Глава 9. Нормальная болезнь энергетического гомеостата -- ожирение

Принято считать, что древний человек питался исключительно углеводами и

что всеядность, приведшая к употреблению мяса и животного жира, была

решающим шагом к его современным болезням. Это утверждение не совсем точно.

Ни древний человек, ни человекообразные обезьяны, вопреки существующему

мнению, никогда не питались исключительно углеводами. Их организм всегда

использовал как источник энергии и углеводы и животные жиры. Древний человек

действительно получал энергию из растительной пищи, используя как

энергетический материал главным образом глюкозу, а также другой углевод --

фруктозу. Но независимо от исходного пищевого продукта, если в крови

появляется избыток глюкозы, то эта глюкоза в жировой ткани при помощи

гормона инсулина превращается в жир. Это происходит по той же схеме, по

которой при кормлении домашней птицы зерном добиваются у нее накопления

жира.

Если растительные жиры, содержащиеся в растительной пище, относятся с

химической точки зрения к ненасыщенным жирам, то из глюкозы в человеческом

организме образуются полутвердые и твердые, или насыщенные, жиры (такие же

жиры мы получаем из животного организма). Когда пища в организм не

поступает, на пример ночью, то именно эти жиры и служат источником, из

которого извлекается энергия.

Между двумя источниками энергии -- углеводами и животными жирами

существует антагонизм, поддерживать который прежде всего и призван

энергетический гомеостат.

Глюкоза и жирные кислоты в этой системе одновременно выступают и как

топливо, и как факторы регуляции. Два других главных элемента

энергетического гомеостата -- это гормоны: инсулин и гормон роста. Инсулин

необходим для усвоения глюкозы. Энергетическая система устроена так, что

глюкоза стимулирует поступление инсулина в кровь из поджелудочной железы, то

есть сама глюкоза создает условия для своего сгорания в тканях.

Гормон роста действует в энергетическом гомеостате как жиромобилизующий

гормон. Под влиянием гормона роста из жировых депо увеличивается поступление

жирных кислот -- второго вида топлива.

Когда в организм поступает пища, нет необходимости использовать жир,

накопленный про запас в собственном теле. Использование резервного жира в

это время ограничено или даже прекращено, что достигается следующим образом.

Повышение в крови концентрации глюкозы, обусловленное поступлением

пищи, влияет на рецепторы глюкозы в гипоталамусе. Это приводит к снижению

поступления гормона роста из гипофиза. Так как гормон роста обладает мощным

жиромобилизующим действием, то уменьшение его концентрации уменьшает в крови

уровень жирных кислот.

Одновременно глюкоза стимулирует выделение инсулина из поджелудочной

железы. Инсулин необходим для сгорания глюкозы в тканях, и поэтому

естественно, он обладает свойством тормозить мобилизацию жира из жировых

депо. Это совмещенное влияние -- уменьшение в крови концентрации гормона

роста и повышение концентрации инсулина -- значительно снижает поступление

жирных кислот в кровь. В этих условиях глюкоза становится основным

энергетическим материалом, используемым организмом.

Таким образом, после приема пищи создаются условия для использования

энергетических материалов пищи и cooтветственнo сохраняются запасы

резервного жира.

Более того, запасы жира даже пополняются: если в крови накапливается

избыток глюкозы (например, из-за снижения ее использования в мышцах), то

этот избыток под влиянием того же инсулина превращается в жир.

Тип энергетического обеспечения полностью изменяется в условиях

голодания, например ночью, когда пища в организм не поступает. Система

энергетического гомеостата и в этих условиях ведет себя очень "разумно": в

качестве топлива используется жир, запасы которого в жировых депо намного

выше, чем запасы глюкозы, заключенной "в животном крахмале" -- гликогене. А

глюкоза сохраняется для нервной ткани, для которой она составляет основной

источник энергии.

При этом даже "учитывается", что запасы глюкозы в организме ограничены

и в условиях голодания усиливается механизм, обеспечивающий производство

глюкозы из белка.

Все эти изменения в энергетике осуществляются следующим образом. Когда

в организм пища не поступает, снижается концентрация глюкозы в крови. В

результате снижается также уровень инсулина, продукция которого находится в

зависимости от концентрации глюкозы. В соответствии с устройством

энергетического гомеостата снижение концентрации в крови глюкозы и инсулина

снимает тормоз с центра гипоталамуса, контролирующего выделение гипофизом

гормона роста. Соответственно уровень гормона роста в крови повышается, и

вследствие этого усиливается мобилизация жира из жировых депо. Так как в

условиях голодания снижено содержание в крови инсулина, то устраняется

тормозное препятствие, оказываемое инсулином на мобилизацию жира, что

увеличивает жиромобилизующее действие гормона роста. В результате уровень

жирных кислот в крови возрастает. Жирные кислоты становятся главным

энергетическим субстратом -- основным топливом, сжигаемым организмом.

В отличие от глюкозы, которая для своего транспортирования в клетку

через клеточную мембрану нуждается в помощи инсулина, поступление жирных

кислот в мышечную клетку находится в прямой зависимости от их концентрации в

крови. Это преимущество перед глюкозой усугубляется еще тем, что жирные

кислоты препятствуют усвоению глюкозы мышечной тканью.

Такой антагонизм крайне целесообразен: он обеспечивает в условиях

голодания (когда запасы глюкозы в организме не пополняются) переключение

потока глюкозы в направлении нервной ткани. Кроме того, гормон роста

противодействует влиянию инсулина на усвоение глюкозы. Этот антиинсулиновый

эффект гормона роста еще больше затрудняет использование глюкозы мышечной

тканью. Поэтому когда в условиях голодания снижается в крови уровень глюкозы

и освобожденный от "глюкозного тормоза" гормон роста переключает организм на

использование жира, одновременно благодаря двойному антагонизму: между

жирными кислотами и глюкозой, с одной стороны, и между гормоном роста и

инсулином -- с другой, создаются оптимальные условия для сжигания жирных

кислот в мышечной ткани. И соответственно условия, обеспечивающие снижение

использования глюкозы.

Все эти изменения можно выразить следующей формулой: углеводы не

сгорают в пламени жиров. Более того, когда происходит сдвиг в сторону

усиленного использования жирных кислот, то сами жирные кислоты усиливают

механизм воспроизводства глюкозы из белка, подчиняя деятельность организма

задаче обеспечения нервной ткани энергией.

Итак, в организме существует два способа энергетического обеспечения.

При первом способе, который условно можно назвать дневным, энергетические

материалы поступают с пищей, в то же время выключая использование резервного

жира. Источником энергии здесь служит глюкоза и в меньшей степени -- пищевой

жир. Совместное использование двух энергетических субстратов облегчается

тем, что жиры сгорают в пламени углеводов.

При втором способе энергетического обеспечения организма, который

условно можно назвать ночным, основным источником энергии становятся жирные

кислоты. Правильное чередование типов обеспечения энергетическим материалом

в норме достигается за счет влияния пищи на систему четырехкомпонентного

энергетического гомеостата, в котором главными регулирующими факторами

являются глюкоза и инсулин, жирные кислоты и гормон роста* Однако при

ожирении и в процессе нормального старения механизм переключения

энергетического гомеостата нарушается, и организм независимо от своих

истинных потребностей переходит на жировой путь обеспечения энергией.

Отсюда следует, что в энергетическом гомеостате с увеличением возраста

происходят такие же изменения, какие наблюдаются и в адаптационном, и в

репродуктивном гомеостате.

Но вот что может показаться странным. Если система плохо тормозится, то

есть если повышение концентрации глюкозы в крови не оказывает нормального

тормозящего влияния на секрецию гормона роста, то уровень его в крови должен

увеличиться. Однако, напротив, у лиц среднего возраста, у которых

гипоталамический порог повышен, концентрация гормона роста в крови отчетливо

ниже, чем у молодых.

Долгое время это противоречие оставалось без объяснения, пока различные

исследователи не выяснили, что ожирению свойственно понижение уровня гормона

роста в крови. В дальнейшем стало ясно, что именно жирные кислоты,

концентрация которых в крови при ожирении увеличена, вызывают снижение

уровня гормона роста. Этот вывод подтверждается следующим образом; Человеку

вводится никотиновая, кислота -- витамин, который тормозит мобилизацию жира,

и снижение в крови концентрации жирных кислот сопровождается острым

повышением уровня гормона роста.

Существование: "жирового тормоза", основанного на способности жирных

кислот тормозить выделение из гипофиза гормона роста, весьма целесообразно.

Действительно, если учитывать, что поступление пищи в организм должно

затормозить использование резервного жира, то не только углеводы (глюкоза),

но и жир (жирные кислоты) должен в соответствии с этим правилом угнетать

выделение жиромобилизующего гормона роста. Иными словами, после поступления

в организм пищи механизм мобилизации жира должен выключаться.

Однако в действии этого целесообразного механизма имеется важное

ограничение, почему-то не привлекшее к себе ранее внимания. В детском

возрасте наблюдается одновременно высокий уровень в крови и жирных кислот, и

гормона роста, как будто никакого "жирового тормоза" вообще не существует.

Эту парадоксальную ситуацию можно объяснить, следующим образом.

Сочетание повышенной концентрации в крови и гормона роста, и жирных кислот

противоречит их взаимоотношениям, определяемым механизмом отрицательной

обратной связи: ведь высокий уровень жирных кислот в крови должен приводить

путем воздействия на гипоталамус к снижению уровня в крови гормона роста.

Поэтому одновременное повышение уровня и гормона роста, и жирных кислот

может происходить только в том случае, если повышен порог чувствительности

гипоталамуса к тормозящему влиянию жирных кислот. Иными словами, в период

детства в системе гипоталамус -- гормон роста -- жирные кислоты наблюдается

явление, которое в других главных гомеостатических системах возникает лишь в

процессе старения.

Действительно, в адаптационной и репродуктивной системах с возрастом

происходит повышение гипоталамического порога. Такое же явление имеет место

и в энергетическом гомеостате в системе, .контролирующей взаимоотношения

между гормоном роста и глюкозой. Но в этом же энергетическом гомеостате по

мере старения наблюдается и нечто полностью противоположное, а именно

возрастное понижение гипоталамического порога чувствительности к тормозящему

действию жирных кислот. Это и приводит к тому, что по мере старения, когда

жирные кислоты становятся главным источником энергии, концентрация гормона

роста в крови снижается.

Подведем некоторые итоги. В системе энергетического гомеостата по мере

старения происходят два независимых изменения регуляции: гипоталамический

порог чувствительности к тормозящему действию глюкозы повышается, тогда как

к жирным кислотам -- падает.

Но если в природе что-либо существует, то это всегда имеет основания.

Чем могут быть вызваны разнонаправленные изменения в одной и той же столь

согласованно работающей энергетической системе?

Для процесса роста организма необходимы и гормон роста, и жирные

кислоты, которые энергетически обеспечивают потребности роста. Таким

образом, то, что в детстве жирные кислоты не обладают сильным тормозящим

влиянием на продукцию гормона роста, как раз и необходимо для роста

организма.

С другой стороны, хорошо работающий в детстве глюкозный тормоз

регулирует поступление энергетических веществ через центр аппетита и тем

самым распределение топлива в системе энергетического гомеостата, включая то

дневной, то ночной тип энергетического обеспечения. Пока глюкозный тормоз

функционирует правильно, а это имеет место в детстве и юности, переключение

потоков энергии, добываемой то из глюкозы, то из жира, хорошо

контролируется. Когда же происходит снижение эффективности глюкозного

тормоза, вызванное возрастным повышением гипоталамического порога, развитие

ожирения становится неизбежным в силу свойств, присущих энергетическому

гомеостату. Иными словами, даже если бы не происходило возрастного нарушения

в регуляции аппетита, то и тогда бы при нормальном, сбалансированном притоке

энергетических продуктов одно лишь изменение в системе гипоталамус -- гормон

роста -- глюкоза должно было бы приводить постепенно к переключению

энергетического гомеостата на преимущественно жировой способ обеспечения

энергией.

Если же при этом наблюдается хотя бы незначительное превышение прихода

энергии над ее расходом (вследствие возрастных нарушений в регуляции

аппетита), это будет приводить к развитию ожирения.

Так оно в действительности и происходит. В этом смысле ожирение -- это

нормальная болезнь, которая всегда возникает в процессе старения. Подобно

тому как климакс является естественным следствием возрастных изменений

регуляции в репродуктивном гомеостате (глава 7), а гиперадаптоз -- в

адаптационном гомеостате (глава 6), возрастное ожирение -- это нормальное

проявление возрастных изменений в системе энергетического гомеостата.

Однако возрастное ожирение -- не только одна из ряда нормальных

болезней. Роль ожирения в развитии других болезней чрезвычайно велика.

Почему именно ожирение играет столь ответственную роль?

Для того чтобы ответить на этот вопрос, надо сначала рассмотреть,

почему ожирение, как только оно возникает, теряет "связь с прошлым" и

становится самовоспроизводящим процессом, буквально "вечным двигателем" в

системе формирования болезней старения.

Ожирение -- не проблема века, а вечная проблема.