Энергетическое обеспечение организма – это основа его существования. Вместе с тем, если оно выходит из-под контроля, то становится главной причиной ускоренного старения и формирования основных болезней человека. Регуляторный контроль обеспечивает непрерывную поставку тканям необходимых энергетических веществ между приемами пищи и голоданием. Метаболизм жиров и углеводов служит главным источником энергии для обеспечения физиологических функций организма.
Регуляция энергетического гомеостаза осуществляется целым комплексом нейрогуморальных факторов, действие которых направлено на стабилизацию массы человека. Регуляторные механизмы могут ограничивать массу тела двумя способами: или путем контроля количества энергии, поступающей с пищей в организм, или путем регулирования ее расходования (физическая активность, теплопродукция, теплоотдача). Первый способ тесно связан с механизмом формирования пищевого поведения, в основе которого лежит чувство голода. Именно голод является той мотивацией, которая направлена на устранение дискомфорта, связанного с недостатком питательных веществ в организме. В результате потребления пищи возникает общее ощущение, противоположное голоду, – насыщение.
В гипоталамусе, стволе мозга и периферической нервной системе имеются проводящие пути, которые регулируют прием пищи. Именно гипоталамус является интегративным центром регуляции энергетического гомеостаза. В его латеральной зоне обнаружены участки, стимуляция которых вызывает чувство голода, а их разрушение – отказ от приема пищи. Это – центр голода.
В другом участке мозга располагается центр насыщения. Эти области гипоталамуса составляют пищевой центр.
Концентрация глюкозы в крови играет центральную роль в пищевом поведении. Ее уровень отражает энергетическую потребность организма.
В центре голода гипоталамуса имеются нейроны, рецепторы которых ингибируются при увеличении уровня глюкозы в крови и активируются при снижении ее уровня. В последнем случае возникает чувство голода.
Глюкоза – основной источник энергии, особенно для тех тканей, которые целиком зависят от гликолиза для получения энергии и требуют непрерывной подачи глюкозы каждую секунду. Это мозг, эритроциты, хрусталик глаза, паренхима почки, работающая мышца. У взрослого человека потребность в глюкозе составляет минимум 190 г в день (около 150 г для мозга и 40 г для других тканей).
Поджелудочной железе отводится ведущая роль в регуляции гомеостаза глюкозы. Она выделяет два гормона: инсулин и глюкагон.
Инсулин служит в качестве переносчика глюкозы, калия и аминокислот через мембрану клетки в цитоплазму. В жировой ткани он усиливает транспорт глюкозы и повышает гликолиз (окисление глюкозы), скорость синтеза жирных кислот и ингибирует липолиз. Липолиз – расщепление глицеридов (собственно, жиров), в результате чего образуются жирные кислоты и глицерин. Этот процесс активирует адреналин.
Инсулин является анаболическим гормоном: повышает синтез ферментов, ДНК, белков. В крови он снижает концентрацию глюкозы и жирных кислот.
Глюкагон, в противоположность инсулину, повышает уровень сахара в крови, усиливая выход глюкозы из печени, активируя процесс гликогенолиза. Глюкагон совместно с глюкозой активирует гликонеогенез, то есть синтезирует гликоген из белков. Этот процесс является физиологически важным, поскольку глюкоза абсолютно необходима для клеток. Вместе с тем благодаря этому процессу не обязательно, чтобы глюкоза входила в состав пищи – в случае отсутствия в рационе углеводов в качестве предшественников гликогена и глюкозы могут выступать белки.
Имеются данные, которые показывают, что в регуляции секреции поджелудочной железы принимает участие гипоталамус.
Энергетический баланс у человека поддерживается при условии соответствия поступления энергии с пищей и ее расхода на мышечную работу, химические процессы (рост, восстановление тканей и т. д.) и потерю тепла. При избыточном питании образуются жировые отложения, и масса тела растет; при недостаточном питании жировые отложения расходуются, и масса тела снижается. Обычно человек приспосабливает потребление пищи к текущим потребностям (физическая активность, климатические условия и т. п.), что предполагает наличие в этом процессе какого-то регулятора.
Роль регулятора потребления пищи выполняет гипоталамус. Он контролирует массу тела с помощью двух регуляторных механизмов. Один из них является кратковременным регулятором потребления пищи, с помощью которого определяется количество энергетических веществ в каждый момент приема пищи. Действие этого регулятора основано на ощущениях голода и насыщения, о чем уже говорилось выше.
Второй регулятор потребления пищи долговременный. Его деятельность направлена на корректировку содержания жиров посредством контроля уровня гормонов (инсулина и лептина). Концентрация этих гормонов в крови коррелирует с количеством жировой ткани в организме человека. Если возрастает количество жиров, то увеличиваются и уровни инсулина и лептина, которые, воздействуя на гипоталамус, приводят к снижению потребления пищи и соответственно массы жировой ткани.
При старении организма чувствительность центра насыщения в гипоталамусе к повышению уровня глюкозы снижается. В крови накапливается избыток глюкозы, которая с годами хуже усваивается мышечной тканью, и ее избыток депонируется в жировой ткани.
Питание и старение
Недостаточность или избыточность питания является одним из факторов риска преждевременного старения, а целенаправленная коррекция статуса питания – одним из основных направлений профилактической медицины в плане увеличения продолжительности жизни.
По мере старения потребление энергии снижается. В среднем люди старше 70 лет расходуют на треть меньше количества калорий по сравнению с молодыми. У многих пожилых людей за день расходуется не более 1000 ккал ежедневно. Это связано с тем, что снижается физическая активность и вместе с ней и мышечная масса. Физически активные пожилые люди имеют более высокий расход энергии, чем ведущие малоактивный образ жизни. В таком случае потребление энергии может превышать таковой у молодых людей.
Статус питания оказывает воздействие на продолжительность жизни и ее качество. Ограничение калорий приводит к увеличению ПЖ, но это не должно создавать ситуацию недоедания. Краткосрочное ограничение поступления калорий оказывает благоприятный эффект на АД, уровень холестерина в крови и метаболический гомеостаз.
Физиологические потребности людей старше 50 лет в пищевых продуктах таковы:
• энергетические потребности организма снижаются;
• увеличивается потребность в белках: ежедневно необходимо получать 1,2–1,5 г высококачественных белков, содержащих независимые аминокислоты, на 1 кг массы тела;
• весовая доля углеводов в пище должна составлять не более 40 %, следует избегать употребления простых сахаров;
• увеличивается потребность в витаминах и минералах (особенно в кальции).
Согласно данным у 30 % людей в возрасте 60–70 лет и 40 % в возрасте 70–80 лет желудочная секреция вообще отсутствует. Дефицит синтеза гастромукопротеинов приводит к тому, что витамин В12 не всасывается в желудке, что обусловливает анемию и дегенерацию нервных волокон.
По мере старения снижается всасывающая способность тонкой кишки, в результате чего уменьшается в крови количество аминокислот, витаминов, макро– и микроэлементов.
Эти нарушения особенно выражены в отношении кальция. Роль кальция заключается в поддержании массы костной ткани, регуляции нервной возбудимости, мышечном сокращении и гомеостазе. Все поступающие с пищей соли кальция лучше растворимы в кислой среде. Нарушение секреции соляной кислоты слизистой оболочкой желудка является одной из причин снижения всасывания кальция в кишечнике. Другая причина – это снижение с возрастом провитамина D в организме.
Возрастные изменения в поджелудочной железе начинаются с 40–45 лет, в связи с чем снижается активность ферментов, которые она секретирует. Функциональная недостаточность железы проявляется при стрессовых ситуациях, как, например, диетических излишествах, приеме алкоголя.
Нарушение питания – состояния, обусловленные изменением потребления пищи или нарушением ее утилизации организмом, что приводит к нарушениям функций на субклеточном, клеточном и органном уровнях.
В развитии процессов старения важное значение имеют две крайние формы нарушения питания – ожирение и недостаточность питания.
В прежние времена врачам приходилось иметь дело главным образом с последствиями недостаточности питания, теперь – с преодолением переедания.
Избыточное питание приводит к ожирению, спутниками которого являются атеросклероз, артериальная гипертензия, ИБС, СД и к уменьшению ПЖ.
Ожирение – главная причина болезней и ускоренного старения
Как решают проблему избыточного веса и ожирения наши отечественные ученые и врачи? Вот что пишет по этому проводу доктор медицинских наук Т. И. Андронова: "Как заболевание, ожирение связано с расстройством механизмов, регулирующих жировой обмен, что в большинстве случаев объясняется неправильным питанием? Чаще всего – перееданием. Ожирением страдает более 26 % населения".
Кроме неправильного питания, ожирению способствует пониженная мышечная активность – гипокинезия. Мышечная масса составляет 40 % от общей массы тела человека, и ее активность или бездействие влияет на состояние и функции всех основных систем организма. Следствие ожирения – нарушения в работе сердечно-сосудистой системы, нервной системы, солевого обмена, развитие атеросклероза.
Люди с избыточной массой тела умирают от сердечных заболеваний в два раза чаще, чем люди с нормальным весом. Почему так опасно ожирение? Жировая ткань в организме состоит из нейтрального жира, который образуется не только из липидов, но и простых углеводов, поступающих с пищей (это те самые "невинные" сладости, так любимые толстяками). Подкожный жир не так безобиден, как кажется. Его агрессивность проявляется в способности накапливать вредные вещества, в том числе ядохимикаты. Они трудно удаляются из организма и надолго задерживаются в нем. Таким образом, люди с избыточной массой тела являются обладателями больших количеств токсических веществ в своих жировых депо. А они отнюдь не безопасны для жизнедеятельности организма, что и проявляется во множестве нарушений в работе всех без исключения систем. Автор подчеркивает роль двигательной активности и правильного питания для поддержания идеального веса и хорошего здоровья.
В книге приводятся формулы для определения идеальной массы тела. Наиболее простой и достаточно точной является формула Брока, в которой постоянная величина изменена в зависимости от роста:
НМ = Р – 100 при росте до 165 см,
НМ = Р-105 при росте 166–175 см,
НМ = Р – 110 при росте более 175 см,
где НМ – нормальная масса тела, Р – рост.
Масса тела выше идеальной (нормальной) в пределах 10 % рассматривается как вариант повышенного общего питания; если фактическая масса тела превышает нормальную более чем на 10 %, то она считается избыточной, а при превышении НМ более чем на 20 % – уже ожирением, которое подлежит стационарному лечению. Нужно учитывать, что на переваривание пищи расходуется энергия, что сказывается на основном обмене.
В книге "Сахарный диабет – выбор диеты" авторы Б. Л. Смолянский и В. Г. Лифляндский описывают современный метод, позволяющий контролировать массу тела с помощью ИМТ (индекс массы тела). ИМТ определяют путем деления имеющейся массы тела на рост, возведенный в квадрат. ИМТ является оценочной характеристикой степени ожирения, позволяющей быстро и довольно точно определить тяжесть заболевания, каким является ожирение.
Ожирения не бывает без избытка массы тела за счет накопления жира, но возможна избыточная масса тела, обусловленная мощной мускулатурой или задержкой в организме жидкости при некоторых заболеваниях.
С помощью показателя ИМТ каждый человек может оценить свою массу тела и поставить своего рода "диагноз". Ниже приводится таблица, позволяющая это сделать.
Характеристика показателей индекса массы тела (ИМТ)
Пример: мужчина при росте 170 см весит 78 кг. Его ИМТ будет равен: 78: 1,7 = 26,9. Из таблицы мы видим, что это соответствует избыточной массе тела, но не ожирению.
В последние годы установлено, что роль ожирения как фактора риска в развитии ряда болезней зависит не только от его степени, но и от характера распределения жира в теле. В зависимости от локализации жировых отложений различают:
абдоминальное ожирение, когда избыток жира преимущественно располагается на животе и в верхней части туловища, а также в брюшной полости, что наиболее характерно для мужчин;
ягодично-бедренное ожирение, когда избыток жира располагается в основном на бедрах и ягодицах, что характерно для женщин.
Абдоминальное ожирение наиболее опасно и увеличивает вероятность атеросклероза и ишемической болезни. Оно же является фактором риска таких серьезных заболеваний, как артериальная гипертензия, сахарный диабет II типа и нарушения жирового обмена – гиперлипидемия.
Для различения ожирения двух указанных типов определяют отношение окружности талии к окружности бедер. Всемирная организация здравоохранения рекомендует следующие оценочные показатели.
Пример: если индекс талия/бедра более 0,85 у женщин и более 0,95 у мужчин – это указывает на абдоминальное ожирение.
Установлено, что риск заболеваний, указанных выше, умеренно возрастает при окружности талии у женщин более 80 см, а у мужчин более 94 см и резко возрастает при окружности талии у женщин более 88 см, а у мужчин более 102 см.
Ожирение относится к алиментарным заболеваниям (от лат. alimentum– пища). Эти заболевания, связанные с расстройством питания организма, возникают от недостатка или избытка поступающей с пищей энергии или пищевых веществ. Расстройства питания могут быть вызваны и заболеваниями самого организма, вызывающими нарушения переваривания пищи, повышение расхода пищевых веществ, а также ухудшение их усвоения клетками и тканями. Ожирение может развиваться и из-за расстройства жирового обмена в связи с заболеваниями эндокринной или центральной нервной системы. Но чаще (в 90–95 % случаев) ожирение обусловлено нерациональным питанием, когда поступление энергии с пищей превышает энергозатраты организма.
Ожирению способствуют редкие и обильные приемы пищи, особенно поздние ужины. Но ожирение может и не быть следствием переедания (булемии), вызванного повышенной возбудимостью пищевого центра, который регулирует аппетит и чувство насыщения. Этот центр, как уже говорилось выше, находится в гипоталамусе. Чаще ожирение возникает при мало заметном, небольшом, но регулярном поступлении в организм излишних источников энергии. Автору этих строк приходилось не раз наблюдать, когда ученики, вместо того чтобы худеть, набирали вес, но при этом заявляли, что они очень мало едят. "А что вы едите между приемами пищи?" – спрашивала я. "Очень люблю сосать леденцы", – отвечала мне весьма упитанная женщина, работающая бухгалтером. Очень характерны случаи быстрого увеличения веса у бывших курильщиков. Моя знакомая поправилась на 20 кг меньше чем за 1,5 года. "Как тебе это удалось?" – спрашиваю ее. "Я все время что-нибудь жую" – ответила мне она. Кстати, даже невинные таблетки или "подушечки", которыми заглушают тягу к никотину, могут быстро стать источником не менее губительной зависимости.
Ожирение может иметь и наследственный характер. У людей, предрасположенных к ожирению, нарушен механизм расхода энергии, в частности, в связи с более низкими, чем в норме, энергозатратами на основной обмен.
Основной обмен – это минимальное количество энергии, необходимое человеку для поддержания жизнедеятельности своих органов и систем в состоянии покоя. Основной обмен измеряется на пустой желудок при полном покое. Для мужчин он в среднем составляет 1700 ккал в сутки, для женщин – 1440 ккал. Основной обмен повышается при туберкулезе, гиперфункции щитовидной железы, ожоговой болезни, лихорадочных состояниях, легочной и сердечной недостаточности. При микседеме (гипофункция щитовидной железы), ожирении, голодании основной обмен снижается.
Как говорилось выше, на переваривание пищи расходуется энергия. Наибольший расход энергии вызывает переваривание белковой пищи – увеличение основного обмена происходит на 30–40 %. При приеме жирной пищи основной обмен повышается на 4-14 %, углеводной – на 4–7%. В среднем энергозатраты на усвоение пищи составляют 200 ккал.
При окислении белков, жиров и углеводов в клетках после ряда биохимических реакций (цикл Кребса) образуется энергия, которая расходуется на все процессы жизнедеятельности. Именно эта энергия затрачивается на основной обмен, на переваривание пищи, а также на мышечную деятельность. Чем интенсивнее физическая нагрузка, тем выше расход энергии.
Для незанятых физическим трудом мужчин и женщин в возрасте от 18 до 30 лет суточная потребность в энергии составляет в среднем 35 ккал на 1 кг массы тела, а при тяжелом физическом труде около 50 ккал.
При физической работе энергозатраты могут составлять 200–300 ккал в час. При умственном или автоматизированном труде они не превышают 100 ккал в час. Во время бега на 100 м затрачивается 35 ккал, при спортивной ходьбе на 5 км – 350 ккал, при езде на велосипеде на 1 км – 110 ккал. Во время сна организм затрачивает в среднем 0,93 ккал в час, при сидении – 1, 43 ккал в час.
С возрастом энергозатраты уменьшаются, что обусловлено снижением обменных процессов и физической активности. Суточная потребность в энергии незанятых физическим трудом мужчин и женщин составляет соответственно 2550–2800 и 2200–2400 ккал. У мужчин, занятых тяжелой физической работой (лесорубы, грузчики), энергозатраты составляют 3900–4300 ккал.
Источником энергии является пища. Окисление 1 г белка дает 4 ккал, 1 г жира – 9 ккал, 1 г углеводов, усвоенных организмом, – 4 ккал. Основными источниками энергии являются жиры и углеводы, а при их недостаточном потреблении – белки.