成长未解之谜大全(青春期发育何时)

  • 青春期发育,比如女孩子乳房长大、初次月经,男孩子“火腿”和“蛋”的长大,什么时间来并不是看运气,而是受到遗传、体格生长等因素的调节。

  • 不良膳食、缺乏运动引起的肥胖有可能引起青春期启动提前,最终导致成年身高变矮。所以,青春期启动也会受生活方式影响,而且,太早的青春期启动是病,得治。

  • 遗传因素和生理因素具体如何影响青春期启动的时机,仍然有待研究。

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经常听到有人问,别人家孩子都来大姨妈了,她家孩子13/14/15岁了还没来,怎么办,是病吗?她们焦急的表情,简直给我一种毛骨悚然的感觉:难道姨妈来得早不早,都成了一个衡量孩子有没有比别人的孩子好的指标啦?

其实,第一次姨妈(初潮)来得是早也好,是晚也好,根本就是一个天然存在的生理现象,那就是:人类青春期启动时点(timing of pubertal onset)的自然变异。

青春期是人类的第二个生长发育高峰期,人们通常把女孩第一次来姨妈(也就是初潮)和男孩变声视为孩子正式长大成为“青少年”的标志。从人群的视角来看,各个小朋友的初潮或变声的时点分布大致服从正态分布:对于较早发育的小朋友,7岁就能来大姨妈;而晚到自14岁才来大姨妈的也不十分少。

(这幅图引自一篇描述中国女孩初潮来临时间分布的论文[1],本图描述的是2004年前后女孩已来经的女孩的比例分布。可以看到最早7岁时就有孩子来月经,而14岁还没来经的孩子并不特别少)

自十九世纪末起,人类青春期启动的平均时点便进入了一个不断提前的长期趋势,并且一直持续到了现在。虽然部分发达国家的已经开始逐步转为延后,但发展中国家仍然在不断提前。比如中国,在改革开放之初,女孩初潮年龄平均还在13.5岁,而到了2004年左右时,这一平均年龄就已经提前到了12.27岁[1]。

成长未解之谜大全(青春期发育何时)(1)

(本图同样引自论文[1],描述1979年至2004年前后初潮年龄提前和成年身高的变化情况。黑圆点描述初潮年龄变化趋势,白三角形描述成年身高。图中成年期身高有轻微(slightly)的增加,主要是因为我们国家儿童近年来营养状况不断改善,这会使身高出现显著的不断增高的长期趋势,因此青春期发育提前带来的对身高的负面影响就被掩盖了。)

由于青春期启动提前会引起诸多后果,比如使成年平均身高变矮[2],还有近期一些的增大抑郁风险[3],犯罪、酗酒、过早性行为发生率增加[4-6]等问题,以及远期的增大乳腺癌、2型糖尿病和心血管疾病发病的风险[7-9],很多学者都对这一持续了一个多世纪的青春期启动提前的趋势表达了关注,并试图解释这一现象背后的原因。

是遗传吗?

有研究比较双胞胎发现,虽然青春期启动的时间点这个性状本身在不同个体间具有较大的变异,但其实它很大程度上是由遗传决定的[10]。

首先,在同卵双胞胎女孩间,初潮时间就具有较强的相关性(r=0.75),这甚至远超异卵双胞胎(r=0.31)或者同胞兄弟姐妹(r=0.32)。如果相关系数不够直白,想一想同卵双胞胎长得多像,再想想异卵双胞胎长得都不像一个妈生的,这一相关性的差异便能够很形象地被理解了。

其次,对于那些月经来潮较早的女性,当她们成为母亲后,她们的女儿们也更可能在11岁前月经来潮,这也证明初潮来临时间受着遗传的影响[11]。

由于这些发现正好赶上了基因科学飞速发展的年代,于是这一声号角吹响之后,大量的遗传学家便开始积极跟进研究。

那么,燃烧无数科研经费后,科学家们找到了啥呢?呃……可能也就约等于啥都没找到吧。

成长未解之谜大全(青春期发育何时)(2)

要说啥都没有吧,其实也没那么惨,因为科学家确实甄别出了上百个跟女孩初潮年龄有关的基因位点。那么,我们高中时学到过的那些遗传病都是一两个基因就解决了问题,咱们这次一下子找到了一百多个位点,还不能解决吗?不幸的是,真不能。这一百多个基因位点,加在一起,才能解释初潮年龄变异的2.7%[12]。

对于一个受非常多的基因影响的性状,比如身高、腿长等,之所以人与人之间不一样,就是因为影响它的各个因素虽然每一个效应小,但架不住在人与人之间的分布出现高度不一致:有的人有、有的人没有,有的人多、有的人少。只有找齐绝大部分因素,才能解释这个性状在每个人身上为什么不一样。

现在我们发现的这一百多个基因位点,加在一起才能解释2.7%的变异,那么最乐观的解读也只能是,对于决定青春期启动的所有遗传因素这块巨大蛋糕,我们只发现了它上面的寥寥几颗草莓。

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(遗传学家看似悲伤,但实际面带微笑,原因我想可能是觉得“太好啦!还有92.3%等着我们去发现呢!”吧。。。)

而终于有一天,Nature放出大新闻:全基因组关联研究发现一个最有潜力解释青春期启动提前的基因位点:rs314276!![13]

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然而,这个承载着人类解决自身生命の奥义的究极希望的小位点,最终还是没能挺过进一步的研究检验。在发现它的那一拨原班人马对它的进一步研究中,它只表现出了对成年期肥胖的深远影响,而对青春期启动时间的影响则成了过眼云烟[14]。

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生理因素

虽然遗传学家们遇到了困难,但营养流行病学家们倒的确是有一些收获:近年来的营养流行病学研究,虽然仍然没有从分子机制上真正确认青春期启动提前的原因,但仍然找到了一条因果链。

科学家们发现,如果一群孩子在婴儿期和儿童期就表现出比其他人更重、更高,身体质量指数BMI相较于参考人群的z分数更高(也就是全人群中“更胖”),那么他们青春期启动的时间就更可能提前。而且,婴儿期的体格生长影响的是青春期启动的时间,而儿童期的体格生长则影响着青春期启动后行进的步调快慢[15]。

在女孩中,“长得胖”(BMI-z分数)与青春期启动提前之间的关系几乎已经是板上钉钉的事情了,不过在男孩中,关于这个关系的研究结果还不甚统一。

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(图为不同年龄发育到不同阶段的青少年的BMI-z分数分布情况。Tanner stage指青春期发育的Tanner分期,由I至V为逐渐成熟。由图可见,在同样的年龄中[也即同一条曲线上],发育越成熟的孩子“越胖”;在同样的发育程度下[也即同一个Tanner stage],年龄越小[即进入这一发育程度越早]的孩子“越胖”。引自参考文献[15],原作者为Kaplowitz等[16]。)

这个链条从婴儿期开始,影响儿童期,改变青春期,最终持续到成年,看上去很不可思议,但其实从机制上仍然存在着前后因果的可能性。目前的研究普遍认为,对于女孩,当她还是个没有完全断奶的0-2岁婴儿的时候,影响青春期启动的机制就已经开始悄悄启动了,主要是通过增高胰岛素进而影响性激素结合蛋白的数量,导致性激素水平上升而引起的[17]。

还有一种导致青春期启动提前的可能机制是芳香化酶。它可以把雄激素转为雌激素,也就是减少雄激素增加雌激素。由于效果拔群,这甚至让它的抑制剂被列为运动员禁药。正好,研究发现肥胖女孩体内芳香化酶活性较高,因此这对雄激素是怎样的灾难,又会因此增加多少雌激素,进而促进女孩的青春期启动提前,就很容易理解了吧[15-16]。

(这不得不让我开始猜测了,男孩子里面的小胖墩之所以胸部也会发育,是不是也跟肥胖者体内芳香化酶活性增加导致雌激素水平升高有关系呀~~)

在男孩子当中,由于前面提到过的男孩子青春期启动标志不好找的问题,研究便明显不如女孩子那样透彻了。尽管如此,目前仍然有研究发现,对于那些青春期启动更早的男孩子,早在青春期启动前的1-2年,他们的尿液里就有了更多的雄激素代谢物,而且女孩子中也是这样。考虑到肾上腺也是性激素的重要来源,这一结果也提示,肾上腺机能初现的时间可能影响青春期启动的时间[18]。

总结

人们至今仍然不完全清楚是什么影响着青春期启动的时点变化。遗传学研究表明它深受遗传因素的影响,然而迄今为止试图从基因角度找到原因的努力都以失败告终;流行病学研究发现它与婴儿期和儿童期的肥胖有关,然而背后的具体机制又乱花渐欲迷人眼。

目前我们只知道,如果不对过早开始的青春期发育加以干预,孩子最后的身高将受到极大限制。这有点像植物在错误的季节里生长发芽:天气太冷,植物的生长得不到足够的支撑,最终会长得又矮又瘦,甚至活不到开花结果的那一天。可能青春期提前的孩子和它的区别只在于,他们并不会死,并且成年时更可能长得又矮又胖。

因此,青春期来得比别人晚不见得多可怕,青春期比别人来得早,甚至成了全班、全年级的第一个,那才是值得担心的。

今时今日的人类,登上过三十万公里之外的月球,征服过地球的屋脊,制作的计算机能以人类自己都永远无法直观理解的超高速度来完成各种复杂的任务,发明的交通工具可以在两天内飞遍全球每一个角落。即便如此,人类却仍然对隐藏于自身肉体凡胎中的生命奥秘知之甚少。可以说,人类面对的最大的谜题,最终还是自己。

愿有朝一日我们能够亲手揭开这个未解之谜的谜底。

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