Embriologi Vertebra

Pengembangan bentuk tubuh dimulai selama fase gastrula, sebuah proses di mana trilaminar

embrio disc dibuat dari bilaminar disc (Gambar 1). Primitive streak, notochord berkembang

selama gastrulasi, yang biasanya terjadi pada minggu ketiga kehamilan. Notochord dan somit

adalah struktur yang paling signifikan bertanggung jawab untuk pengembangan dari kolom

vertebral. Epiblastic cell bermigrasi dari permukaan dalam dari primitive streak (Gambar 2).

Selanjutnya, sel-sel terus bermigrasi dan menciptakan mesoderm embrio. Beberapa faktor

pertumbuhan embrio diperkirakan untuk menginduksi migrasi sel-sel dari primitive streak.

Migrasi sel berlanjut sampai minggu keempat dimana primitive streak mengalami regresi dan

menghilang di wilayah sacrococcygeal.1

Gambar 1. Fase Gastrula. 1

Vertebra ini berasal dari sel sel mesenkim yang membentuk paraxial mesoderm (sel mesenkim

yang mengelilingi notochord dan neural tube). Paraxial mesoderm ini terdiri atas Sclerotome

sebagai pembentuk tulang vertebra dan Dermoyotome sebagai pembentuk kulit dan otot. Sel sel

mesenkimal ini mengalami 2 fase yaitu cartilogenous stage dan bony stage. Sclerotome yang

mengelilingi neural tube akan berfusi sehingga terbentuk body of vertebra. Fusi dari arah kaudal

ke kranial segmen sclerotome yang berbeda). Sedangkan mesenkim yang berada diantara

vertebral body yang terbentuk akan berkembang menjadi intervertebral disc. 1

Gambar 2. Migrasi Sel dari Primitive Streak. 1

Sekelompok sel khusus yang bermigrasi melalui primitive node, yang terletak di ujung kranial

primitive streak. Sel-sel migrasi yang paling anterior membentuk lempeng prechordal, sedangkan

yang bermigrasi paling posterior membentuk notochordal process. Lempeng prechordal

memiliki beberapa fungsi, termasuk pencegahan migrasi anterior dari notochordal process.

notochordal process berkembang menjadi notochord dan akan menjadi representasi awal

vertebra dan tulang kerangka. Selain itu, Nolting et al. menggambarkan pentingnya notochord

dalam jalur sinyal berbagai selama perkembangan embrio. 1

Gambar 3. Notochordal Process1

Sel-sel bermigrasi melalui primitive node membentuk notochordal process. Sel-sel ini pada

akhirnya menyatu dengan sel endodermal dari yolk sac, menciptakan pembukaan antara yolk sac

dan amnion. Namun, sisa sel-sel notochordal process menyesuaikan diri untuk membuat piring

notochordal, yang kemudian akan melipat membentuk notochord yang berisi central canal

(Gambar 4). 1

Pada kedua sisi notochord, mesoderm dibedakan menjadi tiga bidang utama: paraksial,

intermediate dan lateral mesoderm (Gambar 4). Empat puluh dua sampai 44 pasang somit

akan terbentuk dari mesoderm paraksial pada akhir minggu kelima. Pengembangan somit terjadi

dalam arah craniocaudal dan pada akhirnya akan terjadi pembentukan tulang kepala, tulang

belakang, struktur tulang lainnya dan otot. Jumlah somit dapat digunakan untuk memperkirakan

usia embrio. Sel-sel sclerotome bertanggung jawab untuk pembentukan tulang belakang, dan

dermomyotomes sel otot, dan dermis di atasnya. Selama minggu keempat, sel-sel sclerotome

bermigrasi ke arah dan di sekitar tabung notochord dan saraf. 1

Gambar 4. Notochordal Plate. 1

Setelah sclerotomes mengelilingi notochord dan neural tube, masing-masing tingkat akan

terpisah menjadi daerah sel longgar dan area sel padat. Diskus intervertebralis akan terbentuk

antara dua lapisan sel (Gambar 5). Pola ini akan menjadi model untuk masa depan segmentasi

dan diferensiasi dari sistem saraf dan suplai darah bagi tubuh. Lapisan sclerotome akan

membentuk annulus fibrosus.2

Nucleus pulposus akan berkembang di dalam anulus dari notochord. O'Rahilly menjelaskan, satu

vertebra lengkap membutuhkan dua somit untuk berinteraksi dengan baik dengan satu sama lain

dalam rangka perkembangan normal. Kegagalan segmentasi yang tepat dapat mengakibatkan

kelainan bawaan.2

Gambar 5. Sclerotome dan Desmomyotome. 1

Perkembangan koluma vertebralis dimulai melalui induksi chorda dorsalis sehingga bagian

sklerotom dihasilkan dari pelepasan somit dan menghasilkan sel mesenkim yang menebal di

sekeliling korda dan menjadi bakal vertebra. Blastema mesenkimal ini mula-mula berubah

menjadi sgemen berbentuk kubus (bakal corpus vertebrae) yang di bagian tengahnya terletak

batang sumbu penghubung korda. Kemudian terjadi pertumbuhan segmental kea rah lateral dan

dorsal. Namun, segmentasi dasar tetap dipertahankan hanya di dorsal pada daerah arcus

vertebrae dan processus spinosus. Dengan terjadinya penulangan corpus vertebrae terjadi suatu

segmentasi ulang. Tiap setengah bagian cranial segmen menyatu dengan setengah bagian kaudal

segmen yang bersebelahan di atasnya pada corpus vertebrae dan korda berdegenerasi pada

daerah tersebut. di antara dua korpus vertebra yang baru terbentuk, mesenkim akan membentuk

diskus intervertebralis dan sisa korda menjadi nucleus pulposus.2

Gambar 6. Vertebra. 1

Terjadinya fusi sclerotomes yang berdekatan menciptakan centrum, yang selanjutnya

berkembang menjadi vertebra. Sel-sel yang awalnya bermigrasi dekat dengan neural tube, bukan

notochord, akan berkembang menjadi neural arches yang terdiri dari dua pedikel, bagian kiri-

kanan dari lamina, dan processus spinosus. Dua bagian lengkungan vertebral berkembang secara

terpisah dan harus berfusi satu sama lain. Tulang belakang terdiri dari tujuh serviks vertebra, dua

belas vertebra toraks, lima vertebra lumbal, sakrum dan tulang ekor. Pintu keluar saraf tulang

belakang antara vertebra melalui foramina intervertebralis yang akan menyediakan persarafan

seluruh tubuh.2

Selama minggu keenam, setelah sel-sel bermigrasi dan struktur tulang belakang mulai menyatu,

sinyal dari notochord dan tabung saraf menginduksi chondrification struktur terkait. Setelah

chondrification, osifikasi akan dimulai. Pusat osifikasi dapat ditemukan di tiga bidang utama

dalam tulang: satu di centrum dan satu di setiap sisi dari lengkungan vertebral (Gbr. 7). Centrum

berartikulasi dengan neural arches pada saat lahir, dan fusi terjadi antara usia 5 dan 8 tahun.

Asimetri dapat menyebabkan cacat bawaan. Selain itu, cacat pada proses chondrification dan

osifikasi menyebabkan beberapa kelainan bawaan yang paling umum.1

Gambar 7. Proses Osifikasi.1

Sinyal molekul dari notochord bertanggung jawab untuk diferensiasi dan, pada akhirnya,

chondrification dan osifikasi dari vertebra. Sistem saraf embrio berasal dari permukaan ektoderm

dari diskus trilaminar dan mulai berkembang pada minggu ketiga. Pia mater, arakhnoid mater

dan dura mater dan surround melindungi sumsum tulang belakang. The pia mater dan arachnoid

berasal dari neural crest, sedangkan dura mater berasal dari mesenkim.1

Selama periode janin, kurva normal dari kolom vertebral berbentuk kyphotic. Lekukan lordotic

pada serviks dan lumbar berkembang sekunder pada masa bayi. Lordosis di vertebra serviks

berkembang sebagai akibat dari posisi mempertahankan posisi leher tegak. Lordosis lumbal

sebagai akibat dari postur duduk dan kemudian berdiri.1

Studi telah memperkirakan terdapat 30% sampai 60% kasus kelainan bawaan pada anak-anak

dengan deformitas tulang belakang. Cacat terkait utama melibatkan

sindrom VACTERL. VACTERL adalah singkatan dengan setiap huruf mewakili cacat terkait,

anomali tulang belakang, anus imperforata, kelainan jantung, tracheoesophageal

fistula, displasia ginjal dan malformasi ekstremitas. Sindrom klasik lain yang berhubungan

dengan tulang belakang bawaan cacat adalah Klippel-Feil. Berbagai kelainan intraspinal juga

dapat diamati pada pasien dengan deformitas tulang belakang. Selain itu, terdapat beberapa

kelainan structural yang dapat berhubungan, termasuk preauricular tag pada telinga, hipoplasia

rahang bawah, bibir sumbing, dan absennya uterus atau vagina. Sistem genitourinari mungkin

yang paling sering terlibat dengan kelainan bawaan tulang belakang.1

Macewen et al. melaporkan 20% dari kasus anomali saluran kemih terdapat pada pasien dengan

kelainan tulang belakang bawaan. Bukti yang mendukung temuan itu berasal dari

fakta bahwa mesoderm membentuk tulang belakang juga bertanggung jawab untuk pembentukan

mesonefros. Wilayah medial dari mesoderm ini membentuk tulang belakang sementara

ventrolateral dari mesoderm membentuk mesonefros. Banyak kelainan yang timbul dalam sistem

genitourinari tidak memerlukan pengobatan. Namun, Macewen et al. melaporkan bahwa 6% dari

pasien mungkin memiliki anomali yang signifikan secara klinis. Penulangan korpus vertebra

terjadi dalam tiga pusat ossifikasi, yaitu di daerah corpus vertebrae (endochondral ossification)

dan di masing-masing arcus vertebrae ( periosteal ossification).1

Sistem jantung dan pernapasan dapat terlibat dalam kasus kelainan bawaan tulang belakang.

Beberapa studi telah menunjukkan insiden yang lebih tinggi dari cacat jantung bawaan pada

pasien dengan anomali kongenital tulang belakang, dan banyak pasien mungkin mengalami

kesulitan dengan respirasi karena lekukan yang abnormal tulang belakang. Anomali ini juga

dapat berakibat fatal dan harus didiagnosis dan diobati sebelum terlambat. Kelainan tulang

belakang memiliki potensi untuk mempengaruhi sumsum tulang belakang dan saraf terkait.

Gejala neurologis dapat berkisar dari tanda motorik atau tanda sensorik, tergantung pada jenis

dan tingkat keparahan kelainan.2

Klasifikasi Kelainan Kongenital

Ketika mendiskusikan kelainan bawaan, penting untuk mengidentifikasi jenis malformasi,

deformitas yang dihasilkan dan wilayah tertentu dari tulang belakang di mana malformasi terjadi.

Kelainan tulang belakang dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok utama: cacat tabung

saraf, cacat segmentasi dan cacat pembentukan (Gbr. 8).1

Seperti dibahas di bagian sebelumnya, mesenkim menciptakan model untuk struktur tulang,

sedangkan sinyal dari notochord menginduksi perkembangan tulang yang normal. Abnormal

mesenkim, abnormal notochord dan kelainan genetik yang mempengaruhi sinyal dapat

mempengaruhi janin untuk perkembangan abnormal dari tulang kerangka. Bawaan anomali

pengembangan tulang belakang yang terlihat secara klinis dapat merupakan hasil dari satu atau

campuran dari cacat tersebut.1

Kelainan pembentukan neural tube, kegagalan pembentukan dan kegagalan segmentasi. Neural

tube defect merujuk pada suatu kondisi di mana tabung saraf gagal untuk benar-benar menutup

selama minggu keempat perkembangan embrio. Akibatnya, struktur di atasnya terkena dampak

parah dan mungkin tidak dapat terbentuk. Banyak teori telah muncul untuk penyebab cacat

tabung saraf, dan beberapa penelitian menunjukkan bahwa faktor gizi dan lingkungan dapat

menyebabkan kecacatan ini. Selain itu, obat-obatan tertentu, seperti antikonvulsan, dapat

meningkatkan kemungkinan cacat tabung saraf. Penelitian juga telah menunjukkan bahwa

profilaksis dengan vitamin dan asam folat dapat mengurangi kemungkinan kerusakan tersebut.1

Gambar 8. Cacat Segmentasi dan Pembentukan. 1

Diagnosis dari tabung saraf cacat dapat diketahui bila ada tingkat alfa-fetoprotein yang lebih

tinggi. Kegagalan pembentukan timbul sebagai akibat dari tidak adanya elemen struktural

vertebra. Setiap wilayah vertebra yang mungkin akan terpengaruh: anterior, anterolateral,

posterior, posterolateral dan lateral. Jenis cacat tergantung pada daerah cincin tulang belakang

terpengaruh, yang akan mengubah pola pertumbuhan. Cacat yang dapat diamati berupa

hemivertebrae atau wedge-vertebrae (Gbr. 8). 1

Hemivertebrae adalah sisa-sisa tulang yang tidak menyelesaikan perkembangan normal dan

dapat sepenuhnya tersegmentasi, semisegmented atau nonsegmented. Segmented hemivertebrae

masih memiliki piring pertumbuhan baik cranially dan caudally. Fusi dengan

vertebrapada sisi cranial atau kaudal menciptakan hemivertebra semisegmented. 1

Nonsegmented vertebrae memiliki pengaruh yg lebih kurang pada terjadinya scoliosis. Ketika

kedua vertebrae membentuk ruang bagi hemivertebra, vertebra yang anomali disebut menjadi

incarcerated. Sebuah hemivertebra yang nonincarcerated selalu tersegmentasi penuh, dan

potensi efek baji lebih tinggi kemungkinannya untuk terjadi dalam perkembangan. 1

Sebagian besar kelainan umum memiliki etiologi multifaktorial, sulit untuk mengidentifikasi

salah satu faktor yang mungkin bertanggung jawab. Namun, penelitian telah mengkonfirmasi

penyebab berbagai kemungkinan, yang dapat membantu dalam pencegahan anomali. Janin yang

terkena paparan thalidomide selama tahap-tahap kritis pembangunan dapat mengalami cacat

bawaan yang berat. Selain itu, Ghidini et al. menerbitkan sebuah laporan kasus menunjukkan

bahwa ibu mengambil lovastatin telah menunjukkan meningkatnya risiko kelainan bawaan. Studi

lebih lanjut oleh Nora et al. telah menunjukkan bahwa beberapa senyawa progesten / estrogen

dapat meningkatkan kejadian anomali. 1

RFERENSI

1. Kaplan, K.M., et al. 2005. Embryology of The Spine and Associated Congenital

Abnormalities. The Spine Journal 5 (2005) 564–576.

2. Rohen, J.W. & Drecoll, E.L., 2002. Embriologi Fungsional. Jakarta; EGC.