Введение к работе
Настоящее исследование посвящено изучению характера наследственной детерминации ростовых процессов (по признакам соматического и полового развития) в одном из наиболее ответственных интервалов постнатального онтогенеза человека -перипубертатной стадии. Оно предпринято в рамках Координационной программы совместной научной работы АМН СССР и АПН СССР по проблеме "Рост и развитие детского организма". Результаты данного исследования основаны на разработке семейного, близнецового и представительного массива популяционно-го материалов по характеристикам морфофункционального развития детей и подростков с применением методов многомерного
генетико-математического анализа.
Актуальность проблемы. В последние годы в изучении особенностей генетического и средового контроля онтогенетических процессов наметился переход от описательного подхода к аналитическому, т.е. от установления уровня наследственной регуляции изменчивости отдельных признаков к выяснению конкретных биологических механизмов, предопределяющих характер возрастных преобразований в росте и развитии (Трубников, Гиндилис, 1980; Susanne, 1984). Однако большинство данных работ относится к исследованию постдефинитивных фаз онтогенеза, когда ростовые процессы в целом стабилизированы. Особый же интерес для генетики развития представляет выявление специфики наследственной детерминации наблюдаемых явлений в "прогрессивной" стадии онтогенеза, характеризующейся целым комплексом важнейших качеств: фазовостью изменений, неразрывным единством процессов роста (увеличения размеров) и
- 2 -развития (формообразования), половым диморфизмом, дифференциацией и преемственностью морфологической организации, половым созреванием.
Для исследования особенностей генетического контроля ростовых процессов - с учетом перечисленных параметров - оптимальный временной интервал представляет собой перипубер-татная стадия онтогенеза: общепринято деление данного этапа на три возрастных периода - препубертас, пубертас, постпу-бертас. За этот промежуток увеличение размеров и морфогенез происходят наиболее интенсивно и с ярко выраженным половым диморфизмом; в данном отрезке индивидуального развития организм проходит через критическую фазу (подростковый спурт) с сохранением преемственности морфологической организации; к завершению рассматриваемой стадии и мальчики, и девочки достигают половой зрелости.
При изучении фазового характера онтогенеза исследователи обычно ограничиваются рассмотрением лишь фенотипической картины наблюдаемого явления; не выяснены вопросы, в какой мере наследственные факторы детерминируют различия в протекании процессов роста и созревания у детей неодинаковых возрастных периодов, каковы генетические механизмы, обусловливающие половой диморфизм в хронологических характеристиках проявления и степени выраженности данных параметров. Иными словами, представляется необходимым установить, как меняется соотношение генетических и средовых влияний на различных стадиях индивидуального развития, выявить в онтогенезе мальчиков и девочек периоды, "критические" с точки зрения степени воздействия гено- и паратипических факторов на изменчивость анализируемых показателей.
Кроме того, исследование роста и развития в онтогенезе человека, как правило, сводится в основном к выяснению возрастной динамики значений параметров, описывающих дифференциацию, или морфогенез; вне поля зрения остается другая важнейшая характеристика - интеграция, "обеспечивающая целостность организма на всем протяжении индивидуального развития" (Шмальгаузен, 1938). Выявление особенностей генетического контроля анализируемых явлений с учетом как дифференциации, так и интеграции представляет собой необходимую методологическую основу для исследований процессов роста и созревания в любом отрезке онтогенеза, особенно в "прогрессивной" стадии.
Невыясненной остается также природа наследственной регуляции фенотипически наблюдаемого неразрывного единства увеличения размеров и морфогенеза основных анатомических структур в перипубертатном интервале индивидуального развития человека. Не изучены особенности генетического контроля акселерации морфофункционального развития детей и подростков: не установлены, в частности, причины максимальной выраженности данного явления в пубертатной фазе онтогенеза.
Особый интерес в исследованиях по физиологической генетике представляет выявление уровня наследственной детерминации изменчивости темпов полового созревания. Армянская популяция совершенно не изучена в отношении степени наследуемости данной характеристики, наиболее точно определяемой у девочек по возрасту менархе. При этом привлечение достаточно широкого набора семейных корреляций для компонентного разложения фенотипической дисперсии рассматриваемого признака позволит не только получить состоятельные оценки коэффициентов
- 4 -детерминации, но и расчленить систематическую средовую вари-ансу на более дробные составляющие.
Цель и задачи исследования. Основная цель работы сформулирована как выяснение особенностей хроногенетического контроля процессов роста и морфофункционального развития в перипубертатной стадии онтогенеза человека, установление уровня генетической и средовой детерминации темпов полового созревания (по возрасту менархе). Поставлены конкретные задачи, отражающие два основных направления исследования: генетический и статистический.
-
На основе использования логической последовательности взаимосвязанных многомерных методов выявить интегральные показатели телосложения детей и установить схемы'возрастной периодизации рассматриваемой стадии онтогенеза мальчиков и девочек, соответствующие критериям объективной (естественной классификации. В рамках статиотической оценки предложенных схем периодизации построить аналитические решающие правила идентификации объектов по выявленным возрастным периодам.
-
Для изучения особенностей генетического контроля наблюдаемой последовательности1 преобразований в морфологическом статусе ребенка определить уровень генетической и средовой детерминации изменчивости детей по характеристикам их принадлежности к соответствующим фазам перипубертатной стадии индивидуального развития.
-
Выявить хроногенетические параметры регуляции фазового характера ростовых процессов в рассматриваемом интервале онтогенеза человека.
-
Для выяснения природы фенотипической реализации в "прогрессивной" стадии индивидуального развития неразрывного
- 5 -единства процессов роста и дифференцировки (морфогенеза) определить коэффициенты соотносительного вклада генетических и средовых факторов в возрастную изменчивость интегральных характеристик общего размера и формы тела.
-
Исходя из данных литературы о том, что в перипубер-татной стадии онтогенеза по целому ряду показателей морфо-функционального развития наблюдается отчетливый половой диморфизм, провести сопоставительный анализ хроногенетических параметров с целью выявления причин наследственного характера, обусловливающих гетерохронию темпов роста и созревания, а также различную степень выраженности протекаемых процессов у мальчиков и у девочек.
-
Исследовать онтогенетические особенности уровня наследственной регуляции ростовых процессов, обеспечивающие максимальную выраженность акселерации морфофункционального созревания в пубертатной (подростковой) фазе онтогенеза человека.
-
Считая, что проблема генетического контроля ростовых процессов должна быть изучена на основе использования.раз-личных методологических аспектов, на примере модельной системы антропометрических признаков проанализировать природу возможных механизмов дифференциации и интеграции, обеспечивающих реализацию соответственно процессов морфогенеза и сохранения преемственности морфологической организации в пери-пубертатном интервале онтогенеза человека.
-
С целью определения степени наследуемости темпов полового созревания в ..наблюдаемой популяции и выяснения природы факторов, обусловливающих акселерацию в отношении рассматриваемого признака, провести компонентное разложение феноти-
- б -
пической дисперсии возраста менархе с получением состоятельных оценок коэффициентов детерминации и белее дробным расчленением систематической средовой вариансы.
Научная новизна результатов. Предложенный и использованный в настоящей работе многомерный антропогенетический подход для выяснения характера наследственного контроля ростовых процессов в перипубертатной стадии онтогенеза является новым и существенно отличается от предшествующих исследований данной проблемы. Выявление особенностей генетической регуляции процессов роста и дифференцировки проведено на основе результатов разложения фенотипической дисперсии интегральных показателей соматического развития - факторов общего размера и формы, морфологических структур посткраниального скелета и черепа, а также вероятностных характеристик принадлежности детей к различным возрастным периодам.
Проверка объективности построенных схем периодизации осуществлена в рамках генетического анализа изменчивости признаков развития в независимой (т.е. отличной от использованной для построения классификаций) выборке родственников различной степени родства.
Установлено, что в основе фазовости индивидуального развития лежит определенная динамика уровня генетического контроля наблюдаемых явлений с заметными различиями между полами в механизмах наследственной регуляции ростовых процессов.
Выяснены хроногенетические параметры контроля фенотипической реализации неразрывного единства процессов роста (увеличения размеров) и развития (формообразования) в перипубертатной стадии онтогенеза человека.
В наблюдаемом отрезке индивидуального развития обнаружена относительная независимость, или автономность (более выраженная в онтогенезе мальчиков), генетической детерминации ростовых процессов в морфологических структурах черепа и посткраниального скелета, ранее выявленная для постдефинитивных фаз онтогенеза.
Сформулировано предположение о хроногенетическом влиянии на ростовые процессы локализованных в Х-хромосомах генов; оно удовлетворительно объясняет наблюдаемый половой диморфизм в темпах роста и дифференцировки морфологического статуса, обусловленный более ранним "включением" генетических факторов контроля рассматриваемых процессов у девочек.
Выявлены особенности наследственной регуляции преемст-' венности морфологической организации в наблюдаемом отрезке онтогенеза; установлены генетические причини максимальной выраженности акселерации ростовых процессов в пубертатной фазе индивидуального развития.
На основании полученных результатов и литературных данных предложена гипотетическая модель генетического контроля роста в перипубертатной стадии онтогенеза человека.
Выяснена природа средовых факторов, обусловливающих регистрируемую в рассматриваемой популяции акселерацию темпов полового созревания (по возрасту менархе).
Практическая ценность работы определяется, в первую очередь, ее значимостью в решении основной задачи Координационной программы совместной научной работы АМН СССР и АПН СССР по проблеме "Рост и развитие детского организма", направленной на разработку" научно обоснованной возрастной периодизации детского и юношеского этапов онтогенеза человека.
В предложенных схемах классификации перипубертатной стадии индивидуального развития, хронологически совпадающей со школьным возрастом, выделены "чувствительные" периоды с минимальным вкладом генотипической компоненты в детерминацию изменчивости достигнутого уровня соматического развития. Это представляет собой методологическую базу для научно обоснованного гигиенического нормирования различных экзогенных воздействий на организм ребенка и подростка в процессе обучения и воспитания.
Разработанный и апробированный на модельной системе антропометрических показателей многомерный антропогенетический подход может быть рекомендован также для изучения особенностей генетического контроля возрастных изменений и по другим тест-объектам - физиологическим, психологическим, поведенческим и т.д.
Выявление определенного .характера наследственной обусловленности онтогенетических преобразований в морфофункцио-нальном развитии организма детей наблюдаемого временного интервала, а также соответствие достигнутой упорядоченности возрастно-половых групп ряду критериев естественной классификации является убедительным свидетельством прогностической ценности предложенных схем возрастной периодизации. Иными словами, и по ряду других характеристик морфофункционального комплекса организма ребенка следует ожидать выявления в целом совпадающих особенностей хроногенетической регуляции ростовых процессов, что представляет собой необходимую основу для дальнейших целенаправленных исследований в этой области.
Структура и объем диссертации. Рукопись диссертации