Лекция №3

Тема: Основы онтогенеза (постэмбриональное развитие).
1. Периодизация постнатального онтогенеза.
2. Рост: закономерности и регуляции роста.
3. Конституция и габитус.
4. Смерть и старость. Теории старения.
5. Смерть клиническая и биологическая.
6. Понятие о реанимации и эвтаназии.
1. Постэмбриональный (постнатальный) период – это период с момента рождения или выхода из яйцевых оболочек и до смерти. Завершается морфогенез, наступает половое созревание, проходит репродукция и завершающий этап онтогенеза – старение и смерть.
Непрямое развитие характерно для червей, членистоногих, рыб и земноводных. Дорепродуктивный период развития включает личиночный, метаморфоз и ювенильный периоды.
1. Личиночный – из яйцевых оболочек выходит личинка (организм, не достигнувший зрелых черт организации) и начинает вести самостоятельный образ жизни. Характерными чертами личинки являются наличие временных (провизорных) органов. Часто личинка и половозрелая форма обитают в разных средах, поэтому не конкурируют друг с другом.
2. Метаморфоз (превращение личинки в ювенильную форму). В процессе метаморфоза происходит частичные разрушение, перестройка и новообразование органов. Степень преобразований тем больше, чем больше различия между средой обитания личинки и взрослого организма. Глубина метаморфоза зависит от степени развития личинки.
• непольный метаморфоз: яйцоличинкаимаго:
• польный метаморфоз: яйцоличинкакуколкаимаго.
3. Ювенильный – происходит половое созревание, сопровождающееся интенсивным ростом, установлением окончательных пропорций тела и завершением развития половых желез. Затем происходят репродуктивный (пубертатный), пострепродуктивный периоды.
Прямое развитие: рожденный организм похож на взрослый, но отличается размерами и недоразвитием половой системы. Неличиночное развитие характерно для рыб, рептилий и птиц, в яйцеклетках которых много желтка. Внутриутробное развитие характерно для млекопитающих. Все вещества необходимые для эмбрионального развития зародыш получает из организма матери. Дорепродуктивный период включает процессы, характерные только для ювенильного периода.
2. Рост — это увеличение общей массы в процессе развития, приводящее к постоянному увеличению размеров организма. Если бы организм не рос, он никогда бы не стал больше оплодотворенного яйца.
Рост обеспечивается следующими механизмами: 1) увеличением размера клеток, 2) увеличением числа клеток, 3) увеличением неклеточного вещества, продуктов жизнедеятельности клеток. В понятие роста входит также особый сдвиг обмена веществ, благоприятствующий процессам синтеза, поступлению воды и отложению межклеточного вещества. Рост происходит на клеточном, тканевом, органном и организменном уровнях. Увеличение массы в целом организме отражает рост составляющих его органов, тканей и клеток.
Различают два типа роста: ограниченный и неограниченный. Неограниченный рост продолжается на протяжении всего онтогенеза, вплоть до смерти. Таким ростом обладают, в частности, рыбы. Многие другие позвоночные характеризуются ограниченным ростом, т.е. достаточно быстро выходят на плато своей биомассы.
Важнейшей характеристикой роста является его дифференциальность. Это означает, что скорость роста неодинакова, во-первых, в различных участках организма и, во - вторых, на разных стадиях развития. Очевидно, что дифференциальный рост оказывает огромное влияние на морфогенез.
Не менее важной особенностью является такое свойство роста, как эквифинальность. Это означает, что, несмотря на возникающие факторы, особь стремится достичь типичного видового размера. Как дифференциальность, так и эквифинальность роста указывают на проявление целостности развивающегося организма.
Скорость общего роста человеческого организма зависит от стадии развития. Максимальная скорость роста характерна для первых четырех месяцев внутриутробного развития. Это объясняется тем, что клетки в это время продолжают делиться. По мере роста плода число митозов во всех тканях уменьшается, и принято считать, что после шести месяцев внутриутробного развития почти не происходит образования новых мышечных и нервных клеток, если не считать клеток нейроглии.
Дальнейшее развитие мышечных клеток заключается в том, что клетки становятся больше, изменяется их состав, исчезает межклеточное вещество. Этот же механизм действует в некоторых тканях и в постнатальном росте. Скорость роста организма в постнатальном онтогенезе постепенно снижается к четырехлетнему возрасту, затем некоторое время остается постоянной, а в определенном возрасте опять делает скачок, называемый пубертатным скачком роста. Это связано с периодом полового созревания.
Значение различных скоростей роста органов и тканей для морфогенеза хорошо видно из рис.1. Очевидно, что в плодном и постнатальном периодах скорость роста головы уменьшается по сравнению со скоростью роста ног.
Пубертатный скачок роста характеризует только человека и обезьян. Это позволяет оценивать его как этап в эволюции приматов. Он коррелирует с такой особенностью онтогенеза, как увеличение отрезка времени между окончанием вскармливания и половым созреванием. У большинства млекопитающих этот интервал мал и отсутствует пубертатный скачок роста.
Как уже говорилось выше, рост осуществляется за счет таких клеточных процессов, как увеличение размеров клеток и увеличение их количества. Выделяют несколько типов роста клеток.
Ауксентичный — рост, идущий путем увеличения размеров клеток. Это редкий тип роста, наблюдающийся у животных с постоянным количеством клеток, таких, как коловратки, круглые черви, личинки насекомых. Рост отдельных клеток нередко связан с полиплоидизацией ядер.
Пролиферационный — рост, протекающий путем размножения клеток. Он известен в двух формах: мультипликативный и аккреционный.
Мультипликативный рост характеризуется тем, что обе клетки, возникшие от деления родоначальной клетки, снова вступают в деление (рис.2, А). Число клеток растет в геометрической прогрессии: если n — номер деления, то Nn = 2n. Мультипликативный рост очень эффективен и поэтому в чистом виде почти не встречается или очень быстро заканчивается (например, в эмбриональном периоде).
Аккреционный рост заключается в том, что после каждого последующего деления лишь одна из клеток снова делится, тогда как другая прекращает деление (заштрихована, рис. 2, Б). При этом число клеток растет линейно. Если п — номер деления, то Nn = 2n. Этот тип роста связан с разделением органа на камбиальную и дифференцированную зоны. Клетки переходят из первой зоны во вторую, сохраняя постоянные соотношения между размерами зон. Такой рост характерен для органов, где происходит обновление клеточного состава.
Пространственная организация роста сложна и закономерна. Именно с ней в значительной мере связана видовая специфичность формы. Это проявляется в виде аллометрического роста. Его биологический смысл состоит в том, что организму в ходе роста надо сохранить не геометрическое, а физическое подобие, т.е. не превышать определенных отношений между массой тела и размерами опорных и двигательных органов. Так как с ростом тела масса возрастает в третьей степени, а сечения костей во второй степени, то для того, чтобы организм не был раздавлен собственной тяжестью, кости должны расти в толщину непропорционально быстро.
Регуляция роста сложна и многообразна. Большое значение имеют генетическая конституция и факторы внешней среды. Почти у каждого вида есть генетические линии, характеризующиеся предельными размерами особей, такими, как карликовые или, наоборот, гигантские формы. Генетическая информация заключена в определенных генах, детерминирующих длину тела, а также в других генах, взаимодействующих между собой. Реализация всей информации в значительной мере обусловлена посредством действия гормонов. Наиболее важным из гормонов является соматотропин, выделяемый гипофизом с момента рождения до подросткового периода. Гормон щитовидной железы — тироксин — играет очень большую роль на протяжении всего периода роста. С подросткового возраста рост контролируется стероидными гормонами надпочечников и гонад. Из факторов среды наибольшее значение имеют питание, время года, психологические воздействия.
Интересной является зависимость способности к росту от возрастной стадии организма. Ткани, взятые на разных стадиях развития и культивируемые в питательной среде, характеризуются различной скоростью роста. Чем старше зародыш, тем медленнее растут его ткани в культуре. Ткани, взятые от взрослого организма, растут очень медленно.
Последние несколько десятков лет отличается ускорение физического и физиологического развития детей, называемое акселерацией. Проявляется оно уже на стадии внутриутробного развития – увеличение длины тела новорожденных на 0,5 – 1,0 см, массы тела – на 50 – 100 гр, изменяются сроки прорезывания зубов. Рост у взрослых людей за последние 100 лет увеличился в среднем на 8 см. причиной акселерации считают следующие факторы: межрасовые браки (повышение гетерозиготности), урбанизацию, повышение радиационного фона, изенение магнитного поля Земли и ряд социальных факторов.
Возраст человека
Биологический – на сколько лет выглядит человек. Хронологический – количество лет, прожитых человеком.
Биологический и хронологический возраст совпадают не всегда. Критерии определения биологического возраста.
- скелетозрелость: окостенение различных частей скелета происходит в разном возрасте;
- зубная зрелость: появление молочных зубов и замена их постоянными происходит в определенном возрасте;
- время появления и степень развития вторичных половых признаков.
3. Конституция человека – это генетически обусловленные особенности морфологии, физиологии и поведения.
В 1927 году М.В. Черноруцкий предложил классификацию, по которой выделяют три основных конституциональных типа.
Тип эктоморфный (астеники). Они имеют узкую грудную клетку, низкое положение диафрагмы, удлиненные легкие, относительно малой длины кишечник с низкой всасывательной способностью, тонкие кости и длинные конечности, незначительный слой жировых отложений. Для астеников характерны: повышенная возбудимость, склонность к неврозам, гипотонии, язвенной болезни, туберкулезу.
Тип мезоморфный (нормостеники). Они имеют пропорциональное телосложение, умеренное развитие подкожной жировой клетчатки. Люди этого типа энергичны, подвижны, склонны к невралгиям, атеросклерозу, заболеваниям верхних дыхательных путей.
Тип эндоморфный (гиперстеники) характеризуются широкой грудной клеткой, высоким расположением диафрагмы, объемистым желудком и длинным кишечником с высокой всасывательной способностью, значительным отложением жира. Сердце относительно крупных размеров, в крови повышенное содержание холестерина, мочевой кислоты, эритроцитов и гемоглобина. У гиперстеников преобладают процессы ассимиляции, они склонны к атеросклерозу, ожирению, сахарному диабету, гипертонии, болезням почек и желчного пузыря. Люди этого типа уравновешенны, спокойны, общительны.
Большинство людей по типам конституции занимает промежуточное положение.
Особенности морфологии, физиологии, поведения в определенный промежуток времени – это габитус. Габитус отражает самочувствие человека и состояние здоровья в данный момент времени. Он включает особенности телосложения, осанку, походку, цвет кожных покровов, выражение лица, соответствие биологического и хронологического возраста.
4. Старение – общебиологическая закономерность, свойственная всем живым организмам. Старость – заключительный этап онтогенеза. Наука о старости называется геронтология. Она изучает закономерности старения различных систем органов и тканей. В геронтологию входят разделы геронтогигиена и геронтопсихология.
Гериатрия – наука о болезнях людей старческого возраста; изучает особенности их развития, течения, лечения и профилактики. Процесс старения охватывает все уровни – молекулярный, субклеточный, клеточный, тканевой, органный и организменный. Результатом этого процесса является снижение жизнеспособности особи, ослабление механизмов гомеостаза и адаптации. Биологический смысл старения – неизбежность смерти.
Существенное влияние на процесс старения человека оказывают социальные факторы, условия и образ жизни, различные болезни. Старение и продолжительность жизни человека зависят также от экологической ситуации.
Наука, которая изучает здоровый образ жизни человека и условия увеличения ее продолжительности, называется валеология.
Теоретически возможный возраст человека 150 – 200 лет, максимальный регистрируемый 115 – 120 лет. Средняя продолжительность жизни: мужчина 67 – 74, женщины 74 – 79 лет. В отдельных странах средняя продолжительность жизни составляет 35 – 40лет.
5. Старение организма заканчивается смертью. Смерть обеспечивает смену поколений. Причины смерти могут быть различны. Смерть физиологическая, или естественная, наступает в результате старения. Смерть патологическая, или преждевременная, - результат болезни или несчастного случая.
Смерть клиническая наступает в результате прекращения жизненно важных функций (остановка сердца и дыхания), но сохраняются процессы обмена веществ в клетках и органах.
Смерть биологическая – прекращение процессов самообновления в клетках и тканях, нарушение течения химических процессов, аутолиз распад клеток. В наиболее чувствительных клетках коры головного мозга некротические изменения обнаруживаются уже через 5 – 6 минут. Увеличить период наступления клинической смерти можно с помощью общего охлаждения организма(гипотермия), которое замедляет процессы обмена веществ и повышает устойчивость к кислородному голоданию.
6. Реанимация – возможность возвращения человека к жизни из состояния клинической смерти (когда не повреждены жизненно важные органы) через 5 – 6 минут, пока «живы» клетки коры головного мозга. Методы реанимации применяются в медицины при любых угрожающих сосотояниях.
В середины XX века в медицине появилось направление, которое назвали эвтаназия. Эвтаназия – это медицинская помощь уходу из жизни тяжело и неизличимо больному по его желанию или по просьбе его родных. Эвтаназия разрешена законом лишь в нескольких странах. Она требует разрешения многих юридических и морально – этических проблем.
Эвтаназия противоречит клятве Гиппократа.
Существует 2 вида эвтаназии:
• активная (смерть в результате инъекции);
• пассивная (смерть в результате прекращения оказания помощи).