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 anteriorposterior. 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 anensephali sehingga otak depan kontak dengan cairan amnion dan berakibat degenerasi. (Lestari, et al., 2013).
A B C D E F 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).
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