DASAR FISIOLOGI PERTUMBUHAN DAN PERKEMBA

DASAR FISIOLOGI

PERTUMBUHAN DAN

PERKEMBANGAN

Dr. Trinovita Andraini, Mbiomed

outline

• Pendahuluan

• Peran hormon pada pertumbuhan dan perkembangan

Pendahuluan

• Pertumbuhan: berkaitan dengan masalah perubahan dalam besar, jumlah, ukuran, atau dimensi tingkat sel, organ maupun individu yang bisa diukur dengan ukuran berat, panjang, umur tulang dan keseimbangan metabolik

berdampak terhadap aspek fisik

 membutuhkan sintesis protein, termasuk pemanjangan tulang panjang dan penambahan jumlah dan ukuran sel jaringan lunak.

• Perkembangan: bertambahnya kemampuan dalam struktur dan fungsi tubuh yang lebih kompleks dalam pola yang teratur dan dapat diramalkan sebagai hasil dari proses pematangan

Pertumbuhan dan Perkembangan

• Terjadi secara sinkron

• Proses yang berkesinambungan sejak konsepsi sampai maturitas dewasa, yang dipengaruhi oleh faktor internal dan lingkungan

Kurva Pertumbuhan Normal

Faktor yang mempengaruhi tumbuh

kembang

FAKTOR INTERNAL FAKTOR EKSTERNAL

Genetik Lingkungan: Bio-

fisiko-psiko-sosial

Nutrisi

Stimulasi eksternal Hormonal:

- Mengontrol tumbuh kembang

- Mengatur

PERAN HORMON PADA

PERTUMBUHAN DAN

Peran hormon pada Pertumbuhan dan

Perkembangan

Hormon tiroid

Growth hormone

Somatomedin: IGF-1, IGF-2

Sex-hormone (androgen dan estrogen): memacu growth spurt pada

pematangan seksual

Peran hormon pada Pertumbuhan

dan Perkembangan

 Fetus

 terutama di pacu oleh hormon tertentu dari plasenta.

GH tidak berperan

 Saat lahir: Dipengaruhi GH dan hormon pertumbuhan lainnya

Percepatan tumbuh:

 Postnatal growth spurt

1. Hormon Toroid

• Hormon yg disekresi oleh kelenjar tiroid, yaitu T3 (triiodotironin) dan T4 (tiroksin)

• 90% produk sekretorik adalah T4

• T3 mempunyai aktivitas biologi tinggi

• Sebagian besar T4 diubah menjadi T3 melalui proses pengeluaran satu iodium dihati dan ginjal

• Sebagian besar T3 dan T4 diangkut kedarah dalam bentuk terikat ke protein plasma

• 3 protein plasma yg penting:

Peran pada Tumbuh Kembang

• Menstimulasi pertumbuhan dan perkembangan otak pada masa fetus sampai beberapa tahun post natal.

• Jika fetus tidak mensekresikan hormon tiroid dalam jumlah yang cukup maka pertumbuhan dan maturasi otak akan mengalami retardasi dan ukuran otak kecil dari normal tanpa terapi yang tepat pada masa awal kehidupan

neonatus defisiensi mental

• Meningkatkan efek kerja growth hormone pada jaringan

• Pada keadaan tidak ada hormon tiroid maka sekresi growth hormone juga tertekan

• Penting pada pertumbuhan normal dan maturasi tulang

• Anak Hipotiroid: pertumbuhan tulang terhambat dan penutupan epifis tertunda • Anak hipertiroid: pertumbuhan berlebih tulang skeletal anak lebih tinggi pada

Kretinisme

• Suatu kondisi akibat hipotiroidisme ekstrem yang diderita selama kehidupan janin, bayi atau anak-anak.

• Ditandai dengan gagalnya pertumbuhan dan retardasi mental

• Terjadi retardasi pertumbuhan, percabangan dan mielinisasi sel saraf pusat

• Pertumbuhan rangka lebih terganggu daripada

pertumbuhan jaringan lunak  jaringan lunak cenderung sangat membesar  pendek dan gemuk

2.

Growth Hormone

(GH)

• Disebut juga hormon somatotropin, merupakan hormon polipeptida yang terdiri dari 191 asam amino.

• Disintesis dan disekresi oleh hipofisis anterior

• Hormon ini menyebabkan pertumbuhan hampir semua

jaringan, melalui peningkatan mitosis, peningkatan ukuran sel, diferensiasi sel seperti sel tulang dan sel otot

• GH terikat pada protein plasma, separuh GH berada dalam keadaan terikat, yg merupakan cadangan hormon tsb

sebagai kompensasi terhadap besarnya fluktuasi sekresi hormon pertumbuhan

• GH dimetabolisme cepat di hati.

• waktu paruh 6-20 menit

• Pada dewasa sekresinya 0,2-1 mg/hari

Reseptor GH

•

Protein 620 asam amino dgn bagian ekstrasel yg

besar

- satu domain transmembran

- satu bagian besar didlm sitoplasma.

•

Anggota superfamili reseptor sitokin, juga mencakup

reseptor prolaktin

•

Gh memiliki 2 tempat ikatan untuk reseptor dan

berikatan dengan 2 reseptor.

•

Saat terikat pada salahsatu reseptor, tempat

pengikatan yg lain menarik subunit yg lain

membentuk suatu homodimer

Regulasi Sekresi GH

• Sekresi GH dikontrol hipotalamus

• Hipotalamus mensekresi:

1.growth hormone –releasing hormone (GRH)

2.growth hormone release-inhibiting factor (somatostatin)

 Ghrelin sintesis dan sekresi di lambung  menstimulasi aktivitas growth hormone

• Sekresi GRH  episodik

Growth Hormone (GH): Functions & Malfunctions

• IGF1 negative feedback  pituitary dan hypothalamus.

• Other factors affecting GHRH and somatostatin secretion include sleep, exercise,

stress and blood glucose levels.

• Estradiol also acts to

3. Somatomedin

•

Polipeptida faktor pertumbuhan

•

Aksinya berupa endokrin, parakrin atau autokrin

•

Somatomedin utama pada manusia :

• IGF 1 (somatomedin C) dan IGF 2

•

Strukturnya mirip dengan insulin kecuali rantai C

IGF 1

• Sekresi IGF1 sebelum lahirtidak tergantung GH

• Setelah lahirdistimulasi GHefek kuat stimulasi pertumbuhan

• Disekresi oleh hati dan jaringan lain

• Faktor lain yang mempengaruhi sekresi IGF 1: status nutrisi, umur, gonadotropin, hormon sex

• Konsentrasi di plasma me↑  masa kanak-kanak

• Mencapai puncak pada pubertas

• Menurun pada level yang rendahusia tua

IGF 2

• Sekresi IGF2 tidak dipengaruhi GH

• Berperan penting pada pertumbuhan janin sebelum lahir

• Dewasa gen IGF2 diekspresikan hanya pada pleksus koroideus dan meningen

Efek GH

•

Fungsi primer: pertumbuhan linier

•

GH meningkatkan sintesis protein dgn

meningkatkan ambilan asam amino dan

merangsang transkripsi dan translasi mRNA.

•

GH menurunkan katabolismee protein dgn

memobilisasi asam lemak sebagai sumber

energi,yg bersal dari jaringan adiposa

•

GH mempengaruhi metabolisme KH. Pada

kelebihan GH, menurunkan penggunaan KH dan

mengganggu ambilan oleh sel. Menimbulkan

Efek pertumbuhan

• GH menyebabkan tulang tumbuh melebar dan memanjang.

• GH melalui IGF-1 menstimulasi:

• proliferasi kartilago epifis sehingga menyediakan semakin banyak ruang untuk pembentukan tulang tulang tumbuh memanjang

• Aktivitas osteoblast tulang tumbuh melebar

SEKRESI GH YANG ABNORMAL

1. Defisiensi GH

Penyebab:

• Kerusakan hipofisis (defisiensi GH);

• Kerusakan hipotalamus (defisiensi GRH)

• Abnormalitas reseptor GH di jaringan (Laron dwarfism/ growth hormone insensitivity) dengan kadar GH yang tinggi, IGF1 plasma me↓

Bila terjadi pada saat:

• kanak-kanak  Dwarfism (“cebol” akibat gangguan perkembangan otot & tulang serta penimbunan lemak subkutan)

• dewasa  pertumbuhan telah rampung. Terjadi

penurunan massa & kekuatan otot rangka juga kepadatan tulang. Risiko payah jantung meningkat karena GH

2. Hipersekresi GH

Penyebab tersering: tumor sel yang memproduksi GH di hipofisis anterior.

• Bila terjadi pada saat:

• Jika terjadi pada masa dewasa  lempeng epifisis tempat pertumbuhan telah tertutup.

• Pengaruh hipersekresi GH berupa penebalan tulang & jaringan lunak (jaringan ikat & kulit).

• Pola pertumbuhan yang tidak berimbang – Akromegali (sangat jelas pada wajah & ekstremitas) dengan akibat bisa terjadi penjepitan saraf-saraf perifer. Timbul

4. Hormon Sex

• Pertumbuhan pada saat pubertas efek anabolik protein oleh androgen

• Pada ke 2 jenis kelamin, saa itu terjadi pe↑ sekresi androgen adrenal

• Pemberian estrogen dan androgen meningkatkan respons

hormon pertumbuhan terhadap rangsangan misalnya insulin dan arginin.

• Walaupun androgen dan estrogen pada awalnya merangsang pertumbuhan, keduanya akhirnya menghentikan pertumbuhan dengan menyebabkan epifisis menyatu dengan tulang panjang (penutupan epifisis).

5. Insulin

• Efek insulin pada pertumbuhan  pertumbuhan akan bermakna hanya apabila juga diberikan karbohidrat dan protein dalam jumlah besar bersama insulin.

Menyediakan energi yang dibutuhkan untuk metabolisme pertumbuhan

Mekanisme Kerja Insulin dalam Faal

Tulang

• Insulin meningkatkan pembentukan tulang, terjadi kehilangan tulang bermakna pada diabet yang tidak diobati.

6. Glukokortikoid

• Glukokortikoid  inhibitor kuat pertumbuhan

Pematangan Seksual

• Usia atau tahap dimana suatu organisme dapat bereproduksi

• Proses pematangan seksual disebut pubertas

• Ditandai dengan:

• Matangnya organ reproduksi dan memiliki kemampuan menghasilkan gamet

• Timbulnya karakteristik seks skunder

• Perubahan fisik dimana tubuh anak menjadi tubuh dewasa

Stadium

• Chilhood (8-9 thn), prepubertal stage: axis hipothalamus-hipofis-gonad dormant, Lh dan hormon sex tidak

ditemukan dalam serum, terjadi peningkatan DHEAS

• Peripubertal period, 3 tahun sebelum onset pubertas jelas: dalam serum selama tidur terdapat LH dimana sekresinya terjadi secara pulsatil yang merefleksikan episode pelepasan GnRH hipothalamus

• Pubertas awal: terjadi sebagai interaksi antara hipothalamus-hipofisis-gonad yang aktif

Adrenarche

• Terjadi peningkatan aktivitas kortek suprarenal (adrenarche) yang meningkatkan sekresi androgen adrenal

dehydroepiandrosteron (DHEAS)

• Terjadi mulai usia 6-8 tahun, sebelum terjadi peningkatan LH dan hormon seks lainnya

Penyebab Pubertas

•

Selama masa anak, hipothalamus sangat sensitif

terhadap umpan balik negatif yang dihasilkan oleh

sejumlah kecil estradiol & testosterone

•

saat pubertas, sensitifitas hipothalamus menurun



meningkatkan pulsasi sekresi GnRH

•

Hipothalmus anterior memberikan respon dengan

mensekresikan FSH dan LH dan kemudian

berhubungan dengan peningkatan sekresi growth

hormone

•

Ovarium berespon dengan mensekresikan estrogen

• Faktor yang mengaktifkan atau menekan neuron

hipothalamus yang bertanggungjawab terhadap sekresi GnRH (GnRH pulsus generator) belum diketahui

• Pada primata penurunan tonus gabaergik pada neuron

Faktor yang Mempengaruhi Dimulainya

Pubertas:

•

Faktor genetik

•

Faktor nutrisi (Height and weight ratio)

•

Maturasi dari hypothalamus .

Onset

• Onset pubertas perempuan dan laki-laki hampir sama: • Perempuan 8-13 tahun, Menarche terjadi pada onset tanner 4

• Laki-laki: 9-14 tahun

• Onset terlambat:

• tidak terdapat perubahan seksual skunder pd perempuan lebih dari usia 13 tahun, dan tdk terjadi menarch pada usia 15 tahun.

Pubertas

Perempuan

• Karakteristik seks skunder terjadi 1-2 thn lebih awal dari pria (8-13 tahun)

• Puncak kecepatan tinggi dicapai 2 tahun lebih cepat dari pria (2,5 tahun setelah tampak breast

bud)

• Pubertas mencapai sempurna dalam waktu yang singkat

(tinggi badan dewasa dan pematangan seksual tercapai setelah 4 tahun saat terjadi perubahan fisik pertama)

• Hormon yang berperan didominasi estrogen

Pria

• Terjadi pada usia 9-17 tahun

• Pubertas mencapai sempurna setelah 6 tahun saat terjadi perubahan fisik pertama

Perubahan Somatik pada Pubertas

• Terjadi peningkatan kecepatan pertumbuhan peningkatan tinggi badan dan berat badan

• Mulainya growth spurt satu tahun sebelum timbulnya karakteristik seks sekunder

• Pada wanita dimulai dengan penampakan karakteristik seks sekunder (beberapa tahun pertama):

• pertumbuhan payudara (thelarche): 8-13 thn

• Pertumbuhan rambut pubis (pubarche), rambut axilla,

• Peningkatan massa lemak tubuh

Menarch terjadi 2,5 tahun kemudian

Klasifikasi Maturasi Seksual

• Marshal dan Tanner: mendeskripsikan perubahan

pubertas dengan skala rata-rata maturasi seksual (SMR) • Perempuan: berdasarkan pertumbuhan rambut pubis dan payudara

Perubahan Fungsi Gonad pada Pubertas

Pria

• Saat prepubertal Ukuran testis bertambah besar secara signifikan karena perubahan tubulus dalam gonad,

sedangkan kadar testosteron tetap rendah (< 20 ng/dL)

• Saat kadar testosteron mulai meningkat maka akan

meningkat dengan cepat selama 10 bulan berhubungan dengan pubertal growth spurt

• Testosteron yang bersirkulasi selama pubertas meningkat > 20x lipat dibandingkan dewasa (antara 300-1200ng/dL)

• Spermatogenesis mulai terjadi saat berusia 14 tahun.

Perubahan Fungsi Gonad pada Pubertas

• Ovarium pada saat prepubertal kurang menunjukkan perubahan perkembangan histologik yang dramatik

• Kadar estrogen plasma < 10 pg/mL sebelum onset pubertas

Perubahan Organ Genital Perempuan

•

Mons pubes, labia majora & minora:

Ukuran membesar.

•

Vagina:

•

Panjang bertambah, tampak rugae

•

Epithelium: menebal, stratified squamous.,

mengandung glycogen

•

pH: asam

•

Uterus:

melebar, ratio Uterus / Cervix :2 / 1

•

Ovarium:

•

Bertambah ukuran, bentuk almond

Regulasi Hormon Pada Pubertas

• Hypothalamus

• Gonadotropin Releasing Hormone (GnRH),

• Growth Hormone Releasing Hormone (GHRH),

• Adrenocorticotropin (ACTH)

• Pituitary

• Leutinizing Hormone (LH),

• Follicle Stimulating Hormone (FSH),

• Growth Hormone (GH)

• Gonadal and adrenal steroidogenesis

• Estradiol (pada wanita) dantestosterone (pada pria)

• Dehydroepiandrosterone (DHEA)

• Insulin-like growth Factor (IGF-I)

Regulasi Hormon Pada Pubertas

GnRH

• Saat fetus, sekresi pulsatif GnRH dari hipothalamus menghasilkan differensiasi seksual

• Sebelum pubertas, sekresi pulsatif GnRH lambat

• Sekresi pulsatif meningkat saat onset pubertas dikontrol oleh “developmental clock”

Regulasi Hormon Pada Pubertas

• LH and FSH

• masuk sirkulasi kemudian mencapai gonad untuk membantu pembentukan gamet dan hormon steroid

• Testosterone

• Estrogen

• Sekresi Pulsatif gonadotropins mengatur maturasi karakteristik seks skunder

• Sekresi gonadotropin berada pada titik terendah pada usia 3-4 tahun, kemudian sekresinya meningkat secara konstan. Setelah pubertas tercapai, FSH meningkat lebih cepat dari LH dan

mencapai level dewasa sblm LH

Regulasi Hormon Pada Pubertas

• Sex steroid/Estradiol

• Estradiol merupakan bentuk estrogen yang aktif

• Disintesis ovarium, distimulasi oleh FSH

• Kerja:

• Penting pada Linear growth

• Estrogen (dan Testosterone) mempotensiasi pelepasan GH

• Menyebabkan fusi epifise dan penghentian pertumbuhan longitudinal

• memediasi pertambahan puncak massa tulang, dan pada dewasa mempertahankan massa tulang

• Menyebabkan perkembangan organ genitalia dan penampakan

karakteristik sex skunder

Regulasi Hormon Pada Pubertas

• Growth Hormone

• pertumbuhan cepat yang terjadi pada saat pubertas

• Sekresinya meningkat 2x lipat selama pubertas

• Peningkatan maksimal terlihat pada Tanner stage 3-4 pada wanita

• Sekresi GH juga bersifat pulsatif meningkatnya amplitudo pulsus bertanggung jawab terhadap keseluruhan level GH

Regulasi Hormon Pada Pubertas

• Ghrelin

• Merupakan hormon peptida yang disekresikan oleh sel oxyntic di gaster

• Receptor targetnya adalah GH secretagogue (GHS) receptor

• mungkin berperan dalam peningkatan nafsu makan selama pubertas

Regulasi Hormon Pada Pubertas

• IGF-I

• GH meningkatkan IGF-I (somatomedin C) pada tulang

• IGF-I memediasi pertumbuhan kondrosit pada tulang

• Puncak levelnya dicapai sebelum puncak tinggi

• Levelnya tetap meningkat 1-2 tahun setelah pubertal growth spurt

References

• Sherwood L. Human physiology from cells to systems. 7ed.

USA: Brooks/Cole;2010

• Guyton, Hall. Medical physiology. 12ed. Mississippi: Elsevier

Saunders; 2011

• Silverthorn D.U, Human Physiology an integrated approach.