Normálne úvahy o puberte týkajúce sa dospievania v puberte; Časopis Galenus
Camelia Procopiuc, primárna endokrinologička
Dr. Cristina Dumitrescu, primárna endokrinologička
Národný endokrinologický ústav „C.I. Parhon “Bukurešť
Pozdĺžny rast je primárne zabezpečený aktivitou chondrocytov v epifýzovej rastovej chrupke a je ovplyvňovaný niekoľkými hormónmi a rastovými faktormi endokrinným a parakrinným spôsobom. Ich vplyv je počas pubertálneho rastu ešte zložitejší. Pohlavné steroidy hrajú rozhodujúcu úlohu v pubertálnom raste systémovo - interferujúc s osou GH-IGF1 aj lokálne - v epifýzových rastových chrupavkách. V súčasnosti sa uznáva, že estrogény sú zodpovedné u oboch pohlaví za urýchlenie rastu a zváranie rastovej chrupavky. Dynamika stavby tela v období puberty je dôležitým ukazovateľom metabolických zmien, ku ktorým dochádza v tomto období rastu a dozrievania.
Pozdĺžny rast je primárne spôsobený chondrocytickou aktivitou na úrovni epifýzovej rastovej platničky a je ovplyvnený mnohými hormónmi a rastovými faktormi endokrinným a parakrinným spôsobom. Ich vplyv je ešte zložitejší počas zrýchleného obdobia rastu puberty. Pohlavné steroidy hrajú rozhodujúcu úlohu v pubertálnom raste tak na systémovej úrovni prostredníctvom osi GH/IGF-1, ako aj na lokálnej úrovni epifýzovej rastovej platničky. U oboch pohlaví sa dnes uznáva, že estrogén je rozhodujúcim hormónom pri riadení akcelerácie a fúzie rastovej platničky. Skladba tela počas puberty je znakom metabolických zmien, ktoré sa vyskytujú v tomto období rastu a dozrievania.
Pubertálny rast
Počas puberty sa rýchlosť rastu zrýchľuje a dosahuje maximálnu hodnotu za 22 mesiacov od začiatku; nárast puberty zaisťuje 15-20% posledného pásu. Ukázalo sa, že amplitúda pubertálneho rastu a vrchol rýchlosti rastu negatívne korelujú s vekom pubertálneho nástupu.
Načasovanie pubertálneho rastu odráža sexuálny dimorfizmus nasledovne:
- u dievčat - vrchol tempa rastu je zaznamenaný u 40% z nich v štádiu vývoja prsníkov B2 Tanner; na 30% z nich - vo vývojovom štádiu prsníkov B3 Tanner; u 20% z nich vo vývojovom štádiu prsníkov B4 Tanner a iba u 10% z nich vo vývojovom štádiu prsníkov B1 Tanner (predpubertálny aspekt);
- u chlapcov - vrchol tempa rastu je zaznamenaný u 60% z nich vo vývojovom štádiu semenníkov G3 Tanner; 28% - v G4; 8% - v G2; 4% - v G5; dimorfný profil (tj. rozdiel v načasovaní medzi vrcholom rýchlosti rastu skôr u dievčat ako u chlapcov) súvisí s oneskorením dosiahnutia potrebných koncentrácií estrogénu (z aromatizácie testosterónu) u chlapcov. (1)
Vek maxima rýchlosti rastu v puberte nepriamo koreluje s jeho veľkosťou u oboch pohlaví, respektíve deti s maximom rastu, ktoré sa objavili skôr, majú v čase maxima rastu dôležitejší skok rastu. Chlapci, ktorí urobia skok neskôr, budú mať nižší prírastok hmotnosti a vyššiu minerálnu hmotu v kostiach a budú vyšší na vrchole rýchlosti rastu v porovnaní s chlapcami, ktorí dosiahli skok skôr (2); Deti, ktoré majú vyššiu mieru sexuálneho dozrievania, mávajú v dospelosti vyššie riziko obezity. (2)
Pubertálny rast je riadený nárastom pohlavných steroidov; u ľudí sú estrogény zodpovedné za iniciovanie pubertálneho rastu a za potlačenie chrupaviek u oboch pohlaví; pubertálny rast je tiež ovplyvnený množstvom tukového tkaniva, respektíve prírastok hmotnosti o 1 kg by znížil rastový skok o 0,5 cm u dievčat a 0,9 cm u chlapcov; konečný pás nie je ovplyvnený v dôsledku zrýchleného rastu tučného dieťaťa v detstve.
V puberte existuje sexuálny dimorfizmus nielen z hľadiska okamihov pubertálnych udalostí, ale aj z hľadiska stavby tela:
1. Slabá hmota
Nízka hmotnosť je vyššia u mužov ako u žien. Magnetická rezonancia (MRI) vykonaná na zdravých dospelých ukázala, že svalová hmotnosť v pomere k celkovej chudej hmote bola 0,53 u mužov a 0,47 u žien, pričom tento rozdiel medzi pohlaviami sa s vekom zmenšoval. (3)
Po narodení sa asi 40% celkovej svalovej hmoty nachádza vo vlaku hornej časti tela (hlava a trup) a v dospelosti majú tieto segmenty iba 25-30% celkovej svalovej hmoty; na druhej strane sa svalová hmota dolného vlaku zvyšuje zo 40% celkovej svalovej hmoty pri narodení na asi 55% u dospelých.
Vo veku 14 - 15 rokov majú dievčatá a chlapci približne rovnakú hrúbku svalov rúk a nôh (preukázané rádiologickými štúdiami) a po tomto veku budú mať chlapci vyššiu svalovú hmotu, najmä v rukách. Koncept lepšie vyvinutých svalov hornej časti tela u mužov v porovnaní so ženami je sekundárnou sexuálnou charakteristikou. (4)
Obsah kostných minerálov v končatinách a trupe je podobný medzi pohlaviami až do 16. roku života. Po tomto veku existujú významné rozdiely medzi 2 pohlaviami v obsahu minerálov v kostiach vo všetkých oblastiach tela, konkrétne minerálna hmotnosť je vyššia u chlapcov, najmä v kostre končatín. U chlapcov puberta stimuluje periosteálnu apozíciu a nie endokortikálnu expanziu, a preto zvyšuje priemer kostí, hrúbku kortikálnej oblasti a priemer miechy, najmä v končatinách. U dievčat estrogén inhibuje periosteálnu apozíciu, ale stimuluje tvorbu endokortikálnej kosti, preto dochádza k: zväčšeniu kortikálnej hrúbky, zmenšeniu priemeru kostnej drene a miernemu zväčšeniu priemeru periostu. Kombinácia týchto účinkov vedie k významným rozdielom v sile kostí medzi oboma pohlaviami od puberty. Kvôli týmto kontrastom medzi oboma pohlaviami v puberte sa účinky oneskorenej puberty tiež líšia medzi pohlaviami a vedú k menšej veľkosti kostí u chlapcov a normálnej alebo väčšej veľkosti u dievčat. (4)
3. Tuková hmota
U dievčat sa hladina celkového tuku (TBF) zvyšuje pomerne konštantným tempom z priemeru 5,5 kg vo veku 8 rokov na priemerných 15 kg vo veku 16 rokov, potom sa táto miera výrazne zníži. . U chlapcov sa celková tuková hmota zvyšuje z priemerne 5 kg vo veku 8 na 11 kg vo veku 14 rokov, potom klesá na približne 9 kg vo veku 16 rokov, neskôr zostáva na náhornej plošine. Pokiaľ ide o voľnú tukovú hmotu (FFM), u dievčat rastie približne do 15. roku života, potom zostáva relatívne nezmenená. U chlapcov FFM stabilne rastie medzi 8 a 18 rokmi, rýchlejšie medzi 12 a 15 rokmi. Tukové tkanivo obsahuje receptory pre estrogén, androgény a progesterón; existujú rozdiely v expresii týchto receptorov medzi viscerálnym a subkutánnym tukovým tkanivom, a to nasledovne: estrogénové receptory sú vo viscerálnom tukovom tkanive nižšie u dospievajúcich chlapcov ako u dievčat a androgénové receptory sú lepšie exprimované vo viscerálnom tukovom tkanive u oboch pohlaví; estrogény sa významne podieľajú na zvyšovaní množstva tukového tkaniva a na distribúcii ginoidného tuku. (3)
Dôležitým aspektom stavby tela v puberte je to, že tukové tkanivo funguje ako endokrinný orgán. Adipocyty sekretované adipocytokíny sa produkujú ako odpoveď na rôzne zmeny metabolického stavu. Adipocytokíny zahŕňajú: leptín, adiponektín a rezistín. Tieto molekuly sa podieľajú na metabolizme lipidov a lipoproteínov, vaskulárnej homeostáze a fibrinolytickej funkcii a niektoré majú niektoré pro a protizápalové vlastnosti. Leptín funguje ako regulátor energetickej rovnováhy, potláča hlad a ovplyvňuje spotrebu energie v tele. Úzko súvisí s celkovou tukovou hmotou, pričom hladiny leptínu v sére úzko súvisia s podkožným tukom. Dievčatá majú vyššiu hladinu leptínu v sére ako chlapci pred, počas a po puberte. Hladiny prepubertálneho leptínu u dievčat predpovedajú prírastok tuku počas puberty. Pohlavné steroidy sú mediátormi sexuálneho dimorfizmu koncentrácií leptínu. (4)
Spomalenie lineárneho rastu v dospievaní je spôsobené vnútorným mechanizmom rastu chrupavky, ktorý sa nazýva senescencia rastovej platničky, s poklesom rýchlosti množenia chondrocytov v rastovej chrupke s vekom; estrogény urýchľujú rast rastovej chrupavky a zvyšujú rýchlosť straty proliferačnej kapacity na bunkový cyklus chondrocytov.
Systémové účinky pohlavných steroidov na os GH-IGF1
Rastový hormón (GH) zvyšuje rýchlosť rastu v puberte stimuláciou IGF1 (periférny efektor GH); v puberte sa frekvencia impulzov GH zvyšuje 1,5-3 krát so súčasným nárastom a hmotnosťou GH/pulzu; sérová koncentrácia IGF1 sa zvyšuje v puberte ~ 3–4-krát s vrcholom po 14,5 roku u dievčat a 15,5 rokov u chlapcov; pohlavné steroidy ovplyvňujú syntézu a sekréciu GH s účinkami na sekrečnú organizáciu a aktiváciu hypotalamo-hypofyzárneho somatostatu nasledovne:
- v novorodeneckom období ovplyvňujú pohlavné steroidy počet hypotalamických neurónov, ktoré stimulujú somatotrofné bunky hypofýzy - GHRH (rastový hormón - uvoľňujúci hormón) a ich budúca reakcia na pubertálne steroidy;
- v puberte androgény modifikujú syntézu somatostatínu (syntetizovaný v hypotalamických neurónoch s inhibičnou úlohou na sekréciu GH somatotrofnými bunkami hypofýzy) a estrogény na syntézu GHRH; na úrovni hypofýzy menia pohlavné steroidy somatotrofnú odpoveď na somatostatín. (5)
androgény
- dihydrotestosterón (DHT) - zvyšuje rýchlosť rastu u chlapcov nezávisle od osi GH-IGF1, je možná priamym pôsobením na androgénové receptory v rastovej chrupke;
- testosterón - zvyšuje rýchlosť rastu v spojení so zvyšovaním aktivity osi GH-IGF1; Schopnosť testosterónu stimulovať sekréciu GH je spôsobená jeho premenou na estrogén aromatázou. (6)
estrogén
Veľkú časť pôsobenia na zvýšenie rýchlosti rastu v puberte vykonáva estrogén cez os GH-IGF1; toto pôsobenie je sprostredkované estrogénovými receptormi (ER-α a ER-β) exprimovanými v hypotalame a prednej hypofýze; Hladiny GH a estrogénu pozitívne korelujú v skorej puberte u oboch pohlaví;
- endogénne estrogény v peripuberty zvyšujú citlivosť na GH;
- exogénne estrogény podávané orálne vyžadujú pre účinok suprafyziologické dávky, ktoré sú metabolizované pečeňovým cytochrómovým systémom; orálne podávanie estrogénu vedie k zvýšeniu ich koncentrácie v portálnom obehu, tento jav narúša pečeňovú syntézu IGF1 so znížením jeho sérovej koncentrácie; naopak, nízke IGF1 povedie prostredníctvom negatívnej spätnej väzby k zvýšeniu syntézy GH a GHBP (proteín viažuci GH v krvi); V dôsledku toho bude množstvo viazaného GH vysoké a koncentrácia voľného GH sa zníži, čo bude sprevádzané zvýšením angiotensinogénu, lipoproteínov a väzobných proteínov pre viac sterolových hormónov. (6)
Miestne účinky pohlavných steroidov na rastovú chrupavku
- AR (androgénové receptory) sa preukázali vo všetkých oblastiach rastovej chrupavky bez ohľadu na vek alebo pohlavie;
- DHT (dihydrotestosterón) reguluje proliferáciu a diferenciáciu chondrocytov v rastovej chrupke, pravdepodobne podporou lokálnej syntézy IGF1 a zvýšením expresie receptora IGF1;
- Testosterón má rovnaký typ účinku aj po prevedení na DHT.
estrogén
- estrogénové receptory sa nachádzajú v proliferačnej a hypertrofickej oblasti rastovej chrupavky;
- preukazuje (in vitro) schopnosť chondrocytov lokálne syntetizovať estrogén; tento lokálne generovaný estrogén by indukoval proliferáciu v PZ (proliferatívna oblasť rastovej chrupavky) a znižoval apoptózu v HZ (hypertrofická oblasť rastovej chrupavky);
- in vivo estrogény inhibujú bunkové delenie v proliferatívnej oblasti rastovej chrupavky;
- proces znižovania veľkosti hypertrofickej oblasti závislej od veku je zosilnený estrogénom.
Ďalšie účinky GH v puberte
Na začiatku puberty, fyziologicky, zvýšenie koncentrácie rastového hormónu (GH) spôsobí:
- zvýšenie inzulínovej rezistencie účinkom antagonistu po podaní inzulínu (iba pre metabolizmus uhľohydrátov);
- zosilnenie/zvýšenie účinku gonadotropínov na vaječník na stimuláciu steroidogenézy na fekálnej úrovni a na reguláciu vývoja folikulov (IGF1 alebo priamym pôsobením).
Na začiatku puberty sa to javí fyziologicky: hyperinzulinizmus kompenzujúci zvýšenie inzulínovej rezistencie. Hyperinzulinizmus spôsobí:
- znížený IGF-BP1 (proteín viažuci IGF1), ktorý zvýši voľný IGF1 zapojený do ovariálnej steroidogenézy;
- pokles SHBG (proteín viažuci pohlavné steroidy), ktorý povedie k zvýšeniu počtu voľných pohlavných steroidov, ktoré podporujú sexuálne dozrievanie;
- Inzulín môže stimulovať rast vaječníkov. (6)
Záver
Počas puberty existuje množstvo zmien, počnúc rýchlejším rastom výšky, hormonálnymi výkyvmi a končiac výraznými zmenami v zložení tela, zmenami, vďaka ktorým je telo bývalého dieťaťa telo dospelého človeka vhodné na reprodukciu a udržanie druhu.
Bibliografia:
1. Rogol A.D., Roemmich J.N., Clark P.A. Growth at Puberty J. of Adolescent Health 2002; 31: 192–200
2. Siervogel RM, Demerath EW, Schubert KE, Chumlea W.C. Puberty and Body
Zloženie. Horm.Res 2003; 60 (dodatok 1): 36-45.
3. Loomba-Albrecht LA Styne DM. Vplyv puberty na zloženie tela. Curr Opin Endocrinol Diabetes Obes. 2009 Feb; 16 (1): 10-5.