ФИЗИОЛОГИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ Часть 2
ОБМЕН ВОДЫ Вода составляет 55 — 60 % массы тела человека. У лиц с пониженным содержанием в организме жира этот показатель приближается к 70 %. В организме взрослого человека массой тела 65 кг содержится в среднем 40 л воды: 25 л входит в состав внутриклеточной и 15 л — внеклеточной жидкости; третья часть последней является компонентом крови (внутрисосудистой жидкости). А. Роль воды в организме. 1. Вода конституционная — компонент клеток и тканей организма. 2. Вода — наилучший растворитель для многих биологически важных вешеств, она обеспечивает условия для образования дисперсных форм липидов и белков; является основной средой, а во многих случаях — обязательной участницей многих биохимических реакций (свободная вода). 3. Способствуя гидратации макромолекул, вода участвует в их активации (с в я з а н н а я вода). 4. Растворяя конечные продукты обмена веществ, вода способствует их экскреции почками и другими органами выделения. 5. Высокая теплота испарения воды — фактор, обеспечивающий приспособление организма к высокой температуре окружающей среды.
Недостаточное содержание в организме воды (дегидратация) может приводить к сгущению крови, ухудшению ее реологических свойств, нарушению кровотока. При снижении количества воды на 20 % наступает смерть. Избыток воды может приводить к развитию водной интоксикации, проявляющейся, в частности, в набухании клеток. Особенно чувствительны к таким изменениям нервные клетки мозга.
Б. Биологическая ценность воды. В последние десятилетия наметилась новая тенденция в учении о питьевой воде. К прежнему (гигиеническому) подходу присоединилась оценка физиологической (биологической) полноценности воды. Питьевая вода является важнейшим источником кальция, магния, ряда микроэлементов. Их усвоение и биологическая ценность могут быть выше, чем при их всасывании из продуктов расшепления пищевых веществ. Так, кальций воды усваивается на 90 %, а кальций пищевых вешеств — только на 30 %.
В живом организме часть воды, взаимодействуя с тканями, упорядочивает свою структуру. Структурированную воду человек получает со свежими растительными и животными продуктами, а также при питье свежеталой воды, в которой после размораживания около 80 % молекул сохраняют льдоподобную структуру. Такая вода обладает более высокой биологической активностью, чем обычная. Рабочие горячих цехов под влиянием такой воды лучше переносят воздействие на организм отрицательных факторов производственной среды.
Тяжелая вода, отличающаяся от обычной большим содержанием окиси дейтерия (тяжелого изотопа водорода) и большим удельным весом, обладает иным биологическим действием по сравнению с обычной водой, содержашей 0, 02 % этого вешества. При экспериментальном повышении в воде концентрации окиси дейтерия увеличивается возбудимость ЦНС, усиливаются выбросы адреналина на стрессорные раздражители. Тяжелая вода, как выяснилось, обладает радиозащитным эффектом.
В. Потребность в воде и ее выведение. Взрослый человек потребляет в сутки в среднем 2, 5 л воды, дополнительно в организме используется примерно 300 мл метаболической воды. Выведение воды происходит с мочой (в среднем 1, 5 л в сутки), с выдыхаемым воздухом, через кожу (в условиях нейтральной температуры без потоотделения— 0, 9 л) и с кишечным содержимым (0, 1 л). В обычных условиях количество воды, участвующей в обмене веществ в организме человека, не превышает 5 % массы тела в сутки.
Объем жидкости в организме — важный параметр гомеостаза. При изменениях соотношения объемов вне- и внутриклеточной, вне- и внутрисосудистой жидкости развиваются перераспределительные реакции. Так, стабильность объема внутрисосудистой жидкости часто обеспечивается за счет интерстициальной (тканевой) жидкости. Однако большая часть механизмов регуляции объема жидкости в организме связана с процессами обмена натрия. Натрий составляет более 90 % катионов плазмы.
При снижении объема внутрисосудистой жидкости, например при ограничении поступления воды в организм, обильном потоотделении, ортостатических реакциях и кровопотере, активируется почечно-надпочечниковая система задержки натрия в организме, что приводит к увеличению концентрации натрия в плазме крови и может стать одним из факторов, способствующих формированию жажды. Жажда представляет собой реакцию организма на повышение осмотического давления и снижение объемов жидкостей. На базе мотивации жажды формируется специфический поведенческий акт, ориентированный на поиск воды в среде обитания.
ВИТАМИНЫ Витамины — биологически активные вещества, поступающие с пищей и необходимые для регуляции биохимических процессов. А. Источником витаминов является пища, а некоторые витамины синтезируются в организме в небольших количествах. Витамины делят на две группы — водо- и жирорастворимые. В продуктах витамины находятся либо в активной, либо в неактивной формах. Во втором случае они называются провитаминами. Для использования в организме провитаминов требуется их переход в активное состояние.
Носителями ряда витаминов, прежде всего аскорбиновой кислоты, являются свежие продукты (при хранении и термической обработке пищи многие витамины разрушаются). Организм способен создавать значительные запасы жирорастворимых витаминов: витамин Д может откладываться в количествах, достаточных для использования в течение нескольких месяцев. Значительными могут быть и запасы водорастворимых витаминов — В 12 и фолиевой кислоты. Запасы остальных витаминов ограничены и должны регулярно восполняться. Некоторое количество витаминов К, группы В и биотина синтезируется в кишечнике человека при участии микрофлоры.
Б. Витамины выполняют высокоспецифические функции. Они участвуют в регуляции метаболизма и клеточного дыхания (витамины группы В и никотиновая кислота), в синтезе жирных кислот, гормонов стероидной природы (пантотеновая кислота) и нуклеиновых кислот (фолиевая кислота, цианокобаламин), в регуляции процессов фоторецепции и размножения (ретинол), обмена кальция и фосфата (кальциферолы), во многих окислительно-восстановительных процессах (аскорбиновая кислота, токоферолы), в гемопоэзе и синтезе факторов свертывания крови (филлохиноны), а также обеспечивают антиоксидантное действие на мембраны (витамины А, С, Е), что особенно необходимо при экстремальных нагрузках.
Антиоксидантное действие витаминов обусловлено их способностью инактивировать токсичные продукты преобразования в организме кислорода, или так называемые свободные радикалы, содержащие во внешней орбите один непарный электрон. Повышенный прием витаминов, в частности А, С и Е, рекомендуется для сохранения здоровья у лиц, предрасположенных к стрессам, а также к сердечно-сосудистым и онкологическим заболеваниям, в развитии которых свободные радикалы играют большую роль. Так, относительно высокий прием цитрусовых и овощей, содержащих значительные количества аскорбиновой кислоты (витамина С), может защищать человека от развития рака желудка. В популяциях, характеризующихся высоким приемом каротинов (провитамина А), снижен риск развития рака легких и органов пищеварения. Потребление же токоферола (витамина Е), в 6 — 7 раз превышаюшее обычно рекомендуемую норму, может привести к снижению смертности от ишемической болезни сердца на 40 % по сравнению с показателями, характерными для людей с низким приемом витамина Е.
В. Состояние организма при недостатке и избытке витаминов. При нарушениях поступления с пищей витаминов, а также при изменениях их синтеза в организме среди населения цивилизованных стран чаще встречается субнормальная обеспеченность организма витаминами, которая ведет к снижению иммунитета, устойчивости к стрессу и отравлениям, к другим неблагоприятным эффектам. Это может быть связано с использованием в питании рафинированных продуктов, например хлеба только из муки тонкого помола, с длительным и нерациональным хранением и кулинарной обработкой продуктов, с гиподинамией и обусловленным ею снижением потребления пищи.
Гиповитаминоз может быть результатом либо несбалансированного и малокалорийного питания (у вегетарианцев это приводит к гиповитаминозу В 12), либо нарушения всасывания питательных веществ. При этом развивается чаще всего недостаточность сразу нескольких витаминов, снижается физическая и умственная работоспособность. У детей грудного и ясельного возраста, не получаюших достаточного профилактического курса витаминов группы Д, может развиваться рахит — гиповитаминоз Д.
Снижение содержания витаминов в пищевых продуктах в зимнее и весеннее время года может быть одним из факторов нарушения иммунной резистентности организма и развития респираторных заболеваний. Гипервитаминозы являются результатом избыточного поступления в организм витаминов, в частности А и Д. Увеличение концентрации витамина А в тканях может приводить к появлению сухости и зуда кожи, к повышению возбудимости, болям в суставах. Гипервитаминоз Д выражается в потере аппетита, нарушениях психических функций, процессов пищеварения, в повышении температуры тела и артериального давления.
ОБМЕН ЭНЕРГИИ. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ А. Жизнедеятельность организма обеспечивается рядом активных процессов, протекающих с использованием химической энергии. Эту энергию клетки получают из белков, жиров и углеводов пищи путем перехода ее в форму, доступную для использования в организме. Такая энергия образуется в сложной цепи метаболических реакций, в которых выделяют три стадии. В первой стадии, которая реализуется главным образом в стадии пищеварительном тракте, крупные молекулы белков, жиров и углеводов расщепляются ферментами на специфические структурные блоки — аминокислоты, жирные кислоты, глицерол, глюкозу и другие сахара.
Во второй стадии из этих продуктов образуются еще более простые молекулы, общие для обмена разных веществ; Третья стадия — приводит к окислению веществ до СО 2, и Н 2 О. Освобождающиеся азотистые продукты обмена, как и вода с углекислым газом, удаляются органами выделения. Вторая и третья стадии метаболизма развиваются внутриклеточно в различных тканях. В этих стадиях из тканях продуктов расщепления питательных веществ освобождается почти вся заключенная в них энергия, на первой стадии освобождается лишь 1 % энергии.
Б. Роль макроэргических соединений в обмене энергии. Химическая энергия пищи используется для образования АТФ (макроэрг) или синтеза крупномолекулярных веществ. АТФ представляет собой донор свободной энергии в клетках. В обычных клетках АТФ используется в течение одной минуты после ее образования, скорость оборота АТФ очень велика.
В. Соотношение прихода и расхода энергии. У адекватно питающегося взрослого человека с достаточной двигательной активностью обычно имеет место энергетическое равновесие: поступление в организм энергии соответствует ее расходу, как и равенство процессов анаболизма и катаболизма, расход отклонения возникают лишь в определенных ситуациях. Существуют периодические (биоритмологические) колебания скорости реакций энергетического обмена. Так, в утренние часы и в летнее время года анаболические реакции несколько менее активны, чем в вечернее время суток и в зимние месяцы года.
Г. Преобразование энергии в организме. Конечной формой преобразований энергии является тепловая энергия. Часть энергии, заключенной в молекулах белков, жиров и углеводов, не используется для синтеза макроэргических соединений, а рассеивается в окружающую среду. Доля этой энергии первичного тепла — соответствует примерно 35 % всей химической энергии пищевых веществ. При распаде макроэргических соединений часть их энергии также переходит в тепло, названное вторичным. Оно, как и первичное тепло, выделяется в окружающую среду. И не более 27 %, а чаще 25 % всей химической энергии пищи используется для функций (внутренней работы) организма — транспорта, синтеза, секреции, сокращения гладких и скелетных мышц. Эта энергия в последующем также переходит в тепловую.
Поскольку тепловая энергия представляет собой практически единственный эквивалент преобразуюшейся в организме химической энергии, интенсивность энергетического обмена принято оценивать в единицах тепловой энергии. В Международной системе единиц (СИ) в качестве основной единицы энергии принят джоуль (Дж): 1 Дж = 1 Вт в 1 с = 2, 39 * 10 -4 ккал; 1 ккал = 4, 19 к. Дж.
ВИДЫ РАСХОДА ЭНЕРГИИ Расход энергии организма целесообразно разделить на основной обмен и рабочий обмен. Основному обмену соответствует минимальный расход энергии, обеспечивающий гомеостаз организма в стандартных условиях. Измеряется он у бодрствующего человека утром в условиях полного эмоционального и физического покоя, при температуре комфорта, натощак, в горизонтальном положении тела. Энергия основного обмена расходуется на синтез клеточных структур, поддержание постоянной температуры тела, деятельности внутренних органов, тонуса скелетных мышц и сокращения дыхательных мышц.
Интенсивность основного обмена зависит от возраста, пола, длины и массы тела. Наиболее высокий основной обмен, отнесенный к 1 кг массы тела, характерен для детей в возрасте 6 мес, затем он постепенно падает и после периода полового созревания приближается к уровню взрослых. После 40 лет основной обмен человека начинает постепенно снижаться. Половина всего энергорасхода основного обмена приходится на печень и скелетные мышцы. У лиц женского пола в связи с меньшим относительным количеством в организме мышечной ткани основной обмен ниже, чем у лиц мужского пола. Мужские половые гормоны повышают основной обмен на 10— 15 %, женские половые гормоны таким действием не обладают.
Величина 4, 2 к. Дж (1 ккал) на 1 кг массы тела в 1 ч может быть примерным стандартом основного обмена взрослого человека. При массе тела, равной 70 кг, основной обмен мужчины составляет в сутки 7100 к. Дж, или 1700 ккал. У женщин с такой же массой тела этот показатель обычно на 10 % ниже. В течение многих лет основной обмен здорового человека не меняется более чем на 5 — 10 % по сравнению с возрастными нормативами У здоровых людей одного пола и возраста показатели основного обмена не отличаются от средних величин более чем на 10 %.
Рабочий обмен — это энергетические траты организма, обеспечивающих его жизнедеятельность в условиях терморегуляторной, эмоциональной, пищевой и рабочей нагрузок. Терморегуляторное повышение интенсивности обмена веществ и энергии развивается в условиях охлаждения и у человека может достигать 300 %. При эмоциях увеличение расхода энергии у взрослого человека составляет обычно 40— 90 % от уровня основного обмена и связано главным образом с вовлечением мышечных реакций — фазных и тонических. Прослушивание радиопередач, вызывающих эмоциональные реакции, может повысить расход энергии на 50 %, у детей при крике затраты энергии могут повышаться втрое.
Специфическое динамическое действие пищи представляет собой повышение расхода энергии, связанное с превращением пищевых веществ в организме, главным образом после их всасывания из пищеварительного тракта. При потреблении смешанной пищи обмен повышается на 5 — 10 %; углеводная и жирная пища увеличивает его незначительно — примерно на 4 %. Пища, богатая белком, может повышать расход энергии на 30 %, эффект обычно длится 12— 18 ч. Это обусловлено тем, что метаболические преобразования в организме белков сложны и требуют больших затрат энергии по сравнению с таковыми жиров и углеводов. Возможно, поэтому углеводы и жиры при их избыточном приеме увеличивают массу тела, а белки таким действием не обладают.
Специфическое динамическое действие пищи является одним из механизмов саморегуляции массы тела человека. Так, при избыточном приеме пищи, особенно богатой белком, развивается увеличение энергорасхода, ограничение приема пищи сопровождается снижением расхода энергии. Поэтому для коррекции массы тела людям с избыточной массой тела необходимо не только ограничение калорийности пищи, но и увеличение расхода энергии, например, с помощью мышечных нагрузок или охлаждающих процедур.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИХОДА И РАСХОДА ЭНЕРГИИ А. Приход энергии определяют: 1) сжиганием навески пищевых веществ (физическая калориметрия) 2) определением содержания в пищевых продуктах белков, жиров, углеводов.
1. Физическая калориметрия проводится при сжигании веществ в калориметре ( «калориметрической бомбе» ) Бертло. По нагреванию воды, находящейся между стенками калориметра, определяют количество тепла, выделенного при сжигании вещества. Согласно закону Гесса, суммарный тепловой эффект химической реакции зависит от исходных и конечных ее продуктов и не зависит от промежуточных этапов реакции. Поэтому количество тепла, выделяемого при сжигании вещества вне организма и при его биологическом окислении, должно быть одинаковым.
2. Определение прихода энергии но калорийности принимаемых пищевых веществ . Теплота окисления 1 г вещества в организме, или калорический коэффициент питательных веществ, для углеводов и жиров равна их физической калорийности. Для углеводов этот показатель равен 4, 1 ккал, или 17, 17 к. Дж, для жиров — 9, 3 ккал, или 38, 94 к. Дж, калорийность 1 г белков равна 4, 1 ккал, или 17, 17 к. Дж. После определения с помощью таблиц содержания в принятой пище (в граммах) белков (Б), жиров (Ж) и углеводов (У) рассчитывают (в килокалориях) содержащуюся в них химическую энергию (Q) = 4, 1 х Б + 9, 3 х Ж + 4, 1 х У. Полученный результат следует оценивать с поправкой на усвоение, в среднем составляющей 90 %.
Б. Определение расхода энергии (интенсивность метаболизма). Существуют прямой и непрямой способы определения расхода энергии, которые рассматриваются как разновидности физиологической калориметрии. 1. Прямая калориметрия была впервые разработана А. Лавуазье и в 1780 г. применена для непрерывного измерения биокалориметром тепла, выделяемого животным организмом. Прибор представлял собой герметизированную и теплоизолированную камеру, в которую подавался кислород; углекислый газ и водяные пары постоянно поглощались. Тепло, выделяемое находящимся в камере животным, нагревало воду, циркулировавшую по трубкам. В зависимости от степени нагревания воды и ее массы проводилась оценка количества тепла, выделяемого организмом в единицу времени. Аналогичные устройства были разработаны для человека В. В. Пашутиным, У. Этуотером и Ф. Бенедиктом. Это весьма сложные, дорогие, громоздкие приборы, которые в настоящее время используются главным образом в научно-исследовательских целях. Основной эксперимент, разработанный А. Лавуазье для определения интенсивности обмена веществ у мелких животных Вода (3), вытекающая из-под наружной оболочки камеры по мере таяния льда (2), является прямой мерой теплоты, выделяемой животным (1 — термоизоляция)
2. Непрямая калориметрия. Наиболее простой вариант основан на определении количества потребляемого организмом кислорода (неполный газовый анализ). В ряде случаев для оценки интенсивности метаболизма определяют объем выделяющегося углекислого газа и объем потребленного организмом кислорода (полный газовый анализ). Поскольку 1 л кислорода окисляет строго определенное количество белков, жиров и углеводов, выделяется определенное количество энергии.
Калорический эквивалент кислорода (КЭК)— количество энергии, вырабатываемой организмом при потреблении 1 л кислорода.
Зная количество потребленного кислорода и выделившегося углекислого газа, легко рассчитать расход энергии, поскольку показателем характера окисляемых в организме веществ является дыхательный коэффициент (ДК). Дыхательный коэффициент — отношение объема выделенного СО 2, к объему потребленного кислорода (ДК = Vco 2/Vo 2). Величина ДК зависит от вида окисляемых веществ. При окислении глюкозы он равен 1, 0, жиров— 0, 7, белков — 0, 81. Эти различия объясняются тем, что в молекулах белков и жиров кислорода содержится меньше и для их сгорания требуется больше кислорода.
Для измерения потребления кислорода закрытым способом первая установка была разработана М. Н. Шатерниковым. В настоящее время исследования газообмена у человека проводят с помощью спирографа (метаболографа). Испытуемый вдыхает воздух или кислород из прибора, в него же направляется выдыхаемый воздух. Двуокись углерода из выдыхаемого воздуха, поступающего обратно в прибор, постоянно поглощается. В связи с постепенным расходом объема кислорода в газоприемнике прибора кривая регистрации (спирограмма) от исходного уровня непрерывно смещается под определенным углом. Зная угол смещения спирограммы, время измерения, можно рассч итать объем потребляемого испытуемым кислорода в единицу времени.
При использовании открытого способа исследования газообмена для сбора выдыхаемого воздуха обычно применяют мешок Дугласа, изготовленный из газонепроницаемого материала. Испытуемый в условиях свободного поведения, например при выполнении физических упражнений, вдыхает воздух из атмосферы, а выдыхает его в мешок. В дальнейшем проводят химический анализ атмосферного и выдыхаемого воздуха для расчета ДК. По ДК с помощью таблиц определяют КЭК. Величину КЭК умножают на количество литров кислорода, израсходованного в единицу времени.
ПИТАНИЕ Питание представляет собой процесс поступления, переваривания, всасывания и усвоения организмом пищевых веществ, необходимых для компенсации энерготрат, построения и восстановления клеток и тканей тела, осуществления и регуляции функций организма. В данном разделе рассматриваются только общие требования к соотношению питательных веществ в пищевом рационе и их общей калорийности. Питательными (пищевыми) веществами называют белки, жиры, углеводы, минеральные соли, витамины и воду, ассимилирующиеся в ходе обмена веществ в организме. В большинстве случаев продукты питания представляют собой смесь ряда пищевых веществ.
А. Оптимальное питание должно способствовать поддержанию хорошего самочувствия, преодолению трудных для организма ситуаций, сохранению здоровья и обеспечению максимальной продолжительности жизни. У взрослых людей питание обеспечивает стабильную массу тела, у детей — нормальный рост и развитие. По И. И. Мечникову, «питание есть интимнейшее из общений человека с природой» , нарушение его может стать основой развития патологии. Недостаточный прием пищи или определенных ее компонентов может приводить к повышению утомляемости, снижению массы тела и устойчивости к инфекциям, а у детей — к торможению роста и развития. С другой стороны, переедание может создавать дискомфорт в пищеварительной системе, способствовать появлению сонливости, снижению работоспособности и формированию риска развития ряда заболеваний. В частности, ожирение, связанное с увеличением калорийности пищи и гиподинамией ( «спутниками цивилизации» ), ведет к повышению артериального давления, развитию опасных заболеваний и ограничению продолжительности жизни.
Количество принимаемой пищи является для человека не только средством удовлетворения пищевой потребности, но может быть связано и с эмоциональным дискомфортом, подражанием, привычкой, поддержанием престижа, а также с национальными, религиозными и другими обычаями. Навязывание еды детям в первые годы жизни может приводить к формированию прочного следа (импринтинга) на последующие годы и повышению порога насыщения.
Б. Основными физиологическими принципами адекватного питания являются следующие. 1. Пища должна обеспечивать достаточное поступление в организм энергии с учетом возраста, пола, физиологического состояния и вида труда. 2. Пища должна содержать оптимальное количество и соотношение различных компонентов для процессов синтеза в организме (пластическая роль питательных веществ). 3. Пищевой рацион должен быть адекватно распределен в течение суток. Рассмотрим более подробно каждый из этих принципов.
Принцип первый. Органические компоненты пищи — белки, жиры и углеводы — содержат химическую энергию, которая в организме, преобразуясь, используется главным образом для синтеза макроэргических соединений. Общая энергоемкость рациона и характер питательных веществ должны соответствовать потребностям организма. Калорийность рациона мужчин в среднем на 20 % больше рациона женщин, что связано главным образом с более высоким содержанием мышечной ткани и большей долей физического труда у мужчин. Однако состояния беременности и лактации повышают и у женщины потребность в питательных веществах в среднем на 20 — 30 %.
Важнейшим параметром, определяющим уровень энерготрат и калорийность пищевого рациона человека, является характер его труда. В табл. представлены средние нормативы питания для человека с массой тела около 70 кг в соответствии с его профессией. К первой группе профессий относятся большинство врачей, педагогов, диспетчеров, секретарей и др. Труд их является умственным, физическая нагрузка незначительна. Вторую группу составляют работники сферы обслуживания, конвейерных производств, агрономы, медсестры, труд которых считается легким физическим. К третьей группе профессий относят продавцов продовольственных магазинов, станочников, слесарейналадчиков, врачей-хирургов, водителей транспорта. Их труд приравнивается к среднетяжелому физическому. К четвертой группе относятся строительные и сельскохозяйственные рабочие, механизаторы, работники нефтяной и газовой промышленности. труд которых является тяжелым физическим. Пятую группу представляют связанные с очень тяжелым физическим трудом профессии шахтеров, сталеваров, каменщиков, грузчиков.
Одним из критериев соответствия питания человека первому энергетическому принципу является сохранение у взрослого человека стабильной массы тела. Идеальной (должной) ее величиной называют ту, которая обеспечивает наибольшую продолжительность жизни. Нормальной называется величина массы тела, отличающаяся от идеальной не более чем на 10 %.
Определение должной (идеальной) массы тела. Ориентировочно должную массу тела можно вычислить по методу Брока, вычитая 100 из показателя длины тела в сантиметрах. В связи с тем что многие исследователи считают определенные таким методом показатели завышенными, была принята поправка на длину тела: если длина равна 166 — 175 см, из ее величины вычитают не 100, а 105, если же длина тела превышает 175 см, вычитают 110. Большой популярностью пользуется индекс Кетле, рассчитываемый как частное от деления массы тела на квадрат длины тела. Результат самого большого в истории десятилетнего проспективного наблюдения 2 млн норвежцев позволил установить, что величины индекса Кетле в диапазоне 22 — 30 ед. соответствуют наименьшей смертности. Однако при повышении индекса до 24 и более растет заболеваемость ишемической болезнью сердца, так как это сочетается с характерными для данной патологии нарушениями гормонального статуса и липидного обмена.
Согласно первому принципу, все энерготраты организма формально можно покрыть за счет какого-то одного питательного вещества, например самого дешевого — углеводов (правило изодинамии). Однако это недопустимо, так как в организме при этом нарушатся процессы синтеза (пластическая роль питательных веществ). Принцип второй адекватного питания состоит в оптимальном количественном соотношении различных питательных веществ, в частности основных макронутриентов: белков, жиров и углеводов. В настоящее время принято считать нормальным для взрослого человека соотношение массы этих веществ, соответствующее формуле 1: 1, 2: 4, 6.
Белки, или протеины (от греческого слова protos— первый), — важнейшая часть пищи человека. Органы и ткани, для которых характерен высокий уровень белкового обмена: кишечник, кроветворная ткань, — отличаются особенно высокой зависимостью от поступления белка с пищей. Так, при белковой недостаточности могут развиваться атрофия слизистой оболочки кишечника, уменьшение активности пищеварительных ферментов и нарушение всасывания. Снижение поступления в организм белков и нарушение всасывания железа приводят к угнетению кроветворения и синтеза иммуноглобулинов, к развитию анемии и иммунодефицита, расстройству репродуктивной функции. Кроме того, у детей может развиваться нарушение роста, в любом возрасте— снижение массы мышечной ткани и печени, нарушение секреции гормонов.
Избыточное поступление с пищей белка может вызывать активацию обмена аминокислот и энергетического обмена, повышение образования мочевины и увеличение нагрузки на почечные структуры с последующим их функциональным истощением. В результате накопления в кишечнике продуктов неполного расщепления и гниения белков возможно развитие интоксикации.
Количество белка в пищевом рационе должно быть не менее определенной величины, называемой белковым минимумом и соответствующей приему 25 — 35 г (у некоторых категорий людей — до 50 г и более) белка в сутки. До 55 — 60 % белков пиши должно быть животного происхождения, так как именно эти белки являются полноценными. В среднем для взрослого человека белковый оптимум составляет 100— 120 г.
Жиры — не менее важный компонент рациона. Потребность человека в жире не является столь определенной, как потребность в белке. Это связано с тем, что значительная часть жировых компонентов тела может быть синтезирована из углеводов. Оптимальным считается поступление в организм взрослого человека жира в количестве, соответствующем 30 % калорийности суточного рациона, с учетом того, что жиры являются источником незаменимых жирных кислот, создают условия для всасывания жирорастворимых витаминов, обеспечивают приятный вкус пищи и удовлетворение ею.
В пожилом возрасте количество жира в суточном пищевом рационе должно быть снижено до 25 % калорийности рациона. Увеличение потребления жира отрицательно влияет на здоровье, особенно при сочетании его с повышением общей энергетической ценности пищевого рациона. В таких условиях снижается использование собственного жира организма, может увеличиваться депонирование жира и возрастает масса тела. Это повышает риск развития сердечно-сосудистых и обменных заболеваний, а также рака кишечника, молочной и предстательной желез.
Большое значение для организма имеет состав углеводов пищи, в частности количество легкоусвояемых и неусвояемых углеводов. Систематическое потребление избыточного количества дисахаров и глюкозы, быстро всасываюшихся в кишечнике, создает высокую нагрузку на эндокринные клетки поджелудочной железы, секретирующие инсулин, что может способствовать истощению этих структур и развитию сахарного диабета. Значительное повышение концентрации в крови глюкозы может ускорить развитие процессов гликации, т. е. образования в стенках кровеносных сосудов прочных соединений углеводов с белками. В результате могут изменяться биофизические свойства сосудов, что выражается в снижении их растяжимости, а также в увеличении сопротивления кровотоку и повышении кровяного давления. Доля сахаров не должна превышать 10 — 12 % углеводов суточного рациона, что соответствует 50 — 100 г.
К неперевариваемым углеводам, или балластным веществам (пищевые волокна), относятся полисахариды: целлюлоза, гемицеллюлоза, пектины и пропектины, содержащиеся в клеточных оболочках растительных тканей. Эти вещества не подвергаются гидро-лизу в пищеварительном тракте человека и, следовательно, не служат источником энергии и пластического материала, но их роль в питании человека весьма существенна. Выраженное раздражающее действие клеточных оболочек на механорецепторы и железистые структуры кишечника определяет значительный вклад этих компонентов пищи в стимуляцию секреторной функции кишечника и его моторной активности. Эти эффекты балластных веществ ограничивают риск развития запора, геморроя, дивертикулов и рака кишечника. Кроме того, связывающие свойства пищевых волокон обеспечивают снижение всасывания токсинов, канцерогенов и холестерина.
Однако пищевые волокна могут связывать и микроэлементы, и витамины, поэтому ежедневный прием пищевых волокон в составе крупяных, бобовых, мучных изделий, фруктов и овощей не должен превышать 20 — 35 г. Человек должен принимать также необходимое количество воды, минеральных солей и витаминов. Принцип третий состоит в оптимальном разделении суточного рациона на 3 — 5 приемов пищи с интервалами времени между ними по 4 — 5 ч. Рекомендуется следующее распределение суточной калорийности при четырехразовом питании: 25 % — первый завтрак, 15 % — второй завтрак, 35 % — обед и 25 % — ужин. Если возможно лишь трехразовое питание, то оптимальным следует считать такое распределение: 30, 45 и 25 %. Ужинать следует за 3 ч до отхода ко сну. Прием пищи должен быть достаточно длительным — не менее 20 мин при многократном (до 30 раз) пережевывании каждой порции плотной пищи, что обеспечивает более эффективное всасывание пищевых блоков.
Скачать презентацию ФИЗИОЛОГИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ Часть 2
Физиология обмена веществ и энергии.pptx