CC BY
57
ФИЗИОЛОГИЯ ЗДОРОВОГО РЕБЕНКА
© Коллектив авторов, 2010
Г.В. Чернова, Ю.А. Кондратьев, А.Н. Романова, В.В. Сидоров, Л.В. Ширяева
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДИНАМИКИ МАССЫ ТЕЛА И КОНЦЕНТРАЦИИ ГЕМОГЛОБИНА В ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ У ЗДОРОВЫХ ДЕТЕЙ
ПЕРВОГО ГОДА ЖИЗНИ
Министерство здравоохранения Калужской области, кафедра морфофизиологии, генетики и безопасности жизнедеятельности Калужского государственного университета им. К.Э. Циолковского, МУЗ «Детская городская больница», г. Калуга, РФ
В данной работе описана динамика массы тела (МТ), ее прироста, абсолютной и относительной скорости роста, содержания гемоглобина (Hb) в крови у 456 мальчиков и 468 девочек в возрасте от 1 до 12 месяцев. Дано обоснование одновременного анализа указанных признаков. Результаты позволили описать закономерности сопряженной изменчивости показателей Hb и абсолютного прироста МТ детей, его значений, отражающих «удельную скорость» роста организма. Проведена количественная оценка влияния ряда факторов на изучаемые признаки. Показано, в частности, что динамика содержания Hb в 83,6% случаев связана с реализацией генетической информации на данном этапе онтогенеза человека.
Ключевые слова: дети первого года жизни, морфофункциональные признаки, закономерности роста.
Authors describe dynamic of body weight (BW), mass increase and hemoglobin concentration in blood of 456 boys and girls aged 1—12 months and gave proof of simultaneous analysis of these parameters. Results of study permitted to describe regularity of correlation in variations of hemoglobin level and absolute BW increase — parameters, characterizing specific growth velocity of organism. Qualitative estimation of influence of some factors upon studied parameters was performed. The study showed that dynamic of hemoglobin concentration is due to realization of genetic information in present stage of human ontogenesis in 83,6% of cases.
Key words: children in first year of life, morphologic and functional characters, growth regularities.
Наблюдение за физическим развитием (ФР) и морфофизиологическим состоянием детей является одной из постоянно актуальных медико-биологических задач, важных для здравоохранения. В данном аспекте особое внимание должно быть уделено грудному периоду онтогенеза, так как на первом году жизни человека происходит наиболее выраженное изменение показателей соматического роста, которое не имеет аналогов во все последующие годы [1, 2]. Результаты исследования специфики ростовых процессов [1], в том числе анализа эпохальной (1930-е, 1950-е, 1960-е, 1970-е, 2009-е годы) динамики ФР детей разного возраста [2] свидетельствуют о том, что за
периодом очень высокой интенсивности приростов показателей длины и массы тела (МТ), обхвата головы и груди у московских детей следует период затухания. При этом указанные изменения сочетаются с процессами морфофункциональной дифференцировки.
В настоящее время изучение онтогенеза ведется с разных позиций и с применением различных методов. Значительное место занимает выявление закономерностей дифференциации роста и морфогенеза организмов в ходе их индивидуального развития. При этом понимается, что разные принципы морфогенетических преобразований взаимно переплетаются и выделить их в «чистом» виде
Контактная информация:
Чернова Галина Васильевна - д.б.н., проф., зав. каф. морфофизиологии, генетики и безопасности
жизнедеятельности Калужского государственного университета им. К.Э. Циолковского, директор научно-
образовательного центра биофизических исследований КГУ им. К.Э. Циолковского
Адрес: 248023 г. Калуга, ул. Степана Разина, 26
Тел.: (4842) 56-21-59, E-mail: chernova57@bk.ru
Статья поступила 30.06.10, принята к печати 26.01.11.
3 2 1
0,035 т 9-,
8760,02 -|5-
0,03 0,025
0,015 -0,01 -0,005
150. 145140 135 130 125 120 115 110 105 100-
1
3
. 2
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Возраст, мес
1
трудно, т.к. целостность организма предполагает согласованное изменение его органов и систем. Необходимо иметь ввиду, что одни признаки и свойства организма строго детерминированы с высокой точностью, для других - наследственно определен широкий спектр возможных значений. Следовательно, раскрытие и понимание природы взаимодействия между генетической компонентой и ростом организма можут быть достигнуты через установление соответствующих количественных характеристик при одновременном их изучении.
В связи с указанным целью нашей работы явилось изучение изменчивости двух признаков (содержание гемоглобина - Hb и МТ) у мальчиков и девочек в возрасте от 1 до 12 месяцев. Обусловлено это тем, что Hb (основной переносчик кислорода) - наиболее изученная генетическая система у человека [3, 4], а МТ, являясь количественной интегральной величиной, отражающей обменные процессы организма, зависит от функционирования большого числа генов. Установлено, что количество кислорода, потребленного единицей активной массы организма за единицу времени, выражает суммарную за время жизни удельную скорость метаболизма [5].
Нами исследованы морфофизиологические показатели у 924 детей г. Калуги (456 мальчиков, 468 девочек) в возрасте от 1 до 12 месяцев. Неонатальный период в настоящей работе не представлен, т.к. он требует для анализа несколько иных подходов.
Обследованные дети группировались отдельно по каждому месяцу. Все группы анализировались на принадлежность крайних значений к совокупности, и варианты (значения признака), статистически отличающиеся, не включали в математическое моделирование. При отсутствии достоверных различий между возрастными группами по изученным показателям они объединялись, формируя возрастные периоды.
Образцы крови для исследования получали сотрудники специализированных лабораторий лечебно-профилактических учреждений Центральной детской поликлиники МУЗ «Детская городская больница». Определение показателей периферической крови детей изучали с использованием общепринятых методов лабораторной диагностики [6, 7] и автоматического гематологического анализатора «МЕК-6400 J/K». Показатели ФР определяли стандартными подходами и методами, принятыми в детских учреждениях.
Обследование детей проводили в 2008-2009 гг. методом продольного среза.
Сравнительный анализ проводили с использованием методов математической статистики [8], в том числе дисперсионного анализа двухфакторных неравномерных комплексов для количественных признаков, регрессионного анализа, рядов динамики. Расчеты проводили с применением программ «Grapher 7», «Microsoft Office Excel».
Общий характер изменений абсолютной МТ, ее прироста в сутки относительно МТ, динамики
Рис. 1. Показатели содержания НЬ (г/л) - 1, «удельной скорости роста» ((ДW/Дt)/W, мг/г) - 2, динамики содержания гемоглобина относительно массы тела (г/ л/^ г) - 3 у мальчиков первого года жизни.
Рис. 2. Показатели содержания НЬ (г/л) - 1, «удельной скорости роста» ((ДW/Дt)/W, мг/г) - 2, динамики содержания гемоглобина относительно массы тела (г/л/^ г) - 3 у девочек первого года жизни.
Рис. 3. Показатели МТ у детей первого года жизни. Здесь и на рис. 4: 1-й столбик - мальчики, 2-й столбик - девочки; различия между МТ мальчиков и девочек достоверны (*р<0,05, **р<0,01).
содержания НЬ у детей грудного возраста представлен на рис. 1-3. Обращают на себя внимание данные, характеризующие возрастную динамику анализируемых эмпирических элементов роста мальчиков (рис. 1, 3) и девочек (рис. 2, 3). Отмечено,
12000 10000 8000
г
6000 4000 2000
I
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Возраст, мес
*
3 2 1
0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005
145 140 135 3 2 1
130
125
120
115
1
1234 56789 10 11 12 Возраст, мес
что наибольший прирост МТ за месяц у мальчиков наблюдался в первые 7 месяцев. Абсолютные его величины составили 1156,1; 1025,4; 831,5; 810,0; 532,9; 625,1 и 421,12 г соответственно. Приведенные значения прироста МТ в первые 7 месяцев обусловили ее достоверные возрастные различия. По сравнению с МТ новорожденных мальчиков (3329,5±89,1г) к 7-месячному возрасту она увеличилась в 2,62 раза, составляя 8731,6±144,4 г. По данным [1], за указанный период МТ мальчиков г. Москвы возросла в 2,48 раза, девочек - в 2,42 (МТ при рождении составляла 3481,1±38,1 и 3346,6±37,7 г соответственно). При этом удвоение по сравнению с МТ новорожденных мальчиков г. Калуги произошло на 4-м месяце развития.
У девочек г. Калуги (рис. 3) наиболее выраженное и достоверное увеличение МТ наблюдалось до 6-го месяца. В этом возрасте она соответствовала 7670,8±154,7 г, превышая МТ новорожденных девочек (3284,5±77,1 г) в 2,34 раза. Прирост МТ в абсолютных величинах в первые 6 месяцев соответствовал следующим значениям: 1011,2; 868; 745,1; 779,2; 476,7 и 506,1 г соответственно. Удвоение МТ у девочек отмечено также на 4-м месяце развития. На этот своеобразный метод учета роста обратил внимание РиЬпег М. еще в 1924 г. [9], установив число последовательных удвоений. Вес зиготы, по РиЬпег М., для человека составляет 0,4916 мг, число удвоений в эмбриональном периоде - 22,63, в постэмбриональном периоде - 4,21, в течение всего периода развития -26,84. При этом между относительной скоростью роста и числом последовательных удвоений существует определенная связь [10].
Данные рис. 4 отражают динамику относительной скорости роста %) у обследованных нами детей. Видно, что величина R±mR у
5 6 7 8 9 10 11 12 Возраст, мес
Рис. 4. Относительная скорость роста у мальчиков и девочек первого года жизни.
Рис. 5. Эмпирические и вычисленные ряды динамики МТ у мальчиков (1; 2) и девочек (3; 4) первого года жизни.
сравниваемых возрастных групп (между каждыми последовательными месяцами) не обнаруживала статистически значимых различий. Она проявляла лишь тенденцию к достоверности (р<0,1) у мальчиков и девочек 1-го и 2-го месяца. Обращает на себя внимание и отсутствие половых различий. В то время как по МТ в абсолютных ее значениях они были достоверно выражены, за исключением 1-го и 12-го месяцев. Вместе с тем, уменьшение значений R±mR на данном периоде онтогенеза у мальчиков было более значительным: к 12-му месяцу по сравнению с 1-м - в 24,8 раза (р<0,001), у девочек - в 5,1 раза (р<0,001). Вызывает интерес и то, что в тот период, когда происходило первое (и единственное в анализируемом возрастном периоде) удвоение МТ детей, R±mR принимала наибольшие значения. В 4 месяца (по сравнению с 1-м месяцем) ее величина снизилась в 2,7 раза (р<0,001) у мальчиков, в 2,3 раза (р<0,01) - у девочек. С 5-го по 12-й месяцы она статистически значимо не изменялась.
Изменение МТ во времени представлено на рис. 5. Наблюдения за ФР детей в первый год их жизни показали, в частности, что их МТ увеличивается с возрастом по закону линейной зависимости (т.е. линейного тренда). Эмпирическое уравнение МТ (у) по возрасту (х) у мальчиков: Уу=1,2+508,07 (х^-Х), у девочек: Уу=1,2+475,38 (х^-Х). Подставляя вместо (х^-Х) их значения, находим ожидаемые (выравнивающие) значения зависимой переменной у.
В генетическом аспекте анализируемые показатели роста детей рассматриваются как признаки, формирующие их фенотипы, - совокупность признаков организма, проявляющихся в результате взаимодействия генотипа с условиями среды. Организм наследует не конкретный уровень показателя, а его норму реакции (НР), под которой понимается диапазон изменчивости фенотипов
Таблица 1
Показатели НР и относительной величины варьирования МТ
Единицы Мальчики Девочки
времени, месяцы НР, г Су±ШсУ, % НР, г Су±ШсУ, %
1 3086,6-5885,0 15,6±2,0 3251,9-5340,0 12,2±1,4
2 4114,0-6908,0 12,7±1,6 4084,1-6243,0 10,4±1,3
3 4997,7-7687,0 10,6±1,2 4367,6-7450,0 13,0±1,5
4 5803,7-8501,0 9,4±1,1 5234,0-8142,0 10,9±1,3
5 6059,0-9312,0 10,6±1,3 5606,7-8723,0 10,9±1,5
6 6479,9-10141,0 11,0±1,4 5921,8-9420,0 11,4±1,5
7 6988,4-10465,0 9,9±1,3 6172,4-8836,0 11,2±1,7
8 7222,0-11310,0 10,3±1,4 6262,7-10562,0 12,8±1,9
9 7732,6-11310,0 9,4±1,3 6707,0-10966,0 12,1±1,7
10 8222,7-11374,0 8,0±1,2 6621,9-11260,0 13,4±2,2
11 8135,4-12065,0 9,7±1,8 6916,7-11764,0 14,2±2,5
12 8528,5-11955,0 8,4±1,2 7395,4-12405,0 12,7±1,7
при одном и том же генотипе в различных условиях среды. НР, как известно, определяется двумя важными показателями: средней величиной признака (М), характеризующей общую тенденцию его развития, и средним квадратичным отклонением (а), позволяющим описать изменчивость -одно из важнейших свойств (наряду с наследственностью) биосистем. НР, определяемая как М±2а, различна у мальчиков и девочек (табл. 1). Из табл. 1 также следует, что разнообразие признака, которое отражает коэффициент вариации (Су±шсу), было не очень выраженным.
При изучении другого признака - НЬ (табл. 2) - половые различия выявлены только в первые дни жизни детей. Однако форма кривых (рис. 1, 2, 6), характеризующих динамику признака, свидетельствуют о их наличии. Из полученных данных следует, что проявление возможных различий зависит от возраста детей. Анализ результатов, представленных в двухфакторном дисперсионном комплексе, позволил выявить долю влияния обоих факторов (фактор А - пол, фактор В - возраст) (рис. 6). Оказалось, что влияние первого фактора - пола (при усредненном влиянии второго -возраста) - небольшое (п2А=2,3%), второго (при усредненном действии первого) - очень выраженное (п2В=72,8%), действие сочетаний градации обоих факторов: п2АВ=8,5%. Как видно, суммарное действие всех контролируемых в наблюдении факторов (пола и возраста) составляет 83,6 %; всех остальных, неорганизованных в данном исследовании (очевидно, средовых) - 16,4%. Все приведенные значения п2 - высокодостоверны. Рис. 7, на котором изображены эмпирическая (ломаная) и вычисленная (плавно идущая) линии регрессии рядов, дает наглядное представление о возрастной динамике содержания НЬ у мальчиков и девочек. Исходя из табл. 2 и рис. 6, его содержание в первые дни жизни находится на высоких значениях,
Рис. 6. Зависимость динамики содержания НЬ от пола (фактор А: А1 - мальчики, А2 - девочки) и возраста (фактор В: его градации В1, В2, В3 ...В12 - месяцы).
Возраст, мес
Рис. 7. Эмпирические и вычисленные ряды динамики содержания НЬ в крови у мальчиков (1; 2) и девочек (3;4) первого года жизни.
Таблица 2
Содержание НЬ в крови у детей первого года жизни
Возраст Значение показателя
М±т, г/л а±т Су±т, % НЬ, г/л
Мальчики:
1-11 дней 205,95±5,76 35,48±4,02(*) 17,2±2,0(*) 134,99-276,91
1 месяц 138,08±3,17*** 15,54±2,20 11,3±1,6 107,00-169,16
2 мес-1год 121,79±0,65*** 10,45±0,46 8,6±0,4 100,89-142,69
Девочки:
1-11 дней 220,00±4,31(*) 23,59±3,05 107,7±1,4 172,82-267,18
1 месяц 139,64±4,11*** 20,17±2,85 14,4±2,1** 99,3-179,98
2 мес-1год 123,14±0,73*** 10,28±0,52 8,3±0,4 102,58-143,7
*В скобках показаны достоверны различия содержания НЬ у мальчиков и девочек при р<0,05, без скобок - возрастные различия (р<0,01, р<0,001).
но к первому месяцу снижается (р<0,001) в 1,49 раза у мальчиков, в 1,58 раза - у девочек, т.е. примерно с одинаковой скоростью. Резкое падение содержания НЬ в первые дни постнатального развития человека обусловлено, очевидно, тем, что ребенок испытывает состояние гипероксии, что приводит к снижению синтеза эритропоэтина. Известно [11, 12], что эритропоэтин стимулирует дифференцировку и ускоряет пролиферацию предшественников эритроцитов, чувствительных к нему в костном мозгу. Причиной повышенного содержания НЬ в первые дни жизни детей является гемолиз фетальных эритроцитов. После рождения у всех детей обнаруживается фетальный гемоглобин (HЬF) [4]. Его содержание при рождении составляет в среднем 70% и может достигать 98% от общего НЬ [3]. В неонатальном периоде происходит постепенное снижение HЬF и к 4-6 месяцам жизни его содержание составляет менее 1% [13].
Из данных табл. 2 следует, что наибольшее варьирование данного количественного признака (Су±тсу) наблюдалось у мальчиков первых дней жизни (17,2±2,0%), у девочек (14,4±2,1%) - в возрасте 1 месяца.
Следует отметить, что распределение обследованных детей в зависимости от содержания НЬ следовало закономерностям нормального распределения, о чем свидетельствовал статистический анализ по методу %2.
Сравнительный анализ результатов исследования динамики двух признаков у детей грудного периода (рис. 1, 2, 3) показывает, что возрастные изменения содержания НЬ сопряжены с ростом детей, а именно с абсолютным приростом МТ, его величиной в сутки относительно МТ (мг/г), которая отражает «удельную скорость» роста организма. Направленность всех кривых (рис. 1, 2), отражающих указанные значения, сходна с динамикой содержания НЬ. Она более выражена и принимает выровненный вид при представ-
Рис. 8. График регрессии прироста МТ (ДW/Дt)/W, мг/г) по динамике содержания НЬ (Hb/W, (г/л, г) у мальчиков (1) и девочек (2) грудного возраста. По оси абсцисс - процент переменной х, ординат - процент переменной у от их общей суммы для каждого ряда в отдельности; — линейная (1), — линейная (2).
лении количества НЬ относительно МТ (г/л)/г. Сопряженность возрастной динамики этих двух признаков («удельной скорости роста» и содержания НЬ относительно МТ - переменная у) отражает график (рис. 8).
Таким образом, связи изучаемых признаков -МТ и НЬ можно заметить лишь в динамике, т.к. наиболее выраженно они проявляются в индивидуальном развитии, в данном случае на первом году жизни человека. Закономерности совместных изменений признаков охарактеризованы траекториями, которые составляют их варьирование в зависимости от половой принадлежности обследованных и возрастной периодизации. Проведена количественная оценка влияния этих двух факторов, позволившая описать формирование возрастной изменчивости исследованных признаков. Она отражалась на показателях относительной скорости роста организма, наиболее выраженной в первые 4 месяца, что определило единственное в наблюдаемом периоде онтогенеза удвоение МТ детей на 4-м месяце их жизни по отношению к ее значению при рождении. При сравнении показателей каждого месяца с предыдущим отмече-
но, что статистически значимое увеличение МТ мальчиков происходило до 7, девочек - 6 месяцев. Ее величина в 7 и 6 месяцев превышала МТ новорожденных в 2,62 раза и 2,34 раза соответственно. Выявлены однонаправленные изменения прирос-
та МТ в сутки и содержания НЬ относительно МТ. При этом возрастная изменчивость содержания НЬ на данном этапе онтогенеза человека на 83,6% случаев была связана с реализацией генетической программы развития.
ЛИТЕРАТУРА
1. Федотова Т.К., Дерябин В.Е., Горбачева А.К. О некоторых закономерностях ростовых процессов у детей грудного возраста. Вестн. МГУ. Сер. 23. Антропология. 2010; 1: 22-35.
2. Дерябин В.Е., Федотова Т.К., Горбачева А.К. Эпохальные изменения размеров тела московских детей грудного возраста. Вестн. МГУ. Сер. 23. Антропология. 2010; 2: 4-20.
3. Серебрякова Е.Н., Волосников Д.К. Уровень фетального гемоглобина у новорожденных детей с синдромом полиорганной недостаточности. Рос. вестн. перинаталогии и педиатрии. 2010; 55 (1): 21-24.
4. Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека: В 3-х томах. Т.2: Пер. с англ. М.: Мир. 1990: 378 с.
5. Alimov AF, Kazantceva TI. Specific metabolic rate, longevity and «Pubner constant» for birds. Журнал общей биологии. 2008; 69 (5): 355-363.
6. Кост Е.А. Справочник по клиническим лабораторным методам исследования. М.: Медицина, 1975: 436 с.
7. Лабораторные методы исследования в клинике: Справочник. Под ред. В.В. Mеньшикова, M.: Mедицина, 1987: 368 с.
8. Медик ВА., Токмачев М.С. Mатематическая статистика в медицине. M.: Финансы и статистика, 2007: 800 с.
9. Pubner M. Die Beziehung des Kolloidalzustandes der Gewebe fur den Ablauf des Wachstums. Biol. Ztschr. 1924; 148: 3-4.
10. Федоров В.И. Рост, развитие и продуктивность животных. M.: Колос, 1973: 271 с.
11. Повещенко А.Ф., Абрамов В.В., Козлов В.А. Биология эритропоэтина и его функции в лимфоидной и нервной ткани. Усп. совр. биол. 2002; 122 (5): 480-488.
12. Общая гематология: гематология детского возраста. Ростов-на-Дону: Феникс, 2007: 147-280.
13. Manca L, Masala B. Disordes of the synthesis of human fetal hemoglobin. IUBMB Life, 2008; 60 (2): 94-111.
РЕФЕРАТЫ
СОВРЕМЕННЫЕ ТРЕНДЫ В РАСПРЕДЕЛЕНИИ ГЕНОТИПОВ ВИРУСА У ДЕТЕЙ С ХРОНИЧЕСКИМ ГЕПАТИТОМ В ПОСЛЕ МАССОВОЙ ИММУНИЗАЦИИ ДЕТЕЙ
Генотипы В и С являются основными генотипами вируса гепатита В на Тайване, и генотип С ассоциирован с более тяжелым поражением печени, нежели генотип В. Неизвестно, изменила ли программа массовой иммунизации против гепатита В тенденцию в распределении генотипов вируса. Мы исследовали генотипы вируса гепатита В у детей-носителей поверхностного антигена гепатита В (HBsAg), которые родились до введения массовой иммунизации младенцев и после введения. 107 детей, которые были инфицированы НВУ, несмотря на проведенную иммунизацию, были обследованы как иммунизированные больные с прорывом инфекции. Генотипы НВУ определялись молекулярными методами. По сравнению с непривитыми носителями HBsAg, привитые дети чаще имели HBsAg-положительных матерей (65,9 и 100%, р<0,001) и чаще были инфицированы вирусом с генотипом С (16,4 и 42,1%о, р<0,001). В группе детей, рожденных HBsAg-позитивными матерями, генотипы HBУ у матери и ребенка чаще всего совпадали как у непривитых
[0е=0,97, 95% доверительный интервал (CI )=0,90-1,00], так и у привитых детей (0е=0,97, 95% CI=0,92-1,00). После согласования по полу, по возрасту матери и по особенностям течения родов, привитые дети-носители HBsAg, рожденные HBsAg-позитивными матерями, имели более высокую вероятность быть инфицированными генотипом С, чем непривитые дети (соотношение шансов=3,03, 95% CI=1,62-5,65, р=0,001). Однако нами не отмечено преобладания генотипа С над генотипом В у HBsAg-позитивных матерей в постиммунизационную эру. В постиммунизационную эпоху большинство случаев прорыва HBV-инфекции обусловлено передачей от матери, а привитые дети, рожденные матерями, инфицированными генотипом С, имеют более высокую вероятность прорыва инфекции, чем рожденные матерями, инфицированными генотипом В.
Wen WH, Chen HL, Ni YH, Hsu HY, et al. Hepatology. 2011; 53 (2): 429-436.
