2 курс / Нормальная физиология / Нормальная_физиология_практикум_Часть_2_Зинчук_В_В_2015
.pdfГлава 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
62 |
Глава 9. Физиология питания |
|
|
|
|
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
9.1. Общая характеристика |
63 |
|
|
|
|
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
64 |
Глава 9. Физиология питания |
|
|
|
|
гигиенического питания. Фойт изучал газообмен и обмен азотистых (белки) и безазотистых (углеводы и жиры) веществ. Вместе с Петтенкофером выявил, что 85–90 % энергии в организме образуется за счет жиров и углеводов и только 10–15 % — за счет белков.
Данное соотношение зависит от функционального состояния. Для мужчин и женщин молодого возраста, занятых умственным трудом, оно составляет 1,0 :1,1:4,1; при тяжелом физическом труде 1,0 : 1,3 : 3,5; в диете при ожирении 1,0 : 0,7 : 1,5; в зрелом возрасте 1,0 : 1,2 : 4,6; в старческом возрасте 1,0 : 0,8 : 3,5.
Для оценки энергетической ценности пищевых веществ используют коэффициент усвояемости, который характеризует степень усвоения того или иного пищевого компонента в желудочнокишечном тракте. Его значение для углеводов составляет 0,98, для жиров — 0,95, для белков — 0,92.
Понятие «режим питания» включает (табл. 9.1):количество приемов пищи в течение суток;распределение суточного рациона по его энергетической цен-
ности;время приемов пищи в течение суток;
интервалы между приемами пищи;время, затрачиваемое на прием пищи.
Таблица 9.1
Распределение энергетической ценности суточного рациона, %
Прием |
4-разовое |
5-разовое питание |
6-разовое |
|
пищи |
питание |
Вариант 1 |
Вариант 2 |
питание |
|
|
|
|
|
Завтрак |
25–30 |
20–25 |
25 |
20–25 |
2-й завтрак |
— |
10–15 |
— |
10–15 |
Обед |
35–40 |
30 |
35 |
25–30 |
Полдник |
— |
— |
10 |
10–15 |
Ужин |
20–25 |
20–25 |
20–25 |
20 |
2-й ужин |
5–10 |
5–10 |
5–10 |
5–10 |
|
|
|
|
|
Термическая обработка продуктов животного происхождения обеспечивает частичное разрушение соединительнотканных и мышечных белков, в частности коллагена и эластина, что значительно
9.1. Общая характеристика |
65 |
|
|
|
|
повышает усвояемость этих продуктов. В процессе тепловой обработки происходит снижение пищевой ценности продуктов. При варке мясных продуктов теряется около 10 % белков, 25 % жиров, до 30 % минеральных веществ, витаминов (до 30 % группы В, 50 % — А и до 70 % — С). При жарке мяса потери для минеральных веществ и витаминов в 1,5 раза меньше, а для жира — больше, для белка — примерно то же. Потеря этих веществ обусловлена действием температурного фактора. Термическое действие приводит к снижению энергетической ценности продукта, но в то же время оно необходимо для повышения усвоения пищевых веществ. Следует помнить, что при чрезмерной термической обработке пищи образуются продукты пиролиза аминокислот, обладающие мутагенным и канцерогенным эффектом.
Нутрициология — раздел физиологии об основных пищевых веществах, содержащихся в продуктах питания, о их роли и процессах усвоения, переноса, утилизации и выведения из организма. М. Рубнером было обосновано положение о высвобождении энергии из потребляемых пищевых веществ, используемых для нормальной жизнедеятельности.
В настоящее время пища рассматривается как источник основных пищевых веществ и энергии, а также макро- и микроэлементов, витаминов. Нутриенты — это компоненты пищи, используемые в организме для энергообмена и пластических процессов. Нутрицевтики — эссенциальные нутриенты, которые избирательно обеспечивают энергией клетки и ткани, подвергнутые стрессовому воздействию, увеличивают сопротивляемость организма к агрессивным факторам.
Классификация пищи по А.А. Покровскому
Нутриенты (пищевые вещества):
белки;
липиды;
углеводы;
витамины;
макро• и микроэлементы;
вода
Непищевые вещества:
балластные соединения;
защитные компоненты;
вкусовые и ароматические вещества;
антипищевые компоненты;
канцерогенные и токсические вещества
66 |
Глава 9. Физиология питания |
|
|
|
|
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);
9.2. Физиологическое значение белков |
67 |
|
|
|
|
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.
68 |
Глава 9. Физиология питания |
|
|
|
|
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.
9.3. Физиологическое значение липидов |
69 |
|
|
|
|
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).
70 |
Глава 9. Физиология питания |
|
|
|
|
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).