Физиологическая характеристика подросткового и юношеского возраста. Физиология полового созревания.

Специфика этого этапа развития, в частности подросткового возраста, в значительной мере определяется важнейшим биоло­гическим фактором — половым созреванием. Процесс полового созревания, в особенности его начальный период, сопровождает­ся существенными изменениями в деятельности всех физиологи­ческих систем, включая центральную нервную систему.

Нейрогуморальные механизмы полового созревания. Чем опреде­ляется столь значительное влияние полового созревания на орга­низм подростка? Запускающим звеном этого процесса является гипоталамус. Как уже отмечалось, гипоталамус, образующий с ги­пофизом единую гипоталамо-гипофизарную систему, является не только важнейшей структурой регуляторной системы мозга, с ко­торой связаны высшие нервные функции и психические процес­сы, но и центром нейроэндокринной регуляции физиологиче­ских систем, обеспечивающих гомеостаз. Естественно, что резкое повышение активности гипоталамуса на начальном этапе полово­го созревания обусловливает резкие изменения в функциониро­вании организма.

Чем определяется чрезмерная активность гипоталамуса на на­чальных стадиях полового созревания? Ответ на этот вопрос за­ключается в специфической связи гипоталамуса с другими же­лезами внутренней секреции. В зрелом организме гормоны, вы­деляемые периферическими эндокринными железами, оказывают тормозящее влияние на высшее звено эндокринной системы. Это так называемая отрицательная обратная связь, которая играет важ­ную роль в эндокринной функции. Она определяет возможность саморегуляции деятельности желез внутренней секреции: усиле­ние функции железы под влиянием факторов внешней и внутрен­ней среды и увеличение концентрации ее гормонов приводят к торможению гипоталамо-гипофизарной системы. В результате это­го уменьшается выделение тропных гормонов гипофиза, стимули­рующих активность периферической железы, и нормализуется гор­мональный баланс. На начальных этапах полового созревания не­зрелость периферических половых желез и отсутствие их тормозящего влияния является основным фактором, определяющим чрезмер­ную активность гипоталамуса. По мере созревания этих желез и формирования механизмов саморегуляции в эндокринной системе происходит нормализация активности гипоталамуса и соответствен­но исчезает его отрицательное воздействие на организм подростка.

Характеристика ростовых процессов, метаболизма и вегетативных функций на разных стадиях полового созревания

Начало полового созревания — I стадия — приходится у дево­чек и мальчиков на разный календарный возраст: у девочек это 11—12 лет, у большинства мальчиков 12—13 лет.

Начальная стадия полового созревания. Начало пубертатного периода можно заме­тить по изменению темпов роста и пропорций тела. Если в предпубертатном периоде темпы роста были сравнительно низки, а удли­нение тела происходило в основном за счет туловища, то с началом этого периода ускоряется рост конечностей в длину. В первую оче­редь увеличивается длина рук, затем ног. В результате на смену детскому телосложению с пропорциональным развитием туловища и конечностей приходит подростковый, голенастый тип, для которого характерна некоторая длиннорукость и длинноногость. Отставание в темпах роста туловища, наблюдающееся в начале подросткового периода, имеет глубокие физиологические послед­ствия и сказывается на динамике развития всех внутренних орга­нов. Так, в этот период замедляется рост сердца, и соответственно его функциональные возможности могут временно отставать от потребностей растущего тела. Тормозится прирост легочных объ­емов, и соответственно снижаются функциональные возможности дыхательной системы. В первую очередь это сказывается на кисло­родном снабжении работающих мышц.

Скелетные мышцы конечностей интенсивно растут, однако больших изменений в строении мышечных волокон не происхо­дит, т.е. качественные характеристики мышц остаются теми же, что и в предпубертате. В то же время биохимическая ситуация в мышечных клетках (волокнах) из-за усиления процессов синте­за, необходимых для роста, существенно меняется: энергетиче­ский обмен в клетках становится более напряженным и менее устойчивым. Особенно напряженно вынуждены работать митохонд­рии, обеспечивающие клетку необходимым резервом АТФ за счет окисления углеводов и жиров. В этой ситуации любые дополни­тельные затраты энергии (например, связанные с повышением мигательной активности выше определенного уровня) приводят 1к использованию менее экономичных, но зато безотказных ана­эробных источников энергетического обеспечения. В результате происходит активация процессов анаэробного (бескислородного) гликолиза, в мышцах и крови накапливается молочная кислота, это;приводит к нарушению внутренней среды организма (гомеостаза), что отрицательно сказывается на мышечной работоспособ­ности подростков. Другое следствие описанных биохимических /сдвигов — снижение возможности длительно поддерживать по­стоянный уровень функциональной активности, так как для этого необходимо, чтобы митохондрии работали в наиболее благоприятном режиме, а этого нет. Отсюда временное уменьшение вы­носливости и работоспособности.

Следует подчеркнуть, что у подростков, регулярно занимаю­щихся спортом, такого ослабления работоспособности не наблю­дается, так как адаптация к мышечной деятельности позволяет им с минимальными потерями преодолевать этот сложный возраст­ной этап. Однако и существенных приростов в циклических видах мышечной деятельности не происходит. На состоянии работоспо­собности сказываются поведенческие стереотипы. Появление первых признаков пубертата связано с резким снижением двигатель­ной игровой активности, которая до этого была естественным тренингом, поддерживающим необходимый уровень физической работоспособности. С этого возраста двигательная активность школьника в основном определяется развитием нового комплек­са мотиваций, обусловливающих необходимость систематических занятий физической культурой (например, желанием достичь из­вестных спортивных результатов).

Возникающие в этом возрасте ограничения в кровоснабжении затрагивают не только мышцы, но и другие орга­ны, включая головной мозг. Так, объемная скорость кровотока в сосудах мозга временно снижается.

Вторая стадия полового созревания. Наступление этой стадии сопряжено с измене­нием ростовых процессов. Темпы роста конечностей несколько замедляются, тогда как рост туловища ускоряется. Именно на это время приходятся наиболее высокие скорости роста массы и длины тела, т. е. все то, что обычно называют пубертатным скачком роста. Рост костей в длину становится преобладающим, отстава­ние в росте мышц и жирового компонента создает впечатление, что подросток худеет.

Увеличение темпов роста продольных разме­ров тела обусловлено тем, что главная железа внутренней секре­ции — гипофиз наряду с гонадотропинами начинает в большом количестве секретировать гормон роста — соматотропин. Этот гор­мон активирует ростовые процессы и энергетическое обеспече­ние организма. Под его действием увеличивается использование жировых депо для энергетических нужд: подросток худеет, тол­щина подкожного жирового слоя у мальчиков заметно уменьша­ется. Это проявляется даже у подростков, имеющих избыточное жироотложение. В этот период наиболее эффективны разнообраз­ные коррегирующие воздействия, направленные на нормализа­цию жирового обмена и снижение избыточного веса. Однако ко­личество жировых клеток при этом не изменяется, они только теряют часть накопленного жира и уменьшаются в объеме. Поэто­му не следует обольщаться успехом тех мер, которые принимают­ся для нормализации массы тела в этом возрасте: они могут быть временными. Если внимание к этому в дальнейшем будет ослаб­лено, то жировые депо по завершении полового созревания вновь быстро будут заполняться жиром, и проблема избыточного веса встанет с новой силой. Чтобы этого не допустить, необходимо раннее и обязательно систематическое проведение мероприятий, не допускающих избыточного жироотложения (рациональная дие­та, регулярные физические нагрузки, закаливание).

Кардиореспираторная система. Увеличение размеров туловища сопряжено с повышением темпов роста грудной и брюшной по­лостей. Быстро растут сердце и легкие, увеличиваются жизненная емкость легких и ударный объем сердца. Несмотря на снижение частоты сокращений сердца почти до уровня взрослых (70 уд/мин), объемная скорость кровотока в этот период увеличивается. Это создает возможность для снабжения органов и тканей кислородом при их напряженной работе. Так, именно в эти годы при мышеч­ной работе отмечаются самые высокие значения максимального потребления кислорода (в расчете на 1 кг массы тела) за весь период индивидуального развития.

Мышцы. Такая особенность кислородного обеспечения сокра­тительной активности скелетных мышц связана не только с пре­образованиями в системе доставки кислорода, но и с характером энергетического метаболизма в самой ткани скелетных мышц. Мышцы вступают в этап так называемых пубертатных дифференцировок, в ходе которых меняется метаболический профиль мно­гих волокон. III стадии полового созревания соответствует первая фаза мышечных пубертатных дифференцировок, когда большинство волокон приобретает выраженные черты «аэробности»: уве­личивается размер и количество митохондрий, растет активность окислительных ферментов. Все это, с одной стороны, необходи­мо для дальнейшего роста и развития мышц, с другой — пред­ставляет собой энергетическую базу для реализации сократитель­ной функции на основе аэробного энергообеспечения.

Работоспособность. Перестройка в структуре скелетных мышц не может не сказаться на мышечной работоспособности. Отмеча­ется некоторое увеличение физических возможностей подростков при выполнении циклической работы, особенно в зонах большой и умеренной мощности. На этой стадии полового созревания эф­фективны тренировки общей выносливости. Однако необходимо помнить, что пубертатные перестройки в организме еще далеки от завершения, и следует соблюдать большую осторожность в наращивании интенсивности и объема тренировочных нагрузок. С другой стороны, тренировка силовых и скоростно-силовых ка­честв в этот период малоэффективна, и применение таких нагру­зок на занятиях физической культурой должно быть ограничено.

Периферическое кровообращение и терморегуляция. Увеличение объемной скорости кровотока приводит к усилению тока крови через кожные сосуды. При этом заметно повышается температура кожи, особенно конечностей, что является довольно характер­ным признаком наступления III стадии как у мальчиков, так и у девочек. Однако расширение сосудов кожи снижает возможно­сти физической терморегуляции, и для поддержания постоян­ства температуры тела необходимо увеличение производства теп­ла, т.е. использование химической терморегуляции. Этот способ поддержания температурного баланса организма менее экономи­чен, и в регуляции температурного гомеостаза происходит рег­ресс, что в свою очередь ограничивает эффективность закаливаю­щих процедур и может привести к более частому возникновению простудных заболеваний.

Глубокие перестройки, происходящие в сердечно-сосудистой системе, повышают риск появления вегетососудистых дистоний и подростковой гипертонии. Это необходимо учитывать при опре­делении школьной нагрузки подростков.