Minggu, 29 April 2012

Fertilisasi dan Implantasi


SIKLUS OVARIUM
            Saat pubertas, wanita mulai mengalami siklus bulanan secara teratur. Siklus seksual ini dikendalikan oleh hipotalamus. Gonadotropin- releasing hormon (GnRH) yang dihasilkan oleh hipotalamus bekerja pada sel-sel kelenjar hipofisis anterior yang pada gilirinnya mensekresikan gonadotropin. Hormon-hormon ini, follicle-stimulating hormon (FSH) dan luteinizing hormon (LH), merangsang dan mengontrol perubahan siklik pada ovarium.
            Pada awal setiap siklus ovarium, 15 sampai 20 folikel stadium primer dirangsang utk tumbuh di bawah pengaruh FSH. ( hormon ini tidak diperlukan untuk mendorong perkembangan folikel primordial ke tahap folikel primer, tetapi tanpanya, folikel-folikel primer ini akan mati dan menjadi atretik). Karena itu, FSH menyelamatkan 15 sampai 20 sel-sel ini dari cadangan folikel primer yang terus menerus terbentuk (lihat gambar 1). Pada keadaan normal, hanya satu dari folikel folikel ini mencapai tingkat kematangan sempurna, dan hanya satu oosit yang dikeluarkan yang lain mengalami degenerasi dan atretik. Pada siklus berikutnya, terjadi perekrutan kelompok folikel primer lain dan kembali dengan hanya satu folikel yang mencapai kematangan. Karena itu, sebagian besar folikel mengalami degenerasi tanpa pernah mencapai kematangan. Ketika suatu folikel mencapai atretik maka oosit dan sel folikular di sekitarnya berdegenerasi dan digantikan oleh jaringan ikat, membentuk korpus atretikum. FSH juga merangsang pematangan sel folikular (granulosa) yang mengelilingi oosit. Sebaliknya, proliferasi sel-sel ini diperantai oleh growth differentiation factor 9. Sel granulosa dan sel teka bekerja sama untuk menghasilkan estrogen yang (a). Menyebabkan endometrium  uterus masuk ke fase folikular atau proliferatif, (b). Menyebabkan penipisan mukus serviks sehingga sperma mudah lewat, dan (c). Merangsang hipofisis untuk mengeluarkan LH. Dipertengahan siklus, terjadi lonjakan LH yang (a). Meningkatkan konsentrasi maturation-promoting faktor (faktor pendorong pematangan), menyebabkan oosit menuntaskan meiosis I dan memulai meiosis II. (b). Merangsang pembentukan progesteron oleh sel folikular stroma (Luteinisasi) dan (c). Menyebabkan folikel pecah dan ovulasi.
Gambar 1. Dari cadangan folikel primordial, setiap hari sebagian mulai tumbuh dan berkembang menjadi folikel sekunder, dan pertumbuhan ini tidak bergantung pada FSH. Kemudian, seiring dengan perkembangan siklus, sekresi FSH merekrut folikel-folikel primer untuk memulai pembentukan folikel sekunder. Selama beberapa hari terakhir pematangan folikel sekunder, estrogen yang dihasilkan oleh sel folikular dan sel teka, merangsang peningkatan produksi LH oleh hipofisis dan hormon yang menyebabkan folikel masuk ke stadium pre-ovulasi, menuntaskan meiosis I, dan masuk ke tahap meiosis II, saat sel ini terhenti pada tahap metafase sekitar 3 jam sebelum ovulasi.

OVULASI
            Pada hari-hari segera sebelum ovulasi, di bawah pengaruh FSH dan LH, folikel sekunder tumbuh cepat hingga bergaris tengah 25 mm. Bersamaan dengan pembentukan akhir folikel sekunder terjadi peningkatan mendadak LH yang menyebabkan oosit primer menuntaskan meiosis I dan folikel masuk ke stadium preovulasi. Meiosis II juga dimulai, tetapi oosit terhenti pada metafase sekita 3 jam sebelum ovulasi. Sementara itu, permukaan ovarium mulai menonjol secara lokal, dan di apeks, muncul suatu titik avaskuler (stigma). Tingginya konsentrasi LH meningkatkan aktivitas kolagenase, menyebabkan dicernanya serat-serat kolagen yang mengelilingi folikel. Kadar prostaglandin juga meningkat sebagai respon terhadap lonjakan LH dan menyebabkan kontraksi otot lokal di dinding ovarium. Kontraksi ini mendorong keluar oosit yang bersama-sama dengan sel granulosa di sekitarnya dari regio kumulus oofurus, lepas bebas (ovulasi) dan mengapung keluar dari ovarium (lihat gambar 2 dan 3). Sebagian sel kumulus oofurus kenudian menata dirinya dengan mengelilingi zona pelusida untuk membentuk korona radiata.
Gambar 2. A. Folikel pre-evolusi menonjol keluar permukaan ovarium. B. Ovulasi, oosir berada pada metafase meiosis II, dikeluarkan dari ovarium bersama dengan sejumlah sel kumulus oofurus. Sel folikuler yang tetap berada di dalam folikel yang kolaps berdiferensiasi menjadi sel luteum. C. Korpus Luteum, Perhatikan ukuran korpus luteum yang besar akibat hipertrofi dan akumulasi lemak dalam sel granulosa dan sel teka interna, selian itu folikel berisi oleh fibrin.

KORPUS LUTEUM
            Setelah ovulasi, sel granulosa yang tetap berada di dinding folikel yang pecah, bersama sel dari teka interna, mengalami vaskularisasi oleh pembuluh sekitar. Di bawah pengaruh LH, sel-sel ini membentuk pigmen kekuningan dan berubah menjadi sel luteum yang membentuk korpus luteum  dan mengluarkan hormon progesteron. Progesteron bersama dengan hormon estrogenik, menyebabkan mukosa uterus masuk ke stadium progestasional atau sekretorik sebagai persiapan untuk implantasi mudigah.



TRANSPOR OOSIT
            Segera sebelum ovulasi, fimbrae tuba uterina menyapu permukaan ovarium, dan tuba ini sendiri mulai berkontraksi secara ritmis. Diperkirakan bahwa oosit yang dikelilingi oleh beberapa sel granulosa terbawa ke dalam tuba oleh gerakan menyapu dari fimbrae ini dan oleh gerakan silia di lapisan epitel. Setelah berada di dalam tuba, sel-sel kumulus menarik prosesus sitoplasmanya dari zona pelusida dan kehilangan kontak dengan oosit.
            Setelah berada di tuba uterina, oosit didorong oleh silia dengan kecepatan transporatasi diatur oleh status endokrin selama dan setelah ovulasi. Pada manusia, oosit yang tealh dibuahi mencapai lumen uterus dalam waktu sekitar 3 sampai 4 hari.



Gambar 3. Hubungan fimbriae dan ovarium. Fimbriae mengambil oosit dan menyapunya ke dalam tuba uterina
KORPUS ALBIKANS
            Jika tidak terjadi pembuahan, korpus luteum akan mencapai perkembangan maksimal sekitar 9 hari setelah ovulasi. Badan ini mudah dikenali sebagai tonjolan kekuningan di permukaan ovarium. Kemudian korpus luteum menciut akibar degenerasi sel luteum dan membentuk masa jaringan parut fibrotik, korpus albikans. Secara bersamaan produksi progesteron menurun yang memicu perdarahan haid. Jika oosit dibuahi, degenerasi korpus luteum akan dhambat oleh human chorionic gonadotropin (HCG), gonadotropin korion manusia, suatu hormon yang dikeluarkan oleh sinsitiotrofoblas mudigah yagn sedang terbentuk. Korpus luteum terus tumbuh dan membentuk korpus luteum kehamilan. Pada akhir bulan ketiga, struktur ini mungkin berukuran sepertiga sampai setengah dari ukuran total ovarium. Sel-sel luteum yang berwarna kekuningan terus mengeluarkan progesteron sampai akhir bulan keempat, setelah ini sel-sel tersebut secara perlahan mengalami regresi karena sekresi progesteron oleh komponen trofoblastik plasenta sudah memadai untuk mempertahankan kehamilan. Pengangkatan korpus luteum kehamilan sebelum bulan keempat biasanya menyebabkan abortus.


Gambar 4. A. Mikrograf elektro scanning pengikatan sperma ke pelusida. B. Tiga fase penetrasi oosit, pada fase 1, spermatozoa menembus sawar korona radiata; pada fase 2, satu atau lebih spermatozoa menembus zona pelusida; pada fase 3, satu spermatozoa menembus membran oosit sambil kehilangan membran plasmanya sendiri. Inset memperlihatkan spermatosit normal dengan tudung kepala akrosom.




FERTILISASI
            Fertilisai (Pembuahan), proses penyatuan gamet pria dan wanita, terjadi didaerah ampula teba uterina. Ini adalah bagian terlebar tuba dan terletak dekat dengan ovarium. (Lihat gambar 3).
            Spermatozoa mungkin tetap dapat hidup didalam saluran reproduksi wanita selama beberapa hari. Hanya 1 % sperma yang mengendap di vagina masuk ke serviks, tempat sperma tersebut mungkin bertahan hidup berjam-jam. Pergerakan sperma dari serviks ke tuba uterina terjadi melalui dorongan dirinya sendiri , meskipun gerakan tersebut juga mungkin dibantu oleh gerakan cairan yang tercipta oleh silia uterus. Perjalanan dari serviks ke oviduktus memerlukan waktu minimal 2 sampai 7 jam dan setelah mencapai istmus, sperma menjadi kurang gesit dan berhenti berimigrasi. Saat ovulasi, sperma kembali gesit, mungkin karena kemoaktraktan yang dihasilkan oleh sel-sel kumulus disekitar sel telur, dan berenang menuju ampula, tempat pembuahan terjadi. Spermatozoa tidak mampu membuahi oosit segera setelah tiba disaluran genetalia wanita karena harus menjalani (a) kapasitas dan (b) reaksi akrosom.
            Kapasitas adalah suatu masa penyesuaian didalam reproduksi wanita, yang pada manusia berlangsung sekitar 7 jam. Selama periode ini, selubung glikoprotein dan protein plasma semen disingkirkan dari membran plasma yang menutupi regio akrosom spermatozoa. Hanya sperma yang telah berkapasitas dapat menembus sel-sel korona radiata dan mengalali reaksi akrosom
            Reaksi akrosom adalah terjadi setelah pengikatan ke zona pelusida, dipicu oleh protein-protein zona. Reaksi ini memuncak pada pelepasan enzim-enzim yang diperlukan untuk menembus zona pelusida, termasuk bahan mirip akrosin dan tripsin (lihat gambar 4).
            Fase pembuahan mencakup fase :
1.      Penetrasi korona radiata
2.      Penetrasi zona pelusida
3.      Penyatuan membran sel sperma dan oosit
Fase I : Penetrasi Korona Radiata
            Dari 200 hingga 300 juta spermatozoa yang diletakkan di saluran genetalia wanita, hanya 300 – 500 yang mencapai tempat pembuahan. Dan hanya satu yang dapat membuahi sel telur. Diperkirakan bahwa spermatozoa-spermatozoa yang lain membantu untuk menembus sawar pelindung gamet wanita. Sperma yang telah menjalani kapasitas dapat bebas melewati sel-sel korona (lihat gambar 4).
Fase II : Penetrasi Zona Pelusida
            Zona ini adalah suatu selubung glikoprotein yang mengelilingi sel telur yang mempermudah dan mempertahankan pengikatan sperma dan memicu reaksi akrosom. Baik pengikatan maupun reaksi akrosom diperantai oleh ligan ZP3, suatu protein zona pelusida. Pelepasan enzim-enzim akrosom (akrosin) memungkinkan sperma menembus zona dan berkontak dengan membran plasma oosit. Permeabilitas zona pelusida berubah ketika kepala sperma berkontak dengan permukaan oosit. Sebaliknya enzim- enzim ini mengubah sifat zona pelusida untuk mencegah penetrasi sperma dan menginaktifkan tempat reseptor spesifik spesies untuk spermatozoa dipermukaan zona. Spermatoza lain dapat terbenam di zona pelusida, tetapi hanya satu yang tampaknya dapat menembus oosit (lihat gambar 5).


Gambar 5. A. Oosit segera setelah ovulasi yang memperlihatkan gelondong pada pembelahan meiotik keua. B. Sebuah spermatozoa telah membantu oosit yang telah menyelesaikan pembelahan meiotiknya yang kedua. Kromosom oosit tersusun dalam nukleus vesikular, pronukleus wanita. Kepala beberapa spermatozoa tertahan di zona pelusida. C. Pronukleus wanita dan pria. D,E. Kromosom tersusun pada gelondong, terbelah secara longitudinal, dan bergerak ke kutub yang berlawanan. F. Stadium dua sel

Fase III : Fusi Membran Sel Sperma dan Oosit
            Perlekatan awal sperma ke oosit sebagian diperantai oleh interaksi integrin oosit dan ligannya, disintegrin, di sperma. Setelah melekat, membran plasma sperma dan sel telur menyatu (lihat gambar 4). Karena membran plasma yang membungkus tudung kepala akrosom lenyap sewaktu reaksi akrosom, penyatuan sebenarnya terjadi antara membran oosit dan membran yang membungkus bagian posterior kepala sperma. Pada manusia baik bagian kepala maupun ekor spermatozoa masuk ke dalam sitoplasma oosit, tetapi membran plasma ditinggalkan di belakang di permukaan oosit. Segera setelah spermatozoa masuk ke oosit, sel telur berespons dengan tiga cara :

1.      Reaksi korteks dan zona
Akibat pembebasan granula oosit di korteks yang mengandung enzim-enzim lisosom maka membran oosit menjadi tidak dapat ditembus oleh spermatozoa lain, dan zona pelusida mengubah struktur dan komposisinya untuk mencegah pengikatan dan penetrasi sperma. Reaksi-reaksi ini mencegah polispermi (penetrasi lebih dari satu spermatozoa ke dalam oosit).
2.      Melanjutkan pembelahan meiotik kedua
Oosit menuntaskan pembelahan meiotik keduanya segera setelah masuknya spermatozoa. Salah satu dari sel anak yang hampir tidak mendapat sitoplasma, dikenal sebagai badan polar kedua, sel anak yang lain adalah oosit definitf. Kromosomnya (22 plus X) tertata dalam sebuah nukleus vesikular yang dikenal sebagai pronukleus wanita. (lihat gambar 5).
3.      Pengaktifan metabolik sel telur
Faktor yang mengaktifkan ini dibawa oleh spermatozoa. Pengaktifan pascafusi dapat dianggap untuk meliputi proses selular dan molekular awal yang berkaitan dengan embriogenesis dini.

Sementara itu, spermatozoa bergerak maju hingga terletak berdekatan dengan pronukleus wanita. Nukleus spermatozoa membengkak dan membentuk pronukleus pria, ekor terlepas dan berdegenerasi. Secara morfologis, pronukleus pria  dan wanita tidak dapat dibedakan dan akhirnya keduanya berkontak erat dengan dan kehilangan selubung nukleusnya. Selama pertumbuhan pronukleus pria dan wanita , masing-masing pronukleus harus mereplikasikan DNAnya. Jika tidak masing-masing sel dari zigot dua-sel hanya memiliki separuh dari jumlah normal DNA. Segera setelah sintesis  DNA, kromosom tertata pada gelendong sebagai persiapan untuk pembelahan mitotik normal. 23 kromosom ibu dan 23 kromoso ayah memisah secara longitudinal di sentromer, dan kromatid-kromatid yang berpasangan tersebut bergerak ke kutub yang berlawanan sehingga masing-masing sel zigot memperoleh jumlah kromosom dan DNA diploid. Sewaktu kromatid berpasangan bergerak ke kutub yang berlawanan, tebentuk suatu alur dipermukaan sel yang secara bertahap membagi sitoplasma menjadi dua bagian.
Gambar 6. A. Foto phase contrast dari stadium pronukleus oosit manusia yang telah dibuahi dengan pronuklesu pria dan wanita. . B. Stadium dua-sel pada zigot manusia.


Hasil utama pembuahan adalah sebagai berikut:
Pemulihan jumlah diploid kromosom, separuh dari ayah dan separuh dari ibu. Karena itu, zigot mengandung kombinasi baru kromosom yang berbeda dari kedua orang tuanya. Penentuan jenis kelamin individu baru. Sperma pembawa kromosom X mengahasilkan mudigah wanita (XX), dan sperma pembawa kromosom Y menghasilkan mudigah pria (XY). Karena itu, jenis kelamin kromosomal mudigah ditentukan saat pembuahan. Inisiasi pembuahan. Tanpa pembuahan, oosit biasanya berdegenerasi 24 jam setelah ovulasi.



CLEAVAGE (PEMBELAHAN)
            Jika telah mencapai stadium dua sel, zigot akan mengalami serangkaian pembelahan meiotik sehingga jumlah selnya bertambah. Sel-sel ini yang semakin kecil pada setiap kali pembelahan, dikenal sebagai blastomer (lihat gambar 7). sampai stadium delapan-sel, sel-sel ini berkumpul secara longgar membentuk gumpalan. Namun setelah pembelahan ketiga, blastomer memaksimalkan kontak satu sama lain. Membentuk suatu bola sel padat yang disatukan oleh tatu erat. Proses ini, pemadatan, memisahkan sel-sel bagian dalam yang berkomunikasi secara ekstensif melalui taut celah (gap junction), dari sel-sle luar. Sekitar 3 hari setelah pembuahan sel-sel mudigah kembali membelah untuk membentuk morula 16 sel. Sel dibagian dalam morula membentuk massa sel dalam, dan sel-sel disekitarnya membentuk massa sel luar. Massa sel dalam menghasilkan jaringan mudigah yang sebenarnya, dan massa sel luar membentuk trofoblas yang kemudian berkembang menjadi plasenta.

Gambar 7. Perkembangan zigot dari stadium dua-sel hingga ke stadium morula lanjut. Stadium dua-sel tercapai sekitar 30 jam setelah pembuahan; stadium empat sel tercapai setelah sekitar 40 jam; stadium 12-16 sel tercapai setelah sekitar 3 hari; dan stadium morula lanjut tercapai setelah sekitar 4 hari. Selama periode ini, blastomer dikelilingi oleh zona pelusida yang lenyap pada akhir hari keempat.





PEMBENTUKAN BLASTOKISTA
            Pada waktu morula masuk ke rongga uterus, cairan mulai merembes menembus zona pelusida ke dalam ruang antar sel massa sel dalam. Secara bertahap ruang antar sel menjadi konfluen dan akhirnya terbentuk sebuah rongga, blastokel (lihat gambar 9). pada waktu ini mudigah disebut blastokista.  Sel-sel di massa sel dalam yang sekarang disebut embrioblas, terletak di satu kutub, dan sel-sel di massa sel luar, atau trofoblas, menggepeng dan membentuk dinding epitel blastokista. Zona pelusida telah lenyap sehingga implantasi dapat dimulai. Pada manusia, sel-sel trofoblastik di atas kutub embrioblas mulai menembus diantara sel-sel epitel mukosa uterus sekita hari keenam. L-selektin di sel trofoblas dan reseptor karbohidrat di epitel uterus memerantai perlekatan awal blastokista ke uterus. Selektin adalah protein pengikat karbohidrat yang terlibat dalam interaksi antara leukosit dan sel endotel yang memungkinkan leukosit dalam aliran darah tetangkap. Mekanisme serupa diperkirakan bekerja pada penangkapan blastokista dari rongga uterus oleh epitel uterus. Setelah selektin tetangkap, perlekatan dan invasi lebih lanjut oleh trofoblas melibatkan integrin yang diekspresikan oleh trofoblas dan molekul matriks ekstra sel laminin dan fibronektin. Reseptor integrin untuk laminin medorong perlekatan, sedangkan resptor fibrinektin merangasang migrasi. Molekul-molekul ini juga berinterakasi disepanjang jalur transduksi sinyal untuk mengatur diferensiasi trofoblas sehingga implantasi adalah hasil kerja sama trofoblas dan endometrium. Karena itu, pada akhir minggu pertama perkembangan, zigot manusia telah melampaui stadium morula dan blastokistaa dan telah mulai tertanam di mukosa uterus.




Gambar 8. Mikrograf elektron scanning mudigah delapan sel mencit yang belum memadat, A. Telaah memadat. B. Pada keadaan belum memadat, tepi masing-masing blastomer tampak jelas, sedangkan setelah pemadatan kontak antar sel menjadi maksnimal dan batas-batas sel menjadi kabur


Gambar 9. A. Potongan blastokista 107 sel manusia yang memperlihatkan massa sel dalam dan sel trofoblas. B. Rongga uterus pada sekitar 4,5 hari. Biru, massa sel dalam atau embrioblas; hijau, trofoblas. C. Gambaran skematik blastokista pada hari keenam perkembangan yang memperlihatkan sel trofoblas yang terletak di kutub embrional blastokistatelah mulai menembus mukosa uterus. Blastokista manusia mulai menembus mukosa uterus pada hari keenam perkembangan.


UTERUS SAAT IMPLANTASI
            Dinding uterus terdiri dari tiga lapisan : a. Endometrium atau lapisan mukosa di dinding bagian dalam, b. Miometrium, lapisan tebal otot polos, dan c. Perimetrium, lapisan peritoneum yang menutupi dinding sebelah luar (lihat gambar 10). Dari pubertas hingga menopause, endometrium mengalami perubahan dalam siklus sekitar 28 hari di bawah pengaruh hormon ovarium. Selama siklus haid ini, endometrium melewati tiga stadium, fase folikular atau proliferasi, fase sekretorik atau progestasional dan fase haid (lihat gambar 10). Fase proliferasi, berada di bawah pengaruh estrogen dan sejajar dengan pertumbuhan folikel ovarium. Fase sekretorik dimulai sekitar 2 sampai 3 hari setelah ovulasi sebagai respons terhadap progesteron yang dihasilkan oleh korpus luteum. Jika tidak terjadi pembuahan, pelepasan endometrium akan menandai dimulainya fase haid. Jika terjadi pembuahan endometrium akan membantu implantasi dan ikut membentuk plasenta.
            Pada saat implantasi mukosa uterus berada dalam fase sekretorik, yaitu saat kelenjar-kelenjar dan arteri-arteri uterus bergelung-bergelung dan jaringan menjadi tebal-basah. Akibatnya dapat dikenali adanya tiga lapisan di endometrium yaitu : lapisan kompaktum  dibagian superfisial dan lapisan basale yang tipis. Dalam keadaan normal, blastokista manusia tertanam di endometrium di sepanjang dinding anterior atau posterior korpus uteri, tempat blastokista itu terbenam di antara lubang-lubang kelenjar (lihat gambar 11).
            Jika oosit tidak dibuahi, venula dan ruang sinusoid secara bertahap dipenuhi oleh sel darah, dan tampak diapedesis darah yang ekstensif ke dalam jaringan. Satu fase haid dimulai, darah keluar dari arteri-arteri superfisial, dan kepingan-kepingan kecil stroma dan kelenjar terlepas. Selama 2 sampai 4 hari ke depan lapisan kompaktium dan spongiosum dikeluarkan dari uterus, dan lapisan basale menjadi satu-satunya bagian endometrium yang tersisa (lihat gambar 12). Lapisan ini yang memeiliki pasokan artei sendiri yaitu arteri basalis, yang berfungsi sebagai lapisan regeneratif dalam membentuk kembali kelenjar dan arteri pada fase proliferasi.
Gambar 10. Proses selama minggu pertama pembentukan manusia. 1. Oosit setelah ovulasi; 2, pembuahan sekitar 12-24 jam setelah ovulasi; 3, stadium pronukleus pria dan wanita; 4, gelendong pada pembelahan mitotik pertama; 5, stadium dua-sel (usia sekitar 30 jam).; 6, morula yang mengandung12-16 blastomer (usia sekitar 3 hari); 7, stadium morula lanjut yang tiba di lumen uterus (usia 4 hari); 8, stadium blastoksita dini (usia 4,5 hari, zona pelusida telah lenyap); dan 9, fase awal implantasi (usia blastokista sekitar 6 hari). Ovarium memperlihatkan stadium-stadium transformasi antara folikel primer dan folikel pre-ovulasi serta korpus luteum. Endometrium diperlihatkan dalam stadium progestasional.

Gambar 11. Perubahan pada mukosa uterus yang berkorelasi dengan perubahan di ovarium. Implantasi blastokista telah menyebabkan terbentuknya korpus luteum kehamilan yang berukuran besar. Aktivitas sekretorik endometrium meningkat bertahap akibat banyaknya progesteron yang dihasilkan oleh korpus luteum kehamilan.


Gambar 12. Perubahan pada mukosa uterus (endometrium) dan perubahan setara di ovarium selama siklus haid biasa tanpa pembuahan.