удаление продуктов распада относится к какой стадии

Дыхание и кровообращение у пчел

Удаление продуктов распада из организма — необходимое условие жизни. Накопление их вызывает самоотравление. Освобождение организма от продуктов распада осуществляется специальными органами выделения. Продуктами конечного распада являются: углекислота, вода, мочевая кислота, соли и другие вещества. Углекислота и частично вода удаляются из организма органами дыхания. Часть продуктов распада выводится из тела кишечником. Продукты распада, растворимые в воде, выводятся мальпигиевыми сосудами; наконец, часть продуктов накопляется в выделительных клетках жирового тела.

Органы выделения. Мальпигиевы сосуды. На границе средней и тонкой кишок в просвет кишечника впадают 80—100 длинных тонких трубочек — мальпигиевых сосудов (рис. 12, 7). Эти сосуды тесно переплетаются друг с другом и внутренними органами брюшной полости. Передний конец трубочки замкнут, а задний впадает в просвет тонкой кишки. Стенки мальпигиевых сосудов состоят из одного слоя эпителиальных клеток с очень тонкой внутренней кутикулярной оболочкой. Мальпигиевы сосуды соответствуют по функциям почкам позвоночных. Они выделяют в заднюю кишку мочевую кислоту, щавелевокислый и углекислый кальций и другие вещества, вредные для организма пчелы. Жировое тело в виде мягкой ткани покрывает все внутренние органы и внутренние стенки тела пчелы (рис. 20). Свое название жировое тело получило от капелек жира, содержащихся в его клетках.

Но, кроме образования и хранения жира, эти клетки несут и другие функции. Так, у личинок жировое тело накапливает гликоген, который расходуется во время превращения личинки в куколку и взрослую пчелу. В стадии куколки клетки жирового тела имеют белковые вещества, служащие для питания. Наконец, часть клеток жирового тела улавливают из крови вредные для организма пчелы соединения и представляют собой выделительные клетки.

Жировое тело состоит из собственно жировых клеток, выделительных клеток и особых клеток, называемых эноцитами.

Выделительные клетки жирового тела вылавливают из крови вредные для организма соединения. Они являются как бы временными накопителями отборосов.

Часть продуктов распада поступает частично из клеток в кровь. Все же много остается их в выделительных клетках жирового тела. Следовательно, эти клетки можно рассматривать как «почки накопления». Чем дольше живет пчела, тем больше отбросов накапливается в ее жировом теле. По цвету выделительных клеток жирового тела можно отчасти определить возраст (физиологический) рабочих пчел и маток: чем желтее и темнее эти клетки, тем старше матки и рабочие пчелы.

Рис.20. Жировое тело пчелы: а — клетки жирового тела; б—выделительные клетки; в—эноциты.

Эноциты также относятся к группе выделительных клеток, но от последних они отличаются формой и цветом. Выделительные органы личинка и куколки очень похожи на органы взрослых пчел. У них имеются мальпигиевы сосуды, но число их значительно меньше — всего 4. В противоположность жировому телу взрослой пчелы, у личинки и куколки оно сильно развито. Его выделительные клетки отличаются большими размерами. У личинки жировое тело образует рыхлую массу, занимающую большую часть ее организма. Белая, слегка желтая окраска личинок обусловлена белизной жировой ткани, прижатой к прозрачной кожице. У личинки в возрасте трех дней жировое тело почти достигает полного развития, и в дальнейшем наблюдается его рост. В жировом теле личинок происходит отложение резервных веществ (жира, гликогена и зернышек белка), которые служат кормом личинке во время ее превращения.

Выделительные клетки жирового тела расположены больше всего в средней и задней частях тела личинки. Такое расположение выделительных клеток объясняется притоком крови, несущей конечные продукты обмена жизнедеятельности клеток из передней части тела личинки. Выделительные клетки достигают максимального размера у предкуколки.

В этой стадии метаморфоза происходит разрушение мальпигиевых сосудов, и выделительную функцию берут на себя целиком клетки жирового тела до момента образования мальпигиевых сосудов у куколки. Процессы улавливания конечных продуктов обмена мальпигиевыми сосудами и выделительными клетками жирового тела у личинок и куколок происходят, подобно тем же процессам у взрослых пчел.

Источник

Обмен веществ в организме человека

Обмен веществ — это набор химических реакций, обеспечивающий жизнедеятельность и рост клетки. Обмен веществ — это то, что является основой живого организма, это обмен между химическим составом человека и окружающей среды.

В обменных процессах нашего организма участвуют все химические и природные элементы — белки, жиры и углеводы. Выполняя каждый свою роль — белки, создавая строительный материал, а жиры с углеводами, регулируя баланс энергетических затрат — четко и слаженно взаимодействуют друг с другом. К ним в помощь приходят минеральные вещества и витамины, которые улучшают клеточную среду.

Обмен веществ состоит из двух сторон:

Эти процессы идут параллельно и всю жизнь. Различают следующие этапы:

Процессы обмена веществ идут в организме быстро и интенсивно, хотя в организме нет высокого давления и температуры. Эта быстрота обеспечивается участием ферментов и других веществ

Роль обмена веществ:

Причины нарушения обмена веществ:

Болезни обмена веществ:

Даже сбалансировав все обменные процессы, снабдив организм недостающими витаминами, мы рискуем получить ряд серьёзных заболеваний, вызванных продуктами распада наших клеток. Продукты распада имеют всё живое и растущее, а это и есть, пожалуй, самый опасный враг для нашего здоровья. Иначе говоря, организм должен вовремя очищаться от шлаков, либо они просто начнут отравлять его. Оставаясь в избытке, продукты распада вызывают хронические болезни и замедляют работу всего организма.

При нарушениях углеводного обмена возникает тяжелое заболевание — сахарный диабет, при неправильном жировом обмене накапливается холестерин, вызывающий болезни сердца и сосудов. Свободные радикалы, которых становится в избытке, способствуют возникновению злокачественных образований.

Частым проявлением проблем с обменом веществ также является ожирение. К этой же группе также можно отнести подагру, нарушения пищеварения, некоторые формы сахарного диабета Нарушение баланса минеральных веществ и витаминов ведет к поражению мышц, костей, тяжелым нарушениям сердечнососудистой системы. У детей это может привести к очень серьезным последствиям в виде задержки роста и развития. Стоит заметить, что не всегда рекомендуется дополнительное употребление витаминов, ведь их переизбыток также может иметь негативные последствия.

Чтобы урегулировать обменные процессы в своем организме, мы должны знать, что есть некоторые вещества, препятствующие образованию шлаков и улучшающие качество обмена.

, это кислород. Оптимальное количество кислорода в тканях значительно активизирует обменные процессы.

, витамины и минералы. С возрастом все процессы замедляются, происходит частичная закупорка сосудов, поэтому важно контролировать получение достаточного количества минеральных веществ, углеводов и кислорода. Это обеспечит хорошую работу обмена клетки, так как по прошествии времени клетка высыхает и больше не получает все необходимые элементы для своей жизнедеятельности. Зная это, нам важно искусственно питать стареющие клетки.

Существует масса рекомендаций и препаратов, регулирующих обмен веществ. Правильное питание, исключение из рациона продуктов, содержащих холестерин и другие вредные вещества — ещё один путь к безупречной работе организма.

Источник

Как устроена система детоксикации?

Токсины, которые присутствуют в нашем организме, имеют различное происхождение. Одни поступают извне, другие образуются в ходе нормального метаболизма в организме. Основными экзогенными источниками являются воздух, которым дышит человек, потребляемая пища и вода, лекарственные препараты. По статистике более 75 000 синтетических химических веществ, среди которых — лекарственные препараты, канцерогенные вещества химической природы, пестициды и гербициды, выхлопные газы и прочее, воздействуют на организм современного человека, и все они проходят через систему детоксикации.

Продукты, которые образуются в результате пищеварения, энергетического обмена, регенерации тканей и превращений гормонов, побочные продукты жизнедеятельности микроорганизмов — составляют эндогенный пул токсинов. До 90 % веществ, образующихся внутри организма, требуют детоксикации. Это нейромедиаторы и гормоны, эйкозаноиды, жирные кислоты и ретиноиды.

В процессе филогенеза сформировалась система, которая отвечает за процесс преобразования и удаления потенциально вредных продуктов, тем самым, обеспечивая химическую резистентность и постоянство внутренней среды организма.

Ферменты реакций биотрансформации встречаются во многих тканях тела, но сосредоточены в печени, являющейся основным детоксицирующим органом. Другие ткани включают почки, легкие, кишечник и кожа.

Обезвреживание и выведение ксенобиотиков в организме проходит в несколько стадий:

1 стадия — обезвреживание ксенобиотика и перевод его в форму, удобную для выведения из организма.
Для этого печень переводит ксенобиотики в водорастворимые соединения, обладающие меньшей молекулярной массой. Эти вещества легче, чем исходное вещество, выводятся из организма экскреторными органами.

Ферментная система фазы I в основном состоит из супергенного семейства цитохрома P450 (CYP или CYP450). «P» обозначает пигмент и «450» — длина волны поглощения света. Фаза I представлена группой ферментов, представленной 50–100 ферментами цитохрома. Столь большое разнообразие обусловлено тем, что организм сталкивается с большим количеством токсинов. В дополнение к детоксикации, цитохромы принимают участие в процессах синтеза стероидов, холестерина и витамина D.

Фаза I добавляет или раскрывает реакционноспособную группу токсина, делая его более полярным, однако не полностью растворимым в воде. Образующиеся промежуточные токсины, могут быть химически активными (реактивные промежуточные метаболиты и/или активные формы кислорода) и, следовательно, более токсичными. Фаза I реакции состоит из окисления, восстановления, дегалогенирования и гидролиза. Во всех реакциях участвует кислород.

Активность цитохромных ферментов может отличаться из-за генетических полиморфизмов. С клинической точки зрения, различия могут иметь серьезные последствия при назначении фармацевтических препаратов, биологических и пищевых добавок.

2 стадия — выведение токсина из организма через почки, печень, желудок, кишечник, легкие, потовые железы, сальные железы.

Активность ферментов, участвующих в детоксикации, либо индуцируется, либо ингибируется рядом факторов, которые включают генетику, диету, токсины окружающей среды, лекарства и состояние питания.

Некоторые вещества могут вызывать повышенную регуляцию ферментов фазы I без соответствующей повышенной активации ферментов фазы II. Если ферменты фазы I активируются или индуцируются без увеличения активности фазы II, результатом будет увеличение окислительного стресса из-за того, что промежуточные метаболиты могут быть более токсичными, чем исходное соединение, которое активировало ферменты фазы I. Примером этого являются полициклические углеводороды из сигаретного дыма, которые индуцируют CYP₁A_2. Другим примером является препарат фенобарбитал, который индуцирует CYP₂B₆.

Ферментные системы Фазы I и Фазы II могут быть ингибированы несколькими механизмами, которые включают лекарства, продукты питания, дефицит питательных веществ и растительные препараты. Примером пищи, вызывающей угнетение детоксикации, является грейпфрут, который подавляет CYP₃A₄.

Источник

Удаление продуктов распада относится к какой стадии

Пластический и энергетический обмен. Характерным свойством всех живых существ является постоянный процесс обмена с окружающей средой веществами и энергией. Организм человека получает кислород из атмосферного воздуха и необходимые для жизнедеятельности вещества с пищей. Часть поступивших веществ идёт на рост и развитие, а часть используется для создания новых веществ клетки, получения необходимой для работы мышц энергии, поддержания температуры тела, проведения нервных импульсов и т. д. Из организма в окружающую среду выделяются продукты жизнедеятельности. Иными словами, в клетках, тканях и в целом организме происходит обмен веществами с окружающей средой.

Переваривание пищи, поступление кислорода в процессе дыхания, транспорт питательных веществ и кислорода к клеткам — это подготовительная стадия обмена, а удаление продуктов распада — заключительная стадия обмена. Основные реакции обмена веществ проходят в клетках организма.

Рис. 92. Составляющие обмена веществ

Обмен одного вещества, поступившего в организм, связан с обменом других веществ. Так, например, продукты обмена белков в процессе ассимиляции могут превращаться в жиры и углеводы, жиров — в углеводы, а углеводов — в жиры. Эти процессы идут в клетках печени и сопровождаются выделением тепла. Вот почему печень играет важную роль в осуществлении обменных процессов целого организма и является теплообразующим органом. Однако недостаток белков не может быть восполнен ни жирами, ни углеводами, поскольку белки образуются только из аминокислот. Вот почему белковое голодание наиболее опасно для организма.

Обмен воды. Взрослый человек состоит из воды приблизительно на 65 %, а человеческий эмбрион — почти на 90 %. В сутки организм человека выводит около 2,0–2,5 л воды. Столько же он получает в сумме с питьём и пищей. Вода всасывается по всему желудочно-кишечному тракту. Обезвоживание организма приводит к быстрой гибели. Без воды человек может прожить не более 5–6 дней, тогда как без пищи он может обходиться более 50 дней. Вода является средой для протекания химических реакций, переносит растворённые в ней вещества по всему организму (плазма крови, лимфа, межклеточная жидкость). Вода необходима для поддержания постоянной температуры тела. Выводится вода из организма через почки (около 1 л в сутки), кожу (0,8 л в сутки), с парами воздуха через лёгкие (0,5 л в сутки), с калом (0,15 л в сутки).

Обмен минеральных солей. Набор минеральных солей, необходимых организму человека, очень разнообразен. В сутки в организм человека должно поступать не менее 8 г натрия, 5 г хлора, 3 г калия, 1 г кальция, 2 г фосфора, 0,2 г железа. Перечисленные вещества называют макроэлементами. Калий, натрий, кальций и хлор нужны для нормальной работы нервной и мышечной систем, кальций является одним из факторов свёртывания крови, фосфор и кальций входят в состав костей. Нам необходимы и микроэлементы — медь, йод, цинк, фтор, магний и др. Суточная потребность в микроэлементах исчисляется миллиграммами, но их отсутствие нарушает нормальную жизнедеятельность. Они входят в состав ферментов, являются частью молекул небелковой природы (например, фтор входит в состав эмали зубов), витаминов, гормонов (например, йод находится в составе гормонов щитовидной железы).

Поясните значение физиологического раствора в медицинской практике (в случае затруднений вернитесь к § 20).

Рис. 93. Обмен белков в организме

Обмен белков. Белки представляют собой цепочки аминокислот. Такие молекулы называются полимерными, а аминокислоты в данном случае являются мономерами — «бусинками», из которых построен полимер.

В состав белков нашего организма входит примерно 20 аминокислот. Их подразделяют на заменимые и незаменимые. Заменимые аминокислоты могут синтезироваться в нашем организме из других аминокислот, поступающих с пищей. Эти процессы происходят в клетках печени (рис. 93). Незаменимые аминокислоты не синтезируются в нашем организме и обязательно должны присутствовать в белках пищи. Пищевые белки, содержащие все необходимые человеку аминокислоты, называются полноценными. Это главным образом белки животного происхождения. Пищевые белки, не содержащие каких-либо незаменимых аминокислот, называются неполноценными. К ним относятся, например, растительные белки. Подсчитано, что за 80 суток распадается половина всех белков тела человека, то есть распадается приблизительно 400 г белков в сутки. Однако две трети аминокислот, образовавшихся при распаде белков, не выводятся из организма, а используются вновь, включаясь в состав синтезируемых белков. Таким образом, в сутки с пищей в организм должно поступать около 100–150 г белков, но не менее 40 г.

Роль белков в организме велика. Они входят в состав клеточных мембран, межклеточного вещества, то есть выполняют структурно-строительную (или пластическую) функцию. Тысячи белков-ферментов влияют на скорость процессов жизнедеятельности в организме, то есть являются катализаторами. Специальные сократительные белки (актин и миозин) являются основой строения миофибрилл мышечных клеток. Особые белки (антитела) защищают организм от чужеродных агентов (бактерий, грибов, простейших, многих ядов). Белки переносят по организму важные для жизнедеятельности вещества. Например, содержащийся в эритроцитах белок гемоглобин транспортирует кислород. Большинство процессов в организме регулируется гуморальным путём, с помощью гормонов. Многие гормоны являются белками. Клеточные рецепторы — это специальные белки, связанные с клеточной мембраной.

Обычно организм «бережёт» белки, которые выполняют столько важных функций. Но в исключительных случаях (при голодании или некоторых заболеваниях) происходит распад белков для получения энергии. Конечными продуктами распада белков являются углекислый газ (выводится через лёгкие), вода и мочевина (выводятся в составе мочи).

Какие функции в организме человека выполняют белки? Запишите в тетради план ответа.

Рис. 94. Обмен углеводов в организме

Обмен углеводов. Сложные углеводы растительного и животного происхождения (крахмал, гликоген, сахароза) в процессе переваривания пищи расщепляются до простых сахаров (например, до глюкозы) и всасываются в тонком кишечнике в кровь (рис. 94). При избыточном углеводном питании их излишки превращаются в гликоген (в печени и мышцах) и жиры (откладываются «про запас»). Всего в организме человека может откладываться до 300 г гликогена.

Углеводы являются главным источником энергии в организме. Глюкоза особенно важна для нормальной работы мозга. Содержание глюкозы в крови поддерживается на постоянном уровне (0,1 %). Снижение её содержания в плазме крови до 0,05 % приводит к потере сознания, судорогам и даже к смерти человека.

Продукты распада глюкозы выводятся из организма с мочой (вода) и через лёгкие (углекислый газ).

Можно ли судить об изменении интенсивности энергетического обмена по количеству углекислого газа, выделяемого человеком или животным? Ответ обоснуйте.

Рис. 95. Обмен жиров в организме

Обмен жиров. В организм человека жиры (липиды) поступают с животной и растительной пищей. Продукты переваривания жиров всасываются через ворсинки тонкого кишечника. В процессе всасывания в клетках ворсинок заново образуются жиры, характерные для организма, и с током лимфы попадают в кровь (рис. 95). Жиры являются одним из важнейших источников энергии для организма, а в клетках служат основой для строительства биологических мембран. Значительная часть энергетических потребностей печени, мышц, почек (но не мозга) покрывается именно за счёт окисления жиров.

Потребность в жирах определяется тем, сколько энергии необходимо организму. В среднем организму нужно около 100 г жиров в сутки. Избытки жиров откладываются в подкожной жировой клетчатке. Распадаются жиры до углекислого газа, выдыхаемого через лёгкие, и воды, которая выводится с мочой.

Завершите схемы обмена веществ, проходящего в клетках организма, вписав в них продукты распада белков, жиров и углеводов.

Регуляция обмена веществ. В регуляции процессов обмена веществ принимают участие нервная и гуморальная системы организма. Главные центры регуляции белкового, жирового, углеводного и водно-солевого обменов находятся в промежуточном мозге (в гипоталамусе). Эти центры контролируют и выделение гормонов различными железами внутренней секреции. Многие гормоны являются регуляторами обменных процессов. Например, гормоны инсулин и глюкагон, выделяемые поджелудочной железой, а также гормоны надпочечников регулируют обмен углеводов; гормон роста, выделяемый гипофизом, — обмен белков; гормон щитовидной железы тироксин и половые гормоны — обмен жиров; гормоны щитовидной железы — общий уровень обменных процессов в клетках различных органов.

Обмен веществ — совокупность химических и энергетических процессов ассимиляции и диссимиляции. Реакции обмена веществ протекают в каждой клетке организма и обеспечивают его жизнедеятельность.

Обмен веществ. Пластический обмен (ассимиляция). Энергетический обмен (диссимиляция)

Источник

Алгоритм метаболизма

автор: А. Ю. Барановский, д. м. н., профессор, заведующий кафедрой гастроэнтерологии и диетологии Северо-Западного государственного медицинского университета им. И. И. Мечникова, врач высшей категории

Решение организационных вопросов питания у лиц старших возрастов, разработка и назначение индивидуализированных рационов рационального, профилактического и лечебного питания в существенной степени зависит от правильной оценки врачом нутриционного статуса пожилого человека, особенностей состояния обменных процессов. Именно поэтому профессионально грамотный клиницист, участвующий в решении проблем лечебно-профилактического питания у лиц пожилого и старческого возраста, должен быть достаточно хорошо ориентирован в области основ клинической биохимии и физиологии питания стареющего организма.

Белковый обмен

Белки — сложные азотсодержащие биополимеры, мономерами которых служат аминокислоты (органические соединения, содержащие карбоксильные и аминные группы). Их биологическая роль многообразна. Белки выполняют в организме пластические, каталитические, гормональные, транспортные и другие функции, а также обеспечивают специфичность. Значение белкового компонента питания заключается прежде всего в том, что он служит источником аминокислот.

Аминокислоты делятся на эссенциальные и неэссенциальные в зависимости от того, возможно ли их образование в организме из предшественников. К незаменимым аминокислотам относятся гистидин, лейцин, изолейцин, лизин, метионин, фенилаланин, триптофан и валин, а также цистеин и тирозин, синтезируемые соответственно из метионина и фенилаланина. Девять заменимых аминокислот (аланин, аргинин, аспарагиновая и глутамовая кислоты, глутамин, глицин, пролин и серин) могут отсутствовать в рационе, так как способны образовываться из других веществ. В организме также существуют аминокислоты, которые продуцируются путем модификации боковых цепей вышеперечисленных (например, компонент коллагена — гидроксипролин — и сократительных белков мышц — 3-метилгистидин).

Большинство аминокислот имеют изомеры (D- и L-формы), из которых только L-формы входят в состав белков человеческого организма. D-формы могут участвовать в метаболизме, превращаясь в L-формы, однако утилизируются гораздо менее эффективно.

Взаимоотношение аминокислот

По химическому строению аминокислоты делятся на двухосновные, двухкислотные и нейтральные с алифатическими и ароматическими боковыми цепями, что имеет большое значение для их транспорта, поскольку каждый класс аминокислот обладает специфическими переносчиками. Аминокислоты с аналогичным строением обычно вступают в сложные, часто конкурентные взаимоотношения.

Так, ароматические аминокислоты (фенилаланин, тирозин и триптофан) близкородственны между собой. Хотя фенилаланин является незаменимой, а тирозин — синтезируемой из него заменимой аминокислотой, наличие тирозина в рационе как будто бы «сберегает» фенилаланин. Если фенилаланина недостаточно или его метаболизм нарушен (например, при дефиците витамина С) — тирозин становится незаменимой аминокислотой. Подобные взаимоотношения характерны и для серосодержащих аминокислот: незаменимой — метионина — и образующегося из него цистеина.

Триптофан в ходе превращений, для которых необходим витамин В 6 (пиридоксин), включается в структуру НАД и НАДФ, то есть дублирует роль ниацина. Приблизительно половина обычной потребности в ниацине удовлетворяется за счет триптофана: 1 мг ниацина пищи эквивалентен 60 мг триптофана. Поэтому состояние пеллагры может развиваться не только при недостатке витамина РР в рационе, но и при нехватке триптофана или нарушении его обмена, в том числе вследствие дефицита пиридоксина.

Аминокислоты также делятся на глюкогенные и кетогенные, в зависимости от того, могут ли они при определенных условиях становиться предшественниками глюкозы или кетоновых тел (см. табл. 1).

Таблица 1. Классификация аминокислот

Обозначения: Г — глюкогенные, К — кетогенные аминокислоты; * — гистидин незаменим у детей до года; ** — условно-незаменимые аминокислоты (могут синтезироваться из фенилаланина и метионина).

Необходимые азотсодержащие соединения

Поступление азотсодержащих веществ с пищей происходит в основном за счет белка и в менее значимых количествах — свободных аминокислот и других соединений. В животной пище основное количество азота содержится в виде белка. В продуктах растительного происхождения большая часть азота представлена небелковыми соединениями, также в них содержится множество аминокислот, которые не встречаются в организме человека и зачастую не могут метаболизироваться им.

Синтез пуриновых оснований

Человек не нуждается в поступлении с пищей нуклеиновых кислот. Пуриновые и пиримидиновые основания синтезируются в печени из аминокислот, а избыток этих оснований, поступивших с пищей, выводится в виде мочевой кислоты.

Прием белка

Обычный (но не оптимальный) ежедневный прием белка у среднестатистического человека составляет приблизительно 100 г. К ним присоединяется примерно 70 г белка, секретируемого в полость желудочно-кишечного тракта. Из этого количества абсорбируется около 160 г. Самим организмом в сутки синтезируется в среднем 240–250 г белка. Такая разница между поступлением и эндогенным преобразованием свидетельствует об активности процессов обратного восстановления исходного сложного химического соединения из «осколков», образовавшихся при его метаболизме (ресинтеза белков из аминокислот, а аминокислот из аммиака и «углеродных скелетов» аминокислот).

Азотное равновесие

Для здорового человека характерно состояние азотного равновесия, когда потери белка (с мочой, калом, эпидермисом и т. п.) соответствуют его количеству, поступившему с пищей. При преобладании катаболических процессов возникает отрицательный азотный баланс, который характерен для низкого потребления азотсодержащих веществ (низкобелковых рационов, голодания, нарушения абсорбции белка) и многих патологических процессов, вызывающих интенсификацию распада (опухолей, ожоговой болезни и т. п.). При доминировании синтетических процессов количество вводимого азота преобладает над его выведением, и возникает положительный азотный баланс, характерный для детей, беременных женщин и реконвалесцентов после тяжелых заболеваний.

После прохождения энтерального барьера белки поступают в кровь в виде свободных аминокислот. Следует отметить, что клетки слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта могут метаболизировать некоторые аминокислоты (в том числе глутамовую кислоту и аспарагиновую кислоту в аланин). Способность энтероцитов видоизменять эти аминокислоты, возможно, позволяет избежать токсического эффекта при их избыточном введении.

Аминокислоты, как поступившие в кровь при переваривании белка, так и синтезированные в клетках, в крови образуют постоянно обновляющийся свободный пул аминокислот, который составляет около 100 г.

Путь белка

75 % аминокислот, находящихся в системной циркуляции, представлены аминокислотами с ветвящимися цепями (лейцином, изолейцином и валином). Из мышечной ткани в кровоток выделяются аланин, который является основным предшественником синтеза глюкозы, и глутамин. Многие свободные аминокислоты подвергаются трансформации в печени. Часть свободного пула инкорпорируется в белки организма и при их катаболизме вновь поступает в кровоток. Другие непосредственно подвергаются катаболическим реакциям. Некоторые свободные аминокислоты используются для синтеза новых азотсодержащих соединений (пурина, креатинина, адреналина) и в дальнейшем деградируют, не возвращаясь в свободный пул, в специфичные продукты распада.

Роль печени

Постоянство содержания различных аминокислот в крови обеспечивает печень. Она утилизирует примерно ⅓ всех аминокислот, поступающих в организм, что позволяет предотвратить скачки в их концентрации в зависимости от питания.

Первостепенная роль печени в азотном и других видах обмена обеспечивается ее анатомическим расположением — продукты переваривания попадают по воротной вене непосредственно в этот орган. Кроме того, печень непосредственно связана с экскреторной системой — билиарным трактом, что позволяет выводить некоторые соединения в составе желчи. Гепатоциты — единственные клетки, обладающие полным набором ферментов, участвующих в аминокислотном обмене. Здесь выполняются все основные процессы азотного метаболизма: распад аминокислот для выработки энергии и обеспечения глюконеогенеза, образование заменимых аминокислот и нуклеиновых кислот, обезвреживание аммиака и других конечных продуктов. Печень является основным местом деградации большинства незаменимых аминокислот (за исключением аминокислот с ветвящимися цепями).

Инсулиновый ответ

Синтез азотсодержащих соединений (белка и нуклеиновых кислот) в печени весьма чувствителен к поступлению их предшественников из пищи. После каждого приема пищи наступает период повышенного внутрипеченочного синтеза белков, в том числе альбумина. Аналогичное усиление синтетических процессов происходит и в мышцах. Эти реакции связаны прежде всего с действием инсулина, который секретируется в ответ на введение аминокислот и/или глюкозы.

Некоторые аминокислоты (аргинин и аминокислоты с ветвящимися цепями) усиливают продукцию инсулина в большей степени, чем остальные. Другие (аспарагин, глицин, серин, цистеин) стимулируют секрецию глюкагона, который усиливает утилизацию аминокислот печенью и воздействует на ферменты глюконеогенеза и аминокислотного катаболизма. Благодаря этим механизмам происходит снижение уровня аминокислот в крови после поступления их с пищей. Действие инсулина наиболее выражено для аминокислот, содержащихся в кровотоке в свободном виде (аминокислот с ветвящимися цепями), и малозначимо для тех, которые транспортируются в связанном виде (триптофана). Обратное инсулину влияние на белковый метаболизм оказывают глюкокортикостероиды.

Аминокислоты на «экспорт»

Печень обладает повышенной скоростью синтеза и распада белков по сравнению с другими тканями организма (кроме поджелудочной железы). Это позволяет ей синтезировать «на экспорт», а также быстро обеспечивать лабильный резерв аминокислот в период недостаточного питания за счет распада собственных белков.

Особенность внутрипеченочного белкового синтеза заключается в том, что он усиливается под действием гормонов, которые в других тканях производят катаболический эффект. Так, при голодании белки мышц, для обеспечения организма энергией, подвергаются распаду, а в печени одновременно усиливается синтез белков, являющихся ферментами глюконеогенеза и мочевинообразования.

Избыток белка и голодание

Прием пищи, содержащей избыток белка, приводит к интенсификации синтеза в печени и в мышцах, образованию избыточных количеств альбумина и деградации излишка аминокислот до предшественников глюкозы и липидов. Глюкоза и триглицериды утилизируются как горючее или депонируются, а альбумин становится временным хранилищем аминокислот и средством их транспортировки в периферические ткани.

При голодании уровень альбумина прогрессивно снижается, а при последующей нормализации поступления белка медленно восстанавливается. Поэтому хотя альбумин и является показателем белковой недостаточности, он низкочувствителен и не реагирует оперативно на изменения в питании.

7 из 10 эссенциальных аминокислот деградируют в печени — либо образуя мочевину, либо впоследствии используясь в глюконеогенезе. Мочевина преимущественно выделяется с мочой, но часть ее поступает в просвет кишечника, где подвергается уреазному воздействию микрофлоры. Аминокислоты с ветвящимися цепями катаболизируются в основном в почках, мышцах и головном мозге.

Роль мышц

Мышцы синтезируют ежедневно 75 г белка. У среднего человека они содержат 40 % от всего белка организма. Хотя белковый метаболизм происходит здесь несколько медленнее, чем в других тканях, мышечный белок представляет собой самый большой эндогенный аминокислотный резерв, который при голодании может использоваться для глюконеогенеза.

Мышцы являются основной мишенью воздействия инсулина: здесь под его влиянием усиливается поступление аминокислот, увеличивается синтез мышечного белка и снижается распад.

В процессе превращений в мышцах образуются аланин и глутамин, их условно можно считать транспортными формами азота. Аланин непосредственно из мышц попадает в печень, а глутамин вначале поступает в кишечник, где частично превращается в аланин. Поскольку в печени из аланина происходит синтез глюкозы, частично обеспечивающий мышцу энергией, получающийся круго- оборот получил название глюкозо- аланинового цикла.

К азотсодержащим веществам мышц также относятся высокоэнергетичный креатин-фосфат и продукт его деградации креатинин. Экскреция креатинина обычно рассматривается как мера мышечной массы. Однако это соединение может поступать в организм с высокобелковой пищей и влиять на результаты исследования содержания его в моче. Продукт распада миофибриллярных белков — 3-метилгистидин — экскретируется с мочой в течение короткого времени и является достаточно точным показателем скорости распада в мышцах — при мышечном истощении скорость его выхода пропорционально снижается.

Механизм голодания

В отсутствие пищи синтез альбумина и мышечного белка замедляется, но продолжается деградация аминокислот. Поэтому на начальном этапе голодания мышцы теряют аминокислоты, которые идут на энергетические нужды. В дальнейшем организм адаптируется к отсутствию новых поступлений аминокислот (снижается потребность в зависящем от белка глюконеогенезе за счет использования энергетического потенциала кетоновых тел) и потеря белка мускулатуры уменьшается.

Хотите больше новой информации по вопросам диетологии?
Оформите подписку на информационно-практический журнал «Практическая диетология»!

Роль почек

Почки не только выводят конечные продукты азотного распада (мочевину, креатинин и др.), но и являются дополнительным местом ресинтеза глюкозы из аминокислот, а также регулируют образование аммиака, компенсируя избыток ионов водорода в крови.

Глюконеогенез и функционирование кислотно-щелочной регуляции тесно скоординированы, поскольку субстраты этих процессов появляются при дезаминировании аминокислот: углерод для синтеза глюкозы и азот — для аммиака. Существует даже мнение, что именно производство глюкозы является основной реакцией почек на ацидоз, а образование аммиака происходит вторично.

Белок в нервной ткани

Для нервной ткани характерны более высокие концентрации аминокислот, чем в плазме. Это позволяет обеспечить мозг достаточным количеством ароматических аминокислот, являющихся предшественниками нейромедиаторов.

Некоторые заменимые аминокислоты, такие как глутамат (из которого при участии пиридоксина образуется гамма-аминомасляная кислота) и аспартат, также обладают влиянием на возбудимость нервной ткани. Их концентрация здесь высока, при этом заменимые аминокислоты способны синтезироваться и на месте.

Сон после еды

Специфическую роль играет триптофан, являющийся предшественником серотонина. Именно с повышением концентрации триптофана (а следовательно, и серотонина) связана сонливость после еды. Такой эффект особенно выражен при приеме больших количеств триптофана совместно с углеводистой пищей. Повышенная секреция инсулина снижает уровень в крови аминокислот с ветвящимися цепями, которые при преодолении барьера «кровь — мозг» обладают конкурентными взаимоотношениями с ароматическими аминокислотами, но в то же время не оказывает влияния на концентрацию связанного с альбумином триптофана. Благодаря подобным эффектам препараты триптофана могут использоваться в психиатрической практике.

При заболеваниях печени

Ограничение ароматических аминокислот в рационе, в связи с их влиянием на центральную нервную систему, имеет профилактическое значение при ведении пациентов с печеночной энцефалопатией. Элементные аминокислотные диеты с преимущественным содержанием лейцина, изолейцина, валина и аргинина помогают избежать развития белковой недостаточности у гепатологических больных и в то же время не приводят к возникновению печеночной комы.

Основные пластические функции протеиногенных аминокислот перечислены в таблице 2.

Таблица 2. Основные функции аминокислот

Нормы потребления белка

Современные рекомендации по обеспечению пожилых людей и стариков основными питательными веществами, в первую очередь белками, свидетельствуют о целесообразном некотором снижении суточного количества белковых продуктов в пищевом рационе до 0,75–0,8 г/кг веса. Это связано с тем, что интенсивность основных физиологических функций с каждым десятилетием жизни человека после 50 лет снижается почти на 10 % (Rogers J., Jensen G., 2004), потребность белка уменьшается за счет инволюции синтетических и пластических процессов и ферментообразования, продукции гормонов, ряда биологически активных веществ, обеспечения мышечной деятельности и т. д.

Рекомендуемые нормы потребления для белка с учетом приведенных выше показателей составляют 55–62 г/сут (для мужчины весом 77 кг в возрасте 60–70 лет) и 45–52 г/сут (для женщины весом 65 кг в возрасте 60–70 лет) по выводам IV Американского национального исследования по оценке здоровья и питания (2006).

Вместе с тем установлено, что при сохранении физической активности пожилых людей (профессиональной физической нагрузки, занятий физкультурой, работы на дачном участке и т. п.) для поддержания азотного равновесия организма требуется повышение белкового обеспечения пожилого человека в количестве 1–1,25 г/кг в день. Эта же квота пищевого белка полностью обеспечит потребности пожилого человека, находящегося в состоянии стресса, болезни или ранения (Lowenthal D. T., 1990).

Рис. 1. Влияние пищевых веществ на развитие болезней избыточного питания (по А. А. Покровскому)

Дефицит белка = старение

Важно отметить, что организм пожилого человека очень чувствителен как к дефициту экзогенно поступающих белков, так и к их избытку. В условиях белкового дефицита прогрессирующе развиваются процессы дистрофии и атрофии клеточных структур, в первую очередь мышечной ткани, слизистых оболочек (желудочно-кишечного тракта, дыхательной системы и др.), паренхиматозных органов (поджелудочной железы, печени, эндокринных желез и др.), структур иммунной системы. Белковый дефицит питания активизирует процессы старения организма.

Механизмы патологического действия на организм пожилого и старого человека пищевой белковой перегрузки связаны в первую очередь с белковой «агрессией» печени и связанной с этим несостоятельностью ферментных систем, неполной деполимеризацией всех фракций белка, накоплением в крови токсических продуктов незавершенных окислительно-восстановительных реакций и т. д.

Белковая перегрузка

Интоксикационный процесс метаболического генеза при избыточном белковом питании пожилых и старых людей многократно усиливается по причине развития процессов гнилостной кишечной диспепсии в условиях относительной ферментной недостаточности желудка, поджелудочной железы, тонкой кишки и развития синдромов мальдигестии и мальабсорбции, а также кишечного дисбиоза (Барановский А. Ю., Кондрашина Э. А., 2008).

Белковая пищевая перегрузка в рамках интоксикационного синдрома способствует перевозбуждению центральной нервной системы, иногда — состояниям, близким к неврозам. При этом наблюдается повышенный расход витаминов в организме с формированием витаминной недостаточности.

При длительном высокобелковом питании вначале наблюдается компенсаторное усиление, а затем угнетение секреторной функции желудка и поджелудочной железы, повышается риск развития таких заболеваний, как подагра, мочекаменная болезнь.

В следующем выпуске журнала «Практическая диетология» мы продолжим рассказ о геронтологических особенностях основных видов обмена веществ пациентов пожилого и старческого возраста — углеводном и жировом обмене.

// ПД

Хотите больше новой информации по вопросам диетологии?
Оформите подписку на информационно-практический журнал «Практическая диетология»!

Источник