Биохимия Р.Марри

lIв Тhr

Gln

10

соматостатин

Ala

Gly

CYSj

Lys

Asn S

Phe

Phe

Lys

Тhr

Phe

Тhr S

Ser -.J

Cys

ные инозитолфосфаты. Эти эффекты предшествуют изменениям мобилизации Са2 + и, таким образом, мо­

гут быть отнесены к первичному ответу. Они

сочетаются с деполяризацией ацинарных кле­

ток, которая может играть роль в секреции амилазы.

Молекулярная основа cAMP-опосредованной секре­ ции пока неясна. Конвергенция в действии на секре­ цию амилазы сАМР и Са2 +, с одной стороны, и фо­ сфолипидов-с другой, во многих отношениях ана­ логична взаимодействию других факторов, обсу­ ждавшемуся в гл. 44.

СЕМЕЙСТВО СЕКРЕТИНА

Секретин

Секретин-пептид из 27 аминокислотных остат­

ков- синтезируется и секретируется S-клетками

двенадцатиперстной кишки и проксимального отде­ ла тощей кишки в ответ на закисление дуоденально­

го содержимого. Он содержит 4 аргининовых и

один гистидиновый остаток и имеет основную реак­

цию. 14 из 27 его аминокислот идентичны таковым

в глюкагоне. Секретин близок по структуре и

к ЖИЛ, и к ВИЛ (табл. 52.5). Для стимуляции секре-

Желудочный ингибиторный полипептид

Желудочный инrибиторный полипептид (ЖИЛ) представляет собой 4З-членный пептид, высвобо­

ждаемый слизистой двенадцатиперстной и тощей ки­

шок в ответ на глюкозу. Хотя этот пептид ингиби­

рует сокращение желудка и желудочную секрецию,

его основное действие состоит в стимуляции сек­

реции инсулина. ЖИЛ, вероятно, служит физиоло­ гическим стимулятором В-клеток, причем этот эф­ фект проявляется только в условиях гипергликемии.

Вазоактивный интестинальный полипептид

Вазоактивный mпестинальный полипеmид (ВИЛ) - это основной 28-членный пептид, физиологиче­ ская роль которого неясна. Он присутствует в нервах

подслизистого сплетения, миоэнтерального сплете­

ния и кровеносных сосудов и может играть роль

в регуляции моторики кишечника, расслабления

сфинктера и кровотока. В высоких концентрациях

ВИЛ стимулирует секрецию поджелудочной железы

и тонкого кишечника. Опухоли, образующие этот пептид (ВИЛомы), вызывают синдром водной диа­

реи, гипокалиемии и ахлоргидрии.

клетками.

СЕМЕЙСТВОГАСТРИН-ХОЛЕЦИСТОКИНИН

Гастрин продуцируется G-клетками, локализо­

ванными в слизистой антральной части желудка и в меньшем количестве-в слизистой двенаДl1ати­

перстной кишки. Он более гетерогенен по размерам молекул и количеству форм, чем какой-либо другой желудочно-кишечный гормон (табл. 52.4). Кроме того, каждая из форм гастрина существует в сульфи­ рованном и несульфированном виде (по единствен­ ному остатку тирозина; табл. 52.5). С-концевые 14 аминокислот в гастрине 34, гастрине J7 и гастрине 14 идентичны. Гастрин 34 присутствует в крови в боль­ шем количестве, чем гастрин 17. Вероятно. ')то объ­ ясняется тем, что период его полужизни в плазме (15 мин) в 5 -7 раз превышает таковой для гаСlрина 17.

Последний, по-видимому. выступает в роли главно­

го стимулятора секреции кислоты желудком, кото­

рая регулируется по механизму отрицательной

обратной связи. так как закисление содержимого ан­ тральной области желудка снижает секрецию га­ стрина. Гастрин также стимулирует секрецию пепси­ на и вызывает гипертрофию слизистой желудка. За биологическую активность ответствен С-конец гор­ мона, С-концевой пентапептид вызывает полный спектр физиологических эффектов гастрина 17, но

в расчете на единицу массы обладает лишь 1/10 его

биологической активности.

Гомология между гастрином и холецистокини­

ном особенно выражена в их C-КOIщевой области:

последние 5 аминокислот обеих молекул идентичны (табл. 52.5). Оба пептида содержат сульфированный остаток тирозина. но для активности гастрина (сти­ муляция секреции кислоты и пепсина желудком)

этот остаток несущественен, тогда как для макси­

мальной активности холецистокинина (стимуляция секреции панкреатических ферментов и сокращений

желчного пузыря) требуется С-концевой фрагмент

из 7 аминокислот, содержащий сульфированный ти­

IlOЗИН.

Секретирующие гастрин опухоли (гастриномы) сопровождаются избыточной продукцией кислоты

желудком и возникновением плохо поддающихся ле­

чению пептических язв желудка. С-концевой пента­

пептид (пентаl'астрин) стимулирует секрецию каль­

цитонина и применяется при тестировании медул­

лярного рака щитовидной железы. Холецистокинин (ХЦК) существует минимум в

5 молекулярных формах (табл. 52.4). из которых в крови содержится в самом большом количестве

муляции сокращений желчного пузыря и секреции

панкреатических ферментов. Подобно всем другим

желудочно-кишечным пептидам. он характеризуется

многочисленными дополнительными активностями.

из которых наиболее загадочной является способно­

сть вызывать ощущение сытости (ХЦК8 обнаружен в мозге).

ДРУГИЕ ПЕПТИДЫ ЖЕЛУДОЧНО­ КИШЕЧНОГО ТРАКТА

Из тканей желудочно-кишечного тракта выделе­

ны и некоторые другие пептиды, которые, по­

видимому, участвуют в регуляции пищеварения (ве­

роятно, с помощью паракринного или нейрокринно­

го механизма, поскольку в крови они в заметных ко­

личествах не обнаружены). Следует подчеркнуть.

что ни для одной из этих молекул пока не установле­

на определенная физиологическая роль.

Вещество Р было первым пептидом, обнаружен­ ным в кишечнике и мозге. Для активности этого 11-

членного пептида, которая проявляется в стимуля­

ции сокращений гладкой мускулатуры кишечника,

необходимы 5 С-концевых аминокислот. Бомбезии

найден в коже лягушки, но сходный с ним пептид, ча­

сто называемый гастрин-рилизинг-пептидом (ГР")

выделен из эндокринных клеток кишечника, нейро­ нов кишечника и из мозга. Аминокислоты в положе­

ниях 5-14 бомбезина аналогичны аминокислотам

18-27 гастрин-рилизинг-пептида, за исключением одного остатка. Бомбезин стимулирует желудочную

и панкреатическую секрецию и увеличивает подви­

жность желчного пузыря и кишечника. Этот пептид

может оказывать и рост-стимулирующее аутокрин­

ное действие на мелкоклеточную карциному легких.

Мотилии представляет собой 22-членный пептид, образующийся в слизистой кишечника. Он повы­

ш~ет секрецию кислоты и пепсина СЛИЗИС10Й желуд­

ка и, кроме того, стимулирует сокращение гладких

мышц кишечника. Соматостатин продуцируется о­

клетками желудка и ингибирует (посредством пара­ кринного действия) секрецию гастрина, секретина, холецистокинина, мотилина и желудочного ингиби­ торного полипептида. Гmoкагои образуется в А­ клетках слизистой желудка. Вполне возможно его участие в метаболическом действии панкреатическо­ го глюкагона. Другие пептиды с глюкагоноподоб­ ной им:мунореактивностью (ГЛП) выделены из L- клеток подвздошной и толстой кишок. Основной компонент ГЛП - это большой пептид, состоящий из 100 аминокислот, называемый глицентином

и точно соответствующий по аминокислотной по­

следовательности панкреатическому глюкагону.

Глицентин может имитировать действие глюкагона.

Нейротеизии ( 13-членный пептид), мет- и лей­

энкефалины, а также серотонин найдены в клетках ки­

шечника и могут проявлять активность в его тканях.

Около 40 пептидов обнаружено в нервных тканях, и весьма вероятно, что еще большее количество же­

лудочно-кишечных пептидов ждет своего открытия.

ЛИТЕРАТУРА

Вlooт s. R .. Polak J. М. Gut Hormones. 2nd ed .. Churchill Livingstone, 1981.

Boden G. Gastrointestinal hormones. Pages 1175 -1190. In: Endocrinology and Metabolism, (-'elig Р. е! al. (eds.).

МgGгаw-НiII. 1981.

Buchanan К. D. Gastrointestinal hormones: General concepts, Clin. Endocrinol. Metab., 1979. 8, 249.

Chen W. У.. Gutierrez J. G. The endocrine control of gastrointestinal function, Adv. Intern. Med., 1978. 23, 61.

Gardner J. D.. Jensen R. Т. Gastrointestinal peptides: Thc basis of action а! the ccllular 1evel. Recent Prog. Ногm. Res.• 1983. 39. 211.

Walsh J. Н. Gastrointestinal hormones and peptides. lп: Physiology of the Gastrointestinal Tract. Johnson L. R. (ed.). Raven Press, 1981.

ВВЕДЕНИЕ

Наука о питании призвана качественно и количе­ ственно оценить пищевые потребности, удовлетво­ рение которых необходимо для сохранения здоро­ вья. Главный вклад в понимание современных кон­ цепций питания вносит биохимия обмена веществ (ей посвящены предыдушие главы книги). Перевари­

вание и всасывание пищи служат звеном между пи­

танием и метаболизмом.

БИОМЕДИЦИНСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

Выраженная пищевая недостаточность в боль­

шинстве развитых стран встречается редко, хотя

логических состояний. Например, нарушение всасы­

вания витамина 812 и фолата вызывает анемию; на­

рушение всасывания кал.ьция, магния и витамина

D приводит к тетании и остеопорозу; наконец, общий

синдром нарушения всасывания включает как эти, так

и другие расстройства. При недостаточности лакта­

зы нарушается толерантность к молоку, а дефекты

всасывания нейтральных аминокислот характери­ зуют БОJlезнь Хартнупа.

ПИТАНИЕ

Таблица 53.2. Теплота сгорания и энергия, усваиваемая из главных пищевых источников. (Adapted [гот Dаvidsоп S.

et al. Нитап Nutrition and Dietetics, 7th ed. Churchill Living- stопе, 1979.)

Энергия, ккал/г (кДж/г)

о теплоте сгорания и внесения в них поправки на эффектив­

ность всасывания.

21Окисление белков с поправкой на потерю аминогрупп. выде­

ляющихся с мочой.

ляет энергии гораздо больше, чем соответствующие

количества белков и углеводов; много энергии со­

держится и в алкоголе. В табл. 53.3 представлены

сведения о рекомендуемом для человека уровне по­

требления энергии.

РАСХОД ЭНЕРГИИ

в условиях энергетического равновесия (баланса

калорий) потребление энергии должно быть равно ее

затратам. Расходование энергии в различных усло­ виях варьирует в широких пределах и может быть

измерено путем помещения животного в изолиро­

ванную камеру и определения энергопотерь с теплом

и продуктами экскреции. Обычно более удобно оце­

нивать поглощение кислорода, поскольку в большин­

стве случаев 1 л поглощенного 02 соответствует при­

мерно 4,83 ккал (20 кДж) затраченной энергии. Индивидуальный расход энергии зависит от не­

Таблица 53.3. Рекомендуемое потребление энергии для

мужчин и женщин. (Data from Recommended Dietary Аllо­ wances, 9th ed. Food and Nutrion Board, National Research Council-National Academy of Sciences, 1980.)

1) основной обмен, соответствующий затрате эне­ ргии на поддержание основных физиологических функuий в стандартных условиях (субъект должен

быть в состоянии покоя, бодрствовать, находиться

в тепле, и измерения должны производиться не ме­

нее чем через 12 ч после последнего приема пищи). Основной обмен пропорционален массе тела без жи­

ра и поверхности тела. Он больше у мужчин. чем

у женщин, повышен у маленьких детей и у лиц с ли­ хорадкой и гипертиреозом и снижен при f'Ипотиреозе

иголодании;

2)термогенный эффект (специфическое динами­

ческое действие) пищи. Он составляет примерно 5-

10% общей затраты энергии и связан с дополнитель­

ным расходованием энергии на пищеварение и со

стимуляцией метаболизма благодаря притоку ново­ го субстрата;

3) физическая активность-фактор, обусловли­ вающий наибольшее и сильно варьирующее расхо­ дование энергии; диапазон колебаний энергозатрат

между состоянием покоя и максимальной физиче­

ской активности у спортсменов может достигать 10-

критной величины;

4) температура окружающей среды. У животных, обладающих бурым жиром, повышенный расход энергии при низкой температуре обеспечивается теп­ лопродукцией за счет дрожания и других механиз­

мов. При температуре среды, превышающей темпе­

ратуру тела, избыточная энергия тратится на охла­

ждение организма.

АЗОТ АМИНОКИСЛОТ И ПОТРЕБНОСТЬ

В СПЕЦИФИЧЕСКИХ АМИНОКИСЛОТАХ

Белок в норме удовлетворяет потребность орга­

низма в азоте аминокислот и в самих аминокисло-

тах. Весь белок ПИIЦИ подвергается перевариванию

и поступает в кровоток в виде отдельных амИНоки­

слот. Для синтеза специфических белков и других

азотсодержащих соединений, таких, как пурины, пи­

римидины И гем, организму требуется 20 аминоки­

слот. Синтез 9 из них у человека невозможен, это не­

заменимые аминокислоты. Они должны поступать в организм с пищей (табл. 53.1). Еще две аминоки­ слоты, цистеин и тирозин, могут образовываться из

незаменимых аминокислот, метионина и фенилала­

нина соответственно. При недостатке метионина и фенилаланина в пище цистеин и тирозин становя­ тся незаменимыми аминокислотами. И наоборот,

если цистеин и тирозин содержатся в рационе в адек­

ватных количествах, они способствуют удовлетворе­ нию потребности в метионине и фенилаланине. Пока

в диете достаточно незаменимых аминокислот, оста­

льные 9 аминокислот, требующиеся для синтеза бел­ ка и других целей, могут образовываться посред­

ством реакций трансаминирования.

Азотный баланс (см. также r л. 30)

в условиях метаболического равновесия у взрослых животных белок пищи требуется для возмещения по­

терь незаменимых аминокислот и аминоазота в ходе

их метаболического кругооборота. Потеря азота

происходит с мочой, калом, слюной. слущенной ко­

жей, волосами и ногтями. Данные о ежедневной по­

требности в общем белке и незаменимых аминоки­

слотах у человека представлены в табл. 53.4. При их

пересчете на массу тела становится совершенно оче­

видно, что эта потребность резко увеличена у мла­ денцев и детей. Она возрастает также при беремен­

ности, лактации, заживлении ран, выздоровлении и

в условиях повышенной физической активности. Для

БОЛЫllинства ситуаций адекватной является диета, 120/0 энергетической ценности которой приходится на белок.

Эффективность использования пищевого белка

обусловливает его требуемое количество. Кроме то­

го, это количество зависит от следующих факторов:

качества белка, потребления энергии и физической ак­

тивности.

А. Качество белка. Качество (пищевая ценность) бел­

ка определяется соотношением доли незаменимых

аминокислот в пище с величиной этого показателя

при адекватном питании. Чем ближе обе величины, тем выше качество белка. Белки яйца и молока обла­

дают высокой ценностью, они эффективно исполь­

зуются организмом и применяются в качестве стан­

дарта при оценке других белков. Высококачествен­ ный белок содержится в мясе, а многие раститель­

ные белки, используемые как основные источники питания, характеризуются относительным дефици­

том некоторых незамснимых аминокислот, напри­

мер триптофана и лизина {кукуруза, зерно), лизина

(пшеница) и метионина (некоторые бобы). В смешан­

ной диете недостаток какой-либо аминокислоты

в одном белке компенсируется ее обилием в другом.

Такие белки рассматриваются как комплементар­

ные; например, сочетание белков пшеницы и бобов

обеспечивает полноценный набор потребляемых

аминокислот. В таких условиях для удовлетворения потребности в белке общее его поступление в орга­ низм должно быть увеличено. Аминокислоты, кото­

рые не включаются в новообразуемый белок и не являются необходимыми для немедленного удов­ летворения потребностей организма, не могут резе­ рвироваться, быстро распадаются и выводятся в ви­

де мочевины и других продуктов.

Б. Потребление энергии. Энергия, извлекаемая из

углеводов и жиров, влияет на потребность в белке. поскольку она способствует сбережению белка как

источника энергии. Для эффективного использова­

ния «дорогого» (высокоценного) пищевого белка

Белково-энергетическая недостаточность

Понятие белково-энергетической недостаточно­ сти включает ряд нарушений, обусловленных голо­ данием, в которых наряду с дефицитом белка играет

роль и дефицит других факторов. таких, как витами­ ны и минеральные вещества. В острой форме эта не­

достаточность часто наблюдается у детей (обычно до 5-летнего возраста) из слаборазвитых стран Азии, Африки и Южной Америки. Наиболее выраженные ее формы- это маразм и квашиоркор. описан и ряд

других промежуточных нарушений. При маразме

имеет место общее истощение вследствие недоста­

точности как энергии, так и белка, тогда как ква­ шиоркор, характеризующийся отеками, связан с ко­

личественным и качественным дефицитом белка, а потребление энергии может быть адекватным.

ПОТРЕБНОСТЬ В УГЛЕВОДАХ

и для сведения потребности в нем до минимума не­

обходимо обеспечить адекватное поступление эне­ ргии из небелковых источников, в частности из угле­ водов, которые «оберегают» белок от его использо­

вания в процессе глюконеогенеза.

В. Физическая активность. Физическая активность

повышает задержку азота из пищевого белка.

Многие ткани обладают специфической потреб­ ностью в глюкозе, которая, однако, не обязательно должна поступать с пищей. поскольку в нее легко превращаются другие пищевые углеводы либо в про­ цессе переваривания (например, крахмал), либо

позднее в печени (например, фруктоза, галактоза). Глюкоза образуется и из глицеролового компонента

жиров и из глюкогенных аминокислот в ходе глюк0-

неогенеза. Установлено, что минимальное дневное потреблеlШе углеводов должно составлять 50-100 г. Такая доза предотврашает кетоз и потерю мышеч­ ного белка у человека. Основные пищевые продукты,

содержащие углеводы, рассматриваются в гл. 14.

ПОТРЕБНОСТЬ В ПИЩЕВЫХ ВОЛОКНАХ

вая кислота (О) 6, 20:4). Эти кислоты найдены в соста­

ве липидов растительных и животных продуктов

(см. табл. 15.2). Обсуждение их метаболизма см. в

гл. 24.

У людей арахидоновая кислота образуется глав­ ным образом из линолевой кислоты и не является

эссенциальной, если линолевая кислота присутствует

в пище в достаточном количестве. Продолжаются

споры о том, можно ли отнести u-линоленовую ки­

слоту к истинно эссенциальным жирным кислотам

Пищевые волокна (клетчатка)-это компоненты

стенки растительных клеток, которые не расщепляю­

тся ферментами животного организма; к ним отно­

сятся целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин, смолы,

пектины и пентозаны. У травоядных, в частности

у жвачных, волокна (в основном в виде целлюлозы)

после их переваривания микроорганизмами служат

главным источником энергии.

у людей богатая волокнами диета оказывает благоприятный эффект, способствуя задержке воды при прохождении пищи по кишечнику и формирова­

нию благодаря этому объемных мягких фекалий. Та­

кая диета снижает вероятность возникновения дивер­

тикулоза, рака толстой кишки, сердечно-сосудистых заболеваний и сахарного диабета. Волокна с неболь­

шой растворимостью, такие, как целлюлоза и лиг­

нин, содержащиеся в пшеничных отрубях, хорошо действуют на функцию толстой кишки, тогда как бо­

лее растворимые волокна, присутствующие в ово­

щах и фруктах, например смолы и пектины, сни­

жают уровень холестерола в крови, возможно, бла­

годаря связыванию желчных кислот и холестерола

пищи. Растворимые волокна также прспятствуют

опорожнению желудка, замедляют и снижают по­

дъем уровня глюкозы в крови после приема пищи

с последующим уменьшением секреции инсулина.

для человека. Недостаточность линолевой кислоты

встречается редко, вероятность возникновения тако­

го состояния повышается у детей, получающих

снятое молоко, и у больных, находящихся на внутри­ венном обезжиренном питании.

Незаменимые жирные кислоты имеют важней­

шее значение как предшественники лейкотриенов,

простагландинов и тромбоксанов (см. рис. 24.6),

функционирующих как «локальные гормоны». При­

ем пищи, которая обеспечивает удовлетворение 1- 2% энергетической потребности незаменимыми

жирными кислотами, предотвращает клинические

проявления их недостаточности.

Липиды и заболевания. В ходе многочисленных исследований обнаружена корреляция между ишеми­

ческой болезнью сердца, содержанием холестерола

в крови и потреблением жиров, особенно насыщен­ ных (см. гл. 27). Высокое потребление жира ассоции­ руется также с раком молочной железы и толстого кишечника. Основными источниками насыщенных

жиров в пище человека служат мясо жвачных живот­

ных, молочные продукты и твердый маргарин. Хо­

лестерол присутствует только в пищевых продуктах

животного происхождения и особенно в яичном

желтке.

Этот эффект особенно благоприятен для больных

диабетом и лиц, находящихся на диете, поскольку

втаких условиях степень последующего падения

уровня глюкозы в крови (феномен отдачи), которое

стимулирует аппетит, уменьшается.

ПОТРЕБНОСТЬ ВЛИПИДАХ

Хотя липиды нередко обеспечивают значитель­ ную часть суточной потребности в энергии, это не

является их основной функцией.

Пищевые липиды повышают вкусовые качества

пищи, обеспечивают состояние насыщения и, кроме того, выполняют еще две важные функции в питании человека. Они действуют как пищевые растворители

для жирорастворимых витаминов и служат источни­

ком эссеициальиых (незаменнмых) полииенасыщен­

иых жирных кислот, синтезировать которые орга­

низм не способен. К ним относятся (по крайней мере

у некоторых животных) линолевая кислота (О) 6, 18:2), u-линоленовая кислота (О) 3, 18:3) и арахидоно-

ПОТРЕБНОСТЬ В ВИТАМИНАХ

Витамины представляют собой органические пи­ щевые вещества, которые требуются для нормально­ го метаболизма в малых дозах и не могут синтезиро­ ваться организмом в адекватных количествах. Су­ точная потребность человека в каждом из витами­

нов выражается в миллиграммовых или микрограм­

мовых количествах. Витамины выполняют специфи­

ческие биохимические функции. Эти функции, синд­

ромы недостаточности и пищевые источники вита­

минов суммированы в табл. 53.5 (для водораствори­

мых витаминов) и в табл. 53.6 (для жирорастворимых

витаминов).

Водорастворимые витамины включают витамины группы В и аскорбиновую кислоту (витамин С). Во­

дорастворимые витамины всасываются в кровь во­

ротной вены печени, а их избыток выделяется с мо­ чой. Таким образом, создается лишь небольшой ре­ зерв свободного витамина, который в большинстве

случаев должен постоянно пополняться за счет пи-