Физиология пищеварения. Обмен веществ и энергии. Питание

Обмен минеральных солей и воды

Натрий является основным катионом внеклеточной жидкости. В плазме крови содержится в количестве 130-150 ммоль/л. Поступает во внутреннюю среду организма в виде поваренной соли (NaCl) в количестве 3-6 г в сутки. Так как Вам уже многое известно о роли натрия, перечислим основное: принимает участие в процессе возбуждения, гидрокарбонат натрия является щелочным резервом в поддержании кислотно-основного равновесия. NaCl на 60-70% определяет осмотическую концентрацию плазмы. Один катион натрия удерживает около себя или увлекает за собой при транспорте 3 молекулы воды, поэтому объем внеклеточной жидкости опосредованно зависит от количества натрия в ней. Чрезмерное употребление натрия (любители «солененького») может привести к развитию гипертонической болезни. Низкосолевая диета используется во всем мире для профилактики этой болезни.

Кальций - является основным структурным компонентом костной ткани (депо кальция), зубов, стабилизирует мембранный потенциал, инициирует сокращение мышц, основной фактор свертывающей системы крови, инициирует секрецию нейромедиаторов в синапсах, участвует в биохимических реакциях клетки как вторичный посредник. Суточная потребность в кальции 800 - 1000 мг. Повышена потребность в кальции в периоды роста и беременности. Одновременное поступление в кишечник кальция и щавелевой кислоты (щавель, ревень) может привести к дефициту кальция, так как образуется нерастворимая оксалатная соль кальция.

Калий - основной внутриклеточный катион. В плазме содержание калия 4,5-5,5 ммоль/л. Калий, благодаря градиенту концентрации его вне и внутри клетки, создает трансмембранную разность потенциала, влияет на возбудимость тканей, участвует в регуляции рН. Суточная потребность в калии 2-3 г. Увеличение или снижение содержания калия в плазме соответственно снижает или увеличивает возбудимость клеточных мембран и, прежде всего, водителя ритма сердца. Больным с тахикардией (очень частое сокращение сердца) рекомендуется калиевая диета. Основным источником калия является растительная пища.

Магний входит в состав костной ткани и ряда коферментов.

Микроэлементами называют минеральные элементы, содержание которых в организме крайне низкое. Они имеют высокую биологическую активность, так как включаются в состав ферментов, гормонов, витаминов, дыхательных пигментов. К микроэлементам относятся: железо, йод, фтор, медь, цинк, селен и др. Недостаточное поступление или нарушение всасывания железа приводит к развитию железодефицитной анемии. Йод необходим для синтеза тиреоидных гормонов. Недостаточное поступление йода в организм вызывает гипофункцию щитовидной железы. В последние годы примерно у 20% детей выявлено снижение функции щитовидной железы. При этом снижается основной обмен, задерживается рост и развитие организма. Фтор содержится в эмали зубов и необходим для сохранения её целостности (в больших дозах токсичен). Сера входит в состав гормонов (инсулин), витаминов, аминокислот. Селен и цинк обладают антиоксидантными свойствами. Микроэлементы, в основном, содержатся в растительной пище и лучше всасываются в композиции с витаминами растительного происхождения.

4.2 Энергетический обмен

Энергетический обмен происходит в каждой живой клетке. Богатые энергией питательные вещества усваиваются и химически преобразуются, их потенциальная энергия превращается в тепловую, механическую и частично в электрическую. Энергия расходуется на температурный гомеостазис, выполнение какой-либо работы (мышечное сокращение, активный транспорт веществ и ионов через клеточные мембраны и др.), а также на синтез структурных элементов клетки и обеспечение ее функций, рост организма. В конечном итоге, механическая энергия превращается в тепловую, следовательно, количество тепла, образовавшегося в организме, становится мерой суммарной энергии окисления химических соединений.

Единицей измерения образовавшегося тепла является калория на единицу времени. В Международной системе (СИ) мерой энергообмена является джоуль (1 ккал = 4,19 кДж).

Методы исследования энергообмена

Прямая калориметрия основана на определении количества тепла, выделенного организмом, в герметизированных и теплоизолированных от внешней среды камерах - биокалориметрах. Тепло, выделяемое исследуемым организмом, определяют по нагреванию воды, протекающей по трубам в камере. По количеству протекающей воды и изменению ее температуры рассчитывают тепловые потери организма с учётом потерь тепла с выделенными мочой и калом. Биокалориметры громоздки, сложны по устройству, поэтому они применяются только в специальных научных целях.

Непрямая калориметрия

Теплообразование в организме зависит от интенсивности обменных процессов. При любой реакции биохимического окисления веществ потребляется кислород и выделяется углекислый газ. Метод непрямой калориметрии основан на определении количества усвоенного организмом кислорода и выделенного углекислого газа, с последующими расчетами. Кислород используется для окисления белков, жиров и углеводов, но на окисление этих веществ требуется различное количество кислорода, теплопродукция при этом также различна. Количество тепла, освобождающегося после потребления организмом 1л кислорода, называется калориметрическим эквивалентом кислорода (КЭК).

Таблица 1

Потребление кислорода и высвобождение тепла при окислении различных веществ в организме

Обратите внимание на тот факт, что на окисление 1г углеводов требуется меньше кислорода, чем на окисление 1г белков. Больше всего кислорода расходуется на окисление 1г жиров. Поскольку в организме одновременно могут окисляться белки, жиры и углеводы, значит, по количеству усвоенного им кислорода, невозможно определить, какие питательные вещества окислялись и сколько образовалось тепла.

Известно, что при окислении различных питательных веществ, клетки выделяют разное количество углекислого газа. Узнав объем выделенного углекислого газа и потребленного кислорода, можно определить, какие питательные вещества окислялись. Для этого вводится понятие дыхательного коэффициента (ДК).

Дыхательным коэффициентом называется отношение объема выделенного углекислого газа к объему поглощенного кислорода.

Рассмотрим, для примера, каким будет ДК при окислении глюкозы:

С6Н12О2 + 6О 2 = 6СО2 + 6Н2О, следовательно,

ДК = 6СО 2/ 6О 2 равен 1

Мы уже обращали Ваше внимание, что на окисление 1г белков и особенно жиров требуется больше кислорода(в молекулах белков и жиров кислорода содержится меньше). ДК при окислении белков -0,8. ДК при окислении жиров еще ниже - 0,7. При смешанном питании ДК обычно равен 0,85 - 0,89. Определенному дыхательному коэффициенту соответствует определенный калорический эквивалент кислорода. Таким образом, определив ДК и соответствующий ему калорический эквивалент кислорода, можно рассчитать общую теплопродукцию организма за час, сутки.

4.3 Основной обмен

Интенсивность обменных процессов в организме и соответствующая ей энергопродукция зависит от индивидуальных особенностей организма: пола, возраста, роста и массы тела, характера питания, физической активности, условий внешней среды. Для того, чтобы результаты определения интенсивности метаболизма и энергообразования были сопоставимы для разных индивидуумов, установлены стандартные условия, исключающие влияние на организм факторов, повышающих интенсивность окислительных процессов.

Интенсивность обменных процессов и энерготраты, определённые в стандартных условиях, называются основным обменом. Установлены четыре обязательных условия измерения интенсивности основного обмена:

1. Утром, в состоянии бодрствования.

2. Умственный, психоэмоциональный и физический покой (положение лёжа, мускулатура максимально расслаблена).

3. Натощак, через 12-16 часов после приёма пищи.

4. Комфортная температура окружающей среды (нет ощущения холода или жары). Обсудим эти условия:

1. Интенсивность обменных процессов подвержена суточным колебаниям - утром она возрастает, ночью, во время сна - снижается. Во время сна также снижается тонус скелетных мышц.

2. При умственной работе (решение математических задач, написание контрольной работы) энерготраты повышаются всего на 2-3%. Но если умственный труд сопровождается психоэмоциональным напряжением и движением, интенсивность обменных процессов повышается на 11-19 % и более.

3. Потребление пищи и её переваривание повышает интенсивность обмена веществ. Увеличение начинается через час, достигает максимума через 3 часа и сохраняется несколько часов. Повышение обмена веществ, связанное с приёмом пищи, получило название «специфического динамического действия пищи». При потреблении белковой пищи основной обмен увеличивается на 30% , при питании жирами и углеводами обмен у человека увеличивается на 15%.

4. Если температура окружающей среды отклоняется от температуры комфорта, интенсивность обмена существенно возрастает при охлаждении организма и, в меньшей степени, при повышении температуры.

Величину основного обмена выражают количеством тепла - в килокалориях (ккал) или килоджоулях(кДж) на килограмм массы тела или на 1 м² поверхности тела за час или сутки.

Величина основного обмена, определённая даже при строгом соблюдении стандартных условий у здоровых испытуемых будет различной. Вариабельность зависит от четырёх факторов:

1. возраст, 2. пол, 3. масса тела, 4. рост.

У детей интенсивность обмена в пересчёте на килограмм массы тела значительно выше, чем у взрослых, и зависит, прежде всего, от возраста. Рост организма требует значительных затрат энергии. В возрасте 20-40 лет обмен сохраняется на одном уровне, у пожилых людей основной обмен снижается. У мужчин основной обмен, пересчитанный на 1 кг массы тела примерно на 10% выше, чем у женщин. У теплокровных животных разных видов и у людей с различной массой тела интенсивность основного обмена, пересчитанная на 1 кг массы тела, колеблется в широких пределах. Величина основного обмена больше связана с размерами поверхности тела - Правило поверхности. Согласно этому правилу, с 1 м² поверхности тела рассеивается в окружающую среду одинаковое количество тепла. Для того чтобы определить поверхность тела человека, необходимо знать массу тела и его рост.

Таблица 2

Стандарты основного обмена в ккал/кДж на 1 м² поверхности тела в час*

*Стандарты представляют среднестатистические результаты, полученные при обследовании большого числа людей

Все энергозатраты, которые необходимы для процессов роста и всех видов деятельности человека, называются рабочей прибавкой. Основным потребителем энергии в организме являются мышцы. Степень энергетических затрат при мышечной нагрузке значительно превышает величину основного обмена. Затраты энергии тем больше, чем интенсивнее совершается мышечная работа. Степень энергетических затрат различной интенсивности определяется коэффициентом физической активности (КФА). КФА представляет собой отношение величины общих энергозатрат на все виды деятельности, специфическое динамическое действие пищи к величине основного обмена. Исходя из коэффициента физической нагрузки, всё взрослое мужское население разделено на 5 групп.

Таблица 3

Величина энергозатрат в зависимости от особенностей профессии

Для женского населения исключён особо тяжёлый физический труд (5-я группа). Следует отметить, что энергозатраты в одной профессиональной группе могут значительно различаться. Например, к первой группе можно отнести и студентов. Один из студентов много учит, всё время проводит преимущественно за компьютером и рабочим столом. Другой студент и учится, и занимается спортом, и ещё временами подрабатывает грузчиком. Энергозатраты у второго студента, естественно, будут выше, чем у первого, так как коэффициент физической активности его выше.

Ниже представлена таблица суточного расхода энергии у детей и подростков.

Таблица 4

Суточный расход энергии у детей и подростков

Регуляция обмена веществ и энергии в организме находится под контролем нервной и эндокринной систем. Уровень энергетического обмена изменяется под действием коры большого мозга (условно-рефлекторное повышение интенсивности обмена у спортсменов в предстартовом состоянии) и гипоталамуса. Многочисленные ядра и центры гипоталамуса (терморегуляции, голода и насыщения, регуляции уровня глюкозы и т.д.) используют в качестве эфферентного звена вегетативную нервную систему и эндокринные железы. Многие гормоны (инсулин, половые гормоны, глюкокортикоиды и др.) влияют на уровень обмена веществ. Но более всего повышают интенсивность обмена адреналин (гормон мозгового вещества надпочечников) и гормоны щитовидной железы - тироксин и трийодтиронин. Последние могут повысить величину основного обмена при гиперфункции щитовидной железы (гипертиреозе) на 15-20%. При гипофункции - основной обмен снижается. В настоящее время определение концентрации гормонов щитовидной железы используется как диагностический тест нарушений основного обмена.

4.4 Питание

Первая античная теория питания была создана Аристотелем и Галеном. Согласно этой теории, питание организма происходит за счет крови, которая непрерывно образуется в желудочно-кишечном тракте из пищевых веществ в результате неизвестного процесса, сходного с брожением. В печени кровь очищается и питает все части организма. Исходя из этой теории, все болезни нужно лечить кровопусканием, и кровопускание становится основным методом врачевания на несколько веков.

Вторая - теория сбалансированного питания сформировалась в конце XIX - начале XX вв.

Особая роль в развитии этой теории принадлежит И.П. Павлову, создавшему учение о физиологии пищеварительной системы (за эти исследования И.П. Павлов, первый среди русских ученых, был удостоен Нобелевской премии (1904 г)). Пищеварение рассматривалось в это время как процесс ферментативного разложения пищи на элементы, часть из которых включалась в состав организма (собственно питательные вещества), другая часть - балластные вещества - отбрасывалась как ненужная организму.

Теория сбалансированного питания рассматривает потребление пищи как способ поддержания постоянства молекулярного состава в организме, где энергетические и пластические расходы возмещаются новыми поступлениями пищи. При этом поток поступающих веществ должен быть хорошо сбалансирован с их расходом. Эта теория позволила установить набор жизненно необходимых пищевых веществ и определить количественные потребности организма в белках, жирах и углеводах, солях и витаминах. На основании этой теории питание можно приспособить к физиологическим особенностям организма (возраст, пол), к физическим нагрузкам, климатическим условиям и т.д. Были составлены рекомендации сбалансированного питания для детей и взрослых людей с учетом их трудовой деятельности. За время существования теории сбалансированного питания нормы потребления пищевых веществ неоднократно пересматривались.

С теорией сбалансированного питания было связано представление об идеальном питании: чем точнее учитывался расход и его восполнение, тем идеальнее считалось питание. Однако балансовый подход к проблеме питания привел к тому, что ценными и полезными стали считать только те компоненты пищи, которые усваиваются организмом - это нутриенты, а остальная часть пищи рассматривалась как балласт, от которого лучше избавиться. Однако, идея мономерного и безбалластного питания не выдержала испытания временем. Использование очищенных продуктов злаковых растений, снижение доли растительной пищи в рационе, увеличение потребления рафинированных продуктов питания явились факторами, способствовавшими развитию заболеваний. Возникли нарушения обмена веществ, которые стали одной из причин развития таких заболеваний как сахарный диабет, сердечно-сосудистые заболевания, атеросклероз. Эти заболевания являются результатом не только чрезмерного потребления жиров или углеводов, но и недостаточным содержанием растительной клетчатки в рационе.

В настоящее время считают, что сбалансированное полноценное питание характеризуется оптимальным соответствием количества и соотношением всех компонентов пищи физиологическим потребностям организма (А.А. Покровский).

Принимаемая пища с учетом ее усвояемости должна восполнять энергетические затраты (основной обмен, специфическое динамическое действие пищи, выполняемую работу). Калорическая ценность жиров - 9.3 ккал/г (37 кДж/г), белков и углеводов 4.1 ккал/г (17 кДж/г). Как источники энергии белки, жиры и углеводы взаимозаменяемы и в соответствии с их калорической ценностью (правило изодинамии), на непродолжительное время этим можно воспользоваться. Но каждое из них выполняет пластические функции. При продолжительной замене, например, белков на жиры и углеводы непременно нарушится обмен белков. В рационе должны быть сбалансированы белки, жиры и углеводы. Среднее соотношение их массы 1: 1.2: 4, энергетической ценности 15: 30: 55%. Такое соотношение удовлетворяет энергетические и пластические потребности организма, компенсирует расход беков, жиров и углеводов. Несбалансированность пищевых веществ приведёт к нарушению обмена веществ и соответствующим заболеваниям.

Переедание, избыточное потребление животных жиров или пищевого сахара и кондитерских изделий при сниженном расходе энергии вызовет ожирение и сопутствующие ему заболевания (артериальная гипертензия, атеросклероз, сахарный диабет, кариес). В суточном рационе должны быть сбалансированы продукты животного и растительного происхождения. Белки должны быть сбалансированы с учетом их полноценности, жиры - с учетом их насыщенности, углеводы должны содержать больше полисахаридов и мало простых сахаров. Важное значение имеет достаточное количество в пище витаминов, минеральных солей, соотносящееся с их расходом.

С точки зрения сбалансированного питания невозможно объяснить традиционные диеты разных популяций людей. Так, например, рациональная диета, составленная на основе теории сбалансированного питания и пригодная для европейцев, не может быть использована для питания северных народов, в рационе которых преобладают мясо, рыба и жиры. Однако такой рацион не приводит к нарушению метаболизма у этих народов. В то же время некоторые негритянские племена питаются исключительно растительной пищей, содержание белков в которой значительно ниже белкового минимума. Столь же различны у разных народов и физиологические потребности в минеральных солях.

Теория адекватного питания возникла в середине прошлого столетия (А.М. Уголев). Впервые питание рассматривается с позиций эволюции пищеварительной системы, так как основные процессы гидролиза пищи и транспорта питательных веществ имеют общие закономерности у разных видов животных.

Теория адекватного питания не отрицает, что питание возмещает пластические и энергетические расходы организма на основной обмен, внешнюю работу, рост, т.е. она не отрицает основных положений теории сбалансированного питания, напротив, считает их жизненно важными и выдвигает новые положения:

необходимыми компонентами пищи являются не только нутриенты, но и балластные вещества (пищевые волокна),

существует эндоэкология организма-хозяина, представленная микрофлорой кишечника, с которой организм хозяина поддерживает сложные симбионтные отношения,

баланс пищевых веществ в организме достигается в результате ферментативного расщепления структур пищи за счет полостного, пристеночного, мембранного и внутриклеточного пищеварения, а также за счет синтеза новых веществ, в том числе незаменимых, осуществляемого бактериальной флорой кишечника (вторичные нутриенты).

Адекватное питание - это не просто сбалансированное питание, а питание соответствующее:

1) характеру обмена веществ в организме

2) сформированным в процессе эволюции особенностям пищеварительной системы.

Из этого следует, что характер питания определяется эволюционными особенностями обмена веществ. Обмен веществ, в свою очередь, зависит от экологических факторов и, прежде всего, от температуры окружающей среды. Отсюда становится понятным рацион северных народов. Для поддержания температуры тела им требуется намного больше энергии, чем жителям средних и тем более южных широт, поэтому в их рационе преобладают белки и жиры при крайне низком содержании углеводов. В процессе эволюции этих народов сложился особый, белково-липидный вариант метаболизма, который не приводит к развитию обменных заболеваний. Это связано с тем, что с увеличением потребления жиров в организм поступает много жирорастворимых витаминов (А, Д, Е), которые являются антиоксидантами и снижают повреждающее воздействие избытка липидов и продуктов их перекисного окисления на мембраны клеток.

Химическая природа пищевых веществ должна соответствовать ферментативному спектру пищеварительной системы, а механические свойства пищи должны соответствовать способу питания.

Известно, что многие люди страдают непереносимостью (интолерантностью) молока. Это связано с тем, что лактоза (молочный сахар) не может гидролизоваться ферментом кишечника - лактазой из-за его дефицита. При лактазной недостаточности следует употреблять продукты с низким содержанием этого дисахарида - кефир, кислое молоко, сыр.

Автор теории адекватного питания рассматривает гидролизирующий пищевые вещества организм как надорганизм, имеющий свою эндоэкологию, образуемую микрофлорой кишечника и энтеральной средой.

Между организмом-хозяином и симбионтами существует тесная взаимосвязь и взаимообмен.

Пищевые волокна (балластные вещества) эволюционно являются важным компонентом пищи. Они представлены, в основном, полисахаридами растительного происхождения, но в них могут содержаться белки, жиры и микроэлементы. К пищевым волокнам относятся целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин, лигнин, воск и др. Пищевые волокна стимулируют моторику кишечника, влияют на скорость всасывания питательных веществ, ионов, на обмен желчных кислот, холестерина; обладают способностью адсорбировать токсические вещества, влияют на среду обитания микрофлоры кишечника и являются для нее источником питания.

Введенные в рацион пищевые волокна оказывают профилактическое и лечебное воздействие на такие заболевания как геморрой, запоры, хронический панкреатит и др. Таким образом, кроме белков, жиров и углеводов в рацион обязательно должна включатся растительная клетчатка.

Наряду с теорией сбалансированного питания, появляются иные концепции питания, которые активно пропагандируются и на какое-то время становятся модными. Например, концепция раздельного питания рекомендует принимать пищевые вещества - белки, жиры, растительную пищу - отдельно друг от друга. Эта идея не имеет научного обоснования, т.к. известно, что смешанная пища усваивается лучше, различные компоненты пищи имеют свойства взаимно усиливать эффекты секреции, моторики и всасывания. В последнее время пропагандируется идея строгого вегетарианства в условиях Сибири. Географическое положение Сибири с резким континентальным климатом и продолжительной зимой требует увеличения количества белков и жиров в рационе хотя бы для поддержания температурного гомеостазиса. Любые рекомендации по изменению питания должны быть научно обоснованы и подкреплены продолжительной практикой.

4.4.2 Физиологические основы рационального питания и суточные нормы потребления пищевых веществ

Для обеспечения полноценного и рационального питания необходимо соблюдать следующие принципы:

Калорийность суточного рациона конкретного человека должна соответствовать его энергетическим затратам.

1.1 Распределение суточной калорийности между дробными приемами пищи с учётом её усвояемости.

Сбалансированное по количеству и качеству содержание белков, жиров и углеводов.

Достаточное содержание в пище витаминов, солей, микроэлементов и воды.

В рационе должны содержаться пищевые волокна.

Суточные энергетические затраты представлены в разделе «Обмен энергии» (табл. 3,4). Распределение калорийности в сутках зависит от количества приемов пищи. При 3-разовом приеме пищи суточный рацион по энергетической ценности распределяется следующим образом: завтрак - 25-30%, обед - 45-50%, ужин - 20-25%. Более рациональным считается 5-разовое питание с введением второго завтрака и полдника. В этом случае распределение следующее: первый завтрак - 25% суточной калорийности, второй завтрак - 10-15%, обед - 35%, полдник - 25%, ужин - 10%. Промежуток между приёмами пищи не должен превышать 5-6 часов. Период времени между ужином и отходом ко сну должен быть не менее 3-4 часов. В рациональном питании не менее важно принимать пищу в одно и то же время (вырабатываются условные рефлексы, активирующие секрецию желез, двигательную активность ЖКТ).

Как уже было указано количественное соотношение белков, жиров и углеводов должно быть 1: 1.2: 4.

Белки. Биологическая ценность животных белков больше, чем растительных. Среди растительных продуктов высоким содержанием незаменимых аминокислот отличаются соя, фасоль, горох. К полноценным по составу аминокислот приближаются белки гречневой и овсяной круп. Усвояемость белков мяса, рыбы, составляет 93-95%, молока, яиц - 90-98%, усвояемость белков в среднем составляет 83-85%. Суточная потребность взрослого в белках - 80-90 г (не менее 0,8-1 грамма белка на 1 кг массы тела). 55-60% от этой нормы должны составлять белки животного происхождения. За счет белков пищи обеспечивается примерно 15% энергетической потребности организма.

Липиды поступают в организм в составе животной и растительной пищи. Ненасыщенные жирные кислоты имеются во всех пищевых жирах, особенно их много в масле растительного происхождения. В растительном масле содержатся и незаменимые жирные кислоты. Сливочное масло усваивается на 95%, рыбий жир почти на 100%, говяжий - на 80-84%, самая низкая усвояемость у бараньего жира - 70-80%, усвояемость растительного масла (подсолнечного) - 86-90%. Средняя потребность в липидах взрослого человека составляет 80-100г/сутки. Из этого количества растительных масел должно быть не менее 30%. Значительное снижение потребления жиров может привести к дефициту жирорастворимых витаминов, снижению синтеза стероидных гормонов. Особенно чувствителен к дефициту липидов растущий организм.

Уточненные нормы суточных потребностей в пищевых веществах для взрослого населения и детей приведены в учебнике «Физиология человека» (под ред. Покровского В.М., 2003 г.)

Углеводы в продуктах питания содержаться в виде полисахаридов (крахмал, гликоген), простых сахаров (сахароза, лактоза), моносахаров (глюкоза, фруктоза). Растительный крахмал (овощи, фрукты) - основной полисахарид, используемый в питании. Гликоген содержится в печени животных (15-20%) и меньше в мясе (1-2%). Процесс гидролиза крахмала в пищеварительном тракте происходит постепенно, и поэтому прием его с пищей не вызывает резкого подъема моносахаридов в крови. Дисахариды усваиваются быстро. Сахароза (пищевой сахар), используется во всех кондитерских изделиях и вареньях. Избыточное потребление сахара приводит к резкому повышению уровня глюкозы в крови, напряжению секреторных функций в-клеток поджелудочной железы; Часть глюкозы преобразуется в жир и приводит к увеличению жирового депо. Глюкоза в натуральном виде содержится в ягодах и фруктах, основной источник фруктозы - мёд. Средняя потребность в углеводах составляет 350-450 г/сутки. Из этого количества на долю полисахаридов должно приходиться 70-75%, не более 15-20% - простых сахаров и примерно 10% - пищевых волокон (балластных веществ).

Пищевые волокна содержатся в хлебе, содержащем ржаные и пшеничные отруби, во всех овощах и фруктах. Кроме пищевых волокон, в ржаном хлебе, овощах и фруктах содержится много витаминов и микроэлементов. Балластных веществ в рационе должно быть не менее 30-40 г/сутки. Суточные потребности в солях указаны в разделе «Обмен веществ».

Количественное содержание витаминов должно быть не меньше потребности в них.

4.4.3 Питание новорожденных и детей раннего постнатального периода

В настоящее время широко используются различные заменители грудного молока (питательные смеси), приготовленные часто на основе коровьего молока. С позиций теории адекватного питания такая замена является не только не желательной, но и опасной, особенно в первые дни после рождения. Это связано с тем, что в этот период доминирующим является внутриклеточное и мембранное пищеварение, полостное развито слабо. Внутриклеточное пищеварение эндоцитозного типа осуществляется либо с расщеплением полимеров лизосомальными ферментами, либо путём транспорта через энтероцит в виде везикулы без изменения. Последним способом осуществляется селективный транспорт различных антител (-глобулинов) молозива матери эпителием тощей кишки. На мембране энтероцитов имеется специфический рецепторный участок, который при прикосновении к нему соответствующего глобулина углубляется в клетку, а затем отшнуровывается. По-видимому, рецепторный центр защищает такую везикулу от лизосомальных ферментов. Однако незрелые энтероциты новорожденных могут "ошибаться" и захватывать неспецифические макромолекулы, в том числе и антигены. Поэтому при замене грудного молока каким-либо другим или питательными смесями во внутреннюю среду новорожденных могут попадать чужеродные антигены.

В первые 2-3 дня лактации молочная железа выделяет молозиво и только через 2-3 недели молоко приобретает стабильный характер и называется зрелым. Молозиво - густой секрет, содержащий 9-12% белка, 4-5% жира. В нем много минеральных солей, витаминов, нейтрофилов. Калорийность молозива в 2 раза больше, чем зрелого молока. Молозиво обеспечивает оптимальную адаптацию к внеутробным условиям жизни новорожденных. Естественное вскармливание с первых дней жизни создает местную пассивную иммунологическую защиту ЖКТ ребенка, а эндоцитозный тип транспорта в кишечнике обеспечивает поступление во внутреннюю среду не только различных антител, но и гормонов, особенно, кортикостероидов.

Зрелое молоко сохраняет высокие питательные качества, а его компоненты хорошо перевариваются и всасываются. Белки молока - казеиноген (молекула его в 3 раза меньше, чем молекула казеиногена коровьего молока), лактоальбумины, лактоглобулины содержат 17 аминокислот, в том числе незаменимые. В грудном молоке больше лактозы, чем других сахаров. Часть лактозы расщепляется в тонком кишечнике и всасывается, другая - поступает в толстую кишку, подкисляя ее среду, что необходимо для развития молочнокислых и других полезных бактерий. В коровьем молоке лактазы значительно меньше, она полностью гидролизуется и всасывается в тонком кишечнике, поэтому при кормлении ребенка коровьим молоком в толстом кишечнике усиленно развивается патогенная микрофлора и гнилостные процессы. Организм ребенка подвергается интоксикации, и это может привести к нарушению физического и даже интеллектуального развития. Среди эмульгированных жиров в грудном молоке содержатся полиненасыщенные жирные кислоты (линолевая, олеиновая, арахидоновая), которые улучшают усвоение белков, витаминов, повышают резистентность организма.

Минеральные соли (Ca²⁺, Na⁺, K⁺) содержатся в оптимальном для развития организма соотношении и не нарушают водно-солевой гомеостаз. В молоке много витаминов, витамин D₃ и его метаболиты повышают всасывание кальция в кишечнике. Кроме питательных веществ, в молоке имеются ферменты: липаза, амилаза, эстераза, гидролаза - активность которых повышается в желудке ребенка (аутолитический тип гидролиза). В молоке содержатся биологические активные вещества - лизоцим, лактоферон, антистафилококковый и бифидогенный факторы, фактор роста. Качественный состав молока зависит от условий питания матери. При плохом питании в молоке мало белка, что может быть причиной смертности новорожденных. Недоношенным детям требуется больше белка, кальция, фосфора, натрия. Следует учитывать, что хотя молочная железа обладает избирательным барьером для лекарственных веществ, такие соединения, как никотин, алкоголь, кофеин, некоторые снотворные и наркотики переходят в молоко и пагубно влияют на здоровье ребенка. Аллергия к грудному молоку крайне редкое явление, хотя в грудном молоке может быть незначительное количество антигенов, но против них в молоке имеются антитела IgA, IgE. Аллергические заболевания у детей, находящихся на искусственном питании, - явление весьма распространённое. Таким образом, адекватной, естественной пищей новорожденных и детей раннего грудного возраста является материнское молоко.

С 5-6 месяцев грудное молоко уже не может удовлетворить всех потребностей растущего организма, поэтому ребенка начинают прикармливать. Прикорм стимулирует пищеварительный тракт и подготавливает его к переходу на общий стол. Новую пищу начинают давать с небольших порций взамен одного кормления грудью, через некоторое время вводят второй прикорм и т.д. К 12-14 месяцам ребенок может отниматься от груди, если его пищеварительная система способна переваривать смешанную, но легко усвояемую пищу. Неправильное питание может привести к пищеварительным расстройствам, нарушению обмена веществ, замедлению роста и общего развития, последствия которых могут сохраняться у взрослого человека.

4.5 Регуляция потребления пищи

Регуляция потребления пищи - один из важнейших механизмов гомеостаза, обеспечивающих поддержание энергетических и пластических веществ, воды, минеральных солей и витаминов на определенном уровне. В процессе эволюции у животных сформировалась система управления питанием. Она базируется на сигналах, поступающих в пищевой центр о недостатке или избытке определенных веществ в организме. На основе этих сигналов пищевой центр формирует соответствующее пищевое поведение, активирует или снижает потребление пищи, а также контролирует ее выбор.

Ведущая роль в формировании пищевого поведения принадлежит гипоталамусу. Раздражение области латерального гипоталамуса вызывает у накормленных животных гиперфагию (дополнительный прием пищи, обжорство). В этой области находится центр голода. Раздражение вентромедиальных ядер гипоталамуса приводит к отказу от пищи даже голодных животных (анорексия). Здесь локализуется центр сытости или насыщения. Именно в гипоталамические пищевые центры поступают потоки информации о процессах потребления пищи, ее ферментативном гидролизе, всасывании, депонировании и расходе. Информацию поставляют:

1) периферические рецепторы (обонятельные, зрительные, тактильные, вкусовые),

2) механо- и хеморецепторы ЖКТ,

3) хеморецепторы внутренней среды и центральной нервной системы.

В зависимости от характера информации формируется, при участии многочисленных структур головного мозга, либо мотивация голода и пищедобывательное поведение, либо активируется центр насыщения, и животное отказывается от пищи. У многих животных потребление пищи точно регулируется в соответствии с расходом энергии. Масса тела таких животных (взрослых) остается стабильной на протяжении всей жизни.

Для человека важно пищевое воспитание, т.е. культура питания. Культура питания - это сознательно организуемое, желательно адекватное удовлетворение пищевых потребностей. Воспитание этой культуры у человека является одним из основных факторов сохранения здоровья и профилактики многих заболеваний. Отсутствие сознательного отношения к потреблению пищи приводит к расстройству механизмов, регулирующих аппетит. Аппетит - это желание приема пищи. Он вызывается не только чувством голода, но желанием потреблять любимую пищу, и тогда человек переедает продукты одного типа и недоедает другие.

Голод - это ощущение необходимости приёма пищи. Ощущение голода исчезает после приема пищи, аппетит же может сохраняться. Не контролирующий потребление пищи человек съедает больше, чем расходует питательных веществ. Избыток депонируется чаще в виде отложений жира, что может привести к ожирению, нарушению обмена веществ и развитию сопутствующих заболеваний (атеросклероз, гипертония, инфаркт миокарда, инсульт).

Возбуждение центра голода гипоталамуса осуществляется как рефлекторными, так и гуморальными механизмами. Рефлекторное возбуждение возможно от механорецепторов ЖКТ, особенно желудка, по мере эвакуации пищи из него. Известно, что при пустом желудке (натощак) возникает периодическая моторная и секреторная деятельность ЖКТ, по времени совпадающая с усилением чувства голода. Кроме того, при снижении всасывания питательных веществ идут сигналы от хеморецепторов кишечника. Эта информация имеет сигнальный характер, так как происходит задолго до того, как истощатся запасы питательных веществ в организме.

Регуляция потребления пищи зависит от состояния метаболизма и количества питательных веществ во внутренней среде организма. Предложено несколько метаболических теорий, объясняющих механизм активации потребления пищи. Глюкостатическая теория связывает активацию центра голода с концентрацией глюкозы в крови. Снижение концентрации глюкозы возбуждает периферические глюкорецепторы (печени, поджелудочной железы, сосудов) и центральные (гипоталамические). Липостатическая теория полагает, что при повышении концентрации свободных жирных кислот в крови (снижается запас жирового депо) активируется потребление пищи. Аминостатическая теория отводит сигнальную роль некоторым аминокислотам. Снижение в крови таких аминокислот, как глутамин, глицин, аланин возбуждает центр голода. Эти аминокислоты являются ещё и медиаторами синаптического проведения возбуждения. Согласно термостатической теории, на гипоталамические центры оказывают влияние метаболиты цикла трикарбоновых кислот (цикла Кребса). В цикле Кребса высвобождается около 70% тепловой энергии. Образование избыточного тепла в цикле Кребса, повышение теплопродукции после приёма пищи (СДД), а также повышения температуры окружающей среды тормозит пищевой центр и является сигналом насыщения.

Каждая из изложенных теорий имеет право на существование, но не может в полной мере объяснить механизм активации потребления пищи. Важная роль в регуляции потребления пищи принадлежит гастроинтестинальным гормонам. Экспериментально доказано активирующее влияние на центр гастрина. Холецистокинин, глюкагон, соматостатин, бомбезин вызывают торможение потребления пищи при увеличении содержания их в крови, при снижении - активируют центр голода. Не исключено, что со снижением того или иного питательного вещества во внутренней среде связано возникновение специализированного аппетита. Специализированный аппетит - это выбор именно тех видов пищи, которые в данный момент более всего соответствуют потребностям организма.

Если интервал времени от одного приёма пищи до другого не более 5-6 часов, то происходит быстрая регуляция, которая сводится к мобилизации питательных веществ из депо (гликоген печени, жировая клетчатка). При более длительном интервале происходит снижение интенсивности обмена веществ и перераспределение потребления питательных веществ между различными тканями. Так, при голодании тормозится потребление глюкозы мышцами и другими тканями при сохранении потребления ее клетками мозга. За счет внутренних резервов человек может в течение 20-25 дней поддерживать свое существование без приема пищи (долговременная регуляция).

Таким образом, процесс восстановления нормального уровня питательных веществ при регулярном приеме пищи происходит следующим образом: сразу после приема пищи восстанавливается необходимый уровень питательных веществ в крови, хотя гидролиз пищи еще не завершился и не происходит всасывания. Активированные нервными влияниями вентромедиальные ядра гипоталамуса при раздражении рецепторов полости рта, рецепторов растяжения желудка тормозят центр голода и освобождают резервы питательных веществ из депо. Этот процесс называется первичным или сенсорным насыщением. В эволюции сенсорное насыщение позволяет лишь на основе сигналов о приеме пищи быстро включить механизмы удовлетворения потребности организма в питательных веществах и закончить процесс приема пищи задолго до поступления в кровь мономеров, заключенных в этой пище. Только после всасывания питательных веществ во внутреннюю среду происходит завершающий этап регуляции, приводящий к пополнению истощенных депо питательных веществ и восстановлению их нормального уровня.

Вопросы к контрольному занятию по разделам «Пищеварение», «Энергообмен и питание»

Роль И.П. Павлова в создании учения о пищеварении. Значение метода хронического эксперимента в изучении функции пищеварительных желез. Основные операции, разработанные в лаборатории И.П. Павлова.

Роль рецепторов слизистой полости рта в регуляции выделения пищеварительных соков.

Пищеварение в полости рта. Методы изучения функции слюнных желез. Суточное количество, состав и физиологическая роль слюны.

Клеточные механизмы синтеза и секреции пищеварительных соков (на примере клетки слюнной железы). Регуляция слюноотделения.

Пищеварение в желудке. Суточное количество, состав и свойства желудочного сока. Продукты гидролиза. Клеточные механизмы образования соляной кислоты, ее физиологическое значение.

Регуляция желудочной секреции, фазы, методы изучения, механизмы регуляции.

Роль 12-перстной кишки в пищеварении. Суточное количество, состав и свойства панкреатического сока. Ферменты и их переваривающее действие. Продукты гидролиза белков, жиров и углеводов. Рефлекторная и гуморальная регуляция сокоотделения поджелудочной железы. Механизмы регуляции секреции интестинальных гормонов (секретина и холецистокинина-панкреозимина). Опыты Павлова, Бейлиса, Старлинга.

Роль желчи в пищеварении. Суточное количество, состав желчи. Рефлекторная и гуморальная регуляция желчеобразования и желчевыведения.

Пищеварение в тонком кишечнике. Методы получения и состав кишечного сока. Полостной и пристеночный гидролиз питательных веществ. Регуляция секреции кишечного сока.

Всасывание. Механизмы всасывания в кишечнике конечных продуктов гидролиза белков, жиров и углеводов. Всасывание витаминов, воды и солей. Регуляция всасывания.

Моторная деятельность пищеварительного тракта. Акты жевания и глотания. Моторика желудка. Механизмы перехода пищи из желудка в двенадцатиперстную кишку. Виды движений тонкого и толстого кишечника. Центральные и местные механизмы регуляции моторики пищеварительного тракта.

Понятие основного и рабочего обмена. Значение определения основного обмена у человека.

Методы исследования энергетических затрат организма.

Физиологические основы рационального питания человека.

Пластическая, энергетическая и физиологическая ценность пищи.

Нормы потребления белков, жиров и углеводов.

Размещено на Allbest.ru