ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РОСТА И РАЗВИТИЯ ДЕТЕЙ, ИХ ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

Закономерности роста и развития организма являются тео­ретической основой гигиенического нормирования факторов окружающей среды для детей и подростков. Знание этих зако­номерностей позволяет врачу понять и объяснить деятельность отдельных органов и систем, их взаимосвязь, функционирование целостного организма ре­бенка в разные возрастные периоды и его единство с внеш­ней средой.

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;

• акселерация 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.

О неравномерности роста и развития свидетельствуют из­менения длины тела детей и подростков. За первый год жизни длина тела новорожденного увеличивается на 47 %, за второй — на 13 %, за третий — 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 индивидуумы, 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 три периода. Первый период — от рождения ребенка до 5—6 лет (до начала прорезывания постоянных зубов). Второй период начинается с 6—7 лет — с замены молочных зубов постоянны­ми. Прорезыванию постоянных зубов предшествует физиологи­ческое рассасывание корней молочных зубов. В третьем 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 только при нали­чии особых медицинских показаний — при резко выраженных нарушениях развития.

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: относительная масса индифферентных (недифференцированные, незрелые) 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. 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 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.

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.

Способность организма ребенка к конкретным видам дея­тельности, его устойчивость к разнообразным факторам окру­жающей среды определяются уровнем созревания соответству­ющих функциональных систем. Так, ассоциативные отделы коры головного мозга, 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. В период полового созрева­ния это соотношение меняется: девочки по показателям дли­ны и массы тела, окружности грудной клетки превосходят своих сверстников. Наблюдается перекрест возрастных кривых этих показателей.

В 15 лет интенсивность роста у мальчиков возрастает, и мальчики по своим антропометрическим показателям вновь опережают девочек. Образуется второй перекрест кривых. Этот двойной перекрест кривых возрастного изменения показателей физического развития характерен для нормального физического развития.

Одновременно наблюдается неодинаковый темп развития многих функциональных систем, особенно мышечной, дыха­тельной и сердечно-сосудистой. Например, сила кисти руки или мышц — разгибателей спины у мальчиков всех возрастов выше, чем у их сверстниц.

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 важное значение при профессиональной ориентации школь­ников, спортивном отборе и подготовке юных спортсменов.

Биологическая надежность функциональных систем и организ­ма в целом.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 ¹/₃атм. 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.

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 достижению клетками или тканями определенных этапов дифференцировки. Гены переключения (switch-гены) детерминируют чередо­вание фаз дифференцировки или пролиферации клеток орга­нов растущего организма.

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.).

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 возраста, 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.

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. 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.

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.

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.

Выше отмеченную закономерность необходимо учитывать при разработке профилактических мероприятий, направленных на улучшение роста, гармоничного развития, охраны и укреп­ления здоровья подрастающего поколения.

Акселерация роста и развития. 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.

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» (secular trend — вековая тенденция). В этой общей вековой тенденции акселерация роста и развития явля­ется составной частью и охватывает лишь период созревания человека.

Наиболее ярко акселерация роста и развития проявляется в подростковом возрасте. Такие изменения наблюдаются не толь­ко в нашей, 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.

Акселерация — одна из загадок нашего времени. Каковы ее причины и последствия, как долго мы будем наблюдать ее проявления — 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 благоприятных условиях среды новорожденные крупнее, чем при неблагоприятных. Установлено, что основным фактором внешней среды, определяющим внутриутробное развитие, служат социально-экономические условия.

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 (за 20 лет это снижение составило 2,2 года).

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.

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 одним ребенком сравнительно с пред­ставительницами многодетных семей.

Дифференцировать значение генетических и средовых вли­яний на половое созревание обычно трудно — их следует оце­нивать в комплексе.

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:

• 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;

• влияние отдельных факторов условий жизни: 1) алимен­тарная; 2) нутритивная; 3) повышенной информации.

• генетические: 1) циклических биологических изменений; 2) гетерозиса (смешения популяций);

• 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.

Скорость полового созревания также тесно свя­зана с геомагнитной активностью, приходящейся на год рож­дения. 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 возмущен-ности 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.

В развитии человека есть критические этапы наибольшей уязвимости — рождение и половое созревание. Именно на этих этапах онтогенеза должны 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.