Смирнов В.М. Физиология человека: Учебник

Подождите немного. Документ загружается.

крупные молекулы белков, жиров и углево-

дов расщепляются ферментами на специфи-

ческие структурные блоки — аминокислоты,

жирные кислоты, глицерол, глюкозу и другие

сахара.

Во второй стадии из этих продуктов обра-

зуются еще более простые молекулы, общие

для обмена разных веществ; к ним относят-

ся,

в частности, пируват, ацетилкоэнзим А,

а-кетоглутарат, оксалоацетат, фумарат, сук-

цинат.

Третья стадия — цикл трикарбоновых

кислот, цикл лимонной кислоты, или цикл

Кребса, приводит к окислению веществ до

С0

и Н

0. Освобождающиеся азотистые

продукты обмена, как и вода с углекислым

газом, удаляются органами выделения.

Вторая и третья стадии метаболизма разви-

ваются внутриклеточно в различных тканях.

этих стадиях из продуктов расщепления пи-

тательных веществ освобождается почти вся

заключенная в них энергия, на первой стадии

освобождается лишь

% энергии.

Б.

Роль макроэргических соединений в об-

мене энергии. Химическая энергия пищи ис-

пользуется для образования АТФ или синтеза

крупномолекулярных веществ. АТФ пред-

ставляет собой донор свободной энергии в

клетках. В обычных клетках АТФ использует-

ся в течение одной минуты после ее образо-

вания, скорость оборота АТФ очень велика.

Стабильность концентрации в клетке АТФ

может поддерживаться рядом механизмов,

одним из которых является образование кре-

атинфосфата (КФ). Когда количество АТФ

превышает определенный уровень, часть ее

энергии используется для синтеза КФ, коли-

чество которого при этом возрастает. При

повышении же распада АТФ в условиях акти-

вации энергетического обмена КФ использу-

ется для ресинтеза АТФ.

Для синтеза АТФ (ГТФ) из аденозинди-

фосфорной (гуанозиндифосфорной) и фос-

форной (ФК) кислот используется химичес-

кая энергия белков, жиров и углеводов —

субстратов окисления. Если символом А обо-

значить субстрат окисления, то преобразова-

ние энергии в организме можно представить

упрощенно в виде двух сопряженных между

собой процессов — окисления и фосфорили-

рования:

окисление

—

АН

+ О = А + Н

0 + (химичес-

кая энергия) + первичная теплота.

Фосфорилирование

—

АДФ + ФК = АТФ.

Существуют и бескислородные (анаэроб-

ные) пути преобразования энергии, в кото-

рых могут быть использованы только углево-

ды (анаэробный гликолиз); такие способы

реализуются при недостаточном поступлении

кислорода в организм, ткани и клетки. При

полном прекращении дыхания и расходова-

нии резервов кислорода эти процессы могут

обеспечить потребность в энергии еще в те-

чение 2 мин.

При максимальном мышечном сокраще-

нии имеющихся в тканях запасов АТФ доста-

точно лишь на 1 с. Энергия КФ, концентра-

ция которого в 3—8 раз больше, чем АТФ,

может поддержать такое сокращение в тече-

ние еще нескольких секунд. При максималь-

ном сокращении на протяжении нескольких

секунд абсолютно необходим анаэробный

гликолиз, в котором используются запасы

гликогена. Ресинтез гликогена из образую-

щейся при этом молочной кислоты возмо-

жен, однако, лишь в аэробных условиях, поэ-

тому после прекращения физической нагруз-

ки потребление кислорода остается высоким

в течение восстановительного периода, для-

щегося от нескольких минут до часа. Этот

процесс способствует погашению «кислород-

ного долга» организма.

В.

Соотношение прихода и расхода энер-

гии.

У адекватно питающегося взрослого че-

ловека с достаточной двигательной активнос-

тью обычно имеет место энергетическое рав-

новесие: поступление в организм энергии со-

ответствует ее расходу, как и равенство про-

цессов анаболизма и катаболизма, отклоне-

ния возникают лишь в определенных ситуа-

циях.

Существуют периодические (биоритмоло-

гические) колебания скорости реакций энер-

гетического обмена. Так, в утренние часы и в

летнее время года анаболические реакции не-

сколько 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 мак-

роэргических соединений, а рассеивается в

окружающую среду. Доля этой энергии —

первичного тепла — соответствует примерно

35 % всей химической энергии пищевых ве-

ществ. При распаде макроэргических соеди-

нений часть их энергии также переходит в

тепло, названное вторичным. Оно, как и пер-

вичное тепло, выделяется в окружающую

среду. В лучшем случае не более 27 %, а чаще

25 % всей химической энергии пищи исполь-

зуется для функций (внутренней работы) ор-

ганизма — транспорта, синтеза, секреции,

411

сокращения гладких и скелетных мышц. Эта

энергия в последующем также переходит в

тепловую.

Поскольку тепловая энергия представляет

собой практически единственный эквивалент

преобразующейся в организме химической

энергии, интенсивность энергетического об-

мена принято оценивать в единицах тепло-

вой энергии. В Международной системе еди-

ниц (СИ) в качестве основной единицы

энергии принят джоуль (Дж):

1 Дж =

Вт в

с = 2,39-10

ккал;

1 ккал = 4,19 кДж.

15.3.2.

ВИДЫ РАСХОДА ЭНЕРГИИ

Расход энергии организма целесообразно

разделить на основной обмен и рабочий об-

мен.

Основному обмену соответствует мини-

мальный расход энергии, обеспечивающий

гомеостазис организма в стандартных усло-

виях. Измеряется он у бодрствующего чело-

века утром в условиях полного эмоциональ-

ного и физического покоя, при температуре

комфорта, натощак, в горизонтальном поло-

жении тела. Энергия основного обмена рас-

ходуется на синтез клеточных структур, под-

держание постоянной температуры тела, дея-

тельности внутренних органов, тонуса ске-

летных мышц и сокращения дыхательных

мышц.

Интенсивность основного обмена зависит

от возраста, пола, длины и массы тела (рис.

15.1).

Наиболее высокий основной обмен,

отнесенный к 1 кг массы тела, характерен

для детей в возрасте 6 мес, затем он посте-

пенно падает и после периода полового со-

зревания приближается к уровню взрослых.

После 40 лет основной обмен человека начи-

нает постепенно снижаться.

Половина всего энергорасхода основного

обмена приходится на печень и скелетные

мышцы. У лиц женского пола в связи с мень-

шим относительным количеством в организ-

ме мышечной ткани основной обмен ниже,

чем у лиц мужского пола. Мужские половые

гормоны повышают основной обмен на 10—

15 %, женские половые гормоны таким дей-

ствием не обладают.

Величина 4,2 кДж (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 кДж, или

1700 ккал. У женщин с такой же массой тела

кДж

J 225-I

I 200.

е 175-1

I 150-

ккал

10 20 30 40 50 60 70

Возраст,

годы

Рис. 15.1. Зависимость относительной интенсив-

ности основного обмена от возраста и пола чело-

века (по Р.Шмидту и Г.Тевсу, 1986).

этот показатель обычно на 10 % ниже. В те-

чение многих лет основной обмен здорового

человека не меняется более чем на 5—10 %

по сравнению с возрастными нормативами

(см.

рис. 15.4). У здоровых людей одного по-

ла и возраста показатели основного обмена

не отличаются от средних величин более чем

на 10 %.

Рабочий обмен — это совокупность основ-

ного обмена и энергетических трат организ-

ма, обеспечивающих его жизнедеятельность

в условиях терморегуляторной, эмоциональ-

ной, пищевой и рабочей нагрузок.

Терморегуляторное

повышение интенсивнос-

ти обмена веществ и энергии развивается в ус-

ловиях охлаждения и у человека может до-

стигать 300 %.

При эмоциях увеличение расхода энергии

у взрослого человека составляет обычно 40—

90 % от уровня основного обмена и связа-

но главным образом с вовлечением мы-

шечных реакций — фазных и тонических.

Прослушивание радиопередач, вызываю-

щих эмоциональные реакции, может повы-

сить расход энергии на 50 %, у детей при

крике затраты энергии могут повышаться

втрое.

Во время сна уровень метаболизма на 10—

15 % ниже, чем в условиях бодрствования,

что обусловлено расслаблением мышц, а

также снижением активности симпатической

нервной системы, снижением выработки

гормонов надпочечников и щитовидной же-

лезы, увеличивающих катаболизм.

Специфическое динамическое действие

пищи представляет собой повышение расхо-

да энергии, связанное с превращением пи-

щевых веществ в организме, главным обра-

зом после их всасывания из пищеваритель-

412

ного тракта. При потреблении смешанной

пищи обмен повышается на 5—10 %; угле-

водная и жирная пища увеличивает его не-

значительно — примерно на 4 %. Пища, бо-

гатая белком, может повышать расход энер-

гии на 30 %, эффект обычно длится 12—

18 ч. Это обусловлено тем, что метаболичес-

кие преобразования в организме белков

сложны и требуют больших затрат энергии

по сравнению с таковыми жиров и углево-

дов.

Возможно, поэтому углеводы и жиры

при их избыточном приеме увеличивают

массу тела, а белки таким действием не об-

ладают.

Специфическое динамическое действие

пищи является одним из механизмов само-

регуляции массы тела человека. Так, при из-

быточном приеме пищи, особенно богатой

белком, развивается увеличение энергорас-

хода, ограничение приема пищи сопровож-

дается снижением расхода энергии. Поэтому

для коррекции массы тела людям с избыточ-

ной массой тела необходимо не только огра-

ничение калорийности пищи, но и увеличе-

ние расхода энергии, например, с помощью

мышечных нагрузок или охлаждающих про-

цедур.

Рабочий обмен превышает основной об-

мен, главным образом за счет функций ске-

летных мышц. При их интенсивном сокра-

щении расход энергии в мышце может воз-

расти в 100 раз, общий расход энергии при

участии в такой реакции более '/з скелетных

мышц за несколько секунд может повысить-

ся в 50 раз. У хорошо тренированных лиц

такое сокращение может длиться несколько

минут и приводить к 20-кратному повыше-

нию общей интенсивности обмена энергии в

организме. Однако у населения промышлен-

но развитых стран повседневная двигатель-

ная активность относительно невелика, поэ-

тому суточный расход энергии составля-

ет примерно 8000-10 500 кДж, или 2000-

2250 ккал. В положении сидя человек тратит

энергии лишь на 20 % больше, чем в положе-

нии лежа. Стоя человек расходует на 40 %

энергии больше, чем в условиях основного

обмена, при канцелярской работе (сидя) —

на 60 % больше. В 3—4 раза расход энергии

повышает ходьба со скоростью не менее

5 км/ч. Ежедневная двухкилометровая про-

гулка (без изменений в питании) может спо-

собствовать устранению за 1 мес 1 кг жира.

За счет повышения расхода энергии при фи-

зических динамических нагрузках (быстрая

ходьба, бег, плавание, лыжи) не реже 3 раз

в неделю можно значительно повысить ре-

зервы здоровья человека в целом.

15.3.3.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИХОДА И РАСХОДА

ЭНЕРГИИ

А. Приход энергии определяют: 1) сжиганием

навески пищевых веществ (физическая кало-

риметрия); 2) определением содержания в

пищевых продуктах белков, жиров, углево-

дов.

Физическая калориметрия проводится

при сжигании веществ в калориметре («кало-

риметрической бомбе») Бертло. По нагрева-

нию воды, находящейся между стенками ка-

лориметра, определяют количество тепла,

выделенного при сжигании вещества. Со-

гласно закону Гесса, суммарный тепловой

эффект химической реакции зависит от ис-

ходных и конечных ее продуктов и не зави-

сит от промежуточных этапов реакции. Поэ-

тому количество тепла, выделяемого при

сжигании вещества вне организма и при его

биологическом окислении, должно быть оди-

наковым.

Определение

прихода энергии по калорий-

ности принимаемых пищевых веществ. Теп-

лота окисления 1 г вещества в организме,

или калорический коэффициент питательных

веществ, для углеводов и жиров равна их фи-

зической калорийности. Для углеводов этот

показатель равен 4,1 ккал, или 17,17 кДж,

для жиров — 9,3 ккал, или 38,94 кДж. Часть

химической энергии белков теряется вместе с

конечными продуктами обмена (мочевиной,

мочевой кислотой, креатинином), обладаю-

щими теплотворной способностью. Поэтому

физическая калорийность 1 г белков (5,60—

5,92 ккал) больше физиологической, которая

равна 4,1 ккал, или 17,17 кДж.

После определения с помощью таблиц со-

держания в принятой пище (в граммах) бел-

ков (Б), жиров (Ж) и углеводов (У) рассчи-

тывают (в килокалориях) содержащуюся в

них химическую энергию (Q): 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 (интен-

сивность метаболизма). Существуют прямой

и непрямой способы определения расхода

энергии, которые рассматриваются как раз-

новидности физиологической калориметрии.

Прямая калориметрия была впервые

разработана А.Лавуазье и в 1780 г. применена

для непрерывного измерения биокалоримет-

ром тепла, выделяемого животным организ-

мом. Прибор представлял собой герметизи-

рованную и теплоизолированную камеру, в

которую подавался кислород; углекислый газ

и водяные пары постоянно поглощались.

413

Тепло, выделяемое находящимся в камере

животным, нагревало воду, циркулировав-

шую по трубкам. В зависимости от степени

нагревания воды и ее массы проводилась

оценка количества тепла, выделяемого орга-

низмом в единицу времени.

Аналогичные устройства были разработа-

ны для человека В.В.Пашутиным, У.Этуоте-

ром и Ф.Бенедиктом. Это весьма сложные,

дорогие, громоздкие приборы, которые в на-

стоящее время используются главным обра-

зом в научно-исследовательских целях.

Непрямая калориметрия. Наиболее про-

стой вариант основан на определении коли-

чества потребляемого организмом кислорода

(неполный газовый анализ). В ряде случаев

для оценки интенсивности метаболизма оп-

ределяют объем выделяющегося углекислого

газа и объем потребленного организмом кис-

лорода (полный газовый анализ).

Принцип непрямой калориметрии может

быть понят при энергетическом анализе окис-

ления глюкозы — C

+ 60

= 6Н

0 +

+ 6С0

+ 2826 кДж.

В этой реакции 2826 кДж (675 ккал) представ-

ляют собой энергию, выделяющуюся из 1 моля

глюкозы. Масса одного моля глюкозы равна 180 г,

а объем 6 мол кислорода — 22,4 лхб = 134,4 л.

Следовательно, при окислении

г глюкозы выде-

ляется 2826 : 180 = 15,7 кДж (3,75 ккал). Посколь-

ку 1 л кислорода окисляет строго определенное

количество белков, жиров и углеводов, выделяет-

ся определенное количество энергии.

Калорический

эквивалент кислорода (КЭК) —

количество энергии, вырабатываемой орга-

низмом при потреблении

л кислорода. В слу-

чае приведенной выше реакции эта вели-

чина равна 2826 кДж/134,4 л, т.е. 21,0 кДж

(5,02 ккал) на

л кислорода. Смесь углеводов

пищи имеет несколько больший коэффици-

ент (табл. 15.2).

Зная количество потребленного кислорода

и выделившегося углекислого газа, легко рас-

считать расход энергии, поскольку показате-

Таблица 15.2. Величины дыхательного коэф-

фициента (ДК) и калорического эквивалента кис-

лорода (КЭК) при окислении питательных веществ

Вещество

Углеводы

Жиры

Белки

ДК

1,00

0,70

0,81

КЭК

кДж/л 0

21,1

19,6

18,8

ккал/л 0

5,05

4,69

4,48

лем характера окисляемых в организме ве-

ществ является дыхательный коэффициент

(ДК).

Дыхательный коэффициент — отношение

объема выделенного С0

к объему потреб-

ленного кислорода (ДК = V

). Величина

ДК зависит от вида окисляемых веществ. При

окислении глюкозы он равен 1,0, жиров —

0,7, белков — 0,81. Эти различия объясняют-

ся тем, что в молекулах белков и жиров кис-

лорода содержится меньше и для их сгорания

требуется больше кислорода. По этой же

причине при повышении в пищевом рационе

доли углеводов и их переходе в жиры ДК ста-

новится больше 1,0 и потребление кислорода

снижается, поскольку часть кислорода глю-

козы не используется для синтеза жиров.

При обычном (смешанном) питании ДК при-

ближается к 0,82. При голодании и сахарном

диабете в связи со снижением метаболизма

глюкозы увеличивается окисление жиров и

белков и дыхательный коэффициент может

снижаться до 0,7.

Количественное соотношение принимае-

мых с пищей белков, жиров и углеводов оп-

ределяет, естественно, не только величину

дыхательного коэффициента, но и калори-

ческий эквивалент кислорода.

Для оценки интенсивности газообмена ис-

пользуют закрытые и открытые системы.

В приборах закрытых систем предусмотрено

вдыхание испытуемым из замкнутого про-

странства воздуха или кислорода, выдыхае-

мый воздух направляется в это же простран-

ство.

Для измерения потребления кислорода

закрытым способом первая уста-

новка была разработана М.Н.Шатернико-

вым. В настоящее время исследования газо-

обмена у человека проводят с помощью спи-

рографа (метаболографа) — рис. 15.2. Испы-

туемый вдыхает воздух или кислород из при-

бора, в него же направляется выдыхаемый

воздух. Двуокись углерода из выдыхаемого

воздуха, поступающего обратно в прибор, по-

стоянно поглощается. В связи с постепенным

расходом объема кислорода в газоприемнике

прибора кривая регистрации (спирограмма)

от исходного уровня непрерывно смещается

под определенным углом. Зная угол смеше-

ния спирограммы, время измерения, можно

рассчитать объем потребляемого испытуе-

мым кислорода в единицу времени.

При использовании открытого спо-

соба исследования газообмена для сбора

выдыхаемого воздуха обычно применяют

мешок Дугласа, изготовленный из газонепро-

ницаемого материала. Испытуемый в услови-

414

Рис.

15.2. Принцип за-

крытой системы для изме-

рения интенсивности по-

глощения кислорода. Ис-

пытуемый вдыхает кисло-

род из колоколообразного

газометра, углекислый газ

поглощается натронной

известью. Перемещения

колокола, отражающие

ритм дыхания, регистри-

руются в виде спирограм-

мы (по Р.Шмидту и

Г.Тевсу, 1986).

ях свободного поведения, например при вы-

полнении 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, израсходо-

ванного в единицу времени.

лабораторных условиях специальным га-

зоанализатором, например типа «Спиролит»,

у человека можно проводить непрерывную

регистрацию потребления кислорода за опре-

деленный период времени без учета выделив-

шегося углекислого газа. Если исследование

проводится в условиях основного обмена, то

его величину можно определить достаточно

точно, приняв КЭК равным 4,8 ккал, — эта

величина КЭК для условий основного обме-

на достаточно постоянна.

Расход энергии (Q) в этом случае равен:

Q = КЭКх

4,8х

[ккал].

Если в пище преобладают углеводы, КЭК

бывает заниженным незначительно — лишь

на 4 %, если же сравнительно высокую долю

составляют жиры, величина КЭК оказывает-

ся завышенной также лишь на 4 %, что легко

учесть.

15.3.4.

РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ЭНЕРГИИ

При повышении функциональной активнос-

ти и расхода энергии в клетках организма за-

кономерно накапливаются АДФ и неоргани-

ческий фосфат, образующиеся при расщеп-

лении молекулы АТФ. Повышение концент-

рации АДФ является фактором, ускоряющим

ресинтез АТФ. Неорганический же фосфат

играет роль сигнального фактора, который

по принципу обратной связи активирует в

клетке пластические процессы. В результате

при длительном повышении нагрузки увели-

чивается синтез структур, в частности мито-

хондриальных белков, и растут функциональ-

ные возможности клетки. Такой механизм

саморегуляции обмена веществ и энергии

лежит в основе долговременной адаптации

организма к различным факторам — дейст-

вию холода, гипоксии, к физическим нагруз-

кам. Если в клетке имеется достаточное ко-

личество АТФ, дальнейшая ее генерация (ка-

таболические процессы) угнетается, а ис-

пользование АТФ в анаболических реакциях

растет.

Одним из убедительных эксперименталь-

ных доказательств возможности участия

ЦНС в регуляции обмена веществ и энергии

послужил опыт К.Бернара (1849), получив-

ший название «сахарного укола»: введение

иглы в продолговатый мозг собаки на уров-

не дна IV желудочка приводило к повыше-

нию концентрации глюкозы в плазме крови.

В 1925 г. Г.Гессом доказано участие в слож-

ных двигательных и вегетативных реакциях

организма «эрготропных» и «трофотропных»

зон гипоталамуса, раздражение которых

может приводить к значительному преобла-

данию соответственно катаболических или

анаболических реакций обмена. В этом же

отделе мозга позднее были найдены центры

голода, жажды, а также пищевого и питьево-

го насыщения.

Лимбическая кора больших полушарий

способствует вегетативному, в том числе и

метаболическому обеспечению эмоциональ-

ных реакций. Новая кора может быть суб-

стратом для выработки самых тонких, инди-

415

видуальных механизмов регуляции — услов-

ных рефлексов. Ученики И.П.Павлова на-

блюдали, в частности, повышение расхода

энергии при действии лишь сигналов охлаж-

дения, приема пищи или физической нагруз-

ки.

Так, в опытах Р.П.Ольнянской показано,

что при действии звуков метронома, ранее

многократно сочетавшихся с физической на-

грузкой, расход энергии может возрастать на

100—150 %, несмотря на отсутствие в данный

момент реальной физической нагрузки.

15.4.

ПИТАНИЕ

Питание представляет собой процесс поступ-

ления, переваривания, всасывания и усвое-

ния организмом пищевых веществ, необхо-

димых для компенсации энерготрат, постро-

ения и восстановления клеток и тканей тела,

осуществления и регуляции функций орга-

низма. В данном разделе рассматриваются

только общие требования к соотношению

питательных веществ в пищевом рационе и

их общей калорийности. Питательными (пи-

щевыми) веществами называют белки, жиры,

углеводы, минеральные соли, витамины и

воду, ассимилирующиеся в ходе обмена ве-

ществ в организме. В большинстве случаев

продукты питания представляют собой смесь

ряда пищевых веществ.

А. Оптимальное питание должно способст-

вовать поддержанию хорошего самочувствия,

преодолению трудных для организма ситуа-

ций, сохранению здоровья и обеспечению

максимальной продолжительности жизни.

У взрослых людей питание обеспечивает ста-

бильную массу тела, у детей — нормальный

рост и развитие.

По И.И. Мечникову, «питание есть ин-

тимнейшее из общений человека с приро-

дой»,

нарушение его может стать основой

развития патологии. Недостаточный прием

пищи или определенных ее компонентов

может приводить к повышению утомляемос-

ти,

снижению массы тела и устойчивости к

инфекциям, а у детей — к торможению роста

и развития. С другой стороны, переедание

может создавать дискомфорт в пищевари-

тельной системе, способствовать появлению

сонливости, снижению работоспособности и

формированию риска развития ряда заболе-

ваний. В частности, ожирение, связанное с

увеличением калорийности пищи и гиподи-

намией («спутниками цивилизации»), ведет к

повышению артериального давления, разви-

тию опасных заболеваний и ограничению

продолжительности жизни.

Количество принимаемой пищи является

для человека не только средством удовлетво-

рения пищевой потребности, но может быть

связано и с эмоциональным дискомфортом,

подражанием, привычкой, поддержанием

престижа, а также с национальными, религи-

озными и другими обычаями. Навязывание

еды детям в первые годы жизни может при-

водить к формированию прочного следа

(импринтинга) на последующие годы и по-

вышению порога насыщения.

Б.

Основными физиологическими принци-

пами адекватного питания являются следую-

щие. 1. Пища должна обеспечивать достаточ-

ное поступление в организм энергии с уче-

том возраста, пола, физиологического состо-

яния и вида труда.

Пища должна содержать оптимальное

количество и соотношение различных ком-

понентов для процессов синтеза в организме

(пластическая роль питательных веществ).

Пищевой рацион должен быть адекват-

но распределен в течение суток. Рассмотрим

более подробно каждый из этих принципов.

Принцип

первый. Органические компонен-

ты пищи

—

белки, жиры и углеводы

—

содер-

жат химическую энергию, которая в организ-

ме,

преобразуясь, используется главным обра-

зом для синтеза макроэргических соединений.

Общая энергоемкость рациона и характер

питательных веществ должны соответство-

вать потребностям организма. Калорийность

рациона мужчин в среднем на 20 % больше

рациона женщин, что связано главным обра-

зом с более высоким содержанием мышеч-

ной ткани и большей долей физического

труда у мужчин. Однако состояния беремен-

ности и лактации повышают и у женщины

потребность в питательных веществах в

сред-

•

нем на 20-30 %.

Важнейшим параметром, определяющим

уровень энерготрат и калорийность пищевого

рациона человека, является характер его

труда. В табл. 15.3 представлены средние нор-

мативы 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 умствен-

ным, физическая нагрузка незначительна.

Вторую группу составляют работники сферы

обслуживания, конвейерных производств, аг-

рономы, медсестры, труд которых считается

легким физическим. К третьей группе про-

фессий относят продавцов продовольствен-

ных магазинов, станочников, слесарей-на-

ладчиков, врачей-хирургов, водителей транс-

порта. Их труд приравнивается к среднетяже-

416

Таблица 15.3. Рекомендуемые величины кало-

рийности пищи для взрослых трудоспособных лю-

дей в соответствии с интенсивностью труда (ккал в

сутки)

Группа

III

Характер трудовой

деятельности

Умственный труд,

небольшая физи-

ческая нагрузка

Легкий

физический труд

Среди етяжелый

физический труд

Тяжелый

физический труд

Очень тяжелый

физический труд

Возраст

(годы)

18-30

30-40

40-60

18-30

30-40

40-60

18-30

30-40

40-60

18-30

30-40

40-60

18-30

30-40

40-60

Мужчины

2800

2700

2550

3000

2900

2750

3200

3100

2950

3700

3600

3450

4300

4100

3900

Женщины

2400

2300

2200

2550

2450

2350

2700

2600

2500

3150

3050

2900

лому физическому. К четвертой группе отно-

сятся 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 (долж-

ной) ее величиной называют ту, которая

обеспечивает наибольшую продолжитель-

ность жизни. Нормальной называется вели-

чина 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.

связи с тем что многие исследователи счи-

тают определенные таким методом показате-

ли 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 ин-

декс

Кетле, рассчитываемый как частное от

деления массы тела на квадрат длины тела.

Результат самого большого в истории десяти-

летнего проспективного наблюдения 2 млн

норвежцев позволил установить, что величи-

ны индекса Кетле в диапазоне 22—30 ед. со-

ответствуют наименьшей смертности. Одна-

ко при повышении индекса до 24 и более

растет заболеваемость ишемической болез-

нью сердца, так как это сочетается с харак-

терными для данной патологии нарушени-

ями гормонального статуса и липидного об-

мена.

Согласно первому

принципу,

все энерготра-

ты организма формально можно покрыть за

счет какого-то одного питательного вещест-

ва, например самого дешевого — углеводов

(правило изодинамии). Однако это недопус-

тимо,

так как в организме при этом нарушат-

ся процессы синтеза (пластическая роль пи-

тательных веществ).

Принцип второй адекватного питания со-

стоит в оптимальном количественном соот-

ношении различных питательных веществ, в

частности основных макронутриентов: бел-

ков,

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 ха-

рактерен высокий уровень белкового обмена:

кишечник, кроветворная ткань, — отличают-

ся особенно высокой зависимостью от по-

ступления белка с пищей. Так, при белко-

вой недостаточности могут разви-

ваться атрофия слизистой оболочки кишеч-

ника, уменьшение активности пищевари-

тельных ферментов и нарушение всасывания.

Снижение поступления в организм белков

и нарушение всасывания железа приводят к

угнетению кроветворения и синтеза имму-

ноглобулинов, к развитию анемии и иммуно-

дефицита, расстройству репродуктивной

функции. Кроме того, у детей может разви-

ваться нарушение роста, в любом возрасте —

снижение массы мышечной ткани и печени,

нарушение секреции гормонов.

Избыточное поступление с

пищей белка может вызывать актива-

цию обмена аминокислот и энергетического

обмена, повышение образования мочевины и

увеличение нагрузки на почечные структуры

с последующим их функциональным истоще-

нием. В результате накопления в кишечнике

продуктов неполного расщепления и гниения

белков возможно развитие интоксикации.

Количество белка в пищевом рационе

должно быть не менее определенной величи-

ны,

называемой белковым минимумом и соот-

ветствующей приему 25—35 г (у некоторых

категорий людей — до 50 г и более) белка в

сутки. Такая величина может поддержать

14-5484

азотистое равновесие лишь в условиях покоя

и комфортной внешней среды. Белковый оп-

тимум должен быть большим. Если бы все

белки пищи были полноценными, эта вели-

чина находилась бы в пределах 30—55 г. Но,

поскольку обычная пища человека содержит

и неполноценные белки, общее количество

белка в рационе должно соответствовать

11 —

13 % калорийности рациона, или 0,8—1,0 г

на 1 кг массы тела. Этот норматив должен

быть увеличен для детей до

1,2—1,5

г, для бе-

ременных и кормящих женщин — до 2,0 г,

для больных, перенесших обширные ожоги,

тяжелые операции и истощающие болезни, —

до

1,5—2,0

г на 1 кг массы тела. До 55—60 %

белков пищи должно быть животного проис-

хождения, так как именно эти белки являют-

ся полноценными. В среднем для взрослого

человека белковый оптимум составляет 100—

120 г.

Жиры — не менее важный компонент ра-

циона.

Потребность человека в жире не является

столь определенной, как потребность в бел-

ке.

Это связано с тем, что значительная часть

жировых компонентов тела может быть син-

тезирована из углеводов. Оптимальным счи-

тается поступление в организм взрослого че-

ловека жира в количестве, соответствующем

30 % калорийности суточного рациона, с уче-

том того, что жиры являются источником не-

заменимых жирных кислот (см. далее), созда-

ют условия для всасывания жирораствори-

мых витаминов, обеспечивают приятный

вкус пищи и удовлетворение ею.

В пожилом возрасте количество жира в су-

точном пищевом рационе должно быть сни-

жено до 25 % калорийности рациона.

Увеличение потребления ж и-

р а отрицательно влияет на здоровье, осо-

бенно при сочетании его с повышением

общей энергетической ценности пищевого

рациона. В таких условиях снижается ис-

пользование собственного жира организма,

может увеличиваться депонирование жира и

возрастает масса тела. Это повышает риск

развития сердечно-сосудистых и обменных

заболеваний, а также рака кишечника, мо-

лочной и предстательной желез.

Пищевая ценность жировых продуктов

определяется жирно-кислотным их составом,

в частности наличием в них незаменимых

полиненасыщенных жирных кислот — лино-

левой и линоленовой. Богатым их источни-

ком являются рыба и растительные масла,

которые должны составлять примерно '/? (в

пожилом возрасте — VS) всего жира суточно-

го рациона. Так, потребность в линолевой

кислоте составляет в сутки от 2 до 6 г, кото-

рые содержатся в 10—15 г растительного

масла; для создания же оптимума рекоменду-

ется прием 20—25 г растительного масла. По-

требность в линоленовой кислоте составляет

'/10 потребности в линолевой, обычно она

также удовлетворяется при суточном приеме

20—25 г растительного масла.

Разные растительные масла обладают не-

одинаковым действием на липидный обмен ор-

ганизма. Так, кукурузное и подсолнечное

масло, содержащие преимущественно поли-

ненасыщенные жирные кислоты, способст-

вуют снижению концентрации холестерина и

липопротеинов как низкой, так и высокой

плотности и могут уменьшать риск развития

ишемической болезни сердца.

Использование в питании свежей рыбы и

соевого масла, содержащих много олигонена-

сыщенных жирных кислот, приводит к сни-

жению концентрации в плазме крови тригли-

церидов, используемых, в частности, для

синтеза холестерина. Кроме того, прием этих

продуктов предупреждает превращение в

тромбоцитах арахидоновой кислоты в тром-

боксан А

и, напротив, ускоряет преобразо-

вание этой кислоты в тромбоксан А

, что ог-

раничивает вероятность внутрисосудистого

тромбообразования и снижает риск развития

сердечно-сосудистой патологии.

Оливковое масло, содержащее сравни-

тельно высокие количества мононенасыщен-

ных жирных кислот, в отличие от кукурузно-

го и подсолнечного масла, не способствует

снижению концентрации ЛПВП. Использо-

вание в пищу такого масла эффективно огра-

ничивает развитие атеросклероза и других

сердечно-сосудистых заболеваний.

При ограничении поступления в организм

продуктов из рыбы и растительного масла

может нарушаться синтез из арахидоновой

кислоты эйкозаноидов (местные гормоны)

—

простагландинов, тромбоксанов и лейкотри-

енов,

обладающих большим диапазоном вли-

яний на функции организма; при этом также

нарушаются свойства структурных (мембран-

ных) липидов. У грудных детей, получающих

вместо женского коровье молоко, содержа-

щее в 12—15 раз меньше линолевой кислоты,

результатом развития описанных выше изме-

нений могут стать нарушения функций ки-

шечника, развитие дерматитов и задержка

роста.

Вместе с тем избыточный прием расти-

тельного масла также нельзя считать жела-

тельным. По данным эпидемиологических

исследований, это сочетается с повышением

частоты развития онкологических заболева-

418

ний, что, по-видимому, обусловлено образо-

ванием в организме большого количества

арахидоновой кислоты и ее промоторным

(стимулирующим) действием на развитие

очагов опухоли. Оливковое масло таким дей-

ствием не обладает.

Углеводы

не принадлежат к числу незаме-

нимых факторов питания и могут синтезиро-

ваться в организме из аминокислот и жира.

Однако существует определенный минимум

углеводов в пищевом рационе, соответствую-

щий 150 г. Дальнейшее снижение количества

углеводов может приводить к повышенному

использованию для энергетических процес-

сов жиров и белков, ограничению пластичес-

ких функций этих веществ и накоплению

токсичных метаболитов жирового и белково-

го обмена. С другой стороны, избыточное

потребление углеводов может способствовать

повышению липогенеза и ожирению.

Большое значение для организма имеет со-

став углеводов пищи, в частности количество

легкоусвояемых и неусвояемых углеводов.

Систематическое потребление избыточно-

го количества дисахаров и глюкозы, быстро

всасывающихся в кишечнике, создает высо-

кую нагрузку на эндокринные клетки подже-

лудочной железы, секретирующие инсулин,

что может способствовать истощению этих

структур и развитию сахарного диабета. Зна-

чительное повышение концентрации в крови

глюкозы может ускорить развитие процессов

гликации, т.е. образования в стенках крове-

носных сосудов прочных соединений углево-

дов с белками. В результате могут изменяться

биофизические свойства сосудов, что выра-

жается в снижении их растяжимости, а также

в увеличении сопротивления кровотоку и по-

вышении кровяного давления. Доля Сахаров

не должна превышать 10—12 % углеводов су-

точного рациона, что соответствует 50—100 г.

К неперевариваемым углеводам, или бал-

ластным веществам (пищевые волокна), от-

носятся полисахариды: целлюлоза, гемицел-

люлоза, пектины и пропектины, содержа-

щиеся в клеточных оболочках растительных

тканей. Эти вещества не подвергаются гидро-

лизу в пищеварительном тракте человека и,

следовательно, не служат источником энер-

гии и пластического материала, но их роль в

питании человека весьма существенна. Выра-

женное раздражающее действие клеточных

оболочек на механорецепторы и железистые

структуры кишечника определяет значитель-

ный вклад этих компонентов пищи в стиму-

ляцию секреторной функции кишечника и

его моторной активности. Эти эффекты бал-

ластных веществ ограничивают риск разви-

тия запора, геморроя, дивертикулов и рака

кишечника. Кроме того, связывающие свой-

ства пищевых волокон обеспечивают сниже-

ние всасывания токсинов, канцерогенов и

холестерина.

Однако пищевые волокна могут связывать

и микроэлементы, и витамины, поэтому еже-

дневный прием пищевых волокон в составе

крупяных, бобовых, мучных изделий, фрук-

тов и овощей не должен превышать 20—35 г.

Человек должен принимать также необхо-

димое количество воды, минеральных солей

и витаминов.

Принцип третий состоит в оптимальном

разделении суточного рациона на 3—5 при-

емов пищи с интервалами времени между

ними по 4—5 ч. Рекомендуется следующее

распределение суточной калорийности при

четырехразовом питании: 25 % — первый за-

втрак, 15 % — второй завтрак, 35 % — обед и

25 % — ужин. Если возможно лишь трехразо-

вое питание, то оптимальным следует счи-

тать такое распределение: 30, 45 и 25 %. Ужи-

нать следует за 3 ч до отхода ко сну.

Прием пищи должен быть достаточно дли-

тельным — не менее 20 мин при многократ-

ном (до 30 раз) пережевывании каждой пор-

ции плотной пищи, что обеспечивает более

эффективное рефлекторное торможение

центра голода. Так, даже у человека с фисту-

лой пищевода поступление в полость рта

пищи, не проходящей далее в желудок,

может на 20—40 мин затормозить центр голо-

да. Очевидно, оральные факторы: жевание,

слюноотделение и глотание — каким-то об-

разом способствуют количественной оценке

принятой пищи и возбуждению центра насы-

щения. Для реализации этой роли требуется

стимуляция определенной длительности.

15.5.

ОСОБЕННОСТИ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ

И ЭНЕРГИИ У ДЕТЕЙ

Главной особенностью обмена веществ и

энергии растущего организма является пре-

обладание анаболизма над катаболизмом, что

продолжается до 18—19 лет. Особенности об-

мена веществ требуют соответствующего пи-

тания. В раннем онтогенезе, в том числе и в

антенатальном периоде развития, несбалан-

сированное или недостаточное питание ведет

к замедлению развития мозга и даже к умень-

шению числа нейронов и клеток нейроглии,

причем в последующем эти изменения не

компенсируются: у этих лиц снижены память

и способность ко всем видам обучения, в ре-

зультате чего страдает интеллект в целом.

14*

15.5.1.

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПИТАНИЕ

Основными питательными веществами плода

являются глюкоза, аминокислоты и жирные

кислоты, поступающие из крови матери в

кровь плода через плаценту. Во второй поло-

вине внутриутробного развития некоторую

роль в питании выполняют питательные ве-

щества околоплодных вод, которые заглаты-

ваются и расщепляются частично собствен-

ными ферментами плода, частично фермен-

тами амниотической жидкости (аутолитичес-

кое пищеварение). К моменту рождения пе-

чень плода содержит большое количество

глюкозы (в 2—3 раза больше, чем печень

взрослого, относительно ее массы). Этого

хватает на 2—3 ч обеспечения энергией ре-

бенка после рождения и прекращения по-

ступления питательных веществ от матери.

У новорожденного и ребенка грудного воз-

раста основным источником питательных ве-

ществ является женское молоко, которое

обеспечивает организм белками, жирами, уг-

леводами, минеральными веществами, вита-

минами, ферментами, а также повышает им-

мунную защиту.

Характерной особенностью белкового об-

мена растущего организма является положи-

тельный азотистый баланс (ретенция азота).

Белковый оптимум первого года жизни пре-

вышает таковой взрослых более чем в 2 раза

(табл. 15.4).

Таблица 15.4. Потребность детей и подростков

в белках, жирах и углеводах (в день)

Возраст,

годы

1-1,5

1,5-3

3-4

5-6

7-10

11-13

14-17

Мальчики

Девочки

Белки, г

106

О •

fcue

3-2,5

2,5-2

1,9

1,8

Жиры, г

106

8.3

Угле-

воды,

160

193

233

252

324

382

422

367

к ,_

F -

Ко

о. i

О я

1330

1480

1800

1990

2380

2860

3160

2760

Поступление белка в организм важно не

только для физического, но и для умственно-

го развития. Кроме того, в пищевом рационе

растущего организма должно быть больше

также и незаменимых аминокислот, источ-

ником которых являются животные белки.

Ежедневная прибавка в массе тела растущего

организма на '/5 происходит за счет белка.

Женское молоко по составу аминокислот

считается оптимальным, к нему приближа-

ются белки куриного яйца. Соотношение

белков, жиров, углеводов в пищевом рационе

детей 1-го года жизни должно быть в 3 мес

1:3:6;

в 6 мес —

1:2:5,

у детей одного года и

старше — как у взрослых:

1:1,2:4,6.

Особенностью

обмена жиров у детей явля-

ется их высокая степень окисления, поэтому

жиры мало откладываются в депо, потреб-

ность ребенка в жирах значительно выше, чем

у взрослых (см. табл.

15.4).

Жировая ткань но-

ворожденного содержит до 8 % бурого жира,

играющего важную роль в процессах терморе-

гуляции, недостаток которого может привести

к гипотермии новорожденного ребенка. С на-

чалом полового созревания количество жиро-

вой ткани в организме возрастает, причем у

девочек больше, чем у мальчиков.

Обмен углеводов. Поскольку углеводы яв-

ляются не только энергетическим, но и плас-

тическим материалом (они участвуют в син-

тезе гликопротеидов, мукополисахаридов),

потребность растущего организма в углеводах

на единицу массы тела также больше, нежели

у взрослых (у грудных детей до 13 г/кг, у

взрослых около 6 г/кг) (см. табл. 15.4). У де-

тей до 8—10 лет наблюдается более низкое

содержание глюкозы в крови (физиологичес-

кая гипогликемия), что объясняется в основ-

ном повышенной утилизацией глюкозы клет-

ками молодого растущего организма. В ре-

зультате несовершенства регуляторных меха-

низмов у детей наблюдаются значительные

колебания уровня глюкозы в крови. Дети

легче переносят сахарную нагрузку: меньше

выражена гипергликемия на сахарную на-

грузку. Глюконеогенез у детей выражен сла-

бее,

чем у взрослых.

Обмен воды. Для детей раннего возраста

характерна неустойчивость водно-солевого

обмена, что связано с незрелостью почек,

нейроэндокринного регуляторного аппарата

и строения тканей. У ребенка раннего воз-

раста внеклеточная жидкость составляет

около 45 % массы тела (у взрослого 18 %),

что объясняется уменьшением с возрастом

интерстициального пространства из-за уве-

личения объема клеток. Кроме того, у детей

1-го жизни высока активность альдостерона,

что ведет к накоплению натрия в организме

и, естественно, воды. В первые 5 лет жизни

общее содержание воды составляет 70 % от

массы тела ребенка (у взрослых около 60 %).

420