2 курс / Нормальная физиология / Физиология Семенов Е.Н

251

Таблица 6.

Процентное соотношение количества энергии, получаемой за счет окисления углеводов и жиров, и величины калорического эквивалента 02 при разных дыхательных коэффициентах.

Исследование основного обмена проводится: 1) в состоянии мышеч ного покоя (положение лежа с расслабленной мускулатурой), избегая раз - дражений, вызывающих эмоциональные реакции; 2) спустя достаточное время после предшествующих физических, умственных и эмоциональных нагрузок, обеспечивающих полное восстановление и устранение следовых явлений; 3) натощак, т.е. через 12-16 ч после последнего приема пищи, непосред-

ственно после спокойного ночного сна; 4) при комфортной температуре (1820°), не вызывающей ощущения холода и дрожи, а также перегревания тела. Основной обмен определяется в состоянии бодрствования. Величина основного обмена зависит от массы тела. Поэтому ее выражают в пересчете на 1кг веса тела или на 1м2 поверхности тела. Приблизительная величина основного обмена у взрослых - 1 ккал за один час на каждый килограмм веса тела.

Добавочный расход энергии. Другую группу энергетических затрат составляют расходы на выполнение любых актов жизнедеятельности. В итоге образуется добавочный (к основному) расход энергии.

Заметный рост расхода энергии отмечается через час после приема пищи и достигает своего максимума спустя 3 ч. Затем повышенный уровень энергетических затрат поддерживается еще в течение нескольких часов. Та-

252

кое влияние приема пищи на расход энергии получило название специфиче- ски-динамического действия пищи. Оно наиболее значительно при белкой пище: энергетические затраты увеличиваются на 30%, а при питании жирами и углеводами - на 4-15%. Обычно смешанная пища повышает расход энергии на 150-200 ккал.

Добавочный расход энергии обуславливается поддержанием позы и постоянства температуры тела (вне зоны комфорта). При низкой температуре окружающей среды окислительные процессы могут в 3-4 раза превышать уровень основного обмена. В положении сидя расход энергии повышается на 5-15%, а в положении стоя - на 15-30% по сравнению с положением лежа. Выполнение разных бытовых действий увеличивает расход энергии на 3060% по сравнению с уровнем основного обмена. Энергетические затраты несколько усиливаются при умственной деятельности. Если она связана с эмо-

циональным напряжением, энергетические затраты растут до 40-90% от основного обмена.

Добавочный расход энергии, обусловленный профессиональной рабо - той, зависит от характера, тяжести и условий работы, от уровня рабочих навыков и особенно от характера психической напряженности и элементов фи-

зического труда. У представителей умственного труда суточный расход энер - гии в пределах 3000-3200 ккал, а у рабочих, выполняющих тяжелый немеханизированный физический труд, - 4500-5000 ккал.

Большинство физических упражнений, применяемых в спорте, связано со значительным расходом энергии (табл. 7). Однако время их выполнения ограниченно и составляет небольшую часть суток. Даже при 2-разовых занятиях в день время, затраченное на выполнение упражнений с большим расходом энергии, относительно невелико. Поэтому суточный расход энер - гии не превышает у спортсменов 4500-5000 ккал и лишь в редких случаях до-

ходит до 6000 ккал. Коэффициент полезного действия. Энергетическая стоимость разных работ различна. Она зависит от их характера, условий выполнения и совершенства двигательного навыка.

253

Таблица 7.

Добавочный расход энергии (ккал) при выполнении физических упражнений.

Выражение в процентах отношения механической (полезной) энергии ко всей энергии, затраченной на работу, называется коэффициентом полезного действия (КПД). При мышечной работе человека КПД колеблется от 15 до 30%. Исключением является спортивное плавание, отличающееся особо низким КПД (табл. 8).

Таблица 8.

Величина коэффициента полезного действия при различных физических упражнениях.

При постепенном увеличении мощности мышечной работы или скорости движения расход энергии увеличивается, но не линейно. При высоких

254

мощностях работы или больших скоростях движения расход энергии возрастает более резко. В этих случаях КПД снижается.

15.3. Регуляция обмена веществ и энергии. Центральной структурой регуляции обмена веществ и энергии является гипоталамус. В ядрах гипоталамуса осуществляется анализ состояния внутренней среды организма и формируются управляющие сигналы, которые посредством эфферентных систем приспосабливают ход метаболизма потребностям организма.

Эфферентными звеньями системы регуляции обмена являются симпатический и парасимпатический отделы вегетативной нервной системы и эндокринная система. Регуляция обмена веществ заключается в воздействии на скорость биохимических реакций, протекающих в клетках.

Воздействие гипоталамуса на обмен белков осуществляется через систему гипоталамус-гипофиз-щитовидная железа. Повышенная продукция тиреотропного гормона передней доли гипофиза приво дит к увеличению синтеза тироксина и трийодтиронина щитовидной железы, регулирующих белковый обмен. На обмен белков оказывает прямое влияние соматотропный гормон гипофиза.

Влияние гипоталамуса на обмен жиров опосредовано изменением гормональной функции гипофиза, щитовидной и половых желез. Недостаточность гормональной функции желез ведет к ожирению. Более сложные расстройства жирового обмена наблюдаются при изменении функций поджелудочной железы. В этом случае они оказываются связанными с нарушениями углеводного обмена. Истощение запасов гликогена при инсулиновой недостаточности приводит к компенсаторному усилению процессов глюконеогенеза. Вследствие этого в крови увеличивается содержание кетоновых тел. Нарушение фосфолипидного обмена приводит к жировой инфильтрации печени. Лецитины и кефалины при этом легко отдают жирные кислоты, идущие на синтез холестерина, что

255

в последующем обусловливает изменения, связанные с гиперхолестеринемией.

На углеводный обмен гипоталамус воздействует через симпатическую нервную систему. Симпатические влияния усиливают функцию мозгового слоя надпочечников, выделяющего адреналин, который стимулирует мобилизацию гликогена из печени и мышц. Гуморальными факторами регуляции углеводного обмена являются гормоны коры надпочечников и поджелудочной железы (глюкокорти-коиды, инсулин и глюкагон).

Глюкокортикиоды (кортизон, гидрокортизон) оказывают тормозящее воздействие на глюкокиназную реакцию печени, снижая уровень глюкозы в крови. Инсулин способствует утилизации сахара клетками, а глюкагон

усиливает мобилизацию гликогена, его расщепление и увеличение содержания глюкозы в крови.

В гипоталамусе расположены нервные центры, регулирующие вод-

но-солевой обмен. Здесь же находятся и осморецепторы, раздражение которых рефлекторно влияет на водно-солевой обмен, обеспечивая постоянство внутренней среды организма. Большую роль в регуляции водно-

солевого обмена играют антидиуретический гормон гипофиза и гормоны

коры надпочечников (минералкортикоиды). Гормон гипофиза стимулирует обратное всасывание воды в почках и уменьшает этим мочеобразование. Минералкортикоиды (альдостерон) действуют на эпителий почечных канальцев и повышают обратное всасывание в кр овь натрия. Регулирующее воздействие на обмен воды и солей оказывают влияния также гормоны щитовидной и паращитовидной желез. Первый увеличивает мочеобразование, второй способствует выведению из организма солей кальция и фосфора.

Энергетический обмен в организме регулируется нервной и эндок-

ринной системами. Уровень энергообмена даже в состоянии относительного

покоя может изменяться под влиянием условнорефлекторных раздражителей. Например, у спортсменов расход энергии повышается в

256

предстартовом состоянии. Существенное влияние не уровень энергообмена оказывают гормоны гипофиза и щитовидной железы. При усилении функции этих желез величина его повышается, при ослаблении - понижается.

257

РАЗДЕЛ 8

ЛЕКЦИЯ16

Общая характеристика процессов пищеварения и выделения

16.1. Общая характеристика пищеварительных процессов.

Пищеварением называется процесс физической и химической переработки пищи, в результате которого становится возможным всасывание питательных веществ из пищеварительного тракта, поступление их в кровь или в лимфу и усвоение организмом. В пищеварительном аппарате происходят сложные физико-химические превращения пищи, которые осуществляются благодаря

моторной, секреторной и всасывающей его функциям. Кроме того, органы пищеварительной системы выполняют и экскреторную функцию, выводя из организма остатки непереваренной пищи и некоторые продукты об мена веществ.

Физическая обработка пищи состоит в ее размельчении, перемешивании и растворении содержащихся в ней веществ. Химические изменения пищи происходят под влиянием гидролитических пищеварительных ферментов,

вырабатываемых секреторными клетками пищеварительных желез. В результате этих процессов сложные вещества пищи расщепляются на более про - стые, которые всасываются в кровь или лимфу и участвуют в обмене веществ организма. Благодаря гидролитическому действию ферментов из белков пищи образуются аминокислоты и низкомолекулярные полипептиды, из жиров - глицерин и жирные кислоты, из углеводов - моносахариды. Эти продукты пищеварения поступают через слизистую оболочку желудка, тонкого и толстого кишечника в кровеносные и лимфатические сосуды. Благодаря этому процессу организм получает необходимые для жизнедеятельности питательные вещества. Вода, минеральные соли и некоторое количество низкомолекулярных органических соединений могут всасываться в кровь без предварительной обработки.

258

С целью равномерно и более полного переваривания пищи требуется ее перемешивание и передвижение по желудочно-кишечному тракту. Это обеспечивается моторной функцией пищеварительного тракта путем сокра-

щения гладких мышц стенок желудка и кишечника. Их двигательная активность характеризуется перистальтикой, ритмической сегментацией, маятникообразными движениями и тоническим сокращением.

Секреторная функция пищеварительного тракта осуществляется соответствующими клетками, входящими в состав слюнных желез полости рта,

желудка и кишечника, а также поджелудочной железы и печени. Пищеварительный секрет представляет собой раствор электролитов, содержащий фер - менты и другие вещества. Выделяются три группы ферментов, принимающих участие в пищеварении: 1) протеазы, расщепляющие белки; 2) липазы, расщепляющие жиры; 3) карбогидразы, расщепляющие углеводы.

Пищеварительные железы иннервируются главным образом парасимпатическим отделом вегетативной нервной системы и в меньшей степени - симпатическим. Кроме того, на эти железы влияют гормоны желудочно -

кишечного тракта (гастрин, секретин и холеоцистокинин-панкреозимин).

Пищеварительная система играет важную роль в поддержании гомеостаза благодаря ее экскреторной функции. Пищеварительные железы способны выделять в полость желудочно-кишечного тракта значительное количество азотистых соединений (мочевины, мочевой кислоты), солей, различных лекарственных и ядовитых веществ. Состав и количество пищеварительных соков могут являться регулятором кислотно-щелочного состояния и водно-солевого обмена в организме. Существует тесная взаимосвязь выделительной функции органов пищеварения с функциональным состоянием почек.

Процессы пищеварения в разных отделах желудочно-кишечного тракта имеют свои особенности.

Пищеварение в полости рта. В ротовой полости происходит измельчение пищи, смачивание слюной, начальный гидролиз некоторых

259

пищевых веществ и формирование пищевого комка. Пища, находясь в ротовой полости, раздражает вкусовые, тактильные и температурные рецепторы слизистой оболочки и сосочков языка. Раздражение этих рецепторов вызывает рефлекторные акты секреции слюнных, желудочных и поджелудочной желез, выход желчи в двенадцатиперстную кишку, изменяет моторную активность желудка.

Слюна - первый пищеварительный сок, который содержит гидролитические ферменты, расщепляющие углеводы. Фермент слюны амилаза (птиа-

лин) превращает крахмал в дисахариды, а фермент малътаза - дисахариды в моносахариды. Общее количество слюны, выделяемое за сутки, составляет 1- 1,5л. Раздражение рецепторов слизистой оболочки рта вызывает слюноотделение по механизму безусловных рефлексов.

Центростремительными нервами при этом являются веточки тройничного и языкоглоточного нервов, по которым возбуждения от рецепторов полости рта передаются в центры слюноотделения, расположенные в продолговатом мозге. Эффекторные функции выполняют парасимпатические и симпатические нервы. Первые из них обеспечивают обильное выделение жидкой слюны, при раздражении вторых выделяется густая слюна,

содержащая много муцина.

Пищеварение в желудке. Пищеварительные функции желудка заключаются в депонировании пищи, ее механической и химической обработке и постепенной эвакуации пищевого содержимого через привратник в

двенадцатиперстную кишку. Химическая обработка пищи осуществляется желудочным соком, которого у человека образуется 2,0-2,5л в сутки. Желудочный сок выделяется многочисленными железами тела желудка, которые состоят из главных, обкладочных и добавочных клеток. Главные клетки секретируют пищеварительные ферменты, обкладочные - соляную кислоту, а добавочные - слизь. Основными ферментами желудочного сока являются протеазы и липаза. К протеазам относятся несколько пепсинов, а

260

также желатиназа и химозин. Пепсины выделяются в виде неактивных пепсиногенов. Превращение пепсиногенов в активный пепсин осуществляется под воздействием соляной кислоты. Пепсины расщепляют белки до полипептидов. Желатиназа способствует перевариванию белков соединительной ткани. Химозин створаживает молоко. Липаза желудочного сока расщепляет эмульгированные жиры (молоко) на глицерин и жирные кислоты.

Соляная кислота желудочного сока вызывает денатурацию и набухание белков, активирует пепсиногены, способствует створаживанию молока,

участвует в антибактериальном действии желудочного сока, активирует гормон гастрин, образующийся в слизистой оболочке привратника и стимулирующий желудочную секрецию, а также в зависимости от величины рН усиливает или тормозит деятельность всего пищеварительного тракта.

Поступая в двенадцатиперстную кишку, соляная кислота стимулирует образование там гормона секретина, регулирующего деятельность желудка, поджелудочной железы и печени. Слизь желудочного сока (муцин) покрывает слизистую желудка по всей поверхности и предохраняет ее как от механических повреждений, так и от самопереваривания, так как обладает выраженной антипептической активностью и способен нейтрализовать соляную кислоту.

Весь процесс желудочной секреции принято делить на три фазы: сложнорефлекторную (мозговую), нейрохимическую (желудочную) и кишечную (дуоденальную).

Сложнорефлекторная фаза желудочного сокоотделения наступает при воздействии условных раздражителей (вид, запах пищи) и безусловных (механическое и химическое раздражение пищей рецепторов слизистой обо - лочки рта, глотки и пищевода). Возникшее в рецепторах возбуждение передается в пищевой центр продолговатого мозга, откуда импульсы по центро -

бежным волокнам блуждающего нерва поступают к железам желудка. В от-