Закономерности роста и развития организма являются теоретической основой гигиенического нормирования факторов окружающей среды для детей и подростков. Знание этих закономерностей позволяет врачу по гигиене детей и подростков понять и объяснить деятельность отдельных органов и систем, их взаимосвязь, функционирование целостного организма ребенка в разные возрастные периоды и его единство с внешней средой.
При контроле за здоровьем и развитием подрастающего поколения санитарный врач может правильно интерпретировать полученную информацию только на основе знания возрастных особенностей растущего организма. Осуществление санитарно-эпидемиологического надзора, предъявление научно обоснованных требований к режиму дня, организации воспитательного и образовательного процессов, к питанию детей без знания этих закономерностей невозможно.
Жизненный цикл человека условно делится на 3 этапа: созревание, зрелый возраст и старение. Провести хронологическую границу перехода организма от одного этапа к другому можно на основе изучения особенностей его роста и развития, взаимодействия с окружающей (в том числе и социальной) средой.
Этап созревания характеризуется прежде всего достижением половой зрелости, способностью организма и возможностью выполнения детородной функции, что обеспечивает сохранение вида. В сохранении вида заключается биологический смысл индивидуального роста и развития любого живого существа, в том числе и человека. Однако было бы ошибкой судить о зрелости человека только по степени полового развития. Не менее важным признаком является готовность индивида к осуществлению социальных функций, трудовой и творческой деятельности, и в этом социально-общественный смысл его развития.
Половое созревание наступает к 13-15 годам. Подтверждением этого может служить средний возраст начала менструации у современных девочек. По данным НИИ гигиены и охраны здоровья детей
и подростков Научного центра здоровья детей РАМН (НЦЗД РАМН), возраст menarche составляет 13-13 лет 5 мес.
Трудовая зрелость наступает гораздо позднее, обычно к окончанию обучения в школе или ПУ, т.е. в 17-18 лет. Она приходит только с приобретением опыта общественно-социальной активности.
Наблюдается расхождение во времени наступления половой и трудовой зрелости. Если половая зрелость наблюдается несколько раньше, то трудовая зрелость в условиях современного производства, требующего достаточно высокого уровня подготовки, наоборот, позднее. Поэтому хронологической границей полного созревания организма и наступления зрелости следует считать 20-21 год. Именно к этому возрасту завершается не только процесс полного созревания и роста, но и накапливаются необходимые знания, формируются нравственные устои, т.е. создаются возможности для выполнения человеком и биологических, и социальных функций.
На всем этапе созревания (от момента рождения до полной зрелости) рост и развитие организма протекают в соответствии с объективно существующими законами:
• неравномерность темпа роста и развития;
• неодновременность роста и развития отдельных органов и систем (гетерохронность);
• обусловленность роста и развития полом (половой диморфизм);
• биологическая надежность функциональных систем и организма в целом;
• генетическая обусловленность роста и развития;
• обусловленность роста и развития средовыми факторами;
• эпохальная тенденция и цикличность процессов роста и развития детской популяции (секулярный тренд, акселерация, ретардация роста и развития).
Неравномерность темпа роста и развития. Процессы роста и развития протекают непрерывно, носят поступательный характер, но их темп имеет нелинейную зависимость от возраста. Чем моложе организм, тем интенсивнее процессы роста и развития. Это наиболее наглядно отражают показатели суточного расхода энергии (табл. 2.1).
У ребенка 1-3 мес суточный расход энергии на 1 кг массы тела в день составляет 110-120 ккал, у годовалого — 90-100 ккал. В последующие периоды жизни ребенка снижение суточного расхода энергии продолжается.
Таблица 2.1. Суточный расход энергии (по В.И. Молчанову)
|
Возраст |
Общее количество энергии на 1 кг массы тела в 1 сут, ккал |
|
1-3 мес |
110-120 |
|
4-6 мес |
100-110 |
|
7-12 мес |
90-100 |
|
2-6 лет |
70-75 |
|
7-10 лет |
60-70 |
|
11-15 лет |
45-55 |
|
взрослые |
35-40 |
О неравномерности роста и развития свидетельствуют изменения длины тела детей и подростков (табл. 2.2).
Таблица 2.2. Изменения длины тела детей и подростков
|
Период жизни, годы |
Увеличение длины тела, \% |
|
1 |
на47 |
|
2 |
на13 |
|
3 |
на 9 |
|
4-7 |
на 5-7 |
|
8-10 |
на 3 |
|
11-17 (полового созревания) |
скачок роста |
|
18-20 |
прекращается |
За 1-й год жизни длина тела новорожденного увеличивается на 47\%, за 2-й — на 13\%, за 3-й — на 9\%. В возрасте 4-7 лет длина тела ежегодно увеличивается на 5-7\%, а в возрасте 8-10 лет — лишь на 3\%.
В период полового созревания отмечается скачок роста, в возрасте 16-17 лет наблюдается снижение, а в 18-20 лет увеличение длины тела практически прекращается.
Изменения массы тела, окружности грудной клетки, а также развитие отдельных органов и систем в целом происходят неравномерно. Неравномерность темпа роста и развития организма на этапе созревания является общей закономерностью. Однако в этот период проявляются и некоторые индивидуальные особенности. Встречаются инди-
видуумы, темп развития которых ускорен, и по уровню зрелости они опережают свой хронологический (календарный) возраст. Возможно и обратное соотношение. В связи с этим термин «возраст ребенка» должен конкретизироваться: хронологический или биологический.
Хронологический возраст — период, прожитый ребенком от рождения до момента обследования, имеющий четкую возрастную границу (день, месяц, год).
Биологический возраст — совокупность морфофункциональных особенностей организма, зависящих от индивидуального темпа роста и развития.
Школьники с замедленным темпом биологического развития менее активны на уроках. У них отмечаются повышенная отвлекаемость и неблагоприятный тип изменения работоспособности. В ходе учебного процесса выявляется более выраженное напряжение зрительного, двигательного анализатора и сердечно-сосудистой системы. Отставание биологического возраста у детей сочетается со снижением показателей большинства антропометрических признаков и более частыми отклонениями в опорно-двигательном аппарате, нервной и сердечно-сосудистой системах.
Наиболее выраженные изменения работоспособности и состояния здоровья наблюдаются у детей с резким отставанием биологического возраста (разница 3 года и более).
Ускоренный темп индивидуального развития ребенка приводит к опережению биологического возраста по сравнению с хронологическим. «Опережающее» развитие встречается в коллективах учащихся реже, чем «отстающее». Ускоренное развитие наблюдается чаще у девочек. У школьников с ускоренным темпом индивидуального развития работоспособность ниже, чем у детей, биологический возраст которых соответствует календарному. Среди них больше лиц, страдающих гипертензией и хроническим тонзиллитом, у них выше показатели заболеваемости, чаще и резче проявляются функциональные отклонения.
Наибольшая частота отклонений от биологического возраста выявляется среди подростков.
Таким образом, индивидуальные изменения темпа роста и развития ребенка обусловливают несоответствие биологического возраста хронологическому.
Критерии биологического возраста: уровень оссификации скелета, сроки прорезывания и смены зубов, появление вторичных половых
признаков, начало менструаций, а также морфологические показатели физического развития (длина тела и ее погодовые прибавки).
В процессе роста и формирования зубочелюстного аппарата различают 3 периода.
1-й период — от рождения ребенка до 5-6 лет (до начала прорезывания постоянных зубов). Сроки формирования, прорезывания и рассасывания корней молочных и постоянных зубов приведены в табл. 2.3 и 2.4.
Таблица 2.3. Сроки развития, прорезывания и рассасывания молочных зубов
|
Зубы |
Полное обызвествление коронок, мес |
Сроки прорезывания, мес |
Полное обызвествление корней, мес |
Начало рассасывания корней, годы |
|
I |
1-2 |
6-8 |
1,50-2,00 |
5 |
|
II |
3-4 |
8-12 |
1,50-2,00 |
5 |
|
III |
9 |
16-20 |
3,25-5,00 |
8 |
|
IV |
6 |
12-16 |
2,50-4,00 |
7 |
|
V |
12 |
20-30 |
3,00-4,00 |
7 |
Таблица 2.4. Сроки развития, прорезывания и формирования постоянных зубов
|
Зубы |
Начало минерализации (после рождения) |
Сроки прорезывания, годы |
Сроки окончания формирования корней, годы |
|
I |
3-4 мес |
6-8 |
9-10 |
|
II-й нижний |
3-4 мес |
7-9 |
10-11 |
|
II-й верхний |
10-13 мес |
9-12 |
12-15 |
|
III |
4-5 мес |
10-12 |
12-13 |
|
IV |
0,5-2,0 года |
10-12 |
12-13 |
|
V |
2,5-4,0 года |
10-12 |
12-14 |
|
VI |
при рождении |
6-7 |
9-10 |
|
VII |
2,5-3,0 года |
11-13 |
14-16 |
|
VIII |
7-10 лет |
17-21 |
18-25 |
2-й период начинается с 6-7 лет — с замены молочных зубов постоянными. Прорезыванию постоянных зубов предшествует физиологическое рассасывание корней молочных зубов.
В 3-м периоде, в возрасте 12-13 лет, в зубном ряду находятся постоянные зубы с различной степенью формирования корней.
С возрастом степень информативности показателей биологического возраста меняется. От 6 до 12 лет основными показателями развития являются число постоянных зубов («зубной возраст») и длина тела. Между 11 и 15 годами наиболее информативны показатели годовой прибавки длины тела, а также степень выраженности вторичных половых признаков и возраст наступления менструаций. В 15 лет и позднее очень важным показателем развития становится появление вторичных половых признаков, а показатели длины тела и развития зубов утрачивают информативность.
Уровень оссификации скелета определяется с помощью рентгенографических исследований (рис. 2.2-2.4) только при наличии особых медицинских показаний — при резко выраженных нарушениях развития (табл. 2.5).
Рис. 2.2. Рентгенограмма костей запястья ребенка 19 дней (ядра окостенения отсутствуют)
Рис. 2.3. Рентгенограмма костей запястья ребенка 5 лет: в запястье 6 ядер окостенения, включая эпифизы лучевой и I пястной кости
Рис. 2.4. Рентгенограмма костей запястья ребенка 8 лет: образуется 10-е ядро окостенения в эпифизе локтевой кости
Таблица 2.5. Сроки окостенения скелета верхних и нижних конечностей
|
Анатомическая область |
Возраст появления ядра окостенения |
Возраст синостозирования |
|
Верхняя конечность |
||
|
Плечевой отросток (акромион) |
16-18 лет |
20-22 года |
|
Клювовидный отросток |
7-12 мес |
16-18 лет |
|
Головка плечевой кости |
4-8 мес |
20-22 года |
|
Головка мыщелка плечевой кости |
11 мес — 2 года |
19 лет |
|
Блок плечевой кости |
9-11 лет |
19 лет |
|
Латеральный надмыщелок |
9-12 лет |
19 лет |
|
Медиальный надмыщелок |
6-9 лет |
19 лет |
|
Локтевой отросток |
9-11 лет |
17-19 лет |
|
Головка лучевой кости |
5-7 лет |
17-19 лет |
|
Дистальный эпифиз лучевой кости |
7 мес — 3 года |
21-23 года |
|
Дистальный эпифиз локтевой кости |
6-7 лет |
19-21 год |
|
Крючковидная кость |
3-6 лет |
— |
|
Трехгранная кость |
2-3 года |
— |
|
Полулунная кость |
3-4 года |
— |
|
Ладьевидная кость |
5 лет |
— |
|
Многоугольная кость |
5-6 лет |
— |
|
Гороховидная кость |
10-11 лет |
— |
|
Эпифизы оснований фаланг и головок пястных костей |
2-3 года |
16-19 лет |
|
Сесамовидные кости 13-14 лет |
||
|
Нижняя конечность |
||
|
Головка бедренной кости |
8-10 мес |
18-20 лет |
|
Большой вертел |
3-7 лет |
20 лет |
|
Малый вертел |
8-10 лет |
18 лет |
Окончание таблицы 2.5
|
Дистальный эпифиз бедренной кости |
9 мес внутриутробного — 1 мес постнатального развития |
20-23 года |
|
Проксимальный эпифиз бедренной кости |
10 мес внутриутробного — 2 мес постнатального развития |
20-21 год |
|
Головка малоберцовой кости |
3-4 года |
21-23 года |
|
Надколенник |
4-5 лет |
— |
|
Дистальный эпифиз большеберцовой кости |
10 мес-2 года |
16-19 лет |
|
Дистальный эпифиз малоберцовой кости |
2 года |
17-21 год |
|
Пяточная кость |
5-6 мес внутриутробного развития |
— |
|
Пяточный бугор |
6-9 лет |
— |
|
Таранная кость |
7-8 мес внутриутробного развития |
— |
|
Кубовидная кость |
10 мес внутриутробного развития |
— |
|
Медиальная клиновидная кость |
3-4 мес |
|
|
Промежуточная клиновидная кость |
3-4 мес |
|
|
Латеральная клиновидная кость |
6-7 мес |
|
|
Ладьевидная кость |
4 года |
|
|
Эпифизы оснований фаланг и головок плюсневых костей |
3 года |
16-20 лет |
|
Сесамовидные кости |
12-14 лет |
Неодновременность роста и развития отдельных органов и систем (гетерохронность). Фундаментальная закономерность роста и развития организма состоит в том, что фазы максимальной интенсивности деления клеток (фазы митоза) и фазы их дифференцировки у растущего ребенка не совпадают во времени. Общая тенденция взаимосвязи этих процессов определяется законом прогрессивного дифференцирования И.И. Шмальгаузена: относительная масса индифферентных (недифференцированных, незрелых) тканей в организме уменьшается обратно пропорционально возрасту.
Процессы роста и развития протекают неравномерно. Каждому возрасту свойственны определенные морфофункциональные особенности.
Организм ребенка рассматривается как единое целое, однако рост и развитие его отдельных органов и систем происходят неодновременно (гетерохронно). Объяснение этой закономерности дал П.К. Анохин. Избирательное и ускоренное созревание обеспечивается за счет тех структурных образований и функций, которые обусловливают выживаемость организма.
В первые годы жизни ребенка преимущественно увеличивается масса головного и спинного мозга, что нельзя считать случайным: идет интенсивное формирование функциональных систем организма (рис. 2.5).
Через нервную систему осуществляется связь организма с внешней средой: образуются механизмы адаптации к постоянно меняющимся условиям, создаются оптимальные условия для приема информации и произведения интегративных действий. В противоположность этому лимфатическая ткань в первые годы жизни не развивается, ее
Рис. 2.5. Соотношение темпов роста различных тканей по Скаммону (за 100\% принят размер, достигнутый к 20 годам): I — лимфатическая ткань; II — нервная ткань; III — масса тела; IV — половые органы
рост и формирование происходят в возрасте 10-12 лет. Лишь после 12 лет идут интенсивное развитие половых органов и становление детородной функции.
Темпы роста отдельных частей тела также различны. В процессе роста меняются пропорции тела и ребенок из относительно большеголового, коротконогого и длиннотуловищного постепенно превращается в малоголового, длинноногого и короткотуловищного (рис. 2.6).
Рис. 2.6. Изменение пропорций тела в зависимости от возраста (из Э. КерпельФрониуса, по Stratz)
Таким образом, интенсивное развитие и окончательное формирование отдельных органов и систем происходят не параллельно. Существует определенная очередность роста и развития тех или иных структурных образований и функций. При этом в период интенсивного роста и развития функциональной системы наблюдается ее повышенная чувствительность к действию специфических факторов. В период интенсивного развития мозга отмечается повышенная чувствительность организма к недостатку белка в пище; в период развития речедвигательных функций — к речевому общению; в период развития моторики — к двигательной активности.
Спосо бность организма ребенка к конкретным видам деятельности, его устойчивость к разнообразным факторам окружающей среды определяются уровнем созревания соответствующих функциональных сис-
тем.Так,ассоциативныеотделыкорыголовногомозга,обеспечивающие его интегральную функцию и готовность к обучению в школе, созревают постепенно в ходе индивидуального развития ребенка к 6-7 годам. В связи с этим форсированное обучение детей в раннем возрасте может отразиться на их последующем развитии.
Система, обеспечивающая транспортировку кислорода к тканям, развивается также постепенно и достигает зрелости к 16-17 годам. Учитывая это, гигиенисты предписывают ограничение физических нагрузок детям. Только в подростковом возрасте по достижении морфофункциональной зрелости сердечно-сосудистой и дыхательной систем допускаются длительное выполнение больших физических нагрузок и развитие выносливости.
Таким образом, функциональная готовность к отдельным видам учебной, трудовой и спортивной деятельности формируется неодновременно, поэтому должны нормироваться дифференцированно и виды деятельности, и воздействие факторов окружающей среды на различные анализаторы или функциональные системы.
Гигиеническая норма на протяжении всего этапа созревания организма меняется в соответствии с изменением возрастной чувствительности к действию фактора.
Гетерохронность роста и развития отдельных органов и систем является научной основой дифференцированного нормирования факторов окружающей среды и деятельности детей и подростков.
Обусловленность роста и развития полом (половой диморфизм). Половой диморфизм проявляется в особенностях обменного процесса, темпа роста и развития отдельных функциональных систем и организма в целом. Так, мальчики до начала полового созревания имеют более высокие антропометрические показатели (рис. 2.7).
В период полового созревания это соотношение меняется: девочки по показателям длины и массы тела, окружности грудной клетки превосходят своих сверстников. Наблюдается 1-й перекрест возрастных кривых этих показателей.
В 15 лет интенсивность роста у мальчиков возрастает, и мальчики по своим антропометрическим показателям вновь опережают девочек. Образуется 2-й перекрест кривых. Этот двойной перекрест кривых возрастного изменения показателей физического развития характерен для нормального физического развития детей и подростков.
Одновременно наблюдается неодинаковый темп развития многих функциональных систем, особенно мышечной, дыхательной и сер-
дечно-сосудистой. Например, сила кисти руки или мышц — разгибателей спины у мальчиков всех возрастов выше, чем у их сверстниц.
Рис. 2.7. Изменения роста мальчиков и девочек в зависимости от возраста
Различия имеются не только в физической работоспособности, но и в психофизиологических показателях.
Итак, наряду с общими для обоих полов закономерностями существуют различия в темпах, сроках и показателях роста и развития мальчиков и девочек. Половой диморфизм учитывается при нормировании физических нагрузок, организации образовательного процесса.
Половые различия в росте и развитии организма имеют большое значение при профессиональной ориентации школьников, спортивном отборе и подготовке юных спортсменов.
Биологическая надежность функциональных систем и организма в целом. Достижения возрастной морфологии и физиологии, теория системогенеза П.К. Анохина позволили сформулировать еще одну закономерность индивидуального развития организма — надежность биологической системы (А.А. Маркосян). Эта закономерность базируется на представлении о широком диапазоне жизненных возможностей. В качестве доказательств приводятся известные факты. В 10 мл крови человека содержится такое количество тромбина, которое может вызвать свертывание всей крови человека. Избыточное содержание тромбина обеспечивает надежность системы свертывания. Стенка сонной артерии обладает высокой прочностью. Она способна выдержать давление в 20 атм, тогда как в действительности оно редко превышает 1/3 атм. Эти примеры показывают, что резервные возможности
систем организма огромны. Кроме того, природой предусмотрено дублирование многих органов (почек, легких, органов зрения, слуха).
Резервные возможности и надежность систем организма обеспечивают его индивидуальное развитие. При отсутствии такой надежности систем и широких жизненных границ развитие организма было бы невозможно вследствие постоянной опасности прекращения жизни.
Таким образом, надежность биологической системы базируется на:
• избыточности элементов управления;
• дублировании и взаимозаменяемости элементов регуляции;
• совершенном и быстром возврате к состоянию относительного постоянства;
• динамичности взаимодействия звеньев системы.
Под надежностью физиологической системы понимают такой уровень регулирования и такое соотношение элементов самого процесса, когда обеспечиваются оптимальный ход последнего с резервными возможностями и взаимозаменяемостью звеньев, быстрый возврат к исходному состоянию с достаточной лабильностью и пластичностью, гарантирующими быстрое приспособление.
Однако несмотря на большой запас прочности систем, рассчитанных на сохранение жизни в критических ситуациях, при организации учебной, трудовой и спортивной деятельности детей и подростков следует использовать установленные оптимальные нагрузки.
Отечественная гигиеническая наука развивает концепцию о соответствии прежде всего учебных нагрузок функциональным возможностям растущего организма и целесообразности его тренировки с целью охраны и укрепления здоровья. В соответствии с этим в нашей стране разрабатываются нормативы деятельности на основе возрастно-полового принципа и даются рекомендации по разумной тренировке растущего организма с тем, чтобы способствовать увеличению его резервных способностей и более полному использованию физических возможностей организма, заложенных природой.
Детерминация процесса роста и развития факторами наследственности. Данная закономерность имеет особо важное значение в гигиене детей и подростков.
Рост ребенка — программированный процесс увеличения длины и массы тела, неотделимый от его развития, становления функциональных систем (П.К. Анохин). Генетическая программа обеспечивает жизненный цикл индивидуального развития, последовательность переключения и дерепрессии генов, контролирующих смену периодов
развития в соответствующих условиях питания и воспитания ребенка. Прежде всего это хроногены — гены, изменяющие свои функции по достижении клетками или тканями определенных этапов дифференцировки. Гены переключения (switch-гены) детерминируют чередование фаз дифференцировки или пролиферации клеток органов растущего организма.
В настоящее время идентифицировано более 50 генов, расположенных почти во всех хромосомах (кроме половых) и называемых протоонкогенами. Они контролируют процессы нормального роста и дифференцировки клеток.
Под генным контролем находится синтез всех гормонов и факторов, регулирующих рост белков, связывающих гормоны, а также клеточных рецепторов для разных гормонов и факторов.
Важнейшее проявление генной регуляции — способность организма стабилизировать процесс роста и возвращаться к заданной программе в тех случаях, когда физическое развитие нарушается под влиянием каких-либо внешних факторов (голодание, инфекция и др.).
К. Уоддингтон (1957) определил указанное свойство организма как канализование (вхождение в программу) или гомеорезис (в отличие от гомеостазиса Кэннона — постоянства внутренней среды живого организма). Гомеорезис проявляется, например, в том, что недоношенные дети по показателям развития догоняют своих сверстников к 3 годам жизни (ускоренный, или компенсаторный, рост).
Гены, контролирующие процесс роста и развития ребенка, определяют возрастную чувствительность рецепторного аппарата клеток к различным гормонам, медиаторам и факторам, а через них — интенсивность и возрастные характеристики обмена веществ и энергии.
В процессе роста генная регуляция обмена веществ и энергии дополняется все более совершенной нейроэндокринной регуляцией, связывающей генетическую программу развития с условиями внешней среды.
Благодаря изменяющемуся взаимовлиянию генной и нейроэндокринной регуляции каждый период развития характеризуется особыми темпами физического роста, возрастными физиологическими и поведенческими реакциями. Задержка процессов переключения генов, обусловленная воздействием вредных факторов среды, ведет к гетерохронии развития отдельных органов или физиологических систем. Проявлением такого эффекта служит гетерохронная дисплазия, когда дифференцировка тканевых структур отстает от хронологического воз-
раста, ткани содержат клетки эмбрионального типа (гетерохронная дисплазия мозга, почек, легких и др.). Гетерохронная тканевая дисплазия во многом предопределяет развитие хронических заболеваний у детей.
Обусловленность роста и развития средовыми факторами. На рост и физическое развитие детей оказывают влияние факторы внешней среды: состояние атмосферного воздуха, состав питьевой воды, величина солнечной радиации и др. Влияние природных факторов внешней среды на физическое развитие детей регулируется воздействием социальных условий жизни. Влияние социальных факторов на физическое развитие детей убедительно доказано классическими работами Ф.Ф. Эрисмана, Н.В. Зака, Е. Шлезингера. Из более поздних работ необходимо остановиться на исследованиях, отражающих снижение уровня физического развития детей и подростков в годы Великой Отечественной войны (рис. 2.8).
160 ι ,
Рис 2.8. Кривая роста мальчиков и девочек г. Орла по данным 1944 г. (М.Д. Большакова)
Тяжелые условия жизни во время войны оказали значительное влияние на процессы роста и развития. Они вызвали не только снижение абсолютных величин отдельных показателей физического развития, но также изменение сроков возрастно-половой дифференцировки. Кривые длины и массы тела мальчиков и девочек были нетипичными, не имели характерного двойного перекреста.
На рост и развитие детей могут влиять и отдельные факторы окружающей среды, в частности — питьевая вода (табл. 2.6).
Таблица 2.6. Влияние стабильного стронция питьевой воды на развитие костной ткани (Н.Ю. Кучма)
|
Показатели, \% |
Концентрация стронция |
|
|
13 мг/л |
7 мг/л |
|
|
Наличие 8 зубов к 1-му году жизни |
36-40* |
71-73 |
|
Заращение родничка к 10-15 мес |
73-75* |
91-92 |
|
Соответствие биологического возраста календарному |
82 |
87 |
|
Гармоничное развитие |
72 |
86 |
Примечание: * — статистически достоверные различия (р<0,05).
При повышенном содержании стабильного стронция в питьевой воде у детей бывает заметно отставание в развитии костной ткани, отмечается тенденция к снижению массы и длины тела, окружности грудной клетки.
Исследованиями, выполненными на кафедре гигиены детей и подростков ММА им. И.М. Сеченова, установлено, что загрязненность атмосферного воздуха различными химическими веществами неблагоприятно влияет на рост и физическое развитие подрастающего поколения. У 35\% обследованных детей отмечаются задержка и дисгармоничность развития (табл. 2.7).
Таблица 2.7. Особенности физического развития детей — жителей города с развитой хим-ической промышленностью
|
Район проживания |
Годы |
Уровень биологического развития |
Гармоничность развития |
|||
|
соответствует |
отстает |
опережает |
гармоничное |
дисгармоничное |
||
|
1. Условно чистый |
1980-е |
77 |
16 |
7 |
68 |
32 |
|
1990-е |
65** |
27** |
8 |
64 |
36 |
|
|
2. Условно грязный |
1980-е |
71 |
27 |
2 |
65 |
35 |
|
1990-е |
67 |
27 |
7 |
65 |
35 |
|
Примечание: ** — статистически достоверные различия (р<0,05).
При исследованиях близнецовым методом была выявлена непостоянная зависимость процесса роста и развития от биосоциальных факторов [Хамаганова Т.Г., 1979]. Увеличение длины тела в возрасте 4-6 и 10-15 лет детерминировано в основном генетическим фактором. Масса тела детей и подростков в большей степени подвержена действию факторов среды. Этот показатель преимущественно определяется количественным и качественным составом пищи, режимом питания, двигательной активностью, организацией физического воспитания.
Тип высшей нервной деятельности, сила и подвижность нервных процессов детерминированы генетическими факторами.
Развитие моторики (сила, быстрота, выносливость), деятельность вегетативной нервной системы (частота пульса, минутный объем кровообращения, частота и глубина дыхания, ЖЕЛ, реакция на физическую нагрузку, температурное воздействие и др.) подвержены влиянию факторов среды и поэтому лучше поддаются регуляции при целенаправленном воздействии на организм ребенка.
Процессы роста и развития подчиняются определенным биологическим законам и в то же время детерминированы условиями окружающей среды. В сложном взаимодействии факторов среды и природных задатков осуществляется индивидуальное развитие ребенка.
Обусловленность роста и развития средовыми факторами необходимо учитывать при разработке профилактических мероприятий, направленных на улучшение роста, гармоничного развития, охраны и укрепления здоровья подрастающего поколения.
Эпохальная тенденция и цикличность процессов роста и развития детской популяции (секулярный тренд, акселерация, ретардация роста и развития). В биологии современного человека за последнее столетие, помимо ускорения развития, произошли и другие изменения: увеличилась продолжительность жизни, стали больше репродуктивный период и дефинитивные (окончательные) размеры тела, изменилась структура заболеваемости. Изменения, происходящие в течение всей жизни человека, получили название «секулярный тренд» (англ. secular trend — вековая тенденция). В этой общей вековой тенденции акселерация роста и развития является составной частью и охватывает лишь период созревания человека.
Понятие об акселерации физического развития было введено в 1935 г. немецким специалистом по школьной гигиене Кохом, который обозначил этим термином, ранее применявшимся в теоретической биологии, ускорение роста и развития детей.
Ускорение темпа роста и развития организма детей и подростков по сравнению с темпом прошлых поколений получило название акселерация (от лат. acceleratio — ускорение). Суть ее состоит в том, что у современного поколения этап биологического созревания завершается несколько раньше, чем у предыдущего. Ускорение развития детей наблюдается с самого раннего возраста.
Наиболее ярко акселерация роста и развития проявляется в подростковом возрасте. Такие изменения наблюдаются не только в нашей стране, но и в других странах. В США и странах Европы в середине XX в. длина тела детей в возрасте 13-15 лет в среднем увеличивалась на 2,5 см за десятилетие.
Однако в последнее время и отечественные, и зарубежные специалисты сходятся во мнении, что темп акселерации замедляется. По данным НИИ гигиены и охраны здоровья детей и подростков НЦЗД РАМН, в Москве акселерация развития завершилась. По массе тела современные школьники не отличаются от своих сверстников 1960-х гг., по размерам окружности грудной клетки у них отмечается отставание. Есть основания думать, что этот процесс не только может приостановиться, но и повернуть вспять.
Акселерация — одна из загадок нашего времени. Каковы ее причины и последствия, почему она сменяется ретардацией — эти и многие другие вопросы пока не находят ответа. Анализ акселерации требует изучения временной динамики физического развития населения на фоне конкретной исторической и социальной перестройки общества, на фоне изменения природных условий.
Проявления акселерации характерны для всех возрастных периодов детей — от новорожденности до подросткового возраста.
Оценка физического развития новорожденных свидетельствует о том, что размеры их тела определяются условиями жизни общества. Военные годы и периоды кризисов характеризуются уменьшением этих показателей, годы экономического благополучия — их увеличением. При этом ухудшение условий жизни вызывает задержку внутриутробного развития не сразу, а спустя определенный промежуток времени. Так, последствия Первой мировой войны обнаружились уменьшением размеров новорожденных лишь в 1917 г., а самые низкие показатели массы тела новорожденных 1940-х гг. отмечены после окончания Второй мировой войны — в 1946-1947 гг.
При благоприятных условиях среды новорожденные крупнее, чем при неблагоприятных. Установлено, что основным фактором
внешней среды, определяющим внутриутробное развитие, служат социально-экономические условия. Однако анализ изменения массы тела новорожденных на протяжении достаточного отрезка времени позволяет выявить некоторые особенности (рис. 2.9).
Рис. 2.9. Изменение массы тела новорожденных г. Москвы за 1874-1969 гг. (Б.А. Никитюк и соавт.)
На протяжении почти 100 лет не наблюдается постоянного роста массы тела. Более того, у новорожденных москвичей 1960-х гг. масса тела сравнялась с массой тела новорожденных начала века.
За последние 100 лет масса тела новорожденных изменяется во времени по кривой, имеющей форму синусоиды. На фоне изменений так называемого I порядка определяются изменения II порядка, зависящие в числе прочего от экономических условий жизни общества. В годы Великой Отечественной войны и послевоенные годы масса тела девочек была меньше, чем в предвоенные. Однако в 1959-1961 гг. и в 1980-1981 гг. масса тела девочек также понижена, что никак нельзя объяснить ухудшением питания. Следовательно, экономические условия — не единственный фактор, определяющий изменения массы тела новорожденных во времени.
Подобная цикличность характерна и для длины тела новорожденных: периоды увеличения размера сменялись периодами спада, и наоборот (рис. 2.10).
Рис. 2.10. Изменение длины тела у новорожденных г. Москвы за 1874-1969 гг. (Б.А. Никитюк и соавт.)
Эпохальные изменения пропорции тела новорожденных характеризуются относительным увеличением окружности головы и грудной клетки и уменьшением окружности живота.
Ростовесовой коэффициент (отношение длины к массе тела), характеризующий вытянутость, линейность пропорций тела, также изменяется циклически, что свидетельствует о периодическом нарастании, а затем снижении линейности телосложения. В истекшем столетии отмечалось семь таких периодов различной продолжительности.
Анализ проявления акселерации развития в размерах тела и темпах соматического роста в грудном, дошкольном и школьном возрасте указывает на более раннее удвоение массы тела, более раннее достижение ребенком периода, когда обхват грудной клетки достигает величины окружности головы. В начале XX в. этот период приходился на 1,5-2 года, а в 1960-е гг. регистрировался между 2-м и 3-м месяцами жизни.
Структура и функции диалектически едины. Следовательно, морфологическим проявлениям акселерации развития не могут не
сопутствовать функциональные. Наиболее четким моментом в половом созревании женского организма является первая менструация. Остальные признаки связаны с появлением менархе. У юношей о становлении генеративной функции можно судить по первым поллюциям. Однако возникновение последних плохо фиксируется памятью, и поэтому возраст, в котором они начинаются, не выявляется достаточно определенно.
Девушки по половому развитию значительно опережают юношей. Все исследователи отмечают, что появление менархе от поколения к поколению сдвигается на все более и более ранние сроки. Так, в 1950-х гг. первые менструации у девочек наблюдались на 2 года раньше, чем в первое десятилетие века.
Данные НИИ гигиены и охраны здоровья детей и подростков НЦЗД РАМН убедительно показывают, что и в последующие 20 лет средний возраст наступления менархе снизился на 2,2 года (рис. 2.11). Однако затем наметилось четкое увеличение этого показателя.
Рис. 2.11. Динамика среднего возраста менархе
О причинах ускорения полового созревания от поколения к поколению можно судить, ознакомившись с особенностями и факторами, регулирующими этот процесс. Началом процесса полового созревания является увеличение секреции гонадотропных гормонов гипофизом, что обусловливает развитие яичников и семенных канальцев яичек. У девочек в начале периода полового созревания уровень эстрогена резко повышается, и в дальнейшем его образование приобретает циклический характер. У мальчиков основным изменением является резкое увеличение секреции тестостерона.
Средняя продолжительность периода полового созревания — 3 года, однако оно может длиться у мальчиков от 2 лет до 5,5 года, а у девочек — от 1,5 года до 5 лет.
В мире средним возрастом начала менструаций является возраст 13 лет, однако он может варьировать в пределах от 10 до 16,5 лет.
Отличительной особенностью полового созревания девочек служит достижение определенного уровня массы тела и степени жироотложения, которые предшествуют появлению менструации. В соответствии с гипотезой «критического веса» (критической массы тела) считается, что появление менархе связано с повышением массы тела до 47,8±0,5 кг при 22,1+0,4\% содержания жирового компонента. Период юношеской стерильности завершается при массе тела 55 кг (28\% жировой ткани). Последующие исследования показали, что сама по себе масса тела, независимо от возраста, скорее всего не является основным фактором наступления первой менструации.
Среди факторов, определяющих сроки полового созревания, следует отметить социально-экономические условия, влияние географической среды, наследственности и психогенные воздействия.
Климатогеографические условия не оказывают существенного влияния на возраст появления менархе. В современных условиях сроки созревания женского организма в значительной степени обусловливаются воздействием социальных и этнических факторов (рис. 2.12).
Подрастающее поколение села по сравнению с городским развивается более медленными темпами: средний возраст менархе у подростков села — 13,4 года, а города — 13 лет. Наглядным примером влияния урбанизации на возраст появления менархе служат цифры, полученные при обследовании жительниц Архангельска и сел Архангельской области: различие в сроках появления первых регул составляет 0,6 года. Что касается этнического фактора, то здесь обращает на себя внимание следующее: коренное нерусское население разных регионов страны, как сельское, так и городское (ненцы, коми, карелы, якуты, буряты, ханты, манси, чукчи, коряки, этель-мены), характеризуется более замедленными темпами развития. Русские девочки, живущие в тех же населенных пунктах, значительно опережают своих сверстниц коренной национальности в сроках появления регул (разница между возрастом наступления менархе у русских девушек и коми в Сыктывкаре составляет 0,4 года, а у ненцев и русских в селах Ненецкого автономного округа 0,3 года).
Рис. 2.12. Картограмма возраста menarche у женщин разных национальностей России в 1980-е гг. (Е.З. Година и соавт.):
1 — Архангельск, русские; 2 — Архангельская обл., русские; 3 — Карелия, карелы; 4 — Сыктывкар, русские; Сыктывкар, коми; 5 — Ненецкий национальный округ, Нарьян-Мар, русские и ненцы; 6 — Пермская обл., коми-пермячки; 7 — Москва, русские; 8 — Полотняный Завод, русские; 9 — Липецк, русские; 10 — Воронеж, русские; 11 — Смоленск, русские; 12 — Самара, русские; 13 — Нижний Новгород, русские; 14 — Томск, русские; 15 — Омск, русские; 16 — Тюмень, русские; 17 — Тюменская обл., русские; 18 — Ямало-Ненецкий округ, коми-ижемки; 19 — Ханты-Мансийский национальный округ, ханты и манси; 20 — Якутия, якутки; 21 — Улан-Удэ, русские; 22 — села вокруг Улан-Удэ, бурятки; 23 — Иркутск, русские; 24 — Абакан, Красноярск, хакаски; 25 — Норильск, русские; 26 — Южно-Сахалинск, русские; 27 — Петропавловск-Камчатский, русские; 28 — Камчатская область, русские, коряки, чукчи, этельмены
Воздействие климатического фактора часто «перекрывается» социально-бытовыми факторами. Так, средний возраст наступления менархе на севере, в Норильске, составляет 12,7 года, а на юге среди хакасок — 14,4 года.
Более ранние в среднем сроки появления менархе отмечаются у девушек в семьях с высоким экономическим уровнем, а также у девушек, родители которых имели высшее образование, сравнительно с дочерьми неквалифицированных рабочих, и у девушек из семей с 1 ребенком сравнительно с представительницами многодетных семей.
Дифференцировать значение генетических и средовых влияний на половое созревание обычно трудно — их следует оценивать в комплексе.
Темп ускорения полового созревания неодинаков как в разных, так и в одной популяции в разные периоды (рис. 2.13).
Рис 2.13. Динамика среднего возраста менархе у женщин г. Москвы (Л.А. Николаева)
При погодовом анализе времени появления менструаций наблюдалась цикличность колебания возраста менархе: так, после ранних сроков наступления менструаций у женщин в 1951-1952 гг. отмечалась их задержка в 1953-1955 гг., затем резкое ускорение сроков в 1959 г. и постепенное их смещение на более поздние сроки к концу 1960-х гг.
Выдвинуто множество гипотез причин акселерации, однако ни одна из них не может исчерпывающе объяснить эпохальный сдвиг в
темпе роста и развития детей. По-видимому, акселерация — это следствие какой-то общей тенденции к изменению в биологии современного человека, происходящей под влиянием комплекса факторов.
Основные теории, объясняющие причины акселерации (Ю.П. Лисицын).
A. Физико-химические:
1) гелиогенная (влияние солнечной радиации);
2) радиоволновая, магнитная (влияние электромагнитного поля);
3) космическая радиация;
4) повышенная концентрация углекислого газа, связанная с ростом производства.
Б. Влияние отдельных факторов условий жизни:
1) алиментарная;
2) нутритивная;
3) повышенной информации.
B. Генетические:
1) циклических биологических изменений;
2) гетерозиса (смешения популяций).
Г. Теории комплекса факторов условий жизни:
1) урбанического влияния;
2) комплекса социально-биологических факторов.
В явлении акселерации широко изучалась эпохальная тенденция, а эпохальная цикличность оставалась без внимания. Однако по мере развития естествознания все новые и новые явления предстают как фазы фундаментальных циклических процессов. Ритмичны тектонические движения (горообразование, вулканическая деятельность, дрейф материков), ритмично изменяется климат (наступают и отступают ледники, влажность сменяется засухой). Жизнедеятельность организмов — система взаимосвязанных биоритмов.
В основе земной цикличности лежит строгая гармония вращения космических тел с ведущей ролью Солнца, которое А.Л. Чижевский называл великим дирижером. В 1916 г. ученый впервые высказал и обосновал идею влияния солнечной активности на жизнь (рис. 2.14).
Возрастанию солнечной активности сопутствуют развитие эпидемий (заболеваемость и смертность от оспы, холеры, дизентерии, коклюша, энцефалита; появление новых разновидностей вируса гриппа), сердечно-сосудистых и психических заболеваний. Уровню солнечной активности соответствует состояние крови: число лейкоцитов, концентрация калия и кальция, свертывающая
и антисвертывающая системы крови. С солнечной активностью связана степень возбудимости нервной системы, что проявляется в изменении скорости реакции и как следствие — в статистике дорожных происшествий, производственного травматизма, самоубийств.
Рис. 2.14. Смертность от брюшного тифа (на 100 тыс. человек) в СанктПетербурге и периодическая деятельность Солнца с 1878 по 1925 гг. (А.Л. Чижевский)
Основной период солнечной и геомагнитной активности составляет около 11 лет и совпадает с циклическими изменениями длины тела новорожденных (рис. 2.15).
Основные максимумы на спектрах кривых совпадают. По мнению члена-корреспондента РАМН профессора Б.А. Никитюка, такое совпадение нельзя объяснить случайностью: в основе циклических изменений размеров новорожденных и циклов солнечной и геомагнитной активности лежат общие фундаментальные периодические процессы.
Скорость полового созревания также тесно связана с геомагнитной активностью, приходящейся на год рождения (рис. 2.16).
Рис. 2.15. Циклические изменения длины тела новорожденных и геомагнитной активности: основные максимумы совпадают (Б.А. Никитюк и соавт.): А — длина тела новорожденных; Б — геомагнитная активность
Рис. 2.16. Кривые среднего возраста менархе в зависимости от года рождения и геомагнитной активности после сглаживания и вычитания скользящих средних (Б.А. Никитюк и соавт.)
У детей, родившихся в годы повышенной активности, процесс полового созревания замедлен, наступает позже, что видно по изменению среднего возраста менархе. Эти данные убедительно свидетельствуют о ярко выраженной цикличности, синхронной и синфазной с колебаниями уровня возмущенности геомагнитного поля.
В периоды максимума солнечной и геомагнитной активности биология человека изменяется в направлении, противоположном основной тенденции, происходит как бы задержка поступательного движения: уменьшаются длина и масса тела новорожденных; у людей этих лет рождения позже наступает половое созревание, уменьшается относительная длина ног и увеличивается относительный обхват грудной клетки в зрелости.
Годы минимума солнечной активности можно назвать периодами акселерации, а годы максимума — периодами ретардации.
Таким образом, эпохальная тенденция и универсальная эпохальная цикличность — две стороны диалектического преобразования физического облика человека.
Многие биоритмы согласованы с ритмическим ходом наиболее важных для организма условий так, что определенные проявления жизнедеятельности приурочены к наиболее благоприятным периодам времени. Например, двигательная активность дневных и ночных животных подчиняется внутреннему суточному ритму, который синхронизируется чередованием света и темноты. Известно также, что скорость развития зависит от времени рождения. Особи, родившиеся весной, обычно растут быстрее и достигают половой зрелости раньше. Темпы роста животных меняются от поколения к поколению циклически, что является генетически запрограммированным приспособлением к годовым колебаниям внешних условий.
Одним из первых проявлений циклов солнечной активности в биосфере, открытых А.Л. Чижевским, были «волны эпидемических катастроф, пики печальной статистики». Годы максимума солнечной активности во многих отношениях неблагоприятны. За долгое время биологической эволюции в условиях, когда регулярно наступали годы стихийных бедствий, эпидемий, голода, у человека должны были выработаться защитные приспособления не только к отдельным факторам, но и к суровым периодам. Б.А. Никитюк связывает чередование акселерации и ретардации с таким неспецифическим приспособлением.
В развитии человека есть критические этапы наибольшей уязвимости — рождение и половое созревание. Именно на этих этапах онтогенеза долж-
ны были сложиться защитные механизмы. С этих позиций представляется вполне целесообразным и то, что у родившихся в годы минимума солнечной активности часто половое созревание наступает в 10-12 лет, т.е. приходится на минимум. Для тех, кто родился во время максимума солнцедеятельности, пубертатный период «откладывается» на возраст 15-16 лет и тоже падает на минимум солнечной активности.
Таким образом, задержка внутриутробного роста и полового созревания — вынужденный компромисс, защита наиболее уязвимых этапов онтогенеза.