Тема 4. Общая морфология

Основные разделы морфологии человека: мерология и соматология. Индивидуальная изменчивость физического типа человека.

Фенотип и генотип. Экологические аспекты морфологии человека.

Общие размеры и пропорции тела. Тотальные размеры тела. Вес тела.

Тотальные размеры тела. Длина тела. Возрастные изменения длины тела. Вес тела, его возрастные изменения. Половые и групповые различия в пропорциях тела. Пропорции тела. Скорость роста и физического развития.

Строение осевого скелета человека. Позвоночник. Позвоночная формула. Форма позвоночника. Крестец. Грудная клетка. Грудина и ребра. Строение скелета верхних конечностей. Плечевой пояс (лопатка и ключица). Длинные кости верхней конечности плечевая, лучевая и локтевая кость). Кисть (пропорции и форма). Скелет нижней конечности. Тазовый пояс. Половой диморфизм человеческого таза. Длинные кости нижней конечности (бедренная кость, надколенник, большеберцовая и малоберцовая кость). Внутренняя структура длинных костей (ее значение для эволюционных исследований). Стопа (пропорции, форма, сводчатость).

Основные размеры головы. Возрастные изменения головных размеров. Характеристики внутриутробного, внеутробного периодов. Половые различия. Расовые и этнотерриториальные различия. Мозговой и лицевой отделы головы. Головной указатель. Лицевой и носовой указатели. Мягкие части лица. Строение и форма века. Эпикантус. Глазная щель. Гy6ы, высота верхней губы. Толщина губ. Прохейлия и опистохейлия. Ушная раковина. Наружный нос.

Череп. Мозговой отдел. Емкость мозгового отдела черепа. Параметры – продольный, поперечный, высотный. Лицевой отдел. Профилировка лица. Строение нижней челюсти. Деформации черепа (естественная и искусственная).

Мышцы и их преобразование в процессе эволюции человека.

Зубная система. Зубная формула. Сроки прорезывания молочных и постоянных зубов в онтогенезе человека.

Головной мозг человека. Вес мозга. Конечный мозг. Большие полушария. Кора. Цитоархитектоническая карта мозга. Изменение головного мозга в процессе эволюции человека.

Покровы тела. Кожа. Кожный рельеф. Пальцевые узоры (дерматоглифика).

Волосы. Форма и структура. Ногти. Пигментация.

2) Основные понятия: морфология, мерология, соматология, тело, размеры, абдуктор, АВО(Н), альбинизм, брахикефалия, долихокефалия, мезокефалия, череп, зубная формула, покровы, дерматоглифика, пигментация.

3) Контрольные вопросы для самоконтроля студентов:

1. Что такое фенотип и генотип человека?

2. Каковы общие размеры и пропорции человеческого тела?

3. Расскажите строение человеческого скелета.

4. Что такое головной и лицевой указатели?

5. Объясните структуру черепа человека.

6. Какова зубная формула человека?

7. От чего зависит пигментация человеческих покровов?

8. Каков строение волоса?

Тема 5. Рост и развитие человека

Периодизация индивидуального развития. Возрастные изменения человека от ранних стадий зародышевого развития до старости. Основные закономерности и факторы, определяющие процессы роста и развития. Периодизация индивидуального развития. Пренатальный и постнатальный периоды. Схема возрастной периодизации по В.В. Бунаку: прогрессивная, стабильная и регрессивная стадии.

Кривая роста. Половой диморфизм кривой роста.

Пубертатный скачок роста.

Методы исследований процесса роста у человека: поперечный (генерализованный метод одновременного исследования детей разного возраста) и продольный (лонгитудинальные исследования в течение ряда лет).

Понятие биологического возраста и физиологической зрелости (степень скелетной и зубной зрелости). Биологический возраст: морфологические и психологические критерии. Механизм и природа старения человеческого организма. Продолжительность жизни человека. Аномалии роста и развития.

Акселерация. Морфологические, физиологические и психические проявления акселерации (сокращение ростового периода, ускоренное развитие двигательной функции, раннее половое созревание, ранее психическое развитие, увеличение репродуктивного периодов, более поздние сроки старения).

Процесс старения.

Сходство и различие онтогенеза человека в сравнении с другими приматами.

Половой диморфизм. Генетические, морфологические и физиологические различия полов. Пол и гендер – роль и значение в процессе эволюции человека.

2) Основные понятия: акселерация , биологический возраст, дифференцировка, модификатор развития, морфогенез, норма реакции, онтогенез, онтогенетическая изменчивость, паспортный (хронологический) возраст, половой диморфизм, регулятор развития, ретардация,экспрессия, эпохальная тенденция.

3) Контрольные вопросы для самоконтроля студентов:

1. Что такое онтогенез?

2. Какими общими закономерностями характеризуется процесс онтогенетического развития человека?

3. Что такое кривая роста человека?

4. Что такое паспортный возраст?

5. Что такое биологический возраст человека, и по каким критериям мы можем о нем судить?

6. Какие факторы влияют на развитие зубной, скелетной и репродуктивной систем человека?

7. Как (в общих чертах) осуществляется процесс регуляции развития (примеры)?

8. Что понимается под акселерацией и ретардацией развития индивида?

9. Что понимается под эпохальным изменением темпов развития?

10. Что Вам известно о факторах эпохальной акселерации и ретардации (гипотезы, предположения, Ваше мнение)?

11. Можно ли описать динамику эпохальных изменений одним биологическим показателем?

12. К каким последствиям приводит эпохальная акселерация?

Индивидуальное развитие человека (онтогенез)

Индивидуальное развитие организма (онтогенез) охватывает период с момента оплодотворения и возникновения организма в виде зиготы и до его смерти.

Онтогенез – это состояние непрерывного изменения, обновления, появления новых клеток, функций, видов деятельности. Это поступательный процесс, при котором неизбежно и закономерно простые количественные изменения ведут к коренным качественным изменениям. Изменение положения тела из горизонтального в вертикальное с началом ходьбы, первые слова и дальнейшее быстрое развитие речи, превращение ребёнка в подростка в период полового созревания – вот некоторые этапы в развитии человека, каждый из которых подготавливается предшествующим ходом роста и развития.

Онтогенез осуществляется на основе наследственной программы, полученной от вступивших в оплодотворение клеток родителей. В ходе реализации наследственной информации у организма формируются видовые и индивидуальные морфологические, физиологические и биохимические свойства, составляющие фенотип данной особи. В процессе развития под действием факторов внешней и внутренней среды организм закономерно меняет свои характеристики, оставаясь, тем не менее, целостной системой. В связи с этим под фенотипом принято понимать совокупность свойств организма на всём протяжении его индивидуального развития, на каждом этапе которого существуют свои особенности.

Весь цикл индивидуального развития подразделяется на ряд периодов, каждый из которых характеризуется своими особенностями морфо-функциональных изменений в организме. Индивидуальные отличия психического и физического развития могут варьировать в широких пределах у детей и подростков одного и того же календарного (паспортного) возраста. Поэтому врачам, психологам и педагогам приходится постоянно учитывать не столько календарный возраст ребёнка, сколько степень его биологического развития. Несоответствие биологического возраста паспортному не является редкостью.

Онтогенез состоит из двух взаимосвязанных и взаимообусловленных процессов – роста и развития (дифференцировки). Рост – это количественные изменения, связанные с увеличением размеров клеток, их количества, массы как отдельных органов и тканей, так и всего организма. Развитие – это качественные изменения, морфологическая дифференцировка, специализация тканей и органов, их функциональное совершенствование.

Закономерности протекания онтогенеза у человека

На основании фактических данных возрастной морфологии и физиологии установлены закономерности онтогенетического развития человека. Эти закономерности относятся как к развитию всего организма в целом, так и отдельных его систем. Рассмотрим наиболее выраженные закономерности.

1. Чем моложе организм, тем более интенсивно протекают в нём процессы роста и развития. Наиболее значительны темпы роста в раннем детском возрасте. В этот период происходит существенное увеличение основных морфологических показателей (роста, веса, длины окружности грудной клетки и других). К концу первого года жизни рост увеличивается на 47% по отношению к росту при рождении, на втором году жизни – на 13% по отношению к этому показателю в 1 год, на третьем году – на 9% по отношению к этому показателю в два года. В возрасте 3-7 лет ежегодная прибавка роста составляет 7,5-5%. В дальнейшем она продолжает снижаться, повышаясь только в период полового созревания.

Наибольшая прибавка массы тела также приходится на первый год жизни: к 4-5 месяцам масса тела удваивается, до 1 года – увеличивается в 3 раза. В последующие годы интенсивность нарастания массы тела уменьшается и вновь нарастает в пубертатный период. Во взрослом возрасте рост и масса тела остаются относительно постоянными.

2. Процессы роста и развития организма протекают неравномерно. Каждому возрасту свойственны определённые морфо-функциональные особенности. Непрерывный онтогенетический процесс идёт неравномерно. Эта неравномерность проявляется в том, что периоды интенсивного роста (накопления структурных элементов тканей, органов или систем) не совпадают с периодами усиленной дифференцировки, то есть реорганизации старых функциональных связей и образования новых контуров регуляции. Данные возрастной морфологии и физиологии подтверждают, что периоды усиленного роста сопровождаются относительно медленно протекающими процессами дифференцировки (созревания) и, наоборот, усиленная дифференцировка вызывает замедление роста. Такая неравномерность объясняется тем, что функциональные резервы организма не могут одновременно обеспечивать энергией два очень энергоёмких процесса – строительство структур организма и связанные с ним процессы всасывания и транспорта пластических веществ (аминокислот, углеводов, минералов, витаминов и других), и процесс "наладки" этих систем. Кроме того, очевидно, что дифференцировка не может начаться до того, как будут созданы все заинтересованные в ней системы.

Неравномерность роста и развития приводит к появлению критических периодов онтогенеза, когда в разные сроки та или иная система или орган, быстро увеличившись, является в некотором смысле функционально несостоятельной, то есть, не может правильно, рационально реагировать на обычные стимулы. В том числе адекватные раздражители и нагрузки. Устойчивость этой системы к различным повреждающим факторам, её прочность при этом снижается. Обычно выделяют три критических периода онтогенеза: эмбриональный, неонатальный (период новорожденности), и пубертатный. В каждом из этих периодов выделяются периоды, наиболее опасные для отдельных органов или систем.

3. В протекании процессов роста и развития наблюдаются половые отличия (половой диморфизм). Основные размеры тела при рождении в среднем у мальчиков больше, чем у девочек. Такие отношения сохраняются до начала периода полового созревания, который у девочек начинается раньше – в 10-12 лет. В связи с этим они обгоняют по показателям физического развития мальчиков, и на графике сравнительных темпов роста наблюдается первый перекрёст показателей. В течение 12-13 лет рост, масса тела и длина окружности грудной клетки у девочек превышают аналогичные показатели у мальчиков.

Такая картина имеет место до момента начала полового созревания мальчиков (13-14 лет), когда их рост резко усиливается, и к 14-15 годам они перегоняют девочек по показателям физического развития (второй перекрёст возрастных кривых роста). Во всех последующих возрастных периодах лица мужского пола имеют более высокие показатели физического развития, чем лица женского пола.

Основные факторы, влияющие на рост и развитие человека

Реализация человеком программы онтогенеза, заложенной в его хромосомах, зависит от состояния внутренней среды организма, а также от влияния внешней среды. Наибольшее распространение получили две классификации факторов, определяющих протекание онтогенеза у человека.

Первая классификация делит факторы по их природной сущности. Согласно ей выделяют две группы факторов:

1 группа – биотические факторы, то есть факторы, относящиеся к живой природе. Это наследственность, микробное окружение, присутствие различных паразитов и тому подобное.

2 группа – абиотические ___________факторы, то есть факторы неживой природы. К ним относятся климат, химический состав почвы, воды, пищи, воздуха, радиационный фон, интенсивность электромагнитных полей и излучений.

Вторая классификация, делящая факторы по их принадлежности к внутренней или внешней среде, является наиболее распространённой и общепризнанной во всём мире. В частности, этой классификацией пользуются при изучении показателей здоровья и качества жизни больших популяций людей (населения стран, областей и других) и определения зависимости этих показателей от различных условий проживания и национальных особенностей. В соответствии с этой классификацией все факторы делятся на эндогенные (относящиеся к внутренней среде организма) и экзогенные (относящиеся к среде обитания).

К эндогенным факторам относятся:

1. Генетические факторы (национальность, наличие наследственного или генетического заболевания, пол человека). Указанные факторы влияют на процессы роста и развития посредством формирования определённых уровней и соотношений гормонов, регулирующих эти процессы, либо опосредованно через изменение метаболизма организма.

2. Травма (то есть повреждение) пренатальная или постнатальная, нарушающая рост и развитие. Травма может быть химической, физической, иммунологической или являться результатом инфекции.

К экзогенным факторам относятся:

1. Природные факторы:

− климат;

− рельеф, геологическое строение района проживания, характер почвы;

− водные ресурсы (атмосферная влага, обеспеченность населения водой, её качество);

− характер и состояние растительности, животного мира, устойчивость экологических систем, частота чрезвычайных ситуаций природного характера.

2. Хозяйственная деятельность человека как таковая и через её влияние на окружающую среду (экологическая обстановка в районе проживания, современная экономическая ситуация).

3. Социальные факторы:

− уровень культуры (в том числе гигиенической), национальные традиции, отношение к здоровью;

− факторы питания (традиционный выбор продуктов, способы приготовления пищи, режим питания);

− уровень образования, социальное положение, профессия интересы родителей, система ценностей в семье, её состав, уровень материальной обеспеченности, условия быта;

− доступность медицинской помощи, её уровень, эпидемическая обстановка в коллективе или в районе проживания;

− положение ребёнка или подростка в семье, детском коллективе.

Периодизация онтогенеза

Пубертатный период

Этот период в процессе формирования организма является переломным. Он характеризуется резкими эндокринными сдвигами, изменением функционального состояния органов и систем, связанным с половым созреванием.

Пубертатный период начинается у девочек в 12-15 лет, а у мальчиков в 13-16 лет. В этом возрасте происходит рост и увеличение размеров тела, рост и дифференцировка органов и тканей. Годичный прирост длины тела составляет от 4 до 7,5 см (это период второго вытягивания), массы тела – от 3 до 5 кг. В связи с усиленным ростом верхних и нижних конечностей заметно изменяются пропорции тела. В этом возрасте значительно увеличивается передне-задний и особенно поперечный размер грудной клетки.

Продолжается формирование позвоночника, происходит интенсивный рост всех его отделов. Изгибы позвоночника в основном сформированы, однако оссификация (окостенение) ещё не заканчивается, что создаёт опасность появления сколиозов и других нарушений осанки в начале пубертатного периода.

В пубертатном периоде наблюдается усиленный рост мышц в толщину за счёт образования массивных мышечных волокон. В связи с этим увеличивается общая масса мышц по отношению к массе тела. В основном заканчивается развитие нервного аппарата мышц. Продолжает нарастать мышечная сила.

Значительное развитие нервного аппарата мышц и усиленный рост мышечных волокон не только приводят к увеличению мышечной силы и выносливости, но и делают возможным более длительное выполнение тонко дифференцированных движений. В результате к концу пубертатного периода завершается возрастное развитие координации движений. Однако в этом возрасте отмечаются резкие колебания возбудимости и лабильности нервно-мышечного аппарата, связанные с функциональной неустойчивостью нервной системы в период полового созревания. В связи с этим физическая нагрузка должна быть строго дозированной. Это важно и с учётом состояния у подростков сердечно-сосудистой системы, в которой также происходят значительные изменения. Наблюдается усиленный рост сердца с одновременным глубоким изменением тонкой структуры сердечной мышцы – резко увеличивается диаметр волокон и ядер. Быстрое развитие сердца по сравнению с просветом сосудов и усиление функции надпочечников, синтезирующих катехоламины, стимулирующих сердце, обусловливают повышение систолического артериального давления в среднем до 115-120 мм. ртутного столба, а диастолического – до 75 мм. ртутного столба. Довольно часто у подростков наблюдаются нарушения ритма сердечных сокращений, связанные с повышением возбудимости нервных центров, регулирующих кровообращение. Это также объясняется особенностями функционирования желёз внутренней секреции.

Дело в том, что в пубертатном возрасте происходит глубокая перестройка эндокринной системы. Функция интенсивно развивающихся половых желёз резко изменяет установившиеся эндокринные отношения. Вновь усиливается активность щитовидной железы, надпочечников, задней доли гипофиза. Половые железы начинают продуцировать половые гормоны (андрогены у мальчиков, эстрогены и прогестерон у девочек), под влиянием которых у подростков постепенно развиваются половые признаки, характерные для данного пола.

Особенностью функционирования ЦНС является повышение её возбудимости, особенно подкорковых отделов. При этом ослабляется относительный тонус коры больших полушарий и все виды центрального торможения. У девочек это выражено в большей степени и нередко сопровождается нарушением вегетативных функций, проявляющимся внезапными сердцебиениями, лабильностью ритма дыхания и сосудистыми расстройствами (похолодание и потливость дистальных частей конечностей). Отмечается повышенная утомляемость, как при умственных, так и при физических нагрузках. Эмоциональная возбудимость и интенсивная физическая активность являются причиной частых несчастных случаев и суицидальных попыток, особенно у мальчиков этого возраста.

У детей, склонных к подобным действиям, они могут быть обусловлены какими-то вовремя неразрешёнными проблемами в более раннем возрасте.

В подростковом возрасте усиливающееся эмоциональное напряжение и влияние биологических стимулов наблюдается одновременно с необходимостью оптимально приспосабливаться к повышенным требованиям социальной среды, связанной с вхождением молодого человека во взрослую жизнь. Процесс самоидентификации или "нахождения себя" в начале совершеннолетия во многих странах стал более длительным, так как время формального воспитания и зависимости от взрослых увеличилось. С другой стороны, этот процесс стал сочетаться с разрушением традиционных моделей семейной жизни и социальной среды. Самоидентификация включает в себя установление своего происхождения, общественной принадлежности, профессии и призвания, а также роли в обществе вне домашнего окружения.

Последующая стадия развития включает появление способности к общению с другими лицами, кроме родителей, способности избегать эмоциональной изоляции путём преодоления неудач в спортивных играх, интимной дружбе и при попытках половых отношений. На этой стадии человек учится испытывать взаимные чувства и сочувствие.

Следующей стадия психосоциального развития подростка включает формирование чувства долга одного индивидуума по отношению к другому в любви, ухаживании, браке и в других принятых обязательствах и задачах.

Конечная стадия развития индивидуума, завершающая пубертатный период, характеризуется способностью человека "воспринять свой индивидуальный жизненный цикл и лиц, занимающих в нём важное место, внутри отрезка истории, в котором он живёт. Такое целостное восприятие означает иную привязанность, отличную от привязанности к родителям, желание этого отличия и принятие того факта, что человек сам несёт ответственность за свою жизнь" (Erikson).

Феномен акселерации. Гипотезы акселерации

Ускорение темпов роста и развития детей и подростков носит название акселерации. Наблюдается она у детей, начиная с раннего возраста. Проявляется акселерация в следующем. Удвоение массы тела детей в настоящее время происходит в 4-5 месяцев, а не в 5-6, как было 30-40 лет назад.

"Перекрёст" показателей длины окружностей головы и груди прежде наблюдался во втором полугодии жизни, теперь это происходит на 3 месяце.

Передвинулась на более ранний возраст смена молочных зубов на постоянные. Теперь она происходит на год раньше по сравнению с данными, относящимися к началу ХХ столетия, и начинается не в 6-7, а в 5-6 лет.

Изменились сроки полового созревания. По данным зарубежных и отечественных учёных, возраст менархе (появления первой менструации) за последнее столетие сдвигался за каждые 10 лет на 4 месяца. Соответственно с уменьшением возраста наступления менархе происходит ускорение развития вторичных половых признаков.

Усиление энергии роста, наблюдающееся в предпубертатный и пубертатный периоды, происходит раньше, в связи с чем первый и второй перекрёсты кривых показателей роста и массы тела у мальчиков и девочек также передвинулись во времени: первый перекрёст наступает в 10-11 лет, а второй в 13-14.

Наблюдается ускорение окостенения скелета. Завершение процессов роста и достижение дефинитивных (окончательных) его показателей происходит в более короткий срок. Уже в 16-17 лет у девушек и в 18-19 лет у юношей завершается окостенение в длинных костях и прекращается рост тела в длину. В литературе прошлых десятилетий отмечалось, что рост у женщин продолжался до 20-22 лет, а у мужчин – до 22-25 лет.

Следствие ускоренного развития детей и подростков является достижение ими более высоких показателей физического развития, обнаруживаемого при динамическом изучении его на протяжении длительного периода. Дети стали выше, имеют большую массу тела, чем их сверстники прошлых десятилетий и, тем более, прошлого века. Так, мальчики 13 лет, проживавшие в Москве, за 80 лет наблюдения стали выше на 16 см. У девочек того же возраста рост увеличился на 14,8 см.

В настоящее время накоплен огромный фактический материал, подтверждающий увеличение длины и массы тела детей в различных странах. Помимо ускорения развития в биологии современного человека произошли изменения, которые не могут быть объяснены только акселерацией. Так, например, увеличилась продолжительность жизни, изменилась структура заболеваемости, стали больше репродуктивный период и дефинитивные размеры тела. Изменения, происходящие в течение всей жизни современного человека, получили название "секулярный тренд" (sekular trend – англ. – вековая тенденция). В этой общей вековой тенденции акселерация роста и развития является составной частью, охватывающей лишь период роста и созревания. Секулярный тренд начал проявляться в Англии, Норвегии, Франции с 1830-1840 гг., в Швеции и Дании – с 1860 г., в Германии и Голландии – с 1870 г., в Финляндии – после 1880 г., в России – с 1890 г. Его начало совпадает с началом бурного роста промышленности в указанных странах.

Для объяснения акселерации выдвигались разные гипотезы.

1. Гелиогенная гипотеза предполагает, что основной причиной акселерации является повышение уровня инсоляции (солнечного облучения), в том числе ультрафиолетовой, которой подвергаются современные дети. По мнения Е.Коха, впервые высказавшего такое предположение, УФ-радиациия, активизируя все процессы, протекающие в организме, в том числе и образование витамина D, способствует ускорению роста.

Благотворное влияние солнечной радиации на растущий организм общеизвестно, однако есть факты, не укладывающиеся в эту гипотезу. Например, отмечено, что темпы акселерации у жителей северных широт столь же значительны, как и в южных районах земного шара. В некоторых горных районах (Тянь-Шань, Памир, Алтай) дети растут несколько медленнее, чем их сверстники из равнинных мест, несмотря на то, что уровень инсоляции в высокогорных районах выше. Противоречит гелиогенной гипотезе и тот факт, что дети, проживающие в сельской местности, растут и развиваются в среднем медленнее, чем их сверстники в городах.

2. Следующая по времени появления и первая по числу сторонников – это алиментарная теория. Некоторые приверженцы этой теории связывают акселерацию с увеличением потребления белков и жиров животного происхождения, другие – молока и витаминов, особенно в первые месяцы жизни ребёнка.

Несмотря на известное анаболическое действие диеты с высоким содержанием белков, эта гипотеза имеет и слабые места. Так, в некоторых странах, например, в Японии, население традиционно получает значительно меньше белков животного происхождения, чем в Европе, однако темпы акселерации японских детей весьма высоки. Связь акселерации с витаминизацией диеты также сомнительна, так как синтез и промышленное получение витаминов осуществляются в течение последних 20-30 лет, а процесс акселерации наблюдается уже более 100 лет.

3. Гипотеза урбанизации. Её сторонники считают, что ускоренный темп городской жизни, увеличение умственной нагрузки в связи с дополнительными источниками информации (радио, телевидение, газеты и книги), уличный шум и другие факторы оказывают возбуждающее действие u1085 на ЦНС детей, активизируют её соматотропную функцию. Гипотеза урбанизации частично объясняет более высокие темпы акселерации в городах, однако полностью не вскрывает причину самого явления.

4. Контаминационная и мутагенная гипотезы. Сторонники этих гипотез считают, что основной причиной акселерации является загрязнение (контаминация) Среды обитания человека отходами промышленного производства, обладающими мутагенными свойствами и поэтому дающими биостимулирующий гетерозисоподобный эффект. В качестве причинных агентов называются продукты переработки нефти, угля и газа, повышенный уровень радиации, превышающий естественный современный фон в 20-70 раз, радиоволновое загрязнение и другие.

5. Генетическая гипотеза. Её сторонники видят причину акселерации в генетическом эффекте, связанном с заключением браков между людьми, проживавшими прежде в отдалённых друг от друга населённых пунктах. Индустриализация и массовое перемещение молодой части населения в города привели к увеличению количества гетеролокальных браков, к смешению населения и эффекту, сходному с гетерозисом. Явление гетерозиса хорошо изучено у животных. Оно заключается в феномене превосходства гибридов первого поколения по ряду признаков над лучшей из родительских форм. Проведённые исследования показали, что с увеличением расстояния между родиной отца и матери у детей возрастают показатели физического развития, и ускоряется созревание.

6. Гипотеза цикличности темпов роста и развития детей и подростков в зависимости от циклов солнечной активности. Анализируя антропологические показатели у населения в различные эпохи, а также результаты морфологических исследований некоторых видов животных, учёные отметили, что периоды увеличения и уменьшения скорости развития наблюдались, очевидно, и в прежние времена, но их интенсивность была менее выражена. На основании этого высказывается предположение о фазности данного процесса и прогнозируется постепенное замедление темпов акселерации.

Завершая разговор об акселерации, необходимо отметить, что она представляет не только научный интерес. Её изучение позволило сделать вывод о том, что у детей, опережающих своих сверстников в физическом развитии, чаще наблюдаются дисгармоничные состояния, являющиеся факторами риска для возникновения различных заболеваний. К числу таких заболеваний относят нарушения осанки, миопию, вегетативные расстройства, ожирение, заболевания сердца, лёгких и почек. Кроме этих медицинских последствий, акселерация имеет и психологические последствия, связанные с несоответствием степени физического, функционального развития и социального статуса подростка.

Биологический возраст

Обычно выделяют возраст календарный и биологический. Календарный или паспортный возраст отражает срок, прошедший с момента появления человека на свет (в днях, месяцах, годах). Под биологическим возрастом понимают биологическое состояние человека, определяемое совокупностью его структурных, функциональных, регуляторных, обменных особенностей и адаптационных возможностей. Для оценки биологического возраста сравнивают индивидуальные величины морфологических и функциональных показателей разных органов и систем исследуемого человека со средними величинами этих показателей, характерными для населения аналогичного пола, возраста и национальности, длительно проживающего на данной территории. На этой основе делается заключение о том, в какой мере степень развития или старения индивидуума соответствует популяционному эталону. Если биологический возраст опережает календарный, говорят о преждевременном развитии или старении. И, наоборот, чем сильнее биологический возраст отстаёт от календарного, тем моложе данный индивидуум. В качестве критериев, по которым определяется возраст, используются морфологические, функциональные и психологические показатели.

Морфологические показатели включают в себя длину тела, массу тела, длину окружности грудной клетки и головы (для детей до 3 лет).

Функциональные или физиологические показатели включают силу мышц, дыхательные объёмы, артериальное давление, зубную формулу (зубной возраст), костный возраст, степень выраженности вторичных половых признаков, аккомодационные способности глаза (степень развития старческой гиперметропии) и способность удерживать равновесие на одной ноге с закрытыми глазами (характеризует степень атеросклеротических поражений головного мозга у пожилых людей).

К психологическим показателям относят показатели, характеризующие интеллектуальные способности (оцениваются по различным тестам и шкалам) и эмоциональный статус человека, гармоничность процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе.

Определение биологического возраста носит весьма условный характер, так как возрастные изменения происходят у разных людей в разное время с разной скоростью, как на организменном, так и на тканевом и органном уровнях.

Однако определение биологического возраста имеет практическое значение для детей и подростков, у которых замедление роста и развития часто является самым ранним неспецифическим признаком патологии, а также для разработки оздоровительных мероприятий лиц зрелого возраста и оценки эффективности профилактики и лечения.

Старение, его природа и механизмы

Старение – физиологический процесс, сопровождающийся закономерно возникающими в организме возрастными изменениями, характер которых наследственно запрограммирован. Эти изменения распространяются и на физиологические механизмы регуляции гомеостаза, ограничивая адаптационно-компенсаторные реакции организма. В результате снижается способность организма поддерживать гомеостаз (постоянство внутренней среды), снижается устойчивость к стрессу и, наконец, нарастающая возрастная дестабилизация жизненных функций заканчивается смертью.

Для процессов старения характерны:

1. Гетерохронность – разное время появления признаков старения в различных тканях, органах и системах;

2. Гетерокинетичность – разная скорость развития в тканях различных возрастных изменений;

3. Гетеротопность – неодинаковая выраженность процессов старения в разных органах и тканях.

Наука о старении называется геронтологией. На сегодняшний день в геронтологии существует более 100 теорий старения, отражающих представления о механизмах этого процесса. Все эти теории можно разделить на две большие группы: клеточные и системные теории старения.

I. Клеточные теории старения предполагают, что старение является результатом нарастающей со временем деградации клеточной информации. Рассмотрим наиболее распространённые из них.

1. Теория соматических мутаций. Согласно этой теории, старение является следствием накопления в генах соматических клеток мутаций, возникающих под влиянием повреждающих агентов (например, различные виды радиации). Накопление мутаций приводит к появлению изменённых (не функционирующих) белков, а в последующем – к ухудшению и утрате различных функций организма. Против этой теории приводятся расчёты, свидетельствующие, что частота возникающих в клетках мутаций не столь велика, чтобы вызывать многочисленные изменения, составляющие картину старения.

2. Генетическая мутационная теория является вариантом предыдущей теории и рассматривает старение как следствие ухудшения функционирования генетического аппарата клеток из-за нарушения репарации (восстановления) ДНК.

3. Теория накопления ошибок предполагает накопление ошибок в ходе процессов транскрипции и трансляции генетической информации, приводящих к образованию дефектных, функционально несостоятельных белков в организме, в том числе регуляторных.

4. Теория свободных радикалов. Свободные радикалы – это химические вещества, образующиеся в процессе метаболизма, которые содержат один непарный электрон во внешней орбите. Это делает их весьма реактогенными соединениями. По этой причине свободные радикалы существуют очень недолго и вступают в химическое взаимодействие с различными веществами. Радикалы могут "атаковать" ДНК или белки, но одним из главных эффектов являются перекисное окисление липидов мембран, сильно влияющее на клеточные процессы. Предполагается, что свободные радикалы за счёт нарушения целостности мембран лизосом увеличивают проницаемость мембран для нуклеаз (ферментов, расщепляющих нуклеиновые кислоты). Последние же, выходя в цитоплазму, могут повреждать геном клетки. Действительно, антиоксиданты, снижающие образование свободных радикалов, увеличивают у животных среднюю продолжительность жизни. Однако их максимальная продолжительность жизни при этом не возрастает. Следовательно, усиление процессов свободно-радикального окисления также не является основным механизмом старения.

5. Теория "сшивки" макромолекул исходит из свойств веществ, обладающих ионизированной группой, образовывать мостики между молекулами ДНК, коллагена и другими, вызывая тем самым нарушение их структуры. Например, "сшивка" коллагена приводит к утрате им эластичности и вызывает появление морщин на коже.

II. Вторая группа теорий старения объединяет гипотезы старения целостного организма. Эта группа гипотез полностью не отрицает клеточные теории старения, но концентрирует основное внимание на изменениях на тканевом, органном и организменном уровнях.

1. Теория избыточного накопления. Эта теория рассматривает в качестве одной из причин старения накопление различных веществ в жизненно важных тканях. Так, во многих тканях с возрастом нарастает количество кальция. В субэндотелиальном слое больших артерий накопление холестерина и кальция приводит к образованию атеросклеротических "бляшек", нарушающих циркуляцию крови по сосудам. Также с возрастом увеличивается содержание в организме коллагена, который откладывается между клетками миокарда, в коже и в лёгких, вызывая функциональные нарушения в этих органах. Однако некоторые учёные высказывают мнение, что отложение кальция, холестерина и коллагена могут быть больше следствием, чем причиной старения.

2. Теория накопления липофусцина (старческого пигмента), являющегося продуктом перекисного окисления белков и жиров, связывает развитие старения с накоплением липофусцина в клетках наиболее аэробных тканей – сердца и головного мозга.

3. Иммунологические и аутоиммунологические теории старения. Они связывают старение с нарушениями в иммунной системе, ответственной за различение "своего" и "чужого". Это приводит к поражению локусов ДНК, отвечающих за синтез антител. В результате начинают синтезироваться аномальные антитела, повреждающие собственные ткани организма. Накопление повреждений клеточных структур происходит и в аппарате управления, в структурах ЦНС, в том числе в гипоталамусе. Это вызывает необратимые изменения в регуляции гомеостаза, в способности организма к адаптации и энергетическому обеспечению функций. Таким образом, предполагается, что в основе старения лежит активация гипоталамических структур или же гипоталамическая дезинформация, что, в любом случае, ведёт к неадекватности регуляторных влияний гипоталамуса.

Подводя итог всему вышесказанному, необходимо отметить многофакторность процесса старения, который нарастает с возрастом и постепенно охватывает все функции организма.

1.5. Видовая продолжительность жизни человека

Под видовой (биологической) продолжительностью жизни подразумевается средний минимальный возраст, которого особи данного вида достигают при наиболее благоприятных условиях существования. После этого происходит снижение жизнеспособности организма, и на определённом этапе смерть становится неизбежной. Предполагается, что видовая продолжительность жизни является генетически запрограммированной, но различные факторы могут ускорить старение, приводя к преждевременной смерти.

Споры относительно видовой продолжительности жизни человека ведутся уже давно. Сравнивая видовую продолжительность жизни различных животных с периодами их роста, учёные пытались вывести общий коэффициент для расчёта продолжительности жизни всех животных, заодно и для человека. Так, в лошадь растёт до 4 лет, а живёт при хорошем уходе до 25-30 лет, рогатый скот растёт в течение 5 лет, а живёт до 35-40 лет. Путём деления срока жизни на срок роста получали искомый коэффициент – 6-7. Этот коэффициент, предложенный свыше 200 лет назад французским естествоиспытателем Жоржем Луи Бюффоном (1707-1783), известен под названием коэффициента Бюффона. Принимая за среднюю продолжительность роста человека 14 лет, Бюффон утверждал, что продолжительность жизни человека должна равняться 90-100 годам.

Кроме коэффициента Бюффона, в разные времена предлагались коэффициенты для расчёта биологической продолжительности жизни животных по среднему сроку внутриутробного развития, по среднему сроку завершения оссификации (окостенения) скелета, по срокам наступления половой зрелости и так далее. Все эти коэффициенты, ориентированные на тенденции и закономерности, существующие в животном мире, определяют человеку от 80 до 200 лет.

Чаще всего учёные называют цифру 100 лет, однако, эта цифра не отражает реальной картины. Так, в 70-е годы Б.Ц.Урланис, взяв в качестве основного ориентира продолжительность жизни в наиболее передовых и лагополучных странах, путём сложных расчётов и построения кривых пришёл к выводу, что видовая продолжительность жизни человека составляет 86 лет для мужчин и 88 лет для женщин. При этом автор подчёркивал приблизительный характер этих цифр.

Почему же расчёты, в какой-то мере верные для животных, оказываются нереальными для человека? Ответ, видимо, кроется в социобиологической природе человека. Разграничивая роль биологических и социальных u1092 факторов в жизни человека и подчёркивая ведущую роль последних, И.И.Мечников говорил: "Естественный отбор, дойдя до человека, преломляется как луч в призме. Это уже не он больше".

Второй причиной несоответствия предполагаемой максимальной продолжительности жизни человека и реальной средней продолжительности являются условия жизни. Для иллюстрации этого демографы используют аллегорию с шарами, в которой максимальный возможный путь – видовая продолжительность жизни, а расстояние, на которое реально укатывается шар (реальный срок жизни), зависит от характера поверхности – условий жизни.

Средняя продолжительность жизни человека в разные периоды меняется в зависимости от многих условий: войн, эпидемий, распространённости различных заболеваний (сердечно-сосудистых, онкологических, инфекционных, например, туберкулёз, малярия, тиф и от других), эффективности работы медицинских учреждений и так далее.

В начале ХХ века в промышленно развитых странах средняя продолжительность жизни не достигала 50 лет, а во второй его половине этот показатель превысил 70-летний рубеж. Этому в значительной мере способствовали распространение в развитых странах в 60-70 годах идей здорового образа жизни. В результате снизилась калорийность пищевого рациона среднего европейца, уменьшилась доля в нём холестерина и поваренной соли. Во всех возрастных группах возросла двигательная активность. Всё это уменьшило в 70-е годы на 1/3 смертность от заболеваний сердца и мозговых инсультов, являющихся следствием атеросклероза сосудов.

Необходимо подчеркнуть, что средняя продолжительность жизни – это статистический показатель, который может меняться со временем, а значит, ожидаемую продолжительность каждой конкретной жизни по нему можно определять весьма условно. Кроме того, для каждой возрастной группы показатели рассчитываются отдельно. Например, согласно справочнику "Население мира", средняя продолжительность жизни мужчин в 80-х годах была 64-65 лет, но для тех, кто достиг этого возраста, ожидаемая продолжительность жизни равнялась ещё 12,5 годам (то есть до 76-78 лет). Лица старше 75 лет имели вероятность прожить ещё 7-10 лет. Даже люди, достигшие столетнего рубежа, имеют шанс прожить ещё не менее одного-двух лет.

Завершая разговор о демографических аспектах проблемы старения, необходимо отметить, что в настоящее время в индустриально развитых странах доля населения в возрасте 65 лет и старше колеблется от 8 до 16%, составляя в среднем 11%. Около трети жителей старших возрастных групп – это лица в возрасте 75 лет и старше. При этом мужчин среди них только 32-33%, что указывает на большую продолжительность жизни женщин пожилого возраста по сравнению с мужчинами.

1.6. Половой диморфизм человека: генетические, морфологические и физиологические аспекты

Под половым диморфизмом понимают подразделение людей на лиц женского и мужского пола (мужчин и женщин). Наличие в природе полового диморфизма вообще отражает различия в задачах, решаемых в процессе полового размножения мужской и женской особью. У человека с появлением культуры половой диморфизм стал проявляться и в разделении труда, или вернее экологических функций в популяции (добывание пищи, рождение и воспитание потомства, приготовление пищи, постройка жилья и так далее). В силу биологических особенностей мужчина был более приобщен к поддержанию эколого-экономического благополучия семьи и общины. Женщине достался примат воспроизводства популяции, отсюда ее ведущая роль в биологическом существовании человека. Лишь в последнее время возникли тенденции стирания социальных (но не биологических) различий между мужчиной и женщиной.

На организменном уровне половой диморфизм проявляется в половых признаках. Выделяют первичные половые признаки, имеющиеся у человека к

моменту рождения, и вторичные, формирующиеся во время постнатального периода онтогенеза.

Под первичными половыми признаками подразумевают кариотипические различия мужчин и женщин – наличие в 23 паре хромосом X- или У-хромосомы, а также признаки, связанные с формированием и функционированием половых клеток. К последней группе признаков относятся гонады (яичники или семенники), их выводные протоки, добавочные железы полового аппарата и копулятивные органы.

Считается, что первичные половые признаки начинают формироваться на 7 неделе с момента оплодотворения, когда под воздействием генов У-хромосомы ранее не дифференцированная гонада начинает превращаться в яичко. Пока не известна роль гормонов в этом процессе. На 9 неделе в яичке появляются клетки Лейдига, которые с 10 недели начинают продуцировать тестостерон. Под действием этого основного мужского гормона ранее недифференцированные наружные половые органы превращаются в пенис и мошонку.

У женщин дифференцировка яичника и наружных половых органов происходит, по-видимому, не столь бурно. В отсутствие У-хромосомы на 7 неделе ничего не происходит, а на 8 неделе гонада превращается в яичник. Формирование наружных половых органов по женскому типу происходит примерно на 12 неделе, очевидно, без участия гормонов.

Известен ещё один аспект половой дифференцировки, изученный пока только на животных, но существование которого нельзя исключить и у человека. Установлено, что секреция клеток Лейдига во внутриутробном периоде воздействует не только на наружные половые органы, но и на мозг. Происходит дифференциация структуры гипоталамуса, от которой у всех изученных млекопитающих зависят гормональные и в значительной степени поведенческие половые признаки.

Окончательное формирование признаков, характерных для данного вида происходит к концу пубертатного периода. В это время устанавливаются ритмы и уровни секреции половых гормонов – андрогенов (тестостерона) у мужчин и эстрогена и прогестерона у женщин. Под влиянием этих гормонов формируются вторичные половые признаки.

Из них наиболее важными являются:

1. Особенности строения скелета – высокий рост, массивные кости и узкий таз у мужчин, низкий рост, тонкие кости, широкий таз у женщин;

2. Мышцы у мужчин развиты сильнее, что обеспечивает большую физическую силу. У женщин мышцы развиты в меньшей степени.

3. Половой диморфизм проявляется и в разном характере распределения жировой ткани у мужчин и женщин. У женщин жировая ткань наиболее выражена в области ягодиц, бедер, нижней части живота. В результате этого типичная женская фигура имеет форму груши. Жировая ткань у женщин в норме составляет около 25% от массы тела. У женщин, имеющих слабовыраженную жировую прослойку, значительно чаще наблюдаются бесплодие и невынашивание беременности. Это объясняется некоторыми авторами выработкой в жировой ткани веществ, похожих на гормон второй половины менструального цикла и беременности – прогестерон.

У мужчин жировая ткань обычно откладывается в области верхней части туловища и на животе (по типу "яблока"). Такое отложение связывают с действием мужских половых гормонов.

4. Под действием мужских половых гормонов у мальчиков в пубертатном периоде увеличивается щитовидный хрящ гортани. В результате происходит перестройка голосового аппарата, и голос приобретает низкий тембр (мутация голоса). Так как у женщин нет мужских половых гормонов, у них голос остается высоким.

5. У женщин во время полового созревания под влиянием женских половых гормонов развиваются молочные железы.

6. Половые гормоны определяют структуру волос и характер оволосения у людей. У мужчин волосы более толстые и жесткие, характерен их рост на лице. Кроме того, у мужчин сильнее, чем у женщин выражено оволосение туловища (хотя имеются большие вариации в разных этнических группах). С действием мужских половых гормонов связывают и облысение.

У женщин волосы тоньше, обычно более мягкие, чем у мужчин данной этнической группы. Меньше выражено и оволосение туловища и конечностей.

7. К проявлениям полового диморфизма относятся и особенности роста и развития у мальчиков и девочек, о чем говорилось в соответствующем разделе.

1.7. Аномалии роста и развития у человека

Фенотип человека, формирующийся на различных стадиях онтогенеза, является продуктом реализации наследственной программы. Этот процесс зависит от условий, в которых он протекает. У человека эти условия во многом определяются его социальной природой.

Аномалии роста и развития, наблюдающиеся иногда у некоторых индивидуумов в процессе онтогенеза, имеют различные причины и степень выраженности.

Незначительные, часто временные нарушения роста и развития, проявляющиеся в замедлении роста и формировании гипопластического фенотипа, обычно связаны с неполноценностью питания (по количеству питательных и витаминных веществ и их сбалансированности), болезнями (у ослабленных, длительно и часто болеющих детей) и с неблагоприятными психо-социальными факторами. При своевременном устранении указанных причин обычно наблюдается восстановление нормальных показателей роста и развития.

Самые сильные нарушения в онтогенезе наблюдаются либо в результате воздействия повреждающих факторов (химических, физических, инфекционных) в критические периоды, связанные с закладкой органов, либо в результате хромосомных и генных нарушений (заболеваний). В этих случаях формируются пороки развития (уродства).

Аномалии развития могут быть либо врождёнными, либо проявляются в определённый период онтогенеза, когда включается аномальный ген. Примерами врождённых пороков являются нарушения формирования нервной системы (незаращение нервной трубки и позвоночного канала – рахисхизм – разной степени), пороки сердца и так далее

При хромосомных нарушениях (свыше 100 синдромов) наблюдается изменение структуры отдельных хромосом (делеция, дупликация, аберация, инверсии участков и так далее) или изменение их количества. Изменение количества хромосом может быть в сторону уменьшения (моносомия) или увеличения (полисомия). Моносомия аутосом встречается крайне редко, т.к. такие организмы оказываются нежизнеспособными вследствие отсутствия большого количества генов и погибают на ранних сроках внутриутробного развития. Большинство таких нарушений касаются 21-й и 22-й хромосом и чаще обнаруживаются у мозаиков. Достаточно редко обнаруживается моносомия по Х-хромосоме (синдром Шерешевского-Тернера), моносомия по У-хромосоме не встречается.

В отличие от моносомий трисомии описаны по большому числу аутосом (8, 9, 13, 14, 18, 21, 22) и Х-хромосоме, которая может присутствовать в кариотипе в 4-5 экземплярах, что вполне совместимо с жизнью.

Если во время оплодотворения гамета одного из родителей содержала аномальный набор хромосом или генов, то хромосомные и генные изменения будут во всём организме. Если же эти нарушения произойдут во время деления бластомеров в первые дни деления зиготы, то развивается мозаичный организм, в котором аномальный набор будет содержаться только в части клеток организма.