Лекция 3. Факторы и закономерности онтогенеза

 

Рост и развитие представляют собой две стороны единого процесса изменения организма во времени. Рост – это количественные изменения, характеризующиеся увеличением размеров тела и его частей за счет возрастания количества и размеров клеток и неклеточных структур. Развитие представляет собой качественные изменения в организме, сопряженные с дифференцировкой и усложнением структур организма. Дифференцировка заключается в возникновении различий между однородными клетками и тканями, их изменении в ходе онтогенеза, приводящем к специализации. Например, из стволовых клеток костного мозга образуются различные форменные элементы крови. Рост и дифференцировка взаимно связаны и обусловливают друг друга.

Кроме того, в процессе развития организма изменяются пространственные взаимоотношения его частей. Так, почки в эмбриогенезе закладываются в области таза, а потом поднимаются в поясничную область, а тимус и сердце перемещаются от места их закладки в шейной области в грудную полость. Этот процесс получил название локализации.

Таким образом, развитие организма следует рассматривать как единство трех взаимосвязанных процессов – роста, дифференцировки и локализации. Эти процессы подчинены определенным закономерностям.

 

Закономерности роста и развития организма

 

Непрерывность развития (но не роста!). Развитие любого организма происходит на протяжении всей его жизни, тогда как рост каждого вида имеет свои биологические пределы.

Эндогенность. Рост и развитие организма не обусловлены внешними воздействиями, хотя они и влияют на его темпы, а происходят по внутренним законам, запечатленным в генотипе особи. Рост можно рассматривать как реализацию естественной потребности каждого организма в достижении взрослого состояния, когда становится возможным продолжение рода. Задержка роста при неблагоприятных условиях среды в один период онтогенеза (болезнь, недостаток питания, психическая травма) сменяется ускорением роста при улучшении условий в другом периоде. Это явление саморегуляции роста получило название гомеорезис.

Необратимость. Любой организм не может вернуться к тем особенностям строения и функционирования, которые наблюдались у него на предшествующих этапах онтогенеза, т.е. развитие всегда однонаправлено.

Цикличность (неравномерность). Существуют периоды активизации и торможения роста. Например, у человека быстрый рост происходит до рождения и впервые месяцы после него, а также в 6-7 лет и в пубертатном периоде. Неравномерность роста проявляется на протяжении календарного года сезонным ускорением или замедлением ростовых процессов. Так, увеличение длины тела детей происходит в основном в конце весны – начале лета, а нарастание массы тела – осенью.

Постепенность. Организм в своем развитии проходит ряд обязательных этапов, последовательно сменяющих друг друга, и пропустить любой из этих этапов при нормальном развитии организм не может. Возможны случаи аномального онтогенеза, например, прогерии (синдромы Вернера и Гетчинсона-Гилфорда), когда полностью или частично выпадают этапы подросткового, юношеского и (или) зрелого возрастов.

Индивидуальность. Каждый онтогенез неповторим. Даже у монозиготных близнецов индивидуальное развитие имеет свои особенности. Уникальность конкретного онтогенеза обусловлена прежде всего неповторимостью генотипа человека, а также комплексом внешних факторов, влияющих на его реализацию.

Гетерохронность. Различные функциональные системы организма и разные признаки в пределах одной системы формируются неодновременно. Опережающими темпами созревают жизненно важные свойства организма. Из принципа гетерохронности следует существование нескольких типов роста:

Общий тип характерен для опорно-двигательного аппарата, лицевого отдела черепа и большинства висцеральных систем (пищеварительной, дыхательной, выделительной и пр.). Для него характерно чередование фаз ускорения и замедления;

Церебральный тип описывает возрастные изменения центральной нервной системы, мозгового отдела черепа и органа зрения. Для него характерен быстрый рост органа до 8-10 лет с последующим медленным увеличением размеров;

Репродуктивный тип присущ системе размножения и связанным с ней морфологическим свойствам (вторичным половым признакам). В этом случае до предпубертатного возраста соответствующие признаки растут крайне медленно, а в пубертатном периоде быстро достигают дефинитивного состояния;

Лимфатический тип специфичен для органов иммунной и лимфатической систем. В этом случае органы достигают максимального развития к пубертатному периоду, после чего наблюдается их постепенная и довольно быстрая инволюция.

Поэтому каждая функциональная система в организме человека и каждый орган имеют собственную шкалу возрастных изменений, а также свои периоды ускорения и замедления роста.

 

Факторы роста и развития организма

 

Факторы, влияющие на онтогенез, могут носить либо обязательный характер, когда без их действия развитие невозможно, либо они в значительной степени случайны. Их делят на внутренние и внешние (эндо- и экзогенные). Среди первых основное значение принадлежит наследственности, среди вторых для человека исключительно велика роль социально-экономических воздействий, осуществляющихся по различным каналам.

 

Эндогенные факторы

 

Наследственность. Для оценки влияния наследственности в антропологии широко применяется показатель Хольцингера (Н), принимающий значения от 0 до 1. Н = (А-С)/(100-С) х100, где А – конкордантность в группе монозиготных близнецов; С – конкордантность в группе дизиготных близнецов. Конкордантность - наличие определённого признака у обоих близнецов или среди группы людей.

Если Н более 70 %, то решающая роль принадлежит наследственным факторам, если 30-70 % - на проявление признака оказывают как наследственные, так и средовые факторы. О ведущей роли внешней среды указывается, если коэффициент Н менее 30 % (или 0,3).

Слайд:

Заболевания	Показатели конкордантности у близнецов
Монозиготные близнецы	Дизиготные близнецы	Показатель Хольцингера
Сахарный диабет
Эпилепсия
Врожденный стеноз привратника желудка
Шизофрения
Расщелина неба
Врожденная косолапость
Ревматизм
Корь
Коклюш
Эпидемический паротит
Туберкулез

В перипубертатном периоде показана достаточно четкая наследственная обусловленность скорости созревания скелета, прорезывания зубов и полового развития. Влияние генетического фактора прослеживается по отношению не только к абсолютным величинам, но и к темпам их прироста. установлено влияние наследственности на время и последовательность прорезывания зубов, а также на их кальцификацию (Н = 0,6-0,9). Для признаков полового развития показатель составляет в среднем 0,6-0,8. Возраст менархе также в значительной степени определяется наследственным фактором. В частности, у однояйцевых близнецов возраст менархе различается в среднем на 2 месяца, а у двуяйцевых – на 10 месяцев.

Отчетливо генетически детерминированы также сроки начала некоторых важных моторных реакций – прямохождения и моторной речи, скоростные свойства мышц, скорость нервных процессов возбуждения и торможения, количественная секреция ряда гормонов. Очень высокие показатели наследуемости (0,7-0,9) установлены для половых гормонов на протяжении всего перипубертатного периода.

Гормональный статус. В растущем организме генетические факторы реализуются с участием нейроэндокринной системы, которой принадлежит ведущая роль в регуляции роста и развития. Гормоны контролируют обмен веществ и развитие органов и тканей. В свою очередь, эндокринный аппарат функционирует под контролем нервных центров гипоталамуса, в которые поступают команды из коры полушарий и лимбической системы. Ядра гипоталамуса посылают сигналы эндокринным железам через гипофиз, гормоны которого стимулируют деятельность других эндокринных структур. Кроме того, передняя доля гипофиза вырабатывает соматотропин (гормон роста), от которого зависит увеличение тела в длину.

Помимо гипофиза, на рост и развитие организма влияют гормоны надпочечников, щитовидной и половых желез.

Половая принадлежность. По-видимому, генетическими различиями обусловлен и половой диморфизм темпов онтогенеза, прослеживаемый по многим признакам. По созреванию скелета, половому развитию, состоянию зубной системы женщины обычно опережают мужчин на 1-2 года. Предполагают, что эти различия могут быть прямо или косвенно обусловлены действием генов половых хромосом, влияющих на реализацию генотипа.

Конституция. Различия в скорости развития детей и подростков, принадлежащих к разным конституциональным типам, отмечены для многих популяций. Расхождения темпов касаются скелетного, полового, отчасти соматического, созревания. В пубертатном периоде несколько «запаздывающим» обычно является астенический тип телосложения у обоих полов, а опережают своих сверстников в развитии девочки пикнического типа и мальчики мускульного типа конституции.

Раса. Расовые различия по темпам онтогенеза не столь однозначны, как предыдущие, и выявляются не всегда. Тем не менее, ряд авторов указывают на более интенсивные темпы онтогенеза у детей и подростков экваториальной расы и на более медленный темп онтогенеза у представителей азиатско-американской большой расы.

 

Экзогенные факторы

 

Среди них выделяют экологические и социально-экономические.

 

Экологические факторы

 

Влияние географической широты проживания. Основной вывод - географическая широта проживания не оказывает существенного влияния на темпы онтогенеза детей и подростков, если условия жизни не являются экстремальными и замедляющими развитие. Минимальный возраст менархе (12,5-13 лет) характерен для средней полосы и субтропиков, тогда как в тропическом климате и в полярной зоне он увеличивается до 14-15 лет.

Влияние высокогорья. Высокогорные дети по сравнению с равнинными сверстниками обнаруживают уменьшение длины тела на 1-3 см, снижение массы тела на 350-500 г, повышение возраста менархе в среднем на 9 месяцев. Все эти эффекты обусловлены гипоксией.

 

Социально-экономические факторы

 

Уровень доходов в семье. Отмечены значительные влияния. Например, для Англии найдены различия длины тела в 2-3 см у детей 10 лет из высоко- и малообеспеченных семей. Аналогичные различия выявлены у 7-летних американских мальчиков.

Уровень образования родителей положительно связан с длиной тела детей. По данным чешских ученых, дети родителей с высшим образованием имели большую длину, чем дети родителей с начальным и средним образованием.

Размер семьи. Увеличение количества детей в семье уменьшает размеры их тела и задерживает половое созревание. Для Англии найдено, что увеличение числа детей от 1 до 3 уменьшает длину тела у 7-летних детей всего на 2-5 мм, а до 4 детей – уже до 20 мм.

Уровень питания. Данный фактор значительно связан с темпами роста и развития. Повышение питания выше нормального оптимального уровня не приводит к ускорению развития, а ведет к ожирению. Заметное снижение питания ниже функционального оптимума резко тормозит ростовые процессы. При этом мальчики более чувствительны к воздействию недоедания. Имеются критические периоды онтогенеза, когда недоедание особенно заметно влияет на торможение роста и развития. Это периоды интенсивного роста.

Урбанизация. Городские дети созревают быстрее сельских, жители крупных городов – быстрее обитателей малых городов и поселков. Различия возраста менархе по вектору «крупный город – село» достигают в среднем полутора лет и отмечены во многих странах. Кроме того, городские дети имеют более отчетливое лептосомное телосложение (узкосложенные с небольшим развитием скелет и мышц) с большим развитием жироотложения, что является следствием гиподинамии.

Индустриальное загрязнение. Загрязнение биосферы приводит к ослаблению ультрафиолетовой инсоляции, уменьшению выработки витамина D и торможению роста. Загрязнение приводит к уменьшению длины тела, увеличению жироотложения, задержке костного возраста до 10 месяцев – 1 года. Особенно сильно негативный эффект проявляется для детей моложе 8 лет и крайне сильно для развивающегося плода, приводя к повышению частоты уродств.

Спорт. При повышении суточной двигательной активности у девушек-подростков отмечались задержка в развитии половой сферы и увеличение неравномерности роста и развития отдельных органов и систем. Отмечен более поздний возраст менархе у девушек-спортсменок. У мужчин наблюдается большая чувствительность к фактору двигательной активности при запаздывании развития.