12.3 Внутриутробное развитие человека. Критические периоды
развития, тератогенные факторы среды (физические, химические,
биологические). Нарушение эмбриогенеза человека
Эмбриогенез человека делят на 3 периода:
1) начальный период — 1-я неделя;
2) зародышевый — 2–8-я неделя;
3) плодный — с 9-й недели и до рождения.
После оплодотворения зигота в течение 3-х дней перемещается по ма-
точной трубе, находясь на стадии дробления. На 4-е сутки образуется бла-
стоциста. На 7-е — наблюдается имплантация бластоцисты в слизистую
матки. На стадии зародышевого периода на вентральной стороне зароды-
шевого диска различима энтодерма в виде тонкого слоя клеток, появляется
полость амниона. Питание зародыша — диффузное. На 14-е сутки происхо-
дит плацентация. На 16-е сутки происходит формирование зародышевой
мезодермы, с 16–21-х суток наблюдается формирование нервной трубки
(гисто-, органогенез).
Зачатки рук и ног, завершение развития сердца наблюдаются на 3-й не-
деле внутриутробного развития.
Формирование головного мозга происходит на 6-й неделе. Полная за-
кладка всех систем органов наблюдается в конце 8-й недели, в этот период
120
размеры эмбриона достигают 40 мм, масса — 5 грамм. С 9-й недели начи-
нается плодный период, завершающийся рождением.
Критические периоды — периоды, когда зародыш наиболее чувстви-
телен к повреждениям разнообразными факторами, нарушающими нор-
мальное развитие. В критические периоды у зародышей сильно изменяется
метаболизм, усиливается дыхание, меняется содержание РНК. Различают
критические периоды в развитии отдельных органов и общие для всего ор-
ганизма. Критические периоды совпадают с активной морфологической
дифференцировкой, с переходом от одного периода развития к другому. В
отношении развития человека подчеркивается значение следующих крити-
ческих периодов: имплантация, плацентация, гисто- и органогенез, роды.
Воздействие на организм матери во время беременности различных
тератогенных агентов: физических, химических, биологических, может
вызвать нарушение развития эмбриона, возникновение уродства или мер-
творождение.
Тератогенными факторами являются: хинин, алкоголь, кофеин, про-
стейшие (токсоплазма), вирусы (краснуха), лекарственные препараты (та-
лидомид, гормоны), ионизирующие излучения.
12.4 Постэмбриональное развитие, его периодизация. Генный
контроль постэмбрионального развития
Постэмбриональное развитие — это этап онтогенеза, начинающийся
моментом выхода зародыша из яйцевых оболочек или рождением и закан-
чивающийся смертью организма. Встречается 2 вида постэмбрионального
развития: прямое и непрямое.
При прямом развитии, постэмбриональный онтогенез делят на 3 пе-
риода: дорепродуктивный, репродуктивный и пострепродуктивный.
Дорепродуктивный период при прямом развитии называют еще пе-
риодом роста и формообразования. Он характеризуется продолжением на-
чинающегося еще в эмбриональной жизни органогенеза и увеличения раз-
меров тела. Новорожденные отличаются размерами, а также созреванием
ряда органов и пропорциями тела. К началу этого периода все органы дос-
тигают той степени дифференцировки, при которой организм может суще-
ствовать и развиваться вне организма матери или вне яйцевых оболочек. С
этого момента начинают функционировать пищеварительный тракт, орга-
ны дыхания и органы чувств. Нервная, кровеносная и выделительная сис-
темы начинают свою функцию еще у зародыша. В течение дорепродуктив-
ного периода окончательно складываются видовые и индивидуальные осо-
бенности организма, и особь достигает характерных размеров.
Позже других органов дифференцируется половой аппарат. Когда за-
канчивается его формирование, наступает 2-й период постнатального он-
121
тогенеза — репродуктивный период или период зрелости, во время кото-
рого происходит размножение. Продолжительность 2-го периода у некото-
рых видов (поденка, тутовый шелкопряд) длится несколько суток, у других —
много лет (млекопитающие, человек).
После репродуктивного периода наступает пострепродуктивный пе-
риод или период старости. Старость — закономерно и неизбежно насту-
пающий заключительный период онтогенеза. Наступление старости связа-
но со старением организма.
После рождения у человека выделяют периоды (условно):
новорожденный — до 10 дней
грудной — до 1 года
детский — до 11–12 лет
подростковый — до 15–16 лет
юношеский — до 20–21 года
зрелый — до 55–60 лет
пожилой — до 74 лет
старческий — до 90 лет
дорепродуктивный
репродуктивный
пострепродуктивный
Детский возраст — период продолжающегося развития и совершен-
ствования функций. Продолжается развитие скелета и его окостенение,
мышечной массы, совершенствуется координация движений. Позвоночник
сохраняет гибкость, что при неправильном физическом воспитании может
привести к деформации. Отмечается высокий уровень обмена веществ и
энергии, равномерное физическое развитие. Органы чувств достигают со-
вершенства. Нервные процессы характеризуются силой и уравновешенно-
стью. Хорошо выражены все виды торможения. Однако еще затруднено
выполнение мелких и точных движений, активное внимание, сосредото-
ченность, развивается быстрое утомление, сопровождающееся невротиче-
скими нарушениями.
Подростковый — период бурного преобразования организма. Актив-
ность гипоталамо-гипофизарной системы обеспечивает процессы полового
созревания, формирование вторичных половых признаков, интенсивное
развитие всех физиологических систем, завершается развитие скелета, со-
вершенствуется координация движений. Усиливаются подкорковые влия-
ния, регулирующая деятельность коры ослабляется. Происходящие сдвиги
гормональной системы и несовершенство нервной регуляции могут быть
причиной различных вегетативных нарушений. Происходит формирование
характера и личности. Этот возраст характеризует эмоциональность, воз-
будимость, сниженная работоспособность и утомляемость.
В юношеском возрасте — завершается формирование всех органов и
систем организма. Устанавливается гормональный баланс, что благоприят-
122
ствует работе нервной системы. Возрастает роль коры в регуляции всех
функций, усиливаются процессы торможения. Завершается процесс форми-
рования эмоций, самосознания. Прекращается рост, наступает период поло-
вой зрелости. Возрастает умственная и физическая работоспособность.
Наиболее характерная черта онтогенеза — рост. Рост — это процесс,
сопровождающийся увеличением количества клеток и накоплением мас-
сы внеклеточных образований, обусловленный обменом веществ. Масса
тела увеличивается до тех пор, пока скорость ассимиляции выше скоро-
сти диссимиляции.
Постнатальный рост, в основном, сводится к развитию и увеличе-
нию уже существующих клеток, а не к образованию новых. Исключение
составляет жировая ткань. Число жировых клеток способно постоянно уве-
личиваться вплоть до пубертатного периода (13–15 лет).
СХЕМА ТИПОВ РОСТА
генотип
неопределенный
— в течение жизни
рост
факторы среды
определенный
— до определенного возраста
(моллюски, рыбы, рептилии) (насекомые, птицы, млекопитающие)
Константы роста человека в год:
1) 1-й год жизни — 1,3;
2) от 1 до 12 — 0,7;
3) половое созревание (12–16 лет) — 1,6;
4) после 16 лет — 0,6.
Самый интенсивный рост наблюдается на 1-м году жизни (23–25 см),
на 2-м году — 10–11 см, на 3-м — 8 см, с 4 до 7 лет — годичный прирост
5–7 см, с 11–12 лет у девочек, а у мальчиков до 16 лет наблюдается
всплеск — 7–8 см в год.
Все ткани и системы органов растут неравномерно.
1. Общий тип тканей: в целом тело, органы дыхания, мышцы, кости.
Пик активности — в 1-й год жизни и период полового созревания.
2. Лимфоидный тип. Интенсивный рост ткани до 12 лет. К 20 годам —
ее количество значительно снижается.
3. Мозговой тип. Интенсивно развивается к 10–12 годам и достигает
размеров мозга взрослого человека.
4. Репродуктивный тип. Почти нет роста до периода полового созре-
вания, а затем наблюдается быстрый темп.
Исследованиями Ч. Майнота, И. И. Шмальгаузена изучена зависи-
мость роста от дифференцировки тканей организма. Установлено, что эм-
бриональные и малодифференцированные ткани растут быстрее диффе-
123
ренцированных. С возрастом количество первых прогрессивно уменьшает-
ся, что и приводит к падению интенсивности роста. И. И. Шмальгаузен
придал этой закономерности математическое выражение (формула 3):
где:
Cv Ч t = const,
(3)
Cv — интенсивность роста;
t — возраст.
Факторы роста бывают экзо- и эндогенные.
Экзогенные факторы это: питание, витамины, свет.
Для нормального развития необходимо нормальное питание, наличие
витаминов и воздействие солнечного света. Витамин А оказывает влияние
на остроту зрения (входит в состав родопсина), развитие эпителия, рост
организма. Витамин Д регулирует обмен кальция и фосфора. Витамин Е
влияет на гаметогенез, С — на рост организма, прочность сосудистых сте-
нок, витамины В1и В6 — на нервную систему, В2и РР — на развитие сли-
зистых оболочек, кожу, В12 — на кроветворение.
Эндогенными факторами являются гормоны, регулирующие росто-
вые процессы, образующиеся в железах внутренней секреции. Централь-
ной эндокринной железой является гипофиз. Передняя доля вырабатывает
тропные гормоны: тиреотропный, регулирующий функцию щитовидной
железы, адренокортикотропный — функцию надпочечников, гонадотроп-
ные — функцию яичников и семенников (фолликулостимулирующий и
лютеинизирующий гормоны). Собственный гормон этой доли — сомато-
тропин влияет на синтез белка, что обеспечивает размножение клеток и,
следовательно, рост и накопление биомассы. Гипофункция приводит к
возникновению карликовости, гиперфункция — к гигантизму. Гиперфунк-
ция в зрелом возрасте приводит к развитию заболевания акромегалии.
Гормоны щитовидной железы (тироксин и трийодтиронин) усиливают
окислительные процессы в митохондриях. Врожденная недостаточность
приводит к кретинизму, гиперфункция вызывает тиреотоксикоз.
Паращитовидные железы продуцируют паратгормон, который влия-
ет на метаболизм кальция и фосфора.
Кора надпочечников продуцирует альдостерон, кортикостерон и глю-
кокортикоиды, регулирующие диурез, кровяное давление, минеральный и
углеводный обмен. Мозговое вещество продуцирует адреналин и норадре-
налин, которые обеспечивают регуляцию тонуса сосудов.
Островки Лангерганса поджелудочной железы секретируют инсу-
лин и глюкагон, регулирующие углеводный обмен.
Клетки Лейдига семенников продуцируют тестостерон, влияющий
на формирование вторичных половых признаков и обеспечивающий регу-
ляцию сперматогенеза.
124
Тека-клетки яичников секретируют эстрол, эстрадиол, прогестерон, обес-
печивающие оогенез, овуляцию, формирование вторичных половых признаков.
Генный контроль постэмбрионального развития:
1. В дорепродуктивный период генный контроль осуществляется за
счет следующих процессов изменения наследственного материала:
— синтез ДНК за счет механизма репликации;
— функция специфических генов за счет их избирательной активности;
— регуляция активности генов гормонами;
— групповая репрессия генов одной из Х-хромосом у женщин;
— синтез белков за счет генетической информации соматических клеток.
2. В репродуктивный период:
— синтетические процессы ДНК, белков продолжаются за счет изби-
рательной активности генов;
— гормональная регуляция;
— групповая репрессия генов одной из Х-хромосом у женщин.
3. Пострепродуктивный:
— нарушение синтеза ДНК за счет накопления вредных мутаций;
— синтез нормальных и аномальных белков за счет избирательной ак-
тивности генов, накопление промежуточных продуктов обмена, которые
являются мутагенами;
— ослабление регуляции генов гормонами;
— репрессии и экспрессии определенных генов.