Изменения углеводов в организме.

Глюкоза, поступающая в кровь из кишечника, транспортируется в печень, где из нее синте­зируется гликоген. При перфузии изолированной печени раство­ром, содержащим глюкозу, количество гликогена в ткани печени увеличивается.

При полном отсутствии углеводов в пище они образуются в организме из продуктов распада жиров и белков.

По мере убыли глюкозы в крови происходят расщепление гликогена в печени и поступление глюкозы в кровь (мобилизация гликогена). Благодаря этому сохраняется относительное постоян­ство содержания глюкозы в крови.

Гликоген откладывается также в мышцах, где его со­держится около 1—2%. При работе мышц под влиянием фермента фосфорилазы, которая активируется в начале мышечного сокращения, про­исходит усиленное расщепление гликогена, являющегося одним из источников энергии мышечного сокращения.

Захват глюкозы разными органами из притекающей крови не­одинаков: мозг задерживает 12% глюкозы, кишечник—9%, мышцы — 7%, почки — 5% (Е. С. Лондон).

Распад углеводов в организме животных происходит как бес­кислородным путем до молочной кислоты (анаэробный гликолиз), так и путем окисления продуктов распада углеводов до С02 и Н20.

Регуляция обмена углеводов.

Основным параметром регулиро­вания углеводного обмена является поддержание уровня глюкозы в крови в пределах 4,4—6,7 ммоль/л. Изменение содержания глю­козы в крови воспринимается глюкорецепторами, сосредоточен­ными в основном в печени и сосудах, а также клетками вентромедиального отдела гипоталамуса. Показано участие ряда отделов ЦНС в регуляции углеводного обмена.

Выраженным влиянием на углеводный обмен обладает инсу­лин — гормон, вырабатываемый р-клетками островковой ткани поджелудочной железы. При введении инсулина уровень глюкозы в крови снижается. Это происходит за счет усиления инсулином синтеза гликогена в печени и мышцах и повышения потребления глюкозы тканями организма. Инсулин является единственным гор­моном, понижающим уровень глюкозы в крови, поэтому при уменьшении секреции этого гормона развиваются стойкая гипергликемия и последующая глюкозурия (сахарный диабет, или са­харное мочеизнурение).

Увеличение уровня глюкозы в крови возникает при действии нескольких гормонов. Это глюкагон, продуцируемый альфа-клет­ками островковой ткани поджелудочной железы; адреналин — гормон мозгового слоя надпочечников; глюкокортикоиды — гормо­ны коркового слоя надпочечника; соматотропный гормон гипофи­за; тироксин и трийодтиронин — гормоны щитовидной железы. В связи с однонаправленностью их влияния на углеводный обмен и функциональным антагонизмом по отношению к эффектам инсу­лина эти гормоны часто объединяют понятием «контринсулярные гормоны».

63. Энергетический баланс организма. Основной и рабочий обмен. Методы исследования энергетиче­ского обмена. Прямая и непрямая калориметрия.

В процессе обмена веществ постоянно происходит превращение энергии: потенциальная энергия сложных органических соедине­ний, поступивших с пищей, превращается в тепловую, механи­ческую и электрическую. Энергия расходуется не только на под­держание температуры тела и выполнение работы, но и на воссоз­дание структурных элементов клеток, обеспечение их жизнедея­тельности, роста и развития организма.

Теплообразование в организме имеет двухфазный характер. При окислении белков, жиров и углеводов одна часть энергии исполь­зуется для синтеза АТФ, другая превращается в теплоту. Теплота, выделяющаяся непосредственно при окислении питательных ве­ществ, получила название первичной теплоты. Обычно на этом этапе большая часть энергии превращается в тепло (первичная теплота), а меньшая используется на синтез АТФ и вновь аккумулируется в ее химических макроэргических связях. Так, при окис­лении углеводов 22,7% энергии химической связи глюкозы в про­цессе окисления используется на синтез АТФ, а 77,3% в форме первичной теплоты рассеивается в тканях. Аккумулированная в АТФ энергия используется в дальнейшем для механической рабо­ты, химических, транспортных, электрических процессов и в ко­нечном счете тоже превращается в теплоту, обозначаемую вторич­ной теплотой. Следовательно, количество тепла, образовавшегося в организме, становится мерой суммарной энергии химических связей, подвергшихся биологическому окислению. Поэтому вся энергия, образовавшаяся в организме, может быть выражена в единицах тепла — калориях или джоулях.

Для определения энергообразования в организме используют прямую калориметрию, непрямую калориметрию и исследование валового обмена.

Прямая калориметрия

Прямая калориметрия основана на непосредственном учете в биокалориметрах количества тепла, выделенного организмом. Био­калориметр представляет собой герметизированную и хорошо теп­лоизолированную от внешней среды камеру. В камере по трубкам циркулирует вода. Тепло, выделяемое находящимся в камере че­ловеком или животным, нагревает циркулирующую воду. По количеству протекающей воды и изменению ее температуры рассчиты­вают количество выделенного организмом тепла.

Одновременно в биокалориметр подается О2 и поглощается избыток СО2 и водяных паров. Продуцируемое организмом человека тепло измеряют с помощью термометров по нагреванию воды, протекающей по трубкам в камере.

Непрямая калориметрия

Методы прямой калориметрии очень громоздки и сложны. Учи­тывая, что в основе теплообразования в организме лежат окис­лительные процессы, при которых потребляется О2 и образуется С0₂, можно использовать косвенное, непрямое, определение теп­лообразования в организме по его газообмену — учету количества потребленного О2 и выделенного СО2с последующим расчетом теплопродукции организма.

Для длительных исследований газообмена используют спе­циальные респираторные камеры (закрытые способы непрямой калориметрии). Кратковременное определение газооб­мена в условиях лечебных учреждений и производства проводят более простыми некамерными методами (открытые способы кало­риметрии). Наиболее распространен способ Дугласа — Холдейн а, при котором в течение 10—15 мин собирают выдыхаемый воз­дух в мешок из воздухонепроницаемой ткани (мешок Дугласа), укрепляемый на спине обследуемого. Он дышит через загубник, взятый в рот, или резиновую маску, надетую на лицо. В загубнике и маске имеются клапаны, устроенные так, что обсле­дуемый свободно вдыхает атмосферный воздух, а выдыхает воз­дух в мешок Дугласа. Когда мешок наполнен, измеряют объем выдохнутого воздуха, в котором определяют количество О2 и СО2.

Основной обмен.

Для определения присущего данному организму уровня окис­лительных процессов и энергетических затрат проводят исследо­вание в определенных стандартных условиях. При этом стремятся исключить влияние факторов, которые существенно сказываются на интенсивности энергетических затрат, а именно мышечную ра­боту, прием пищи, влияние температуры окружающей среды. Энерготраты организма в таких стандартных условиях получили название основного обмена.

Для мужчины среднего возраста (примерно 35 лет), среднего роста (примерно 165 см) и со средней массой тела (примерно 70 кг) основной обмен равен 4,19 кДж (1 ккал) на 1 кг массы тела в час, или 7117 кДж (1700 ккал) в сутки. У женщин той же массы он примерно на 10 % ниже.