Следует заметить, что у мальчиков по сравнению с девочками более продолжителен предпубертатный период и сильнее выражен пубертатный скачок роста. Дж. Таннер считает, что «различия в размерах тела между взрослыми мужчинами и женщинами в значительной степени зависят от времени наступления, продолжительности и интенсивности пубертатного скачка роста. До этого скачка различия в росте между мальчиками и девочками не превышают 2 %, а после него они достигают в среднем 8 %» (Харрисон и др., 1968, с. 265).
Юношеский возраст продолжается у юношей от 18 до 21 года, у девушек — от 17 до 20 лет. В этот период в основном заканчивается процесс роста и формирования организма, и все основные размерные признаки тела достигают дефинитивной (окончательной) величины.
В зрелом возрасте форма и строение тела изменяются мало. Правда, у 20—30летних людей еще продолжается рост позвоночного столба за счет отложения новых слоев костного вещества на верхних и нижних поверхностях позвонков. Однако этот рост незначителен, он не превышает в среднем 3–5 мм. Между 30 и 45–50 годами длина тела остается постоянной, а потом начинает уменьшается (см. гл. IV). В пожилом и старческом возрасте происходят инволютивные изменения организма.
При описании основных морфологических особенностей человека в различные возрастные периоды используют, как правило, средние показатели. Однако индивидуальные различия в процессах роста и развития могут варьировать в широких пределах. Особенно сильно эти различия проявляются в период полового созревания, когда за сравнительно короткий промежуток времени происходят весьма существенные морфологические и физиологические перестройки организма. Существование индивидуальных колебаний процессов роста и развития и послужило основанием для введения такого понятия как биологический возраст или возраст развития.
Формулирование понятия «биологический возраст» имеет большое значение, поскольку для многих практических целей важна группировка детей не по календарному (паспортному) возрасту, а по степени их развития. У значительной части детей биологический и хронологический (календарный) возраст совпадают. Однако встречаются дети и подростки, у которых биологический возраст опережает хронологический или отстает от него.
Основными критериями биологического возраста считаются: 1) зрелость, оцениваемая по степени развития вторичных половых признаков; 2) скелетная зрелость (порядок и сроки окостенения скелета) и 3) зубная зрелость (сроки прорезывания молочных и постоянных зубов). Делались попытки определять биологический возраст и по форме тела, т. е. по соотношению его размеров. Однако этот метод не нашел практического применения, поскольку размеры тела в каждом возрасте зависят от их дефинитивной величины, которая различна у разных людей.
При оценке биологического возраста в последнее время стали использовать показатели зрелости отдельных физиологических систем организма. Делаются также попытки определения биологического возраста на основании возрастных изменений микроструктур различных органов.
Оценка биологического возраста производится путем сопоставления соответствующих показателей развития обследуемого индивида со стандартами, характерными для данной возрастной, половой и этнической группы. Необходимо подчеркнуть, что в связи с процессом акселерации эти стандарты периодически обновляются, для чего проводятся повторные исследования.
Для правильной оценки биологического возраста желательно использовать несколько показателей в их сочетании. Однако на практике при массовых обследованиях о биологическом возрасте приходится судить по каким-то отдельным показателям, достаточно хорошо отражающим развитие ребенка.
Биологический возраст широко определяют по степени развития вторичных половых признаков, поскольку это наиболее доступная оценка при массовых обследованиях.
Наиболее часто учитываются следующие признаки: развитие волос на лобке (Р) и в подмышечных впадинах (Ах) у обоих полов; развитие молочных желез (Ма) и наступление менархе (Me) у девочек; пубертатное набухание сосков (С) и перелом голоса у мальчиков. Различают несколько стадий развития каждого признака. Так, на стадии, обозначенной Ма0, железы не выступают над поверхностью грудной клетки, Ma1 — выступают в виде конуса околососковый кружок вместе с соском, Ма2 — значительное конусообразное выступание желез, Ма3 — сосок поднимается над околососковым кружком, Ма4 — железа достигает размера и формы, характерной для взрослой женщины; P0 — волосы на лобке отсутствуют, p1 — единичные волосы, Р2 — выраженный волосяной покров, р3 — длинные, густые вьющиеся волосы по всему лобку. У юношей выделяют стадию Р4, когда волосы поднимаются по белой линии живота. В подмышечных впадинах: Ах0 — отсутствие волос, Ax1 — единичные волосы, Ах2 — выраженный волосяной покров, Ах3 — полный волосяной покров. У мальчиков С0 — маленький сосок, С1 — набухание околососкового кружка, С2 — околососковый кружок плоский, темнопигментированный, с редкими волосками по краю, сосок сформирован (все стадии по схеме Штефко и Островского, 1929).
Работами многих исследователей показано, что индивидуальная изменчивость в наступлении периода полового созревания исключительно велика. […] (с. 20–22).
Существует значительная корреляция между степенью развития вторичных половых признаков и размерами тела. У подростков размеры тела тем больше, чем сильнее развиты вторичные половые признаки.
На материалах продольных исследований было показано, что девочки с более ранними сроками менархе еще до наступления периода полового созревания крупнее и морфологически более зрелые, чем девочки, начавшие менструировать поздно. Рано созревающие девочки уже в 8 лет превосходят по основным тотальным размерам поздно созревающих.
Существует также связь между уровнем полового созревания и степенью развития мышечной системы: у подростков одного возраста показатели мышечной силы в среднем тем выше, чем более развиты вторичные половые признаки. […] (с. 23).
Таким образом, определение биологического возраста подростков по степени вторичных половых признаков может служить надежными критерием для правильной оценки их развития, но эти показатели могут быть использованы только в период полового созревания и при унифицированной системе оценки.
Скелетная зрелость, или «костный возраст», служит хорошим показателем биологического возраста для всех периодов. Костный возраст определяется по стадиям оссификации скелета: учитываются число точек окостенения, время и последовательность их появления, а также сроки наступления синостозов. Оссификация скелета тесно связана с биологическим развитием всего организма, и ее стадии приурочены к определенным этапам онтогенеза. Для определения костного возраста на практике в большинстве случаев используют стадии оссификации костей кисти и запястья.
Индивидуальная вариабельность в сроках оссификации скелета достаточно велика. Так, сроки появления ядер окостенения в костях кисти у отдельных индивидов могут различаться на 4–5 лет.
Существует взаимосвязь между половым созреванием и оссификацией скелета: при раннем половом развитии созревание скелета ускоряется, а при позднем задерживается. У девочек с ранним сроком менархе костный возраст опережает календарный. Напротив, при поздних сроках менархе костный возраст отстает от календарного.
В разные возрастные периоды степень связи между признаками полового созревания и окостенения скелета различна: у мальчиков она максимальна в 14–15 лет, у девочек — в 12–13 лет. В этом возрасте коэффициенты корреляции между оссификацией и такими показателями полового созревания, как появление волос на лобке и в подмышечных впадинах, достигают 0,6–0,7. Коэффициенты корреляции между наступлением синостозирования в первой пястной кости и началом нормального менструального цикла составляют 0,85—0,91. Состояние костей кисти позволяет уже за несколько лет до полового созревания установить, у кого из детей пубертатный период наступит раньше, а у кого задержится (с. 24–25).
Зубная зрелость обычно определяется путем подсчета числа прорезавшихся зубов и сопоставления его с существующими стандартами. […] (с. 25).
В последнее время были предложены новые методы определения зубной зрелости с использованием стадий окостенения зубов по рентгенограммам челюстей. После завершения процесса кальцификации зубы сформировываются окончательно и не подвергаются никаким возрастным изменениям, если не учитывать механического стирания жевательных поверхностей.
Молочные зубы прорезываются у детей с 6 мес. до 2 лет, постоянные зубы — в среднем от 6 до 13 лет (за исключением третьих моляров). Следовательно, зубная зрелость может использоваться в качестве показателя биологического возраста только до 13–14 лет.
Безусловно, сроки прорезывания зубов зависят от общего уровня развития организма. Обнаружена связь между сроками прорезывания зубов и физическим развитием, половым созреванием и оссификацией скелета. Сроки прорезывания зубов более консервативны, чем сроки оссификации скелета или развития вторичных половых признаков. На монозиготных и дизиготных близнецах было показано, что между индивидами одной пары наблюдается большее сходство по зубной зрелости, чем по соматической или костной.
На основании такого рода фактов некоторые авторы пришли к заключению, что по состоянию прорезывания зубов скорее можно судить о паспортном, чем о биологическом возрасте.
Индивидуальные различия в биологическом возрасте определяются многими факторами: наследственными, социально-экономическими, климатогеографическими. […] Необходимо отметить, что на темпы роста и развития детей оказывает влияние и их этническая принадлежность. В связи с этим дети и подростки разных этнических групп при одинаковом календарном возрасте могут иметь различный биологический возраст. […] (с. 25–26).
Одна из самых поздносозревающих групп мира — папуаски Новой Гвинеи (средний возраст менархе — 18 лет). В качестве примера раносозревающих групп могут быть названы грузинки Тбилиси, аргентинки Ла-Платы, турчанки Стамбула, итальянки Каррары (12,4— 12,5 года). К поздносозревающим группам относятся все высокогорные популяции (киргизы Тянь-Шаня, таджики Памира, индейцы Анд, шерны Гималаев), проживающие в условиях постоянной гипоксии. Поздние сроки полового созревания обнаружены у долгожительских популяций (абхазы, азербайджанцы). Была высказана гипотеза, что замедление процессов роста и развития абхазов в сочетании с особенностями их конституции относятся к комплексу признаков, связанных с большей продолжительностью жизни (Миклашевская, Соловьева, Година, 1988). Из приведенных примеров следует, что понятие «биологический возраст» применимо не только к отдельным индивидам, но и к различным этническим группам в целом.
Принадлежность к определенному антропологическому типу может еще в одном отношении влиять на биологический возраст детей. Поскольку у представителей разных антропологических типов имеет место различное развитие третичного волосяного покрова, это сказывается на общей картине формирования вторичных половых признаков, а именно на сроках появления волос на лобке и в подмышечных впадинах у обоих полов, росте усов и бороды у мальчиков. […] (с. 26–27).
Это следует учитывать при оценке биологического возраста детей и подростков различных этнических групп.
На основании такого рода фактов некоторые авторы пришли к заключению, что по состоянию прорезывания зубов скорее можно судить о паспортном, чем о биологическом возрасте» (с. 27).
Изучение роста чрезвычайно важно для выяснения механизмов эволюции, так как эволюция морфологических признаков осуществляется всегда путем изменения генетически обусловленного роста и развития. Кроме того, изучение процесса роста существенно для понимания индивидуальных различий формы и функции у человека, поскольку многие из этих различий обусловлены различиями в относительной скорости роста отдельных частей тела.
На рис. 19.1 показана кривая роста длины тела мальчика; измерения проводили каждые 6 мес., с момента рождения до 18 лет. На верхнем графике нанесены абсолютные размеры длины тела в соответствующие годы, на нижнем — прирост длины тела от одного возраста к другому. Если представить себе процесс роста как некую форму движения, то верхний график даст нам представление о пройденном пути, а нижний — о скорости. Понятно, что скорость роста лучше отражает состояние ребенка в каждый данный момент, чем абсолютные значения длины тела, так как они во многом зависят от роста ребенка в предыдущие годы. Содержание в крови и тканях различных биохимических веществ изменяется с возрастом параллельно изменению скорости роста. В некоторых случаях природу физиологических процессов лучше отражает ускорение, а не скорость. Можно, например, думать, что резкое увеличение секреторной активности эндокринных желез у подростков более отчетливо проявляется в ускорении роста.
Данные, приведенные на рис. 19.1, относятся к одной из самых ранних публикаций по вопросу о росте. Эти измерения были проведены в 1759–1777 гг. графом Филибертом де Монбейяром, наблюдавшим за развитием своего сына, и опубликованы Бюффоном, другом де Монбейяра, в приложении к «Естественной истории». График показывает, что скорость роста длины тела с возрастом неуклонно уменьшается, но в самом конце ростового периода эта тенденция неожиданно прерывается. В это время (в данном случае в возрасте 13–15 лет) наблюдается отчетливо выраженное ускорение роста, получившее название пубертатного скачка роста, который мы рассмотрим подробнее в следующей главе. По некоторым данным, небольшое увеличение скорости роста (появление дополнительного зубца на общей кривой) наблюдается между 6 и 8 годами. Его называют иногда «полуростовым» скачком. Хотя рис. 19.1 как будто бы подтверждает эту точку зрения, при многих других индивидуальных исследованиях от 3 до 13 лет в большинстве случаев этот скачок не выявляется. По-видимому, если он и имеет место, то у меньшинства детей.
Аналогичный тип кривой скорости роста характерен и для внутриутробного развития. На рис. 19.2 приведены кривые, описывающие изменения абсолютных значений и скорости роста длины тела для внутриутробного периода и первых двух лет жизни. Максимальная скорость роста плода характерна для первых четырех месяцев внутриутробного развития. (Возраст в период внутриутробного развития обычно отсчитывается от первого дня последней менструации; это в среднем на две недели раньше действительного оплодотворения, но зато это единственный надежный ориентир).
Таким же образом изменяется и вес плода, с той разницей, что максимальная скорость достигается несколько позже — обычно на 34-й нед. внутриутробного развития. Как свидетельствует целый ряд данных, в период между 36 и 40нед. (момент рождения) скорость роста плода несколько замедляется, так как к этому времени полость матки оказывается целиком заполненной. Скорость роста близнецов замедляется раньше — в тот период, когда их общий вес становится равным весу одиночного 36-недельного плода. Таким образом, вес и размеры тела новорожденного зависят не столько от генотипа, сколько от внешней среды, каковой в данном случае является материнский организм. Если генетически крупный ребенок развивается в матке у небольшой женщины, замедляющие механизмы способствуют успешным родам. Сразу же после рождения скорость роста вновь увеличивается, особенно у генетически крупного ребенка. Прибавка в весе достигает максимума через два месяца после рождения. […] (с. 366–368)
В первые два месяца внутриутробного развития скорость роста длины тела не очень велика. Это стадия эмбриона с характерными для нее процессами «регионализации» — дифференцировки гомогенного целого на отдельные части, такие, как голова, конечности и т. д., и гистогенеза — дифференцировки клеток с образованием специализированных тканей, таких, как мышечная или нервная. В то же время благодаря дифференциальному росту клеток и клеточным миграциям каждая часть приобретает совершенно определенные очертания. Этот процесс, известный под названием морфогенеза, продолжается до взрослого состояния, а в некоторых частях тела — и до старости. Но в основном он завершается на 8й неделе внутриутробного развития, и к этому времени эмбрион приобретает характерные признаки человека.
Большая скорость роста плода объясняется главным образом тем, что клетки все еще продолжают делиться. Но по мере роста плода число митозов во всех тканях уменьшается, и принято считать, что после 6го месяца внутриутробного развития не происходит (или почти не происходит) образования новых мышечных и нервных клеток (если не считать клеток нейроглии). В это же время скорость роста линейных размеров резко падает. Мышечные и нервные клетки плода существенно отличаются от аналогичных клеток ребенка или взрослого. Клетки того и другого вида содержат мало цитоплазмы вокруг ядра. Мышечная ткань плода отличается высоким содержанием межклеточного вещества и воды. Дальнейшее развитие мышечных клеток заключается в построении цитоплазмы, включении солей и образовании актомиозина. Клетки становятся больше, межклеточное вещество почти исчезает, уменьшается содержание воды. Этот процесс активно протекает до трех лет, а затем замедляется. Скорость его вновь возрастает в период полового созревания, особенно у мальчиков, когда под влиянием андрогенных гормонов происходит включение новых веществ в состав фибрилл. В это же время происходит увеличение абсолютного количества ДНК, что свидетельствует о дальнейшем появлении ядер (поскольку ДНК содержится в ядрах клеток почти в постоянный концентрации). Таким образом, в фибриллах в течение всего периода роста происходит увеличение числа ядер. В нервных клетках происходит синтез цитоплазмы, появляются нуклеопротеидные включения и усиленно растут аксоны и дендриты.
Таким образом, постнатальный рост, по крайней мере некоторых тканей, сводится к развитию и увеличению уже существующих клеток, а не к образованию новых. Исключение составляет жировая ткань. Число жировых клеток продолжает увеличиваться вплоть до начала пубертатного периода, но темпы прироста постепенно уменьшаются. Однако и для этой ткани количественно более существенным аспектом постнатального роста является увеличение размеров каждой клетки (с. 368–370).
Кривые роста большинства скелетных и мышечных размеров примерно повторяют ход кривой роста длины тела. То же самое можно сказать и о размерах отдельных органов — печени, селезенки, почек. Однако существует целый ряд других тканей и органов, кривые роста которых существенно отличаются по типу. К ним относятся мозг, череп, органы размножения, лимфатическая ткань и подкожная жировая клетчатка. […] (с. 376).
Изменения длины тела и большей части другими его размеров характеризуются одной «общей» кривой. Рост органов размножения, как внутренних, так и наружных, идет по кривой, в принципе сходной с общей кривой, по явно отличной от нее. В предпубертатном периоде рост этих органов замедлен, а в периоде полового созревания сильно ускорен. По сравнению с костной системой они более чувствительны к одним гормонам и менее чувствительны к другим.
Мозг (а вместе с ним череп, глаз и ухо) развивается раньше любой другой части тела. […] (с. 376). Он имеет характерную кривую постнатального роста. У новорожденного мозг уже достигает 25 % своего дефинитивного веса, у 5-летнего ребенка — 90 %, у 10-летнего — 95 %. Таким образом, если мозг и имеет какой-либо пубертатный скачок, то лишь очень незначительный.
Небольшой, но выраженный скачок наблюдается для продольного и поперечного диаметров головы, но скорее всего его следует отнести за счет утолщения костей черепа и мягких тканей головы, а также за счет развития воздухоносных пазух. Кривая роста лица занимает промежуточное положение между кривыми роста верхней части черепа и остального скелета. К моменту рождения размеры лица ближе к дефинитивным, чем длина тела. Однако пубертатный скачок выражен довольно резко, причем значительнее всего для нижней челюсти. Таким образом, голова в целом опережает в своем развитии остальные части тела, а ее верхняя часть — глаза и мозг — опережает нижнюю.
Лимфатическая ткань миндалин, червеобразного отростка, кишечника и селезенки характеризуется совершенно иной кривой роста. Эта ткань достигает максимального развития еще до наступления подросткового периода. Затем, вероятно под непосредственным влиянием половых гормонов, она подвергается некоторому обратному развитию до уровня, характерного для взрослого.
Подкожный жировой слой также имеет своеобразную и довольно сложную кривую роста. Толщину этого слоя можно определить рентгенологически или при помощи специального инструмента, предназначенного для измерения жировой складки, отделенной от подлежащих мышц. […] (с. 377–378).
Отложение подкожного жира начинается у плода на 34 неделе внутриутробного развития и продолжается до момента рождения и затем и течение 9 мес. первого года жизни (это относится к «среднему» ребенку; у некоторых детей максимальная толщина подкожного жирового слоя наблюдается в 6 мес., у других в год и даже в 15 мес.); начиная с 9 мес., когда скорость роста подкожного слоя равна нулю, количество подкожного жира постепенно уменьшается, т. е. скорость роста становится отрицательной. Так продолжается до 6—8-летнего возраста, когда она вновь начинает увеличиваться.
Следует отметить, что речь шла лишь о толщине жирового слоя. Уменьшение толщины отнюдь не предполагает уменьшения площади поперечного сечения, занятой жиром. Жир — это кольцо вокруг мышечно-костного стержня, размеры которого с возрастом увеличиваются. Если площадь поперечного сечения жира остается постоянной, то ширина жирового кольца будет уменьшаться просто за счет увеличения мышечно-костного стержня. Тем не менее, судя по измерениями, произведенным на рентгенограммах, в раннем детском возрасте имеет место истинное уменьшение площади поперечного сечения жировой ткани. Это уменьшение в меньшей степени выражено у девочек, чем у мальчиков, так что в возрасте старше одного года количество жира у девочек больше.
С семилетнего возраста начинается увеличенное отложение жира как у девочек, так и у мальчиков. Однако у мальчиков-подростков количество жира на конечностях уменьшается. […] (с. 379) Так продолжается почти до двадцати с лишним лет. Отложение жира на туловище у мальчиков […] (с. 379) происходит без заметного уменьшения — можно говорить лишь о временной остановке постоянного прироста. У девочек отложение жира на конечностях слегка приостанавливается, но не уменьшается, а количество жира на туловище все время возрастает вплоть до 14-летнего возраста.
Поскольку вес тела складывается из веса различных тканей, его кривая роста часто менее показательна, чем кривые, характеризующие отдельные компоненты. Тем не менее индивидуальные кривые скоростей роста веса и длины тела, как правило, совпадают. Хотя по весу можно в какой-то мере судить о здоровье ребенка, следует помнить, что увеличение веса может идти как за счет роста костей и мышц, так и за счет простого накопления жира. Если ребенок старшего возраста не прибавляет в весе, это означает лишь, что нужно обратить больше внимания на его питание и тренировку, если же отсутствует рост в длину или увеличение мышечной массы, то необходимо всесторонне исследовать ребенка, (стр.379)
Увеличение того или иного отдельного размера — это в высшей степени регулярный процесс. Кроме того, мы убедились, что различные ткани и области человеческого тела растут с различной скоростью. Именно благодаря этому различию в скоростях роста в процессе эмбриогенеза плод приобретает типичные для человека очертания, а в процессе дальнейшего роста ребенок превращается во взрослого. Совершенно очевидно, что это высокоорганизованные процессы, так как начало одного из них зависит от наступления определенной стадии другого или, более вероятно, нескольких других. Выяснить, как осуществляется эта организация или, вернее, в каких терминах мы можем лучше всего ее описать, — одна из основных задач в процессе изучения роста.