Онтогенез. От клетки до человека - Джейми Дейвис (2017)

Пропорции взрослого человека иные, чем у эмбриона: относительные размеры частей тела закономерно отличаются у плода, младенца, ребенка и подростка. Например, голова новорожденного младенца намного больше относительно общих размеров тела, а конечности намного короче, чем у взрослого человека, не говоря уже о том, что все тело гораздо меньше. На протяжении дальнейшего роста размер различных частей тела находится под контролем, так что они всегда пропорциональны по отношению друг к другу. Таким образом поддерживается замечательная, почти точная симметрия человеческого тела. При этом части тела не обязательно контактируют друг с другом (например, левая и правая нога), а длина таких крупных частей тела, как конечности, даже у новорожденного превышает длину отдельной клетки в десять тысяч раз. Как же части тела измеряют сами себя? Какие механизмы сообщают растущему организму чувство меры? Если в двух словах, то это пока неизвестно, но, собрав воедино данные экспериментов на разных животных, от плодовых мушек до млекопитающих, мы можем высказать ряд обоснованных предположений.

Прежде чем говорить о пропорциях, давайте посмотрим, как контролируется абсолютный размер человеческого тела. Существенная часть наших знаний на эту тему получена при изучении людей, у которых этот контроль так или иначе нарушен, а именно карликов и гигантов.

Уже давно было замечено, что гигантизм, при котором рост человека намного больше среднего, часто связан с опухолями гипофиза. Если такие опухоли активны в период нормального роста ребенка, он вырастает очень высоким (2,10–3,60 м). При этом такие люди, несмотря на исключительно высокий рост, имеют нормальные пропорции тела.

Гипофиз – сложный орган, выделяющий множество гормонов, но с точки зрения контроля размера тела важнее всего так называемый гормон роста. Здоровый гипофиз выделяет небольшие количества этого гормона в пульсирующем ритме, один выброс в несколько часов. Как правило, наибольшая активность гормона достигается во время сна. Концентрация гормона роста довольно высока в раннем детстве, когда организм растет быстро, и резко снижается до скромного «взрослого» уровня в возрасте примерно от 18 до 20 лет. Люди, в организме которых производится мало гормона роста, очень невысокие (около 1,2 м), но имеют более или менее нормальные, «витрувианские» пропорции тела. Сама по себе связь между количеством гормона роста и размером тела еще не говорит о том, что здесь причина, а что – следствие. Однако тот факт, что дети с низким содержанием гормона роста растут вполне нормально, если делать им инъекции этого гормона,[271],[272],[273] явно указывает на то, что количество гормона роста определяет размер тела.

Гормон роста не оказывает непосредственного влияния на рост и размножение клеток. Он заставляет некоторые клетки, в частности клетки печени, образовать вторую сигнальную молекулу дальнего действия – инсулиноподобный фактор роста I (ИФР-I; родственная молекула ИФР-II контролирует рост плода).[274] Именно ИФР-I передает большинству клеток организма инструкции, касающиеся размера состоящих из них структур. Гормон роста регулирует синтез ИФР-I за счет сложного процесса, включающего его связывание со специфическим рецептором и запуск внутреннего сигнального пути, приводящего к экспрессии гена, кодирующего ИФР-I.[275] Мутация гена, кодирующего этот рецептор, приводит к тому, что клетки носителей мутации приобретают аномальную чувствительность к гормону роста.[276] Это является причиной особого типа карликовости – синдрома Ларона. Для людей с этим синдромом характерен низкий рост и непропорционально малый размер таких внутренних органов, как сердце, в сочетании с нормальными пропорциями скелета. (Любопытно, что среди людей с синдромом Ларона много долгожителей. Самые разные животные, от круглых червей до грызунов, в организме которых уровень ИФР-I опускается ниже нормы, как правило, переживают нормальных животных своего вида, и, возможно, у людей имеет место тот же самый эффект.)[277]