapisan sel tersebut menjadi terpisah.

Perkembangan embrio mamalia ada kemiripan dengan embrio ayam,

demikian pula yang terjadi pada neurulasi sekunder. Neurulasi sekunder terjadi di

daerah transisi wilayah di batas anterior dan posterior bumbung neural. Pada

embrio manusia, di daerah tersebut terdapat penggabungan rongga dan bumbung

neural yang terbentuk dari pertemuan lipatan neural. Nodus Hensen akan sampai

ke bagian posterior embrio, hal ini diperlihatkan adanya populasi prekursor sel-sel

bakal ektoderm neural dan mesoderm yang terdapat di daerah pemanjangan

embrio tersebut. (Lestari, et al., 2013).

Penutupan bumbung neural dapat terjadi tidak bersamaan, fenomena ini

dapat diperlihatkan pada perkembangan embrio mamalia yang menunjukkan

adanya penutupan bumbung neural di beberapa tempat sepanjang sumbu anterior-

posterior. Kegagalan penutupan pada derah neuropore posterior pada umur embrio

27 hari menyebabkan kecacatan yang disebut spina bifida, sedangkan kegagalan

penutupan bumbung neural di daerah neuropore anterior mengakibatkan an-

ensephali sehingga otak depan kontak dengan cairan amnion dan berakibat

degenerasi. (Lestari, et al., 2013).

Gambar dinomerin de....: Neurulasi pada embrio manusia (A) embrio umur 16 hari, (B) embrio umur 18 hari, (C) embrio umur 19 hari, (D) embrio umur 20 hari, (E) embrio umur 22 hari (8 somit) dari arah dorsal menunjukkan awal neurulasi. Neuropore anterior dan posterior masih terbuka, (F) embrio pada hari ke 23 neurulasi, tampak neuropore anterior masih terbuka. (Sadler, 2005).

A BC D

E F

Gambar dinomerin de.... : Kelainan yang disebabkan karena kegagalan penutupan bumbung neural (Winslow, 2001)

Perkembangan terhadap satu embrio berlangsung sefalokaudal yang

berarti tahap perkembangan didaerah kepala (sefal) atau anterior sudah lebih

lanjut daripada di bagian ekor (kauda) atau posterior. Mula-mula terdapat tiga

wilayah otak yaitu prosensefalon (otak depan), mesensefalon (otak tengah), dan

rombensefalon (otak belakang). Kemudian prosensefalon dan rombensefalon

masing-masing terbagi lagi menjadi dua wilayah sehingga terdapat 5 wilayah otak

yaitu telensefalon, dan diensefalon (dari prosensefalon), mesensefalon, serta

metensefalon dan mielensefalon (dari rombensefalon). Bumbung neural yang

terletak posterior dari otak berdiferensiasi menjadi medula spinalis (Surjono,

2001).

Gambar..... : Diferensiasi bumbung neural (Gibert, 2003)

Pembagian wilayah pada mesoderm pada mamalia, termasuk adanya

bagian ekstraembrio dan bagian intraembrio, serta notokord yang sejak awal tidak

menyatu dengan mesoderm paraksial , serupa dengan aves. Demikian pula dengan

pemisahan bagian ekstraembrio dari bagian intraembrio yang berlangsung melalui

pelipatan-pelipatan. Perbedaan utama yang tampak antara kedua kelompok

hewan  ialah bahwa pada keping embrio mamalia terletak di dalam suatu bola

dengan trofoblas sebagai permukaanya. Selain itu, mesoderm paraksial pada

mamalia berbeda dari unggas karena pada awalnya tidak segmental. Baru

kemudian setelah menjadi somit tampak adanya segmentasi (Surjono, 2001).

Gilbert. 2003. Human Embryonic. (online) (http://dc172.4 shared.com/doc /_7lovpn/preview.html), diakses pada 16 Oktober 2015

Lestari, U., Amy, T., Nursasi, H., Abdul, G. 2013. Struktur dan Perkembangan Hewan II. Malang : Universitas Negeri Malang

Sadler, T.W. 2005. American Journal of Medical Genetics Part C: Seminars in Medical Genetics. Embryology of Neural Tube Development Volume 135C, Issue 1 p: 2-8. Am J Med Genet C Semin Med Genet

Surjono, T.W. 2001. Perkembangan Hewan. Jakarta : Universitas Terbuka.

Winslow, T. 2001. Development of Human Embryonic Tissues. (online) (http://stemcells.nih.gov/info/scireport/appendixa.asp), diakses pada 16 Oktober 2015