15.3. Обмен энергии

15.3.1. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ

А. Жизнедеятельность организма обеспечива­ется рядом активных процессов, протекающих с использованием химической энергии. Эту

энергию клетки получают из белков, жиров и углеводов пищи путем перехода ее в форму, доступную для использования в организме. Такая энергия образуется в сложной цепи метаболических реакций, в которых выделя­ют три стадии (см. схему 15.1).

В первой стадии, которая реализуется главным образом в пищеварительном тракте,

410

крупные молекулы белков, жиров и углево­дов расщепляются ферментами на специфи­ческие структурные блоки — аминокислоты, жирные кислоты, глицерол, глюкозу и другие сахара.

Во второй стадии из этих продуктов обра­зуются еще более простые молекулы, общие для обмена разных веществ; к ним относят­ся, в частности, пируват, ацетилкоэнзим А, сс-кетоглутарат, оксалоацетат, фумарат, сук-цинат.

Третья стадия — цикл трикарбоновых кислот, цикл лимонной кислоты, или цикл Кребса, приводит к окислению веществ до СО, и Н₂О. Освобождающиеся азотистые продукты обмена, как и вода с углекислым газом, удаляются органами выделения.

Вторая и третья стадии метаболизма разви­ваются внутриклеточно в различных тканях. В этих стадиях из продуктов расщепления пи­тательных веществ освобождается почти вся заключенная в них энергия, на первой стадии освобождается лишь 1 % энергии.

Б. Роль макроэргических соединений в об­мене энергии. Химическая энергия пищи ис­пользуется для образования АТФ или синтеза круп но молекулярных веществ. АТФ пред­ставляет собой донор свободной энергии в клетках. В обычных клетках АТФ использует­ся в течение одной минуты после ее образо­вания, скорость оборота АТФ очень велика.

Стабильность концентрации в клетке АТФ может поддерживаться рядом механизмов, одним из которых является образование кре-атинфосфата <КФ). Когда количество АТФ превышает определенный уровень, часть ее энергии используется для синтеза КФ, коли­чество которого при этом возрастает. При повышении же распада АТФ в условиях акти­вации энергетического обмена КФ использу­ется для ресинтеза АТФ.

Для синтеза АТФ (ГТФ) из аденозинди-фосфорной (гуанозиндифосфорной) и фос­форной (ФК) кислот используется химичес­кая энергия белков, жиров и углеводов — субстратов окисления. Если символом А обо­значить субстрат окисления, то преобразова­ние энергии в организме можно представить упрощенно в виде двух сопряженных между собой процессов — окисления и фосфорили-рования:

окисление — АН2 + О — А + НгО + (химичес­кая энергия) + первичная теплота.

Фосфорилирование — АДФ + ФК = АТФ.

Существуют и бескислородные (анаэроб­ные) пути преобразования энергии, в кото-

рых могут быть использованы только углево­ды (анаэробный гликолиз); такие способы реализуются при недостаточном поступлении кислорода в организм, ткани и клетки. При полном прекращении дыхания и расходова­нии резервов кислорода эти процессы могут обеспечить потребность в энергии еще в те­чение 2 мин.

При максимальном мышечном сокраще­нии имеющихся в тканях запасов АТФ доста­точно лишь на 1 с. Энергия КФ, концентра­ция которого в 3—8 раз больше, чем АТФ, может поддержать такое сокращение в тече­ние еще нескольких секунд. При максималь­ном сокращении на протяжении нескольких секунд абсолютно необходим анаэробный гликолиз, в котором используются запасы гликогена. Ресинтез гликогена из образую­щейся при этом молочной кислоты возмо­жен, однако, лишь в аэробных условиях, поэ­тому после прекращения физической нагруз­ки потребление кислорода остается высоким в течение восстановительного периода, для­щегося от нескольких минут до часа. Этот процесс способствует погашению «кислород­ного долга» организма.

В. Соотношение прихода и расхода энер­гии. У адекватно питающегося взрослого че­ловека с достаточной двигательной активнос­тью обычно имеет место энергетическое рав­новесие: поступление в организм энергии со­ответствует ее расходу, как и равенство про­цессов анаболизма и катаболизма, отклоне­ния возникают лишь в определенных ситуа­циях.

Существуют периодические (биоритмоло­гические) колебания скорости реакций энер­гетического обмена. Так, в утренние часы и в летнее время года анаболические реакции не­сколько менее активны, чем в вечернее время суток и в зимние месяцы года.

Г. Преобразование энергии в организме. Конечной формой преобразований энергии является тепловая энергия. Часть энергии, заключенной в молекулах белков, жиров и углеводов, не используется для синтеза мак­роэргических соединений, а рассеивается в окружающую среду. Доля этой энергии — первичного тепла — соответствует примерно 35 % всей химической энергии пищевых ве­ществ. При распаде макроэргических соеди­нений часть их энергии также переходит в тепло, названное вторичным. Оно, как и пер­вичное тепло, выделяется в окружающую среду. В лучшем случае не более 27 %, а чаще 25 % всей химической энергии пищи исполь­зуется для функций (внутренней работы) ор­ганизма — транспорта, синтеза, секреции,

411

сокращения гладких и скелетных мышц. Эта энергия в последующем также переходит в тепловую.

Поскольку тепловая энергия представляет собой практически единственный эквивалент преобразующейся в организме химической энергии, интенсивность энергетического об­мена принято оценивать в единицах тепло­вой энергии. В Международной системе еди­ниц (СИ) в качестве основной единицы энергии принят джоуль (Дж):

1 Дж = 1 Вт в 1 с = 2,39-Ю⁴ ккал; 1 ккал = 4,19 кДж.

15.3.2. ВИДЫ РАСХОДА ЭНЕРГИИ

Расход энергии организма целесообразно разделить на основной обмен и рабочий об­мен.

Основному обмену соответствует мини­мальный расход энергии, обеспечивающий гомеостазис организма в стандартных усло­виях. Измеряется он у бодрствующего чело­века утром в условиях полного эмоциональ­ного и физического покоя, при температуре комфорта, натощак, в горизонтальном поло­жении тела. Энергия основного обмена рас­ходуется на синтез клеточных структур, под­держание постоянной температуры тела, дея­тельности внутренних органов, тонуса ске­летных мышц и сокращения дыхательных мышц.

Интенсивность основного обмена зависит от возраста, пола, длины и массы тела (рис. 15.1). Наиболее высокий основной обмен, отнесенный к 1 кг массы тела, характерен для детей в возрасте 6 мес, затем он посте­пенно падает и после периода полового со­зревания приближается к уровню взрослых. После 40 лет основной обмен человека начи­нает постепенно снижаться.

Половина всего энергорасхода основного обмена приходится на печень и скелетные мышцы. У лиц женского пола в связи с мень­шим относительным количеством в организ­ме мышечной ткани основной обмен ниже, чем у лиц мужского пола. Мужские половые гормоны повышают основной, обмен на 10— 15 %, женские половые гормоны таким дей­ствием не обладают.

Величина 4,2 кДж (1 ккал) на 1 кг массы тела в 1 ч может быть примерным стандартом основного обмена взрослого человека. При массе тела, равной 70 кг, основной обмен мужчины составляет в сутки 7100 кДж, или 1700 ккал. У женщин с такой же массой тела

0 10 20 30 40 50 60 70 Возраст, годы

Рис. 15.1. Зависимость относительной интенсив­ности основного обмена от возраста и пола чело­века (по Р.Шмидту и Г.Тевсу, 1986).

этот показатель обычно на 10 % ниже. В те­чение многих лет основной обмен здорового человека не меняется более чем на 5—10 % по сравнению с возрастными нормативами (см. рис. 15.4). У здоровых людей одного по­ла и возраста показатели основного обмена не отличаются от средних величин более чем на 10%.

Рабочий обмен — это совокупность основ­ного обмена и энергетических трат организ­ма, обеспечивающих его жизнедеятельность в условиях терморегуляторной, эмоциональ­ной, пищевой и рабочей нагрузок.

Терм орегуля торное повышение интенсивнос­ти обмена веществ и энергии развивается в ус­ловиях охлаждения и у человека может до­стигать 300 %.

При эмоциях увеличение расхода энергии у взрослого человека составляет обычно 40— 90 % от уровня основного обмена и связа­но главным образом с вовлечением мы­шечных реакций — фазных и тонических. Прослушивание радиопередач, вызываю­щих эмоциональные реакции, может повы­сить расход энергии на 50 %, у детей при крике затраты энергии могут повышаться втрое.

Во время сна уровень метаболизма на 10— 15 % ниже, чем в условиях бодрствования, что обусловлено расслаблением мышц, а также снижением активности симпатической нервной системы, снижением выработки гормонов надпочечников и щитовидной же­лезы, увеличивающих катаболизм.

Специфическое динамическое действие пищи представляет собой повышение расхо­да энергии, связанное с превращением пи­щевых веществ в организме, главным обра­зом после их всасывания из пищеваритель-

412

ного тракта. При потреблении смешанной пищи обмен повышается на 5—10 %; угле­водная и жирная пища увеличивает его не­значительно — примерно на 4 %. Пища, бо­гатая белком, может повышать расход энер­гии на 30 %, эффект обычно длится 12— 18 ч. Это обусловлено тем, что метаболичес­кие преобразования в организме белков сложны и требуют больших затрат энергии по сравнению с таковыми жиров и углево­дов. Возможно, поэтому углеводы и жиры при их избыточном приеме увеличивают массу тела, а белки таким действием не об­ладают.

Специфическое динамическое действие пищи является одним из механизмов само­регуляции массы тела человека. Так, при из­быточном приеме пищи, особенно богатой белком, развивается увеличение энергорас­хода, ограничение приема пищи сопровож­дается снижением расхода энергии. Поэтому для коррекции массы тела людям с избыточ­ной массой тела необходимо не только огра­ничение калорийности пищи, но и увеличе­ние расхода энергии, например, с помощью мышечных нагрузок или охлаждающих про­цедур.

Рабочий обмен превышает основной об­мен, главным образом за счет функций ске­летных мышц. При их интенсивном сокра­щении расход энергии в мышце может воз­расти в 100 раз, общий расход энергии при участии в такой реакции более V3 скелетных мышц за несколько секунд может повысить­ся в 50 раз. У хорошо тренированных лиц такое сокращение может длиться несколько минут и приводить к 20-кратному повыше­нию общей интенсивности обмена энергии в организме. Однако у населения промышлен-но развитых стран повседневная двигатель­ная активность относительно невелика, поэ­тому суточный расход энергии составля­ет примерно 8000-10 500 кДж, или 2000-2250 ккал. В положении сидя человек тратит энергии лишь на 20 % больше, чем в положе­нии лежа. Стоя человек расходует на 40 % энергии больше, чем в условиях основного обмена, при канцелярской работе (сидя) — на 60 % больше. В 3—4 раза расход энергии повышает ходьба со скоростью не менее 5 км/ч. Ежедневная двухкилометровая про­гулка {без изменений в питании) может спо­собствовать устранению за 1 мес 1 кг жира. За счет повышения расхода энергии при фи­зических динамических нагрузках (быстрая ходьба, бег, плавание, лыжи) не реже 3 раз в неделю можно значительно повысить ре­зервы здоровья человека в целом.

15.3.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИХОДА И РАСХОДА ЭНЕРГИИ

А. Приход энергии определяют: 1) сжиганием навески пищевых веществ (физическая кало­риметрия); 2) определением содержания в пищевых продуктах белков, жиров, углево­дов.

1. Физическая калориметрия проводится при сжигании веществ в калориметре («кало­ риметрической бомбе») Бертло. По нагрева­ нию воды, находящейся между стенками ка­ лориметра, определяют количество тепла, выделенного при сжигании вещества. Со­ гласно закону Гесса, суммарный тепловой эффект химической реакции зависит от ис­ ходных и конечных ее продуктов и не зави­ сит от промежуточных этапов реакции. Поэ­ тому количество тепла, выделяемого при сжигании вещества вне организма и при его биологическом окислении, должно быть оди­ наковым.

2. Определение прихода энергии по калорий­ ности принимаемых пищевых веществ. Теп­ лота окисления 1 г вещества в организме, или калорический коэффициент питательных веществ, для углеводов и жиров равна их фи­ зической калорийности. Для углеводов этот показатель равен 4,1 ккал, или 17,17 кДж, для жиров — 9,3 ккал, или 38,94 кДж. Часть химической энергии белков теряется вместе с конечными продуктами обмена (мочевиной, мочевой кислотой, креатинином), обладаю­ щими теплотворной способностью. Поэтому физическая калорийность 1 г белков (5,60— 5,92 ккал) больше физиологической, которая равна 4,1 ккал, или 17,17 кДж.

После определения с помощью таблиц со­держания в принятой пище (в граммах) бел­ков (Б), жиров (Ж) и углеводов (У) рассчи­тывают (в килокалориях) содержащуюся в них химическую энергию (Q): Q — 4,1 х Б + + 9,3 у. Ж + 4,1 х У. Полученный результат следует оценивать с поправкой на усвоение, в среднем составляющей 90 %.

Б. Определение расхода энергии (интен­сивность метаболизма). Существуют прямой и непрямой способы определения расхода энергии, которые рассматриваются как раз­новидности физиологической калориметрии.

1. Прямая калориметрия была впервые разработана А.Лавуазье и в 1780 г. применена для непрерывного измерения биокалоримет­ром тепла, выделяемого животным организ­мом. Прибор представлял собой герметизи­рованную и теплоизолированную камеру, в которую подавался кислород; углекислый газ и водяные пары постоянно поглощались.

413

Тепло, выделяемое находящимся в камере животным, нагревало воду, циркулировав­шую по трубкам. В зависимости от степени нагревания воды и ее массы проводилась оценка количества тепла, выделяемого орга­низмом в единицу времени.

Аналогичные устройства были разработа­ны для человека В.В.Пашутиным, У.Этуоте-ром и Ф.Бенедиктом. Это весьма сложные, дорогие, громоздкие приборы, которые в на­стоящее время используются главным обра­зом в научно-исследовательских целях.

2. Непрямая калориметрия. Наиболее про­стой вариант основан на определении коли­чества потребляемого организмом кислорода (неполный газовый анализ). В ряде случаев для оценки интенсивности метаболизма оп­ределяют объем выделяющегося углекислого газа и объем потребленного организмом кис­лорода (полный газовый анализ).

Принцип непрямой калориметрии может быть понят при энергетическом анализе окис­ления глюкозы — С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ = 6Н₂О + + 6СО₂ + 2826 кДж.

В этой реакции 2826 кДж (675 ккал) представ­ляют собой энергию, выделяющуюся из I моля глюкозы. Масса одного моля глюкозы равна 180 г, а объем 6 мол кислорода — 22,4 лхб — 134,4 л. Следовательно, при окислении I г глюкозы выде­ляется 2826 : 180 = 15,7 кДж (3,75 ккал). Посколь­ку 1 л кислорода окисляет строго определенное количество белков, жиров и углеводов, выделяет­ся определенное количество энергии.

Калорический эквивалент кислорода (КЭК) — количество энергии, вырабатываемой орга­низмом при потреблении 1 л кислорода. В слу­чае приведенной выше реакции эта вели­чина равна 2826 кДж/134,4 л, т.е. 21,0 кДж (5,02 ккал) на 1 л кислорода. Смесь углеводов пищи имеет несколько больший коэффици­ент (табл. 15.2).

Зная количество потребленного кислорода и выделившегося углекислого газа, легко рас­считать расход энергии, поскольку показате-

Таблица 15.2. Величины дыхательного коэф­фициента (ДК) и калорического эквивалента кис­лорода (КЭК) при окислении питательных веществ

Вещество	ДК	КЭК
		кДж/л 02	ккал/л 02
Углеводы Жиры Белки	1,00 070 0,81	21,1 19,6 18,8	5,05 4,69 4,48

лем характера окисляемых в организме ве­ществ является дыхательный коэффициент

(ДК).

Дыхательный коэффициент — отношение объема выделенного СО₂ к объему потреб­ленного кислорода (ДК = V_co/V_o). Величина ДК зависит от вида окисляемых веществ. При окислении глюкозы он равен 1,0, жиров — 0,7, белков — 0,81. Эти различия объясняют­ся тем, что в молекулах белков и жиров кис­лорода содержится меньше и для их сгорания требуется больше кислорода. По этой же причине при повышении в пищевом рационе доли углеводов и их переходе в жиры ДК ста­новится больше 1,0 и потребление кислорода снижается, поскольку часть кислорода глю­козы не используется для синтеза жиров. При обычном (смешанном) питании ДК при­ближается к 0,82. При голодании и сахарном диабете в связи со снижением метаболизма глюкозы увеличивается окисление жиров и белков и дыхательный коэффициент может снижаться до 0,7.

Количественное соотношение принимае­мых с пищей белков, жиров и углеводов оп­ределяет, естественно, не только величину дыхательного коэффициента, но и калори­ческий эквивалент кислорода.

Для оценки интенсивности газообмена ис­пользуют закрытые и открытые системы. В приборах закрытых систем предусмотрено вдыхание испытуемым из замкнутого про­странства воздуха или кислорода, выдыхае­мый воздух направляется в это же простран­ство.

Для измерения потребления кислорода закрытым способом первая уста­новка была разработана М.Н.Шатернико-вым. В настоящее время исследования газо­обмена у человека проводят с помощью спи­рографа (метаболографа) — рис. 15.2. Испы­туемый вдыхает воздух или кислород из при­бора, в него же направляется выдыхаемый воздух. Двуокись углерода из выдыхаемого воздуха, поступающего обратно в прибор, по­стоянно поглощается. В связи с постепенным расходом объема кислорода в газоприемнике прибора кривая регистрации (спирограмма) от исходного уровня непрерывно смещается под определенным углом. Зная угол смеше­ния спирограммы, время измерения, можно рассчитать объем потребляемого испытуе­мым кислорода в единицу времени.

При использовании открытого спо­соба исследования газообмена для сбора выдыхаемого воздуха обычно применяют мешок Дугласа, изготовленный из газонепро­ницаемого материала. Испытуемый в услови-

414

Рис. 15.2. Принцип за­крытой системы для изме­рения интенсивности по­глощения кислорода. Ис­пытуемый вдыхает кисло­род из колоколообразного газометра, углекислый газ поглощается натронной известью. Перемещения колокола, отражающие ритм дыхания, регистри -руются в виде спирограм-мы (по Р. Шмидту и Г.Тевсу, 1986).

ях свободного поведения, например при вы­полнении физических упражнений, вдыхает воздух из атмосферы, а выдыхает его в мешок. В дальнейшем проводят химический анализ атмосферного и выдыхаемого воздуха для расчета ДК. По ДК с помощью таблиц определяют КЭК. Величину КЭК умножают на количество литров кислорода, израсходо­ванного в единицу времени.

В лабораторных условиях специальным га­зоанализатором, например типа «Спиролит», у человека можно проводить непрерывную регистрацию потребления кислорода за опре­деленный период времени без учета выделив­шегося углекислого газа. Если исследование проводится в условиях основного обмена, то его величину можно определить достаточно точно, приняв КЭК равным 4,8 ккал, — эта величина КЭК для условий основного обме­на достаточно постоянна.

Расход энергии (Q) в этом случае равен:

Q = КЭК* V_Oi = 4,8* V_o> [ккал].

Если в пище преобладают углеводы, КЭК бывает заниженным незначительно — лишь на 4 %, если же сравнительно высокую долю составляют жиры, величина КЭК оказывает­ся завышенной также лишь на 4 %, что легко учесть.

15.3.4. РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ЭНЕРГИИ

При повышении функциональной активнос­ти и расхода энергии в клетках организма за­кономерно накапливаются АДФ и неоргани­ческий фосфат, образующиеся при расщеп­лении молекулы АТФ. Повышение концент­рации АДФ является фактором, ускоряющим

ресинтез АТФ. Неорганический же фосфат играет роль сигнального фактора, который по принципу обратной связи активирует в клетке пластические процессы. В результате при длительном повышении нагрузки увели­чивается синтез структур, в частности мито-хондриальных белков, и растут функциональ­ные возможности клетки. Такой механизм саморегуляции обмена веществ и энергии лежит в основе долговременной адаптации организма к различным факторам — дейст­вию холода, гипоксии, к физическим нагруз­кам. Если в клетке имеется достаточное ко­личество АТФ, дальнейшая ее генерация (ка-таболические процессы) угнетается, а ис­пользование АТФ в анаболических реакциях растет.

Одним из убедительных эксперименталь­ных доказательств возможности участия ЦНС в регуляции обмена веществ и энергии послужил опыт К.Бернара (1849), получив­ший название «.сахарного укола»: введение иглы в продолговатый мозг собаки на уров­не дна IV желудочка приводило к повыше­нию концентрации глюкозы в плазме крови. В 1925 г. Г.Гессом доказано участие в слож­ных двигательных и вегетативных реакциях организма «эрготропных» и «трофотропных» зон гипоталамуса, раздражение которых может приводить к значительному преобла­данию соответственно катаболических или анаболических реакций обмена. В этом же отделе мозга позднее были найдены центры голода, жажды, а также пищевого и питьево­го насыщения.

Лимбическая кора больших полушарий способствует вегетативному, в .том числе и метаболическому обеспечению эмоциональ­ных реакций. Новая кора может быть суб­стратом для выработки самых тонких, инди-

415

видуальных механизмов регуляции — услов­ных рефлексов. Ученики И.П.Павлова на­блюдали, в частности, повышение расхода энергии при действии лишь сигналов охлаж­дения, приема пищи или физической нагруз­ки. Так, в опытах Р.П.Ольнянской показано, что при действии звуков метронома, ранее многократно сочетавшихся с физической на­грузкой, расход энергии может возрастать на 100—150 %, несмотря на отсутствие в данный момент реальной физической нагрузки.

15.4. ПИТАНИЕ

Питание представляет собой процесс поступ­ления, переваривания, всасывания и усвое­ния организмом пищевых веществ, необхо­димых для компенсации энерготрат, постро­ения и восстановления клеток и тканей тела, осуществления и регуляции функций орга­низма. В данном разделе рассматриваются только общие требования к соотношению питательных веществ в пищевом рационе и их общей калорийности. Питательными (пи­щевыми) веществами называют белки, жиры, углеводы, минеральные соли, витамины и воду, ассимилирующиеся в ходе обмена ве­ществ в организме. В большинстве случаев продукты питания представляют собой смесь ряда пищевых веществ.

А. Оптимальное питание должно способст­вовать поддержанию хорошего самочувствия, преодолению трудных для организма ситуа­ций, сохранению здоровья и обеспечению максимальной продолжительности жизни. У взрослых людей питание обеспечивает ста­бильную массу тела, у детей — нормальный рост и развитие.

По И.И. Мечникову, «питание есть ин­тимнейшее из общений человека с приро­дой», нарушение его может стать основой развития патологии. Недостаточный прием пищи или определенных ее компонентов может приводить к повышению утомляемос­ти, снижению массы тела и устойчивости к инфекциям, а у детей — к торможению роста и развития. С другой стороны, переедание может создавать дискомфорт в пищевари­тельной системе, способствовать появлению сонливости, снижению работоспособности и формированию риска развития ряда заболе­ваний. В частности, ожирение, связанное с увеличением калорийности пищи и гиподи­намией («спутниками цивилизации»), ведет к повышению артериального давления, разви­тию опасных заболеваний и ограничению продолжительности жизни.

Количество принимаемой пищи является для человека не только средством удовлетво­рения пищевой потребности, но может быть связано и с эмоциональным дискомфортом, подражанием, привычкой, поддержанием престижа, а также с национальными, религи­озными и другими обычаями. Навязывание еды детям в первые годы жизни может при­водить к формированию прочного следа (импринтинга) на последующие годы и по­вышению порога насыщения.

Б. Основными физиологическими принци­пами адекватного питания являются следую­щие. 1. Пища должна обеспечивать достаточ­ное поступление в организм энергии с уче­том возраста, пола, физиологического состо­яния и вида труда.

2. Пища должна содержать оптимальное количество и соотношение различных ком­ понентов для процессов синтеза в организме (пластическая роль питательных веществ).

3. Пищевой рацион должен быть адекват­ но распределен в течение суток. Рассмотрим более подробно каждый из этих принципов.

Принцип первый. Органические компонен­ты пищи — белки, жиры и углеводы — содер­жат химическую энергию, которая в организ­ме, преобразуясь, используется главным обра­зом для синтеза макроэргических соединений.

Общая энергоемкость рациона и характер питательных веществ должны соответство­вать потребностям организма. Калорийность рациона мужчин в среднем на 20 % больше рациона женщин, что связано главным обра­зом с более высоким содержанием мышеч­ной ткани и большей долей физического труда у мужчин. Однако состояния беремен­ности и лактации повышают и у женщины потребность в питательных веществах в сред­нем на 20—30 %.

Важнейшим параметром, определяющим уровень энерготрат и калорийность пищевого рациона человека, является характер его труда. В табл. 15.3 представлены средние нор­мативы питания для человека с массой тела около 70 кг в соответствии с его профессией.

К первой группе профессий относятся большинство врачей, педагогов, диспетчеров, секретарей и др. Труд их является умствен­ным, физическая нагрузка незначительна. Вторую группу составляют работники сферы обслуживания, конвейерных производств, аг­рономы, медсестры, труд которых считается легким физическим. К третьей группе про­фессий относят продавцов продовольствен­ных магазинов, станочников, слесарей-на­ладчиков, врачей-хирургов, водителей транс­порта. Их труд приравнивается к среднетяже-

416

Таблица 15.3, Рекомендуемые величины кало­рийности пищи для взрослых трудоспособных лю­дей в соответствии с интенсивностью труда (ккал в

сутки)

г, %	Характер трудовой деятельности	Возраст (годы)	Мужчины	Женщины
1	Умственный труд,	18-30	2800	2400
	небольшая физи-	30-40	2700	2300
	ческая нагрузка	40-60	2550	2200
И	Легкий	18-30	3000	2550
	физический труд	30-40	2900	2450
		40-60	2750	2350
ш	Среди етяжелыи	18-30	3200	2700
	физический труд	30-40	3100	2600
		40-60	2950	2500
IV	Тяжелый	18-30	3700	3150
	физический труд	30-40	3600	3050
		40-60	3450	2900
V	Очень тяжелый	18-30	4300	„
	физический труд	30-40	4100
		40-60	3900

лому физическому. К четвертой группе отно­сятся строительные и сельскохозяйственные рабочие, механизаторы, работники нефтяной и газовой промышленности, труд которых является тяжелым физическим. Пятую группу представляют связанные с очень тяжелым физическим трудом профессии шахтеров, сталеваров, каменщиков, грузчиков.

Одним из критериев соответствия питания человека первому энергетическому принципу является сохранение у взрослого человека стабильной массы тела. Идеальной (долж­ной) ее величиной называют ту, которая обеспечивает наибольшую продолжитель­ность жизни. Нормальной называется вели­чина массы тела, отличающаяся от идеальной не более чем на 10 %.

Определение должной (идеальной) массы тела. Ориентировочно должную массу тела можно вычислить по методу Брока, вычитая 100 из показателя длины тела в сантиметрах. В связи с тем что многие исследователи счи­тают определенные таким методом показате­ли завышенными, была принята поправка на длину тела: если длина равна 166—175 см, из ее величины вычитают не 100, а 105, если же длина тела превышает 175 см, вычитают 110.

Большой популярностью пользуется ин­декс Кетле, рассчитываемый как частное от деления массы тела на квадрат длины тела. Результат самого большого в истории десяти­летнего проспективного наблюдения 2 млн норвежцев позволил установить, что величи­ны индекса Кетле в диапазоне 22—30 ед. со-

ответствуют наименьшей смертности. Одна­ко при повышении индекса ло 24 и более растет заболеваемость ишемической болез­нью сердца, так как это сочетается с харак­терными для данной патологии нарушени­ями гормонального статуса и липидного об­мена.

Согласно первому принципу, все энерготра­ты организма формально можно покрыть за счет какого-то одного питательного вещест­ва, например самого дешевого — углеводов (правило изодинамии). Однако это недопус­тимо, так как в организме при этом нарушат­ся процессы синтеза (пластическая роль пи­тательных веществ).

Принцип второй адекватного питания со­стоит в оптимальном количественном соот­ношении различных питательных веществ, в частности основных макронутриентов: бел­ков, жиров и углеводов. В настоящее время принято считать нормальным для взрослого человека соотношение массы этих веществ, соответствующее формуле 1 : 1,2 : 4,6.

Белки, или протеины (от греческого слова pvotos — первый), — важнейшая часть пищи человека. Органы и ткани, для которых ха­рактерен высокий уровень белкового обмена: кишечник, кроветворная ткань, — отличают­ся особенно высокой зависимостью от по­ступления белка с пищей. Так, при белко­вой недостаточности могут разви­ваться атрофия слизистой оболочки кишеч­ника, уменьшение активности пищевари­тельных ферментов и нарушение всасывания.

Снижение поступления в организм белков и нарушение всасывания железа приводят к угнетению кроветворения и синтеза имму­ноглобулинов, к развитию анемии и иммуно­дефицита, расстройству репродуктивной функции. Кроме того, у детей может разви­ваться нарушение роста, в любом возрасте — снижение массы мышечной ткани и печени, нарушение секреции гормонов.

Избыточное поступление с пищей белка может вызывать актива­цию обмена аминокислот и энергетического обмена, повышение образования мочевины и увеличение нагрузки на почечные структуры с последующим их функциональным истоще­нием. В результате накопления в кишечнике продуктов неполного расщепления и гниения белков возможно развитие интоксикации.

Количество белка в пищевом рационе должно быть не менее определенной величи­ны, называемой белковым минимумом и соот­ветствующей приему 25—35 г (у некоторых категорий людей — до 50 г и более) белка в сутки. Такая величина может поддержать

417

азотистое равновесие лишь в условиях покоя и комфортной внешней среды. Белковый оп­тимум должен быть большим. Если бы все белки пищи были полноценными, эта вели­чина находилась бы в пределах 30—55 г. Но, поскольку обычная пища человека содержит и неполноценные белки, общее количество белка в рационе должно соответствовать 11 — 13 % калорийности рациона, или 0,8—1,0 г на 1 кг массы тела. Этот норматив должен быть увеличен для детей до 1,2—1,5 г, для бе­ременных и кормящих женщин — до 2,0 г, для больных, перенесших обширные ожоги, тяжелые операции и истощающие болезни, — до 1,5—2,0 г на 1 кг массы тела. До 55—60 % белков пищи должно быть животного проис­хождения, так как именно эти белки являют­ся полноценными. В среднем для взрослого человека белковый оптимум составляет 100— 120 г.

Жиры — не менее важный компонент ра­циона.

Потребность человека в жире не является столь определенной, как потребность в бел­ке. Это связано с тем, что значительная часть жировых компонентов тела может быть син­тезирована из углеводов. Оптимальным счи­тается поступление в организм взрослого че­ловека жира в количестве, соответствующем 30 % калорийности суточного рациона, с уче­том того, что жиры являются источником не­заменимых жирных кислот (см. далее), созда­ют условия для всасывания жирораствори­мых витаминов, обеспечивают приятный вкус пищи и удовлетворение ею.

В пожилом возрасте количество жира в су­точном пищевом рационе должно быть сни­жено до 25 % калорийности рациона.

Увеличение потребления ж и-р а отрицательно влияет на здоровье, осо­бенно при сочетании его с повышением общей энергетической ценности пищевого рациона. В таких условиях снижается ис­пользование собственного жира организма, может увеличиваться депонирование жира и возрастает масса тела. Это повышает риск развития сердечно-сосудистых и обменных заболеваний, а также рака кишечника, мо­лочной и предстательной желез.

Пищевая ценность жировых продуктов определяется жирно-кислотным их составом, в частности наличием в них незаменимых полиненасыщенных жирных кислот — лино-левой и линоленовой. Богатым их источни­ком являются рыба и растительные масла, которые должны составлять примерно ¹А (в пожилом возрасте — 1/2) всего жира суточно­го рациона. Так, потребность в линолевой

кислоте составляет в сутки от 2 до 6 г, кото­рые содержатся в 10—15 г растительного масла; для создания же оптимума рекоменду­ется прием 20—25 г растительного масла. По­требность в линоленовой кислоте составляет И0 потребности в линолевой, обычно она также удовлетворяется при суточном приеме 20—25 г растительного масла.

Разные растительные масла обладают не­одинаковым действием на липидный обмен ор­ганизма. Так, кукурузное и подсолнечное масло, содержащие преимущественно поли­ненасыщенные жирные кислоты, способст­вуют снижению концентрации холестерина и липопротеинов как низкой, так и высокой плотности и могут уменьшать риск развития ишемической болезни сердца.

Использование в питании свежей рыбы и соевого масла, содержащих много олигонена-сыщенных жирных кислот, приводит к сни­жению концентрации в плазме крови тригли-церидов, используемых, в частности, для синтеза холестерина. Кроме того, прием этих продуктов предупреждает превращение в тромбоцитах арахидоновой кислоты в тром-боксан А₃ и, напротив, ускоряет преобразо­вание этой кислоты в тромбоксан А₃, что ог­раничивает вероятность внутри со суд и сто го тромбообразования и снижает риск развития сердечно-сосудистой патологии.

Оливковое масло, содержащее сравни­тельно высокие количества мононенасыщен­ных жирных кислот, в отличие от кукурузно­го и подсолнечного масла, не способствует снижению концентрации ЛПВП. Использо­вание в пищу такого масла эффективно огра­ничивает развитие атеросклероза и других сердечно-сосудистых заболеваний.

При ограничении поступления в организм продуктов из рыбы и растительного масла может нарушаться синтез из арахидоновой кислоты эйкозаноидов (местные гормоны) — простагландинов, тромбоксанов и лейкотри-енов, обладающих большим диапазоном вли­яний на функции организма; при этом также нарушаются свойства структурных (мембран­ных) липидов. У грудных детей, получающих вместо женского коровье молоко, содержа­щее в 12—15 раз меньше линолевой кислоты, результатом развития описанных выше изме­нений могут стать нарушения функций ки­шечника, развитие дерматитов и задержка роста.

Вместе с тем избыточный прием расти­тельного масла также нельзя считать жела­тельным. По данным эпидемиологических исследований, это сочетается с повышением частоты развития онкологических заболева-

418

ний, что, по-видимому, обусловлено образо­ванием в организме большого количества арахидоновой кислоты и ее промоторным (стимулирующим) действием на развитие очагов опухоли. Оливковое масло таким дей­ствием не обладает.

Углеводы не принадлежат к числу незаме­нимых факторов питания и могут синтезиро­ваться в организме из аминокислот и жира. Однако существует определенный минимум углеводов в пищевом рационе, соответствую­щий 150 г. Дальнейшее снижение количества углеводов может приводить к повышенному использованию для энергетических процес­сов жиров и белков, ограничению пластичес­ких функций этих веществ и накоплению токсичных метаболитов жирового и белково­го обмена. С другой стороны, избыточное потребление углеводов может способствовать повышению липогенеза и ожирению.

Большое значение для организма имеет со­став углеводов пищи, в частности количество легкоусвояемых и неусвояемых углеводов.

Систематическое потребление избыточно­го количества дисахаров и глюкозы, быстро всасывающихся в кишечнике, создает высо­кую нагрузку на эндокринные клетки подже­лудочной железы, секретирующие инсулин, что может способствовать истощению этих структур и развитию сахарного диабета. Зна­чительное повышение концентрации в крови глюкозы может ускорить развитие процессов гликации, т.е. образования в стенках крове­носных сосудов прочных соединений углево­дов с белками. В результате могут изменяться биофизические свойства сосудов, что выра­жается в снижении их растяжимости, а также в увеличении сопротивления кровотоку и по­вышении кровяного давления. Доля Сахаров не должна превышать 10—12 % углеводов су­точного рациона, что соответствует 50—100 г.

К неперевариваемым углеводам, или бал­ластным веществам (пищевые волокна), от­носятся полисахариды: целлюлоза, гемицел-люлоза, пектины и пропектины, содержа­щиеся в клеточных оболочках растительных тканей. Эти вещества не подвергаются гидро­лизу в пищеварительном тракте человека и, следовательно, не служат источником энер­гии и пластического материала, но их роль в питании человека весьма существенна. Выра­женное раздражающее действие клеточных оболочек на механорецепторы и железистые структуры кишечника определяет значитель­ный вклад этих компонентов пищи в стиму­ляцию секреторной функции кишечника и его моторной активности. Эти эффекты бал­ластных веществ ограничивают риск разви-

тия запора, геморроя, дивертикулов и рака кишечника. Кроме того, связывающие свой­ства пищевых волокон обеспечивают сниже­ние всасывания токсинов, канцерогенов и холестерина.

Однако пищевые волокна могут связывать и микроэлементы, и витамины, поэтому еже­дневный прием пищевых волокон в составе крупяных, бобовых, мучных изделий, фрук­тов и овощей не должен превышать 20—35 г.

Человек должен принимать также необхо­димое количество воды, минеральных солей и витаминов.

Принцип третий состоит в оптимальном разделении суточного рациона на 3—5 при­емов пищи с интервалами времени между ними по 4—5 ч. Рекомендуется следующее распределение суточной калорийности при четырехразовом питании: 25 % — первый за­втрак, 15 % — второй завтрак, 35 % — обед и 25 % — ужин. Если возможно лишь трехразо­вое питание, то оптимальным следует счи­тать такое распределение: 30, 45 и 25 %. Ужи­нать следует за 3 ч до отхода ко сну.

Прием пищи должен быть достаточно дли­тельным — не менее 20 мин при многократ­ном (до 30 раз) пережевывании каждой пор­ции плотной пищи, что обеспечивает более эффективное рефлекторное торможение центра голода. Так, даже у человека с фисту­лой пищевода поступление в полость рта пищи, не проходящей далее в желудок, может на 20—40 мин затормозить центр голо­да. Очевидно, оральные факторы: жевание, слюноотделение и глотание — каким-то об­разом способствуют количественной оценке принятой пищи и возбуждению центра насы­щения. Для реализации этой роли требуется стимуляция определенной длительности.