2014-02-12
11153
Периодизация постэмбрионального развития
Постэмбриональное развитие начинается с момента рождения или вылупления организма из под яйцевых оболочек и заканчивается смертью.
Условно постэмбриональное развитие подразделяется на 3 периода: 1- роста и дифференцировки (ювенильный), 2- зрелости (пубертатный), 3- старости, заканчивающийся смертью.
Длительность постэмбрионального периода у разных видов организмов различна от нескольких часов (бабочки однодневки) до сотен лет (черепахи, дубы).
Для человека рассчитана естественная продолжительность жизни (125 – 150 лет), но на неё влияют многие отрицательные факторы (войны, эпидемии болезней, природные катаклизмы – наводнения, землетрясения; социальные условия жизни и др.). Поэтому в разные века, в разных странах средняя продолжительность жизни человека была разной (слайд).
В настоящее время средняя продолжительность жизни человека на Земле составляет для женщин 72 года, для мужчин – 70 лет. Самое «старое» общество отмечается в Японии (87 – 89 лет).
Предложено несколько классификаций деления возрастов.
Так, в 1960 году предложена классификация, по которой считается, что у людей
45 – 60 лет – средний возраст
60 – 75 лет – пожилой
75 – 90 лет – старческий
более 90 лет – долгожитель.
Биологическая классификация деления возрастов берет за основу период роста (до 25 лет)
До 25 лет – период роста
25 – 50 – молодой и зрелый
50 – 75 – пожилой
75 – 100 – старость
более 100 лет – долгожитель
Характеристика ювенильного периода.
Начинается этот период с момента рождения или вылупления организма из под яйцевых оболочек и продолжается до периода зрелости. В этот период происходят процессы роста и дифференцировки.
Рост – это количественное увеличение размеров и массы тела, которое может осуществляться 3-мя путями увеличения:
1) размеров клеток (черви).
2) числа клеток
3) количества неклеточного вещества
Все организмы, в зависимости от характера роста, делятся на 2 группы:
1) с определенным (ограниченным) ростом, прекращают расти к определенному возрасту.
Например человек растет до 25 лет.
2) с неопределенным (неограниченным ростом, растут в течении всей жизни – рыбы, деревья).
Скорость роста, его интенсивность наибольшие в начале онтогенеза, с возрастом они снижаются; неодинаковы они и в разные периоды жизни.
Дифференцировка – это качественные изменения в строении клеток, тканей, органов. Это функциональное развитие систем органов.
На рост и дифференцировку влияют внутренние и внешние факторы.
Внутренние факторы - генотип, нейро-гуморальная регуляция.
Генетический аппарат определяет рост и дифференцировку любого организма. Состояние нервной системы оказывает огромное влияние на эти процессы.
Гуморальную регуляцию (влияние гормонов) переоценить невозможно. Так, гормон передней доли гипофиза – гормон роста (соматотропный гормон) регулирует рост. Его недостаток в детском возрасте приводит к заболеванию – гипофизарному нанизму (карликовости), избыток – гигантизму (выше 2 м). Избыток гормона роста в зрелом возрасте вызывает акромегалию (разрастание отдельных частей тела – костей кисти, стопы, лицевого черепа). Для оптимального действия гормона роста необходимо наличие гормонов щитовидной железы (тироксина Т3, Т4). Их нехватка в детском возрасте приводит к развитию кретинизма (слабоумию), во взрослом возрасте – миксидемы. Избыток этих гормонов вызывает заболевание тиреотоксикоз.
Внешние факторы: пища, температура, свет, давление и др.
Для нормального роста и дифференцировки организм нуждается в полноценном питании как по качеству, так и по количеству. Должно быть оптимальное соотношение всех органических соединений (белков, жиров, углеводов, витаминов) и микроэлементов, минеральных солей и воды.
Недостаток незаменимых аминокислот вызывает прекращение роста, нарушение дифференцировки и гибель организма.
Важная роль принадлежит витаминам. При их недостатке возникают заболевания: цинга (С), куриная слепота (А), бери-бери (В1), злокачественная анемия (В12), бесплодие (Е), повышение проницаемости сосудов (Р), рахит (Д).
Все свободноживущие организмы являются аэробами, т.е. им необходим кислород.
Существенное влияние на рост и дифференцировку оказывают такие внешние факторы как температура и свет. Прямые солнечные лучи тормозят рост, но способствуют дифференцировке; на свету в коже у человека образуется витамин Д.
К концу ювенильного периода в организме завершаются рост и дифференцировка.
Характеристика периода зрелости.
Этот период характеризуется максимальной дифференцировкой всех систем органов. Это репродуктивный период, когда организмы способны к размножению. У человека этот период наибольшей трудоспособности, расцвета физических и умственных способностей.
Характеристика периода старости.
Во время старения происходит инволюция (обратное развитие). Снижается функция всех систем органов, уменьшаются размеры органов и организма в целом. Преобладают процессы диссимиляции. Внешние проявления старости у человека: изменение осанки, эластичности и тургора кожи, поседение волос, выпадение зубов.
Различают физиологическую и преждевременную старость.
Изучает процессы старение наука геронтология.
Гериатрия – это наука изучающая болезни старческого возраста.
Почему же наступает старость организма?
Геронтология располагает сейчас огромным количеством фактов об изменении различных структур и функций организма в процессе старения. Выдвинуто свыше 300 гипотез о причинах старения. Многие из них имеют чисто исторический характер. Теории XIX века:
1) Самой первой теорией была эндокринная.
Автор – Броун Секар. По его мнению, причиной старения было угасание деятельности половых желез. Проводили опыты на животных, вводили им половые гормоны. Все процессы жизнедеятельности усиливалась, но затем происходил их резкий спад. Однако полностью отвергать значение половых гормонов в старении нельзя.
2) Затем была высказана теория возрастного изменения физколлоидного состояния цитоплазмы клеток чешским врачом Ружичка.
3) Ещё одна теория старения была предложена И. И. Мечниковым. Он различал старость физиологическую и патологическую, придавая большое значение не только биологическим, но и социальным факторам. Свои взгляды на эту проблему он изложил в произведениях «Этюды о природе человека», «Этюды оптимизма», «Продление жизни». По представлениям И. И. Мечникова, с возрастом в организме усиливаются процессы интоксикации, самоотравления в результате накапливающихся продуктов азотистого обмена (в частности, аммиака, как конечного продукта распада белков), а также под влиянием продуктов гниения в толстых кишках. Согласно этой теории, интоксикация сильнее поражает специфические паренхиматозные ткани (клетки печени, мозга), а клетки соединительной ткани, наоборот, гипертрофируются, размножаются, замещая собой погибшие клетки жизненно важных органов.
И. И. Мечников, рассматривая старческую атрофию с позиций учения о фагоцитозе, искал экспериментальные пути вмешательства в этот процесс для сохранения специфических паренхиматозных клеток. Им была предпринята первая попытка получить экспериментальную модель старости на животных под влиянием воздействия на их организм токсических веществ. Для прекращения гнилостных процессов в кишках Мечников предлагал употребление в пищу молочнокислых продуктов, что создает неблагоприятную среду для гнилостных бактерий.
И. И. Мечников считал, что продолжительность жизни зависит от соблюдения ряда условий, которые он объединил в ученье о нормальной жизни и назвал ортобиозом (гр. orthos - прямой, правильный, bios - жизнь). В основе ортобиоза - соблюдение правил гигиены, трудолюбивой, умеренной жизни без всякой роскоши и излишеств. Несмотря на ряд положительных сторон, теория И. И. Мечникова касается лишь одной из причин старения.
4) Важную роль в развитии геронтологии сыграли работы академика А.А.Богомольца, который считал, что причина старения - нарушение межтканевых системных отношений в организме. Особое значение он придавал соединительной ткани, которую считал активным регулятором трофики клеток и тканей. Известный афоризм старых клиницистов" человек имеет возраст своих артерий " Богомолец изменил, подчеркнув конкретно их соединительно - тканный компонент: " человек имеет возраст своей соединительной ткани ". По этой теории старение протоплазмы клеток является следствие созревания клеточных коллоидов, образующих биохимически инертные комплексы.
5) Для понимания причин старческих изменений имеет значение также учение И. П. Павлова о регулирующей и интегрирующей роли центральной нервной системы в жизнедеятельности организма. Сотрудница И. П. Павлова М. К. Петрова в экспериментах на животных показала, что нервные потрясения и продолжительное нервное перенапряжения вызывают преждевременное старение. Следовательно, состояние нервной системы имеет значение в профилактике преждевременной старости. И. П. Павлов обнаружил, что нервная ткань восстанавливает свои свойства ритмичным чередованием периодов активности и торможения. Учение И. П. Павлова об охранительном торможении - нормальном физиологическом сне - имеет непосредственное отношение к проблеме старения и долголетия.
6) М. Рубнер (1908) выдвинул «энергетическую» теорию старения, он объяснял ее тем, что каждый вид имеет свойственный ему энергетический фонд, который растрачивается в течение жизни, наподобие того, как расходует энергию заведенный механизм пружинных часов. По представлениям автора, время, в течение которого этот запас энергии будет израсходован, зависит от величины поверхности тела. Чем больше теплоотдача с поверхности тела, тем интенсивнее обмен энергии и меньше продолжительность жизни.
Мелкие животные, имеющие более высокое отношение площади поверхности к массе тела, имеют меньшую продолжительность жизни (крыса - 2-3 года, собака - 20 лет, слон - более 80 лет).
Однако ко многим видам эта теория неприменима. Так, близкородственные виды крысы и белки (отряд грызуны) имеют сходные размеры и массы тела; белки ведут подвижный образ жизни и живут 15-20 лет, а длительность жизни менее подвижных крыс 2.5-3 года. Более подвижные зайцы живут в 2 раза дольше, чем кролики.
Выводы, следовавшие из теории Рубнера и других теорий «растраты жизненной энергии», находятся в противоречии с данными экспериментальной и практической геронтологии, которые показывают, что предельное ограничение двигательной активности не продлевает жизнь, а наоборот сокращает ее. Лучшая самообновляемость протоплазмы клеток происходит именно при деятельной жизни, включающей активную физическую работу и упражнения.
7) Большое значение в раскрытии механизмов молекулярных изменений при старении имеют работы харьковской школы онтофизиологов. В 1940 г. А. В. Нагорный выдвинул теорию, согласно которой старение - это результат затухающего самообновления белков. Для старости характерно ухудшение процессов самообновления протоплазмы, ведущее к снижению синтеза белка, к появлению белковых структур с низким метаболизмом. В ходе дифференцировки протоплазма клетки перегружается специализированными белками, а относительное содержание нуклеопротеидов уменьшается. Эта теория развивается академиком В. Н. Никитиным и его сотрудниками (Биологический институт, Харьков).
8) В литературе приводятся данные о повышении с возрастом частоты хромосомных нарушений. Установлено (Н. П. Бочковым), что у человека и животных по мере старения повышается чувствительность хромосом к действию повреждающих агентов. У людей старше 75 - 90 лет обнаружена повышенная частота хромосомных аберраций. Однако выдвинутая теория (Куртис, 1956, Сииллард, 1959) о причинной роли хромосомных повреждений в старении вызывает сомнения. Возможно, что увеличение хромосомных аберраций с возрастом является следствием, а не причинной старения. В стареющих клетках уменьшается скорость синтеза ДНК. Причинами этого могут быть снижение активности фермента ДНК-полимеразы, образование дефектных ферментов, уменьшение энергетического потенциала клеток. Установлено, что в процессе старения изменяется структура дезоксирибонуклеопротеидов, связи между ДНК и белком становятся более прочными, инертными.
9) Многие современные теории предполагают, что старение является следствием первично возникающих изменений в генетическом аппарате клеток. В онтогенезе происходят количественные и качественные изменения нуклеопротеидных комплексов, приводящие к изменениям интенсивности их самообновления и снижающие активность белкосинтезирующих систем. Показано, что в старости увеличивается содержание гистонов и становятся более прочными их связи с ДНК, содержание негистоновых белков уменьшается (Бердышев. 1972; Никитин, 1972).
10) Американский исследователь Хейфлик установил, что в культурах фибропластов эмбрионов клетки способны дать всегда только ограниченное постоянное число генераций. При этом у различных видов обнаруживается неодинаковое число клеточных делений: у имеющих большую продолжительность жизни их больше, а у видов с короткой продолжительностью жизни - меньше. Так, фиброласты эмбрионов человека дают около 50, а мыши и курицы - около 15 генерации. Основываясь на этом, Хейфлик пришёл к выводу, что подобный ограниченный митотический потенциал свойствен и клеткам в организме.
Однако старение сложного организма нельзя свести к ограниченности митотического потенциала его клеток. К тому же большую часть клеток организма составляют высокодифференцированные клетки, не способные к делению в зрелом организме, и именно они играют большую роль в проявлении возрастных сдвигов, чем клетки, способные к делению. Этот факт признавал сам автор митотического " лимита".
11) Иммунная теория.
Начиная со зрелого возраста, иммунные способности организма постепенно снижаются. В силу этого у пожилых людей уменьшаются защитные механизмы как против возбудителей болезней различной природы, так и против собственных переродившихся, мутировавшихся клеток. Кроме того, в пожилом возрасте бывают нарушения деятельности системы иммунитета, приводящие к развитию аутоиммунных реакций с участием Т - и В-лимфоцитов, агрессивных по отношению к собственным антигенам клеток и тканей, разрушающих их.
12) В. В. Фролькис выдвинул адаптационно-регуляторную теорию старения. Согласно этой теории, старение не рассматривается как процесс равномерного угасания, нарушения обмена, структуры и функции, а как сложный, многокомпонентный и не однонаправленный процесс, противоречивый по своей сущности. В ходе старения происходит мобилизация важных адаптивных механизмов, направленных на сохранение жизнедеятельности организма и увеличение продолжительности жизни. Проявлением таких процессов является повышение чувствительности клеток к действию медиаторов и гормонов в условиях снижения синтеза этих веществ в старческом организме. Наблюдается усиление процесса гликолиза, гипертрофия некоторых клеток, возникновение в них полиплодии или многоядерности (например, в клетках печени).
Как видно из изложенного, авторы представленных теорий рассматривают процесс старения с различных позиций, находя определенные изменения на различных уровнях — от молекулярно-генетического до организменного. Единой теории старения не создано, но можно предполагать, что многие элементы частных теорий войдут в будущую синтетическую теорию старения.
Смерть, её виды.
Смерть является завершающим этапом онтогенеза. Она может быть естественной (физиологической), в результате выраженных процессов старения организма.
Может быть преждевременной (патологической) – в результате болезни.
У высших многоклеточных организмов в начале наступает клиническая, а затем биологическая смерть.
Клиническая смерть характеризуется отсутствием видимых признаков жизни, т.е. сознания, дыхания, сердцебиения. Длительность клинической смерти 5-8 минут. Однако клетки еще жизнеспособны, в них идет обмен веществ. Раньше всех наступают необратимые процессы в клетках коры головного мозга. Постепенно наступает биологическая смерть, характеризующаяся полным прекращением всех обменных процессов, наступают необратимые изменения в тканях и органах.
Реанимация организма.
Реанимация (оживление, возвращение жизни) организма возможна из состояния клинической смерти. Реанимационные мероприятия в первую очередь направлены на восстановление дыхательной функции, работы сердца и коры головного мозга.
Реанимационные мероприятия проводятся не только, когда человек находится в состоянии клинической смерти, но и при остановке работы жизненно важных органов во время операции, после наркоза. Для этого используются лекарственные препараты стимулирующие их работу, специальные аппараты – искусственного дыхания, электро-стимулятор сердца.
Благодаря реанимации многие люди были возращены к жизни. Научными основами реанимации человека занимается наука реаниматология. Созданы центры реанимации (Петров, Саркисян, Бакулев, Вишневский и др.)
