Руководство по физиологии том возрастная физиология

М.М. Безруких, В.Д. Сонькин, Д.А. Фарбер

Возрастная физиология: (Физиология развития ребенка)

Учебное пособие

Для студентов высших педагогических учебных заведений

Рецензенты:

доктор биологических наук, зав. кафедрой высшей нервной деятельности и психофизиологии Санкт-Петербургского университета, академик РАО, профессор А.С. Батуев;

доктор биологических наук, профессор И.А. Корниенко

ПРЕДИСЛОВИЕ

Выяснение закономерностей развития ребенка, специфики функционирования физиологических систем на разных этапах онтогенеза и механизмов, эту специфику определяющих, является необходимым условием обеспечения нормального физического и психического развития подрастающего поколения.

Главные вопросы, которые должны возникать у родителей, педагогов и психологов в процессе воспитания и обучения ребенка дома, в детском саду или в школе, на консультативном приеме или индивидуальных занятиях, — это какой он, каковы его особенности, какой вариант занятий с ним будет наиболее эффективным. Ответить на эти вопросы совсем не просто, ибо для этого требуются глубокие знания о ребенке, закономерностях его развития, возрастных и индивидуальных особенностях. Эти знания чрезвычайно важны и для разработки психофизиологических основ организации учебной работы, выработки у ребенка механизмов адаптации, определения влияния на него инновационных технологий и т. п.

Пожалуй, впервые значимость комплексного знания физиологии и психологии для педагога и воспитателя выделил известный русский педагог К.Д. Ушинский в своем труде «Человек как предмет воспитания» (1876). «Искусство воспитания, — писал К.Д. Ушинский, — имеет ту особенность, что почти всем оно кажется делом знакомым и понятным, а иным даже — делом легким, — и тем понятнее и легче кажется оно, чем менее человек с ним знаком теоретически и практически. Почти все признают, что воспитание требует терпения; некоторые думают, что для него нужны врожденная способность и умение, т. е. навык; но весьма немногие пришли к убеждению, что, кроме терпения, врожденной способности и навыка необходимы еще и специальные знания, хотя многочисленные блуждания наши и могли бы всех убедить в этом». Именно К.Д. Ушинский показал, что физиология относится к числу тех наук, в которых «излагаются, сличаются и группируются факты и те соотношения фактов, в которых обнаруживаются свойства предмета воспитания, т. е. человека». Анализируя физиологические знания, которые были известны, а это было время становления возрастной физиологии, К.Д. Ушинский подчеркивал: «Из этого источника, только что открывающегося, воспитание почти еще не черпало». К сожалению, и сейчас мы не можем говорить о широком использовании данных возрастной физиологии в педагогической науке. Единообразие программ, методик, учебников ушло в прошлое, но педагог по-прежнему мало учитывает возрастные и индивидуальные особенности ребенка в процессе обучения.

В то же время педагогическая эффективность процесса обучения во многом зависит от того, насколько формы и методы педагогического воздействия адекватны возрастным физиологическим и психофизиологическим особенностям школьников, соответствуют ли условия организации учебного процесса возможностям детей и подростков, учитываются ли психофизиологические закономерности формирования базисных школьных навыков — письма и чтения, а также основных двигательных навыков в процессе занятий.

Физиология и психофизиология ребенка — необходимый компонент знаний любого специалиста, работающего с детьми, — психолога, воспитателя, учителя, социального педагога. «Воспитание и обучение имеет дело с целостным ребенком, с его целостной деятельностью, — считал известный российский психолог и педагог В.В. Давыдов. — Эта деятельность, рассматриваемая как особый объект изучения, содержит в своем единстве много аспектов, в том числе… физиологический» (В.В. Давыдов «Проблемы развивающего обучения». — М., 1986. — С. 167).

Возрастная физиология — наука об особенностях жизнедеятельности организма, о функциях его отдельных систем, процессах, в них протекающих, и механизмах их регуляции на разных этапах индивидуального развития. Частью ее является изучение физиологии ребенка в разные возрастные периоды.

Учебное пособие по возрастной физиологии для студентов педагогических вузов содержит знания о развитии человека на тех этапах, когда наиболее значимо влияние одного из ведущих факторов развития — обучения.

Предметом возрастной физиологии (физиологии развития ребенка) как учебной дисциплины являются особенности развития физиологических функций, их формирования и регуляции, жизнедеятельности организма и механизмов его приспособления к внешней среде на разных этапах онтогенеза.

Предметом общей физиологии человека
является взрослый организм. Физиологические
особенности, наблюдаемые на ранних и
поздних этапах индивидуального развития,
т.е. он­тогенеза,
излагаются в специальных разделах
физиологии — физиологии развивающегося
организма (чаще
этот раздел называют возрастной
физиологией) и физиологии стареющего
организма
(геронтологической физиологии). Материал,
представленный ниже, касается, главным
образом, ранних этапов онтогенеза.

ВОЗРАСТНАЯ ПЕРИОДИЗАЦИЯ ОНТОГЕНЕЗА
ЧЕЛОВЕКА

Выделяют два основных периода онтогенеза
— антенатальный и постнатальный.
Анте­натальный
период представлен эмбриональным
периодом (от зачатия до 8-й нед.
внутриут­робного
периода) и плодным или фетальным (от 9-й
до 40-й нед.). Обычно беременность
продолжается
38—42 нед. Роды считаются преждевременными,
если они происходят на 22—37
нед. беременности; живой новорожденный
при этом получает такие же граждан­ские
права, как и ребенок, рожденный в срок.
Прерывание беременности до 22 нед.
называ­ется
выкидышем, а плод, рождаемый при этом,
в силу своей нежизнеспособности, —
про­дуктом
зачатия. Постнатальный период охватывает
промежуток от момента рождения до смерти
человека. В медицине принято также
выделять перинатальный период —
промежу­ток от 22
нед. внутриутробного развития до первых
10 дней жизни.

На постнатальном этапе развития выделяют
следующие периоды:

1. Период новорожденности
   — первые 10 дней жизни (по другим
   классификациям —

   первые 30 дней).

2. Грудной возраст —
   с 11-го дня жизни до 1 года (по другим
   классификациям — 2—

   12-й
   месяцы; младенческий возраст).

3. Раннее детство —
   1—3 года (по другим классификациям —
   ясельный возраст или

   преддошкольный).

4. Первое детство — 4—7 лет (по другим
   классификациям — дошкольный возраст).

5. Второе детство — для мальчиков: 8—12
   лет, для девочек 8—11 лет (по другим
   клас­

   сификациям — младший школьный
   возраст).

6. Подростковый
   возраст, или пубертатный период — для
   мальчиков: 13—16 лет, для

   девочек:
   12—15 лет (по другим классификациям —
   средний и старший школьный
   возраст,

   отрочество;
   период полового созревания).

7. Юношеский возраст или ювенкльный —
   для юношей: 17—21 год, для девушек:
   16—

   20лет.

8. Зрелый возраст, I
   период — для мужчин: 22—35 лет, для женщин:
   21— 35 лет.

9. Зрелый возраст, II
   период — для мужчин: 36—60 лет, для женщин:
   36—55 лет.

1. Пожилой возраст — для мужчин: 61—74, для
   женщин: 56—74 года.

2. Старческий возраст — 75—90 лет.

3. Долгожители — старше 90 лет.

Считается, что современный человек
может жить до 150—175 лет.

Кроме указанных
периодов у женщин выделяют климактерический
период, т.е. период увядания
функции яичников, включая наступление
физиологической менопаузы (в сред­нем,
45—50 лет), а также постменопаузальный
период (до конца жизни).

*

Написано совместно с доцентом СИ.
Трухиной 458

Для статистических
расчетов принято ребенка относить к 1
месяцу, если его возраст от 16 дней до 1
месяца 15 дней, к 2 месяцам — если его
возраст от 1 месяца 1бдней до 2 месяцев
15 дней и т.д. После первого года жизни и
до 3 лет: к 1.5 годам относят ребенка с
возрастом от 1 года 3 месяцев до 1 года 8
месяцев 29 дней, к 2 годам — от 1 года 9
месяцев до 2 лет
2 месяцев 29 дней и т.д. После трех лет с
годичными интервалами: к 4 годам
относятся дети в возрасте от 3 лет 6
месяцев до 4 лет 5 месяцев 29 дней и т.д.

С биологической
точки зрения развитие организма
представляет собой рост, дифферен-цировку
органов» тканей, а также формоообразование.
Развитие запрограммировано гене­тической
информацией, регулируется внутренними
факторами (прежде всего, гормонами и
биологически
активными веществами) и во многом
определяется образом жизни (т.е.
ха­рактером
питания, интенсивностью физических и
интеллектуальных нагрузок), воспитани­ем,
состоянием эмоциональной сферы, уровнем
здоровья, а также влиянием внешней
сре­ды. В
настоящее время выделено около 100 генов,
регулирующих у человека скорость и
пределы его
роста. Генетический фактор проявляет
себя в возрасте 2—9 лет и 14—18 лет (это
является результатом влияния соответственно
первого и второго семейного фактора).
Согласно энергетическому
правилу скелетных мышц И.А. Аршавского
развитие организ­ма находится в
прямой зависимости от активности
скелетной мускулатуры: гиподинамия и
гипердинамия тормозят
этот процесс. Не менее важным для развития
является полноцен­ное
питание, т.е. соответствующее возрастным
нормам.

ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ АНТРОПОМЕТРИЧЕСКИХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Длина и масса тела,
а также окружность грудной клетки
являются основными антропомет­рическими
показателями, характеризующими темпы
роста и развития организма, а также
поз­воляющие
понять возрастные особенности многих
физиологических процессов. С учетом
роли генетического
фактора принято для каждого региона
земного шара периодически составлять
свои оценочные
таблицы этих показателей. В последние
годы с этой целью используют так
называемые
ментальные таблицы или шкалы, позволяющие
выделить среди обследуемых детей
и подростков, развивающихся средними
темпами (25—75 центилей), выше или ниже
этих темпов (меньше
25 или больше 75 центилей). Вариант таких
таблиц разработан в 1993
г. И.В. Поповой и соавторами для г. Кирова
(табл. А и Б). Каждая из них представлена
шестью колонками
цифр, которые отражают значения признака,
ниже которых он может встретиться
у 3,10,25,75,90 и 97% детей данной возрастно-половой
группы. Пространст­во между цифрами
(его называют «коридором» или «областью»)
отражает тот диапазон или
разнообразие признака, который свойствен
определенному проценту (3, 7, 15 или 50%)
детей группы (пояснительная таблица).

Таблица 28.
Пояснительная таблица к центильным
шкалам

№ кори­дора	Диапазон	Области величин	Практические действия
1	<3%	Очень низкие величины	Необходимо обследование
2	3—10%	Низкие величины	Необходимо обследование при наличии отклонения в здоровье
3	10—25%	Величины ниже средних	—
4	25—75%	Средние величины	—
5	75—90%	Величины выше средних	— . ■
6	90—97%	Высокие величины	Необходимо обследование при наличии отклонения в здоровье
7	, >97%	Очень высокие величины	Необходимо обследование

459

Таблица
29. А. Центильные
величины длины тела, массы тела и
окружности груди мальчиков
г. Кирова (Попова И.В. и соавт., 1993)

Воз­раст, года	Цеитилии
3	1О	25	75	ео	97
Длина тала, см
О	47.8	48,9	5О,7	53,8	55,6	57,6
1	69.3	71.6	73,9	75.3	77,1	79.7
2	77.8	78.2	82,5	87.9	89.6	90,5
3	86.7	89,8	94.O	1O2.1	1O6.3	113.4
4	95.O	99.2	1O1.7	1O8.4	111.3	114,5
5	95,2	1OO.6	1O5.1	111,8	114,5	115,5
6	1O7.6	1O9.9	114,0	12O.1	123,7	126.8
7	111.6	113,8	117,4	125.8	128,4	132,2
8	116.4	12O.8	124.5	138,0	135,9	139.5
9	122.6	125,6	128.4	135.8	139,0	140,9
1О	123,1	128.4	133.2	141,4	145,4	146.8
11	131,1	134,7	139.3	147.8	15O.9	155,7
12	135,4	140,1	143.6	152.9	158,6	163.3
13	140,8	146.7	151.7	163,8	17O.7	175.6
14	142,5	148,2	154,5	168,5	173,3	177.5
Масса тела, кг
О	2,7	2.9	3,1	3.8	4.1	4,3
1	8,7	9.5	Ю.1	11.2	— 12,0	12,6
2	1О,3	1O.8	11,1	13,1	14.7	15,3
3	11.1	11.8	13,3	17.0	17,9	20,4
4	13.1	13.7	15,7	18.8	19.9	2O.8
5	14.4	14.6	16.1	19,8	20,9	21,6
6	16.9	18.7	2О.О	23,4	26.0	28,9
7	18,6	19,6	2O.9	24,7	29,2	31.4
8	18,9	2О,6	23,2	29.O	32,3	38,5
9	2O.8	23.8	25.3	ЗО.1	32.6	39.3
Ю	23.0	25,7	28.8	35.7	4О.О	44,5
11	25.3	28,7	31,3	32.2	43.2	49,9
12	29.7	32.5	34.6	44,5	49.9	58,4
13	33.5	37,4	42.3	55.3	63.2	67.2
14	33.8	38.6	43.0	6О.О	87,7	77.3
Ок|	ружность rp	уди, см
0	ЗО.7	32.1	32.9	34.8	35,7	35.8
1	45,5	46,5	47,6	50,6	51,6	52,0
2	47,7	48.5	49,3	53,4	54,1	55.4
3	50.8	51.2	52.5	56.7	58,8	60,0
4	51,1	52,1	54.1	57.5	59,3	6O.2
5	52.1	53,4	54,3	58.O	59,4	61.0
6	52,6	54.8	56.8	61.2	64.1	66.7
7	54,1	56,3	58,2	62.6	66.7	68.7
8	55,1	56,8	58,7	64.6	67.9	71.6
9	57,6	S9.3	61.0	65.8	68.3	73.7
10	58,5	61,1	63.3	68,9	72.3	78.5
11	61,3	63,5	65,6	72.O	76.2	8О,4
12	64,9	66,3	68.6	76,1	81.2	88.6
13	65.3	69.4	72,9	83.1	87.4	91.7
14	66.8	70,2	74,8	85,2	91,5	99,3

460

Таблица
29. Б. Центильные величины длины тела,
массы тела и окружности груди девочек
г. Кирова (Попова КВ. и соавт., 1993)

Воз­раст, года	Цонтили
3	1О	25	75	во	«7
	Длима тела, см
О	47.6	48.8	48,9	52,7	54.5	54,9
1	69,7	71,5	72,6	75,6	77,4	78.6
2	79.3	8O.7	82.0	84,7	86,4	92.1
3	83,2	84.2	92,4	96,6	97.8	98,2
4	96,6	99,1	1OO.7	1O8.3	111.7	115.6
5	1OO.2	1O2.8	1O6.3	114.1	117,1	12O.4
6	1O3.7	1O9.9	113.6	121,2	124.O	129.2
7	111,9	115.5	118.8	125,6	129,1	131.6
8	115,8	12О.З	125,1	131,6	135,1	137.7
9	122,1	125,2	127,6	136.6	139.9	144,6
1О	126,1	128,9	133,4	141,9	147,3	15O.9
11	13O.9	136,2	139,7	149,5	155,7	161.1
12	133.7	14O.4	146,5	156,7	161,6	165,8
13	136.4	146,5	149,2	162.3	167,1	169.2
14	147,6	152,3	155,3	164.2	168.6	173.2
Масса тела, кг
О	2.4	2,6	3,0	3,7	4.0	4,3
1	8.1	8,4	9.2	10,8	11.3	12.4
2	1О.О	1О.З	1O.8	13,О	13.9	14,7
3	1O.7	12.O	12,8	14,7	15,1	16.8
4	13,6	14,5	15.4	18,6	20.2	22.1
5	14.O	14.8	17.O	19.7	21,8	23,9
6	14,9	18.1	19.2	22.7	24,7	26.1
7	17,8	18,9	2О.О	24,4	25,9	29.6
в	18.8	-.19.6	21.4	26,7	29.1	34,4
9	19,3	21.2	24,1	30.4	33,7	38.2
1О	23,1	24,7	28,1	35,8	4O.6	45.6
11	25,1	28.4	ЗО.6	41,6	48.4	59.6
12	28.3	ЗО.9	35,5	47.7	55,1	65,8
13	ЗО.7	34.8	41,2	52.4	62.3	68.4
14	35,6	4О.О	43.O	55,2	61.5	71.4
Окру ясность груди, ем
О	ЗО.5	31.5	32,5	33.9	34.9	35.9
1	44.3	45,8	47.6	49,8	51,8	52,9
2	45,7	47,6	49,3	52,4	53,0	55,6
3	47.3	5O.2	52.0	53.O	55.6	57.9
4	48.6	5O.5	52.8	57.0	59,0	61.7
5	49,8	51.3	53.O	57,3	59,2	62,6
6	52.1	53.8	56.O	60.2	62,9	64.7
7	52,6	54,2	56,4	61,0	63.1	68.1
8	53.4	55,1	56,8	61.5	63,8	69.7
9	55,2	56,5	59,1	63,7	67,4	75.1
Ю	56,5	58,7	6O.8	67.9	73,2	79,3
11	59,5	61,8	64,9	72,9	8О,1	84.1
12	59.6	64.7	69,1	77,3	83,4	87,8
13	63.7	67,2	7O.1	8O.9	86,2	89,6
14	69.8	73.0	76.O	83.9	88.2	92.8

461

Центильные шкалы
позволяют также определить гармоничность
развития: если разность номеров
«коридоров» между любыми из трех
показателей не превышает 1, развитие
оцени­вается
как гармоничное, если она составляет 2
— оно считается как дисгармоничное;
если разность достигает 3 и более —
развитие оценивается как резко
дисгармоничное. Шкалы дают
возможность определить соматотип
ребенка по классификации ЕШ. Дорохова
и И.И. Ба-храка:
микросоматический, мезосоматический
и макросоматический (соответственно,
сумма «коридоров»
всех трех показателей не более 10,11—15 и
16—21).

Микросоматический тип свидетельствует
о том, что физическое развитие ребенка
ниже среднего,
мезосоматический тип—среднее, а
макросоматический — выше среднего.
При­мер: у
8-летнего мальчика длина тела —135 см,
масса тела—32 кг, окружность груди—67
см; все три
показателя относятся, судя по таблице
А, к 5-му «коридору», т.е. оцениваются
выше среднего;
разность номеров «коридоров» между
этими показателями равна нулю, т.е.
развитие гармоничное;
сумма номеров «коридоров» (5 + 5 + 5) = 15,
т.е. мальчик относится к мезосома-тическому
типу. Из этих данных следует, что развитие
ребенка выше среднего, гармоничное, по
мезосоматическому
типу.

Представленные в таблицах А и Б данные
позволяют дать общее представление о
дина­мике длины
и массы тела. У новорожденных мальчиков
длина тела — 51—54 см; в 1 год -74—75 см;
в 3 года — 94—102 см; в 5 лет — 105—112 см; в 7
лет — 117—126 см; в 10 лет —133—144
см; в 14 лет — 155—169 см. У девочек: длина
тела новорожденных — 49—53 см; в 1 год
— 73—76 см; в 3 года — 92—97 см; в 5 лет —
106—114 см; в 7 лет — 119—126 см;
в 10 лет — 133—142 см; в 14 лет — 155—164 см.
Масса тела мальчиков — при рожде­нии
— 3,1—3,8 кг; в 1 год — 10,1— 11,2 кг; в 3 года
— 13,3—17,0 кг; в 5 лет —16,1—19— 8
кг; в 7 лет — 20,9 — 24,7 кг; в 10 лет — 28,8 —35,7
кг; в 14 лет — 43,0—60,0 кг. Для девочек:
масса тела новорожденных — 3,0—3,7 кг; в
1 год — 9,2 —10,8 кг; в 3 года — 12,8 —14,7
кг; в 5 лет — 17,0—19,7 кг; в 7 лет — 20,0—24,4
кг; в 10 лет — 28,1—35,8 кг; в 14 лет — 43,0—55,2
кг. Средний рост 18-летних девушек г.
Кирова — 165 см, средняя масса тела
— 58 кг, средняя окружность грудной
клетки — 85 см (Богатырев B.C.
и соавт., 1996). Среднегодовая
прибавка роста на первом году жизни
составляет 25—35 см, в 2—8 лет — 4—6
см, в 8—14 лет — 7—10 см (пубертатный скачок
или спурт); соответственно средняя
прибавка массы тела
составляет 6—7 кг, 1,5—2,0 кг и 5,0 кг.

Указанные
антропометрические данные, так же как
и другие (например, зубной возраст,
определяемый по числу молочных
и/или постоянных зубов, степень полового
созревания, костный возраст, определяемый
по точкам окостенения), являются важными
показателями при
определении биологического возраста.
При нормальном течении онтогенеза
биологичес­кий
возраст ребенка соответствует паспортному
(допустимые колебания — не более двух
лет). В отдельных
случаях имеет место отставание
биологического возраста от паспортного
(ретардация) или, наоборот, опережение
(акселерация). До 9—10 лет ведущими
показателя­ми
для определения биологического возраста
являются рост, число постоянных зубов
и нерв­но-психическое развитие, в
последующем, кроме того — величина
погодовой прибавки и вы­раженность
полового созревания. Данные о зубном
возрасте приведены в разделе «Пищева­рение»,
о показателях полового развития — в
разделе «Эндокринная система». Здесь
лишь укажем, что,
судя по рентгенограммам, окостенение
головчатой и крючковидной костей
про­исходит
в 1 год, трехгранной — в 3 года, полулунной
— в 4 года, ладьевидной — в 5 лет,
кости-трапеции
в 6 лет, трапециевидной — в 7 лет,
гороховидной — в 12 лет.

ЭНЕРГООБМЕН (ОСНОВНОЙ И ОБЩИЙ ОБМЕН)

Основной обмен. В
расчете на кг массы тела ( или на м²
площади тела) величина основно­го
обмена (BOO) у детей выше,
чем у взрослых. Например, у новорожденных
— 50 ккал/кг в сутки,
в 1 год — 54, в 5 лет — 46, а у взрослых — 25
ккал/кг в сутки. Это связано с повышенной
отдачей тепла, с более высокой
интенсивностью синтетических процессов,
требующих
энергии, с несовершенством работы всех
систем организма. В абсолютных зна-

462

чениях с возрастом
(параллельно росту массы тела) BOO
повышается: у новорожденных она
составляет 120 ккал/сутки, в 1 год — 580, в
3 года — 750, в 5 лет — 840, в 10 лет — 1120,
в 14 лет — 1360, а у взрослых — 1700 ккал/сутки.

Общий обмен. Подобно
основному обмену, общий обмен, отражающий
интегральные траты энергии организмом
в реальных условиях его существования,
в расчете на кг массы тела
— с возрастом снижается, а в абсолютных
значениях — увеличивается. Так, у
новорожденных его относительная
величина (ккал/кг/сутки) составляет 120,
в 1—3 года — 115, в 5
лет — 100, в 10 лет — 75, в 14 лет — 50, а у
взрослых —: 42; абсолютная (ккал/ сутки)
— соответственно 500,1390,1875, 2070,2600,2750 и
2860.

Источники энергии.
У плода
основным источником энергии является
глюкоза; при этом большой удельный
вес занимает анаэробный способ ее
использования, т.е. гликолиз. У
но­ворожденных
интенсивно используется гликоген мышц
и печени, глюкоза и жирные кисло­ты;
высок уровень глюконеогенеза. Интенсивность
гликолиза у детей первого года жизни
на 30—35% выше,
чем у взрослых; особенно она высока в
первые 3 месяца жизни. В после­дующем
повышается доля аэробных процессов; их
интенсивность достигает максимальных
значений к 9—11
годам. С 12 лет вновь повышается
интенсивность гликолиза, особенно в
белых мышечных волокнах. Максимальное
потребление кислорода (в расчете на кг
массы) достигает наибольших значений
к 17 годам, абсолютное максимальное
потребление кисло­рода
— к 25 годам, а максимальная анаэробная
мощность (т.е. мощность фосфагенной и
лактоцидной
систем) — к 18—20 годам.

КРОВЬ

Объем крови. Абсолютный объем крови
с возрастом увеличивается: у новорожденных
< он составляет
0.5 л, у взрослых — 4—6 л. Относительно
массы тела объем крови с возрас-том,
наоборот, снижается: у новорожденных —
150 мл/кг массы тела, в 1 год — 110, в 6 лет,
12-16 лет и у взрослых
— 70 мл/кг массы тела.

Объем циркулирующей
крови (ОЦК). В
отличие от взрослых, у которых ОЦК
составля- V
ет 2/3 от общего
объема крови, а 1/3 находится в депо, у
детей почти вся кровь циркулирует, т.
е. ОЦК приближается к объему крови.
Например, ОЦК у 7—12-летних детей составляет
70 мл/кг массы, а у взрослых — 50—60 мл/кг
массы тела.

Гематокритное
число. У
новорожденных доля форменных элементов
составляет 57% от общего
объема крови, в 1 месяц — 45%, в 1—3 года —
35%, в 5 лет — 37%, в 11 лет—39%, в 16 лет,
как и у взрослых, — 42—47%. Таким образом,
у детей доля форменных элементов ниже,
чем у взрослых.

Число эритроцитов
в 1 л крови (х10¹²).
У новорожденного оно составляет 5,8; в 1
месяц .

— 4,7; с 1 года до 15 лет — 4,6, а в 16—18 лет
достигает значений, характерных для
взрос­

лых, —
4,5—5.

Средний диаметр
эритроцита (мкм).
У новорожденных — 8,12; в 1 месяц — 7,83; в
1 год — 7,35; в 3
года — 7,30; в 5 лет — 7,30; в 10 лет — 7,36; в
14—17 лет (как и у взрослых) — 7,50.

Продолжительность
жизни эритроцита. У
новорожденных она составляет 12 дней,
на 10-м дне жизни
— 36 дней, а в год, как и у взрослых,— 120
дней.

Осмотическая
устойчивость эрнтроцтов. У
новорожденных минимальная резистентность
эритроцитов
ниже, чем у взрослых (0,48—0,52% раствор
NaCl
против 0,44—0,48%); одна­ко
уже к 1 месяцу она становится такой же,
как у взрослых.

Гемоглоблин. У новорожденных его
уровень составляет 215г/л, в 1 месяц— 145,
в 1 год

— 116, в 3 года — 120, в
5 лет — 127, в 7 лет — 127, в 10 лет — 130, в 14—17
лет, как и у

взрослых, — 140—160 г/л.
Таким образом, у детей в возрасте до 14
лет уровень гемоглоби­

на ниже, чем
у взрослых, на 10—20 г/л. Замена фетального
гемоглобина (HbF) на
гемогло­

бин
взрослого (НЬА) происходит к 3 годам.

Цветной показатель.
У новорожденного
он составляет 1,2; в 1 месяц — 0,85; в 1 год
— 0,80; в 3 года ~
0,85; в 5 лет — 0,95; в 10 лет — 0,95; в 14—17 лет,
как и у взрослых, —

463

0,85—1,0. Таким образом, у детей имеет
место более низкое содержание гемоглобина
в Эритроците,
чем у взрослых.

Скорость оседания
эритроцитов (СОЭ). У новорожденных она
равна 2,5 мм/час, в 1 ме­сяц
— 5,0; в 1 год и старше, как и у взрослых,
— 7,0 —10 мм /час.

Лейкоциты. В 1
литре крови у новорожденного — ЗОх 10⁹
лейкоцитов, в 1 месяц—12,1 хЮ*,
в 1 год — 10,5 х10», в 3—10 лет — 8—10 х10», в
14—17лет, как и у взрослых, — 5—8 хЮ*. Таким
образом, имеет место постепенное снижение
уровня лейкоцитов.

Лейкоцитарная
формула. Она имеет возрастные особенности,
связанные с содержанием нейтрофилов
и лимфоцитов. У новорожденных, как и у
взрослых, на долю нейтрофилов приходится
68%, а на долю лимфоцитов — 25%; на 5—6-Й
день после рождения возникает так
называемый «первый перекрест» —
нейтрофилов становится меньше (до 45%),
а лим­фоцитов
— больше (до 40%). Такое соотношение
сохраняется примерно до 5—б лет ( «вто­рой
перекрест»). Например, на 2—3 месяц доля
нейтрофнлов составляет 25—27%, а доля
лимфоцитов — 60—63%. Это указывает на
существенное повышение интенсивности
спе­цифического
иммунитета у детей первых 5—6 лет. После
5—6 лет постепенно к 15 годам соотношение,
характерное для взрослых, восстанавливается.

Т-лимфоциты. У
новорожденного на долю Т-лимфоцитов
приходится 33—56% от всех форм лимфоцитов,
а у взрослых— 60—70%. Такая ситуация
возникает с 2- летнего возраста.

Продукция
иммуноглобулинов. Уже внутриутробно
плод способен синтезировать Ig
M
(12 нед.), Ig
G
(20 нед.), Ig
А (28 нед.). От матери плод получает Ig
G.
На первом году жизни ребенок
продуцирует в основном Ig
M
и практически не синтезирует Ig
G
и Ig
А. Отсутствие способности
продуцировать Ig
А объясняет высокую восприимчивость
грудных детей к кишечной
флоре. Уровень «взрослого» состояния
достигается по Ig
M
в 4—5 лет, noIgG

— в 5—6 лет и
no
Ig
А — в 10—12 лет. В целом низкое содержание
иммуноглобулинов в

первый
год жизни объясняет высокую восприимчивость
детей к различным заболеваниям

органов
дыхания и пищеварения. Исключением
является первые три месяца жизни —
в

этот
период имеет место почти полная
невосприимчивость к инфекционным
заболеваниям,

т.е.
проявляется своеобразная ареактивность.

Показатели
неспецифического иммунитета. У
новорожденного фагоцитоз есть,, но он
«некачественный», так как у него
отсутствует завершающий этап. Уровень
«взрослого» состояния
фагоцитоз достигает после 5 лет. У
новорожденного лизоцим уже есть в слюне,
слезной жидкости, крови, лейкоцитах;
причем уровень его активности даже
выше, чем у взрослых.
Содержание пропердина (активатора
комплемента) у новорожденных ниже, чем
у взрослых,
но уже к 7 дням жизни оно достигает этих
значений. Содержание интерферо-нов в
крови новорожденных такое же высокое,
как у взрослых, однако в последуйте дни
оно падает;
более низкое, чем у взрослых, содержание
наблюдается на протяжении от1года_ до
10—11 лег. с 12 —18 лет — оно достигает
значений, характерных для взрослых.
Систе~ ма
комплемента у новорожденных по своей
активности составляет 50% от активности
взрос­лых;
к 1 месяцу она становится такой же, как
у взрослых. Таким образом, в целом
гумо­ральный
неспецифический иммунитет у детей почти
такой же, как у взрослых.

Система гемостаза.
Число тромбоцитов у детей всех возрастов,
включая новорожден­ных,
такое же, как и у взрослых (200—400 х 10⁹
в 1 л). Несмотря на определенные различия
в содержании
факторов свертывания крови и
антикоагулянтов, в среднем скорость
сверты­вания у детей, включая
новорожденных, такая же, как и у взрослых
(например, по Бюркеру

— 5—5,5 мин);
аналогично — продолжительность
кровотечения (2—4 мин по Дюке), вре­

мя
рекальцификации плазмы, толерантность
плазмы к гепарину. Исключение
составляют

протромбиновый
индекс и протромбиновое время — у
новорожденных они ниже, чем у

взрослых.
Способность тромбоцитов к агрегации у
новорожденных тоже выражена слабее,

чем
у взрослых. После года содержание
факторов свертывания и антикоагулянтов
в крови

такое
же, как и у взрослых.

Физико-химические
свойства крови. В первые дни жизни
удельный вес крови больше
(1060—1080
г/л), чем у взрослых (1050—1060 г/л), но потом
достигает этих значений. Вяз-

464

кость крови у
новорожденного выше вязкости воды в
10—15 раз, а у взрослого — в 5 раз; снижение
вязкости до уровня взрослых происходит
к 1 мес. Для новорожденного характер­но
наличие метаболического ацидоза (рН
7,13— 6,23 ). Однако уже на 3—5-е сутки рИ
достигает значений взрослого человека
(рН = 7,35—7,40). Однако на протяжении всего
детства
снижено количество буферных оснований,
т.е. имеет место компенсированный
аци­доз.
Содержание белков крови у новорожденного
достигает 51—56 г/л, что значительно ниже,
чем у взрослого (70—80 г/л), в 1 год — 65 г/л.
Уровень «взрослого» состояния на­блюдается
в 3 года (70 г/л). Соотношение отдельных
фракций, подобно «взрослому» состо­янию,
наблюдается с 2—3-летнего возраста (у
новорожденных относительно высока доля
у-глобулинов,
попавших к ним от матери).

СИСТЕМА КРОВООБРАЩЕНИЯ

Кровообращение
плод». С 20 —21-го дня внутриутробного
развития у эмбриона начина­ет
функционировать желточное кровообращение,
при котором сердце изгоняет кровь в
жел­точные
сосуды. С момента образования плаценты,
т.е. с 8—9-й недели, и до рождения плода
функционирует
плацентарное кровообращение. При этом
сердце плода в своем строении по сравнению
с сердцем ребенка после его рождения
имеет следующие отличия — нали­чие
овального отверстия в перегородке между
правым и левым предсердиями и наличие
боталлова
протока, соединяющего между собой
легочный ствол с нисходящей ветвью
аорты.
Посредством овального отверстия и
боталлова протока происходит переход
крови из
правой половины сердца в левую в условиях
функционирующего у плода малого круга
кровообращения.
Сосудистые русла плода и матери
контактируют между собой через пла­центу,
где происходит обмен газами, питательными
веществами и конечными продуктами
метаболизма
плода. От плаценты к плоду идет пупочная
вена, несущая в себе артериаль­ную
кровь, а от плода к плаценте венозная
кровь притекает по двум пупочным
артериям. Эти сосуды объединяются в
пупочном канатике, тянущемся от пупочного
отверстия плода к
плаценте. Пупочная вена при подходе к
печени плода разделяется на две ветви
— одна из них
впадает в воротную вену, по которой
артериальная кровь направляется в
печень. Прой­дя через печень, теперь
уже венозная кровь, вливается в нижнюю
полую вену. Вторая ветвь пупочной
вены — венозный (аранцев) проток —
вливается в нижнюю полую вену
непосред­ственно.
Таким образом, на уровне нижней полой
вены у плода происходит первое смеши­вание
артериальной крови, идущей от плаценты,
с венозной кровью, идущей от нижних
конечностей
и туловища плода.

После первого
смешивания кровь (артериально-венозная)
по нижней полой вене посту­пает в
правое предсердие, где она могла быть
смешана с чисто венозной кровью,
поступаю­щей
в правое предсердие по верхней полой
вене. Однако, большая часть крови из
нижней полой вены проходит через овальное
отверстие из правого предсердия в левое
и далее на­правляется по обычному
пути большого круга кровообращения —
в левый желудочек и аорту.
По восходящей ветви и дуге аорты кровь
поступает в сосуды головы, сердца и
верх­них
конечностей. Таким образом, головной
мозг плода и верхняя часть тела получают
кровь практически
после ее первого смешивания с венозной
кровью. Не прошедшая через оваль­ное
отверстие кровь нижней полой вены в
правом предсердии и правом желудочке
пол­ностью
смешивается с венозной кровью из верхней
полой вены — это второе смешивание
крови. Из
правого желудочка кровь после второго
смешивания поступает в легочный ствол,
из которого
по боталлову протоку поступает в
нисходящую часть аорты, где и происходит
третье смешивание крови. По нисходящей
ветви аорты кровь доставляется к мышцам
и органам
туловища и к нижним конечностям.

Таким образом, в
результате данного распределения крови
у плода его печень получает чистую
артериальную кровь, головной мозг,
голова, шея, сердце и верхние конечности
— практически
кровь после первого смешивания, туловище
и нижние конечности — кровь после ее
третьего смешивания.

30. Физиология
человека

465

Пройдя по сосудам
большого круга кровообращения через
мышечные структуры и че­рез
органы тела, венозная кровь по пупочным
артериям подходит к плаценте, где и
проис­ходит обмен дыхательными
газами, питательными субстратами и
продуктами обмена меж­ду
кровью плода и матери. В конце беременности
частота сердечных сокращений плода
достигает 120—140
уд/мин, минутный объем кровотока — 750
мл, причем 65% объема предназначено
для плацентарного обмена, и лишь 35% —
непосредственно для плода. В этот период
преимущественно для сердца характерна
адренергическая регуляция.

При рождении за счет перевязки пуповины
и начала дыхания возникают следующие
из­менения. Прежде всего, прекращается
плацентарное кровообращение. В сосудах
большого круга
сопротивление возрастает в 2 раза, в
связи с чем давление в левом предсердии
и ле­вом
желудочке также повышается. По этой
причине в предсердии закрывается
овальное отверстие
и одновременно снижается переход крови
из боталлова протока в аорту. В этот
период в легочных
клетках Кульчицкого в больших количествах
образуют брадикинин. Вместе с
повышением содержания кислорода в
альвеолах это вызывает расслабление
глад­ких мышц
кровеносных сосудов малого круга
кровообращения и снижение в нем и в
правом сердце давления. Это приводит к
началу функционирования малого круга
кровообращения. Закрытие
артериального (ботталова) протока
происходит на 1—8-е сутки после рождения
(за счет роста
сократительной активности гладких мышц
протока в ответ на повышение содержания
в крови кислорода), анатомическое
закрытие происходит к 5—7-му месяцу.
Венозный (аранцев) проток закрывается
в первые 5 минут после рождения в
результате спазма
гладких мышц, а зарастает к 2 месяцам
после рождения: У новорожденного минутный
объем кровотока достигает почти
490 мл, частота сердечных сокращений—140
уд/мин.

Морфологические
изменения сердечно- сосудистой системы
на ранних этапах онтогенеза- ‘
У новорожденных
предсердия по сравнению с желудочками
имеют больший объем, чем у взрослых.
Правый и левый желудочки примерно равны
между собой. С возрастом идет на­растание
массы сердца (особенно интенсивно — в
первые два года жизни, а также в 12—14 и
17—20 лет). С 20—30-го
дня после рождения начинает проявляться
доминирование (по массе)
левого желудочка над правым. До 2 лет
жизни продолжается дифференцировка
со­кратительных волокон миокарда,
его проводящей системы и сосудов. На
протяжении пер­вых
15 лет жизни происходит серия поворотов
и перемещений сердца внутри грудной
клетки. В частности,
в грудном возрасте начинается поворот
сердца справа налево вокруг вертикальной
оси. В процессе онтогенеза меняются
размеры и строение кровеносных сосудов.
Темп роста магистральных
сосудов, однако, более медленный, чем у
сердца. Кровеносные сосуды но­ворожденных
тонкостенные, в них недостаточно развиты
мышечные и эластические во­локна;
отношение просвета вен и артерий —
примерно 1:1. Вены растут быстрее артерий,
поэтому к 16 годам
это соотношение становится равным 2:1.
С ростом сосудов происхо­дит развитие
в них мышечной оболочки и соединительнотканных
элементов. В сосудах малого круга
кровообращения, наоборот, мышечная
оболочка истончается, а их просвет
возрастает.

Частота сердечных
сокращений (ЧСС). У
новорожденного — 140 уд/мин; пульс
аритми­чен. С возрастом ЧСС
уменьшается, особенно быстро — в первый
год жизни. У месячного ребенка
ЧСС составляет 136 уд/мин, в 1 год — 120—125,
в 3 года — 105—110, в 5 лет — 95—100,
в 7 лет — 85—90, в 10 лет — 80—85, в 12 лет —
75—80, в 14—17 лет—70—80, у
взрослых — 60—80 уд/мин. Снижение ЧСС
обусловлено ростом холинергических
вли­яний на
сердце. Повышенная двигательная
активность, в том числе спортивные
тренировки аэробной
направленности, способствуют более
быстрому возрастному снижению ЧСС.
Мак­симальное
повышение ЧСС в ответ на физическую
нагрузку зависит от возраста и состав­ляет
(220 — N)
уд/мин, где N — число лет.

Систолический и
минутный объем кровотока (СОК и МОК). В
среднем на протяжении всего раннего
онтогенеза относительная величина СОК
не меняется и составляет примерно 1
мл/кг массы тела. Абсолютная величина
СОК возрастает параллельно массе тела:
у но-

466

ворожденного она составляет 2,5— 3,5 мл;
в 1 год — 10—11 мл; в 3 года — 13—17 мл; в 5
лет — 16—20 мл; в 7 лет
— 20—25 мл; в 10 лет — 28—36 мл; в 14 лет —
43—60 мл; в 17 лет — 50—60 мл, у взрослых
— 60—70 мл. Относительная величина МОК
в процессе ран­него онтогенеза
снижается со 140 мл/мин на кг массы тела
у новорожденного до 70 мл/мин на
кг массы тела у взрослого. Абсолютная
величина МОК (мл/мин) — возрастает: у
ново­рожденного
она составляет 490, в 1 год — 1250, в 3 года
— 1700, в 5 лет — 2300, в 7 лет т— 2500,
в 10 лет — 3200, в 14—17 лет — 3800—4300, а у
взрослого — 4200—5000.

С возрастом повышается потенциальная
возможность сердца. Так, у 7—8-летних
маль­чиков при
физических нагрузках СОК возрастает
до 70 мл, МОК — до 13—16 л/мин, у 14—15-летних
детей — до 100—120 мл и 20—24 л/мин, в то
время как у
взрослых —
до 110—130 мл и
30—35 л/мин соответственно.

Показатели
артериального давленая. С
возрастом они увеличиваются. Систолическое
давление (СД, мм. рт. ст.) у новорожденных
достигает 60—66, в 1 год — 95, в 3 года —102,
в 5 лет — 103, в 7 лет — 104, в 10 лет —106, в
14—17 лет — 110, у взрослых — 120 мм рт. ст.
Ориентировочная формула величины СД
для детей после года: СД = 100 + 0.5 п, где п
-количество лет. Диастолическое давление
(ДД, мм рт. ст.) у новорожденных достигает
36— 40 мм рт. ст., с 1
года до 10 лет оно равно 60, в 14-—17 лет —
70 и у взрослых — 80 мм. Пульсовое
давление (мм рт. ст.) у новорожденных
достигает 24—36, в последующие пери­оды,
в том числе у взрослых, — 40—46 мм рт. ст.

У девочек все
показатели АД, как правило, ниже, чем у
мальчиков, в среднем на 5 мм рт. ст.
У детей и подростков сумма ЧСС (уд/мин)
и величины СД (мм рт. ст.) остается
постоян­ной, равной 200. При физической
нагрузке у взрослых обычно СД возрастает,
а ДД — сни­жается;
у детей в основном происходит незначительное
повышение СД.

Для детей характерно
непостоянство показателей АД, зависимость
этих показателей от эмоционального
состояния ребенка, умственного и
физического утомления (при этом
на­блюдается
выраженный рост величины АД). В период
полового созревания, когда развитие
сердца происходит
более интенсивно, чем сосудов, может
наблюдаться так называемая юношеская
гипертония, т. е. повышение СД до 130—140
мм рт. ст.

Величина центрального
венозного давления у ребенка первых
лет жизни достигает 105 мм вод.
ст. у подростков — 86 мм вод. ст. Величина
венозного давления имеет широкие
индивиду­альные
вариации.

Возрастные
особенности регуляции кровообращения.
У новорожденных
дети активация вагуса
приводит к урежению ЧСС; у них выражен
глазосердечный рефлекс, т.е. урежение
ЧСС при надавливании на глазные яблоки.
В то же время адренергическая реакция
сердца не выражена, например, блокада
(3-адренорецепторов не изменяет работу
сердца. В целом сердце
новорожденного слабо реагирует на
потоки импульсов от рефлексогенных
зон. С возра­стом
растет степень влияния на сердце
холинергического и адренергического
механизмов, а также
коры больших полушарий, особенно у
детей с
повышенной двигательной активностью.
Дыхательная
аритмия впервые появляется в 1 год (17%
детей); в 3—7 лет она наблюдается у 39%,
а в 15—17лет—у 100%. Развитие иннервационного
аппарата сердца завершается к 7 годам

У новорожденных детей сосуды в основном
имеют симпатическую иннервацию. С
воз­растом степень
ее влияния на тонус сосудистых гладких
мышц возрастает. Становление центров
регуляции сосудистого тонуса связано
с развитием локомоций. К 1 году начинают
формироваться перераспределительные
механизмы, например, усиление при ходьбе
крово­тока в
скелетных мышцах. В подростковом возрасте
нарушается адекватная регуляция
со­судистого тонуса, в связи с чем
нередки явления юношеской гипертонии
или юношеской гипотонии, нарушение
периферического кровотока (появление
акроцианоза, синюшности кожных
покровов).

Условные сердечные и сосудистые рефлексы
преимущественно начинают хорошо
про­являться в 7—8 лет (например, в
этот период наблюдается предстартовая
реакция системы кровообращения)

467

Возрастные особенности реакции системы
кровообращения на физическую нагрузку.
В

ответ на динамическую
нагрузку, например, во время игры, дети
отвечают увеличением ЧСС
и СД. Чем больше возраст ребенка, тем
меныпе прирост ЧСС, но более выражен
рост СД (т.е.
более выражено повышение СОК). У
тренированных детей характер ответ­ной
реакции становится таким же, как у
взрослых, т.е. ответ становится более
экономным; у них
также более высокая скорость восстановления
ЧСС и АД после нагрузки, чем у нетренированных
сверстников. В ответ на статическую
физическую нагрузку дети, особен­но
школьники, отвечают значительным
повышением СД и ДД, что обусловлено
генерали­зованным спазмом периферических
сосудов; такая реакция может сохраняться
до 5 часов. Это
указывает на нежелательность длительных
статических нагрузок для детей, так как
они могут
приводить к развитию у них гипертонического
состояния.

Возрастные особенности ЭКГ и ФКГ. У
новорожденных детей из-за недоразвитости
ле­

вого
желудочка на ЭКГ имеются признаки
правограммы (R,,,
> R,).
Кроме того, у них высо­

кая
амплитуда зубца Р (за счет относительно
большого предсердия) и зубца Т. У
грудных

детей электрическая ось
сердца смещается влево. В среднем ЭКГ
приобретает черты взрос­

лого
человека в 13;—15 лет. ,

У детей за счет
меньшей звукоизолирующей способности
тканей ярче аускультативная картина.
Поэтому у них чаще выслушивается III
тон, акцентуация и расщепление II
тона на легочной
артерии и более богатая гамма шумов
сердца. Картина ФКГ приближается к
«взрос­лому»
варианту после 7 лет.

Скорость распространения
пульсовой волны (СРПВ). У детей грудного
возраста СРПВ по
сосудам эластического типа (по аорте)
и по сосудам мышечного типа (по бедренной
артерии) относительно одинаковы и
составляют 4—5 м/с. С возрастом вследствие
увеличе- -ния в
сосудах эластических элементов (а
следовательно, и с ростом упругости
стенок сосу­дов)
СРПВ повышается, особенно по сосудам
мышечного типа; у взрослых она достигает
6—10 м/с (бедренная артерия) и 5—8 м/с
(аорта). По мере старения организма
жесткость сосудистой
стенки возрастает, в связи с чем
увеличивается и СРПВ. Поэтому данный
пока­затель
используется как один из маркеров
биологического возраста человека.

ДЫХАНИЕ

Особенности системы
внешнего дыхания у плода. Дыхание плода
реализуется плацен­той. Однако уже с
11-й недели у плода наблюдаются сокращения
диафрагмы и межребер­ных мышц. Эти
движения способствуют развитию легких
плода, активируют его кровооб­ращение,
а также формируют ансамбль нейронов,
участвующий в регуляции дыхания.
Ги­поксия, гиперкапння и ацидоз
увеличивают частоту дыхательных движений
плода. Замеря­емые
с помощью ультразвука дыхательные
движения плода (как компонент его
биофизиче­ского
профиля) позволяют судить о функциональном
состоянии плода.

Механизм первого
вдоха новорожденного. Первый вдох обычно
наступает через \6—70
с посл£.рождения.
Он обусловлен развитием гипоксии (в
процессе родов и особенно после перевязки
пуповины и отслойки плаценты), ростом
потока афферентной импульсации от
рецепторов кожи, проприр- и
вестибулорецепторов, а также устранением
рефлекса «ны­ряльщика» (удаление
жидкости из носовой полости), тормозящего
активность центрально­го дыхательного
механизма.

Морфологические
особенности системы внешнего дыхания.
У новорожденных детей реб­ра
расположены почти поп прямым углом к
позвоночнику, поэтому реберное дыхание,
ко­торое
преимущественно возникает при крике,
у них малоэффективно, в отличие от
диафраг-мального.
Для новорожденных характерны низкая
растяжимость ткани легкого и высокая
податливость стенок грудной полости.
Все это порождает низкую величину
эластической тяги
легкого при выдохе и объясняет более
низкую величину отрицательного давления
в плевральной полости, чем у взрослых
(0,2—0,9 против 2,0 см вод. ст.), но более
высокую -при вдохе
(5,0 против 2—Зсм вод. ст.)

468

В процессе раннего
онтогенеза в системе внешнего дыхания
происходят анатомические, биофизические
и физиологические изменения, меняется
структура дыхательного центра. Возрастает
дыхательная поверхность легких, снижается
частота дыхания, возрастают дыхательный
объем, жизненная емкость легких и ее
составные компоненты, минутный объ­ем
дыхания, потребление кислорода, а также
показатели, характеризующие резервные
воз­можности
внешнего дыхания (максимальная вентиляция
легких, максимальное потребле­ние
кислорода. Ведущим фактором всех этих
перемен являете* изменение потребления
кислорода в
условиях покоя и при физических нагрузках.

Потребление кислорода.
В условиях покоя и при физической
нагрузке оно зависит от интенсивности
обменных процессов, а также от мощности
и длительности выполняемой внешней
работы. Известно, что в 1 год ребенок
потребляет каждую минуту до 8 мл Ог в
расчете на кг
массы тела, или 80 мл СЬ в минуту, в 5 лет
— 9 мл Ог на кг массы, или 180 мл Ог в
минуту, в 7 лет — 8 мл/кг/мин, или 200 мл/мин
Ог, в 10 лет — 6 мл/кг/мин, или 180— 210.мл/мин,
в 14—17 лет —5 мл/кг/мин, или 250—300 мл/мин,
а взрослые —4,5 мл/кг/мин, или
315 мл/мин. Таким образом, в расчете на кг
массы тела с возрастом потребность в
кислороде
снижается, а в целом она возрастает (с
80 мл/мин до 250—350 мл/мин). Такой рост
обеспечивается увеличением минутного
объема дыхания, которое происходит за
счет повышения дыхательного объема.
При выполнении работы аэробной
направленности по­требность
в кислороде возрастает эквивалентно
росту мощности работы. Поэтому
макси­мальное
потребление кислорода (МПК) интегрально
отражает резервные возможности
кислородтранслортирующей
системы, в том числе системы внешнего
дыхания. В расчете на кг массы тела МПК
с возрастом не меняется и находится у
нетренированных людей на уровне 40—50
мл/мин; абсолютные значения МПК в 7 лет
составляют 1,0, в 10 лет — 1,4, в 14 лет — 2,4,
а у взрослых — 2,8 л/мин. Для удовлетворения
такой потребности макси­мальная
вентиляция легких (МВЛ) должна быть
равной соответственно 40,48, 70 и 150 л воздуха
в 1 минуту.

Частота дыхания
(ЧД), дыхательный объем (ДО) я минутный
объем дыхания
(МОД). Новорожденный
совершав? 30—70 дыханий в 1 минуту, дети
в ‘ год — 30—35, в 3 года — 25—30, в 5 лет —
20—25, в 7 лет — 23—24, в 10 лет — 20, в 14—17 лет
— 18, взрослые— 12—18 дыханий в 1 минуту.
Дыхательный объем у новорожденного
составляет 15—20 мл воздуха,
в 1год — 60, в 3 года — 95,в 5 лет— 140, в
7лет—160,в Шлет — 210,в 14—17 лет —
260—300, у взрослых—400—500 мл воздуха.
Минутный объем дыхания у новорож­денного
— 600—700 мл воздуха /мин, в 1 год — 2200—2700,
в 3 года — 2900—3100,
в 5лет —
3200—3500, в 7 лет — 3700—3900, в Юлет — 4300-^500,
в 14—17 лет — 5000—5200, у
взрослых — до 6000 мл/мин.

Жизненная емкость
легких (ЖЕЛ). Ее удается замерить с 4 лет.
В этом возрасте она составляет
1100мл, в 5лет— 1200,в 7лет— 1200—1400,в Юлет—
1400—1800,в 14— 17
лет — 2500—2700 (девушки), 2700—3900 (юноши), у
взрослых — 4000—5000 мл.

Мощность форсированного вдоха и выдоха
(показателя пневмотахометрии). В 7 лет
эти показатели
достигают соответственно 1,4 и 1,8 л/с; в
10 лет — 1,7 и 2,5 л/с; в 14 лет — 2,9 и 3,7 л/с.

Особенности регуляции дыхания у детей.
У новорожденных дыхательная периоднкоде^
регулярна, серии частых, дыханий
чередуются с более редкими; примерно 1
раз в 1—2 ми­нуты возникают гдубокие
вдохи. Возможны внезапные остановки
дыхания, что объясняет­ся низкой
чувствительностью нейронов дыхательного
центра к гиперкапнии. Однако у
но­ворожденных
есть одно важное приспособление — очень
высокая устойчивость к гипоксии. Это
позволяет им выдерживать длительные
апноэ. Важную роль в регуляции дыхания
ново­рожденных
играет рефлекс Геринга—Брейера. Во
время грудного вскармливания частота
дыхания соответствует частоте
сосательных движений: центр сосания
навязывает инспира-торным
нейронам свой ритм возбуждения. С
возрастом совершенствуется деятельность
дыхательного
центра — развиваются механизмы,
обеспечивающие четкую смену дыхатель-

469

ных фаз и формируется
способность к произвольной регуляции
дыхания. Такая способность появляется
к началу периоду гуления, т. е. в период
становления речи (2—4 мес). Д_Ц_ годамхорошо
вырржрня
приспотб^пя<>«»^ЛТ»
ЦН^ХЯЦия
к различным условиям,
Чувствитель-тюстьИейронов
дыхательного центра к содержанию СО₂
с возрастом повышается, достигая
«взрослого»
состояния к 7—8 годам. В период полового
созревания происходят временные
нарушения
регуляции дыхания: у подростка организм
отличается меньшей устойчивостью к
недостатку кислорода, чем у взрослого.
Дети и подростки меньше, чем взрослые,
способ­ны
задерживать дыхание и работать в условиях
недостатка кислорода. У детей ниже
спо­собность
преодолевать гипоксические и
гиперкапнические сдвиги в крови, о чем,
в частно­сти, свидетельствуют результаты
пробы Штанге (задержка дыхания на вдохе).
Так, в S—б
лет
длительность задержки дыхания достигает
16 с, в 7 лет — 28 с, в 10 лет — 40—50 с, в 14—17
лет — 80—90 с.

Особенности
внешнего дыхания у юных спортсменов.
По сравнению со сверстниками у юных
спортсменов, как правило, выше ЖЕЛ, МПК,
МВЛ, мощность форсированного вдо­ха
и выдоха (т. е. показатели тахометрии),
выше устойчивость к гипоксии и гиперкапнии
(т.е. показатели
функциональных дыхательных проб,
например, пробы Штанге), снижена
потребность
в кислороде в условиях покоя и при
физической нагрузке, т. е. у них работа
совершается более экономно.

V
Особенности транспорта О, ■ СО₂.
У новорожденных повышено содержание
гемоглоби­на
и высок уровень фетального гемоглобина
(HbF)
— все это повышает кислородсвязываю-щую
способность крови и тем самым его
адаптационные возможности. Активность
карбоан-гидразы
у новорожденных составляет 30% от
активности взрослых; однако к концу
1-го года
жизни эти различия исчезают.

ЭНДОКРИННАЯ СИСТЕМА

Общие закономерности.
Эндокринные железы начинают функционировать
во внутриут-робшжлериоде.
Однако их развитие происходит гетерохронно;
при этом гипоталамо-ги-пофизарный
уонтт^22^_уст!^>«^яи«^мия<*^т^р
на после^пТих
этапах внутриутробного развития.
Гормоны И
биологически активные вещества влияют
на рост и развитие эмбриона и плода. Уже
зигота продуцирует
ацетилхолин,
катехоламины_г
серотонин,
которые необходимы для
ее дробления;
эстрадиол и прогестерон нужны для
превращения морулы в бластоцисту. /
Гормоны плаценты, а также гормоны плода
важны для правильного развития его
органов и ^систем.
Например, глюкокортикоиды
необходимы
для развития легких, тимуса, кроветвор­ных
органов,
андрогены—для
половой дифференцировки. В постнатальном
периоде эндо­кринная
система играет исключительно важную
роль в росте и развитии организма. Так,
гормоны
щитовидной железы (Тз и Т<), гипофиза
(гормона роста), поджелудочной железы
(инсулин),
а также половые гормоны способствуют
росту костей, развитию мышечной сис­темы,
мозга, половых органов; до начала полового
развития ведущая роль принадлежит
гормону роста, Тз, Т₄,
инсулину, а затем — половым гормонам.
Комплекс гормонов (мела-тонин,
серотонин, тиреоидные гормоны,
гонадолиберин, ФСГ, ЛГ, ПРЛ, андрогены
и эстро­гены)
определяет начало и темпы полового
созревания. Следует отметить, что в
период ,
/грудного
вскармливания с материн»'»¹»
«»»»»•»» ряб?чтк пплуч^а»т
многие гормоны, в том числе щголактин,
играющий важную роль в становлении
репродуктивной функции и в раз­витии
мозга.

Гипофиз. Он
продуцирует многие гормоны уже
внутриутробно. У новорожденного его
масса
достигает 100—150 мг, у взрослого — 500—600
мг. Наибольший прирост
шесы
гипофиза
наблюдается в период полового
созведания.
У новорожденныхТормоньГгипо-физа
(ТТГ, АКТГ, ГР) играют Исключительно
важную роль, так как способствуют
адап­тации
организма и его иммунной устойчивости.
Роль других гормонов (ФСГ, ЛГ, ПРЛ, АДГ,
окситоцина) существенно возрастает на
более поздних этапах онтогенеза. Важней-

470

шим гормоном
гипофиза являетсягормон
роста.
Плод в больших количествах продуци­рует
этот гормон: на 20—32-й йедТ концентрация
гормона роста в крови в 100 раз выше, чем
у взрослых. После рождения его содержание
в крови постепенно снижается и дости­гает
«нормы» взрослого человека к 3—5 голам.
Недостаточная продукция гормона рос­та
приводит к развитию гипофизарной
кщэликовосхи» которая отчетливо
наблюдается после
2 лет.

Гормоны щитовидной
железы. В онтогенезе щитовидная железа
появляется одной из

первых:
уже на
12-й нед. она синтезирует йодсодержашие
гормоны и повышает их продук­

цию
в ответ на выброс ТТГ. У нпяпрпжпенш^х
е.е МЯР.СЯ составляет 1—5 г, а
максимальная

масса
Q4—
1 s
г) няйтцрдяется
в 15—16 лет.
В постнатальном периоде
продукциятрийодти-

ронина (Тз) и
тироксина (Т.») прогрессивно возрастает,
что обеспечивает умственно^,
физи-
/

ческое
идщловое
развитие.
Недостаток продукции этих гормонов
(особенно, у 3—6- лет- [/

нил
детей) вызывает сла&эуз<ие(кретинизм).
В период полового созревания
происходит

вторичный
подъем активности щитовидной железы:
иногда это приводит к пубертатному

гидерхиреозу,
который проявляется повышенной
возбудимостью ЦНС и эмоциональной

лабильностью.
Снижение активности железы начинается
в 21—30 лет. /

Парашитовндные
железы. У новорожденных масса 4 желез
достигает 5 мг, в 10 лет — ^
40 мг, а у
взрослых — 7S—85
мг. Максимальная активность желез
наблюдается в пери­натальный
период ив первые 7 лет, особенно, в первые
два. Недостаточная продукция паратгодмоца
вызывает разрушение зубов, выпадение
волос, похудение и тетанию мышц детей,
а избыточная — повышенное окостенение,
образование камней в почках, отло­жение
солей кальция в стенках сосудов.

Гормоны коры
надпочечников. Кора надпочечников
развивается внутриутробно, перед родами
она продуцирует все стероидные гормоны
и реагирует повышением их продукции в
ответ на
АКТГ Масса надпочечников у новорожденных
составляет 7 г, а у взрослого — 10—
16 г. Рост железы происходит до 30 лет. С
самых первых дней жизни глюкокортикоиды
принимают
участие в реализации стресс-реакций.
Наибольшая продукция этих гормонов
отмечается
в 1—3 года, а также в пубертатном периоде.
После 30 лет способность секретиро-вать
глюкокортикоиды снижается.

Катехоламнны. Они
начинают синтезироваться с 16-й нед.
внутриутробного развития (преимущественно,
норадреналин). Благодаря катехоламинам
регулируется процесс гли-когенолиза
у плода, что особенно важно в момент
родов. К моменту рождения, однако,
мозговой
слой надпочечников, синтезирующий
катехоламины, развит в меньшей степени,
чем корковый.
Основной рост мозгового слоя наблюдается
в 3—8 лет, а также в пубертат­ном
периоде. По мере роста организма участие
и значение катехоламинов в процессах
его адаптации
возрастает.

Поджелудочная
железа. У плода она начинает функционировать
рано: с 8-й нед. секрети-рует
глюкагон, а с 12-й нед. — инсулин. Однако
функция инсулина в период внутриутроб­ного
развития не связана с регуляцией входа
глюкозы в клетки: под его влиянием
возраста­ет
транспорт аминокислот через плаценту.
У новорожденных масса поджелудочной
желе­зы
составляет 3 г; «взрослый» вес (72—76 г)
наблюдается в 13—14 лет. До 6 месяцев
про­дукция
инсулина высокая, затем она снижается
и до 2-летнего возраста она ниже, чем у
взрослых
(уровень инсулина в крови в пределах 6
ЕД; у взрослых — 8—9 ЕД). Недостаток
продукции
инсулина, приводящий к сахарному диабету,
— относительно частое явление среди
детей (5—10%), что объясняется чрезмерным
употреблением ими углеводов. Обыч­но
диабет проявляется в 6—12-летнем возрасте,
а провоцирующим моментом являются корь,
свинка, ветряная оспа и другие детские
инфекции. Избыток инсулина вызывает у
де­тей
гипогликемию, порождает чувство голода,
слабость и головокружение.

Вилочковая железа.
У новорожденных ее масса составляет
10—14 г, в 11—15 лет — 37—38
г, в последующие годы наблюдается
выраженная инволюция: в 20 лет — 21 г, в
25 лет — 18
г, в 40 лет — 15 г, в 75 лет — 5 г. Предполагают,
что тимус как главный орган

471

иммуногенеза, помимо
продукции иммуномодулирующих гормонов
(тимозина и др), про­дуцирует
гормональный фактор, тормозящий половое
развитие, о чем свидетельствует
воз­растная
динамика массы тимуса. С другой стороны,
считается, что половые гормоны, осо­бенно,
эстрогены, вызывают атрофию тимуса.

Эпифиз. У новорожденных его масса
— 7 мг, у взрослого — 200 мг. Полагают, что
про­дуцируемый эпифизом мелатонин
подавляет секрецию гонадолиберина, ФСГ
и ЛГ, т.е тор­мозит половое созревание.
В пубертатном периоде действительно
концентрация этого гор­мона
снижается с 220 нг/мл до 16 нг/мл, а его
экскреция с мочой возрастает. Снижение
гормонопродуцирующей
функции эпифиза уже наблюдается в 4—7
лет. Недостаточность продукции мелатонина
приводит к преждевременному половому
созреванию.

Половые железы.
Половые железы
развиваются из единого зачатка.
Дифференцировка в мужскую
половую железу (яичко, тестис) или в
женскую (яичник) происходит на ранних
этапах внутриутробного развития (7—8
нед.).

Мужские половые
железы. Уже на 11—17-й нед. у плодов мужского
пола уровень андро-генов (тестостерона,
дегидроэпиандростерона) достигает
значений, характерных для взрос­лых
мужчин (13 нмоль/л). Благодаря этому
происходит развитие полового члена,
мошон­ки,
семявыносящих канатиков, а также
дифференцировка нейронов гипоталамуса
по муж­скому
типу. Масса яичка новорожденного — 0,3
г; в 1 год — 1 г; в 19 лет — 20 г. После рождения
гормонопродуцнрующая активность яичка
до начала пубертатного периода
заторможена. С
12—13 лет она постепенно возрастает (под
влиянием гонадолибернина, ФСГ и ЛГ)
и к 16—17 годам достигает уровня взрослых.
Такой подъем активности вызыва­ет
пубертатный скачок роста, появление
вторичных половых признаков (оволосение
лоб­ка,
подмышечной впадины, лица, изменение
тембра голоса, рост щитовидного хряща),
а также рост полового члена, яичек, а
после 15 лет — активирует сперматогенез.
Возраст угасания гормональной
функции яичка (мужского климакса) —
весьма индивидуален, но в среднем
он приходится на 60—70 лет.

Яичники. После
дифференцировки из полового зачатка у
плодов женского пола в яични­ке
с 20-й недели происходит образование
примордиальных фолликулов. В конце
внутриут­робного
развития часть фолликулов продуцирует
в небольших количествах эстрогены, но
они не влияют
на формирование половых органов девочки.
К моменту рождения масса яични­ка
составляет 5—6 г, у взрослой женщины —
6—8 г, в постменопаузальном периоде —
2 г. На постнатальном
отрезке онтогенеза выделяют три периода
активности яичника: нейтраль­ный
(от рождения до 6—7 лет), препубертатный
(от 8 лет до первой менструации) и
пубер­татный (от момента первой
менструации до менопаузы). На всех этапах
фолликулы проду­цируют
эстрогены, но в разных количествах.
Низкий уровень продукции эстрогенов
до 8 лет создает
возможность для половой дифференцировки
нейронов мозга по женскому типу. В
препубертатный период продукция
эстрогенов уже достаточна для индукции
пубертат­ного
скачка, т.е. значительного роста костей
в длину (до 10 см в год против 2—5 обычно),
а также для развития вторичных
половых признаков (оволосение лобка,
подмышечной ямки, рост молочных желез,
рост тазовых костей, развитие
подкожно-жирового слоя). Постепен­ный
рост продукции эстрогенов приводит к
менархе, а в последующем — к становлению
регулярного менструального цикла, что
создает возможность для зачатия и
вынашивания плода.

Оценку полового
развития подростка, как правило, проводят
по вторичным половым признакам, а ее
результаты выражают в виде формулы. Для
мальчиков она может выгля­деть,
например, так — Vi,Po,Li,Axi,Fi,
а для девочек
— Маз, Мег, Pj,
Ахз. Эти аббревиатуры означают
следующее.

— Развитие волос на
лобке: Ро — отсутствие, Pi
— единичные волосы, Рг — редкие воло­сы
в центре лобка, длинные, Pj
— густые; у мальчиков — прямые, у девочек
— вьющиеся, по всей
поверхности лобка; Р4 — густые, вьющиеся
равномерно в виде треугольника; Рз —
тоже + распространение
на бедра и к пупку.

472

_г

• Развитие оволосения
  в подмышечной ямке: Ахо — отсутствие
  волос, Axi
  — единичные

  волосы,
  Аха — редкие волосы в центре впадины,
  Ахз — у девочек: густые, длинные,
  вьющи­

  еся;
  у мальчиков: густые, прямые, по всей
  ямке, Ах« — густые, вьющиеся, по всей
  ямке.

• Оволосение лица у
  мальчиков и юношей: Fo
  — отсутствие оволосения, Fi
  — первые воло­

  сы
  над верхней губой, ?г
  — жесткие
  волосы над верхней губой, первые волосы
  на подбород­

  ке,
  F}
  — распространенное
  оволосение над верхней губой и на
  подбородке, начало роста

  бакенбард,
  F4 — слияние роста волос
  над губой и в области подбородка,
  выраженный рост

  бакенбард,
  Fs
  — слияние всех зон оволосения

• Изменение тембра
  голоса у мальчиков и юношей: Vo
  — детский голос, Vi
  — мутация

  или ломка голоса, V2
  — мужской тембр голоса.

• Развитие щитовидного
  хряща у юношей: Lo
  — отсутствие признаков роста, Li
  — начи­

  нающееся выпячивание
  кадыка, Ьг — отчетливое выпячивание
  кадыка.

• Развитие молочной железы у девушек:
  Мао — железы не выдаются над
  поверхностью

  грудной
  клетки, Mai
  — околососковый кружок вместе с соском
  образуют единый конус,

  Маг —
  железы значительно выдаются вместе с
  соском и околососковым кружком и
  имеют

  форму
  конуса, Маз — тело железы принимает
  округлую форму, соски приподнимаются
  над

  околососковым
  кружком.

• Менструальная
  функция у девушек: Мео — отсутствие
  менструаций, Me
  1 — 1—2 мен­

  струации
  к моменту осмотра, Мег — нерегулярные
  менструации, Мез — регулярные
  мен­

  струации.

По данным А.А.
БарановаиН.А. Матвеевой (1989), для школьников
Нижнего Новгоро­да
характерны следующие темпы развития:
у девушек первые признаки начала
пубертата (Mai.Pi)
— около 9 лет, средний возраст Маз —13
лет, Ахз — 15 лет, первая менструация -в
12 лет 8 мес. (колебание — 1 год); у юношей
— первые признаки пубертата (VbPi)
—в 10 лет, средний
возраст мутации голоса — 12 лет, средний
возраст Рз — 13 лет. Половая зре­лость
может наступить у девочек Волго-Вятского
региона в 14—15 лет, у мальчиков — в 15—
1 б лет. Близкие значения получены в
отношении девушек и юношей Кировской
облас­ти
(Резцова Е.М., 1995; Богатырев B.C.
и соавт., 1996).

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ

Выше уже приводились
данные о величинах основного и общего
обмена, свидетельству­ющие о том,
что потребность в энергии, поступающей
с пищей, у детей с возрастом увели­чивается.
В данном разделе дается представление
о качественном и количественном сос­таве
пищи, необходимой для нормального
развития организма человека.

Потребность в
белках. Для
детей характерен положительный азотистый
баланс, т.е. ре­тенция
азота: у новорожденных в организме
остается 50—70% введенного белка, в 1—3
года — 25,2%; в
11—14 лет
— 25,1%, а у взрослых — 7,6%. В расчете на кг
массы тела новорожденным
необходимо 2,5 г белка в сутки, в 1 год —
3,5; в 3 года — 4,0; в 5 лет — 3,5; в 7 лет —
3;в 10 лет — 2,5; в 14—17 лет— 1,7; а взрослым—
1,4 г. В абсолютных значени­ях
потребность белка (г/сутки) составляет
соответственно 10, 50, 60, 70, 80, 80, 95 и 90. 50%
из них — это должны быть белки животного
происхождения, содержащие все незаме­нимые
аминокислоты (лейцин, фенилаланин,
лизин, валин, треонин, триптофан, метионин,
лейцин, изолейцин,
цистин, гистидин). Считается, что детям
особенно важно поступление первых
пяти из них. При занятиях спортом,
особенно на фЪне значительного увеличения
мышечной массы,
потребность в белках повышается в
1,5—2,0 раза. Дефицит белка в пище вызывает
нарушение интеллекта, снижает скорость
физического развития, уменьшает
им­мунитет и
толерантность к стрессам. При значительном
недостатке незаменимых амино­кислот
у детей развиваются повышенная
раздражительность, беспокойство, которое
потом сменяется вялостью, апатией и
сонливостью. Избыточное введение белка
также вредно ор­ганизму
— в этом случае повышается концентрация
аминокислот в крови, возникает
ами-ноацидурия, развивается задержка
развития, особенно, нервно-психического.

473

Потребность в жярах.
В расчете на кг массы тела новорожденным
необходимо 6 г жира в сутки, в 1 год —
5,5; в 3 года — 4,0; в 5 лет — 3,5; в 7лет — 3,0;
в 10 лет — 2,5; в 14—17 лет — 1,7; а взрослым
— 1,4. В абсолютных значениях потребность
жира составляет соот­ветственно
— 25, 50, 60,70, 80, 95 и 90 г/сутки; 15—20% из них
должно приходиться на долю
жира растительного происхождения. До
6 лет ежедневно требуется 6—12 г
расти­тельного
масла, младшим школьникам — 20 г, а
старшим—25 г. Избыточное потребление
жира отрицательно влияет на физическое
развитие детей; дефицит жира в пубертатном
пе­риоде приводит
к нарушению полового созревания.

Потребность в
углеводах. В расчете на кг массы тела
новорожденным необходимо 13 г углеводов
в сутки, в 1 год — 13, в 3 года — 16, в 5 лет
— 14, в 7лет — 12, в 10 лет — 10, в 14—17
лет — 7, а взрослым — 5,7 г. В абсолютных
значениях потребность в углеводах
составляет
соответственно 50, 150, 212, 272, 300, 320, 380 и
400—500 г/сутки. У детей первого года
жизни углеводы обеспечивают 40% суточной
калорийности пищи, в последу­ющие
годы — 60%. Первые месяцы жизни потребность
в углеводах покрывается за счет молочного
сахара (лактозы), а при искусственном
вскармливании — за счет сахарозы и
мальтозы. В целом у детей грудного
возраста соотношение белков: жиров:
углеводов долж­но
быть 1:3:6, в 1 год — 1:1,5: 3,7, а после года
—1:1:4. При увеличении физической наг­рузки,
нервного напряжения, при переохлаждении
или перегревании, при различных стрес­сах
потребность детей в углеводах возрастает.
Избыток углеводов вызывает ожирение и
нарушение
белкового обмена.

У детей регуляция углеводного обмена
менее совершенна, чем у взрослых. В
частности, это
проявляется в более медленной мобилизации
углеводных ресурсов, а также в меньшей
способности
сохранять необходимую интенсивность
обмена при физической работе. На­пример,
при беге на 500 м, при кроссах у юных
спортсменов снижение уровня глюкозы в
крови наблюдается чаще, чем у взрослых
спортсменов. Эмоционально насыщенные
заня­тия
способствуют сохранению необходимого
уровня глюкозы в крови.

Потребность в воде. На долю воды у
новорожденных приходится 75—80% массы
тела, в

1 год — 70%, в 5 лет — 65 —70%, а у взрослых —
60—65%. Поэтому потребность в воде в

расчете
на кг массы тела с возрастом снижается:
новорожденным необходимо 80—100 г

воды
в сутки, в 1 год — 120—140, в 3 года —100, в 5
лет — 90, в 7 лет — 90, в 10 лет — 80,

в
14—17 лет — 60, а взрослым — 40—50 г. В
абсолютных значениях потребность в
воде

составляет соответственно 300,
1300,1500, 2000, 2200, 2400, 2500 и 2700 г воды в
сутки;

примерно
50% должно поступать в виде питья.

Потребность в
минеральных солях. У новорожденных
детей минеральные вещества со­ставляют
2,6% массы тела (у взрослых — 5%). В целом
суточная потребность в минераль­ных
веществах у детей примерно в 1,5—2 раза
ниже, чем у взрослых (у взрослых требуется
в сутки NaCl — 8—Юг, К —
2,5—5 г, Са —0,8—1,0 г, Р —1,0—1,5, Mg
— 0,3—0,5 г, Си —

2 мг, Zn
— 10—15 мг, Мп — 5—10 мг, Мо — 0,5 мг).
Потребность в железе у детей выше,

чем
у взрослых, т.е. выше 15—18 мг/сутки.
Отметим, что Си, Со, Мп, № необходимы
для

кроветворения; кроме того, Мп —
для развития половых желез, Zn
— для роста костей и

многих
эндокринных желез, F
— для развития зубов. Наибольшая
потребность в Са наблю­

дается
на 1-м году жизни, а также в период полового
созревания.

Потребность в
витаминах. В расчете на кг массы тела
потребность в витаминах для де­тей
выше, чем для взрослых, но в абсолютных
значениях — ниже. Например, для 6-летних
детей суточная
потребность витаминов Bi,
B2,
РР, Be,
С, А составляет примерно 60—70% от
потребностей взрослых. При повышении
умственной и физической активности
потреб­ность в витаминах возрастает.

Особенности организации питания детей.
У новорожденных — грудное вскармливание:
первые 7—8 дней
необходимый объем молока (в мл) равен
примерно (70 х п), где п — число дней;
кормление — через 3,5 часа с ночным
промежутком в 6,5 часа. После 2—3 месяцев
интервал между кормлениями — 4 часа,
ночной промежуток — 6,5 — 8 ч. После 5

474

месяцев дополнительно
к грудному вскармливанию вводится
прикорм: вначале овощное пюре,
затем 5% каши, затем 8—10% каши; с 6—7 месяцев
— нежирный мясной бульон, протертое
свежее яблоко; в 7—7,5 мес. — мясной фарш;
с 10 мес. — мясные фрикадельки; с 12 мес.—
паровые котлеты. В год осуществляется
полный переход на прикорм. Искусст­венное
вскармливание проводится молочными и
кисло-молочными смесями. Детей до 1,5 лет
целесообразнее кормить 5 раз в день,
старше 1,5 лет — 4—5 раз. При 5-разовом
пита­нии распределение суточного
рациона составляет: первый завтрак —
20%, второй завтрак — 10—15%, обед — 30—35%,
полдник—10—15%, ужин — 20%; при 4-разовом
питании: первый завтрак — 25%, второй
завтрак — 20%, обед — 35%, ужин — 20%; при
3-разовом питании: завтрак — 30%, обед —
45—50%, ужин — 20—25%. Школьный завтрак
должен составлять
20% суточного рациона. Часы приема пищи
у школьников, занимающихся в 1-ю смену:
7.30 ч (первый завтрак), 11—12 ч (второй
завтрак), 15—16 ч (обед), 20 ч (ужин); для 2-й
смены: 8 ч (завтрак), 12—13 ч (обед), 16 ч
(полдник), 19—20 ч (ужин). У юных спортс­менов
калорийность питания должна быть выше
(в среднем на 600 ккал/сутки). Прием пищи
проводится не
раньше, чем спустя 30—40 минут после
тренировки.

ПИЩЕВАРЕНИЕ

Женское молоко,
имеющее в своем составе оптимальное
количество веществ, необхо­димых
для развития ребенка, является основным
продуктом питания на первом году жизни.
В этом период
преобладает мембранное и внутриклеточное
(по типу пиноцитоза) пищева­рение.
Для грудных детей характерен также
аутолитический тип пищеварения, который
происходит за
счет ферментов, содержащихся в молоке.

Пищеварение в
полоста рта, Слюнные
железы функционируют с момента рождения,
но в первые
месяцы слюны выделяется мало: вне сосания
— 0,01—0,1 мл/мин, при сосании — 0,4
мл/мин. Активность амилазы слюны у
новорожденных очень низкая, но уже в 1
год она достигает
активности взрослого человека. С 4 мес.
саливация усиливается и к году достига­ет
150 мл в день, что составляет 10% от уровня
взрослого. При грудном вскармливании
слюна нужна для
создания герметичности контакта губ
ребенка с грудью матери, а также для
створаживания молока в желудке (это
облегчает гидролиз казеина). Значительно
уси­ливается саливация при
прорезывании зубов (физиологическая
гиперсаливация). В течение первого
года образуются условные слюноотделительные
рефлексы — на вид матери, обста­новку,
время кормления. Активность лизоцима
слюны у грудных детей ниже, чем у
взрос­лых.
Кислотность слюны варьирует у детей в
пределах 7,0—7,5.

Зубы. Молочные зубы
в количестве 20 появляются в период с 6
мес. до 24 мес. (их количе­ство
равно: возраст ребенка в месяцах — 4).
Центральные резцы появляются на 6 — 8-м
мес. (сначала
нижние, затем — верхние), латеральные
резцы — на 8—12-м мес, клыки — на 16—18-м
мес, первые коренные — на 12—16-м мес,
клыки — на 16—20-м мес, вторые коренные
— на 20—30-м мес Выпадение молочных зубов
начинается с 6—7 лет. Постоян­ные зубы
в количестве 32 начинают прорезываться
с 6—7 лет; процесс завершается к 17— 20
годам или позднее. Последовательность
обычно такая: первые большие коренные
(6—7 лет), медиальные
резцы (7—8 лет), латеральные резцы (8—12
лет), первые малые корен­ные (9—11 лет),
вторые малые коренные (11—13 лет), клыки
(12-^-14 лет), вторые боль­шие
коренные (12—13 лет), третьи большие
коренные или зубы мудрости (17—20 лет,
ино­гда 25—30
лет).

Пищеварение в
желудке. У
новорожденных желудок имеет округлую
форму; после 1,5 лет
он приобретает грушевидную форму, а
форму «взрослого» желудка — к 6—11 годам.
При рождении емкость желудка
составляет 30—35 мл, в 3 мес. —100 мл, в 1 год
— 250 мл; у взрослых — 1—2 л. К моменту
рождения желудочные железы развиты
слабо. Поэтому у новорожденных
активность ферментов, а также кислотность
желудочного сока намного ниже (рН
3—4), чем у взрослых (это исключает
возможность денатурации и гидролиза

475

иммуноглобулинов материнского молока,
которые при всасывании в кишечнике
поступают в кровь
ребенка). Кислотность желудочного сока
у них обусловлена молочной кислотой;
при переходе на
искусственное питание она замещается
соляной кислотой (максимальная секреция
НС1 наблюдается в 15—-16 лет). У детей (до
6—7 лет) из-за низкой концентрации НС1
желудочный сок обладает слабыми
бактерицидными свойствами, что
способствует их легкой восприимчивости
к желудочно-кишечным инфекциям.

Первые 2 мес. жизни
белки не расщепляются; в 2—3 мес. гидролизу
подвергаются бел­ки растительного
происхождения, а с 5 мес. — животного
происхождения. В раннем возра­сте
в желудочном соке присутствует фетальный
пепсин (химозин), участвующий в гидро­лизе
казеина. У грудных детей в желудочном
соке содержится липаза, гидролизующая
жир молока. С возрастом
растет объем выделения желудочного
сока, НС1, активность фермен­тов.
К 7 годам желудочное пищеварение достигает
почти полного развития, которое
окончательно
завершается в период полового развития,
т.е. к 15—16 годам.

На первом году жизни
активность гладких мышц желудка низкая.
В этом возрасте пре­валирует
активность пилорического сфинктера, в
то время как активность кардиального
сфинктера низкая;
поэтому у грудных детей часто имеет
место срыгивание (регургитация) и
рвота. Формирование кардиального отдела
желудка завершается к 8 мес. При грудном
вскармливании
желудок освобождается от пищи через
2,5—3 часа, при питании коровьем молоком
— через 3—4 часа.

Пищеварение в
кишечнике. У новорожденных кишечник
относительно длиннее, чем у взрослых;
сигмовидная кишка и аппендикс имеют
относительно большие размеры.
Лим­фатический аппарат и либеркюновы
железы развиты хорошо, бруннеровы железы
— сла­бо. Длинная брыжейка тонкого
кишечника нередко приводит к заворотам
и инвагинациям. У
новорожденных имеет место высокая
ферментативная активность, что
компенсирует низ­кую активность
ферментов желудка и поджелудочной
железы. У грудных детей высока ак­тивность
лактазы; при дефинитивном питании
существенно возрастает активность
сахара-зы (инвертазы) и мальтазы, в то
время как активность лактазы снижается.
Прикорм усили­вает секреторную
деятельность тонкого кишечника. Например,
раннее (с 1,5 мес.) включе­ние
в рацион протертых фруктов и овощей
повышает активность энтерокиназы и
щелочной фосфатазы,
увеличивает аппетит и способствует
задержке в организме Са и Mg.

Поджелудочная
железа. У новорожденных ее масса
составляет 3 г. Она быстро увеличи­вается
в размерах (к году ее масса достигает
10—12 г, у взрослого — 72—76 г), что
обеспе­чивает
существенную прибавку объема
панкреатического сока. Этому способствует
пере­ход на смешанное или на искусственное
вскармливание. С самого рождения
поджелудоч­ная
железа выделяет все ферменты, характерные
для взрослого, но активность их низкая;
она достигает
максимальных значений к 4—6 годам.
Функциональное созревание поджелу­дочной
железы завершается к 15—16 годам.

Печень. У новорожденного
печень относительно велика — составляет
примерно 4% массы
тела (у взрослых — 2—3%). К моменту рождения
она содержит много гликогена (в 2—3
раза больше, чем печень взрослого), что
важно для энергетического обеспечения
малыша в первые
часы жизни. Детоксикационная функция
печени в первые дни жизни снижена.
Объем желчного пузыря у новорожденного
— 3,2 мл, в 1 год — 8,6 мл, у взрос­лых
— 50—65 мл. С момента рождения печень
продуцирует желчь, необходимую для
гидролиза молока.
В абсолютном количестве объем выделяемой
желчи невелик, но в рас­чете
на кг массы тела — в 4 раза больше, чем
у взрослых. Это способствует усвоению
молока. Желчных
кислот в желчи в первые дни жизни много,
в последующем их содержа­ние
снижается и сохраняется на этом уровне
у дошкольников и школьников (это может
быть причиной
недостаточного усвоения жиров и появления
жира в кале), у взрослых их содержание
вновь возрастает.

Всасывание. У новорожденных и грудных
детей в кишечнике развит механизм
пиноци-тоза — захват
нерасщепленного белка. Поэтому в кровь
поступают белки молока, в том

476

числе иммуноглобулины
как факторы гуморального специфического
иммунитета, а так­же
яичный белок и другие белки.
Избыточное
поступление белка в организм грудных
детей нередко
приводит к
кожным высыпаниям.
У грудных детей повышено всасывание
ядовитых продуктов
из кишечника; с учетом низкой обезвреживающей
функции печени это
может приводить к интоксикациям. У
грудных детей весь кишечник выполняет
функ­цию
всасывания. В последующие годы она
реализуется, главным образом,
проксималь­ными
отделами кишечника. До 10 лет всасывание
активно идет в желудке, в то время как
у взрослых в
основном в тонком кишечнике. При стрессе
прохождение пищи по ЖКТ у грудных
детей ускоряется, что снижает всасывание
питательных веществ, воды и приво­дит
к дегидратации.

Нейро-гуморальная
регуляция деятельности желудочно-кишечного
тракта (ЖКТ). У
но­ворожденных и грудных детей
активно функционирует эндокринный
аппарат ЖКТ: благо­даря гастрину,
секретину, мотилину, вазоактивному
интестинальному пептиду, соматоста-тину,
нейротензину и другим энтеральным
гормонам происходит адекватная пище
регуля­ция деятельности ЖКТ, а также
рост и развитие всех его отделов. У
новорожденных недо­развита
метасимпатическая автономная система
(интрамуральные нервные сплетения).
Поэтому моторика
ЖКТ на первом году жизни слабая. Развитие
этой системы завершается к 3—5 годам.
Ребенок рождается с сформированными
безусловными рефлексами — соса­тельным,
глотательным. На их базе образуются
многочисленные условные рефлексы, в
том числе имеющие
прямое отношение к регуляции деятельности
ЖКТ. С возрастом происхо­дит
«кортиколизация» процессов регуляции
деятельности ЖКТ.

Дефекация. Первородный кал (меконий)
имеет темно-оливковый цвет. Частота
дефека­ции на первом месяце — 4—5 в
сутки, в год и позже—1 раз в сутки.
Произвольная дефека­ция
формируется после года.

ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ

Плод не нуждается
в механизмах терморегуляции, так как
он развивается в условиях материнского
«термостата». У новорожденных детей
температура тела выше, чем у взрос­лых
(например, ректальнадтемпература
составляет 37,7 —38,2°С), а суточная
температур­ная
кривая имеет изломанный характер. Через
1—1,5 часа после кормления температура
тела возрастает
на 0,1—0,4°С,
после дефекации
она, наоборот, снижается.

Теплоотдача у детей выше (например, у
новорожденных — в 2,2 раза), чем у взрослых.
Это связано с тем,
что у них площадь кожных покровов в
расчете на кг массы тела выше (например,
у новорожденного — 704 см²/кг, у
5-летних детей — 456 см²/кг, у
взрослого — 221
см²/кг),
с более высокой интенсивностью кожного
кровотока, с меньшей толщиной кожи, с
повышенной интенсивностью неощущаемой
перспирации, с повышенной отдачей тепла
через легкие. Важную роль в теплоотдаче
у новорожденных и грудных детей играет
отдача тепла путем
испарения с верхних дыхательных путей,
а также процесс потоотделения (ко­личество
потовых желез в расчете на единицу
площади поверхности кожи у них выше,
чем у взрослых).
Однако механизмы физической терморегуляции
у детей первого года жизни во
многом несовершенны. Например, у них
отсутствует реакция сосудов кожи на
холодо-вое
воздействие. Фоновая теплопродукция у
детей, особенно в грудном возрасте, тоже
выше, чем у
взрослых (например, у новорожденных и
грудных детей — в 1,4 раза), хотя способ­ность
повысить теплопродукцию, например, при
охлаждении, выражена в меньшей степе­ни,
чем у взрослых (так, у грудных детей она
возрастает в 2 раза, а у взрослых — в 3—4
раза). Основным
механизмом теплопродукции является
несократительный термогенез, в котором
особая роль у малышей принадлежит бурому
жиру. В целом у
новорожденных
и грудных детей химическая терморегуляция
тоже несовершенна. Поэтому так важен
пра­вильный
подбор одежды для малышей в зависимости
от температуры среды. У детей пер­вых
лет жизни недостаточно развит сознательный
контроль температуры тела: даже в 2—

477

3- летнем возрасте
они не могут ощутить переохлаждение
или перегревание. В процессе онтогенеза
возрастают возможности теплопродукции,
снижается интенсивность теплоот­дачи,
совершенствуются механизмы терморегуляции,
в том числе скорость реагирования
адренергической системы и щитовидной
железы, усиливаются и ускоряются
вазомоторные реакции,
снижается порог и возрастает объем
потоотделения, формируется механизм
мы­шечного
термогенеза (терморегуляционный тонус,
дрожь). «Взрослый» уровень терморе­гуляции
достигается к 15—17 годам.

ВЫДЕЛЕНИЕ

Плод осуществляет выделительную функцию
— почки в определенной степени очища­ют
кровь, и моча плода изливается в
околоплодные воды. Ребенок рождается
с незрелой почкой, однако к концу первого
года жизни происходит существенное
развитие системы выделения,
которое полностью завершается к 16 годам.
Объем фильтрации у новорожден­ных
составляет 10—20 мл/мин, в 1 год — 65 мл/мин,
у 4—14-летних детей, как и у взрос­лых,
— около 120 мл/мин. Суточный диурез у
новорожденных достигает 90—125 мл, в 1 год
— 450, в 3 года — 520, в 5 лет — 600, в 7 лет —
700, в 10 лет — 850, в 14—17 лет — 1300,
у взрослых — 1500 мл. Число мочеиспусканий
у новорожденных — 20—25 раз в сутки.в
1 год— 13-— 15раз,вЗ—5лет — 8—10 раз, в
7—Юлет — 6—8 раз, в 14—17 лет, как
и у взрослых, — 3—5 раз в сутки. Средняя
плотность мочи у новорожденных — 1005 г/
л, в 1 год — 1014,
в 3 года — 1015, в 5—7 лет — 1016, в 10 лет —
1017, в 14—17 лет и у взрослых —1018 г/л.
Емкость мочевого пузыря у новорожденного
— 30 мл, в 1 год — 50, в 3 года— 50—90, в 5 лет
— 100—150, в 7 лет — 200, в 10 лет — 250— 300, в
14—17 лет и у взрослых
— 300—400 мл.

Небольшой объем
фильтрации у новорожденных и грудных
детей объясняется низкой величиной
системного артериального давления,
низким объемом фракции сердечного
вы­броса (МОК), поступающей
непосредственно в почки (5% МОК против
20% МОК у взрос­лых),
меньшей интенсивностью коркового
кровотока по сравнению с мозговым,
меньшей площадью
фильтрующей мембраны клубочков, меньшим
диаметром пор в ней. У новорож­денных
и грудных детей хорошо развита реабсорбция
белка и глюкозы, хуже — реабсорб-ция
аминокислот. У них также очень активно
идет процесс реабсорбции ионов натрия
и хлора (за счет
высокой активности альдостерона), в
связи с чем избыточное содержание NaCl
в пище приводит к задержке соли в
организме, и в силу несовершенства у
таких детей механизма
осморегуляции у них легко развиваются
отеки (так же как и при чрезмерном
потреблении
воды). У новорожденных и грудных детей
снижена способность к секреции ионов
калия. Поэтому при избыточном содержании
калия в пище у них легко возникает
гиперкалиемия.
Селективная регуляция секреции ионов
калия развивается лишь к 10 го­дам.
У новорожденных и грудных детей почки
как органы регуляции кислотно-щелочного
равновесия
малоэффективны, так как в этот период
еще не сформированы механизмы сек­реции.
Такая ситуация особенно должна учитываться
при употреблении ребенком коровье­го
молока. Концентрационная способность
почек у новорожденных и грудных детей
тоже снижена,
что обусловлено малой длиной петель
Генле и слабой чувствительностью
собира­тельных
трубок к антидиуретическому гормону.
В целом несовершенство работы почки
как органа
выделения, осморегуляции и волюморегуляции
у новорожденных и грудных де­тей
проявляется, главным образом, при
искусственном вскармливании или
избыточном груд­ном
вскармливании.

Условнорефлекторная
регуляция мочеиспускания формируется
к концу 1-го года жиз­ни, хотя приучать
ребенка сигнализировать о предстоящем
мочеиспускании следует начи­нать
с 3—4 мес. Условный рефлекс закрепляется
к 2 годам. Однако он еще нестоек, и по­этому
у детей даже в возрасте 7—10 лет периодически
возникает ночное недержание мочи
(энурез), которому
способствуют переутомление, переохлаждение,
психическая травма,

478

нарушение сна, прием острой пищи, обильное
питье перед сном. В период полового
созре­вания энурез
обычно проходит самостоятельно.

КОЖА

Выше уже отмечалось,
что площадь кожи в расчете на кг массы
у новорожденных детей больше, чем у
взрослых (704 против 221 см²/кг
массы). Поэтому у детей выше теплоотдача,
чем у взрослых.
Эпидермис и роговой слой кожи у ребенка
достигает «зрелости» в 7 лет. Число
потовых желез у человека не меняется,
но плотность их расположения —
уменьша­ется
в связи с увеличением площади поверхности
кожи (у детей она выше, чем у взрослых в
10 раз).
Морфологической зрелости потовые железы
достигают в 7 лет. Потоотделение в
подмышечной
области начинается с 7 лет, а в паховых
областях, на коже половых органов и
промежности — с 14— 16 лет. Активность
сальных желез существенно возрастает
у пло­дов накануне
родов, а в постнатальном периоде — во
время полового созревания.

ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЦНС

Нейроны. Число
нейронов в ЦНС достигает максимума к
20—24-й неделе внутриутроб­ного
развития и остается постоянным до
пожилого возраста. В то же время размеры
ней­ронов, количество отростков
и функционирующих синапсов после
рождения увеличивают­ся.
Мембранный потенциал возрастает: у
новорожденных МП равен 50 мВ, у взрослых
60-70 мВ. С возрастом снижается
длительность потенциала действия и
возрастает его амп­литуда,
повышается частота ритмической активности
нейрона. Нейроны детей более чувст­вительны
к гипоксии, к действию различных ядов
и токсических веществ., У детей первого
года жизни нервные
клетки обладают низкой возбудимостью
и лабильностью, поэтому у них легко
развивается запредельное торможение,
эти дети быстро переходят из бодрствую­щего
состояния в сон.

Синапсы. В
синапсах повышается интенсивность
образования медиатора, возрастает число
рецепторов на постсинаптической
мембране, увеличивается скорость
синаптической передачи
(поэтому снижается длительность ТПСП
и ВПСП, растет амплитуда этих потенциа­лов),
повышается лабильность. Вначале
формируются синапсы спинного мозга, в
последу­ющем —
синапсы других отделов, включая кору
больших полушарий.

Мяелиннзация. Это важнейший механизм
созревания ЦНС. В различных отделах ЦНС
миелинизация
совершается гетерохронно. Она начинается
внутриутробно, а окончательно завершается
к 30—40 годам. Первыми подвергаются
миелинизации передние корешки спин­ного
мозга, затем — задние корешки. Ветви
лицевого нерва, иннервирующие область
губ, миелинизируются
на 21—24-й нед. внутриутробного развития,
что указывает на раннее фор­мирование
морфологической основы сосательного
рефлекса, жизненно необходимого для
новорожденного.
После рождения в первую очередь
миелинизируются периферические нер­вы,
затем — волокна спинного мозга, стволовой
части головного мозга, мозжечка и
значи­тельно
позже — волокна коры больших полушарий.
Основная часть черепно-мозговых нер­вов
миелинизируются к 1,5—2 годам, слуховые
нервы завершают этот процесс к 2 годам,
зрительные и
языкоглоточные — к 3—4 годам. В среднем
к 3 годам основная масса нерв­ных
волокон миелинизирована, остальные
завершают этот процесс к 6 годам.
Миелиниза­ция
тангенциальных путей коры больших
полушарий завершается к 30—40 годам. В
про­цессе
миелинизации происходит концентрация
ионных каналов в области перехватов
Ран-вье, повышаются возбудимость,
проводимость и лабильность нервных
волокон. Так, у но­ворожденных
нерв способен проводить 4—10 имп/с, в то
время как у взрослых — 300— 1000 имп/с.
Скорость проведения возбуждения по
нерву у взрослых в 2 раза выше, чем у
новорожденных.

Торможение в ЦНС. В процессе
онтогенеза за счет развития тормозных
нейронов фор­мируются
тормозные механизмы ЦНС. Ранней их
формой является постсинаптическое

479

(гиперполяризационное)
торможение, позднее формируется
пресинаптическое торможение. Появляются
возвратное, коллатеральное и другие
виды торможения. Благодаря формиро­ванию
тормозных механизмов существенно
повышается способность к концентрации
воз­буждения,
ограничивается иррадиация возбуждения
в ЦНС, свойственная новорожденным,
появляются
индукционные отношения. Безусловные
рефлексы с появлением тормозных
механизмов становятся более точными,
локализованными.

Свойства нервной
системы. Доминантный
очаг у ребенка возникает быстрее и
легче, чем у
взрослых, но для него характерна низкая
устойчивость к внешним раздражителям.
С этим в
значительной степени связана неустойчивость
внимания у детей: новые раздражи­тели
легко вызывают новую доминанту. В
возрасте с 3 до 5 лет возрастает сила
нервных процессов и начинают развиваться
четкие индукционные отношения между
процессами торможения
и возбуждения, с 5 до 7 лет существенно
повышается подвижность нервных процессов.
Координационные механизмы в ЦНС достигают
своего совершенства только к
18—20 годам.

Рефлексы. В
онтогенезе большие изменения претерпевает
рефлекторная деятельность — она
усложняется, появляются ее новые формы
— условные рефлексы. Благодаря
совершен­ствованию
рефлекторной деятельности значительно
расширяются возможности организма к
адаптации в окружающем мире. Первые
двигательные рефлексы наблюдаются
внутриут­робно
на 7,5 нед. Первоначально они имеют
локальный характер. Например, раздражение
ладони вызывает сгибание пальцев
руки (10,3 нед.). Позднее (за счет формирования
в ЦНС способности
к иррадиации возбуждения) они приобретают
генерализованный характер, что сохраняется
и после рождения. Например, у плодов на
12—16-й нед. раздражение кожи вызывает
беспорядочную двигательную активность
с участием большей части мышц. К концу
внутриутробного
развития часть безусловных рефлексов
приобретает специализированный,
негенерализованный характер
(например, сосательный рефлекс). Таким
образом, для внут­риутробного
развития характерно три стадии
формирования рефлекторной деятельности:
стадия локального
рефлекса, стадия генерализации и стадия
специализации. К моменту рождения
организм имеет достаточно большой
арсенал безусловных рефлексов, включая
сухожильные, проприоцептивные,
вестибулярные, лабиринтные, позно-тонические.
Их де­лят на три
категории: 1) стойкие, пожизненные
автоматизмы (например, роговичный,
конь-юктивальный, глотательный,
сухожильные рефлексы); 2) транзиторные
рудиментарные ре­флексы
(например, сосательный, поисковый,
хоботковый, ладонно-ротовой, хватательный
рефлекс, рефлексы
Моро, Бабинского, Галанта, Переса,
Кернига, рефлекс опоры, лабиринт­ный
рефлекс, асимметричный и симметричный
шейные тонические рефлексы); 3) автома­тизмы
или рефлексы, которые появляются после
рождения и не всегда выявляются
(напри­мер, простые
шейные и туловищные установочные
рефлексы, туловищный выпрямитель­ный
рефлекс, верхний и нижний рефлексы
Ландау). Время исчезновения рудиминтарных
рефлексов или формирования новых
рефлексов является важным моментом в
оценке нерв­но-психического
развития ребенка на ранних этапах его
развития. Так, известно, что при нормальном
развитии ребенка рефлекс опоры и рефлекс
автоматической ходьбы исчезает к 1—2
мес, хватательный рефлекс Робинсона —
на 2—4-м мес, рефлекс Моро — на 4-м мес,
рефлекс Бабинского — к 2 годам; в то же
время к 1 мес. появляется туловищный
выпрямительный рефлекс, к 4 мес. —
верхний рефлекс Ландау, к 6—7 мес. —
цепные шей­ные и туловищные рефлексы.

Основные принципы
развития ЦНС В
процессе онтогенеза ЦНС согласно П.К.
Анохи­ну
происходит последовательное образование
функциональных систем, обеспечивающих
необходимые на данном этапе онтогенеза
полезные для организма приспособительные
ре­зультаты.
На ранних стадиях внутриутробного
развития нервный контроль функций
осу­ществляется
главным образом спинным мозгом, в
последующем контроль переходит к
про­долговатому
мозгу (7—10 нед.), среднему мозгу (13—14
нед.). Кортиколизация контроля происходит
на постнатальном этапе развития. Развитие
ЦНС во внутриутробном периоде

480

регулируется,
главным образом, генетическими и
гормональными (йодсодержащие гормо­ны
щитовидной железы, стероидные гормоны)
факторами. В постнатальном периоде
веду­щую роль в развитии играют потоки
афферентной импульсации с различных
рецепторов, которые
создаются в процессе воспитания и
обучения ребенка

ОНТОГЕНЕЗ ОСНОВНЫХ ОТДЕЛОВ ЦНС

У новорожденного
масса головного мозга составляет 400 г
(11,5% массы тела), в 9 лет — 1300,
у взрослого — 1400 г (2%).

Сливной мозг.
Рефлекторная функция спинного мозга
начинает осуществляться внутри­утробно
— уже на 7—8-й нед. Двигательная активность
плода, реализующаяся с участием спинного
мозга, служит основной для развития
головного мозга, в том числе коры больших
полушарий.
Активность проприорецепторов является
стимулом для созревания проводя­щих
путей спинного мозга. К моменту рождения
спинной мозг является наиболее развитым
отделом ЦНС. После рождения увеличиваются
размеры нейронов, а также толщина
миели-новой
оболочки нервных волокон. Изменяется
характер рефлекторной деятельности
спин­ного
мозга — одни рефлексы «исчезают», другие
появляются (см. выше), третьи — включа­ются
в более сложную рефлекторную деятельность
(произвольные локомоции).

Продолговатый
мозг. К моменту рождения в функциональном
отношении этот отдел мозга
достаточно зрелый: новорожденный
способен самостоятельно совершать
дыхатель­ные
движения, сосание, глотание, чихание,
кашель, у него развиты позно-тонические
ре­флексы. К 5—6 годам завершаются
миелинизация, рост и дифференцировка
нейронов, а также
совершенствуется работа основных
нервных центров, участвующих в регуляции
де­ятельности
сердечно-сосудистой системы, пищеварения,
дыхания. Для новорожденных и грудных
детей характерна недоразвитость
вестибулярных ядер; на фоне зрелых
красных ядер среднего мозга это приводит
к тому, что тонус мышц-сгибателей у
ребенка повышен.

Мозжечок. У
новорожденных мозжечок недоразвит, его
борозды неглубокие, масса от­носительно
всего мозга меньше, чем у взрослых,
отсутствуют выраженные связи с другими
отделами головного мозга. После рождения,
особенно в первый год, начинается
усиленный рост
мозжечка, с 3 мес.— диффсрсмцировка
клеточных структур. С нарастанием массы
ножек
мозжечка, в которых проходят многочисленные
проводящие пути, начинают осу­ществляться
основные функции мозжечка. В основном
созревание мозжечка завершается к
7 годам, а полное — к 15—16 годам.

Средний мозг. К
моменту рождения в функциональном и
морфологическом отношении он
является недостаточно созревшим.
Например, типичный безусловный
ориентировочный рефлекс
формируется на 4—5-м мес. жизни. У
новорожденного слабо развиты нейроны
черной
субстанции — их зрелость формируется
к 6—7 годам и способствует возможности
совершения
тонких и точных движений пальцев рук,
а следовательно, овладению навыками
письма. У
новорожденных и грудных детей недостаточно
сформированы нейронные струк­туры,
управляющие движением глазных яблок и
аккомодационным процессом. В то же
вре­мя у
новорожденных хорошо развит зрачковый
рефлекс, тонические и установочные
ре­флексы.
В процессе развития эти рефлексы
становятся компонентами более сложных
дви­гательных
рефлексов.

Промежуточный
мозг. К моменту рождения сформированы
специфические и неспеци­фические
ядра таламуса, благодаря чему ребенок
различает вкусовые, температурные и
болевые
раздражители. Однако, в процессе
онтогенеза связи этих ядер с другими
отделами мозга
существенно возрастают, повышая тем
самым возможности, сенсорных систем
мозга и их участия в процессах координации
деятельности различных мозговых
структур. Окон­чательное
созревание таламуса происходит к 13
годам. Гшюталамические центры у
ново­рожденных
развиты недостаточно, в связи с чем у
них несовершенны механизмы термо­регуляции,
регуляции обменных процессов,
потребностно-мотнвационные механизмы.

Глава 7. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ (МЕТАБОЛИЗМ)

Биоэнергетические основы жизни

Формы обмена энергией  . В физике хорошо известны переходы энергии из одной формы в другую – например, потенциальной в кинетическую, электрической в химическую энергию молекулярных взаимодействий или механическую энергию электродвигателя, и т. д. В живом организме взаимопревращения форм энергии также многообразны. Например, свет (лучистая энергия) преобразуется зелеными растениями в энергию химических связей. Есть микроорганизмы, которые способны химическую энергию окружающей среды преобразовывать в химическую энергию собственного организма. Для животных организмов, к которым относится человек, характерно превращение химической энергии окислительных процессов в тепловую и механическую энергию, а также в химическую энергию образования сложнейших органических молекул. Потребляя пищу и кислород, организм использует эти вещества для получения энергии, которую затем выделяет в окружающее пространство в виде тепла или в виде механических перемещений предметов или частей собственного тела.

Баланс между продукцией и расходованием энергии  . Суммарное потребление энергии организмом равно суммарному количеству энергии, которое выделяется им в процессе жизнедеятельности. Надо подчеркнуть, что такой баланс можно наблюдать только в том случае, если наблюдение за организмом ведется достаточно длительно и при этом строго учитываются все виды потребленной или выделенной им энергии. В короткие промежутки времени (несколько минут или часов) баланс может и не наблюдаться изза способности организма регулировать потребление и отдачу энергии в зависимости от конкретных условий, в которых он находится. В растущем организме некоторая (сравнительно небольшая, не выше 5–7 %) доля энергии аккумулируется в виде новых структур, молекул, клеток, и поэтому такой организм выделяет в окружающий мир чуть меньше энергии, чем потребляет. Такое соотношение процессов образования и расходования энергии принято называть анаболизмом . К старости, напротив, деструктивные процессы начинают преобладать над процессами синтеза, в результате чего выделение энергии может несколько превышать ее потребление. Такое соотношение называется катаболизм . Анаболизм и катаболизм (как две стороны одной медали – энергетического метаболизма) непрерывно протекают в любом живом организме, причем они либо разделены в пространстве (т. е. в одних клетках в данный момент идет катаболизм, а в других – анаболизм), либо во времени, чередуясь в одной и той же клетке как фазы единого процесса. Однако при некоторых состояниях организма одно из этих направлений получает временное преимущество. Так, болезнь часто связана с преобладанием катаболизма, тогда как выздоровление обычно означает преобладание анаболизма.

Биологическое окисление  . Единственным источником энергии для животного организма является химический процесс биологического окисления белков, жиров и углеводов. Если по той или иной причине организм лишен пищи, то его жизнедеятельность поддерживается за счет окисления накопленных заранее резервов углеводов (в печени и мышцах), жиров (жировая ткань), а также белков (собственные мышцы). Главное при этом – обеспечить достаточное энергоснабжение нервных клеток, от которых зависит управление всеми функциями организма. Гибель нервной системы означает гибель организма.

Химически процесс биологического окисления не отличается от процесса горения, только протекает гораздо медленнее, поскольку разделен на множество фаз и управляется специальными внутриклеточными ферментами. Такая «замедленность» окисления в живой клетке имеет глубокий биологический смысл: благодаря разделению процесса окисления на многочисленные фазы организму удается максимально полно использовать энергию, заключенную в химических связях окисляемых веществ. В результате КПД внутриклеточного окисления бывает очень высоким – 90 % и более. В чем же «полезный результат» процесса биологического окисления? В отличие от процесса горения, в результате которого освобождается тепловая энергия, т. е. энергия химических связей превращается в энергию хаотического движения молекул, биологическое окисление энергию одних химических связей (в молекулах питательных веществ) преобразует в энергию других химических связей (в молекулах синтезируемых веществ).

Продукция энергии в клетке

АТФ – универсальная энергетическая «валюта» клетки  . Одно из наиболее удивительных «изобретений» природы – это молекулы так называемых «макроэргических» веществ, в химической структуре которых имеется одна или несколько связей, которые выполняют функцию накопителей энергии. В живой природе найдено несколько подобных молекул, но в организме человека встречается только одна из них – аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Это довольно сложная органическая молекула, к которой присоединены 3 отрицательно заряженных остатка неорганической фосфорной кислоты PO4. Именно эти фосфорные остатки связаны с органической частью молекулы «макроэргическими» связями, легко разрушающимися при разнообразных внутриклеточных реакциях. Однако энергия этих связей не рассеивается в пространстве в виде тепла, а используется на движение или химическое взаимодействие других молекул. Именно благодаря этому свойству АТФ выполняет в клетке функцию универсального накопителя (аккумулятора) энергии, а также универсальной «валюты». Ведь почти каждое химическое превращение, происходящее в клетке, либо поглощает, либо высвобождает энергию. Согласно закону сохранения энергии, общее количество энергии, образованное в результате окислительных реакций и запасенное в виде АТФ, равно количеству энергии, которое может использовать клетка на свои синтетические процессы и выполнение любых функций. В качестве «оплаты» за возможность произвести то или иное действие клетка вынуждена расходовать свой запас АТФ. При этом следует особо подчеркнуть: молекула АТФ столь крупна, что она не способна проходить через клеточную мембрану. Поэтому АТФ, образованная в одной клетке, не может быть использована другой клеткой. Каждая клетка тела вынуждена синтезировать АТФ для своих нужд самостоятельно в тех количествах, в которых она необходима для выполнения ее функций.

Три источника ресинтеза АТФ в клетках организма человека  . Повидимому, далекие предки клеток человеческого организма существовали много миллионов лет назад в окружении растительных клеток, которые в избытке снабжали их углеводами, причем кислорода было недостаточно или не было еще вовсе. Именно углеводы – наиболее употребимая для производства энергии в организме составная часть питательных веществ. И хотя большинство клеток человеческого тела приобрело способность использовать в качестве энергетического сырья также белки и жиры, некоторые (например, нервные, красные кровяные, мужские половые) клетки способны производить энергию только за счет окисления углеводов.

Процессы первичного окисления углеводов – вернее, глюкозы, которая и составляет, собственно, основной субстрат окисления в клетках, – происходят непосредственно в цитоплазме: именно там расположены ферментные комплексы, благодаря которым молекула глюкозы частично разрушается, а освободившаяся энергия запасается в виде АТФ. Этот процесс называется гликолиз , он может проходить во всех без исключения клетках организма человека. В результате этой реакции из одной 6углеродной молекулы глюкозы образуется две 3углеродные молекулы пировиноградной кислоты и две молекулы АТФ.

Гликолиз – весьма быстрый, но сравнительно малоэффективный процесс. Образовавшаяся в клетке после завершения реакций гликолиза пировиноградная кислота почти тут же превращается в молочную кислоту и порой (например, во время тяжелой мышечной работы) в весьма больших количествах выходит в кровь, так как это небольшая молекула, способная свободно проходить через клеточную мембрану. Такой массированный выход кислых продуктов обмена в кровь нарушает гомеостаз, и организму приходится включать специальные гомеостатические механизмы, чтобы справиться с последствиями мышечной работы или другого активного действия.

Образовавшаяся в результате гликолиза пировиноградная кислота содержит в себе еще много потенциальной химической энергии и может служить субстратом для дальнейшего окисления, но для этого нужны специальные ферменты и кислород. Этот процесс происходит во многих клетках, в которых содержатся специальные органеллы – митохондрии. Внутренняя поверхность мембран митохондрий сложена из крупных липидных и белковых молекул, среди которых большое количество окислительных ферментов. Внутрь митохондрии проникают образовавшиеся в цитоплазме 3углеродные молекулы – обычно это бывает уксусная кислота (ацетат). Там они включаются в непрерывно идущий цикл реакций, в процессе которых от этих органических молекул поочередно отщепляются атомы углерода и водорода, которые, соединяясь с кислородом, превращаются в углекислый газ и воду. В этих реакциях выделяется большое количество энергии, которая запасается в виде АТФ. Каждая молекула пировиноградной кислоты, пройдя полный цикл окисления в митохондрии, позволяет клетке получить 17 молекул АТФ. Таким образом, полное окисление 1 молекулы глюкозы обеспечивает клетку 2 + 17 х 2 = 36 молекулами АТФ. Не менее важно, что в процесс митохондриального окисления могут включаться также жирные кислоты и аминокислоты, т. е. составляющие жиров и белков. Благодаря этой способности митохондрии делают клетку сравнительно независимой от того, какими продуктами питается организм: в любом случае необходимое количество энергии будет добыто.

Некоторая часть энергии запасается в клетке в виде более мелкой и подвижной, чем АТФ, молекулы креатинфосфата (КрФ). Именно эта маленькая молекула может быстро переместиться из одного конца клетки в другой – туда, где в данный момент более всего нужна энергия. КрФ не может сам отдавать энергию на процессы синтеза, мышечного сокращения или проведение нервного импульса: для этого требуется АТФ. Но зато КрФ легко и практически без потерь способен отдать всю заключенную в нем энергию молекуле аденазиндифосфата (АДФ), которая сразу же превращается в АТФ и готова к дальнейшим биохимическим превращениям.

Таким образом, затраченная в ходе функционирования клетки энергия, т. е. АТФ, может возобновляться за счет трех основных процессов: анаэробного (бескислородного) гликолиза, аэробного (с участием кислорода) митохондриального окисления, а также благодаря передаче фосфатной группы от КрФ к АДФ.

Креатинфосфатный источник – самый мощный, поскольку реакция КрФ с АДФ протекает очень быстро. Однако запас КрФ в клетке обычно невелик – например, мышцы могут с максимальным усилием работать за счет КрФ не более 6–7 с. Этого обычно достаточно, чтобы запустить второй по мощности – гликолитический – источник энергии. В этом случае ресурс питательных веществ во много раз больше, но по мере работы происходит все большее напряжение гомеостаза изза образования молочной кислоты, и если такую работу выполняют крупные мышцы, она не может продолжаться более 1,5–2 мин. Зато за это время почти полностью активируются митохондрии, которые способны сжигать не только глюкозу, но также жирные кислоты, запас которых в организме почти неисчерпаем. Поэтому аэробный митохондриальный источник может работать очень долго, правда, мощность его сравнительно невелика – в 2–3 раза меньше, чем гликолитического источника, и в 5 раз меньше мощности креатинфосфатного.

Особенности организации энергопродукции в различных тканях организма  . Разные ткани обладают различной насыщенностью митохондриями. Меньше всего их в костях и белом жире, больше всего – в буром жире, печени и почках. Довольно много митохондрий в нервных клетках. Мышцы не обладают высокой концентрацией митохондрий, но ввиду того, что скелетные мышцы – самая массивная ткань организма (около 40 % от массы тела взрослого человека), именно потребности мышечных клеток во многом определяют интенсивность и направленность всех процессов энергетического обмена. И.А. Аршавский называл это «энергетическим правилом скелетных мышц».

С возрастом происходит изменение сразу двух важных составляющих энергетического обмена: изменяется соотношение масс тканей, обладающих разной метаболической активностью, а также содержание в этих тканях важнейших окислительных ферментов. В результате энергетический обмен претерпевает достаточно сложные изменения, но в целом его интенсивность с возрастом снижается, причем весьма существенно.

Энергетический обмен

Энергетический обмен   представляет собой наиболее интегральную функцию организма. Любые синтезы, деятельность любого органа, любая функциональная активность неминуемо отражается на энергетическом метаболизме, поскольку по закону сохранения, не имеющему исключений, любой акт, связанный с преобразованием вещества, сопровождается расходованием энергии.

Энергозатраты  организма складываются из трех неравных частей базального метаболизма, энергообеспечения функций, а также энергозатрат на рост, развитие и адаптивные процессы. Соотношение между этими частями определяется этапом индивидуального развития и конкретными условиями (табл. 2).

Базальный метаболизм   – это тот минимальный уровень энергопродукции, который существует всегда, вне зависимости от функциональной активности органов и систем, и никогда не равен нулю. Базальный метаболизм складывается из трех основных видов энергозатрат: минимальный уровень функций, футильные циклы и репаративные процессы.

Минимальная потребность организма в энергии  . Вопрос о минимальном уровне функций  достаточно очевиден: даже в условиях полного покоя (например, спокойного сна), когда на организм никакие активирующие факторы не действуют, необходимо поддержание определенной активности головного мозга и желез внутренней секреции, печени и желудочнокишечного тракта, сердца и сосудов, дыхательных мышц и легочной ткани, тонической и гладкой мускулатуры, и т. п.

Футильные циклы  . Менее известно, что в каждой клетке тела непрерывно происходят миллионы циклических биохимических реакций, в результате которых ничего не производится, но на их осуществление необходимо определенное количество энергии. Это так называемые футильные циклы , процессы, сохраняющие «боеспособность» клеточных структур при отсутствии реальной функциональной задачи. Как вращающийся волчок, футильные циклы придают стабильность клетке и всем ее структурам. Расход энергии на поддержание каждого из футильных циклов невелик, но их множество, и в итоге это выливается в достаточно заметную долю базальных энергозатрат.

Таблица 2. 

Структура энергетических затрат организма 

ЭнергозатратыБазальный метаболизмФункцияРост и развитие (адаптация)Внешняя работа+Футильные циклыМинимальный уровень функцийРепаративные процессыГомеостаз (постоянство внутренней среды)Гомеоморфоз (постоянство формы)Гомеорез (постоянство развивающихся систем)Синтезы (анаболизм)Деструкция устаревших структур (катаболизм)Активация генома

Репаративные процессы  . Многочисленные сложно организованные молекулы, участвующие в метаболических процессах, рано или поздно начинают повреждаться, теряя свои функциональные свойства или даже приобретая токсические. Необходимы непрерывные «ремонтновосстановительные работы», убирающие из клетки поврежденные молекулы и синтезирующие на их месте новые, идентичные прежним. Такие репаративные процессы  происходят постоянно в каждой клетке, так как время жизни любой белковой молекулы обычно не превышает 1–2 нед, а их в любой клетке сотни миллионов. Факторы внешней среды – неблагоприятная температура, повышенный радиационный фон, воздействия токсических веществ и многое другое – способны существенно укоротить жизнь сложных молекул и, как следствие, повысить напряжение репаративных процессов.

Минимальный уровень функционирования тканей многоклеточного организма  . Функционирование клетки – это всегда некая внешняя работа . Для мышечной клетки это ее сокращение, для нервной клетки – выработка и проведение электрического импульса, для железистой клетки – выработка секрета и акт секретирования, для эпителиальной клетки – пиноцитоз или другая форма взаимодействия с окружающими ее тканями и биологическими жидкостями. Естественно, что любая работа не может осуществляться без затрат энергии на ее реализацию. Но любая работа, кроме того, приводит к изменению внутренней среды организма, так как продукты жизнедеятельности активной клетки могут быть небезразличны для других клеток и тканей. Поэтому второй эшелон энергозатрат при выполнении функции связан с активным поддержанием гомеостаза, на что порой расходуется весьма значительная часть энергии. Между тем не только состав внутренней среды меняется по ходу выполнения функциональных задач, нередко меняются и структуры, причем часто в сторону разрушения. Так, при сокращении скелетных мышц (даже небольшой интенсивности) всегда происходят разрывы мышечных волокон, т. е. нарушается целостность формы. Организм располагает специальными механизмами поддержания постоянства формы (гомеоморфоз), обеспечивающими скорейшее восстановление поврежденных или измененных структур, но на это опять же расходуется энергия. И, наконец, для развивающегося организма очень важно сохранить главные тенденции своего развития, независимо от того, какие функции приходится активировать в результате воздействия конкретных условий. Поддержание неизменности направления и каналов развития (гомеорез) – еще одна форма энергозатрат при активации функций.

Для развивающегося организма важной статьей энергозатрат является собственно рост и развитие. Впрочем, для любого, в том числе зрелого организма, не менее энергоемкими по объему и весьма близкими по существу являются процессы адаптивных перестроек. Здесь расходы энергии направлены на активацию генома, деструкцию устаревших структур (катаболизм) и синтезы (анаболизм).

Затраты на базальный метаболизм и затраты на рост и развитие с возрастом существенно снижаются, а затраты на осуществление функций становятся качественно иными. Поскольку методически крайне трудно разделить базальные энергозатраты и расход энергии на процессы роста и развития, их обычно рассматривают совместно под названием «основной обмен» .

Возрастная динамика основного обмена  . Со времен М. Рубнера (1861) хорошо известно, что у млекопитающих по мере возрастания массы тела интенсивность теплопродукции в расчете на единицу массы снижается; тогда как величина обмена, рассчитанная на единицу поверхности, остается постоянной («правило поверхности»). Удовлетворительного теоретического объяснения эти факты до сих пор не имеют, и поэтому для выражения связи между размерами тела и интенсивностью метаболизма пользуются эмпирическими формулами. Для млекопитающих, включая и человека, в настоящее время чаще всего пользуются формулой М. Клайбера:

М = 67,7·Р 0.75ккал/сут,

где М  – теплопродукция целого организма, а Р  – масса тела.

Однако возрастные изменения основного обмена не всегда могут быть описаны с помощью этого уравнения. В течение первого года жизни теплопродукция не снижается, как это требовалось бы по уравнению Клайбера, а остается на одном уровне или даже несколько повышается. Лишь в годовалом возрасте достигается примерно та интенсивность обмена (55 ккал/кг·сут), которая «полагается» по уравнению Клайбера для организма массой 10 кг. Только с 3летнего возраста интенсивность основного обмена начинает постепенно снижаться, а достигает уровня взрослого человека – 25 ккал/кг·сут – лишь к периоду половой зрелости.

Энергетическая стоимость процессов роста и развития  . Нередко повышенную интенсивность основного обмена у детей связывают с затратами на рост. Однако точные измерения и расчеты, проведенные в последние годы, показали, что даже самые интенсивные ростовые процессы в первые 3 месяца жизни не требуют более 7–8 % от суточного потребления энергии, а после 12 месяцев они не превышают 1 %. Больше того, наивысший уровень энергозатрат организма ребенка отмечен в возрасте 1 года, когда скорость его роста становится в 10 раз ниже, чем в полугодовалом возрасте. Значительно более «энергоемкими» оказались те этапы онтогенеза, когда скорость роста снижается, а в органах и тканях происходят существенные качественные изменения, обусловленные процессами клеточных дифференцировок. Специальные исследования биохимиков показали, что в тканях, которые вступают в этап дифференцировочных процессов (например, в мозге), резко увеличивается содержание митохондрий, а следовательно, усиливается окислительный обмен и теплопродукция. Биологический смысл этого явления состоит в том, что в процессе клеточной дифференцировки образуются новые структуры, новые белки и другие крупные молекулы, которых раньше клетка производить не умела. Как и любое новое дело, это требует особых энергетических затрат, тогда как ростовые процессы – это налаженное «серийное производство» белковых и иных макромолекул в клетке.

В процессе дальнейшего индивидуального развития наблюдается снижение интенсивности основного обмена. При этом оказалось, что вклад различных органов в основной обмен с возрастом изменяется. Например, головной мозг (вносящий значительный вклад в основной обмен) у новорожденных составляет 12 % от массы тела, а у взрослого – только 2 %. Так же неравномерно растут и внутренние органы, которые, как и мозг, имеют даже в покое очень высокий уровень энергетического обмена – 300 ккал/кг·сут. В то же время мышечная ткань, относительное количество которой за время постнатального развития почти удваивается, характеризуется очень низким уровнем обмена в покое – 18 ккал/кг·сут. У взрослого на долю мозга приходится примерно 24 % основного обмена, на долю печени – 20 %, на долю сердца – 10 % и на скелетные мышцы – 28 %. У годовалого ребенка на долю мозга приходится 53 % основного обмена, вклад печени составляет около 18 %, а на долю скелетных мышц приходится только 8 %.

Обмен покоя у детей школьного возраста  . Измерить основной обмен можно только в клинике: для этого требуются особые условия. А вот обмен покоя можно измерить у каждого человека: достаточно, чтобы он был в состоянии натощак и несколько десятков минут находился в мышечном покое. Обмен покоя немного выше, чем основной обмен, но эта разница не принципиальна. Динамика возрастных изменений обмена покоя не сводится к простому понижению интенсивности метаболизма. Периоды, характеризующиеся быстрым снижением интенсивности обмена, сменяются возрастными интервалами, в которых обмен покоя стабилизируется.

При этом обнаруживается тесная связь между характером изменения интенсивности метаболизма и скоростью роста (см. рис. 8 на с. 57). Столбиками на рисунке показаны относительные годовые приросты массы тела. Оказывается, чем больше относительная скорость роста, тем значительнее в этот период снижение интенсивности обмена покоя.

На представленном рисунке видна еще одна особенность – отчетливые половые различия: девочки в исследованном возрастном интервале примерно на год опережают мальчиков по изменению темпов роста и интенсивности обмена. При этом обнаруживается тесная связь между интенсивностью обмена покоя и темпами роста детей в период полуростового скачка – от 4 до 7 лет. В этот же период начинается смена молочных зубов на постоянные, что также может служить одним из показателей морфофункционального созревания.

В процессе дальнейшего развития снижение интенсивности основного обмена продолжается, причем теперь уже в тесной связи с процессами полового созревания. На начальных стадиях полового созревания интенсивность метаболизма у подростков примерно на 30 % выше, чем у взрослых. Резкое снижение показателя начинается на III стадии, когда активируются гонады, и продолжается вплоть до наступления половой зрелости. Как известно, пубертатный скачок роста также совпадает с достижением III стадии полового созревания, т. е. и в этом случае сохраняется закономерность снижения интенсивности метаболизма в периоды наиболее интенсивного роста.

Мальчики в своем развитии в этот период отстают от девочек примерно на 1 год. В строгом соответствии с этим фактом интенсивность обменных процессов у мальчиков всегда выше, чем у девочек того же календарного возраста. Различия эти невелики (510 %), но стабильны на протяжении всего периода полового созревания.

Терморегуляция

Терморегуляция, т. е. поддержание постоянной температуры ядра тела, определяется двумя основными процессами: продукцией тепла и теплоотдачей. Продукция тепла (термогенез) зависит, в первую очередь, от интенсивности обменных процессов, тогда как теплоотдача определяется теплоизоляцией и целым комплексом довольно сложно организованных физиологических механизмов, включающих сосудодвигательные реакции, активность внешнего дыхания и потоотделения. В связи с этим термогенез относят к механизмам химической терморегуляции, а способы изменения теплоотдачи – к механизмам физической терморегуляции. С возрастом меняются как те, так и другие механизмы, а также их значимость в поддержании стабильной температуры тела.

Возрастное развитие механизмов терморегуляции  . Чисто физические законы приводят к тому, что по мере увеличения массы и абсолютных размеров тела вклад химической терморегуляции снижается. Так, у новорожденных детей величина терморегуляторной теплопродукции составляет примерно 0,5 ккал/кг·ч·град, а у взрослого человека – 0,15 ккал/кг·ч·град.

Новорожденный ребенок при понижении температуры среды может увеличить теплопродукцию почти до тех же величин, что и взрослый человек, – до 4 ккал/кг·ч. Однако ввиду малой теплоизоляции (0,15 град·м2·ч/ккал) диапазон химической терморегуляции у новорожденного ребенка очень небольшой – не более 5°. При этом следует учесть, что критическая температура (Th ), при которой включается термогенез, составляет для доношенного ребенка +33 °C, ко взрослому состоянию она снижается до +27…+23 °C. Однако в одежде, теплоизоляция которой обычно составляет 2,5 КЛО, или 0,45 град·м2·ч/ккал, величина критической температуры Th  снижается до +20 °C, поэтому ребенок в обычной для него одежде при комнатной температуре находится в термонейтральной среде, т. е. в условиях, не требующих дополнительных затрат на поддержание температуры тела.

Только при процедуре переодевания для предотвращения охлаждения ребенок первых месяцев жизни должен включать достаточно мощные механизмы теплопродукции. Причем у детей этого возраста имеются особые, специфические, отсутствующие у взрослых механизмы термогенеза. Взрослый человек в ответ на охлаждение начинает дрожать, включая так называемый «сократительный» термогенез, т. е. дополнительную теплопродукцию в скелетных мышцах (холодовая дрожь). Особенности конструкции тела ребенка делают такой механизм теплопродукции неэффективным, поэтому у детей активируется так называемый «несократительный» термогенез, локализованный не в скелетных мышцах, а совсем в других органах.

Это внутренние органы (прежде всего, печень) и специальная бурая жировая ткань , насыщенная митохондриями (от того и ее бурый цвет) и обладающая высокими энергетическими возможностями. Активацию теплопродукции бурого жира у здорового ребенка можно заметить по повышению кожной температуры в тех частях тела, где бурый жир расположен более поверхностно, – межлопаточная область и шея. По изменению температуры в этих областях можно судить о состоянии механизмов терморегуляции ребенка, о степени его закаленности. Так называемый «горячий затылок» ребенка первых месяцев жизни связан именно с активностью бурого жира.

В течение первого года жизни активность химической терморегуляции снижается. У ребенка 5–6 мес роль физической терморегуляции заметно возрастает. С возрастом основная масса бурого жира исчезает, но еще до 3летнего возраста сохраняется реакция самой крупной части бурого жира – межлопаточной. Имеются сообщения, что у взрослых людей, работающих на Севере, на открытом воздухе, бурая жировая ткань продолжает активно функционировать.

В обычных условиях у ребенка старше 3 лет активность несократительного термогенеза ограничена, а главенствующую роль в повышении теплопродукции при активации химической терморегуляции начинает играть специфическая сократительная активность скелетных мышц – мышечный тонус и мышечная дрожь. Если такой ребенок оказывается в условиях обычной комнатной температуры (+20 °C) в трусах и майке, у него в 80 случаях из 100 активируется теплопродукция.

Усиление ростовых процессов в период полуростового скачка (5–6 лет) приводит к увеличению длины и площади поверхности конечностей, что обеспечивает регулируемый теплообмен организма с окружающей средой. Это в свою очередь приводит к тому, что начиная с 5,5–6 лет (особенно отчетливо у девочек) происходят значительные изменения терморегуляторной функции. Теплоизоляция тела возрастает, а активность химической терморегуляции существенно снижается. Такой способ регуляции температуры тела более экономичен, и именно он в ходе дальнейшего возрастного развития становится преобладающим. Этот период развития терморегуляции является сенситивным для проведения закаливающих процедур.

С началом полового созревания наступает следующий этап развития терморегуляции, проявляющийся в расстройстве складывавшейся функциональной системы. У 1112летних девочек и 13летних мальчиков, несмотря на продолжающееся снижение интенсивности обмена покоя, соответствующей подстройки сосудистой регуляции не происходит. Лишь в юношеском возрасте после завершения полового созревания возможности терморегуляции достигают дефинитивного уровня развития. Повышение теплоизоляции тканей собственного тела позволяет обходиться без включения химической терморегуляции (т. е. добавочной теплопродукции) даже при снижении температуры среды на 10–15 °C. Такая реакция организма, естественно, более экономична и эффективна.

Питание

Все необходимые организму человека вещества, которые используются для производства энергии и строительства собственного тела, поступают из окружающей среды. По мере взросления ребенок к концу первого года жизни все в большей мере переходит на самостоятельное питание, а после 3 лет питание ребенка мало чем отличается от питания взрослого.

Структурные компоненты пищевых веществ . Пища человека бывает растительного и животного происхождения, но независимо от этого она состоит из одних и тех же классов органических соединений – белков, жиров и углеводов. Собственно, эти же классы соединений составляют в основном и тело самого человека. В то же время различия между животной и растительной пищей есть, и довольно важные.

Углеводы  . Наиболее массовый компонент растительной пищи – это углеводы (чаще всего в виде крахмала), составляющие основу энергетического обеспечения человеческого организма. Для взрослого человека требуется получать углеводы, жиры и белки в соотношении 4:1:1. Поскольку у детей обменные процессы идут интенсивнее, причем главным образом – за счет метаболической активности мозга, который питается почти исключительно углеводами, дети должны получать больше углеводной пищи – в соотношении 5:1:1. В первые месяцы жизни ребенок не получает растительной пищи, зато в женском молоке относительно очень много углеводов: оно примерно такое же жирное, как коровье, содержит в 2 раза меньше белков, но зато в 2 раза больше углеводов. Соотношение углеводов, жиров и белков в женском молоке составляет примерно 5:2:1. Искусственные смеси для вскармливания детей первых месяцев жизни приготавливаются на основе разбавленного примерно вдвое коровьего молока с добавлением фруктозы, глюкозы и других углеводов.

Жиры  . Растительная пища редко бывает богата жирами, однако содержащиеся в растительных жирах компоненты крайне необходимы для организма человека. В отличие от животных жиров, растительные содержат много так называемых полиненасыщенных жирных кислот. Это длинноцепочечные жирные кислоты, в структуре которых имеются двойные химические связи. Такие молекулы используются клетками человека для строительства клеточных мембран, в которых они выполняют стабилизирующую роль, защищая клетки от вторжения агрессивных молекул и свободных радикалов. Благодаря этому свойству растительные жиры обладают противораковой, антиоксидантной и противорадикальной активностью. Кроме того, в растительных жирах обычно растворено большое количество ценных витаминов группы А  и Е . Еще одно достоинство растительных жиров – отсутствие в них холестерина, который способен откладываться в кровеносных сосудах человека и вызывать их склеротические изменения. Животные жиры, напротив, содержат значительное количество холестерина, но практически не несут в себе витаминов и полиненасыщенных жирных кислот. Тем не менее животные жиры также необходимы организму человека, поскольку они составляют важный компонент энергетического обеспечения, а кроме того, содержат липокинины, которые помогают организму усваивать и перерабатывать свой собственный жир.

Белки  . Растительные и животные белки также существенно различаются по своему составу. Хотя все белки состоят из аминокислот, некоторые из этих важнейших «кирпичиков» могут синтезироваться клетками человеческого организма, а другие не могут. Этих последних немного, всего 4–5 видов, но их ничем нельзя заменить, поэтому они называются незаменимыми аминокислотами . Растительная пища почти не содержит незаменимых аминокислот – только бобовые и соевые культуры имеют в своем составе небольшое их количество. Между тем в мясе, рыбе и других продуктах животного происхождения эти вещества представлены широко. Нехватка некоторых незаменимых аминокислот резко отрицательно сказывается на динамике ростовых процессов и на развитии многих функций, причем наиболее существенно на развитии мозга и интеллекта ребенка. По этой причине дети, длительно страдающие от недоедания в раннем возрасте, нередко остаются на всю жизнь умственно неполноценными. Вот почему детей ни в коем случае нельзя ограничивать в употреблении животной пищи: как минимум, молока и яиц, а также рыбы. Повидимому, с этим же обстоятельством связано то, что дети до 7 лет, согласно христианским традициям, не должны соблюдать пост, т. е. отказываться от животной пищи.

Макро и микроэлементы  . В пищевых продуктах содержатся почти все известные науке химические элементы, за исключением, быть может, радиоактивных и тяжелых металлов, а также инертных газов. Некоторые элементы, такие, как углерод, водород, азот, кислород, фосфор, кальций, калий, натрий и некоторые другие, входят в состав всех пищевых продуктов и поступают в организм в очень большом количестве (десятки и сотни граммов в сутки). Такие вещества принято относить к макроэлементам . Другие содержатся в пище в микроскопических дозах, поэтому их называют микроэлементами . Это йод, фтор, медь, кобальт, серебро и многие другие элементы. К микроэлементам нередко относят железо, хотя его количество в организме довольно велико, так как железо играет ключевую роль в переносе кислорода внутри организма. Недостаток любого из микроэлементов может стать причиной серьезного заболевания. Нехватка йода, например, ведет к развитию тяжелого заболевания щитовидной железы (так называемый зоб ). Нехватка железа приводит к железодефицитной анемии – форме малокровия, которая отрицательно сказывается на работоспособности, темпах роста и развития ребенка. Во всех подобных случаях необходима коррекция питания, включение в рацион продуктов, содержащих недостающие элементы. Так, йод содержится в большом количестве в морской капусте – ламинарии, кроме того, в магазинах продается йодированная поваренная соль. Железо содержится в говяжьей печени, яблоках и некоторых других фруктах, а также в детских ирисках «Гематоген», продающихся в аптеках.

Витамины, авитаминоз, болезни обмена веществ  . Витамины – это средние по размеру и сложности органические молекулы, которые обычно не вырабатываются клетками организма человека. Мы вынуждены получать витамины с пищей, так как они необходимы для работы многих ферментов, регулирующих биохимические процессы в организме. Витамины – очень нестойкие вещества, поэтому приготовление пищи на огне почти полностью уничтожает содержавшиеся там витамины. Только сырые продукты содержат витамины в заметном количестве, поэтому главным источником витаминов для нас являются овощи и фрукты. Хищные звери, а также коренные жители Севера, питающиеся почти исключительно мясом и рыбой, получают достаточное количество витаминов из сырых продуктов животного происхождения. В жареном и вареном мясе и рыбе витаминов практически нет.

Нехватка витаминов проявляется в различных болезнях обмена веществ, которые объединяются под названием авитаминозы . Витаминов сейчас открыто уже около 50, и каждый из них отвечает за свой «участок» обменных процессов, соответственно и болезней, вызванных авитаминозом, насчитывается несколько десятков. Цинга, берибери, пеллагра и другие болезни этого рода широко известны.

Витамины делятся на две большие группы: жирорастворимые  и водорастворимые . Водорастворимые витамины в большом количестве содержатся в овощах и фруктах, а жирорастворимые – чаще в семенах и орехах. Оливковое, подсолнечное, кукурузное и другие растительные масла – важные источники многих жирорастворимых витаминов. Однако витамин D  (противорахитный) содержится преимущественно в рыбьем жире, который добывают из печени трески и некоторых других морских рыб.

В средних и северных широтах к весне в сохранившейся с осени растительной пище количество витаминов резко убывает, и многие люди – жители северных стран – испытывают авитаминоз. Преодолевать это состояние помогают соленые и квашеные продукты (капуста, огурцы и некоторые другие), в которых высоко содержание многих витаминов. Кроме того, витамины вырабатываются микрофлорой кишечника, поэтому при нормальном пищеварении человек снабжается многими важнейшими витаминами группы В  в достаточном количестве. У детей первого года жизни микрофлора кишечника еще не сформирована, поэтому они должны получать в качестве источников витаминов достаточное количество материнского молока, а также фруктовых и овощных соков.

Суточная потребность в энергии, белках, витаминах . Количество съедаемой за день пищи напрямую зависит от скорости обменных процессов, поскольку пища должна полностью компенсировать потраченную на все функции энергию (рис. 13). Хотя интенсивность обменных процессов с возрастом у детей старше 1 года снижается, увеличение массы их тела приводит к нарастанию суммарных (валовых) энергозатрат. Соответственно увеличивается и потребность в основных питательных веществах. Ниже приведены справочные таблицы (табл. 3–6), показывающие примерные цифры нормального суточного потребления питательных веществ, витаминов и важнейших минеральных веществ детьми. Следует подчеркнуть, что в таблицах дана масса чистых веществ без учета входящей в любую пищу воды, а также органических веществ, не относящихся к белкам, жирам и углеводам (например, целлюлозы, составляющей основную массу овощей).

Рис. 13. Структура суточных энергозатрат взрослого и ребенка (от знака ۷ по часовой стрелке)

Таблица 3 

Потребность в белках, жирах и углеводах детей и подростков (в г/сут) 

Возраст, годыБелкиЖирыУглеводыВсегоЖивотныеВсегоЖивотные0,5–12520252511311,54836481601,5–253405351923463446382335672477211252710804880153241113965896183821417 мальчики10664106204221417 девочки93569320367Примечание. Сюда не включены белки, жиры и углеводы, получаемые детьми из материнского молока.

Таблица 4 

Потребность детей и подростков в витаминах (в мг/сут) 

Возраст, годыАВ1В2РРВ6С0,5–10,50,50,66,00,520,011,51,00,81,19,00,935,01,5–21,00,91,210,01,040,0341,01,11,412,01,345,0561,01,21,613,01,450,07101,51,41,915,01,750,011131,51,72,319,02,060,01417 мальчики1,51,92,521,02,280,01417 девочки1,51,72,218,01,970,0Таблица 5 

Потребность детей и подростков в некоторых минеральных веществах (в мг/сут) 

Возраст, годыКальцийФосфорМагнийЖелезоДо 1 года100015007131000150014084610001500220871012002000360101113150025004001514171400200053015Таблица 6 

Потребность в витаминах, их роль и последствия недостаточного потребления (по В.Б. Спиричеву, 2000) 

Витамин (в сутки)Рекомендуемые суточные нормы потребленияРоль в организмеПоследствия и проявления недостаточного потребленияВозрастная группаКоличествоC Аскорбиновая кислота, мгМладенцы3040Поддерживает в здоровом состоянии кровеносные сосуды, кожу и костную ткань; стимулирует защитные силы организма, укрепляет иммунную систему; способствует обезвреживанию и выведению чужеродных веществ и ядов, улучшает усвоение железаБыстрая утомляемость, сниженный иммунитет, хрупкость кровеносных сосудов (частые синяки, кровоточивость десен), плохое заживление ран, нарушение усвоения железа, в тяжелых случаях – цингаДети4560Подростки70Взрослые7080Беременные и кормящие90120Пожилые80A Ретинол, мгМладенцы0,4Обеспечивает восприятие света глазом. Необходим для нормального развития и поддержания в здоровом состоянии слизистых оболочек органов дыхания, желудочнокишечного тракта, выделительных и половых органов. Поддерживает активность иммунитетаСнижение остроты зрения, особенно в сумерках; истончение, сухость, шелушение кожи; сухость внутренних покровов влагалища; угревая сыпь, фурункулез; нарушение структуры и роста волос; сниженный иммунитет, склонность к бронхолегочным и простудным заболеваниям; нарушение репродуктивной функции яичников; изменения роговицы глаза, в тяжелых случаях – слепотаДети0,5–0,7Подростки0,8–1,0Взрослые0,8–1,0Беременные и кормящие1,0–1,4Пожилые0,8–1,0D Кальциферол, мкгМладенцы10Необходим для усвоения кальция и фосфора, роста и развития костей и зубовПовышенная нервная возбудимость, склонность к судорогам, особенно икроножной мышцы. Нарушение роста и сохранности костей и зубов. Склонность к переломам костей, их медленное срастание. Рахит в детском возрасте. Боли в костях и переломы шейки бедра в пожилом возрастеДети102,5Подростки2,5Взрослые2,5Беременные и кормящие10Пожилые2,5Е Токоферол, мгМладенцы34Защищает клетки и ткани от повреждающего действия активных форм кислорода, предотвращает разрушительное действие физического и эмоционального напряжения (стресса)Повышенная склонность к разрушению красных кровяных телец крови; анемия (малокровие); мышечная слабость; бесплодиеДети510Подростки1015Взрослые810Беременные и кормящие1014Пожилые1215К Филлохинон, мкгМладенцы510Участвует в свертывании крови и обмене веществ костной тканиУхудшение свертываемости крови; склонность к кровотечениям, в т. ч. обильнымДети1530Подростки4565Взрослые6080Беременные и кормящие65Пожилые6580В1 Тиамин, мкгМладенцы0,3–0,5Участвует в обмене углеводов и обеспечении энергией нервной и мышечной систем, а также других органов и тканейУхудшение аппетита и сна, повышенная раздражительность, быстрая утомляемость, мышечная слабость, нарушения работы сердца, отекиДети0,8–1,2Подростки1,3–1,5Взрослые1,1–2,1Беременные и кормящие1,5–2,1Пожилые1,1–1,4В2Рибофлавин, мгМладенцы0,4–0,6Участвует в обмене жиров и обеспечении организма энергией. Важен для восприятия различных цветов в процессе зренияТрещины на губах и в углах рта; воспалительные изменения кожи (дерматит); малокровие (анемия); светобоязнь, нарушение восприятия различных цветовДети1,9–1,4Подростки1,5–1,7Взрослые1,5–2,4Беременные и кормящие1,6–2,3Пожилые1,3–1,6В6Пиридоксин, мгМладенцы0,5Участвует в обмене белка, аминокислот и серы, процессах кроветворения. Важен для деятельности нервной системы, состояния кожных покровов, волос, ногтей, костной тканиПотеря аппетита, раздражительность, нервные срывы, депрессивные состояния; изменения слизистой оболочки языка, кожи, повышенная склонность к кариесу; ухудшение кроветворения, малокровие; предрасположенность к судорогам, склеротическим изменениям сосудовДети1,5Подростки2,0Взрослые2,1Беременные и кормящие2,5Пожилые1,8РР Ниацин, мгМладенцы57Участвует в обмене углеводов и обеспечении организма энергией. Важен для нервной, мышечной системы, состояния кожных покровов, желудочнокишечного трактаВялость, апатия, потеря аппетита, сна, повышенная раздражительность, нервозность, быстрая утомляемость, расстройства стула, бледность и сухость кожи, воспалительные изменения кожи под действием света (фотодерматозы), сердцебиение, головокружение, истощение организма, болезненная потеря веса, психические расстройстваДети1015Подростки1720Взрослые1428Беременные и кормящие1625Пожилые1318Фолиевая кислота, мгМладенцы4060Необходима для деления клеток, роста и развития всех органов и тканей, нормального развития зародыша и плода, процессов кроветворенияСлабость, быстрая утомляемость, малокровие; нарушение работы желудочнокишечного тракта, расстройство стула; во время беременности невынашивание, врожденные нарушения развития и уродства новорожденныхДети100200Подростки200Взрослые200Беременные и кормящие400Пожилые200В12 Кобаламин, мкгМладенцы0,3–0,5Необходим для кроветворения и нормального развития нервных волоконСлабость, быстрая утомляемость, головокружение, сердцебиение, малокровие, дегенеративные изменения нервной системыДети12Подростки3Взрослые3Беременные и кормящие4Пожилые3Пантотеновая кислота, мгМладенцы23Участвует в обмене жиров и углеводов, образовании половых гормонов, в т. ч. эстрогеновЖжение в стопах, упадок сил, усталость, шелушение кожи, поседение и выпадение волос, желудочнокишечные расстройстваДети34Подростки45Взрослые47Беременные и кормящие47Пожилые47Биотин, мкгМладенцы1015Участвует в обмене углеводов и жировБледность и шелушение кожи, вялость, сонливость, тошнота, потеря аппетита, выпадение волос, боли в мышцахДети2025Подростки30100Взрослые30100Беременные и кормящие30100Пожилые30100Примечание. Младенцы – возраст 012 мес; дети – от 1 до 10 лет; подростки – 11–17 лет; взрослые – 18–60 лет; пожилые – старше 60 лет.

Избыточное количество витаминов и минеральных веществ, поступивших с пищей, обычно не приносит вреда, так как эти вещества легко удаляются из организма с испражнениями. Однако регулярное чрезмерное употребление некоторых витаминов и минералов может привести к развитию обменных заболеваний.

Энергетическая ценность продуктов питания . Окисление в организме 1 г белка позволяет высвободить 17,17 кДж (4,1 ккал) энергии, 1 г жира – 38,94 кДж (9,3 ккал), 1 г углеводов – 17,17 кДж (4,1 ккал). Как видно из этого сопоставления, жиры обладают наибольшей энергетической ценностью: она примерно в два раза выше, чем у белков и углеводов. Однако это сугубо термодинамический расчет, не учитывающий реалий биосистемы. С точки зрения функции, наиболее эффективным обычно является использование углеводов. Дело в том, что при окислении жиров в митохондриях значительная часть энергии рассеивается в виде тепла, тогда как окисление углеводов позволяет получать АТФ с очень высоким КПД. По этой причине жиры активно окисляются в организме только в двух случаях: 1) когда холодно и нужно произвести добавочное количество тепла, чтобы согреться; 2) когда выполняется очень длительная (десятки минут) физическая работа весьма умеренной мощности. Что касается окисления белков для энергетических нужд, то это вообще нерационально с точки зрения клетки. Гораздо выгоднее использовать аминокислоты, из которых состоят белки, не в качестве топлива, а в качестве строительных блоков. Белки используются клеткой для окисления только в крайнем случае, когда не хватает углеводов и жиров или когда необходимо уничтожить «поломанные» белковые молекулы, ставшие опасными изза своей токсичности.

Условность расчетов калорической «стоимости» диеты . Примитивнотермодинамический подход к оценке калорийности (энергетической ценности) съедаемой пищи, к сожалению, наиболее обычен в литературе, касающейся вопросов питания. Существуют даже разнообразные табличные, карманные и иные «счетчики калорий», которые якобы позволяют человеку контролировать потребление пищи. На самом деле все такие расчеты не слишком точны, поскольку исходят из представления об организме человека как о тепловой машине. Между тем уже давно доказано, что организм во много раз более эффективен, чем тепловая машина. Кроме того, организм – это весьма тонко регулирующаяся система со множеством обратных связей, и примитивные расчеты здесь часто оказываются ошибочными.

В качестве наглядного примера можно рассмотреть хорошо известный физиологам, но обычно не учитываемый диетологами эффект, который старомодно называется «специфическидинамическое действие пищи». Еще в начале XX в. было установлено, что любая съеденная пища приводит к более или менее значительному увеличению энергопродукции, которое наблюдается через 30–60 мин после приема пищи и может длиться несколько часов. Организм нуждается в затратах энергии на усвоение пищи, причем наиболее «дорогостоящим» оказалось усвоение белков, менее «дорогим» – усвоение углеводов, и самым «дешевым» – жиров. Оказалось также, что дети тратят на усвоение питательных веществ существенно больше энергии, чем взрослые, – иногда до 50 % от полученного с пищей запаса энергии. Эти затраты энергии снижаются, если пища состоит из смеси белков, жиров и углеводов. Точная причина специфически динамического действия пищи до сих пор не выяснена, хотя установлено, что в этой реакции участвуют гормоны, выделяемые «сытым» желудком. Наиболее вероятной представляется гипотеза, согласно которой поступившие с пищей питательные вещества откладываются «про запас» в имеющиеся для этого депо: жир – в жировой ткани, белки – в мышцах, углеводы – в мышцах и печени (в виде гликогена). Если же имеющиеся депо заполнены, то избыток пищевых веществ просто «сжигается».

Пищеварение

Чтобы стать доступными для метаболических превращений в клетках, пищевые вещества должны пройти предварительную обработку в желудочнокишечном тракте. Только всосавшись в кровь и лимфу из кишечника, белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные соли и вода включаются в обмен веществ. Все эти процессы составляют главную функцию пищеварительной системы.

Возрастные изменения строения и функций пищеварительной системы неразрывно связаны с особенностями жизнедеятельности организма на каждом из этапов онтогенеза, т. е. с энергетическими и пластическими потребностями, с особенностями питания.

Ротовая полость  . Пищеварение начинается с полости рта, где происходит первичная механическая и ферментативная обработка пищи. Первые ферменты, с которыми встречается пища, содержатся в слюне. Секреция слюны у ребенка начинается сразу после рождения, хотя при питании молоком нет необходимости смачивать пищу и гидролизировать отсутствующие в молоке полисахариды. Слюна в этот период играет роль герметизатора ротовой полости при сосании – иначе ребенок заглатывал бы большие количества воздуха, которые раздували бы его желудок и кишечник. С переходом на питание твердой пищей количество образующейся слюны увеличивается. Масса трех пар слюнных желез новорожденного составляет 6 г. В течение первых 6 месяцев жизни она увеличивается в 3 раза и почти в 5 раз в течение первых 2 лет.

После окончания периода молозивного вскармливания в слюне появляется лизоцим, который до того поступал в организм новорожденного с молоком матери. Таким образом, иммунологическая, защитная функция слюны формируется уже в раннем постнатальном онтогенезе. Следует отметить, что, будучи «входными воротами» для множества инфекций, ротоглоточная область обильно снабжена лимфоидной тканью. Так, две небные миндалевидные железы – язычная и носоглоточная – образуют почти полное кольцо лимфоидной ткани, окружающей глотку. Наибольшего развития эти железы достигают в период от 1 года до 5–6 лет, после чего постепенно инволюируют.

Новорожденный секретирует 0,6–6 мл слюны в час, при сосании это количество может возрастать до 24 мл/ч. Секреция слюны у детей школьного возраста колеблется от 12 до 18 мл/ч, причем уже у 7летних детей количество вырабатываемой слюны практически такое же, как у взрослых. У детей до 710 лет слюна имеет слабощелочную реакцию. После начала полового созревания слюна становится слабокислой.

Слюна состоит более чем на 99 % из воды, в которой растворены органические и неорганические вещества. Органические вещества составляют более половины сухого остатка слюны, среди них удается выявить девять белковых компонентов, в том числе альбумины, иммуноактивные альфа, бета и гаммаглобулины, а также ферменты лизоцим и амилазу. Лизоцим – это защитный белок, уничтожающий болезнетворные бактерии. Амилаза – пищеварительный фермент, расщепляющий гигантские полимерные цепи молекул крахмала на более мелкие фрагменты, состоящие из коротких цепочек по 123 мономера глюкозы.

Активность амилазы слюны резко возрастает в течение 1го года жизни, достигая практически тех же значений у годовалого ребенка, что и у взрослого. Наибольшее содержание амилазы в слюне наблюдается в возрасте от 2 до 7 лет, после 13 лет оно заметно снижается. Такая динамика не случайна. Дети раннего возраста могут усваивать большое количество углеводов, которые необходимы для питания их интенсивно развивающегося мозга.

Желудок  . Желудок среднего новорожденного весит 6 г, а площадь его внутренней поверхности составляет примерно 39 см2. По мере увеличения размеров тела абсолютная масса и поверхность слизистой желудка постепенно возрастают. Относительная масса желудка (в % от массы тела) постепенно увеличивается на протяжении первого года жизни ребенка, затем происходит резкое увеличение в связи с переходом на смешанное питание. В целом увеличение относительных размеров желудка продолжается до 5–7 лет, т. е. до полуростового скачка. У взрослого человека относительная величина массы желудка оказывается несколько ниже, чем у детей, ведь ему уже не нужно так много пищи для обеспечения его энергетических и пластических потребностей. Вес желудка взрослого человека составляет свыше 150 г, а площадь слизистой – более 500 см2.

Рис. 14. Упрощенная схема строения женской груди. Видны дольки, где секретируется молоко, а также протоки и синусы по которым молоко направляется к соску

Секреторная функция желудка . Вырабатываемый железами желудка пищеварительный сок содержит ферменты пепсин и трипсин, которые расщепляют молекулы белков пищи на составные части – аминокислоты. В дальнейшем аминокислоты всасываются в кровь и поступают к клеткам тела с током крови. Для того чтобы пепсин и трипсин проявляли высокую активность, необходима кислая среда. Поэтому специальные клетки желудка вырабатывают соляную кислоту. Еще одна группа клеток вырабатывает слизь, которой покрыта вся слизистая желудка, чтобы его не могли разъесть собственные ферменты и кислота.

У новорожденных натощак кислотность желудочного сока очень низкая. Однако через несколько минут после кормления железы желудка начинают активно вырабатывать свой секрет, в том числе – соляную кислоту, и рН быстро снижается. Переваривание молочного белка казеина происходит в желудке новорожденного весьма эффективно. Фермент химозин обеспечивает створаживание молока, попавшего в желудок. Другой фермент – липаза – способствует перевариванию жиров, содержащихся в женском молоке. Кроме того, некоторое количество липазы содержится в самом женском молоке, вырабатываемом грудной железой матери (рис. 14), что еще более облегчает задачу усвоения жиров грудным младенцем. В коровьем молоке липаза практически отсутствует, поэтому при искусственном вскармливании смесями на основе коровьего молока жиры усваиваются значительно медленнее и хуже.

Кислотность желудочного сока у детей до завершения полового созревания понижена по сравнению со взрослыми. Это может служить причиной несколько сниженной резистентности (сопротивляемости) детей к различного рода желудочнокишечным инфекциям.

Наиболее существенные возрастные изменения в секреции желудочного сока происходят до 7 лет, однако на этом процесс развития пищеварительной функции не заканчивается. Лишь после достижения половой зрелости завершается формирование морфофункциональных свойств пищеварительной системы. В подростковом возрасте формируется тип желудочной секреции, тесно связанный с типом конституции. В этом же возрасте нередко начинают проявляться разнообразные отклонения от нормы в деятельности желудочнокишечного тракта, среди которых типичны повышенная и пониженная секреторная активность желудка.

Активность ферментов желудочного сока . Основная функция желудка – начальный гидролиз белков – осуществляется двумя желудочными ферментами: пепсином и гастриксином. Максимальная активность пепсина проявляется при рН 1,5–2,5. Оптимум активности гастриксина соответствует рН 3,0–3,2.

Активность желудочного сока новорожденных детей низкая. По мере развития активность желудочного сока изменяется в соответствии с характером вскармливания, увеличиваясь по мере уменьшения доли грудного молока в пищевом рационе ребенка и перевода его на искусственное питание.

В период грудного вскармливания пищеварение у детей протекает главным образом не в полости желудка, а прямо на поверхности выстилающих его клеток (так называемое «мембранное пищеварение»). Огромное количество специальных выростов – микроскопических ворсинок – обеспечивает быстрое переваривание и очень полное всасывание пищи. При переводе детей на смешанное вскармливание роль полостного гидролиза постепенно увеличивается.

Дальнейшее развитие секреторной активности желудка протекает весьма медленно и в большой мере зависит от характера питания, т. е. от режима, этнических и семейных традиций. Различия между мальчиками и девочками начинают проявляться в возрасте около 8 лет, причем у мальчиков в 10, а у девочек в 9 лет наблюдается напряжение желудочного пищеварения, и этот возраст является переломным моментом в становлении желудочной секреции. У подростков 13–14 лет активность желудочных ферментов резко падает. Причины этого явления не вполне ясны, хотя очевидно, что здесь сказывается влияние процессов полового созревания. К 16–17 годам секреция желудочных желез и активность ферментов подростка достигают уровня взрослого человека. Следует отметить, что уже в детском и подростковом возрасте повышенная и пониженная кислотность желудочного сока становятся весьма распространенным явлением: только 1/3 детей обладают нормальной кислотностью. Это говорит о наличии устойчивых типов желудочной секреции уже в детском возрасте, что необходимо учитывать при организации режима питания детей. Здесь следует проявлять больше гибкости и согласовывать действия взрослых (родителей и воспитателей) с запросами самого ребенка.

Моторная функция желудка . Важной составной частью функции желудочнокишечного тракта является его способность продвигать пищевой комок в направлении от ротового к анальному отверстию. Эвакуация переваренной пищи из желудка необходима как для дальнейшей ее обработки ферментами и всасывания питательных веществ, так и для освобождения желудка в ожидании следующей порции пищи. Первые автоматические движения кишечника у эмбрионов человека отмечаются уже на 7й неделе внутриутробного развития. Для изучения моторной функции желудка используется наружная электрогастрография, позволяющая записывать биотоки желудка с поверхности тела.

У доношенных новорожденных регистрируется низкая амплитуда электрогастрограммы. На первом году жизни величина потенциалов электрогастрограммы существенно нарастает, достигая максимальных значений у детей 1–3 лет, затем в возрасте от 3 до 7 лет снижается и остается стабильной у детей старше 7 лет. Частота перистальтических сокращений у новорожденных детей также оказывается наименьшей, затем нарастает в течение первых 3 лет жизни и стабилизируется уже с 3летнего возраста.

Относительная гиперкинезия желудочнокишечного тракта у детей от 1 года до 3 лет, т. е. в период перехода на смешанное и дефинитивное питание, может иметь важное функциональное значение. Активные сокращения желудка могут способствовать механической обработке пищи. Перемешивание улучшает условия всасывания, а также активизирует процессы пристеночного пищеварения, которое в этом возрасте играет еще очень важную роль.

Нейрогуморальная регуляция пищеварения  . Моторная функция желудочнокишечного тракта регулируется в основном нервными влияниями, причем существенную роль в этом играет мозжечок. Возбуждающие и тормозящие импульсы от мозжечка передаются по блуждающим и чревным нервам. В раннем онтогенезе постепенно усиливаются тормозные влияния нервных центров, а пороги раздражения снижаются. Иными словами, моторная функция желудочнокишечного тракта по мере развития испытывает все большее влияние центральных контролирующих структур.

Управление процессами желудочного пищеварения осуществляется сложным механизмом нейрогуморальной регуляции. Большое значение придается гормону пищеварения – гастрину, который секретируется особыми клетками слизистой оболочки желудка и верхних отделов тонкого кишечника. Секреция гастрина возбуждается ингредиентами пищи, щелочами, механическим растяжением выходного отдела желудка, холинэргической нервной импульсацией, а тормозится соляной кислотой. Последнее обстоятельство имеет важное значение для саморегуляции желудочного кислотовыделения. Гастрин регулирует кислотность желудочного сока, стимулирует секрецию пепсина, а также деятельность поджелудочной железы. Содержание гастрина в крови у детей намного больше, чем у взрослых, причем сильнее всего снижение выделения гормона происходит уже в подростковом возрасте. Это связано с возрастным увеличением чувствительности тканей к гастрину, поэтому его требуется меньше для достижения того же эффекта.

Поджелудочная железа  . В период до 8 лет поджелудочная железа у детей имеет относительно более крупные размеры, чем у взрослых. Возможно, это связано с относительно высокой потребностью детей в углеводах и толерантностью к ним, ведь гормон поджелудочной железы инсулин  определяет способность всех клеток тела усваивать глюкозу из крови. Однако в качестве пищеварительной железы поджелудочная синтезирует многокомпонентный панкреатический  сок, поступающий по специальному протоку в двенадцатиперстную кишку, т. е. в самый верхний отдел кишечника.

Около 72 % от общего количества белков панкреатического сока составляют протеолитические  ферменты, т. е. ферменты, предназначенные для переваривания белков. Протеолитическая активность секрета поджелудочной железы уже в первые месяцы жизни ребенка находится на довольно высоком уровне, который постепенно еще увеличивается, достигая максимума в 4–6 лет. Липолитическая  активность (способность переваривать жиры) также увеличивается к концу первого года жизни и остается высокой до 9летнего возраста. Амилолитическая  активность (способность переваривать углеводы) от рождения до годовалого возраста увеличивается в 3–4 раза, а максимальных значений достигает в возрасте 6–9 лет. Активность панкреатических ферментов при рождении и их дальнейшая динамика сильно зависят от условий существования организма и имеют адаптивный характер.

Печень   – центральный орган межуточного  метаболизма и продуцент важного пищеварительного сока – желчи. Относительная величина массы печени постепенно снижается с возрастом. Это снижение является одним из факторов возрастного снижения интенсивности энергетического обмена, поскольку интенсивность окислительного обмена в печени выше, чем во всех других тканях организма.

Пищеварительная функция печени состоит в выработке желчи – комплекса ферментов, предназначенного для эмульгирования жиров, входящих в состав пищи. Только после того, как жиры превратятся в эмульсию – некое подобие раствора, на них может подействовать фермент липаза, который должен расщепить молекулу жира на глицерин и жирные кислоты. Всасывание нерасщепленных молекул жира в кровь или лимфу невозможно.

Для каждого акта пищеварения требуется довольно значительное количество желчи. Она вырабатывается непрерывно, но не поступает сразу в двенадцатиперстную кишку, а собирается вначале в желчном пузыре, который анатомически входит в состав печени. Выброс накопившейся там желчи зависит от характера пищи и происходит после того, как пищевой комок достиг начального отдела тонкого кишечника. Емкость желчного пузыря ребенка в возрасте до 3 мес равна 3,2 см3, в 1–2 года – 8,5 см3, в 6–9 лет – 33,6 см3, у взрослых – 50–65 см3. С возрастом увеличивается способность желчного пузыря концентрировать желчь. Это, отчасти, связано и с тем, что скорость опорожнения пузыря в детском возрасте выше.

Печень ребенка выделяет желчь с самого первого дня после рождения. Следует учесть, что пища ребенка этого возраста на 100 % состоит из высокодиспергированного продукта – молока, содержащего эмульгированный жир. У здорового взрослого человека в сутки выделяется от 500 до 1200 мл желчи, т. е. 10–11 мл/кг массы тела. У подростков объем выделяемой желчи мало отличается от взрослых.

Кишечное пищеварение  . В тонком кишечнике продолжается процесс переваривания пищи, причем здесь же и происходит всасывание многих продуктов гидролиза белков, жиров и углеводов. Этому способствует анатомическое устройство кишечника (рис. 15). У взрослого человека внутренняя поверхность кишки имеет многочисленные складки и достигает 0,7 м2. При этом на каждом квадратном сантиметре поверхности находится 2–3 тыс. ворсинок, которые увеличивают площадь поверхности до 4–5 м2, что в 2–3 раза превышает поверхность тела человека. Каждая из ворсинок покрыта еще множеством микроворсинок, что многократно увеличивает общую поверхность всасывания. С возрастом существенно изменяется анатомическая длина тонкого и толстого кишечника, а также относительные величины этих показателей. Наиболее интересны изменения длины кишечника по отношению к длине туловища: максимальная величина этого показателя регистрируется у детей 1–4 лет, т. е. в период перехода на смешанное и взрослое питание. В этот же возрастной период у детей наиболее развито пристеночное пищеварение, для которого важна площадь внутренней поверхности тонкой кишки. Относительная длина толстого кишечника в отличие от таковой тонкого кишечника продолжает увеличиваться у детей вплоть до достижения ими взрослости, что, вероятно, связано с увеличением грубых, трудно перевариваемых видов пищи в рационе человека с возрастом.

Рис. 15. Морфология слизистой оболочки кишечника

Возрастные особенности пищеварительной функции кишечника человека изучены мало, что связано с очевидными трудностями методического характера. Тем не менее многочисленные исследования, проведенные на высших животных, позволяют представить себе общую картину онтогенеза кишечного пищеварения.

В раннем постнатальном онтогенезе млекопитающих, когда единственной пищей является материнское молоко, секреция основных ферментов, обеспечивающих пищеварение в желудке и кишечнике, находится на очень низком уровне. Естественно, это ограничивает возможности полостного пищеварения. По мнению академика А.М. Уголева, для усвоения молока в этот период вполне достаточно пристеночного пищеварения. При переходе от молочного питания к дефинитивному меняется не только набор ферментов, но и их распределение вдоль кишечной трубки. На фоне смешанного питания формируются новые взаимоотношения между полостным и пристеночным пищеварением, которые, повидимому, могут меняться в зависимости от характера пищи. В онтогенезе человека соответствующие изменения происходят в течение первых 612 мес в после рождения.

Процессы возрастного развития всасывательной функции кишечника слабо изучены. Известно, что как сахара, так и аминокислоты способны транспортироваться через кишечную мембрану уже у плодов, у новорожденных эта способность быстро нарастает, достигая высоких значений через несколько дней после рождения. Липиды всасываются в слизистой кишечника в раннем постнатальном периоде сильнее, чем у взрослых. Также более интенсивно в раннем возрасте происходит всасывание некоторых витаминов (например, В12). Физиологический смысл этих особенностей кишечного пищеварения в раннем возрасте очевиден.

В толстом кишечнике всасывается главным образом вода, и формируются каловые массы. Однако в ограниченном количестве здесь может всасываться глюкоза. Иногда этим пользуются в лечебных целях (клизмы). Разнообразные расстройства кишечника, вызванные кишечными бактериями или вирусами, резко снижают проницаемость толстого кишечника для воды, и в результате образуются жидкие испражнения. В некоторых случаях (дизентерия, холера) это может приводить к тяжелому обезвоживанию организма и опасно для жизни.

Для детей характерна повышенная проницаемость кишечной стенки. Изза этого иногда в кровь попадают нерасщепленные белковые молекулы, которые могут вызывать иммунный ответ организма. Отсюда частое проявление кожных аллергических реакций и разного рода токсикозов у детей до 7–8 лет в ответ на поступление в организм тех или иных видов пищи. В частности, детям раннего возраста не рекомендуется употреблять цитрусовые и другие экзотические фрукты, ибо они нередко вызывают аллергические реакции. Любопытно, что в теплых странах (например, в США), где цитрусовые распространены особенно широко, врачи не рекомендуют давать детям яблочный сок по той же причине. Из этого примера ясно, что сенсибилизация (возникновение чувствительности к тому или иному веществу) к тем или иным аллергенам в большой мере зависит от местных условий и является не врожденной, а адаптивной реакцией.

Как и желудок, кишечник по всей своей длине имеет гладкомышечный слой, обеспечивающий его периодические спастические сокращения – перистальтику. Эти сокращения, происходящие каждые 5–6 с, способствуют лучшему перевариванию и всасыванию пищевых веществ, а также продвижению пищевого комка в одном направлении. У детей перистальтика кишечника выражена слабее, чем у взрослых, в том числе – изза меньшего развития мускульного слоя кишки.

Рвотный рефлекс  . Механическое или химическое раздражение слизистой желудка или тонкого кишечника может привести к рвоте. Это защитный рефлекс, позволяющий организму избавиться от причины, вызвавшей раздражение. Некоторые запахи и вкусовые ощущения также могут приводить к рвоте: обычно это бывает связано с предыдущими предъявлениями данного раздражителя и протекает по механизму условного рефлекса. Центр рвоты находится в продолговатом мозге, и его раздражение может быть также следствием алкогольного отравления или перевозбуждения вестибулярного аппарата (укачивание). Рвотный рефлекс реализуется как сильные перистальтические сокращения кишечника, желудка и пищевода в обратном направлении. Эти сокращения гладких мышц пищеварительного тракта сочетаются с рефлекторными резкими сокращениями поперечнополосатых мышц брюшной стенки и диафрагмы. В результате содержимое верхнего отдела кишечника и желудка выбрасывается через рот наружу. Это порой спасает организм от тяжелого отравления. Рвоту можно вызвать искусственно, механически раздражая рефлексогенную зону – корень языка. Отвары некоторых трав обладают рвотным действием, что используется для промывания желудка в случаях отравления (обычно в сочетании с содовым раствором). В процессе рвоты важно следить, чтобы рвотные массы не попали в дыхательные пути. У грудных младенцев часто после кормления бывает срыгивание части полупереваренного молока, которое по механизму мало отличается от рвоты. По этой причине ребенка нельзя укладывать в постель сразу после кормления, необходимо некоторое время подержать его на руках в вертикальном положении или в наклонной позе затылком вверх. В такой позиции срыгнутое молоко не попадет в дыхательные пути. Если же ребенка сразу после кормления положить на спину, то он может захлебнуться своей отрыжкой. Это одна из наиболее распространенных причин внезапной смерти младенцев первых месяцев жизни.

Выделительная система

Метаболические процессы, происходящие в каждой клетке, наряду с образованием полезных, нужных клетке и организму веществ, наряду с производством энергии и выполнением физиологических функций, приводят к образованию отработанных продуктов и шлаков, которые необходимо удалить из организма. В самых больших количествах в результате окислительных реакций образуются вода и углекислый газ. Поступая из работающих клеток в кровь, углекислый газ соединяется с гемоглобином либо просто растворяется в плазме и переносится с током крови к легким, где выбрасывается из организма в процессе дыхания. Небольшая часть метаболической воды (т. е. воды, образовавшейся в результате внутриклеточных биохимических реакций) также выходит из организма через легкие, поскольку выдыхаемый воздух всегда насыщен парами воды. Однако бо́льшая часть воды, а также другие – негазообразные – вещества, подлежащие удалению, выводятся из организма иным путем. Некоторая их часть (иногда довольно значительная) выводится в виде пота – особенно при тяжелой и длительной мышечной работе, а также в условиях жары. Но все же бо́льшая часть (до 80 %) метаболической воды и растворенных в ней конечных продуктов обмена выводится через почки.

Почки в организме человека являются полифункциональным органом. Они не только выводят лишнюю воду, соли, мочевину и другие ненужные вещества из организма, но также обеспечивают постоянство (гомеостаз ) концентрации осмотически активных веществ (осморегуляция ), объема жидких сред организма (волюморегуляция ), концентрации отдельных ионов (ионорегуляция ) и кислотнощелочное равновесие. Кроме того, почки вырабатывают некоторые гормоны и другие биологически активные вещества, участвующие в регуляции обменных процессов в организме.

Развитие почки как органа  . Почки формируются на весьма ранних стадиях развития. Уже на 9й неделе внутриутробной жизни почки плода начинают функционировать. Изменение потребления воды и солей матерью вызывает адекватное изменение почечной функции у плода. К моменту рождения масса почек у детей составляет примерно 50 г, или 0,66 г на 100 г массы тела. Почки новорожденного имеют дольчатое строение, которое обычно исчезает к 2–5 годам. Наиболее интенсивный рост наблюдается в первые 1,5–2 года жизни, в 810 и 14–18 лет. К 22–25 годам почки достигают веса 270 г (0,45 % от массы тела). К 5–6 годам иннервация почек у детей соответствует таковой у взрослых.

Рис. 16. Схема строения нефрона

Механизм работы почек  . К почкам – парному бобовидному органу, расположенному с двух сторон от позвоночника в поясничном отделе брюшной полости, – подходят крупные кровеносные сосуды. Кровь приносит с собой воду и растворенные в ней продукты, подлежащие удалению. В ткани почек кровеносные сосуды многократно разветвляются и превращаются в тончайшие капилляры, которые сворачиваются во множество клубочков. Каждый такой клубочек окружен специальной почечной капсулой, в которой собирается первичная моча. Из капсулы выходит извитой каналец, по которому моча продвигается от клубочка в сторону лоханки. Каналец оплетен кровеносными капиллярами, тесно соприкасающимися со стенками извитого канальца. Капилляры соединяются в более крупные сосуды (венулы) и впадают в почечную вену, которая и выносит из почек уже очищенную кровь. Капилляры вместе с капсулой и почечным канальцем представляют собой единое анатомофизиологическое устройство, которое называется нефрон  (рис. 16). Таких нефронов в каждой почке около 1 млн. Общая длина почечных трубочек, по которым проходит жидкость в процессе их работы, достигает 130 км.

Кровь поступает в капиллярную сеть нефрона под большим давлением. Стенки капилляров не пропускают кровяные клетки, зато жидкая фракция крови почти полностью выходит в полость капсулы. Так образуется первичная моча, которая практически не отличается по составу от плазмы крови. За сутки ее образуется около 170 л. Очевидно, что выделение такого количества жидкости из организма невозможно. Поэтому вслед за клубочковой фильтрацией наступает другой этап работы почек – реабсорбция, т. е. возврат в кровь воды и целого ряда нужных организму веществ. Эти процессы протекают в месте плотного соприкосновения капилляров с почечным извитым канальцем. Сначала капилляры вновь набирают утерянную в процессе фильтрации воду, а потом происходит выравнивание концентраций одних солей и метаболитов и повышение концентрации других, которые подлежат выделению. Клетки почек тратят на эту работу довольно значительное количество энергии. В результате моча сильно концентрируется, и ее объем достигает 1,5–2 л в сутки. По мочеточнику готовая моча поступает в мочевой пузырь.

Возрастные особенности выделительной функции  . Важным условием эффективной деятельности почек является адекватный уровень их кровоснабжения. В условиях покоя у новорожденных в почки поступает всего 5 % минутного объема крови, тогда как у взрослых – 20–25 %. Значительное увеличение почечного кровоснабжения наблюдается в течение 810 нед после рождения. Уже к 3му году жизни суммарный почечный кровоток практически достигает уровня взрослого человека.

Новорожденные при любом водном режиме выводят гипотоническую (малоконцентрированную) мочу. В основе низкой концентрирующей способности их почек лежат: 1) морфологическая незрелость почек; 2) положительный азотистый баланс; 3) нечувствительность почек к антидиуретическому гормону. При искусственном вскармливании коровьим молоком, содержащим больше солей и белков по сравнению с женским, концентрирующая способность развивается раньше, чем при грудном питании.

Изза сниженной способности концентрировать мочу ребенок затрачивает примерно вдвое больше воды, чем взрослый, на выведение одного и того же количества осмотически активных веществ. Вместе с высокими потерями воды через кожу и легкие это создает известную напряженность водного баланса ребенка. При грудном вскармливании эта напряженность выражена меньше, чем при вскармливании коровьим молоком. Замена женского молока эквивалентным количеством коровьего увеличивает нагрузку на почки в 4,5 раза. Соответственно, возрастает и потребность в воде. Способность к реабсорбции у детей раннего возраста снижена по сравнению со взрослыми. Так, канальцевая реабсорбция жидкости у новорожденных составляет 78–89 %, а у взрослых – 98–99,5 %.

Созревание осморегулирующих механизмов у человека проходит несколько этапов, наиболее важные вехи на этом пути – возраст 7–8 мес, 2–3 года и 10–11 лет. Тем не менее относительная напряженность водносолевого обмена, особенно в экстремальных ситуациях, отмечается в течение всего периода детства.

Регуляция кислотнощелочного равновесия  . Почки участвуют в поддержании кислотнощелочного равновесия благодаря способности секретировать водородный ион, выделяя кислую мочу (рН менее 4,4). Ребенок уже с первых дней жизни может выделять кислую мочу, однако эта способность у него ниже, чем у взрослого.

Так, почка взрослого выводит за 8 ч 20 % от общего количества введенной кислоты, а детская – только 10 %. Однако в норме почки ребенка способны удовлетворительно поддерживать это равновесие, особенно при грудном вскармливании.

Возрастные особенности водносолевого обмена  . Формирование гомеостатических функций почек отражает их способность к сохранению водносолевого баланса организма, который определяется количеством жидкости в различных средах, их ионным составом, осмолярностью и кислотнощелочным равновесием.

Наиболее распространенным и важным соединением в организме человека является вода. В водной среде осуществляются все химические, обменные и транспортные процессы, она служит универсальным растворителем продуктов питания и обмена. На долю жидкости приходится 58–80 % массы тела.

К моменту рождения ребенка содержание воды в организме составляет 75–80 % его массы и зависит от степени зрелости. У недоношенных количество жидкости больше в связи с незрелостью регуляторных механизмов, повышенной гидрофильностью тканей и незначительным содержанием жира. С возрастом относительное количество ее уменьшается, особенно интенсивно в первые годы жизни. К 3–5 годам общее количество жидкости (в %) достигает уровня взрослого человека (табл. 7).

Таблица 7 

Возрастные особенности содержания и распределения жидкости в организме (в % от массы тела) 

Возрастной периодОбщее содержание внеклеточного и внутриклеточного секторовВодный секторсосудистыйинтерстициальныйвнеклеточныйвнутриклеточныйЭмбриональный85975827Новорожденности7080563545405030Грудной6570530353515 лет627051522303540Старше 5 лет60705151720244045Вода в организме находится в трех секторах (рис. 17): сосудистом (плазма крови), интерстициальном (межтканевая жидкость) и внутриклеточном (клеточная плазма). Распределение жидкости в них зависит от возраста (см. табл. 7). По мере развития организма относительный объем внеклеточной жидкости уменьшается главным образом за счет интерстициального пространства, а внутриклеточный сектор возрастает в основном благодаря увеличению количества клеток.

Рис. 17. Схема жидкостных пространств организма. Представлены округленные значения для человека массой 70 кг

Несмотря на то что в раннем возрасте на единицу массы тела приходится больше воды, детский организм существенно хуже взрослого противостоит потерям жидкости. Такое напряжение водного баланса в определенной степени связано с тем, что у детей интенсивность обмена веществ и площадь поверхности тела, приходящиеся на единицу массы, относительно больше, чем у взрослых. В результате этого потери воды через легкие и кожу у новорожденных в 2 раза превышают аналогичные потери у взрослых.

С возрастом изменяется и количество жидкости, экскретируемой почками. Хотя абсолютная скорость мочеотделения увеличивается, однако в расчете на 1 кг массы тела (или другую стандартную величину) наблюдается снижение суточного диуреза с 90110 мл/кг у новорожденных до 60–80 мл/кг в 2–3 года и 20–30 мл/кг у взрослых. На выведение одного и того же количества органических и неорганических веществ новорожденные дети затрачивают в 2–3 раза больше воды, чем взрослые. Именно это обстоятельство и диктует повышенную потребность ребенка в воде. Общий баланс воды у детей и взрослых представлен в табл. 8.

У детей по сравнению со взрослыми существенно выше суточный обмен воды. У новорожденных он составляет примерно половину объема внеклеточной жидкости (700 мл из 1400 мл), тогда как в зрелом возрасте – 1/7 (200 из 1400 мл). Кроме того, у детей фиксированный резерв жидкости весьма мал, вода более подвижна в связи с недоразвитием соединительной ткани. У новорожденных и грудных детей не развито чувство жажды, что также обусловливает их склонность к обезвоживанию.

В целом у детей водный обмен характеризуется высокой лабильностью и напряженностью, а при патологических состояниях значительно быстрее, чем у взрослых, развиваются его нарушения.

Таблица 8 

Общий баланс воды (в мл на 1 кг массы тела) у детей и взрослых (по Ю.Е. Вельтищеву, 1983) 

Баланс водыРебенок (масса тела, кг)Взрослыймасса тела менее 10 кгмасса тела 10–40 кгПоступление воды120150701204050Потери через:почки205020321116кишечник2,5–4,02,4–4,01,3–2,7«неощутимые»7,530,012,024,08,013,0Все потери30,084,034,460,020,331,7Регуляция водносолевого обмена  . Поддержание осмотической концентрации, ионного состава и объема жидкостей внутренней среды организма обеспечивается деятельностью специальных нейрогормональных систем, в основе которых лежат осмо, ионо и волюморегулирующие рефлексы. Информационным звеном этих рефлексов являются специфические осмо, ионо и волюморецепторы, широко представленные в организме человека. Особое значение имеют рецепторы, локализованные в кровеносных сосудах и ткани печени, поскольку они первыми улавливают отклонения физикохимических показателей крови при всасывании воды, солей и питательных веществ из желудочнокишечного тракта. В управлении гомеостатической деятельностью почек участвуют гипоталамус, ретикулярная формация и кора больших полушарий. Активность почки регулируется двумя гормонами гипофиза – вазопрессином и окситоцином. Наряду с этими гипофизарными нейропептидами, значительную роль в регуляции почечных процессов играют минерало и глюкокортикоиды коры надпочечников, гормоны щитовидной и паращитовидной желез, катехоламины, инсулин, эпифизарные факторы, простагландины.

В процессе онтогенеза происходит постепенное созревание различных элементов функциональной системы, регулирующей водносолевой гомеостаз, благодаря чему увеличиваются резервные возможности организма по поддержанию водноэлектролитного равновесия. Морфофункциональное развитие почек происходит в течение длительного времени. Раньше всего возникает способность системы регулировать содержание воды в организме. Поэтому уже к 7 годам детский организм достаточно эффективно устраняет избыток воды и экономит жидкость при ее недостатке. Что же касается ионной регуляции, то она формируется только к 10–11 годам. При этом у детей одного и того же календарного возраста не всегда одинаковый уровень развития функций почек. То есть у разных детейодногодок уровень развития гомеостатической системы может соответствовать более старшему или более младшему возрасту.

Мочеиспускание  . Поступающая по мочеточнику моча собирается в мочевом пузыре – гладкомышечном мешковидном органе, внутренние стенки которого выстланы эпителиальной тканью, а выход из него запирается специальным кольцеобразным мышечным сфинктером. Скопившаяся в мочевом пузыре моча растягивает его стенки и раздражает расположенные там механорецепторы. Дуга мочеиспускательного рефлекса замыкается через спинномозговой центр, расположенный в крестцовом отделе. Импульсы от спинного мозга заставляют сфинктер расслабиться, а гладкую мускулатуру стенок пузыря сократиться. В результате моча выливается наружу через мочеиспускательный канал. Однако все взрослые млекопитающие, в том числе человек, умеют сознательно управлять актом мочеиспускания. Это обеспечивается контролем со стороны коры головного мозга на основе условных рефлексов. Обычно эти рефлексы у детей формируются к 2 годам настолько прочно, что спонтанное мочеиспускание не происходит ни днем, ни ночью. Однако разного рода стрессы, переутомление, переохлаждение, нарушения сна, неправильный двигательный режим, а также чрезмерные физические и психические напряжения могут приводить к ослаблению этого рефлекса даже у детей школьного возраста вплоть до полового созревания. Тогда возникает ночное недержание мочи – энурез . Дети нередко очень чувствительны к этому своему «недостатку», хотя их вины в этом обычно нет. Ни в коем случае нельзя упрекать и тем более наказывать ребенка в подобной ситуации. Помочь в преодолении этого функционального нарушения могут врачи – психоневролог, уролог и невропатолог.

Вопросы и задания

1. Как закон сохранения энергии реализуется в деятельности организма?

2. Что такое биологическое окисление и как оно происходит?

3. Зачем организму энергия?

4. Назовите три основных способа получения энергии в клетке.

5. Что такое энергетический обмен и как он изменяется с возрастом?

6. Как с возрастом меняются способы терморегуляции организма?

7. Из чего состоит пища человека?

8. Сколько нужно пищи ребенку и взрослому?

9. Что такое витамины, зачем они нужны? Назовите источники витаминов.

10. Перечислите особенности пищеварения младенца.

11. Что происходит с пищей в желудке и чем желудок ребенка отличается от желудка взрослого?

12. Что происходит с пищей в кишечнике и чем кишечник ребенка отличается от кишечника взрослого?

13. Что делают и как устроены почки?

14. В чем особенность выделительной системы детей?

15. Что такое энурез и почему он возникает?

Юрий Савченков, Ольга Солдатова, Сергей Шилов
Возрастная физиология (физиологические особенности детей и подростков). Учебник для вузов

Рецензенты:

Ковалевский В. А., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой психологии детства Красноярского государственного педагогического университета им. В. П. Астафьева,

Манчук В. Т., д.м.н., член-корр. РАМН, профессор кафедры поликлинической педиатрии КрасГМУ, директор НИИ медицинских проблем севера СО РАМН

© Коллектив авторов, 2013

© ООО «Гуманитарный издательский центр ВЛАДОС», 2013

Введение

Организм ребенка – чрезвычайно сложная и в то же время очень ранимая социально-биологическая система. Именно в детском возрасте закладываются основы здоровья будущего взрослого человека. Адекватная оценка физического развития ребенка возможна лишь при учете особенностей соответствующего возрастного периода, сопоставления показателей жизнедеятельности данного ребенка с нормативами его возрастной группы.

Возрастная физиология изучает функциональные особенности индивидуального развития организма в течение всей его жизни. На основе данных этой науки разрабатываются методы обучения, воспитания и охраны здоровья детей. В случае несоответствия методов воспитания и обучения возможностям организма на каком-либо этапе развития, рекомендации могут оказаться малоэффективными, вызвать негативное отношение ребенка к учебе и даже спровоцировать различные заболевания.

По мере роста и развития ребенка почти все физиологические параметры претерпевают значительные изменения: меняются показатели крови, деятельность сердечно-сосудистой системы, дыхания, пищеварения и т. д. Знания различных физиологических параметров, характерных для каждого возрастного периода, необходимы для оценки развития здорового ребенка.

В предлагаемом издании обобщены и классифицированы по системам особенности возрастной динамики основных физиологических параметров здоровых детей всех возрастных групп.

Пособие по возрастной физиологии представляет собой дополнительный учебный материал по физиологическим особенностям детей разного возраста, необходимый для усвоения студентами, которые обучаются в педагогических высших и средних специальных учебных заведениях и уже знакомы с общим курсом физиологии и анатомии человека.

В каждом разделе книги дается краткое описание основных направлений онтогенеза показателей конкретной физиологической системы. В данном варианте пособия существенно расширены разделы «Возрастные особенности высшей нервной деятельности и психических функций», «Возрастные особенности эндокринных функций», «Возрастные особенности терморегуляции и обмена веществ».

Эта книга содержит описания многочисленных физиологических и биохимических показателей и будет полезной в практической работе не только будущих педагогов, дефектологов, детских психологов, но и будущих педиатров, а также уже работающих молодых специалистов и старшеклассников, желающих пополнить свои знания о физиологических особенностях детского организма.

Глава 1
Возрастная периодизация

Закономерности роста и развития детского организма. Возрастные периоды развития ребенка

Ребенок – это не взрослый в миниатюре, а организм, для каждого возраста относительно совершенный, со своими морфологическими и функциональными особенностями, для которых закономерна динамика их течения от рождения до половой зрелости.

Организм ребенка – чрезвычайно сложная и в то же время очень ранимая социально-биологическая система. Именно в детском возрасте закладываются основы здоровья будущего взрослого человека. Адекватная оценка физического развития ребенка возможна лишь при учете особенностей соответствующего возрастного периода, сопоставления показателей жизнедеятельности конкретного ребенка с нормативами его возрастной группы.

Рост и развитие часто употребляются как тождественные понятия. Между тем их биологическая природа (механизм и последствия) различна.

Развитие представляет собой процесс количественных и качественных изменений в организме человека, сопровождающийся повышением уровня его сложности. Развитие включает в себя три основных взаимосвязанных фактора: рост, дифференцировку органов и тканей и формообразование.

Рост – это количественный процесс, характеризующийся увеличением массы организма за счет изменения числа клеток и их размеров.

Дифференцировка – это появление специализированных структур нового качества из малоспециализированных клеток-предшественниц. Например, нервная клетка, закладывающаяся в составе нервной трубки эмбриона (зародыша), потенциально может выполнять любую нервную функцию. Если нейрон, мигрирующий в зрительную область головного мозга, пересадить в область, ответственную за слух, он превратится не в зрительный, а в слуховой нейрон.

Формообразование – это приобретение организмом присущих ему форм. Например, ушная раковина приобретает форму, присущую взрослому человеку, к 12 годам.

В тех случаях, когда во множестве различных тканей организма одновременно происходят интенсивные ростовые процессы, отмечают так называемые скачки роста. Это проявляется в резком увеличении продольных размеров тела за счет увеличения длины туловища и конечностей. В постнатальный период онтогенеза человека такие «скачки» наиболее выражены:

в первый год жизни, когда происходит полуторакратное увеличение длины и трех-четырехкратное увеличение массы тела;

в возрасте 5–6 лет, когда преимущественно за счет роста конечностей ребенок достигает примерно 70 % длины тела взрослого человека;

13–15 лет – пубертатный скачок роста за счет увеличения длины тела и конечностей.

Развитие организма с момента рождения и до наступления зрелости происходит в постоянно меняющихся условиях внешней среды. Поэтому развитие организма носит адаптивный, или приспособительный, характер.

Для обеспечения приспособительного результата различные функциональные системы созревают неодновременно и неравномерно, включаясь и сменяя друг друга в разные периоды онтогенеза. В этом заключается суть одного из определяющих принципов индивидуального развития организма – принципа гетерохронии, или неодновременного созревания органов и систем и даже частей одного и того же органа.

Сроки созревания различных органов и систем зависят от их значимости для жизни организма. Быстрее растут и развиваются те органы и функциональные системы, которые являются наиболее жизненно важными на данном этапе развития. За счет объединения отдельных элементов того или иного органа с наиболее рано созревающими элементами другого органа, принимающего участие в реализации той же функции, осуществляется минимальное обеспечение жизненно важных функций, достаточное для определенного этапа развития. Например, для обеспечения приема пищи к моменту рождения из лицевых мышц первой созревает круговая мышца рта; из шейных – мышцы, отвечающие за поворот головы; из рецепторов языка – рецепторы, расположенные у его корня. К этому же времени созревают механизмы, отвечающие за координацию дыхательных и глотательных движений и обеспечивающие непопадание молока в дыхательные пути. Тем самым обеспечиваются необходимые действия, связанные с питанием новорожденного: захват и удержание соска, сосательные движения, направление пищи по соответствующим путям. Вкусовые ощущения передаются через рецепторы языка.

Приспособительный характер гетерохронного развития систем организма отражает еще один из общих принципов развития – надежность функционирования биологических систем. Под надежностью биологической системы понимается такой уровень организации и регуляции процессов, который способен обеспечить жизнедеятельность организма в экстремальных условиях. Она базируется на таких свойствах живой системы, как избыточность элементов, их дублирование и взаимозаменяемость, быстрота возврата к относительному постоянству и динамичность отдельных звеньев системы. Примером избыточности элементов может являться тот факт, что в период внутриутробного развития в яичниках закладывается от 4000 до 200 000 первичных фолликулов, из которых в дальнейшем образуются яйцеклетки, а за весь репродуктивный период созревает только 500–600 фолликулов.

Механизмы обеспечения биологической надежности существенно изменяются в ходе онтогенеза. На ранних этапах постнатальной жизни надежность обеспечивается генетически запрограммированным объединением звеньев функциональных систем. В ходе развития по мере созревания коры головного мозга, обеспечивающей высший уровень регуляции и контроля функций, возрастает пластичность связей. Благодаря этому происходит избирательное формирование функциональных систем в соответствии с конкретной ситуацией.

Другой важной особенностью индивидуального развития детского организма является наличие периодов высокой чувствительности отдельных органов и систем к воздействию факторов среды – сенситивных периодов. Это периоды, когда система быстро развивается и ей необходим приток адекватной информации. Например, для зрительной системы адекватной информацией являются кванты света, для слуховой системы – звуковые волны. Отсутствие или дефицит такой информации приводит к отрицательным последствиям, вплоть до несформированности той или иной функции.

Следует обратить внимание на то, что онтогенетическое развитие сочетает периоды эволюционного, или постепенного, морфофункционального созревания и периоды революционных, переломных скачков развития, связанных как с внутренними (биологическими), так и с внешними (социальными) факторами. Это так называемые критические периоды. Несоответствие средовых воздействий особенностям и функциональным возможностям организма на этих этапах развития может иметь пагубные последствия.

Первым критическим периодом принято считать этап раннего постнатального развития (до 3 лет), когда происходит наиболее интенсивное морфофункциональное созревание. В процессе дальнейшего развития критические периоды возникают в результате резкой смены социально-средовых факторов и их взаимодействия с процессами морфофункционального созревания. Такими периодами являются:

возраст начала обучения (6–8 лет), когда качественная перестройка морфофункциональной организации головного мозга приходится на период резкой смены социальных условий;

начало полового созревания – пубертатный период (у девочек – 11–12 лет, у мальчиков -13–14 лет), который характеризуется резким повышением активности центрального звена эндокринной системы – гипоталамуса. В результате происходит значительное снижение эффективности корковой регуляции, определяющей произвольную регуляцию и саморегуляцию. Между тем именно в это время повышаются социальные требования к подростку, что иногда приводит к несоответствию предъявляемых требований и функциональных возможностей организма, следствием чего может быть нарушение физического и психического здоровья ребенка.

Возрастная периодизация онтогенеза растущего организма. Выделяют два основных периода онтогенеза: антенатальный и постнатальный. Антенатальный период представлен эмбриональным периодом (от зачатия до восьмой недели внутриутробного периода) и плодным (от девятой до сороковой недели). Обычно беременность продолжается 38–42 недели. Постнатальный период охватывает промежуток от рождения до естественной смерти человека. Согласно возрастной периодизации, принятой на специальном симпозиуме в 1965 г., в постнатальном развитии детского организма выделяют следующие периоды:

новорожденный (1–30 дней);

грудной (30 дней – 1 год);

раннее детство (1–3 года);

первое детство (4–7 лет);

второе детство (8–12 лет – мальчики, 8–11 лет – девочки);

подростковый (13–16 лет – мальчики, 12–15 лет – девочки);

юношеский (17–21 год юноши, 16–20 лет – девушки).

Рассматривая вопросы возрастной периодизации, необходимо иметь в виду, что границы этапов развития весьма условны. Все возрастные структурно-функциональные изменения в организме человека происходят под влиянием наследственности и условий внешней среды, т. е. зависят от конкретных этнических, климатических, социальных и других факторов.

Наследственность определяет потенциальные возможности физического и умственного развития индивидуума. Так, например, с особенностями генотипа связана низкорослость африканских пигмеев (125–150 см) и высокорослость представителей племени ватусси. Однако в каждой группе встречаются индивидуумы, у которых этот показатель может значительно отличаться от средней возрастной нормы. Отклонения могут возникать вследствие воздействия на организм различных факторов внешней среды, таких, как питание, эмоциональные и социально-экономические факторы, положение ребенка в семье, взаимоотношения с родителями и сверстниками, уровень культуры общества. Эти факторы могут нарушать рост и развитие ребенка, а могут и наоборот, стимулировать их. Поэтому показатели роста и развития детей одного календарного возраста могут в значительной степени различаться. Общепринято формирование групп детей в дошкольных учреждениях и классов в общеобразовательных школах по календарному возрасту. В связи с этим воспитатель и педагог должны учитывать индивидуальные психофизиологические особенности развития.

Задержка роста и развития, называемая ретардацией, или опережающее развитие – акселерация – свидетельствуют о необходимости определять биологический возраст ребенка. Биологический возраст, или возраст развития отражает рост, развитие, созревание, старение организма и определяется совокупностью структурных, функциональных и приспособительных особенностей организма.

Биологический возраст определяется по ряду показателей морфологической и физиологической зрелости:

по пропорциям тела (соотношению длины туловища и конечностей);

степени развития вторичных половых признаков;

скелетной зрелости (порядок и сроки окостенения скелета);

зубной зрелости (сроки прорезывания молочных и коренных зубов);

уровню обмена веществ;

особенностям сердечно-сосудистой, дыхательной, нейроэндокринной и других систем.

При определении биологического возраста учитывается также уровень психического развития индивида. Все показатели сопоставляются со стандартными показателями, характерными для данной возрастной, половой и этнической группы. При этом для каждого возрастного периода важно учитывать наиболее информативные показатели. Например, в пубертатном периоде – нейроэндокринные изменения и развитие вторичных половых признаков.

Для упрощения и стандартизации среднего возраста организованной группы детей принято считать возраст ребенка равным 1 месяцу, если его календарный возраст находится в интервале от 16 дней до 1 месяца 15 дней; равным 2 месяцам – если его возраст от 1 месяца 16 дней до 2 месяцев 15 дней и т. д. После первого года жизни и до 3 лет: к 1,5 годам относят ребенка с возрастом от 1 года 3 месяцев до 1 года 8 месяцев и 29 дней, к втором годам – от 1 года 9 месяцев до 2 лет 2 месяцев 29 дней и т. д. После 3 лет с годичными интервалами: к 4 годам относятся дети в возрасте от 3 лет 6 месяцев до 4 лет 5 месяцев 29 дней и т. д.

Глава 2
Возбудимые ткани

Возрастные изменения структуры нейрона, нервного волокна и нервно-мышечного синапса

Различные типы нервных клеток в онтогенезе созревают гетерохронно. Наиболее рано, еще в эмбриональном периоде, созревают крупные афферентные и эфферентные нейроны. Мелкие клетки (интернейроны) созревают постепенно в период постнатального онтогенеза под действием средовых факторов.

Отдельные части нейрона также созревают не одновременно. Дендриты вырастают значительно позже аксона. Их развитие происходит только после рождения ребенка и в значительной мере зависит от притока внешней информации. Число ветвлений дендрита и количество шипиков растет пропорционально числу функциональных связей. Наиболее разветвленную сеть дендритов с большим количеством шипиков имеют нейроны коры головного мозга.

Миелинизация аксонов начинается еще в период внутриутробного развития и происходит в следующем порядке. Раньше всего покрываются миелиновой оболочкой периферические волокна, затем волокна спинного мозга, ствола мозга (продолговатый и средний мозг), мозжечка и последними – волокна коры головного мозга. В спинном мозге двигательные волокна миелинизируются раньше (к 3–6 месяцам жизни), чем чувствительные (к 1,5–2 годам). Миелинизация волокон головного мозга происходит в другой последовательности. Здесь раньше других миелинизируются чувствительные волокна и сенсорные области, тогда как двигательные – только через 6 месяцев после рождения, а то и позже. В основном миелинизация завершается к 3 годам, хотя рост миелиновой оболочки продолжается приблизительно до 9–10 лет.

Возрастные изменения затрагивают и синаптический аппарат. С возрастом в синапсах повышается интенсивность образования медиаторов, возрастает количество рецепторов постсинаптической мембраны, которые реагируют на эти медиаторы. Соответственно по мере развития увеличивается скорость проведения импульсов через синапсы. Приток внешней информации определяет количество синапсов. В первую очередь формируются синапсы спинного мозга, а затем других отделов нервной системы. Причем, сначала созревают возбудительные синапсы, потом тормозные. Именно с созреванием тормозных синапсов связано усложнение процессов переработки информации.

Глава 3
Физиология центральной нервной системы

Анатомо-физиологические особенности созревания спинного и головного мозга

Спинной мозг заполняет полость позвоночного канала и имеет соответствующее сегментарное строение. В центре спинного мозга расположено серое вещество (скопление тел нервных клеток), окруженное белым веществом (скоплением нервных волокон). Спинной мозг обеспечивает двигательные реакции туловища и конечностей, некоторые вегетативные рефлексы (тонус сосудов, мочеиспускание и др.) и проводниковую функцию, т. к. через него проходят все чувствительные (восходящие) и двигательные (нисходящие) пути, по которым устанавливается связь между различными частями ЦНС.

Спинной мозг развивается раньше, чем головной мозг. На ранних стадиях развития плода спинной мозг заполняет всю полость позвоночного канала, а затем начинает отставать в росте и к моменту рождения заканчивается на уровне третьего поясничного позвонка.

К концу первого года жизни спинной мозг занимает такое же положение в позвоночном канале, как и у взрослых (на уровне первого поясничного позвонка). При этом сегменты грудного отдела спинного мозга растут быстрее, чем сегменты поясничного и крестцового отделов. В толщину спинной мозг растет медленно. Наиболее интенсивное увеличение массы спинного мозга происходит к 3 годам (в 4 раза), а к 20 годам его масса становится как у взрослого человека (в 8 раз больше, чем у новорожденного). Миелинизация нервных волокон спинного мозга начинается с двигательных нервов.

К моменту рождения продолговатый мозг и мост уже сформированы. Хотя созревание ядер продолговатого мозга продолжается до 7 лет. Отличается от взрослых и расположение моста. У новорожденных мост находится несколько выше, чем у взрослых. Это различие исчезает к 5 годам.

Мозжечок у новорожденных еще недоразвит. Усиленный рост и развитие мозжечка наблюдается на первом году жизни и в период полового созревания. Миелинизация его волокон заканчивается примерно к 6 месяцам жизни. Полное же формирование клеточных структур мозжечка осуществляется к 7–8 годам, а к 15–16 годам его размеры соответствуют уровню взрослого.

Форма и строение среднего мозга у новорожденного почти не отличается от взрослого. Постнатальный период созревания структур среднего мозга сопровождается в основном пигментацией красного ядра и черной субстанции. Пигментация нейронов красного ядра начинается с двухлетнего возраста и заканчивается к 4 годам. Пигментация нейронов черной субстанции начинается с шестого месяца жизни и достигает максимума к 16 годам.

К промежуточному мозгу относятся две важнейшие структуры: таламус или зрительный бугор, и подбугровую область – гипоталамус. Морфологическое разграничение этих структур происходит на третьем месяце внутриутробного развития.

Таламус – многоядерное образование, связанное с корой больших полушарий. Через его ядра в соответствующие ассоциативные и сенсорные зоны коры головного мозга передается зрительная, слуховая и соматосенсорная информация. Ядра ретикулярной формации промежуточного мозга активируют нейроны коры, воспринимающие эту информацию. К моменту рождения большая часть его ядер хорошо развита. Усиленный рост таламуса имеет место в четырехлетнем возрасте. Размеров взрослого таламус достигает к 13 годам.

Гипоталамус, несмотря на свои небольшие размеры, содержит десятки высокодифференцированных ядер и регулирует большинство вегетативных функций, таких, как поддержание температуры тела, водного баланса. Ядра гипоталамуса участвуют во многих сложных поведенческих реакциях: полового влечения, чувства голода, насыщения, жажды, страха и ярости. Кроме того, через гипофиз гипоталамус управляет работой желез внутренней секреции, а вещества, образующиеся в нейросекреторных клетках самого гипоталамуса, участвуют в регуляции цикла «сон – бодрствование». Ядра гипоталамуса созревают в основном к 2–3 годам, хотя дифференциация клеток некоторых его структур продолжается до 15–17 лет.

Наиболее интенсивная миелинизация волокон, увеличение толщины коры головного мозга и ее слоев происходит на первом году жизни, постепенно замедляясь и прекращаясь к 3 годам в проекционных и к 7 годам в ассоциативных областях. Сначала созревают нижние слои коры, затем верхние. К концу первого года жизни как структурная единица коры головного мозга выделяются ансамбли нейронов, или колонки, усложнение которых продолжается до 18 лет. Наиболее интенсивная дифференцировка вставочных нейронов коры происходит в возрасте от 3 до 6 лет, достигая максимума к 14 годам. Полного структурно-функционального созревания кора мозга достигает примерно к 20 годам.

Возрастная физиология, Ю. А. Ермолаев

Автор: Ю. А. Ермолаев

Доступно в форматах: EPUB | PDF | FB2

Страниц: 448

Год издания: 2001

Язык: Русский

В книге рассматрены предмет, задачи и значение курса возрастной физиологии, дан краткий исторический очерк развития связей физиологии с проблемами обучения и воспитания детей и подростков, изложены общебиологические закономерности индивидуального развития человека, раскрыта роль наследственности и среды в развитии физических и психических особенностей ребенка. Главный акцент сделан на тех вопросах возрастной физиологии, которые имеют наибольшее значение для практической деятельности учителей и воспитателей, в том числе работников физической культуры и спорта, занимающихся тренерской работой с детьми и подростками.

Отзывы

Ева, Владивосток, 01.06.2017
Мне для курсового потребовалась книга «Возрастная физиология». На других сайтах везде одна реклама и ни одной нормальной ссылки. А тут сразу скачала. Очень выручили! спасибо за хорошую литературу сайту))))

Инна, Оренбург, 05.05.2017
Искала книгу Возрастная физиология, подруга насоветовала. А так как читаю в метро или урывками дома, мне надо электронную. Вбила в поисковик название. Пробы скачать на других сайтах заканчивались фразой: «бесплатный отрывок закончился». А к вам как в библиотеку пришла) скачала бесплатно, только смска с кодом на тлф для подтверждения была. Ваш сайт в закладки занесла. Дружить будем?

Те, кто смотрел эту страницу, также интересовались:

Часто задаваемые вопросы

1. Какой формат книги выбрать: PDF, EPUB или FB2?
Тут все зависит от ваших личных предпочтений. На сегодняшний день, каждый из этих типов книг можно открыть как
на компьютере, так и на смартфоне или планшете. Все скачанные с нашего сайта книги будут одинаково открываться
и выглядеть в любом из этих форматов. Если не знаете что выбрать, то для чтения на компьютере выбирайте PDF,
а для смартфона — EPUB.

2. Можно ли книги с вашего сайта читать на смартфоне?
Да. Как для iOS, так и для Android есть много удобных программ для чтения книг.

3. В какой программе открыть файл PDF?
Для открытия файла PDF Вы можете воспользоваться бесплатной программой Acrobat Reader. Она доступна для скачивания на сайте adobe.com