ТЕМА 3.1. Плодный период. Развитие функциональных систем органов и тканей.

Оценка качества усвоения изученного материала будет осуществляться на основе представленных студентом индивидуальных письменных работ на сайте дистанционного консультирования ПИ ЮФУ. Составление заданий осуществляется индивидуально для каждого студента.

Пренатальное развитие.

Пренатальное развитие, в ходе которого происходит развертывание унаследо­ванного потенциала, является одним из самых ярких примеров процесса созрева­ния. Созревание будущего младенца в пренатальный период происходит в строго контролируемой среде — матке — и проходит ряд этапов в жестко заданной после­довательности. Но даже и в материнской утробе внешняя среда оказывает влияние на его развитие. Практически с момента зачатия ребенок становится элементом ситуации, складывающейся в окружающей его среде и, появившись на свет, пред­ставляет собой отнюдь не «чистый лист». Ожидания и опасения, достаток и лише­ния, стабильность и потрясения, здоровье и болезни в тех семьях, где предстоит родиться детям, влияют не только на их последующую жизнь, но и на пренатальное развитие. Несмотря на то что роды тоже представляют собой генетически запрог­раммированную последовательность событий, особенности появления на свет каж­дого конкретного ребенка определяются в значительной степени культурными, ис­торическими и семейными условиями.

Примерно на 10-й день после начала регулярно наступающего у большинства женщин менструального цикла яйцеклетка, развившаяся в одном из яични­ков, под воздействием гормонов начинает быстро расти. Этот период роста продол­жается 3-4 дня. К концу 13-го или 14-го дня окружающий яйцо фолликул лопается, и яйцеклетка начинает продвигаться по одной из двух фаллопиевых труб. Это освобождение яйцеклетки из яичника называется овуляцией.

У большинства женщин овуляция происходит на 14-й день после начала менструации. Срок жизни созревшей яйцеклетки составляет примерно 3 дня. Продолжительность жизни сперматозоидов, попадающих во влагалище женщины во время полового акта, также составляет 2-3 дня. Жизнеспособные сперматозоиды, продвигаясь из вагины в матку, а оттуда — вверх по фаллопиевым трубам и достигая яйцеклетки за время критического периода (от 48 до 72 часов), способны оплодотворить ее. Если этого не происходит, яйцеклетка продолжает движение по фаллопиевой трубе в направлении мат­ки, где и самораспадается. Сперматозоид и яйцеклетка являются единственными в своем роде клетками, каждая из которых содержит половину хромосомного набора, определяющего наследственный потенциал индивидуума. Зарождение человеческого существа в результате соединения этих двух клеток — событие уникальное. Во время полового акта во влагалище попадает около 300 миллионов сперматозоидов, но лишь один из них может оплодотворить яйцеклетку. Пол и наследственные призна­ки будущего ребенка зависят от того, какой из них выживет и проникнет в яйцеклетку. Чтобы добраться до нее, сперматозоид должен проделать долгий и трудный путь. Микроскопических размеров спермин должны пробраться вверх по проходу длиной почти 30 сантиметров, уцелеть в кислой среде, пробить себе путь через слизь, преодолеть другие препятствия и наконец достичь нужного места в нужное время. Только один спермий проникает в яйцеклетку через окружающую ее мемб­рану. С этого момента и начинается процесс оплодотворения. В течение следую­щих 24-48 часов генетический материал двух индивидуумов соединяется и дает начало новому организму.

После того как яйцеклетка соединится со сперматозоидом, ее называют зиго­той. Вслед за этим наступает терминальный период — время очень быстрого дробления зиготы и первичной организации клеток, — который продол­жается около 2-х недель.

За терминальным следует эмбриональный период, во время которо­го происходит структурное развитие зародыша, зани­мающее около 6 недель.

Наконец, начиная с 3-го меся­ца беременности и до родов идет фетальный период, в течение которого происходит созревание плода. Именно в этот промежуток времени начинают функционировать мышцы, органы и системы организма. Многие процессы, необходимые организму для того, чтобы выжить при рождении, развиваются на протяже­нии этого последнего периода пренатального развития.

Периоды развития плода.

Терминальный период. Через несколько часов после оплодотворения зигота, продвигаясь по одной из фаллопиевых труб в направлении матки, делится на 2 клетки. Затем, в результате второго дробления, образуется уже более 100 клеток, которые. Иногда при первом дроблении зиготы образуются 2 совершенно идентичные клетки, которые затем разделяются и развиваются в 2 практически одинаковых организма. В этом случае на свет появляются монозиготные (или идентичные) близнецы. Так как близнецы эти развиваются из одной клетки, они всегда имеют одинаковый пол и одинаковые физические признаки. Бывает и так, что из яичников одновременно освобождаются сразу 2 яйцеклетки, каждая из которых, соединяясь со сперматозоидом, дает начало развитию дизиготных (или разнояйцевых) близнецов. Генетические признаки, унаследованные Разнояйцевыми близнецами, могут быть столь же различными или, столь же сходными , как и признаки братьев сестер, зачатых в разное время. Дизиготные близнецы могут иметь либо одинаковый, либо противоположный пол, поскольку яйцеклетки оплодотворяются 2 различными сперматозоидами.

К концу 1-й недели из клеток, образовавшихся в результате дробления зиготы, формируется бластоциста — шарообразное скопление клеток, внутренняя полость которого заполнена жидкостью из яйцевода. Бластоциста движется по фаллопиевой трубе в матку. В это же время начинает­ся процесс дифференциации клеток, то есть разделения их на группы в соответствии с будущими функциями.

Из внутренних клеток бластоцисты образуется зародышевый диск, из которого впоследствии развивается рез несколько дней после зачатия эмбрион. Из других групп клеток формируются вспомогательные (поддерживающие) структуры и защитные оболочки, покрывающие эмбрион.

Одновременно с этим, на 6-й день после оплодотворения, бластоциста, теперь уже свободно плавающая внутри матки, начинает внедряться в ее поверхность, разрывая мельчайшие кровеносные сосуды, чтобы добыть себе питательные вещества.

За несколько дней она погружается в стенку матки. Этот процесс, который носит название имплан­тации, вызывает в организме женщины гормональ­ные изменения, свидетельствующие о наступлении бе­ременности.

Решающая фаза пренатального развития — процесс имплантации — протекает отнюдь не автоматически. Свыше 50 % оплодотворенных яйцеклеток так никогда и не имплантируются: одним не удается развиться в полноценную бластоцисту, дру­гие просто не выживают в неблагоприятной внутриматочной среде. Для женщины, нарушение имплантации по своим последствиям в чем-то сходно с нарушением вынашивания в период беременности, наступающий несколько позже. Путь от яичника до матки, который проходит яйцеклетка.

Эмбриональный период. Эмбриональным называют период, продолжающий­ся с конца 2-й недели до конца эмбрионального периода, продолжающегося с конца 2-й недели до конца 2-го месяца, считая с момента зачатия. В это время пренатальное развитие начинается с соединения сперматозоида и яйцеклетки в верхней части фаллопиевой трубы. Затем оплодотворенная яйцеклетка, или зигота, в течение нескольких дней перемещается вниз по фаллопиевой трубе в направлении матки, одновременно дробясь. Процесс дробления продолжается приблизительно в течение недели — до тех пор, пока не образуется бластоциста. К этому моменту бластоциста уже достигла матки и в течение нескольких последующих дней имплантируется в ее стенку.

В это время одновременно протекают 2 очень важных процесса.

1. Из наружного слоя клеток об­разуются все те ткани и структуры, которые в оставшийся период беременности будут поддерживать, питать и защищать эмбрион, а позднее — и плод.

2. Из зародыше­вого диска начинается развитие (по крайней мере, в общей форме) всех органов и характерных признаков самого эмбриона. В течение этого периода у крохотного заро­дыша появляются ручки, ножки, пальцы, лицо, сердце, которое уже бьется, мозг, легкие и другие важнейшие органы. К концу эмбрионального периода в зародыше уже вполне различимы черты, из всех живых существ присущие только человеку.

Стадии пренатального развития:

а — происходит первое дробление двуклеточного организма через несколько часов после оплодотворения. б — терминальный период, 2 дня после зачатия; признаки дифференциации клеток пока отсутствуют. в — эмбрион в возрасте 21 дня. Виден примитивный спинной мозг.

г — четырехнедельный эмбрион. На фото видны голова, туловище и хвост. К этому времени сердце и не­рвная система уже начали функционировать.

д — пятинедельный эмбрион. По бокам туловища начинают формироваться руки и ноги, е — плод в возрасте 9 недель. На фото ясно различима пуповина, соединенная с плацентой. ж — шестнадцатинедельнын плод. Видна пуповина, соединенная с плацентой. Все внутренние органы уже сформированы, хотя еще не функционируют в полной мере.

з — двадцатинедельный плод. На этой стадии большинство внутренних органов начинают функциониро­вать, и плод уже способен «брыкаться», поворачивать голову и менять «выражение лица».

Вспомогательные (поддерживающие) структуры. Эмбрион развивается, окруженный защитными оболочками, в мешке амниона, заполненном око­лоплодной жидкостью. Он питается при помощи орга­на, называемого плацентой, который формиру­ется специально для того, чтобы содействовать росту нового организма. Плацента представляет собой дисководное тканевое образование на стенке матки, раз­вивающееся частично из тканей стенки матки, а частично — из наружного слоя ткани, окружающей эмб­рион и амниотический мешок.

Плацента начинает развиваться с момента имп­лантации и продолжает расти примерно до 7-го месяца беременности. Она связана с эмбрионом пупоч­ным канатиком, или пуповиной, — плотным тканевым тяжем, содержащим в себе 2 арте­рии и 1 вену плода.

Плацента обеспечивает обмен ве­ществ между организмом матери и эмбрионом, задер­живая крупные инородные образования, но пропуская питательные вещества.

Таким образом, энзимы, витамины и даже защищающие эмбрион от болезней антитела передаются ему от матери, а продукты жизнедеятельности эмбриона передаются с его кровью в организм матери для окончательного выделения. Сахара, жиры и протеины также попадают в организм эмбриона через плаценту, хотя она не пропускает некоторые бактерии и соли. Важно отметить, что кровеносная система орга­низма матери и эмбриона, строго говоря, не является общей. Плацента обеспечивает обмен питательными веществами и продуктами жизнедеятельности эмбриона путем диффузии через клеточные мембраны, не допуская обмена кровяных клеток.

На протяжении всех 6 недель эмбрионального периода зародыш быстро растет, какие-то изменения происходят каждый день. Сразу после имплантации эмбриона клетки начинают дифференцироваться на 3 отдельных слоя (энто-, мезо- и эктодерма):

- из наружного слоя - эктодермы - впоследствии образуется кожа, органы чувств и нервная система;

-из среднего слоя - мезодермы - мышечная ткань, кровеносная и выдели­тельная системы;

-из внутреннего слоя -эндодермы - пищеварительная система, легкие, щитовидная железа, тимус и другие органы.

Одновременно начинают развиваться нервная трубка (которая впоследствии дифференцируется, образуя спинной и головной мозг).

К концу 4-й недели беременности, всего через 2 недели с начала эмбрионального периода, начинает биться сердце зародыша и функционировать, хотя и в самой примитивной форме, его нервная система. Серд­це и нервная система содействуют развитию эмбриона как целого организма. И все это происходит с зароды­шем, длина которого составляет всего 4 мм,

В течение 2-го месяца происходит быстрое разви­тие тех систем и органов, которые отличают человека от всех других существ. Из небольших зачатков ко­нечностей на туловище зародыша образуются руки и ноги. У месячного зародыша можно обнаружить глаза, которые выглядят расположенными по бокам головы; строение лица зародыша на протяжении 2-го месяца меняется практически ежедневно. Формируются и внутренние органы: легкие, пищеварительная и выделительная системы, хотя они пока еще не функционируют.

Именно в этот период велика вероятность выкидыша, или самопроизвольного аборта. Эмбрион получает питательные вещества через плаценту из организма матери, попадание в материнский организм токсичных веществ, неправильное (недостаточное) питание или плохое здоровье матери могут сказаться на развитии ребенка.

Фетальный период продолжается с начала 3-го месяца беременности и до момента рождения, то есть примерно 7 месяцев из 9-месячного или 266-дневного периода беременности. Именно в это время созревают и начинают функционировать большинство органов и систем организма. Плод начинает шевелиться, «брыкаться», поворачивать голову, а затем и все тело. Несмотря на плотно сомкнутые веки, он пробует направлять взгляд, совершая некоординированные движения глаз, «хмурится», шевелит губами, открывает рот, начинает понемногу глотать амниотическую жидкость, отрабатывает дыхательные упражнения в жидкой среде, совершает сосательные движения и сосет большой палец.

Эмбриональный период.

Показаны в натуральную величину размеры человеческого

эмбриона и плода в возрасте от 14 дней до 15 недель.

На протяжении 3-го месяца идет дальнейшее формирование соматических структур плода. В глазах, все еще расположенных по бокам головы, образуется ра­дужная оболочка и все нервы, связывающие глаз с головным мозгом. В деснах фор­мируются зубы, начинается заметный рост ушных раковин, а также ногтей на руках и ногах. У плода развиваются щитовидная, вилочковая (тимус), поджелудочная железы и почки. Происходит окончательная дифференциация репродуктивных органов плода в соответствии с генетическим — мужским или женским — полом зародыша (включая развитие 400 тысяч яичек в яичниках плода женского пола). Начинает функционировать печень, появляются секреторные реакции желудка и легочные реакции. К 12-й неделе развиваются голосовые связки, формируются вкусовые почки, начинается процесс оссификации (превращения хрящей ткани в кость) ребер и позвонков. Плод, еще и не способный к самостоятельному существованию, уже при­обрел почти все свои органы и системы, хотя длина его тела составляет всего 7,5 см, а вес — примерно 14 г.

Второй триместр. Иногда 9-месячный период беременности подразделяют на 3 равные части по 3 месяца каждая, называемые триместрами. В течение 1-го триместра развиваются все основные органы и структуры тела. На протяжении 2-го триместра (с 4-го по 6-й месяц беременности) добавляется ряд структурных элементов, таких как губы, ногти на пальцах ног и сформированные зачатки зубов.

На 4-м месяце длина тела увеличивается, так что голова перестает выглядеть непропорционально большой, как в течение предыдущих месяцев. На лице стано­вятся ясно различимыми губы, а сила сердечной мышцы возрастает настолько, что частота сердечных сокращений становится равна 120-160 в минуту. На 5-м месяце у плода появляется хватательный рефлекс, возрастает объем и сила движений. Теперь мать уже может почувствовать то локоть, то колено или голову будущего малыша, когда он, бодрствуя, поворачивается. На 6-м месяце плод достигает длины 30 см и веса 0,7 кг. Глаза полностью сформированы, и у плода уже могут открываться веки. Идет интенсивное развитие костной системы, продолжается рост волос на голове, и плод начинает распрямляться, так что теперь его внутренние органы мо­гут занять надлежащее место.

Заслуживающим особого внимания событием в течение 2-го триместра являет­ся развитие мозга. Головной мозг увеличивается в 6 раз (Мооге, 1988). В начале этого триместра волновая активность мозга практически отсутствует, так что кар­тина электрических сигналов мозга плода напоминает таковую при клинической смерти мозга. Ранее 24-й недели наблюдаются лишь эпизодические вспышки элек­трической активности, свидетельствующие о том, что мозг плода начинает функционировать. Закладывается фундамент для образования кортикальных связей и ощущения боли. Развитие мозга также делает возможным регулирование других функций организма, таких как дыхание и соотношение сна и бодрствования. В конце 2-го триместра (то есть по прошествии 24 недель внутриутробного развития) здоро­вый плод уже считается жизнеспособным, то есть он может выжить вне материнского организма при условии интенсивной поддержки и особого ухода. Воз­можно, половине младенцев, рожденных на 24-й неде­ле беременности, удалось бы сохранить жизнь и здоровье, если бы роды происходили в современных, оборудованных специальными «инкубаторами» для недоношенных детей родильных домах. Однако более чем у половины детей, родив­шихся на столь раннем сроке, наблюдаются серьезные отклонения в развитии. Из детей, рожденных на 25-й неделе беременности, в специальных «инкубаторах» вы­живает около 80 % (причем 69 % впоследствии не имеют серьезных физических отклонений), из родившихся на 29-й неделе выживает уже более 90 % полноценно развивающихся детей. Несмотря на достиже­ния современной медицины и тщательный уход, сохранить жизнь недоношенным младенцам, родившимся на более ранних сроках, пока не удается. Только 15 % де­тей, родившихся на 23-й неделе, удается сохранить жизнь, причем пятеро из шести таких младенцев впоследствии имеют серьезные проблемы со здоровьем или физи­ческие. Содержание же детей, родившихся на столь ранних сроках беременности, в специальных палатах обходится слишком дорого.

Третий триместр. Есть основания считать 1-й триместр времени - это период, в течение которого происходит формирование основных соматических структур, а 2-й три­местр — периодом созревания органов плода, в особенности головного мозга до уровня, необходимого для выживания. В течение 3-го триместра происходит созре­вание многообразных структур головного мозга, подготовка к работе всех систем организма и превращение хрупкого зародыша в активно адаптирующегося к среде обитания младенца. Дети, родившиеся на очень ранних сроках (иногда — всего на 24-й неделе) беременности, крохотны и беззащитны, их вес, не достигает и килограмма. Такой ребенок, как астронавт, высадившийся на поверхность Луны, нуждается в специальном «космическом снаряжении», роль которого выполняет совре­менное медицинское оборудование. Первый вздох для них — шаг почти героический, так как это может вызвать коллапс или разрыв легких; сердце должно привыкнуть к небывалым нагрузкам, а крохотные артерии не приспособлены для спасительных инъекций. По сравнению с такими детьми ребенок, родившийся в положенный срок, выглядит крепким и сильным, он умеет напомнить о своих нуждах, заботящимся о нем взрослым и способен выжить без неусыпного присмотра, в обычной обстановке.

В возрасте 7 месяцев плод весит около 1,5 кг, а его нервная система созревает настолько, что может управлять дыханием и глотанием. На 7-м месяце происходит быстрое развитие головного мозга, ткани которого образуют участки локализации всех сенсорных и моторных центров. Плод уже ощущает прикосновение и боль; воз­можно, начинает свою работу его вестибулярный аппарат. Часто задают вопрос о том, может ли плод слышать. Давно было замечено, что плод вздрагивает от раздавшегося рядом с матерью очень громкого звука, однако практически не реагирует на звуки средней громкости. Дело в том, что вокруг плода раздается множество разнообразных звуков. Это звуки, которыми сопровождается принятие пищи матерью и ее дыхание. Это пульсирующий ритм крови, циркулирующей по системе кровообра­щения. Громкая речь извне, хотя и приглушенно, также слышна плоду. Полагают даже, что уровень шума в матке сопоставим с уровнем шума на небольшой фабрике.

Ученые установили, что физическое развитие является далеко не единствен­ным процессом, происходящим с человеческим организмом в течение пренатального периода. Уже в возрасте 15 недель плод способен совершать хватательные дви­жения, морщиться, двигать глазами и гримасничать. Рефлекторные движения вы­зываются раздражением подошв или век. К 20-й неделе развиваются органы вкуса и обоняния. К 24-й неделе более полно развивается кожная чувствительность, плод начинает реагировать на звук, а к 25-й неделе реакция на звук становится вполне устойчивой. На 27-й неделе плод иногда поворачивает голову в направлении света, на­правленного на живот матери. Во всяком случае, сканирование мозга обычно под­тверждает, что плод реагировал на свет. Все эти формы поведения: мимические движения, брыкание, повороты тела и движения головы, появляющиеся к концу 7-го месяца, возможно, являются произвольными движениями плода, стремящего­ся занять наиболее удобное положение в утробе. На 8-м месяце плод может прибавлять в весе до двухсот грамм в неделю, и его организм уже начинает готовиться к встрече с внешним миром. Под кожей образу­ется жировой слой, предназначенный для защиты плода от перепадов температуры, с которыми он столкнется при появлении на свет. Хотя в хорошо оборудованных «инкубаторах» выживаемость немного недоношенных - 8-месячных - новорожденных превышает 90 %, риск все же существует и для них. У этих малышей могут возникнуть сложности с дыханием; начальная потеря веса может значительно превышать таковую у доношенных новорожденных, и, поскольку их подкожный жировой слой еще не сформирован окончательно, регуляция температуры тела также может стать проблемой.

Поэтому детей, родившихся на этой стадии пренатального развития, обычно помещают в специальные «инкубаторы» и обеспечивают им такой же уход, как и 7-месячным.

На 8-м месяце также значительно возрастает восприимчивость плода и разно­образие форм его поведения. Полагают, что в середине этого месяца у плода уже открываются глаза и он может видеть свои руки и окружающее пространство* не­смотря на то что внутри матки темно. Некоторые ученые полагают, что с 32-й недели плод начинает сознавать происходящее, так как многие нейронные системы головного мозга к этому времени уже сформировались. Сканирование мозга показывает периоды парадоксального сна (возможно — со сновидениями!). С переходом на 9-й месяц пренатального развития у плода устанавливаются суточные циклы сна • бодрствования и, как полагают, завершается развитие слуха.

В течение 9-го месяца плод продолжает расти и переворачивается вниз головой для прохождения по родовым путям. Постепенно отпадает сырообразный защитный слой, а тончайший волосяной покров плода рассасывается. Из организма матери начинают передаваться антитела для защиты плода от болезней и поддержки его собственной развивающейся иммунной системы. Примерно за 1-2 недели до родов плод опускается на «стартовую позицию», так как матка переме­щается к основанию тазовой области. У плода снижается темп прироста веса, у ма­тери появляются нерегулярные безболезненные сокращения мышц живота и мат­ки, а клетки плаценты начинают дегенерировать. Все готово к родам.

Тенденции развития плода.

В приведенном выше описании процесс пренатального развития может пока­заться строго определенной последовательностью предсказуемых событий. Однако каждый плод отличается от всех остальных своими размерами, весом, оттенком кожи, силой, сложением, темпами развития, а также по многим другим показате­лям. Например, обычно период беременности в среднем составляет 40 недель, хотя и 37-я, и 43-я недели считаются нормальным сроком разрешения от бремени.

Какие общие тенденции можно обнаружить в процессе пренатального разви­тия? Обычно развитие происходит в направлении «от головы к ногам». Такой ход развития принято называть цефалокаудальной тенденцией развития. (Это не правило, не закон, даже не принцип, а лишь общее направление. Аналогично этому развитие плода происходит в направлении от центра тела к периферии. Такой ход развития называется проксимодистальной тенденцией развития. Эти же тенденции снова проявляются, за редким ис­ключением, в развитии координации движений и фи­зических навыков у младенцев и дошкольников. Сна­чала младенцы выучиваются управлять движениями глаз и головы, затем управляемыми становятся руки и кисти рук и наконец очередь доходит до ног и ступней. Они научаются дотягиваться до предметов и захватывать их в горсть намного раньше, чем подбирать мелкие предметы, например горошины, зажимая их между большим и указательным пальцами.

Первоначально плод реагирует на любое надавливание на кожу неспецифическими, генерализованными движениями, в которых участвует все тело. Двигательные реакции новорожденного и младенца становятся более локализованными и специфическими. Эта тенденция отражает еще одно направление развития - «от общего к специфическому». Когда дети учатся писать, они часто помогают движениям руки всеми частями тела, даже языком, и только спус­тя какое-то время они ограничивают входящие в процесс письма движения до работы пальцев, кисти и незначительных перемещений руки.

И наконец, с развитием связаны процессы дифференциации и интеграции. В пренатальном биологическом развитии происходит дифференциации клеток на отдельные специализированные слои. Однако вскоре наступает их интеграция в процессе образования органов и систем организма. Позднее, в про­цессе психологического развития ребенка, дифференциация и интеграция часто происходят одновременно.