DASAR FISIOLOGI PERTUMBUHAN DAN PERKEMBA
DASAR FISIOLOGI
PERTUMBUHAN DAN
PERKEMBANGAN
Dr. Trinovita Andraini, Mbiomed
Dept. Fisiologi FKUI
outline
• Pendahuluan
• Peran hormon pada pertumbuhan dan perkembangan
• Fisiologi Pubertas
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
berkaitan dengan pematangan fungsi organ/individu
Pertumbuhan dan Perkembangan
Pertumbuhan
Dimensi:
struktur dan
ukuran
Faktor
Perkembangan
Fungsi
Mampu beradaptasi
terhadap
(perubahan)
lingkungan
Pertumbuhan dan Perkembangan
• Terjadi secara sinkron
• Proses yang berkesinambungan sejak konsepsi sampai
maturitas dewasa, yang dipengaruhi oleh faktor internal
dan lingkungan
• Dalam periode tertentu terdapat adanya masa percepatan
atau masa perlambatan, serta laju tumbuh kembang yang
berlainan diantara organ-organ
Kurva Pertumbuhan Normal
Sherwood, 2006
Faktor yang mempengaruhi tumbuh
kembang
FAKTOR INTERNAL
Genetik
Hormonal:
- Mengontrol tumbuh
kembang
- Mengatur
metabolisme nutrisi
FAKTOR EKSTERNAL
Lingkungan: Bio- fisikopsiko-sosial
Nutrisi
Stimulasi eksternal
PERAN HORMON PADA
PERTUMBUHAN DAN
PERKEMBANGAN
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
Hormon lainnya: Insulin,
glukokortikoid
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
Pubertal growth spurt: dipengaruhi oleh growth hormon, androgen
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:
globulin pengikat tirosin, albumin, dan tiroxin binding
prealbumin
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
usia awal, tetapi penutupan lempeng epifis terjadi lebih cepat sehingga durasi
pertumbuhan memendek dan tinggi akhir lebih pendek
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
Terkadang lidah sangat besar menghalangi proses
bernafas dan menelan
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
Kadar GH basal manusia dewasa 3 ng/ml, Pada anak dan
prapubertas: 5-8 ng/ml
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
• Efek penting: stimulasi sekresi somatomedin (IGF1)
Reseptor GH
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
• Sekresi somatostatin tonik
Growth Hormone (GH): Functions & Malfunctions
Figure 23-16: Growth hormone pathway
Rangsangan yang mempengaruhi sekresi GH
• 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
increase sensitivity of tissues
to GH.
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
nya tidak terpisah
IGF 1
• Sekresi IGF1 sebelum lahirtidak tergantung GH
• Setelah lahirdistimulasi GHefek 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 rendahusia tua
Efek GH pada pertumbuhan bergantung pada interaksi
antara GH dan IGF 1
IGF 2
• Sekresi IGF2 tidak dipengaruhi GH
• Berperan penting pada pertumbuhan janin sebelum
lahir
• Dewasa gen IGF2 diekspresikan hanya pada pleksus
koroideus dan meningen
• Perannya pada dewasa belum diketahui dengan jelas
Mekanisme kerja GH
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
glukosa intoleran yang akan menstimuli sekresi
insulin.
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
• GH dapat menstimulasi pertumbuhan linear tulang selama
masih ada lempeng epifis yang belum tertutup.
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↓
• GH N tapi konsentrasi plasma IGF1 gagal me↑ saat
pubertas – suku Pygmies di Afrika.
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
berperan memelihara massa otot jantung.
Efek hormon
2. Hipersekresi GH
Penyebab tersering: tumor sel yang memproduksi GH di
hipofisis anterior.
• Bila terjadi pada saat:
- kanak-kanakGigantism (“raksasa”-pertumbuhan badan
yang berimbang & sangat cepat)
• 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
gangguan penglihatan karena pembesaran kelenjar
menekan daerah khiasma optikum.
Akromegali
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).
Sekali epifisis menutup, maka pertumbuhan linear terhenti
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
Insulin meningkatkan transpor asam amino masuk ke sel
Mekanisme Kerja Insulin dalam Faal
Tulang
• Insulin meningkatkan pembentukan tulang, terjadi
kehilangan tulang bermakna pada diabet yang tidak
diobati.
• Demineralisasi tulang penderita diabet (20%), resiko
fraktur skeletal.
6. Glukokortikoid
• Glukokortikoid inhibitor kuat pertumbuhan
• pemberian steroid dosis farmakologik pada anak-anak
akan memperlambat atau menghentikan pertumbuhan
selama pengobatan diberikan.
FISIOLOGI PUBERTAS
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
• Perubahan psikologis
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
• Midpubertas: pulsus LH menjadi lebih nyata meskipun
pada siang hari dan terjadi pada interval 90-120 menit,
pada wanita terjadi siklus bulanan dan ovulasi
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
• bertanggung jawab terhadap penampakan rambut axila dan
pubis pada wanita
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
dan perkembangan folikel, sedangkan testis
berespon dengan mensekresikan testosteron
• Faktor yang mengaktifkan atau menekan neuron
hipothalamus yang bertanggungjawab terhadap sekresi
GnRH (GnRH pulsus generator) belum diketahui
• Pada primata penurunan tonus gabaergik pada neuron
hipothalamus dan peningkatan tonus glutmatergik mengaktifkan
GnRH pulsus genetator
Faktor yang Mempengaruhi Dimulainya
Pubertas:
• Faktor genetik
• Faktor nutrisi (Height and weight ratio)
• Maturasi dari hypothalamus .
• Onset aktivitas androgen adrenal
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.
• Pada laki-laki tidak terjadi perubahan ukuran testis pada usia 14
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
• Hormon yang berperan
didominasi testosteron
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
• Pada pria: dimulai dengan pertumbuhan testis pada usia 9 tahun
kmd diikuti penampakan seks sekunder: pertumbuhan rambut
pubis, axila, dan wajah, perubahan suara, peningkatan massa
otot dan tulang
Klasifikasi Maturasi Seksual
• Marshal dan Tanner: mendeskripsikan perubahan
pubertas dengan skala rata-rata maturasi seksual (SMR)
• Perempuan: berdasarkan pertumbuhan rambut pubis dan payudara
• Pria: berdasarkan pertumbuhan genitalia dan rambut pubis
SMR pada Perempuan (tanner)
SMR pada Pria (tanner)
Perubahan Somatik Pada Pubertas
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.
• Juga ditemukan sedikit peningkatan estradiol selama
masa pubertas sebagai hasil sekresi dari testis dan
konversi hormon lainnya menjadi estrogen
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
• Saat berusia 10 tahun kadar estradiol wanita meningkat
2x lipat dibanding pria, kemudian terjadi peningkatan
estradiol secara konstan selama masa 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
• 300 ribu folikel primer saat menarch ( saat lahir 2
juta)
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)
• Ghrelin
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”
• GnRH pada hipofisis meningkatkan sekresi pulsatif LH
and FSH
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
• Level gonadotropin dewasa mencapai 2-5x lipat lebih tinggi dari
anak.
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
Dengan meningkatnya sekresi estrogen, maka terjadilah menarche
dan siklus sekresi estrogen
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
• Peningkatan estradiol memediasi peningkatan GH selama
pubertas dan memberikan efek yang langsung pada tulang
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
• Ghrelin juga meningkatkan sekresi GH
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
• IGF-I juga memediasi negative feedback untuk GH
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.
5ed. NY: Pearson; 2010
TERIMA KASIH
PERTUMBUHAN DAN
PERKEMBANGAN
Dr. Trinovita Andraini, Mbiomed
Dept. Fisiologi FKUI
outline
• Pendahuluan
• Peran hormon pada pertumbuhan dan perkembangan
• Fisiologi Pubertas
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
berkaitan dengan pematangan fungsi organ/individu
Pertumbuhan dan Perkembangan
Pertumbuhan
Dimensi:
struktur dan
ukuran
Faktor
Perkembangan
Fungsi
Mampu beradaptasi
terhadap
(perubahan)
lingkungan
Pertumbuhan dan Perkembangan
• Terjadi secara sinkron
• Proses yang berkesinambungan sejak konsepsi sampai
maturitas dewasa, yang dipengaruhi oleh faktor internal
dan lingkungan
• Dalam periode tertentu terdapat adanya masa percepatan
atau masa perlambatan, serta laju tumbuh kembang yang
berlainan diantara organ-organ
Kurva Pertumbuhan Normal
Sherwood, 2006
Faktor yang mempengaruhi tumbuh
kembang
FAKTOR INTERNAL
Genetik
Hormonal:
- Mengontrol tumbuh
kembang
- Mengatur
metabolisme nutrisi
FAKTOR EKSTERNAL
Lingkungan: Bio- fisikopsiko-sosial
Nutrisi
Stimulasi eksternal
PERAN HORMON PADA
PERTUMBUHAN DAN
PERKEMBANGAN
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
Hormon lainnya: Insulin,
glukokortikoid
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
Pubertal growth spurt: dipengaruhi oleh growth hormon, androgen
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:
globulin pengikat tirosin, albumin, dan tiroxin binding
prealbumin
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
usia awal, tetapi penutupan lempeng epifis terjadi lebih cepat sehingga durasi
pertumbuhan memendek dan tinggi akhir lebih pendek
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
Terkadang lidah sangat besar menghalangi proses
bernafas dan menelan
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
Kadar GH basal manusia dewasa 3 ng/ml, Pada anak dan
prapubertas: 5-8 ng/ml
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
• Efek penting: stimulasi sekresi somatomedin (IGF1)
Reseptor GH
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
• Sekresi somatostatin tonik
Growth Hormone (GH): Functions & Malfunctions
Figure 23-16: Growth hormone pathway
Rangsangan yang mempengaruhi sekresi GH
• 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
increase sensitivity of tissues
to GH.
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
nya tidak terpisah
IGF 1
• Sekresi IGF1 sebelum lahirtidak tergantung GH
• Setelah lahirdistimulasi GHefek 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 rendahusia tua
Efek GH pada pertumbuhan bergantung pada interaksi
antara GH dan IGF 1
IGF 2
• Sekresi IGF2 tidak dipengaruhi GH
• Berperan penting pada pertumbuhan janin sebelum
lahir
• Dewasa gen IGF2 diekspresikan hanya pada pleksus
koroideus dan meningen
• Perannya pada dewasa belum diketahui dengan jelas
Mekanisme kerja GH
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
glukosa intoleran yang akan menstimuli sekresi
insulin.
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
• GH dapat menstimulasi pertumbuhan linear tulang selama
masih ada lempeng epifis yang belum tertutup.
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↓
• GH N tapi konsentrasi plasma IGF1 gagal me↑ saat
pubertas – suku Pygmies di Afrika.
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
berperan memelihara massa otot jantung.
Efek hormon
2. Hipersekresi GH
Penyebab tersering: tumor sel yang memproduksi GH di
hipofisis anterior.
• Bila terjadi pada saat:
- kanak-kanakGigantism (“raksasa”-pertumbuhan badan
yang berimbang & sangat cepat)
• 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
gangguan penglihatan karena pembesaran kelenjar
menekan daerah khiasma optikum.
Akromegali
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).
Sekali epifisis menutup, maka pertumbuhan linear terhenti
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
Insulin meningkatkan transpor asam amino masuk ke sel
Mekanisme Kerja Insulin dalam Faal
Tulang
• Insulin meningkatkan pembentukan tulang, terjadi
kehilangan tulang bermakna pada diabet yang tidak
diobati.
• Demineralisasi tulang penderita diabet (20%), resiko
fraktur skeletal.
6. Glukokortikoid
• Glukokortikoid inhibitor kuat pertumbuhan
• pemberian steroid dosis farmakologik pada anak-anak
akan memperlambat atau menghentikan pertumbuhan
selama pengobatan diberikan.
FISIOLOGI PUBERTAS
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
• Perubahan psikologis
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
• Midpubertas: pulsus LH menjadi lebih nyata meskipun
pada siang hari dan terjadi pada interval 90-120 menit,
pada wanita terjadi siklus bulanan dan ovulasi
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
• bertanggung jawab terhadap penampakan rambut axila dan
pubis pada wanita
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
dan perkembangan folikel, sedangkan testis
berespon dengan mensekresikan testosteron
• Faktor yang mengaktifkan atau menekan neuron
hipothalamus yang bertanggungjawab terhadap sekresi
GnRH (GnRH pulsus generator) belum diketahui
• Pada primata penurunan tonus gabaergik pada neuron
hipothalamus dan peningkatan tonus glutmatergik mengaktifkan
GnRH pulsus genetator
Faktor yang Mempengaruhi Dimulainya
Pubertas:
• Faktor genetik
• Faktor nutrisi (Height and weight ratio)
• Maturasi dari hypothalamus .
• Onset aktivitas androgen adrenal
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.
• Pada laki-laki tidak terjadi perubahan ukuran testis pada usia 14
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
• Hormon yang berperan
didominasi testosteron
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
• Pada pria: dimulai dengan pertumbuhan testis pada usia 9 tahun
kmd diikuti penampakan seks sekunder: pertumbuhan rambut
pubis, axila, dan wajah, perubahan suara, peningkatan massa
otot dan tulang
Klasifikasi Maturasi Seksual
• Marshal dan Tanner: mendeskripsikan perubahan
pubertas dengan skala rata-rata maturasi seksual (SMR)
• Perempuan: berdasarkan pertumbuhan rambut pubis dan payudara
• Pria: berdasarkan pertumbuhan genitalia dan rambut pubis
SMR pada Perempuan (tanner)
SMR pada Pria (tanner)
Perubahan Somatik Pada Pubertas
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.
• Juga ditemukan sedikit peningkatan estradiol selama
masa pubertas sebagai hasil sekresi dari testis dan
konversi hormon lainnya menjadi estrogen
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
• Saat berusia 10 tahun kadar estradiol wanita meningkat
2x lipat dibanding pria, kemudian terjadi peningkatan
estradiol secara konstan selama masa 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
• 300 ribu folikel primer saat menarch ( saat lahir 2
juta)
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)
• Ghrelin
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”
• GnRH pada hipofisis meningkatkan sekresi pulsatif LH
and FSH
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
• Level gonadotropin dewasa mencapai 2-5x lipat lebih tinggi dari
anak.
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
Dengan meningkatnya sekresi estrogen, maka terjadilah menarche
dan siklus sekresi estrogen
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
• Peningkatan estradiol memediasi peningkatan GH selama
pubertas dan memberikan efek yang langsung pada tulang
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
• Ghrelin juga meningkatkan sekresi GH
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
• IGF-I juga memediasi negative feedback untuk GH
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.
5ed. NY: Pearson; 2010
TERIMA KASIH