Features of physical development of children and adolescents in an industrial city (based on the Stavropol model from the 1950s to the 2000s)

Full Text

Вклад антропогенных (в частности, урбанистических) факторов в ростовой процесс детей невозможно переоценить. Достаточно вспомнить,  что секулярный тренд, описываемый всей совокупностью систематических обследований детей в разных частях мира и имеющий уже более чем вековую историю, происходит на фоне непрерывного усиления уровня антропогенного стресса/нагрузки как акцелерирующего фактора [1]. Антропогенный стресс является вызовом адаптивным возможностям организма и активирует фенотипическую пластичность. Современные антропогенные факторы трансформируют среду со скоростями, превышающими скорость адаптационных процессов в популяциях, дистрессовый уровень нагрузки становится децелерирующим фактором роста.

Важнейшей критической точкой в антропогенной деятельности человека со времен палеолита стало возникновение городов и связанное с городским образом жизни техногенное загрязнение среды, представляющее собой вызов биологическим адаптивным возможностям вида в любом периоде онтогенеза [2]. Можно процитировать в этом контексте академика А.П. Бужилову: «Урбанизация — пик новых стрессовых факторов, под который подпадает современное общество» [3]. Действительно, среда крупных современных городских агломераций, особенно мегаполисов, является самой сложной и стрессовой экологической нишей, где антропогенные факторы сплетаются с климатическими самым причудливым образом, а население городов остается самой уязвимой частью населения в любой точке земного шара [4]. Адаптация к экологии города усугубляется такими факторами как высокая плотность населения, экстремальные температуры воздуха и термальный стресс, доступность и качество воды, загрязнение воздуха, мгновенно передающиеся вирусные и энтеробактериальные заболевания [5].

Очевиден вклад процессов урбанизации в формирование физического статуса детского, подросткового и взрослого населения в общепланетарном масштабе. Так,   фактор городского образа жизни оказывал положительное влияние на дефинитивную длину тела (в большей степени у мужского контингента) на протяжении XX в. [6] при одновременном снижении этого эффекта на большую часть мирового сообщества в XXI веке [7]. За тот же период возраст наступления менархе у девушек также резко снизился, но в настоящее время стабилизировался на уровне примерно 13 лет и, возможно, снова начнет увеличиваться [8].

Это не снимает, однако, с повестки дня вопрос  том, какие именно факторы вносят вклад в формирующиеся тенденции, специфичные на региональном уровне [9]. Например, на популяционном уровне для городских выборок Китая образовательный уровень (для детей в целом), плотность населения и качество жилья (в большей степени для подростков) положительно связаны с длиной тела. На индивидуальном уровне с длиной тела детей, особенно мальчиков, связан  семейный доход, высокопротеиновый калорийный рацион, уровень образования и длина тела матери [10].

Серьезным стресс-фактором являются военные конфликты, которые несут с собой физическое насилие, вызов психическому здоровью и голод (недоедание). Цена войны имеет далеко идущие социальные, культурные и биологические последствия [11].

Так, у детского населения Абхазии 2004 года обследования, проведенного спустя четверть века после  обширного обследования детей сельских долгожительских районов в 1980-х гг., произошли существенные изменения соматического развития. Дети 6-11 лет, родившиеся в 1990-х гг. во время военных действий и послевоенный период, испытали в младенчестве и детстве стрессовый период послевоенной разрухи, голода, не говоря о нарушении традиционного уклада жизни, что значительно повлияло на их рост и развитие.  Весо-ростовые показатели этой группы соответствуют стандартам  1979-1981 гг. В то же время, у подростков 12-17 лет, родившихся в мирное благополучное время, отмечено секулярное увеличение ростовых параметров и сдвиг сроков полового созревания на более ранний возраст [12]. Для детей-абхазов Сухуми 32 года спустя после военных действий 1990-х гг., отмечается  небольшое ускорение уровня полового созревания у девочек на уровне тенденции (менархе с 13,0 до 12,9 лет), у мальчиков уменьшение достоверно [13].

В целом, можно постулировать, что эволюционно обусловленная экологическая пластичность популяции обеспечивает оперативный ответ на стрессовые воздействия среды, «амплитуда» ответа зависит от рассматриваемого периода онтогенеза, с которым связан уровень экочувствительности организма, что уже показано выше на примере сельских абхазов. Для детей Москвы, к примеру, на историческом интервале с конца XIX века по настоящее время  показано, что  интенсивность временных соматических изменений увеличивается от периода новорожденности к подростковому и наиболее отчетлива для длины тела [14]. Проблема обсуждается также в обзоре секулярных трендов Cole [8] для большинства европейских стран с начала XIX века, где отмечено отсутствие отчетливой секулярной соматической динамики вплоть до 2-х лет жизни. 

 

Цель

В цель настоящего исследования входит анализ «антропогенного следа» в морфологическом статусе детей и подростков на материалах обследования Ставрополя. Авторами решаются следующие задачи:  а) установление  морфологических различий между выборкой 1958-х гг. и последующими годами на фоне усиления степени урбанизации, в частности, увеличения численности населения города и улучшения социально-экономической сферы (отметим, что в 3-м тысячелетии Ставрополь признавался неоднократно самым благоустроенным городом РФ); б) анализ соматических особенностей подростков 1958 года обследования, родившихся в период ВОВ, для оценки последствий военных конфликтов на физическое развитие. Работа опирается на фундаментальные представления о значении универсального однонаправленного антропогенного фактора в современной урбанизированной нише в процессе морфофункциональной дифференцировки детского организма; о цикличности чередования периодов повышенной/пониженной экочувствительности организма на восходящем отрезке онтогенеза в связи с дифференциацией его биологических задач на разных этапах роста и развития.

 

Материалы и Методы

Материалы

Работа выполнена по литературным данным с привлечением материалов НИИ антропологии МГУ 1958 года [15] и 1987 года [16], а также ростовых стандартов детей и подростков г. Ставрополя 2001 г. обследования [17]. Численность населения г.  Ставрополя с 1958 года к 2001 году увеличилась от 135 тысяч до 355 тысяч человек. Среди обследованного  в 1958 году контингента подростки 12-16 лет — дети военного времени, родившиеся в период Великой Отечественной Войны 1941-1945 гг. (Ставрополь был оккупирован немецко-фашистскими войсками с 3 августа 1942 по 21 января 1943 г.). Использовать для сравнения более поздние стандарты физического развития [18] не представлялось возможным, так как они были разработаны для Ставропольского края в целом без разделения на город и сельскую местность. В исследовании задействованы антропометрические показатели — длина тела и обхват груди,  а также возраст менархе у девочек. 

Общее количество обследованных составило 1290 человек для выборки 1958 года (из них 665 мальчиков и 625 девочек), 1136 человек для обследованных в 1987 году (566 мальчиков и 570 девочек), а также 1054 школьника обоего пола для 2001 года (среднее наполнение каждой половозрастной когорты в данной группе составило 58 человек).

 

Статистические методы

Выборки детей Ставрополя 1958 и 1987 гг. содержат минимальный необходимый набор статистических параметров – численность наблюдений, средние арифметические величины и средние квадратические отклонения длины тела и окружности груди; по данным 2001 года за отсутствием средних величин были использованы медианы, авторы стандартов оговаривают, что значения медианы в их материалах фактически совпадают со значениями средних арифметических [17]. Статистический анализ проводился с использованием пакета программ Statistica 12. Сглаживание графиков динамики годовых приростов соматических признаков осуществлялось по методу наименьших квадратов. Для оценки величины различий по длине тела и обхвату груди между выборками вычислялись нормированные разности средних арифметических величин антропометрических признаков данных 1987 и 1958 г. Для нормировки использовались усредненные значения средних квадратических отклонений признаков. Для обработки результатов был использован пакет программ STATISTICA 12 (StatSoft, Inc. (2014). STATISTICA version 12).

 

Этика исследования

Все обследования детского и подросткового контингента в 1958 г. проводились в рамках разработки размерной типологии для целей конструирования одежды, полученные данные были деперсонифицированы. В 1987 г. и в 2001 г. исследования проводились после получения информированного согласия в соответствии с требованиями Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации.

 

Результаты

На рисунке 1 приведены линии динамики длины тела мальчиков и девочек  7-16/17 лет  1958, 1987 и 2001 гг. обследования.  Рисунки фиксируют непрерывное секулярное увеличение длины тела  школьников обоего пола на протяжении полувекового интервала наблюдений. У мальчиков небольшое отставание выборки 1958 года по длине тела  от выборки 1987 года фиксируется в возрасте 7-11 лет (примерно 0,6 сигмы), значительное в возрасте 12-17 лет, для подростков, родившихся в годы ВОВ и в первый год после (примерно 1,3 сигмы в 16-17 лет). Девочки 1958 года значительно отстают от своих ровесниц 1987 года и в предпубертатном возрасте (в 8-9 лет на 1,1-1,2 сигмы), и в пубертатном (0,9-1,0 сигмы в 12-14 лет), самое существенное отставание приходится на 16 лет (1,4 сигмы).

По обхвату груди мальчики 1958 года отстают от своих ровесников 1987 года примерно на 1 сигму на протяжении всего интервала, различия выборок 1987 и 2001 годов незначительны. В свою очередь, обхват груди девочек 1958 года незначительно меньше по сравнению с выборкой 1987 года, в то время как у их сверстниц, обследованных в 2001 году, величина показателя отстает от обеих групп, свидетельствуя о выраженной лептосомности телосложения  (рис.2).

На рисунке 3 приведена динамика годовых приростов длины тела детей и подростков 1958, 1987 2001 гг. обследования (линии сглажены по методу наименьших квадратов).  Собственно, пубертатное ускорение по длине тела фактически не выражено у детей обоего пола 1958 года.  Для мальчиков 1958 года приросты длины тела колеблются примерно на уровне 5 см вплоть до 14 лет и увеличиваются до 6 см в 16-17 лет. В выборке 1987 года фиксируется «классический» пик прироста в 12 лет, для выборки 2001 года кривая динамики, как и у девочек,  двувершинная — пики зафиксированы в 10 и 14 лет. Наибольший «скромный» прирост длины тела у девочек 1958 года приходится на 10 лет, у девочек 1987 года - на «классические» 12 лет, в выборке 2001 года  двувершинная кривая приростов с одинаково интенсивными пиками отмечается в 10 и 12 лет.  На графике приростов  длины тела девочек также нанесены возраста менархе для каждой из групп.  Возраст менархе у подростков военного времени в выборке 1958 года составляет примерно 14 лет и отстает, таким образом, от пика скорости роста почти на 4 года, хотя в «классическом» случае (для большинства европейских выборок) эта разница составляет 1,5-2 года [19]. Для выборки 2001 года возраст менархе составляет 12лет 7 мес. и отстает, таким образом, от пика скорости роста всего на 7 месяцев. К сожалению, для обследованных в 1987 г. девочек информация по наступлению сроков полового созревания отсутствует.

Для обхвата груди (рис.4) у мальчиков возраст пика скорости роста увеличивается (замедляется) от 2001 г. к 1958 г. от 13 до 16 лет. Интенсивность пика, напротив, уменьшается от 4,5 до 3,5 см.  У девочек наиболее ранний и интенсивный пик в выборке 1987 года (12 лет и 5 см), самый поздний и «скромный» по интенсивности в 2001 году (14 лет и 4 см), средний по обоим параметрам в 1958 году (13 лет и 4,8 см).

 

 

Обсуждение

В целом, полученные для ставропольских детей результаты соответствуют картине секулярных сдвигов длины тела в сторону больших значений у современных школьников [20, 21, 22]. Одновременно с этим фиксируется тенденция ускорения физического развития со смещением его в сторону большей лептосомности. Это не противоречит уже имеющимся для обследованной группы данным [23]. Так, современные ставропольские дошкольники демонстрируют положительные сдвиги величины длины тела  при одновременном снижении массы тела и окружности грудной клетки.  Калмыкова с соавторами [23] оценивают развитие ставропольских дошкольников как дисгармоничное для каждого четвертого ребенка, то есть гармонично развиваются только 75,7 % обследованных. Что касается школьных групп, то в данном случае в качестве основных особенностей выделяются процессы замедления роста у индивидов обоего пола в возрасте 8-9 лет с аналогичной тенденцией к ретардации роста, грациализации и лептосомизации. С 11 лет темпы роста длины тела ускоряются (при одновременном формировании низкой массы тела и более узкой грудной клетки по сравнению с другими регионами страны). Это обусловливает дисгармоничное развитие у 30,3% и 37,3% обследованных мальчиков и девочек соответственно. Для подросткового возраста отмечено, что ставропольские  юноши выше на 4-5 см, а девушки на 1,4-2 см, чем их ровесники с других территорий страны при сохранении более низких величин массы тела и обхвата грудной клетки. Периоды замедления роста у мальчиков и девочек совпадают и наступают в возрасте 7-8, 10-11 и 13-15 лет. Также, ожидаемо, сельские современные дети на фоне горожан отличаются низкой длиной тела (кроме 8-9-летнего возраста), повышенной массой тела (у мальчиков только в препубертатном периоде) и широкой грудной клеткой (за исключением 13-14 лет).  Также авторы отмечают изменение темпов прироста длины тела в различных возрастных интервалах. Так, у современных мальчиков первый период стабилизации роста происходит в 7-8 лет (прибавка составляет всего 3,2 см), ускорение роста отмечено на интервале  8-10 лет (за год прирост составляет 5,8 см), затем в 12-15 лет (со среднегодовым приростом 8,3 см). В 15-16 лет снова происходит стабилизация ростовых процессов (0,5 см в год). У девочек стабилизации роста отмечена в 7-9 лет (2,5-3,0 см), в 10-11 лет (4,8 см) и в 13 лет (1,5 см в год). Ускорение роста отмечается в 9-10 (6,5 см) и 11-13 лет (7,6 см) [23, 24]. Одновременно для современных групп школьников Ставропольского края фиксируется замедление процессов полового созревания [25] по сравнению с общероссийскими нормами [20].

Ускорение сроков полового созревания, зафиксированное и в настоящей работе, в секулярном аспекте можно рассматривать с позиций улучшения социально-экономических факторов и усиливающейся урбанизацией, оказывающих положительное влияние на акселерацию процессов роста и полового созревания. Аналогичная тенденция прослеживается, например,  для индийских [26], австрийских [27], польских [28] и румынских детей [29], т.е. жителей стран, в которых социум претерпел значительные изменения во второй половине XX века. Сравнение обследованных ставропольских школьников с абхазской выборкой (как наиболее близкой территориально и прошедшей резкое снижение уровня благосостояния в военное время) [30] позволяет говорить о сходстве протекающих в этих группах процессов. Так, лептосомизация и грацилизация телосложения здесь сочетаются с большей выраженностью временных изменений именно обхвата груди у современного населения. Данные процессы являются закономерной фазой секулярных трендов, но имеют территориальную дифференциацию в связи с географической неравномерностью социально-экономического развития регионов. В Москве они имели место быть на рубеже 70-80-хх г. вкупе со снижением связи между половым созреванием и формированием дефинитивных размеров тела [31].

Важным аспектом настоящей работы является оценка информативности показателя «пик скорости роста» (ПСР – возраст, в котором прирост длины тела максимален) как маркера уровня антропогенной нагрузки и соотношения соматической и половой зрелости, в частности, возраста ПСР и возраста менархе. Алгоритм динамики приростов длины тела для выборки 1958 года (ранний и не интенсивный скачок приростов длины тела, отсутствие собственного пубертатного ускорения роста длины тела как такового)  и  значительный возрастной промежуток между возрастом ПСР и возрастом менархе (почти 4 года) существенно отличаются от классических «нормативных» значений для европейских выборок в целом. Такой алгоритм развития был характерен для популяций с традиционно замедленным темпом онтогенеза и ретардированностью процессов роста и развития — сельских якутов [32], сельских монгольских групп [33], долгожительских популяций Абхазии 1970-х [34], китайцев Пекина (КНР) [35]. Судя по материалам 2001 года, это замедление роста и развития в популяции детей Ставрополя полностью компенсировано и в начале 3-го  тысячелетия соответствует классической картине интенсивного пубертатного скачка  роста в 12 лет как непосредственного «триггера» возраста менархе в 12 лет 7 месяцев.

 

Заключение

По итогам проведенного исследования можно сделать ряд заключений. Во-первых, анализ соматических особенностей подростков 1958 года обследования, родившихся в период ВОВ, в очередной раз подтверждает негативные последствия вооруженных конфликтов на детское и особенно отчетливо подростковое население. Школьники обоего пола отстают по величине длины тела и обхвата груди от своих сверстников, родившихся в послевоенный период. Также для них отмечено практически отсутствующее пубертатное ускорение по длине тела, сочетающееся с более поздними сроками полового созревания у девушек (что, возможно, может отражать также и секулярный тренд независимо от обстоятельств). 

Второй вывод касается сохранения в ставропольских группах общей тенденции к увеличению длины тела (особенно на более поздних этапах онтогенеза), сочетающейся с уменьшением обхвата груди (более выраженного  в случае девочек), что подтверждает фундаментальные биологические представления о дифференцированной по полу и периодам онтогенеза экочувствительности организма

Наконец, соматическим маркером уровня антропогенной нагрузки могут быть не только и не столько абсолютные значения размеров тела, но  и их возрастная динамика и соотношение соматической и половой зрелости. 

About the authors

Ekaterina Permiakova

Anuchin Institute and Museum of Anthropology Lomonosov Moscow State University

Author for correspondence.
Email: ekaterinapermyakova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6490-4004
SPIN-code: 9951-6270

PhD

Senior researcher

Russian Federation, 125009, Moscow, Mokhovaya str., 11, 1

Tatiana Konstantinovna Fedotova

Anuchin Institute and Museum of Anthropology Lomonosov Moscow State University

Email: tatiana.fedotova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7750-7924
SPIN-code: 5355-2226

DSc, Leading researcher

Russian Federation, 125009, Moscow, Mokhovaya str., 11, 1

Anna Konstantinovna Gorbacheva

Anuchin Institute and Museum of Anthropology Lomonosov Moscow State University

Email: angoria@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5201-7128
SPIN-code: 8199-7201

PhD, Senior researcher

Russian Federation, 129009, Moscow, Mokhovaya str., 11, 1

References

Supplementary files