Этапы онтогенеза
Выделяют два этапа: внутриутробный (антенатальный) и внеутробный (постнатальный). Первый этап — это время от момента слияния двух родительских гамет до момента рождения ребенка, включающее герминативный период (стадия зиготы), эмбриональный
период (стадия бластулы — образование однослойного зародыша и стадия гаструлы — образование трехслойного зародыша) и фетальный (плодный) период — формирование первичного фенотипа.
Во второй половине внутриутробного этапа выделяют пренатальный период (время с 28-й недели беременности и до начала родов) и следующий за ним интранатальный период (время от начала родовой деятельности до момента рождения ребенка). Главной целью внутриутробного этапа является контролируемая генетической программой развития подготовка антенатальных функциональных систем организма (на месте будущих постнатальных систем) к конкретным условиям внешней среды, встреча с которыми предстоит ребенку сразу после рождения.
Второй этап — это время от момента рождения до момента смерти организма, включающее ранний, средний и поздний периоды. Ранний период — это первые два года жизни или время приобретения организмом структурной и функциональной зрелости. В самом начале раннего постнатального развития выделен неонатальный период (время с момента рождения по 8-й день жизни ребенка). Объединенные вместе пренатальный, интранатальный и неонатальный периоды составляют перинатальный период (с 28-й недели беременности по 8-й день жизни ребенка). Такое специфическое подразделение введено в медицине в целях оптимального решения врачом задач педиатрии, так как ранний период постнатального онтогенеза — это относительно быстрая смена многих функциональных показателей органов и систем развивающегося организма. Затем следуют средний и поздний постнатальные периоды (см. ниже).
Периоды антенатального этапа онтогенеза
Герминативный период
Герминативный период — время с момента оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом до момента имплантации зародыша в стенку матки. По одним данным, это первая неделя беременности, по другим — первые 14-15 дней беременности. Во втором случае говорят о периоде бластогенеза или стадии бластоциста (зародышевый пузырек). В этом периоде основные морфогенетические процессы в зиготе сведены к активации генов, индуцирующих синтез белков, необходимых для раннего развития, а также к дроблению, рестрикции и детерминации бластомеров или тотипотентных (равно наследственных) клеток, начальной дифференцировке и формированию эмбрионального
трофобласта и внезародышевых органов.
Эмбриональный период
После стадии бластоциста зародыш называется эмбрионом, а период его развития — эмбриональным периодом. Это один из наиболее сложных периодов внутриутробного онтогенеза, занимающий время от момента имплантации до 6-8-й недели или даже до 12-й недели беременности.
В эмбриональном периоде начинаются и интенсивно протекают процессы органогенеза, рост клеток и их миграция, дифференцировка тканей и органов, а также осуществляется переход от гистотрофного питания зародыша к плацентарному питанию (кровообращению), чему способствует формирование внезародышевых органов.
Еще в конце герминативного периода энтодерма и висцеральный листок мезодермы зародыша образуют изнутри полость бластоциста и формируют желточный мешок, в котором накапливается белковая жидкость и осуществляется кроветворение (участвует в трофике через кровеносные сосуды). Образующаяся туловищная складка отделяет желточный мешок от тела зародыша. При выпячивании энтодермы и висцерального мешка мезодермы заднего отдела кишки формируется аллантоис, который постепенно начинает выполнять функцию питания, так как его сосуды врастают в ворсинки хориона, формируя аллантохорион.
Кроме того, аллантоис осуществляет экскреторную функцию (в его полость частично выделяются продукты обмена веществ эмбриона). В результате срастания над зародышем амниотических складок возникают амниотическая и серозная оболочки. Амниотическая оболочка или амнион вырабатывает околоплодные воды, создавая благоприятную жидкую среду для эмбриона и плода. Она охватывает кровеносные сосуды, идущие от эмбриона к плаценте, потоки желточного мешка и аллантоиса и образует вместе с ними пупочный канатик.
Серозная оболочка вплотную прилегает к трофобласту и вместе с ним образует хорион, за счет которого возникает связь зародыша с материнским организмом. Хорион вместе с участком стенки матки образует плаценту, в которой перерабатываются и всасываются питательные вещества и осуществляются выделительная, дыхательная и защитная функции. На поверхности хориона имеются многочисленные ворсинки, увеличивающие площадь соприкосновения с материнскими тканями. Хорион вырабатывает гормоны, влияющие на половые железы (гонадотропины), — эта функция позволяет рас-
сматривать плаценту как железу внутренней секреции. У человека формируется гемохориальная или дискоидальная плацента. Таким образом, в раннем эмбриогенезе закладываются ряд провизорных (временных) органов. В ходе дальнейшего эмбриогенеза разные ткани и органы дифференцируются в разные фазы роста. При этом каждая часть тела приобретает определенные очертания — это морфогенез. Процессы морфогенеза в основном завершаются к началу 9-10 нед беременности.
Плодный период
После 6-8 нед беременности зародыш называется плодом, а весь период его развития до рождения (9-40 или даже 12-40 нед беременности, называется плодным (фетальным) периодом. В этом периоде уже завершен морфогенез внутренних органов, но продолжается гистогенез или тонкая дифференцировка тканей. При этом обеспечивается снабжение плода кислородом и питательными веществами из крови матери через плаценту. В начале плодного периода заканчивается формирование лица, из пуповины в брюшную полость втягиваются петли кишечника, исчезают сомиты, жаберные дуги и хвост, т.е. плод приобретает облик человека. С этого времени идет «дозревание» тканей и увеличение органов в объеме. К концу 12 нед беременности завершается формирование кожи (она теряет прозрачность и покрывается пушковыми волосами) и мышечной системы (плод начинает двигаться).
Максимальный линейный рост плода приходится на 20 нед беременности, когда скорость роста достигает 5 см в неделю. Наибольшее увеличение массы тела плода приходится на последние 8 нед беременности, когда масса плода удваивается, а темпы роста замедляются.
В ранние сроки фетального периода рост плода в основном определяется его генотипом и контролируется генотипом материнского организма, а в середине и конце этого периода — еще и поступлением кислорода и питательных веществ через плаценту. При этом рост плода мало зависит от действия гормонов, хотя синтез собственного соматотропного гормона начинается уже в конце первого триместра беременности.
Следует еще раз подчеркнуть, что на антенатальном этапе онтогенеза (равно как на постнатальном этапе) материнский и отцовский геномы взаимодействуют не только между собой, но и с факторами внутренней и внешней среды растущего организма, являющимися пусковыми причинами его развития. Такое состояние принято
называть внутренним и внешним средовым окружением организма (генотипа). При этом внутреннее окружение организма зародыша, эмбриона и плода в большей степени формируются генотипом и фенотипом организма матери и в меньшей степени — генотипом и фенотипом организма отца. Вместе с тем, оно тесно связано с наследственной отягощенностью родителей, их соматическим статусом, состоянием родовых путей беременной, готовностью этих путей к родам и другими факторами. Например, установлены четкие различия во внутриутробном развитии генетически идентичных монозиготных (монохориальных) близнецов, имеющих разные площади бассейнов плацентарного кровообращения. В свою очередь, внешнее окружение организма зародыша, эмбриона и плода — это также его связь с действием факторов внешней среды, таких, как условия и образ жизни родителей, характер их питания, этнические особенности и т.д.
Периоды постнатального онтогенеза
Последовательно рассмотрим преемственное (хотя и несколько условное) становление конкретных функций и навыков организма в его взаимодействии с факторами среды.
Среди периодов постнатального онтогенеза выделяют следующие:
• Первые 2 ч жизни. В это время организм ребенка начинает освобождаться от биологически активных веществ, осуществлявших регуляцию жизнеобеспечения плода во время родов (так называемый материнский коктейль). Действия факторов (сигналов) окружающей среды приводит к «обнулению» дородовой программы. В их числе: гравитация, световые, звуковые, тактильные раздражители, а также сигналы, поступающие от легких, сердца, сосудов и желудочно-кишечного тракта.
• 2-12 ч жизни. Период, когда наблюдается «феномен прощания с внутриутробными способностями» (удерживать голову, прослеживать глазами, копировать движения матери, врача) или так называемый имитационный период.
• Первая неделя жизни. Это время первичной настройки жизненно важных функций ребенка, проявляющихся в новых условиях окружающей среды: начало и стабилизация работы органов дыхания, кровообращения и пищеварения, включая функции активного сосания, жевания, глотания и переваривания пищи.
Одновременно у ребенка утрачиваются врожденные автоматизмы сосания и шаговый.
• 2-12 нед жизни. Это первый период обучения ребенка после рождения, характеризующийся относительной стабилизацией жизненно важных функций и адаптацией к условиям окружающей среды. В это время увеличивается масса мозгового вещества, в нем происходит интенсивное аксоно-дендритное ветвление и формируются новые синаптические связи между нейронами. Ребенок учится видеть, слышать, следить и следовать глазами за увиденным и услышанным.
• 3-18 мес жизни. Это период первичного развития воспринимающей (сенсорной) системы или стадия развития двигательных навыков, необходимых для активных контактов ребенка с окружающей средой. Это время поиска глазами матери или поиска игрушки; кисть руки уже схватывает, рука тянется в рот. Начиная с 5-6 мес жизни, ребенок сидит, гулит, издает звуки, отражающие его эмоции, берет предмет и рассматривает его, различает людей, любимые и нелюбимые игрушки. В это время последовательно осваиваются: активное видение и слух, держание головы, ползание, сидение, стояние, хождение, понимание обращенной речи, сознательное произношение отдельных слов; развивается и дифференцируется шаговый автоматизм в виде высвобождения движений рук и ног от положения головы, движений ног от положения рук.
• 1,5-3 года жизни. Это время приобретения первого персонального опыта. Для него характерны: осознанная фразовая речь, формирование межполушарной асимметрии мозга и возникновение доминантного полушария. Развивается импрессивная и экспрессивная речь. Появляется социальное общение и формируются коммуникативные функции. Ребенок различает и дифференцирует реальные предметы и события от их символов. Одновременно у ребенка угасает активность сосательного автоматизма, возникают первые впечатления (память о них нередко сохраняется на всю жизнь), дифференцируется представление о собственном «Я», начинается ограничение себя от окружающих людей, определяется профиль будущих отношений с родителями, «чужими» взрослыми, сверстниками и животными. В мозге завершается формирование двигательных и анализаторных центров, отбираются наиболее эффективные межнейрональные контакты.
• 3-6 лет жизни, или период дошкольного возраста . Характерны более четкие движения. Создаются индивидуальный двигательный облик, позы, мимика, жесты. Совершенствуется работа анализаторов (зрительного, слухового, обонятельного, вкусового, кожной чувствительности). Формируются личный опыт восприятия, индивидуальная оценка окружающего, а также отдельные черты характера. Улучшается крупная моторика ног, ребенок учится подпрыгивать сначала на двух, а затем поочередно на левой и правой ноге. В конце этого периода основные системы и центры мозга ребенка готовы к началу школьного обучения и интенсивному пополнению запаса знаний и навыков. Развивается мелкая моторика кисти, окончательно разобщается шаговый автоматизм; функции рук освобождаются от влияния ног. Создаются условия для овладения навыками письма.
• После 6-7 и до 16-18 лет жизни, или период школьного возраста. Это время усвоения программных знаний, определения навыков абстрактного мышления, формирования собственного образа мыслей. Ребенок становится членом коллектива, учится согласовывать личные и общественные интересы. Определяются духовные качества личности. В рамках школьного возраста после 11-13 лет жизни выделен подростковый (пубертатный) период или период полового созревания. В это время изменяется внешний облик ребенка, происходят серьезные перестройки обмена веществ, эмоционального фона и поведения.
• После 16-18 и до 55-60 лет жизни, или период взрослого (зрелого) возраста. Характерны активная физическая, интеллектуальная, духовная, культурная, социальная и половая жизнь;
• После 55-60 лет жизни, или период пожилого возраста. Характерно постепенное угасание активности всех жизненных функций (процессов). Иногда возможен феномен диссолюции, кратковременно проявляющийся в признаках функциональной активности организма (см. ниже).
Таким образом, периоды постнатального онтогенеза характеризуются разной продолжительностью, быстро меняющейся в первые часы, дни, недели и месяцы жизни. Затем продолжительность периодов увеличивается до 1,5-3 и даже 10 лет жизни и, наконец, основной период жизни взрослого организма длится 40-50 лет, после чего наступает завершающий период, продолжительность которого редко превышает 10-15 лет.
Исключением являются долгожители, иногда достигающие возраста 110 лет.
Критические периоды онтогенеза и его нарушения
Критический период как понятие онтогенеза
Выше было отмечено, что в ходе онтогенеза у организма появляются новые функциональные возможности и навыки на фоне угасания и утраты старых, а пусковыми причинами этих изменений (наряду с потенциалом генетической программы) служат факторы окружающей среды.
Периоды перестройки функций и навыков организма называются критическими периодами онтогенеза. Они оказались чувствительными к действию неблагоприятных факторов среды, препятствующих нормальному развитию организма. При этом для каждой конкретной функции (навыка) генетически детерминирован оптимальный период ее становления и продолжительности. Иными словами, запуск критического периода определяется эндогенной готовностью организма к появлению, развитию и утрате конкретной функции (навыка), адекватной воздействию факторов окружающей среды. При этом потенциал такой функции может со временем истощиться. К примерам функций с оптимальной продолжительностью критических периодов онтогенеза относятся функции, приобретаемые в течение первого года жизни, когда ребенок непрерывно овладевает двигательными и перцептивными навыками: учится видеть и слышать, держать голову, сидеть, стоять и ходить. Причем каждый новый навык приобретается именно тогда, когда конкретная функция становится для организма наиболее значимой или приоритетной. Следует еще раз отметить, что ряд базовых функций (сосание, глотание, дыхание, жевание, зрение, кровообращение, пищеварение, слух) формируются еще во внутриутробном периоде, чтобы проявиться сразу после рождения и сохраниться до конца жизни. Однако некоторые базовые функции могут полностью утратиться к концу жизни, например зрение и слух.
Можно сделать вывод, что по истечении оптимального времени перестройки, определенного программой онтогенеза для развития конкретной функции или навыка, соответствующая ей функциональная система организма «закрывается» для действия факторов среды независимо от того, получила она адекватное воздействие этих факторов или нет.
Таким образом, во время критического периода онтогенеза проявляется его первая закономерность — открытие ранее закрытой функциональной системы организма для контактов с окружающей средой, и система вновь приобретает способность к перестройке, после которой происходит ее стабилизация на относительно низком (по сравнению с первоначальным) энергетическом уровне. Эта закономерность универсальна как для нормального, так и для патологического развития функциональных систем организма. В известном смысле, она часто служит причиной резистентности к терапии, успех которой зависит от умения врача заставить эту систему открыться (дестабилизироваться) и вместо порочной вызвать нормальную функцию организма.
Второй закономерностью критического периода онтогенеза является обеспечение развития приоритетной функции (навыка) организма, требующее от него больших энергетических затрат на разных уровнях организации.
Однако быстрая мобилизация необходимых средств и веществ возможна лишь из резервов организма, образовавшихся за счет ранее созревших или параллельно развивающихся функциональных систем, которые в критические периоды онтогенеза оказываются менее защищенными и менее компенсированными (по сравнению с приоритетными функциями и навыками) и потому уязвимыми. Этот феномен называется «феноменом обкрадывания».
Например, сразу после рождения наблюдается интенсивное воздействие на организм ребенка непривычных для него условий внешней среды.
В ответ на их действие начинает интенсивно развиваться ЦНС, в которой происходят: энергичный рост массы нейронов, увеличение числа мембранных рецепторов, синтез нейромедиаторов и образование новых синапсов (см. главу 13). Все это идет за счет внутренних резервов организма в ущерб старым (приобретенным во внутриутробном периоде) функциям и навыкам, поэтому многие из старых функций быстро утрачиваются. В частности, у ребенка быстро исчезают врожденные способности удерживать голову и прослеживать глазами, а также врожденные автоматизмы сосания и шаговый.
Таким образом, наряду с «феноменом обкрадывания», сопровождающим развитие новых функций и навыков, старые функции (навыки) тормозятся и возвращаются к исходному (нулевому) уровню. Данный феномен был назван «феноменом обнуления».
Сочетание этих двух феноменов составляет сущность «функционального виража«, происходящего в критический период перестройки онтогенеза. В критическом периоде перестройки может также развиться «феномен диссолюции». Его смысл заключается в неполном редуцировании старых функций (навыков) организма, которые в заторможенном виде сохраняются в глубинах памяти и при неблагоприятных условиях среды могут проявиться вновь, что, безусловно, создаст энергетические и другого рода помехи для развития новых функций и навыков.
Установлено, что выраженность феномена диссолюции зависит от действия различных медиаторов. Так, адренолитики и холинолитики его подавляют, а дофаминергические и холинергические препараты, наоборот, стимулируют.
К критическому периоду онтогенеза также относится «феномен импринтинга» (см. главу 28); за ним скрываются глубокие биологические и физиологические закономерности, относящиеся к проблеме взаимодействия генотипа и среды (эпигеномная регуляция генной активности).
С неврологических и психогенетических позиций импринтинг — это генетически детерминированная, эндогенно сформированная (врожденная) способность поведения (следования, копирования), проявляющаяся в постнатальном онтогенезе в специфических условиях внешней среды, т.е. это взаимодействие некоего внутриутробно сформированного поведенческого стереотипа и конкретных средовых воздействий (трактовка импринтинга с генетических позиций дается в главе 4).
Следует отметить, что феномен импринтинга универсален для всех живых организмов, развивающихся по индивидуальным генетическим программам. Без импринтинга невозможно «предвидение организмом» основных внешних воздействий, с которыми он может встретиться в постнатальном онтогенезе. С другой стороны, у организма нет заранее выработанных средств для взаимодействия с будущими внешними воздействиями. Следовательно, благодаря импринтингу как одному из механизмов реализации генетической программы онтогенеза в конкретных условиях окружающей среды растущий организм последовательно осваивает новые функции и навыки, т.е. он «дорастает» до очередного критического периода развития, встречая на своем пути все новые и новые сигналы к этому (факторы среды).
Критические периоды перестройки внутриутробного онтогенеза
Во внутриутробном онтогенезе выделены критические периоды перестройки, смысл которых заключается не только в последовательной смене стадий развития зародыша, эмбриона и плода, но и в оценке чувствительности (ранимости) организма к повреждающему действию факторов среды. Историческими предпосылками для выделения таких критических периодов послужили работы П.И. Броунова (1897), И. Швальбе (1906), К. Стокарда (1907; 1921) и П.К. Светлова (1937; 1960).
У человека выделяют два критических периода внутриутробного онтогенеза, которые впервые были предположены П.И. Броуновым.
По современным представлениям, для зародыша характерен I критический период. Это 6-9-й дни беременности, совпадающие во времени с периодом бластогенеза. В этот период зародыш реагирует на действие факторов среды по принципу «все или ничего», т.е. он либо гибнет, либо (в силу большой адаптационной способности) продолжает развиваться. В эмбриогенезе в целом по этой причине гибнут 35-50\% зародышей, которые элиминируются путем спонтанных абортов. Для организма женщины такая беременность протекает с незначительной, как правило, малозаметной задержкой менструального цикла на несколько дней, сопровождающейся обильной и часто безболезненной кровопотерей после задержки.
В морфологическом материале абортусов обнаруживаются генные, хромосомные или геномные мутации (в последнем случае до 80\% всех мутаций). Эти мутации ведут к нарушениям развития или бластопатиям. К ним относятся: нарушения ориентации эмбриобласта в бластоцисте, пустые зародышевые мешки, гипоплазия или аплазия внезародышевых органов, имплантация зародыша в роге или у внутреннего зева матки, нарушение глубины имплантации, двойниковые пороки (полностью или частично неразделившиеся близнецы), сиреномиелия и циклопия, а также внематочная беременность.
Для эмбриона характерен II критический период. Это 3-6 нед беременности. Развившиеся в этом периоде нарушения называются эмбриопатиями. К ним относятся очаговые и диффузные нарушения формирования органов, заканчивающиеся гибелью (самопроизвольными выкидышами) 10\% эмбрионов или рождением 3\% детей с БАР и МАР. т.е. суммарно потери составляют 13\% от всех зарегистрированных беременностей.
По данным генетиков, общий вклад нарушений I и II критических периодов внутриутробного онтогенеза в потери беременности дости-
гает 63-65\% от общего количества зачатий, и только каждая третья беременность может считаться нормально протекающей. На этой основе был сделан вывод, что самопроизвольный выкидыш (аборт) является защитным природным механизмом, избавляющим организм женщины от генетически дефектных зародышей и эмбрионов.
Причинами эмбриопатий служат мутации хроногенов (см. выше), ведущие к нарушениям клеточной пролиферации и дифференцировки. Соответственно, при ускорении этих процессов развиваются прогероидные симптомы и заболевания, а при замедлении — гетерогенные тканевые дисплазии мозга, легких или почек.
Для эмбриопатий характерны: высокий удельный вес моногенных и хромосомных болезней (соответственно 3\% и 1\% новорожденных), несоответствие фенотипа генотипу (фенотипически девочка, генотипически мальчик), а также неполное фенотипическое проявление пороков развития. В последнем случае речь идет о выявлении у эмбриона с конкретным хромосомным синдромом всего двух-трех БАР, тогда как у ребенка с таким же синдромом количество БАР может достигать двадцати.
Указанные критические периоды эмбриогенеза совпадают во времени с периодами наиболее интенсивной дифференцировки клеток и тканей. В свою очередь, нарушения, развившиеся в следующем (плодном или фетальном) периоде, называются фетопатиями.
Критический период, характерный для плодного периода, отдельно не выделен, так как в это время в основном уже завершено структурное формирование внутренних органов и большинства систем организма и продолжается только их функциональное созревание.
Вместе с тем, в самом начале плодного периода (9-11 нед беременности) еще продолжается гистогенез кожной и мышечной систем организма. Поэтому в случае повреждающего действия факторов внешней среды в этих системах могут формироваться дефекты клеточной и тканевой структуры или дисплазии, а также БАР и МАР.
К фетопатиям относятся:
• истинные пороки развития, связанные с функциональной незрелостью органов плода: пороки мозга, легких, зубов, сердца (незаращение боталлова протока), половых органов (одноили двусторонний крипторхизм);
• вторичные пороки развития (гидроуретер или гидронефроз);
• ложные пороки нормально развившихся органов в связи с их альтеративным и альтеративно-продуктивным воспалением (гидроцефалия или порэнцефалия при токсоплазмозе);
• наследственные болезни обмена (НБО), реализующиеся на биохимическом уровне (их большинство) или уровне фенотипа плода (ахондрогенез и несовершенный остеогенез). Хотя суммарное влияние генетических факторов на патологию плода в 4-5 раз меньше такового у эмбриона, удельный вес этой патологии довольно значителен по объему. Например, если хромосомный дисбаланс у абортусов эмбрионального периода составляет 50\%, то у абортусов плодного периода он достигает 10-12\% (см. главу 16).
Наиболее частым нарушением плодного периода является задержка внутриутробного развития (ЗВУР) или (по старой терминологии) врожденная гипотрофия, частота которой, по данным ВОЗ, составляет в среднем 17\% (колебания в разных странах от 2,9 до 39,0\%). ЗВУР плода — это хроническое расстройство питания, сопровождающееся дефицитом массы тела по отношению к длине плода.
Дети со ЗВУР рождаются недоношенными в 24\% случаев (недоношенный ребенок рождается при сроке 37 нед беременности и сроке гестации менее 36 нед), доношенными в 10,3-22,0\% случаев или еще реже — переношенными.
Согласно общепризнанной классификации, выделяют гипотрофический, гипопластический и диспластический варианты ЗВУР. Перинатальная заболеваемость детей с разными вариантами ЗВУР в 10 раз выше, а перинатальная смертность в 5 раз выше, чем у доношенных детей.
При первом и втором вариантах ЗВУР — это «маловесный для срока плод» с признаками или без признаков недостаточности питания соответственно. Причем недостаточность питания не сопровождается снижением массы тела плода относительно срока беременности и характеризуется признаками дистрофии: сухость, шелушение и снижение тургора кожи, тонкий подкожный жировой слой.
Диспластический вариант ЗВУР — это проявление большого числа генетически детерминированных синдромов (до 200 нозологий) или генерализованных внутриутробных инфекций (чаще вирусных), сочетающихся с БАР и МАР (их частота от 1,3 до 16,5\%) и нарушениями телосложения. Для этого варианта ЗВУР нехарактерно нормальное течение внутриутробного онтогенеза, при нем не наблюдается гомеорез, но постоянны нарушения гомеостаза, а также характерны поражение ЦНС и изменения иммунологической реактивности. В дальнейшем у таких детей наблюдается задержка пси-
хомоторного, физического и интеллектуального развития, часто развиваются церебральные параличи.
Как установлено, генетические причины ЗВУР плода могут быть связаны с нарушениями материнского генома и, в частности, однородительской изодисомией по хромосомам 11 и 16 материнского происхождения. В случае хромосомы 16 также выявляется плацентарный мозаицизм.
Критические периоды перестройки постнатального онтогенеза
Постнатальный онтогенез также насыщен критическими периодами перестройки, что особенно характерно для его начала.
Выделяемый после рождения организма критический период перестройки является таким еще и потому, что именно в это время его негативным эффектом служит торможение структурного и функционального созревания ЦНС в ответ на действие факторов внешней среды. При данном негативном эффекте имеет место следующее.
• Блокировка дендритного спраунинга и остановка развития нейронов на начальной стадии арборизации. Причинами служат: анте- и интранатальная гипоксия плода, последствия родовой травмы, вынесенные в постнатальный период, токсическое воздействие факторов эндогенной или экзогенной природы (в том числе материнского происхождения), наследственные и ненаследственные нарушения обмена, интранатальные и постнатальные сосудистые поражения мозга. В итоге формируются огрубленные нейроны, неспособные к созданию сети межнейрональных связей (см. главу 13).
• Функциональный дефицит, соответствующий первым дням и неделям жизни, когда фиксируются (проявляются) неблагоприятные воздействия среды на плод, произошедшие в перинатальном и интранатальном периодах.
Критический постнатальный период у новорожденного и годовалого ребенка заполнен импринтинговыми событиями, связанными с новым для него наружным общением с матерью (сосательное поведение — захват соска, жевание, глотание), которое сформировалось внутриутробно под контролем мультиполярных нейронов ретикулярной формации ствола головного мозга, расположенных рядом с двигательным ядром тройничного нерва. Именно в это время (через 5-7 дней после рождения) начинается интенсивный дендритный спраунинг, осуществляются отбор и стабилизация наиболее эффективных межнейронных связей, а также стабилизация уровня
ганглиозидов в мозге, достигающая оптимальных значений в конце критического периода перестройки.
При повышении уровня ганглиозидов (гликолипидных рецепторов) у ребенка в дальнейшем может развиться интеллектуальнопознавательная недостаточность, а при снижении их уровня — детский церебральный паралич (ДЦП). Во втором случае в мозге идентифицируются нейроны с огрубленным дендритным ветвлением, что служит диагностическим (прогностическим) признаком.
Другой пример — ФКУ, при которой метаболические нарушения вызывают повреждение мозговых структур и функциональные нарушения, если время нарушений совпадает с ранним постнатальным периодом перестройки.
Вместе с тем, если в раннем возрасте (первые 3 мес жизни) заблокировать образование вредных метаболитов, то грубого повреждения мозга не последует и функциональный дефицит не разовьется.
Особенности критических периодов онтогенеза
К особенностям критических периодов онтогенеза относятся:
• направленность критического периода;
• значимость (приоритетность) развивающейся функции и навыка;
• открытость развивающейся функции и навыка для действия факторов среды или способность организма к перестройке (переобучению) в соответствии с новыми условиями среды и требованиями возрастного периода онтогенеза;
• способность к импринтингу;
• возрастной нормативный (эталонный) комплекс признаков;
• сущность функционального виража (сочетание феноменов обкрадывания и обнуления);
• закрытие на относительно низком энергетическом уровне функций и навыков в конце периода перестройки;
• наличие или отсутствие отклонений от нормативного (эталонного) комплекса признаков; в первом случае — это нарушения хода онтогенеза;
• выраженность или отсутствие феномена диссолюции.
Основные факторы онтогенеза
Жизненный потенциал организма — это генетическая программа онтогенеза, обеспечиваемая непрерывным взаимодействием материнского и отцовского генных комплексов в составе генотипа при
постоянном участии факторов окружающей среды. Эта программа интегрирует и контролирует адекватное воздействию факторов среды развитие профиля и спектра молекулярно-генетических, биохимических и биофизических реакций в каждой клетке и организме в целом, обеспечивая формирование всех его признаков и гомеостаза в соотвествии с возрастной изменчивостью.
Выделяют 6 основных факторов онтогенеза.
I. Материнский и отцовский геномы в составе генотипа организма.
Материнский и отцовский геномы в составе генотипа организма являются соответственно основной и дополнительной частями генетической программы его онтогенеза. При этом материнский геном обеспечивает наибольший вклад в зиготу: передает ей все ядерные и цитоплазматические элементы и связанную с ними большую часть генов (ядерных и митохондриальных). Отцовский геном обеспечивает меньший вклад в зиготу: передает ей только ядерные.
II. Генотип матери развивающегося организма.
Генотип матери развивающегося организма принимает прямое (непосредственное) участие в формировании его женского генотипа и фенотипа и непрямое (опосредованное) участие в формировании его мужского генотипа и фенотипа, являясь для них основным и дополнительным обучающим (эталонным) комплексом соответственно, на основе которых генетическая програма онтогенеза развивающегося организма интегрирует и контролирует его формирование и функционирование на всех этапах, периодах и стадиях развития.
III. Окружение генотипа организма матери.
Окружение генотипа и фенотипа организма матери прямо связано с изменчивостью генотипа развивающегося организма в ходе его онтогенеза. Для внутреннего окружения характерна корреляция с:
• наследственной отягощенностью;
• возрастом;
• патологией беременности;
• бактериальными и вирусными инфекционными заболеваниями;
• соматическим статусом (метаболический, гормональный и иммунный профиль, неврологическое и психическое состояние);
• кровоснабжением и размерами матки;
• маточно-плацентарными особенностями;
• состоянием родовых путей и их готовностью к родам.
Для внешнего окружения организма матери характерна корреля-
ция с:
• условиями и образом жизни;
• качеством и объемом поступающих в материнский организм продуктов питания и питьевой воды;
• приемом лекарственных препаратов;
• проведением рентгенодиагностических и другого рода процедур, связанных с воздействием на материнский организм физических и химических факторов;
• состоянием окружающей среды (атмосферное давление, влажность, загрязненность радионуклидами и химическими соединениями, кислотные дожди, магнитные бури, освещенность, температура, условия высокогорья);
• этническими особенностями.
IV. Генотип отца развивающегося организма.
Генотип и фенотип отца принимают прямое (непосредственное) участие в формировании генотипа и фенотипа и непрямое (опосредованное) участие в формировании его женского генотипа и фенотипа, являясь для них основным (эталонным) комплексом соответственно, на основе которых генетическая программа онтогенеза развивающегося организма интегрирует и контролирует его формирование и функционирование на всех этапах, периодах и стадях развития.
V. Окружение генотипа отца организма.
Окружение генотипа организма отца опосредованно связано с изменчивостью генотипа развивающегося организма в ходе онтогенеза. Для внутреннего окружения характерна корреляция с:
• наследственной отягощенностью;
• возрастом;
• соматическим статусом (метаболический, гормональный и иммунный профиль, неврологическое и психическое состояние).
Для внешнего окружения характерна корреляция с:
• условиями и образом жизни;
• качеством и объемом продуктов питания и питьевой воды;
• приемом лекарственных препаратов;
• проведением рентгенодиагностических и другого рода процедур, связанных с воздействием физических и химических факторов;
• состоянием окружающей среды (атмосферное давление, влажность, загрязненность радионуклидами и химическими соединениями, кислотные дожди, магнитные бури, освещенность, температура, условия высокогорья);
• этническими особенностями.
VI. Действие факторов окружающей среды.
Действие факторов окружающей среды на генотип и фенотип развивающегося организма проявляется в биологических закономерностях и индивидуальных характеристиках его онтогенеза. При этом особая роль принадлежит развитию способностей (свойств) коры больших полушарий головного мозга развивающегося организма отражать (запечатлять) результаты действия факторов окружающей среды на основе широкой сети межнейронных связей.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Генетическая программа онтогенеза человека, сформированная на основе двух родительских геномов уникальна. Генотип организма типизирует развитие, обеспечивая реализацию видовой генетической программы по созданию фонда стабильных признаков вида на основе консервативной наследственности, а также индивидуализирует генетическую программу благодаря генетическому и фенотипическому полиморфизму, определяющему специфические признаки индивида. При этом возрастающая индивидуализация генетических влияний способствует увеличению многообразия генетических и фенотипических признаков.
Материнский и отцовский геномы в составе генотипа развивающегося организма инициируют, интегрируют (координируют) и контролируют молекулярную жизнь его клеток, тканей, органов и систем на основе постоянного межгеномного взаимодействия родительских генных комплексов и участия факторов окружающей среды.
Закодированная в генотипе развивающегося организма индивидуальная программа развития является главной молекулярногенетической, биохимической и биофизической основой (потенциалом). От содержания и величины этого потенциала зависят онтогенетическое здоровье, качество и продолжительность жизни организма.
Онтогенетическое здоровье базируется на геномном и протеомном здоровье, формирующем соматическую, психическую и репродуктивную составляющие части. Оно связано с сохранением баланса обмена веществ в ходе развития, стабилизации, угасания и утраты функций и навыков организма.
Нарушения онтогенеза сопровождаются структурными и функциональными отклонениями в развитии организма, следствием
которых является изменение стабильности обмена веществ, обусловленное генетическими и негенетическими причинами. Факторы окружающей среды выступают в роли сигналов к развитию нового качественного состояния организма (от нормы до болезни).
В критические периоды перестройки функций и навыков организма его возраст объединяет все регуляторные и защитные системы в единое целое, определяет преемственность, взаимосвязь и синхронность, интенсивность и продолжительность их функционирования. Важную роль в формировании нормальных и патологических признаков организма играет ангиогенез, являющийся одним из механизмов онтогенеза.