Безруких М.М., Сонькин В.Д., Фарбер Д.А. Возрастная физиология (физиология развития ребенка)

Подождите немного. Документ загружается.

века, в настоящее время чаще всего пользуются формулой М. Клай-

бера:

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 не-

сколько повышается. Лишь в годовалом возрасте достигается при-

мерно та интенсивность обмена (55 ккал/кг-сут), которая «пола-

гается» по уравнению Клайбера для организма массой 10 кг. Только

с 3-летнего 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. Неред-

ко повышенную интенсивность основного обмена у детей связы-

вают с затратами на рост. Однако точные измерения и расчеты,

проведенные в последние годы, показали, что даже самые интен-

сивные ростовые процессы в первые 3 месяца жизни не требуют

более 7—8 % от суточного потребления энергии, а после 12 меся-

цев они не превышают 1 %. Больше того, наивысший уровень энер-

гозатрат организма ребенка отмечен в возрасте 1 года, когда ско-

рость 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, обусловлен-

ные процессами клеточных дифференцировок. Специальные ис-

следования биохимиков показали, что в тканях, которые вступа-

ют в этап дифференцировочных процессов (например, в мозге),

резко увеличивается содержание митохондрий, а следовательно,

усиливается окислительный обмен и теплопродукция. Биологиче-

ский 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 наблюда-

ется снижение интенсивности основного обмена. При этом ока-

залось, что вклад различных органов в основной обмен с возра-

стом изменяется. Например, головной мозг (вносящий значи-

тельный вклад в основной обмен) у новорожденных составляет

12 % от массы тела, а у взрослого — только 2 %. Так же неравно-

мерно растут и внутренние органы, которые, как и мозг, имеют

даже в покое очень высокий уровень энергетического обмена —

111

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 по-

кое — 18 ккал/кг • сут. У взрослого на долю мозга приходится при-

мерно 24 % основного обмена, на долю печени — 20 %, на долю

сердца — 10 % и на скелетные мышцы — 28 %. У годовалого ребен-

ка на долю мозга приходится 53 % основного обмена, вклад пече-

ни 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 усло-

вия. А вот обмен покоя можно измерить у каждого человека: дос-

таточно, чтобы он был в состоянии натощак и несколько десят-

ков 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, ха-

рактеризующиеся быстрым снижением интенсивности обмена,

сменяются возрастными интервалами, в которых обмен покоя ста-

билизируется.

При этом обнаруживается тесная связь между характером из-

менения интенсивности метаболизма и скоростью роста (см. рис. 8

на с. 57). Столбиками на рисунке показаны относительные годо-

вые приросты массы тела. Оказывается, чем больше относитель-

ная скорость роста, тем значительнее в этот период снижение

интенсивности обмена покоя.

На представленном рисунке видна еще одна особенность —

отчетливые половые различия: девочки в исследованном возраст-

ном интервале примерно на год опережают мальчиков по измене-

нию темпов роста и интенсивности обмена. При этом обнаружи-

вается 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 морфофункциональ-

ного созревания.

В процессе дальнейшего развития снижение интенсивности

основного обмена продолжается, причем теперь уже в тесной связи

с процессами полового созревания. На начальных стадиях полово-

го созревания интенсивность метаболизма у подростков пример-

но на 30 % выше, чем у взрослых. Резкое снижение показателя

начинается на III стадии, когда активируются гонады, и продол-

жается вплоть до наступления половой зрелости. Как известно,

пубертатный скачок роста также совпадает с достижением III ста-

дии полового созревания, т.е. и в этом случае сохраняется законо-

мерность снижения интенсивности метаболизма в периоды наи-

более интенсивного роста.

112

Мальчики в своем развитии в этот период отстают от девочек

примерно на 1 год. В строгом соответствии с этим фактом интен-

сивность обменных процессов у мальчиков всегда выше, чем у

девочек того же календарного возраста. Различия эти невелики

(5—10%), 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 комплек-

сом довольно сложно организованных физиологических механиз-

мов, включающих сосудодвигательные реакции, активность внеш-

него дыхания и потоотделения. В связи с этим термогенез относят

к механизмам химической терморегуляции, а способы изменения

теплоотдачи — к механизмам физической терморегуляции. С воз-

растом меняются как те, так и другие механизмы, а также их

значимость в поддержании стабильной температуры тела.

Возрастное развитие механизмов терморегуляции. Чисто физи-

ческие законы приводят к тому, что по мере увеличения массы и

абсолютных размеров тела вклад химической терморегуляции сни-

жается. Так, у новорожденных детей величина терморегуляторной

теплопродукции составляет примерно 0,5 ккал/кг • ч • град, а у взрос-

лого 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 тепло-

изоляции (0,15 град • м

• ч/ккал) диапазон химической терморегу-

ляции у новорожденного ребенка очень небольшой — не более 5°.

При этом следует учесть, что критическая температура (77z), при

которой включается термогенез, составляет для доношенного ре-

бенка +33 °С, ко взрослому состоянию она снижается до +27...+23 °С.

Однако в одежде, теплоизоляция которой обычно составляет

2,5 КЛО, или 0,45 град-м

-ч/ккал, величина критической темпе-

ратуры Th снижается до +20 °С, поэтому ребенок в обычной для

него одежде при комнатной температуре находится в термонейт-

ральной среде, т.е. в условиях, не требующих дополнительных за-

трат на поддержание температуры тела.

Только при процедуре переодевания для предотвращения ох-

лаждения ребенок первых месяцев жизни должен включать доста-

точно мощные механизмы теплопродукции. Причем у детей этого

возраста имеются особые, специфические, отсутствующие у взрос-

113

лых механизмы термогенеза. Взрослый человек в ответ на охлаж-

дение начинает дрожать, включая так называемый «сократитель-

ный» термогенез, т.е. дополнительную теплопродукцию в скелет-

ных мышцах (холодовая дрожь). Особенности конструкции тела

ребенка делают такой механизм теплопродукции неэффективным,

поэтому у детей активируется так называемый «несократитель-

ный» термогенез, локализованный не в скелетных мышцах, а со-

всем в других органах.

Это внутренние органы (прежде всего, печень) и специаль-

ная бурая жировая ткань, насыщенная митохондриями (от того

и ее бурый цвет) и обладающая высокими энергетическими воз-

можностями. Активацию теплопродукции бурого жира у здоро-

вого ребенка можно заметить по повышению кожной температу-

ры в тех частях тела, где бурый жир расположен более поверхно-

стно, — межлопаточная область и шея. По изменению температуры

в этих областях можно судить о состоянии механизмов терморегу-

ляции ребенка, о степени его закаленности. Так называемый «го-

рячий затылок» ребенка первых месяцев жизни связан именно с

активностью бурого жира.

В течение первого года жизни активность химической терморе-

гуляции снижается. У ребенка 5—6 мес роль физической терморе-

гуляции заметно возрастает. С возрастом основная масса бурого жира

исчезает, но еще до 3-летнего возраста сохраняется реакция самой

крупной части бурого жира — межлопаточной. Имеются сообще-

ния, 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 несок-

ратительного термогенеза ограничена, а главенствующую роль в

повышении теплопродукции при активации химической термо-

регуляции начинает играть специфическая сократительная актив-

ность скелетных мышц — мышечный тонус и мышечная дрожь.

Если такой ребенок оказывается в условиях обычной комнатной

температуры (+20 °С) 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 поверхно-

сти 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 функ-

ции. Теплоизоляция тела возрастает, а активность химической

терморегуляции существенно снижается. Такой способ регуля-

ции температуры тела более экономичен, и именно он в ходе

дальнейшего возрастного развития становится преобладающим.

Этот период развития терморегуляции является сенситивным для

проведения закаливающих процедур.

114

С началом полового созревания наступает следующий этап раз-

вития терморегуляции, проявляющийся в расстройстве складывав-

шейся функциональной системы. У 11 — 12-летних девочек и 13-лет-

них мальчиков, несмотря на продолжающееся снижение интен-

сивности обмена покоя, соответствующей подстройки сосудистой

регуляции не происходит. Лишь в юношеском возрасте после завер-

шения полового созревания возможности терморегуляции дости-

гают дефинитивного уровня развития. Повышение теплоизоляции

тканей собственного тела позволяет обходиться без включения хи-

мической терморегуляции (т.е. добавочной теплопродукции) даже

при снижении температуры среды на 10—15°С. Такая реакция

организма, естественно, более экономична и эффективна.

Питание

Все необходимые организму человека вещества, которые ис-

пользуются для производства энергии и строительства собствен-

ного тела, поступают из окружающей среды. По мере взросления

ребенок к концу первого года жизни все в большей мере перехо-

дит на самостоятельное питание, а после 3 лет питание ребенка

мало чем отличается от питания взрослого.

Структурные компоненты пищевых веществ. Пища человека бы-

вает 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 чело-

века. 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 взрос-

лого человека требуется получать углеводы, жиры и белки в соот-

ношении 4:1:1. Поскольку у детей обменные процессы идут ин-

тенсивнее, причем главным образом — за счет метаболической

активности мозга, который питается почти исключительно угле-

водами, дети должны получать больше углеводной пищи — в со-

отношении 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 углево-

дов. Соотношение углеводов, жиров и белков в женском молоке

составляет примерно 5:2:1. Искусственные смеси для вскармлива-

ния детей первых месяцев жизни приготавливаются на основе

разбавленного примерно вдвое коровьего молока с добавлением

фруктозы, глюкозы и других углеводов.

115

Жиры. Растительная пища редко бывает богата жирами, однако

содержащиеся в растительных жирах компоненты крайне необхо-

димы для организма человека. В отличие от животных жиров, рас-

тительные содержат много так называемых полиненасыщенных

жирных кислот. Это длинноцепочечные жирные кислоты, в струк-

туре которых имеются двойные химические связи. Такие молеку-

лы используются клетками человека для строительства клеточных

мембран, в которых они выполняют стабилизирующую роль, за-

щищая клетки от вторжения агрессивных молекул и свободных

радикалов. Благодаря этому свойству растительные жиры облада-

ют противораковой, антиоксидантной и противорадикальной ак-

тивностью. Кроме того, в растительных жирах обычно растворено

большое количество ценных витаминов группы Л и Е. Еще одно

достоинство растительных жиров — отсутствие в них холестери-

на, который способен откладываться в кровеносных сосудах че-

ловека 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 компо-

нент энергетического обеспечения, а кроме того, содержат липо-

кинины, которые помогают организму усваивать и перерабаты-

вать свой собственный жир.

Белки. Растительные и животные белки также существенно раз-

личаются по своему составу. Хотя все белки состоят из аминокис-

лот, некоторые из этих важнейших «кирпичиков» могут синтези-

роваться клетками человеческого организма, а другие не могут.

Этих последних немного, всего 4—5 видов, но их ничем нельзя

заменить, поэтому они называются незаменимыми аминокислота-

ми. Растительная пища почти не содержит незаменимых амино-

кислот — только бобовые и соевые культуры имеют в своем со-

ставе небольшое их количество. Между тем в мясе, рыбе и других

продуктах животного происхождения эти вещества представлены

широко. Нехватка некоторых незаменимых аминокислот резко от-

рицательно сказывается на динамике ростовых процессов и на

развитии многих функций, причем наиболее существенно на раз-

витии мозга и интеллекта ребенка. По этой причине дети, длитель-

но страдающие от недоедания в раннем возрасте, нередко остают-

ся 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. По-видимому, с этим

же обстоятельством связано то, что дети до 7 лет, согласно хрис-

тианским традициям, не должны соблюдать пост, т.е. отказываться

от животной пищи.

Макро- и микроэлементы. В пищевых продуктах содержатся по-

чти все известные науке химические элементы, за исключением,

116

быть может, радиоактивных и тяжелых металлов, а также инерт-

ных 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). Та-

кие вещества принято относить к макроэлементам. Другие содер-

жатся в пище в микроскопических дозах, поэтому их называют

микроэлементами. Это йод, фтор, медь, кобальт, серебро и мно-

гие 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. Не-

достаток любого из микроэлементов может стать причиной серьез-

ного заболевания. Нехватка йода, например, ведет к развитию тя-

желого заболевания щитовидной железы (так называемый зоб).

Нехватка железа приводит к железодефицитной анемии — форме

малокровия, которая отрицательно сказывается на работоспособ-

ности, темпах роста и развития ребенка. Во всех подобных случаях

необходима коррекция питания, включение в рацион продуктов,

содержащих недостающие элементы. Так, йод содержится в боль-

шом количестве в морской капусте — ламинарии, кроме того, в

магазинах продается йодированная поваренная соль. Железо содер-

жится 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, ко-

торые обычно не вырабатываются клетками организма человека. Мы

вынуждены получать витамины с пищей, так как они необходимы

для работы многих ферментов, регулирующих биохимические про-

цессы в организме. Витамины — очень нестойкие вещества, поэто-

му приготовление пищи на огне почти полностью уничтожает со-

державшиеся 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 исключитель-

но мясом и рыбой, получают достаточное количество витаминов

из сырых продуктов животного происхождения. В жареном и варе-

ном мясе и рыбе витаминов практически нет.

Нехватка витаминов проявляется в различных болезнях обмена

веществ, которые объединяются под названием авитаминозы. Ви-

таминов сейчас открыто уже около 50, и каждый из них отвечает

за свой «участок» обменных процессов, соответственно и болез-

ней, вызванных авитаминозом, насчитывается несколько десят-

ков. Цинга, бери-бери, пеллагра и другие болезни этого рода ши-

роко известны.

Витамины делятся на две большие группы: жирорастворимые и

водорастворимые. Водорастворимые витамины в большом количе-

117

стве содержатся в овощах и фруктах, а жирорастворимые — чаще

в семенах и орехах. Оливковое, подсолнечное, кукурузное и дру-

гие растительные масла — важные источники многих жирораство-

римых витаминов. Однако витамин D (противорахитный) содер-

жится 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 мно-

гие люди — жители северных стран — испытывают авитаминоз.

Преодолевать это состояние помогают соленые и квашеные про-

дукты (капуста, огурцы и некоторые другие), в которых высоко

содержание многих витаминов. Кроме того, витамины вырабатыва-

ются микрофлорой кишечника, поэтому при нормальном пищева-

рении человек снабжается многими важнейшими витаминами груп-

пы В в достаточном количестве. У детей первого года жизни

микрофлора кишечника еще не сформирована, поэтому они долж-

ны получать в качестве источников витаминов достаточное коли-

чество 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 интенсив-

ность обменных процессов с возрастом у детей старше 1 года сни-

жается, увеличение массы их тела приводит к нарастанию сум-

марных (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, вита-

минов и важнейших минеральных веществ детьми. Следует под-

черкнуть, 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, целлюло-

зы, составляющей основную массу овощей).

D Основной обмен

• Терморегуляция

• СДД пищи

• Ростовые и

репарационные

процессы

• Мышечная активность

• Умственная работа

• Эмоциональные

нагрузки

Рис. 13. Структура суточных энергозатрат взрослого и ребенка

(от знака

по часовой стрелке)

118

Таблица 3

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

Примечание. Сюда не включены белки, жиры и углеводы, полу-

чаемые детьми из материнского молока.

Таблица 4

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

119

Таблица 5

Потребность детей и подростков в некоторых минеральных веществах

(в мг/сут)

Возраст, годы

До 1 года

1-3

4-6

7-10

11-13

14-17

Кальций

1000

1200

1500

1400

Фосфор

1500

2000

2500

2000

Магний

—

140

220

360

400

530

Железо

Таблица 6

Потребность в витаминах, их роль и последствия недостаточного

потребления (по В.Б.Спиричеву, 2000)

Витамин

(в сутки)

Аскорби-

новая кис-

лота, мг

Ретинол,

мг

Рекомендуемые

суточные нормы

потребления

Возрастная

группа

Младенцы

Дети

Подростки

Взрослые

Беремен-

ные и кор-

мящие

Пожилые

Младенцы

Дети

Количе-

ство

30-40

45-60

70-80

90-120

0,4

0,5-0,7

Роль в организме

Поддерживает в

здоровом состоя-

нии кровеносные

сосуды, кожу и

костную ткань;

стимулирует за-

щитные силы

организма, укреп-

ляет иммунную

систему; способ-

ствует обезврежи-

ванию и выведе-

нию чужеродных

веществ и ядов,

улучшает усвое-

ние железа

Обеспечивает вос-

приятие света

глазом. Необхо-

дим для нормаль-

ного развития и

поддержания в

Последствия

и проявления

недостаточного

потребления

Быстрая утомля-

емость, снижен-

ный иммунитет,

хрупкость крове-

носных сосудов

(частые синяки,

кровоточивость

десен), плохое

заживление ран,

нарушение усвое-

ния железа, в тя-

желых случаях—

цинга

Снижение остроты

зрения, особенно

в сумерках; истон-

чение, сухость,

шелушение кожи;

сухость внутренних

120