Развитие в онтогенезе

Развитие в онтогенезе. В онтогенезе костная система, как и другие системы организма человека, претерпевает возрастные изменения.

Закладка и развитие скелета начинается со 2-го месяца внутриутробного развития и продолжается до 25-30 лет. Возрастные изменения скелета наиболее заметны в первые два года постнатального периода, в возрасте 8-10 лет и в период полового созревания, когда наблюдаются интенсивные процессы линейного роста.

Рост тесно взаимосвязан с развитием органов и систем ребенка. Рост приводит к появлению количественных различий в структуре и функциях органов и систем развивающегося организма. Развитие обусловливает появление качественных изменений в морфологической структуре и организации деятельности физиологических систем. Применительно к костям скелета ростовые процессы характеризуются увеличением линейных размеров костей. Развитие костной системы связывают с каскадом дифференцировочных процессов в клетках и тканях, а также накоплением минерала и увеличением костной минеральной плотности с возрастом.

Костная ткань ребенка интенсивно обновляется. В детском и подростковом возрасте костный баланс, т.е. конечная разница между количеством разрушенной и вновь образованной костной ткани (кортикальной и трабекулярной) в каждом цикле ремоделирования остается положительным. Скорость обновления костной ткани у детей достигает 30-100% в год и осуществляется на 100% её поверхности. Это существенно отличается от перестройки костной ткани у взрослых.

В сочетании с высокой частотой активации ремоделирования положительный костный баланс обеспечивает эффективный механизм быстрого увеличения костной массы, свойственный детству. Интенсивное накопление костной ткани со скоростью примерно 8% в год продолжается до 20-30 лет. Многочисленные исследования убедительно доказали, что костная масса является главной детерминантой механических свойств костной ткани. Во время детства костная масса растет параллельно с увеличением размеров тела. Рост костной массы сопровождается повышением содержания в костях кальция.

В первые 7 лет жизни ежедневный прирост кальция в костях составляет около 100 мг, в период половой зрелости — увеличивается до 350 мг. После прекращения роста скелета, ежедневное удержание кальция в костях составляет 15 мг. Считается, что костная масса продолжает увеличиваться после прекращения линейного роста. В последнее время появились данные о том, что небольшое увеличение костной массы может продолжаться после прекращения роста.

Этот факт объясняется некоторым увеличением размеров и усилением минерализации костей. Физиология накопления костной массы неразрывно связана с достижением так называемой пиковой костной массы, которая определяет прочность скелета взрослого человека. Возраст достижения пиковой костной массы до настоящего времени окончательно не выяснен. В период с 10 до 14 лет в поясничном отделе позвоночника происходит увеличение костной минеральной плотности на 40%. В старости костная система претерпевает значительные изменения.

С одной стороны, наблюдается уменьшение числа костных пластинок и разрежение кости (остеопороз), с другой — происходят избыточное образование кости в виде костных наростов (остеофитов) и обызвествление суставного хряща, связок и сухожилий на месте прикрепления их к кости. Развитие и прочность кости зависят от витаминов группы D (кальциферола), регулирующих обмен кальция, необходимого для работы мышц. Кальциферолом особенно богаты рыбий жир, мясо тунца, молоко и яйца. Также ультрафиолетовые лучи солнца способствуют всасыванию витамина D. В развитии скелета позвоночных животных различают три стадии развития: соединительнотканную (перепончатую), хрящевую и костную.

Осевым органом в раннем пери-оде онтогенеза у всех позвоночных является хорда. Хорда впервые в филогенезе появляется у низших хордовых животных (ланцетника), она сохраняется в течение всей индивидуальной жизни организма.

Вокруг хорды из мезодермы формируется перепончатый скелет. На протяжении онтогенеза значительно изменяется общая масса мышечной ткани, причем вес мышц в ходе роста увеличивается значительно интенсивнее, чем вес многих других органов. Например, у новорожденных масса всех мышц составляет 23% массы тела, а в 8 лет — 27%, в 17-18 лет — 44% (у спортсменов, как известно, мышечная масса может достигать 50%). В ходе онтогенеза происходят значительные изменения в микроструктуре мышц. Рост мышечной массы в постнатальном периоде происходит за счет увеличения не количества, а размеров мышечных волокон.

Происходит утолщение миофибрилл и как результат — утолщение мышечных волокон. Стабилизация, прекращение роста мышечных волокон происходит к 18-20 годам, то есть примерно в те же сроки, что и стабилизация роста скелета. А вот в старости происходит противоположный процесс — атрофия мышечных волокон, приводящая к уменьшению их диаметра. Поперечная исчерченность мышечных волокон при старении ослабляется.

Перестает быть строго параллельным направление мышечных волокон, появляются неправильно, спирально и даже кольцеобразно расположенные группы мышечных волокон. Развитие гистоструктуры соединительнотканных элементов мышц идет особенно интенсивно в раннем детском возрасте, значительного уровня достигая к 7 годам. В 19-20 лет соединительнотканные элементы мышц являются мощным каркасом как для всей мышцы, так и для каждого мышечного волокна в отдельности. При старении соединительная ткань мышц подвергается атрофическим изменениям.

В саркоплазме обнаруживаются жировые включения, а также участки восковидного перерождения. Существенные изменения в ходе онтогенеза претерпевают ядра мышечных волокон, играющие важную роль в развитии и функционировании ткани. Известно, например, что мышцы эмбриона значительно богаче ядрами, чем мышцы детей и взрослых. Уменьшение количества ядер происходит параллельно с утолщением диаметра мышечного волокна. При старении по мере развития дистрофических изменений количество ядер снова начинает увеличиваться, при этом изменяется также их форма.

Двигательные нервные окончания в мышцах появляются еще задолго до рождения и длительное время после рождения их сеть продолжает развиваться. А вот проприорецепторный аппарат формируется более быстрыми темпами, и опережает в своем развитии моторные окончания. К моменту рождения нервно-мышечное веретено уже имеет хорошо выраженную капсулу, извитые и разветвленные нервные волокна и мышечный стержень.

С возрастом меняется не только структура, но и их распределение в мышце. Так, если у новорожденного «веретена» расположены более или менее равномерно, то к 4-11 годам нервно-мышечные веретена обнаруживаются в большей мере в концевых третях, чем в середине. Примерно до 17 лет и старше особенно быстро увеличивается количество мышечных веретен в участках мышц, испытывающих наибольшее растяжение. Кровоснабжение мышц в эмбриональном и в раннем детском возрасте развито уже хорошо, но, в отличие от взрослого организма, в этом периоде тип ветвления сосудов мышц иной: он бывает рассыпной или переходный, а у взрослого — магистральный.

В общем можно отметить, что структура артериального русла мышц формируется уже к рождению. В ходе онтогенеза существенным образом изменяются и функции мышц. Одним из важных показателей функции мышц является их лабильность. Под лабильностью или функциональной подвижностью Н.Е.Введенский понимал большую или меньшую скорость тех элементарных реакций, которыми сопровождается физиологическая деятельность данного аппарата, в нашем случае мышечного. Мерой лабильности по Введенскому является наибольшее число потенциалов действия, которое возбудимый субстрат способен воспроизвести в 1 сек под влиянием раздражителя.

Наиболее низкая лабильность отмечается во внутриутробном периоде. Скелетная мускулатура воспроизводит лишь 3-4 сокращения в секунду, тогда как у взрослого — до 60-80. Во внутриутробном периоде при превышении оптимальной величины частоты раздражения мышца продолжает сокращаться столько времени, сколько длится раздражение, при этом отсутствует свойственное у взрослого состояние пессимума.

Пессимальное торможение заключается, как известно, в уменьшении величины тетанического сокращения при очень высокой частоте раздражения мышцы, при этом сила ее сокращения снижается. Для характеристики изменений функционального состояния двигательного аппарата в онтогенезе значительный интерес представляет оценка роли времени в рефлекторных реакциях мышц. Хронаксия (характеризует скорость возникновения возбуждения) мышц у новорожденных от 1,5 до 10 раз больше, чем у взрослых.

По величине хронаксии было показана гетерохронность развития отдельных мышечных групп в онтогенезе. Так, например, хронаксия двуглавой и трехглавой мышцы плеча формируется на уровне взрослого уже к 5 годам, тогда как для большинства мышц это происходит в пределах 9-15 лет. Достигнув определенной величины, показатели хронаксии удерживаются на этом уровне всю жизнь, несколько снижаясь в старости Наиболее общим проявлением функции движения является работоспособность мышц, которая лежит в основе возрастной эволюции различных двигательных качеств, определяющих взаимодействие организма со средой.

Изучение возрастных особенностей величины этого показателя у детей младшего школьного возраста существенно затруднен, так как основной метод регистрации уровня физической работоспособности требует определенного уровня физического развития.

Поэтому достоверные данные об изменении мышечной работоспособности относятся почти исключительно к детям старше 6-7 лет. Систематические исследования изменений мышечной работоспособности у детей в возрасте от 7 до 18 лет показывает, что с возрастом работа, выполняемая ребенком на эргографе в течении 1 мин увеличивается, причем прирост количества работы изменяется неравномерно в разные возрастные периоды. Существуют и определенные особенности, характеризующие процесс роста и развития ребенка. Так, например, амплитуде эргограмм свойственно снижение (отчетливое) в период от 7-9 до 10-12 лет, которое сменяется затем постепенным увеличением.

Обнаруживается четко выраженное снижение суммарной биоэлектрической активности мышц, то есть с возрастом улучшается использование мышцами нервного напряжения. Изменяется также и характер биоэлектрической активности. Скелет человека. Мышцы, которых более 600, покрывают скелет и совместно с костями и их соединениями делают возможным движение, однако некоторые из них, например мышцы вен и артерий, обеспечивающих ток крови, нагнетаемой сердцем, выполняют функции, не связанные с двигательным аппаратом.

Мышцы человека.