2 курс / Нормальная физиология / Нормальная_физиология_практикум_Часть_2_Зинчук_В_В_2015

Глава 9. ФизиолоГия питания

9.1. общая характеристика

Физиология питания изучает факторы, обеспечивающие оптимальное усвоение организмом химических веществ, в том числе в зависимости от возраста, пола, характера трудовой деятельности, режима питания, потребность организма в пищевых веществах, необходимых в качестве источников энергии для процессов жизнедеятельности, непрерывного обновления химических структур клеток и тканей и функционирования сложных физиологических систем. Известному немецкому философу Людвигу Фейербаху принадлежит фраза «Человек есть то, что он ест». Гиппократ также указывал: «Кто хорошо питает, тот и хорошо излечивает».

Питание представляет собой процесс усвоения организмом веществ, необходимых для построения и обновления тканей и компенсации энергозатрат. Потребляемые органические вещества (белки, липиды, углеводы и др.) обеспечивают энергозатраты организма. Их метаболизм имеет ряд общих путей, поэтому, как энергоносители, данные вещества могут быть в некоторой степени взаимозаменяемыми. Для поддержания гомеостаза организма поступающие из пищи вещества должны быть способны компенсировать энергозатраты. При избытке поступающих продуктов излишки энергии запасаются в виде жира независимо от природы этих продуктов. Пища является для организма не только источником энергии, но и пластическим материалом.

Правило изодинамии: отдельные питательные вещества могут заменять друг друга в соответствии с их калорической ценностью. Данное правило учитывает только энергетические потребности организма и не учитывает пластические. Длительное исключение из пищевого рациона одного из основных компонентов (белков, липидов или углеводов) недопустимо, исходя из чего соблюдать данное правило не рекомендовано. Оно представляет интерес только с исторического аспекта развития наших представлений о питании.

Значение продукта питания определяется рядом характеристик. Пищевая ценность включает в себя энергетическую значимость продукта, содержание различных компонентов, степень их

усвоения, органолептические свойства. Энергетическая ценность определяется величиной энергии, заключающейся в том или ином продукте. Физиологическая ценность обусловлена разнообразием основных компонентов продукта, соотношением его основных составляющих.

В настоящее время сформировано представление о рациональ­ ном питании, которое предполагает его сбалансированность, т.е. оптимальное соотношение различных компонентов пищи, обеспечивающее нормальный уровень жизнедеятельности при оптимальном поступлении в организм пластических, энергетических и регуляторных веществ. В 80-е гг. XX в. А.М. Уголевым было сформулировано представление об адекватном питании, согласно которому предполагается снабжение организма не только адекватным количеством энергии, но и различными компонентами в определенных соотношениях, которые обеспечивают поддержание гомеостаза.

Основные принципы рационального сбалансированного питания:энергетическая ценность суточного рациона должна соответ-

ствовать энергозатратам организма;оптимальное соотношение между белками, жирами и угле-

водами;наличие в пище витаминов, макро- и микроэлементов;

наличие в пище незаменимых и защитных компонентов;соблюдение режима питания;разнообразие суточного рациона питания;

диетогенетическая индивидуальность (тестирование);хорошая усвояемость пищи, зависящая от ее состава и спо-

соба приготовления;высокие органолептичекие свойства пищи;

санитарно-эпидемическая безопасность пищи.

Разнообразие суточного рациона питания предполагает использование в широком диапазоне различных по набору продуктов животного и растительного происхождения, обеспечивающих организм всеми необходимыми компонентами для его нормальной жизнедеятельности. Диетогенетическое тестирование — подбор персонализированного питания и образа жизни с учетом индивидуальных генетических особенностей конкретного человека (секвенистрирования его генома), компенсирующий дефект или функциональную недостаточность гена, ответственного за определенный

функциональный этап процесса пищеварения. При несоблюдении принципов сбалансированного питания создаются предпосылки для возникновения избыточной массы тела и ожирения.

Для определения оптимальной массы тела рассчитывают ин-

декс Брока:

Р = Н − 100, где Р — масса, кг; Н — рост, см.

Эта формула пригодна только при росте 155–164 см; при росте 165–174 см следует вычесть 105, а при росте свыше 174 см — вычесть 110. Об избыточной массе тела говорят в тех случаях, когда она превышает нормальную на 6–9 %, а об ожирении — при избытке массы тела на 10 % и более.

Различают четыре степени ожирения:

I степень — масса тела выше нормальной на 10–29 %;

IIстепень — на 30–49 %; III степень — на 50–99 %;

IV степень — на 100 % и более.

Индекс массы тела (ИМТ), иногда именуемый индексом Кетле, предложен бельгийским социологом Адольфом Кетле (Adolphe Quetelet) в 1869 г.

ИМТ = HP2 ,

где ИМТ — индекс массы тела, усл. ед.; Р — масса, кг; Н — рост, м.

Европейская ассоциация нутрициологов предложила для определения рекомендуемой массы тела (РМТ) следующие формулы:

РМТ (мужчины) = Р − 100 − [(Р − 152) 0,2)]; РМТ (женщины) = Р − 100 − [(Р − 152) 0,4)],

где Р — рост, см.

Оптимальным является следующее соотношение между белками, жирами и углеводами: 1 : 1 : 4 в массовых долях, 15 : 30 : 55 в единицах энергии (калориях).

Данное соотношение было предложено в конце XIX в. немецким физиологом Карлом Фойтом (1831–1908). Он впервые систематизированно изложил учение о питании и разработал нормы

Академиком А.А. Покровским (директор Института питания АМН СССР в 1961–1976 гг.) было предложено с точки зрения возможности использования различных компонентов пищи для обеспечения энергетики и пластической функции организма разделять их на нутриенты и непищевые вещества.

9.2. Физиологическое значение белков

Белки (протеины) представляют собой полимеры, состоящие из аминокислот, количество которых в организме равно 20. В их состав входят углерод, водород, кислород, азот и в небольших количествах другие элементы. В человеческом организме 8 из 20 аминокислот не синтезируется, т.е. являются незаменимыми. К ним относятся: лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан, валин, изолейцин. Кроме того, выделяют частично замени­ мые (аргинин, гистидин) и условно заменимые аминокислоты (цистеин, тирозин). Физиологическая ценность белков определяется содержанием в них незаменимых аминокислот.

Различают полноценные и неполноценные белки. В полноцен­ ных содержатся все аминокислоты, в неполноценных одна или более незаменимых аминокислот отсутствует.

Количество белковых молекул составляет около 10 млн. На долю белков приходится около 17–20 % массы тела человека. Белок содержится практически во всех жидкостях организма, за исключением желчи и мочи. Ряд высокоспециализированных белков обладает каталитической активностью. Известно около трех тысяч различных ферментов.

Физиологическая роль белков:пластическая;ферментативная;рецепторная;регуляторная (гормоны);

транспортная (ионный канал, гемоглобин, альбумины и др.);защитная (иммуноглобулины);сократительная (актин, миозин);

буферная (поддержание кислотно-основного состояния);реологическая (вязкость крови);

гемостатическая;опорная (входят в состав костной и хрящевой ткани);антитоксическая;энергетическая.

Период полужизни белков в организме составляет около 80 суток. Особенно медленно обновляются белки костной ткани. У человека за сутки деградирует и синтезируется около 400 г белка; 2/3 его количества используется для синтеза других белков, а 1/3 — для покрытия энергозатрат. В течение суток в организм человека должно поступать примерно 80–100 г белков. Минимальное количество белков, поступающее с пищей для обеспечения азотистого равновесия, именуется белковым минимумом. Он составляет всего 0,34 г полноценного белка на 1 кг массы тела, или 24 г для человека с массой тела 70 кг. Белковый оптимум — определенное количество протеинов, которое должно поступать

ворганизм для обеспечения его нормального функционирования (1 г/кг). При беременности его значение может достигать 3–4 г/кг

всутки, для детей от 1 до 12 лет — 4–5 г/кг в сутки.

Около 60 % этих белков должно быть животного происхождения, так как животный белок может практически полностью переходить в белковые структуры организма, а растительный (физиологически менее ценный) имеет коэффициент превращения 0,6–0,7. Причина этого лежит в соотношении аминокислот в растительных и животных белках. При тепловой обработке белков устраняется их антиферментное, антивитаминное и аллергизующее действие. Белки в большом количестве (до 20 %) содержатся в пище животного происхождения (мясо, рыба, яйцо, молоко и др.), которые богаты незаменимыми аминокислотами. Также они могут содержаться и в растительной пище. Некоторые растения содержат белок в достаточно больших количествах, например: соя, горох, фасоль и др.

О количестве утилизируемого организмом белка можно судить по количеству выводимого из организма азота. В 100 г белка содержится примерно 16 г азота, что соответствует примерно 16 %. Азотистый обмен — совокупность всех превращений белков и других азотсодержащих веществ (пептиды, аминокислоты и др.) в организме. Ретенция азота — состояние организма, при котором наблюдается задержка азота.

Азотистый баланс — соотношение между количеством вводимого и выводимого организмом азота. Различают ряд его вариантов. Отрицательный азотистый баланс — состояние азотистого баланса, при котором количество азота, выводимого из организма, превышает вводимый. Положительный азотистый баланс — состояние азотистого баланса, при котором количество азота, вводимого в организм, превышает выводимый. Состояния, при которых может наблюдаться положительный азотистый баланс: после длительного белкового голодания, у женщин — во время беременности, у детей — в период роста.

Коэффициент изнашивания Рубнера — показатель скорости распада и обновления белков в организме, о котором судят по количеству азота, выводимого из организма человека. В 100 г белка содержится 16 г азота, следовательно, выделение организмом 1 г азота соответствует распаду 6,25 г белка. В покое потеря азота равна 0,028–0,065 г/кг в сутки, что при массе тела 70 кг составляет около 23 г в сутки. За сутки из организма взрослого человека выделяется около 3,7 г азота, т.е. масса разрушившегося белка составляет 3,7 6,25 = 23 г.

9.3. Физиологическое значение липидов

Липиды состоят из глицерина и жирных кислот, образованных атомами водорода и углерода. Cоединения плохо растворимы в воде, имеют гидрофобную и гидрофильную части. Известно несколько типов липидов: триацилглицеролы, фосфоглицериды (фосфолипиды), сфинголипиды, стеролы и др.

Некоторые липиды образуют комплексы с белками и называются липопротеидами. Среди них выделяют липопротеиды очень низкой плотности, низкой плотности и высокой плотности. Высокое содержание липопротеидов высокой плотности (так называемого «хорошего холестерина») следует расценивать как благоприятный фактор, препятствующий атеросклеротическому процессу. Липопротеиды низкой плотности («плохой холестерин») содержат 60–70 % общего холестерина сыворотки крови. Это основной переносчик холестерина к периферическим тканям.

В процессе атерогенеза глубоко изучена роль липопротеидов низкой плотности, поэтому их рассматривают как основной атерогенный фактор и основную «мишень» при проведении лечения. В патогенезе атеросклероза основную роль играют не нативные, а модифицированные липопротеиды низкой плотности, т.е. те, которые подверглись окислению (оксидации).

Физиологическая роль липидов:

пластическая (основной компонент биомембран, источник стероидных гормонов);

энергетическая (за счет их окисления вырабатывается до 30 % энергии организма);

защитная (амортизационная, иммунитет);регуляторная (стероидные гормоны);терморегуляторная (теплоизоляция).

В норме на долю липидов у мужчин приходится 10–20 % массы тела, у женщин — до 30 %, при ожирении — до 50 %. В организме липиды находятся в структурированном (в клетках) и резервном (жировые депо) виде. Депо имеются в подкожной клетчатке, брюшной полости (сальнике), в области почек.

Жиры бывают животного и растительного происхождения. Первые содержат, главным образом, насыщенные жирные кислоты, у вторых значительная доля приходится на ненасыщенные жирные кислоты, которые также называют незаменимыми, так как их синтез в организме ограничен. Физиологическая ценность жиров определяется содержанием в них фосфатидов, стеринов, жирорастворимых витаминов и незаменимых жирных кислот. Много особо значимых для ЦНС фосфатидов содержится в жирах растительного происхождения. При рафинировании масла значительная доля этих компонентов теряется.

Спищей в организм поступает, как правило, нейтральный жир.

Вприсутствии кислорода или его активных форм происходит окисление жиров с образованием различных гидроперекисей. Этот процесс осуществляется постоянно, так как необходим для ряда физиологических функций, но при его чрезмерной активации может развиться окислительный стресс. Окисление может происходить и с пищевыми жирами, что делает продукт неприятным и горьким по вкусу (продукт прогоркает).

Среди липидов выделяют те, которые содержат насыщенные

иненасыщенные жирные кислоты. Последние особо значимы, так как они практически не образуются в организме (линоленовая, линолевая и другие жирные кислоты).

Омега­3­полиненасыщенные жирные кислоты (α-линолевая, эйкозапентаеновая, докозагексаеновая) обладают гиполипидемическими, антиаритмическими, гипокоагуляционными, антиагрегантными, вазодилатирующими, иммуномодулирующими и противовоспали-

тельными свойствами, усиливают синтез простагландина Е3, лейкотриена В5 и тормозят синтез участвующих в воспалении простагландинов и лейкотриенов (простагландин Е2, лейкотриен В4

идр.). В большом количестве содержатся в в рыбе жирных сортов (скумбрия, тунец, форель, лосось, кефаль и др.), грецких орехах, соевом и льняном масле. Также известны и другие типы жирных кислот: омега­6 (линолевая), ее также много в рыбьем жире; оме­ га­9 (олеиновая) содержится в оливках, маслинах, орехах.

Взрослому человеку в среднем требуется 70–80 г жиров в сутки, из них 25–30 г должны иметь растительное происхождение, особенно необходимы незаменимые жирные кислоты (полиненасыщенные линолевая, линоленовая, арахидоновая), а также жирорастворимые витамины групп А, В, Е, К. Избыток липидов в пище благоприятствует развитию атеросклероза и раковых заболеваний. При их недостатке снижается иммунитет, страдает половая функция. Дефицит линолевой кислоты приводит к развитию тромбозов.

9.4. Физиологическое значение углеводов

Углеводы представляют собой сложные молекулы, состоящие из моносахаридов, которые, в свою очередь, могут образовывать полисахариды. Эти вещества образованы атомами углерода, водорода и кислорода в соотношении, описываемом формулой Сn(H2О)n. Их доля составляет примерно 1 % от массы тела.

Выделяют три основных группы углеводов:моносахариды (содержат одну структурную единицу);дисахариды (состоят из нескольких моносахаридов);

полисахариды (образованы сотнями моносахаридных единиц).