blok 4 perkembangan sistem pernafasan dan sirkulasi

BLOK 4
PERKEMBANGAN SISTEM
PERNAFASAN DAN SIRKULASI
PADA VERTEBRATA
Dr. drh. Tri Wahyu Pangestiningsih, MP
Saluran pernafasan tumbuh dari daerah faring:
•
Kantung insang (branchial pouches):
lapisan endoderm di bagian dalam
lapisan ektoderm di bagian luar
arcus visceralis (visceral arches) diantara kedua lapisan
endoderm dan ektoderm
arcus visceralis tersusun atas:
skeletal arch, menjadi kerangka insang
muscle column, menjadi otot insang
arteri insang lanjutan dari arkus aorta,
yang mengangkut gas pernafasan dari/ke
insang dan merupakan
Jumlah kantung insang:
Teleostei: 6 pasang
Amphibia : 5 pasang (ke 6 susut)
Reptilia, Aves, Mammalia: 4 pasang
(ke 4 berasal dari persatuan 2
kantung insang)
Pada Pisces dan berudu Amphibia terdapat celah
ektodermal yang disebut celah insang sebagai
muara dari kantung insang.
Jumlah celah insang:
Pisces: 5-6 pasang,
Amphibia ada 2-3 pasang.
Reptilia: pada awal perkembangan terdapat celah
insang tetapi kemudian menutup pada
perkembangan lanjutan.
Aves dan Mammalia: celah insang tidak tumbuh
karena insang tidak terbentuk.
pada vertebrata darat, arcus visceralis berubah
letak dan fungsi menjadi:
• Arcus I : kartilago Meckel’s (tulang rawan penyusun
mandibula pada perkembangan awal); incus; os hioid
bagian dorsal
• Arcus II: maleus dan stapes
II dan III: os hioid bagian ventral.
• Arcus IV-V-VI menjadi tulang rawan larynx
IV: menjadi thyroid
V: menjadi arytenoid
VI: menjadi cricoid
• Arcus aorta menyusut kemudian hilang
•
Gelembung renang
- terdapat pada Teleostei.
- berasal dari evaginasi atap atau lantai faring)
•
Bakal paru, berkembang dari
divertikulum (pengantungan) pada lantai
faring di daerah kantung insang ke IV.
Perkembangan saluran pernafasan pada
vertebrata darat:
• Calon organ pernafasan (primordia respiratori)
terbentuknya dari lekukan di lantai foregut
pada daerah kantung faring ke IV (= laryngotracheal groove)
memanjang dan
tumbuh ke arah kaudal membentuk
divertikulum (pengantungan) respiratori.
• Tabung laringo-trakeal menyempit dipangkal
lekukan membentuk septa trakea-esofageal
sehingga foregut di daerah tersebut tersusun
atas primordia esofagus (bagian dorsal) dan
primordia tabung laringo-trakeal (bagian
ventral).
• Bagian kranial septa trakea-esofageal
membentuk larynx.
• Tabung laringo-trakeal bagian dalam berasal dari
lapisan endodermal, sedangkan bagian luar
berasal dari splangnik mesoderm.
Lapisan endodermal menyusun epitelium respirasi
serta kelenjar di mukosa dan submukosa
Lapisan splangnik mesoderm menyusun jaringan
ikat di lamina propria, cincin kartilago, otot polos,
pembuluh darah dan pembuluh limfe
• Larynx berkembang dari bagian kranial tabung
laringo-trakeal (daerah arcus visceralis IV-VI
yang membentuk kartilago) dan inervasi saraf
kranialis X.
• Trakea, bronchi dan paru-paru berasal dari
tabung laringo-trakeal yang memanjang.
Perkembangan paru-paru
Bakal paru berupa sebuah divertikulum di lantai faring, di
posterior kantung insang. Divertikulum tersebut kemudian
bercabang 2, kiri dan kanan. Divertikula utama menjadi trakea,
sedangkan divertikula cabang yang sepasang tumbuh menjadi
bronchus dan paru.
Bersama tumbuhnya bronkioli dan kantung alveoli maka
pembuluh darah, jaringan ikat, kartilago dan otot tumbuh
menyertai dan pleura
Berdasarkan struktur histologi pertumbuhan paru-paru ada 5
tahap:
1. Embrional: mulai terbentuknya tabung laringo-trakeal
sampai terjadinya segmentasi bronchus. Bakal paruparu berada di rongga pleuro-perikardial dan dikelilingi oleh
pleura visceralis
2. Pseudo glandular: paru-paru yang sedang berkembang
memanjang ke daerah mesenkim untuk membentuk kelenjar
eksokrin.
Komponen konduksi sudah terbentuk dan komponen seluler:
sel epitel, kartilago, kelenjar dan otot polos sudah terbentuk.
Vaskularisasi sudah terbentuk.
3. Kanalikular: lumen bronchus dan bronchiolus
membesar dan bronchiolus
terminalis bercabang membentuk bronchiolus
respiratorius yang berhubungan dengan pembuluh
darah.
4. Terminal: sakus terminalis (alveoli primitif)
terbentuk dari bronchiolus respiratorius
5. Alveolar: alveoli terbentuk dengan sel penyusunnya
adalah: pneumonosit tipe I (epitel skuamus simpleks,
berfungsi untuk pertukaran udara), pneumonosit
tipe II (sel kuboid, menghasilkan surfaktan untuk
mencegah kolaps alveoli). Kapiler darah kontak
dengan sel epitel.
Gambar A, B dan C adalah urutan pertumbuhan paru.
Gambar D dan E adalah pertumbuhan gelembung renang
Gelembung renang (vesiva natatoria) berasal dari evaginasi
lantai/atap faring.
Pertanyaan: mengapa paru-paru sebelah kanan lebih besar
dibandingkan paru-paru kiri?
• Pertumbuhan paru-paru di awali dengan pembentukan laring
– trakea – bronkus yang terjadi pada daerah faring di leher.
Kuncup bakal sistem pernafasan tersebut kemudian
berkembang arah kaudo-lateral, menuju ke kavum toraks.
Pada saat kuncup bakal paru tumbuh mencapai cavum toraks,
di bagian kiri cavum toraks sudah terdapat jantung yang
sedang berkembang, sehingga ruang perkembangan paruparu sebelah kiri tidak seluas paru-paru kanan yang
menyebabkan paru-paru kanan lebih besar dibandingkan
paru-paru kiri.
PERKEMBANGAN SISTEM
KARDIOVASKULER
• Darah dan pembuluhnya tumbuh dari pulau-pulau
darah pada splangnik mesoderm (sel mesenkim)
di dekat yolk
• Pada embrio ayam, pulau darah terlihat di area
opaka vaskulosa.
• Pembuluh darah primitif mula-mula berupa selapis
sel endotelium yang tumbuh di daerah ventral
foregut, sepasang kiri dan kanan, disebut kapiler
subintestinal
tumbuh ke anterior
kemudian naik ke dorsal, di daerah antara
metenteron dengan korda dorsalis
berkembang ke anterior dan posterior tubuh, sejajar
dengan kapiler subintestinal, disebut kapiler
supraintestinal
• Pada daerah midgut, kapiler supraintestinal
membentuk percabangan ke ventral menuju ke yolk,
disebut kapiler vitelina / kapiler omfalomesenterika
yang bermuara pada kapiler subintestinal
Terbentuknya jantung
• Bersamaan dengan terbentuknya divertikulum hepar,
sepasang kapiler subintestinal di ventral foregut
bergabung, berpindah dari lateral ke medial
membentuk jantung.
Dinding kapiler subintestinal menjadi lapisan
endokardium, sedangkan lapisan splangnik
mesoderm yang ada didekatnya membentuk lapisan
miokardium dan epikardium.
• Daerah coelom di ventral foregut disebut
perikardium, yang pada perkembangan lanjutan
membungkus jantung.
Terbentuknya aorta & arteri
Dengan adanya jantung, maka:
• Kapiler subintestinal di anterior jantung, disebut
aorta ventralis.
• Kapiler supraintestinal menjadi aorta dorsalis.
• Kapiler penghubung aorta ventralis dengan aorta
dorsalis, arah vertikal, letaknya di anterior jantung,
disebut arkus aorta.
Arkus aorta bertambah menjadi 6-7 pasang sesuai
dengan banyaknya kantung insang.
• Kapiler yang bercabang dari aorta dorsalis ke yolk
disebut arteria vitelina
Terbentuknya vena
•
•
Berkembang dari mesoderm.
Terdapat sepasang, disebut vena kardinalis:
v kardinalis komunis, letaknya vertikal, menuju jantung
v kardinalis anterior, di antero-dorsal jantung, sejajar
aorta dorsalis
v kardinalis posterior, di poetero-dorsal jantung
v kardinalis anterior dan posterior bermuara pada V
kardinalis komunis
•
Vena vitelina / V omfalomesenterika adalah
pembuluh yang membawa darah dari yolk menuju
ke jantung
Diferensiasi jantung:
• Sinus venosus: muara vena kardinalis komunis dan
vena vitelina
• Atrium (serambi) jantung, bagian posterior
jantung, muara dari sinus venosus
• Ventrikel (bilik) jantung, bagian anterior jantung,
lebih besar dari atrium, muara dari atrium
• Bulbus kordis, pelebaran pada pangkal aorta
ventralis
• Setelah diferensiasi jantung berpilin dan melipat ke
anterior sehingga sinus venosus dan atrium berada di
anterior-dorsal ventrikel dan bulbus kordis.
• Dengan terbentuknya alantois maka terjadi
percabangan aorta dorsalis menuju ke
alantois, disebut arteria alantois / arteria
umbulikalis.
Vena alantois / umbilikalis datang dari alantois
dan bermuara ke vena kardinalis komunis
• Pisces dan Amphibia tidak mempunyai
alantois, maka vena alantoisnya disebut vena
lateralis, yang mengangkut darah dari/ke
lateral tubuh.
Peredaran darah
• Vena vitelina di anterior hepar:
kiri
menyusut kemudian kapilernya bermuara
pada vena vitelina kanan.
Kanan
menjadi vena hepatika yang bermuara pada sinus
venosus
• Vena vitelina di posterior hepar: kanan dan kiri
bersatu menjadi vena porta hepatis yang membawa
darah dari usus (pada masa sebelum lahir juga
membawa darah dari kantung yolk).
• Dengan terbentuknya calon ginjal
(mesonephros), terbentuk vena subkardinalis
yang bergabung dengan vena cardinalis
posterior di anterior ginjal dan bersama-sama
memberi vaskularisasi ginjal.
• Pada Pisces dan Amphibia terdapat vena porta
renalis yaitu gabungan vena subkardinalis dengan
vena cardinalis posterior di anterior ginjal yang
beranatomosis dalam ginjal.
Pada Reptilia, Aves dan Mammalia menjelang
kelahiran vena cardinalis posterior di posterior
gabungan tersebut menyusut sehingga tidak ada
hubungan peredaran darah antara bagian kaudal
tubuh dengan ginjal. Percabangan vena subkardinalis
( disebut vena renalis) bermuara ke vena cava
posterior.
•
Vena kardinalis posterior yang menyusut
kemudian posisinya pindah ke medial dan menyatu antara
kiri dengan kanan
bergabung dengan vena
hepatika di anterior hepar
kemudian ke vena cava
posterior (sehingga vena hepatika bermuara dahulu ke
vena cava posterior sebelum masuk ke jantung).
• Vena kardinalis komunis berubah menjadi vena cava
anterior.
Pada Mammalia, vena cava anterior hanya yang kanan,
sedangkan yang kiri mengalami atropi atau bergabung
dengan kanan.
• Vena kardinalis anterior berubah menjadi vena
jugularis interna.
Vena jugularis externa tumbuh dari vena jugularis interna
sebelum bermuara pada vena cava anterior
• Vena alantois bermuara pada vena cava posterior di
samping hepar
kanan menyusut; kiri
berkembang dan membuat percabangan ke hepar
kemudian hubungan dengan vena cava posterior
hilang sehingga darah dari alantois atau plasenta
masuk ke hepar
vena hepatika
vena
cava posterior
Pada Aves, setelah menetas, vena alantois kiri
menjadi vena epigastrika
• Vena umbilikalis kiri pada Eutheria menghilang pada
waktu lahir, sedangkan arteri umbilikalis berubah
menjadi arteri iliaka interna (arteri hipogastrika).
• Vena lateralis, pada Amphibia setelah metamorphosis
menjadi vena iliaka (bagian posterior) dan vena abdominalis
(bagian anterior).
• Arcus aorta:
I – II hilang pada Pisces sampai Mammalia.
III – VI pada Pisces dan berudu Amphibia membawa
darah ke insang. Pada saat Amphibia
mengalami metamorphosis, arcus aorta III – VI
menyusut
Pada Amphibia setelah metamorphosis – Mammalia:
III menjadi arteria karotis komunis
IV menjadi arcus aorta
V hilang
VI menjadi arteria pulmonalis
• Reptilia: arcus aorta IV tetap ada sampai lahir,
kemudian bersatu menjadi aorta dorsalis di
posterior jantung.
• Aves: arcus aorta IV sebelah kanan tetap,
sedangkan yang kiri beratrofi kemudian hilang.
• Mammalia: arcus aorta IV yang kiri tetap ada,
sedangkan yang kanan hilang.
Jantung
• Pada atrium terbentuk septum interaurikularis sehingga
atrium menjadi 2 bagian, masing-masing berada di lateral
bulbus kordis.
Bulbus kordis berubah menjadi trunkus arteriosus pada Pisces
dan Amphibia; hilang pada Reptilia, Aves dan Mammalia
• Sinus venosus menyusut atau hilang
• Reptilia, Aves dan Mammalia: ventrikel kemudian memiliki
septum interventrikularis. Pada Reptilia septumnya tidak
lengkap.
• Jantung berdenyut sejak mulai terbentuk, mula-mula bagian
ventrikel, disusul atrium.
Hemopoiesis
• Pembentukan sel darah terjadi pada pulau-pulau darah di
daerah splangnik mesoderm di dekat yolk. Sel mesenkim pada
pulau-pulau darah berdiferensiasi menjadi 2 kelompok besar:
endotelium dan hemositoblast.
Endotelium menjadi lapisan tunika intima pembuluh darah,
sedangkan hemositoblast menjadi sel darah bersama
plasmanya.
• Mula-mula hemositoblas bertransformasi menjadi limfoblas,
monoblas, granuloblas dan eritroblas.Masing-masing sel
induk darah ini menumbuhkan sel-sel darah definitif.
• Pada perkembangan embrio lebih lanjut, beberapa organ
tubuh juga menghasilkan darah, yaitu: limfa, hati dan sumsum
tulang.
SISTEMA LIMFOID
Sistema limfoid tersusun atas organ limfoid yaitu organ yang tergabung dalam
sistim imun.
Organ
limfoid
Sumsum
tulang
Organ limfoid primer
Tempat pembentukan
calon limfosit
Thymus
Organ limfoid sekunder
Tempat transformasi
menjadi limfosit T
Bursa
Fabricius
Organ limfoid sekunder
Tempat transformasi
menjadi limfosit B
Lien
Organ limfoid tersier
Tempat limfosit berada
Nodus
limfatikus
Nodulus
limfatikus
Organ limfoid tersier
Tempat limfosit berada
Organ limfoid tersier
Tempat limfosit berada
Penggolongan organ limfoid
Perkembangan Organ Limfoid
Sumsum tulang
• Ada 2 macam: kuning dan merah, dapat berubah-ubah dari kuning ke merah atau sebaliknya
tergantung kondisi
• Terbentuk bersama osteogenesis
• Terdapat di rongga tengah tulang panjang, diantara trabekula tulang
• Darah yang masuk pada waktu osteogenesis membawa sel mesenkim.
Sel mesenkim berdiferensiasi menjadi osteosit dan sel retikuler. Sel retikuler kemudian
membentuk stroma dan hemositoblas.
• Skema hematopoiesis:
Sel Retikuler (di sumsum tulang, bersifat pluripoten)
Sel induk unipoten
megakariositoblas
megakariosit
trombosit
Sel induk unipoten
eritroblas
eritrosit
Sel induk unipoten
limfoblas
monosit
mieloblas
limfosit kecil
makrofag sel plasma
Sel induk unipoten
granulosit
eosinofil
netrofil
basofil
Thymus
•Tumbuh dari kantung insang III dan IV;
•Terdiri dari 2 lobus
•Tersusun atas 2 bagian: korteks dan medula.
Pada korteks limfosit lebih dominan dibandingkan medula. Stroma
tersusun atas serabut retikuler.
•Fungsi:
•
Penghasil limfosit T (timosit) untuk dikirim ke organ limfoid
tersier
•
Penghasil timosin yaitu hormon untuk pengontrol
pertumbuhan dan peran imunologis thymus serta organ
limfoid tersier
•
Penghasil limfokin yang bersifat sitotoksik untuk mencegah
migrasi dan mitosis sel asing
•
Penghasil IgT untuk merangsang produksi limfosit yang
disensitisasi
Bursa Fabrisius
• Tumbuh dari divertikulum kloaka
• Terdapat pada Aves
• Berfungsi memproses limfosit dari sumsum tulang untuk
dikirim ke oragn limfoid tersier (sel B) menjadi sel plasma
Lien
• Tumbuh dari sel-sel mesenkim sepanjang sisi kiri mesenterium
gastrium. Ditambah pembuluh darah membentuk sinus
• Tersusun atas pulpa putih dan pulpa merah
• Dibungkus oleh kapsula yang bercabang-cabang membentuk
trabekula dan mengandung otot polos
Nodus limfatikus
• Tumbuh dari gabungan pembuluh darah, pembuluh limfe
yang didukung oleh mesenkim, jaringan ikat dan limfoblas
• Terdapat sepanjang pembuluh limfe. Banyak terdapat di
daerah lipatan paha, leher, dan dinding saluran pencernaan
• Berkapsul, kemudian bercabang mebentuk trabekula
• Susunan: korteks, parakorteks dan medulla
Korteks dan medula merupakan daerah thymic
independent (sel B)
Parakorteks merupakan daerah thymic dependent (sel T)
• Nodulus limfatikus
• Tumbuh dari gabungan pembuluh limfe,
mesenkim, jaringan ikat dan limfoblas
• Tanpa kapsul dan mempunyai sentrum
germinale
• Banyak terdapat di submukosa traktus
digestivus (Lempelng Peyer), traktus
respiratorius