загрузка...


БИОЛОГИЯ ДЛЯ ПОСТУПАЮЩИХ В ВУЗЫ

ОРГАНЫ, СИСТЕМЫ И АППАРАТЫ ОРГАНОВ

 

ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ, РОСТА И СТРОЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА

 

Закономерности строения тела человека обусловлены его эмбриональным развитием. Исходя из этого, необходимо ознакомиться с основными этапами развития человеческого зародыша.

Зародыш (эмбрион) - организм, развивающийся внутри яйцевых оболочек или в теле матери на ранних стадиях развития, начинающихся зачатием и завершающихся вылуплением из яйца, или рождением. В акушерстве зародышем называют организм лишь в течение 8 недель, когда происходят основные изменения его строения (эмбриональный период). Остальная, большая часть внутриутробного развития, с 9-й по 38 - 39-ю недели, называется плодным, или фетальным периодом, а сам организм - плодом (лат. fetus - оплодотворенный, носящий в себе плод).

Оплодотворение яйцеклетки происходит в маточной трубе, после чего возникает качественно новая структура: одноклеточный зародыш - зигота. Оплодотворение - видоспецифичный процесс, через прозрачную зону яйцеклетки может пройти только сперматозоид того же вида, что и яйцеклетка. Перед оплодотворением сперматозоид подвергается сложному и пока не расшифрованному процессу капацитации под влиянием секрета женских половых путей. Лишь после этого сперматозоид связывается с гликопротеидом прозрачной зоны, что инициирует акросомальную реакцию. В результате акросомальной реакции выделяется содержимое акросомы, которое лизирует прозрачную зону. Пройдя через нее, сперматозоид контактирует с плазматической мембраной яйцеклетки боковой поверхностью своей головки. Мембраны обеих гамет сливаются, после чего сливаются ядра, образуя диплоидное ядро. Сперматозоид не только вносит свою ДНК в яйцеклетку, но и активирует метаболизм. После оплодотворения содержимое кортикальных гранул высвобождается, изменяется конфигурация гликопротеинов прозрачной зоны и мембрана яйцеклетки становится непроницаемой для других сперматозоидов. В первые дни после оплодотворения развитие зародыша происходит в маточной трубе. В результате дробления зиготы, которое длится 3-4 дня и происходит в полости маточной трубы, образуетсябластула (грея. blastos - росток) - пузырек, в котором различают заполненную жидкостью полость - бластоцель (греч. koilos - полый), окруженную многочисленными клетками -бластомерами (греч. meros - доля) двух видов: крупных темных и мелких светлых. Из последних формируется стенка пузырька - трофобласт (греч. trophe - питание), дающий в дальнейшем начало внешнему слою оболочек зародыша. Скопление более крупных бластомеров получило название эмбриобласта — «зачатка зародыша» (греч. embryon - зародыш), который прилежит к трофобласту изнутри, образуя зародышевый узелок (рис. 115). Из него развиваются зародыш и внезародышевые части (кроме трофобласта). Зародыш, имеющий вид пузырька, на 6 — 7-й день беременности внедряется (имплантируется) в слизистую оболочку матки. Вначале дефект эндометрия закрывается коагуляционной фибриновой пробкой, затем эпителий регенерирует и зародыш оказывается внутри функционального слоя эндометрия. На 2-й неделе развития эмбриобласт расщепляется на две пластинки, между которыми образуется щель - будущий амниотический пузырек (первая стадия гаструляции). Одна из пластинок, образованная высокими призматическими клетками, прилежащая к трофобласту, образует эпибласт, дающий начало эктодермальной пластинке (греч. ektos - вне, derma - кожа) - наружный зародышевый листок. Вторая пластинка - гипобласт, образованный слоем кубических клеток, из которых формируется энтодерма. Края энтодермы разрастаются, соединяются между собой и образуют желточный пузырек, а эктодермальная пластинка формирует амниотический пузырек.

С 15 - 17-го дня развития (3-я неделя беременности) начинают развиваться трехслойный зародыш и осевые органы (вторая стадия гаструляции). Из трех слоев зародыша развиваются все ткани будущего организма. Клетки наружной (эктодермальной) пластинки зародышевого щитка смещаются к заднему его концу, в результате чего возникает утолщение - первичная полоска, направленная кпереди. Краниальная часть первичной полоски имеет небольшое возвышение - первичный (гензеновский) узелок, а сама полоска по срединной линии слегка вогнута (первичная бороздка). Клетки эктодермальной пластинки, лежащие впереди первичного узелка, погружаются в промежуток между наружной (эктодермальной) и внутренней (энтодермальной) пластинками, образуя хордальный (головной) отросток, который дает начало спинной струне - хорде (греч. chorde - струна). Клетки первичной полоски, прорастая по обе стороны между наружной и внутренней пластинками зародышевого щитка и вперед по бокам от хорды, образуют средний зародышевый листок - мезодерму. Зародыш становится трехслойным. На 3-й неделе развития из эктодермы начинает формироваться нервная трубка. От задней части внутренней (энтодермальной) пластинки во внезародышевую мезодерму (амниотическую ножку) впячивается аллантоис (греч. allantoides - колбасовидный). По ходу аллантоиса от зародыша через амниотическую ножку к ворсинкам хориона прорастают кровеносные (пупочные) сосуды.

 

На 3 - 4-й неделе развития тело зародыша обособляется от внезародышевых органов (желточного мешка, аллантоиса, амниотической ножки). Зародышевый щиток изгибается и становится выпуклым, формирующаяся глубокая продольная борозда - туловищная складка - отграничивает его края от амниона. Тело зародыша из плоского щитка превращается в объемное, эктодерма покрывает зародыш со всех сторон, а энтодерма, оказавшаяся внутри тела зародыша, свертывается в трубку - зачаток будущей кишки. Узкое отверстие, сообщающее эмбриональную кишку с желточным мешком и образующими его элементами, в дальнейшем превращается в пупочное кольцо (рис. 116). Из энтодермы возникают эпителий и железы желудочно-кишечного тракта, из эктодермы - нервная система, эпидермис и его производные, эпителиальная выстилка анального отдела прямой кишки, влагалища, ротовой полости.

Эмбриональная (первичная) кишка вначале замкнута, у ее переднего и заднего концов имеются впячивания эктодермы - ротовая ямка (будущая ротовая полость) и клоакальная (заднепроходная) ямка (бухты). Ротовую ямку от первичной кишки отделяет двухслойная (глоточная) перепонка (мембрана), заднепроходную ямку - заднепроходная (анальная) перепонка. На 4 - 5-й неделе прорывается передняя (глоточная) перепонка, на 3-м месяце - задняя. Амнион, заполненный жидкостью, окружает зародыш, предохраняя его от различных повреждений, рост желточного мешка постепенно замедляется, он редуцируется.

Дифференцировка (лат. differens - различие) мезодермы начинается в конце 3-й недели развития. Из мезодермы возникает мезенхима. Дорсальная часть мезодермы, которая расположена по бокам от хорды, подразделяется на сегменты тела - сомиты, число пар которых на 34-й день развития достигает 43 - 44. В сомитах различают три части: переднемедиальную - склеротом, из которого развиваются кости и хрящи скелета; латерально расположен миотом, из которого формируется поперечнополосатая скелетная мускулатура; кнаружи лежит дерматом, из которого возникает собственно кожа (рис. 117).

 

 

Из вентральной несегментированной части мезодермы - спланхнотома - образуются еще две пластинки: прилежащая к первичной кишке медиальная (висцеральная) называется спланхноплеврой, прилежащая к стенке тела зародыша латеральная (наружная) пластинка - соматоплеврой. Из этих пластинок развивается мезотелий серозных оболочек, а пространство между ними превращается в полости (брюшинную, плевральную и перикардиальную). Из мезенхимы спланхноплевры образуются все слои пищеварительной трубки, кроме эпителия, который имеет энтодермальное происхождение. Из мезенхимы спланхнотома образуются клетки крови, гладкая мышечная ткань, кровеносные и лимфатические сосуды, соединительная ткань. Мезенхима спланхнотомов является также источником развития сердечной поперечнополосатой мышечной ткани, коркового вещества надпочечника и эпителия половых желез (яичек, яичников).

На границе между сомитами и спланхнотомами из мезодермы образуются нефротомы, из которых развиваются эпителий почек и семявыносящих путей.

На 4-й неделе из эктодермы формируются зачатки органа слуха (вначале слуховые ямки, затем слуховые пузырьки) и зрения (будущие хрусталики над возникающими из боковых выпячиваний головного мозга глазными пузырями). В это же время преобразуются висцеральные отделы головы, группирующиеся вокруг ротовой бухты, которую спереди охватывают лобный и верхнечелюстной отростки. Каудальнее последних видны контуры нижнечелюстной и гиоидной (подъязычной) висцеральных дуг.

На передней поверхности туловища зародыша выделяются сердечный, а за ним печеночный бугры. Углубление между этими буграми указывает на место образования поперечной перегородки - одного из зачатков диафрагмы.

Каудальнее печеночного выроста находится брюшной стебелек, включающий крупные кровеносные сосуды и соединяющий эмбрион с внезародышевыми оболочками (пупочный канатик).

К концу 1-го месяца развития заканчивается закладка основных органов зародыша, который имеет длину 6,5 мм. На 5 - 8-й неделе у зародыша развиваются органы - сердце, легкие, усложняется строение кишечной трубки, формируются висцеральные и жаберные дуги, образуются капсулы органов чувств; нервная трубка полностью замыкается и расширяется в головном конце (будущий головной мозг). В возрасте около 31 - 32 дней (5-я неделя) длина зародыша составляет 7,5 мм. На 25-й день начинает биться сердце со скоростью 140 ударов в минуту. На 5 - 8-й неделе у зародыша развиваются органы, появляются зачатки вначале верхних, а затем нижних конечностей в виде кожных складок, в которые позднее врастают закладки костей, мышц, сосудов и нервов. На 6-й неделе заметны закладки наружного уха, с конца 6 - 7-й недели - пальцев рук, а затем ног.

В конце 2-го - начале 3-го лунного месяца развития плода можно различить относительно огромную голову, на которой видны рот, нос, глаза и уши, туловище и конечности, на которых возникают движения, начинают образовываться ногти и индифферентные наружные половые органы, которые возможно дифференцировать на 4-м лунном месяце. На 5-м месяце развивается кожный покров, покрытый пушком, начинают функционировать сальные железы, начинает развиваться подкожная основа. В течение 9-го месяца интенсивно формируется подкожная основа, пушок выпадает, его замещают настоящие волосы, уплотняются хрящи носа и ушной раковины, удлиняются ногти, выходя за пределы кончиков пальцев.

Установлены три группы факторов, детерминирующих ход развития зародыша: 1) генетические факторы; 2) взаимодействия частей зародыша; 3) воздействие внешних по отношению к зародышу факторов (механических - давление, физических - температура, лучистая энергия, химических - лекарственные вещества и др.). Все эти факторы тесно связаны между собой. Изменение этой связи и внешних условий может привести к нарушению развития отдельных частей зародыша.

Особенности строения, роста и развития человека. В онтогенезе человека различают два основных периода: внутриутробный, или пренатальный, и внеутробный, или постнатальный. Кроме того, выделяют периоды жизни человека (табл. 29).

При оценке площади поверхности отдельных участков тела взрослого человека можно применять «правило девятки», согласно которому поверхность головы и шеи составляет 9% поверхности тела, верхние конечности (каждая 9%) - 18%; нижние (каждая 18%) - 36%, передняя часть туловища - 18%, задняя часть - 18%, промежность - 1%, ладонь и пальцы - 1%. Большинство антропометрических показателей имеют значительные индивидуальные колебания. Площадь поверхности тела и его отдельных фрагментов, пропорции зависят от возраста человека (рис. 118).

Развитие человека происходит в течение всей его жизни, начиная от образования зиготы и кончая смертью. Рост же (увеличение массы) заканчивается к 20 - 25 годам.

Рост и развитие человека характеризуются целым рядом закономерностей.

 

Таблица 29

Периоды жизни человека

 

Периоды

Возраст

1. Эмбриональный

0-8 недель

2. Переходный

8-16 недель

3. Плодный (фетальный)

4-10 месяцев

4. Новорожденный

1 -10 дней

5. Г рудной возраст

10 дней - 1 год

6. Раннее детство

1-3 года

7. Первое детство

4-7 лет

8. Второе детство

8-12 (мальчики) 8-11 (девочки)

9. Подростковый возраст

13-16 (мальчики) 12-15 (девочки)

10. Юношеский возраст

17-21 (юноши) 16-20 (девушки)

11. Зрелый возраст, I период

22 - 35 (мужчины) 21-35 (женщины)

12. Зрелый возраст, II период

36 - 60 (мужчины) 36 - 55 (женщины)

13. Пожилой возраст

61 - 74 (мужчины) 56 - 74 (женщины)

14. Старческий возраст

75 - 90 лет (мужчины и женщины)

15. Долгожители

90 лет и старше

 

1.       Генетическая детерминированность. Рост и развитие зависят от генома человека, однако взаимодействие совокупности генов друг с другом и с различными факторами внешней среды может в той или иной мере влиять на фенотип.

2.       Стадийность. Рост и развитие индивидуума протекают стадийно. При этом последовательность стадий также детерминирована. Однако временные границы между отдельными стадиями варьируют. Активность процесса различная на разных стадиях, что дает основание некоторым исследователям говорить о цикличности. На каждой стадии в организме происходят количественные и качественные изменения, что обусловливает необратимость процесса.

3.       Каждый период онтогенеза человека проявляется характерными морфофизиологическими особенностями. Длина тела и его масса являются интегральными показателями, позволяющими судить о физическом развитии человека. Как правило, увеличение длины тела у мужчин заканчивается в возрасте 18 - 20 лет, у женщин - 16-18 лет. Впоследствии до 60 - 65 лет длина тела не изменяется, а после этого в связи с укорочением (уплощением) межпозвоночных дисков, изменением осанки тела и уплощением сводов стопы длина тела уменьшается примерно на 1-1,5 мм в год. В конце 1-го лунного месяца беременности длина зародыша составляет около 7 мм, в конце 2-го - 20-30 мм, а масса тела 35 г, в конце 6-го - длина тела 30 см, а масса 600 - 700 г, в конце 9-го - длина 47 см, масса - 2000 - 2500 г. В течение первого года жизни ребенка происходит наибольшее увеличение длины тела (на 21 - 25 см), в периоды раннего и первого детства скорость роста быстро уменьшается, в начале периода второго детства скорость роста стабилизируется (4,5 - 5,5 см в год), а в конце - резко возрастает. В подростковом возрасте годичная прибавка длины тела у мальчиков составляет в среднем 5,8 см, у девочек - 5 - 5,7 см. При этом у девочек интенсивный рост наблюдается в возрасте от 10 до 13 лет, а у мальчиков - в подростковом возрасте, далее рост замедляется.

Масса тела удваивается к 5 - 6-му месяцу после рождения, утраивается к году и увеличивается примерно в 4 раза к двум годам. Увеличение длины и массы тела идет примерно одинаковыми темпами. Максимальная годичная прибавка массы тела имеет место в подростковом возрасте: у девочек на 13-м, а у мальчиков на 15-м году жизни. Масса тела увеличивается до 20 - 25 лет. Обычно стабильная масса тела сохраняется до 40 - 46 лет. Следует стремиться к тому, чтобы в течение всей жизни масса тела человека сохранялась в пределах цифр 19 - 20-летнего возраста.

За последние 100 - 150 лет наблюдается акселерация - ускорение морфофункционального развития и созревания всего организма детей и подростков, которая в большей степени проявляется в экономически развитых странах. У мужчин акселерация выражена в большей степени. Так, масса тела новорожденных детей возросла в среднем на 100 - 300 г, годовалых - на 1500 - 2000 г, а длина их тела - на 5 см. Длина тела детей в периоды второго детства и в подростковом возрасте увеличилась на 10 - 15 см, а взрослых мужчин - на 6 - 8 см. Сократился период увеличения длины тела человека - в конце прошлого века рост продолжался до 23 - 26 лет, в настоящее время у мужчин - до 18 - 19, у женщин – до 16-17 лет. Ускорились прорезывание молочных и постоянных зубов, психическое развитие, половое созревание. В конце XX в. по сравнению с его началом средний возраст прихода менструаций у девочек снизился с 16,5 до 12-13 лет, а наступление менопаузы сместилось с 43-45 до 48 - 50 лет. Комплекс изменений у взрослого человека называют «секулярным трендом» (вековая традиция).

При описании тела человека в целом и отдельных его частей и органов мы приведем данные о возрастных особенностях их строения. В этом разделе будут представлены лишь основные морфофункциональные характеристики человека в различные возрастные периоды.

У новорожденного голова округлая, большая (1/4 всей длины тела против 1/8 у взрослого), шея и грудь короткие, живот длинный, ноги короткие, руки длинные (см. рис. 118). Окружность головы на 1 - 2 см больше окружности груди, мозговой отдел черепа относительно больше лицевого. Форма грудной клетки бочкообразная. Позвоночник лишен изгибов, лишь незначительно выражен крестцовый мыс. Таз весьма подвижен, кости, составляющие тазовую кость, не сращены между собой. Внутренние органы крупнее, чем у взрослого человека. Так, например, масса печени новорожденного ребенка составляет 1/20 массы тела, в то время как у взрослого 1/50. Длина кишечника в 2 раза больше длины тела, у взрослого человека - в 4 - 4,5 раза. Масса мозга новорожденного составляет 13 - 14 % массы тела, а у взрослого человека лишь около 2 %. Большими размерами отличаются надпочечники и тимус.

Физическое развитие ребенка происходит не постепенно, а скачкообразно. Периоды роста не соответствуют описанным периодам жизни человека (табл. 30).

В грудном возрасте тело ребенка растет наиболее быстро. Примерно с 6 месяцев начинается прорезывание молочных зубов. За первый год жизни размеры ряда органов и систем достигают размеров, характерных для взрослого (глаз, внутреннее ухо, центральная нервная система). В течение первых лет жизни быстро растут и развиваются опорно-двигательный аппарат, пищеварительная, дыхательная системы.

В период раннего детства прорезываются все молочные зубы и происходит первое «округление», т. е. увеличение массы тела опережает рост тела в длину, быстро прогрессирует психическое развитие ребенка и, что самое главное, речь, память. Ребенок начинает ориентироваться в пространстве. В течение 2 - 3-го годов жизни рост в длину превалирует над увеличением массы тела. В конце периода первого детства начинается прорезывание постоянных зубов. В связи с быстрым развитием мозга, масса которого к концу периода достигает уже 1100 - 1200 г, быстро развиваются умственные способности, каузальное мышление, длительно сохраняется способность узнавания, ориентации во времени, в днях недели.

 

Таблица 30

 

Периоды роста человека

Период жизни и активного роста

Возраст, годы

Соотношение длины головы и длины тела

Грудной

1-й год

Длина головы в 4 раза меньше длины тела

Первое округление

(первый рост в ширину)

2-4

Длина головы в 5 раз меньше длины тела

Первое вытягивание (в длину)

5-7

Длина головы в 6 раз меньше длины тела

Второе округление

(второй рост в ширину)

8-10

Длина головы в 6,5 раза меньше длины тела

Второе вытягивание (в длину)

11-15

Длина головы в 7 раз меньше длины тела

Созревание

16-20

Длина головы в 8 раз меньше длины тела

Зрелый возраст

20-24

То же

 

В раннем и в первом детстве половые отличия (кроме первичных половых признаков) почти не выражены.

В период второго детства вновь преобладает рост в ширину, однако в это время начинается половое созревание, а к концу периода усиливается рост тела в длину, темпы которого больше у девочек. В 10 лет происходит первый перекрест - длина и масса тела у девочек превышает таковую у мальчиков. Прогрессирует психическое развитие детей. Развивается ориентация в отношении месяцев года и календарных лет. Пожалуй, самым важным является начало полового созревания, более раннее у девочек, что связано с усилением секреции женских половых гормонов: у них в 8-9 лет начинает расширяться таз и округляться бедра, увеличивается секреция сальных желез и оволосение лобка. У мальчиков в 10-11 лет начинается рост гортани, яичек и полового члена, который к 12 годам увеличивается на 0,5 - 0,7 см.

В подростковом возрасте быстро растут и развиваются половые органы, усиливаются вторичные половые признаки. У девочек увеличивается количество волос на коже лобковой области, появляются волосы в подмышечных впадинах, увеличиваются размеры половых органов, молочных желез, щелочная реакция влагалищного секрета становится кислой, появляются менструации, меняется форма таза. У мальчиков быстро увеличиваются яички и половой член, вначале оволосение лобка развивается по женскому типу, набухают грудные железы. К концу подросткового периода (15 - 16 лет) начинается рост волос на лице, теле, в подмышечных впадинах, на лобке - по мужскому типу, пигментируется кожа мошонки, еще больше увеличиваются половые органы, возникают первые эякуляции. В подростковом возрасте рост тела в длину превалирует над ростом в ширину. В 13-14 лет происходит второй перекрест кривых роста мальчиков и девочек, после чего мальчики растут быстрее, чем девочки. В подростковом возрасте развивается механическая и словесно-логическая память.

Юношеский возраст совпадает с периодом созревания. В этом возрасте рост и развитие организма в основном завершается, и все аппараты и системы органов практически достигают морфофункциональной зрелости.

Строение тела в зрелом возрасте изменяется мало, а в пожилом и старческом прослеживаются характерные для этих возрастов перестройки, которые изучает специальная наука геронтология (греч. geron - старик). Временные границы старения варьируют в широких пределах у различных индивидуумов. В старческом возрасте происходит снижение адаптационных возможностей организма, изменение морфофункциональных показателей всех аппаратов и систем органов, среди которых важнейшая роль принадлежит иммунной, нервной и кровеносной системам.

Старение - генетически детерминированный процесс. Следует особо подчеркнуть, что активный образ жизни, регулярные занятия физической культурой замедляют процесс старения, однако это возможно в пределах, обусловленных наследственными факторами.

Половые признаки отличают мужчину от женщины. Они делятся на первичные (половые органы) и вторичные (развитие волос на лобке, развитие молочных желез, изменение голоса и др.).

Приводим некоторые антропометрические показатели в зависимости от возраста (табл. 31).

Телосложение определяется генетическими (наследственными) факторами, влиянием внешней среды, социальными условиями. Выделяют три типа телосложения человека: мезоморфный, брахиморфный и долихоморфный. При мезоморфном (греч. mesos - средний, morphe - вид, форма) типе телосложения (нормостеники) анатомические особенности приближаются к усредненным параметрам нормы (с учетом возраста, пола и т. д.). Для брахиморфного (греч. brachys - короткий) типа телосложения (гиперстеники) характерно преобладание поперечных размеров, упитанность, не очень высокий рост. Сердце относительно больших размеров расположено поперечно благодаря высоко стоящей диафрагме. Это приводит к укорочению легких; петли тонкой кишки расположены преимущественно горизонтально. Лица долихоморфного (греч. dolichos - длинный) типа телосложения (астеники) отличаются стройностью, легкостью, преобладанием продольных размеров, относительно более длинными конечностями, слабым развитием мышц и жира, сравнительно тонкими узкими костями. Их внутренности опущены, диафрагма расположена ниже, поэтому легкие длиннее, а сердце расположено почти вертикально.

 

Таблица 31

 

Некоторые половые отличия

 

Показатель

Возрастной период

ново-

рожденные

8 лет

10 лет

12 лет

14 лет

м

ж

м

ж

м

ж

м

ж

м

ж

Длина тела, см

50,8

50,0

126,3

126,4

136,3

137,3

143,9

147,8

157,0

157,3

Масса тела, кг

3,5

3,4

26,1

25,6

32,9

31,8

35,8

38,5

46,1

49,1

Площадь поверхности тела, см2

2200

2200

8690

8690

9610

10 750

12 290

 

Показатель

Возрастной период

16 лет

18 лет

18-20 лет

22 года

24 года

24 - 60 лет

м

ж

м

ж

м

ж

м

ж

м

ж

м

ж

Длина тела, см

169,8

160,2

172,3

161,8

173,6

162,8

174,7

162,7

174,7

162,8

174,5

162,6

Масса тела, кг

59,1

56,1

67,6

56,8

70,2

57,1

71,8

57,3

71,9

57,5

57,7

56,7

Площадь поверхности тела см2

14 300

15 850

16 800

17 255

17 535

18 000

16 000

 

Примечание: м - мужской пол, ж - женский пол. Использованы данные из книг «Человек. Морфобиологические данные» (1977) и «Морфология человека»/ Под ред. Б. А. Никитюка, В.П. Чтецова.- М.: Медицина, 1990.






загрузка...
загрузка...
загрузка...