26 Обмен жиров в организме человека

Жировой обмен в организме человека состоит из трёх этапов

1. Переваривание и всасывание жиров в желудке и кишечнике

2. Промежуточный обмен жиров в организме

3. Выделение жиров и продуктов их обмена из организма.

Жиры входят в состав большой группы органических соединений - липиды, поэтому понятие "жировой обмен веществ" и "липидный обмен веществ" являются синонимы.

В организм взрослого человека в сутки поступает около 70 грамм жиров животного и растительного происхождения. В полости рта расщепление жиров не происходит, так как слюна не содержит ферментов для расщепления жиров.

Частичное расщепление жиров на составляющие (глицерин, жирные кислоты) начинается в желудке, но этот процесс идёт медленно вот по каким причинам:

в желудочном соке взрослого человека активность фермента для расщепления жиров (липаза) очень невысокая кислотно - щелочной баланс в желудке не оптимальный для действия этого фермента в желудке отсутствуют условия для эмульгирования (расщепление на мелкие капельки) жиров, а липаза активно расщепляет жиры только в составе жировой эмульсии.

Поэтому у взрослого человека большая часть жиров проходит желудок без существенных изменений. В отличие от взрослых у детей расщепление жиров в желудке происходит намного активнее Основная часть пищевых жиров подвергается расщеплению в верхнем отделе тонкого кишечника, под действием поджелудочного сока. Успешное расщепление жиров возможно, если они предварительно распадаются на мелкие капельки. Это происходит под действием желчных кислот попадающих в двенадцатипёрстную кишку с желчью. В результате эмульгирования резко увеличивается поверхность жиров, что облегчает взаимодействие их с липазой.

Всасывание жиров и других липидов происходит в тонком кишечнике. Вместе с продуктами расщепления жиров в организм попадают жирорастворимые кислоты (A, D, E, K).

Синтез жиров специфичных для данного организма, происходит в клетках стенки кишечника. В дальнейшем вновь созданные жиры попадают в лимфатическую систему, а затем уже в кровь. Максимальное содержание жиров в плазме крови происходит на период между 4 - 6 часов после приёма жирной пищи. Через 10 - 12 часов концентрация жира приходит в норму.

Активное участие в жировом обмене принимает печень. В печени часть вновь образованных жиров окисляется с образованием энергии необходимой для жизнедеятельности организма. Другая часть жиров превращается в форму удобную для транспортировки, и поступают в кровь. Таким образом, за сутки переносится от 25 до 50 грамм жиров. Жиры, которые организм не использует сразу, с током крови попадают в жировые клетки, где откладываются про запас. Эти соединения могут использоваться при голодании, физической нагрузке и так далее. Жиры являются важным источником энергии для нашего организма. При кратковременных и внезапных нагрузках сначала используется энергия гликогена, который находиться в мышцах. Если нагрузка на организм не прекращается, то начинается расщепление жиров.

Отсюда необходимо сделать вывод, если вы хотите избавиться от лишних килограмм с помощью физических нагрузок, необходимо чтобы эти нагрузки были достаточно длительными как минимум 30 - 40 минут.

Обмен жиров очень тесно связан с обменом углеводов. При избытке углеводов в организме, обмен жиров замедляется, и работа идёт только в направлении синтеза новых жиров и откладыванию их про запас. При недостатке в пище углеводов наоборот активизируется расщепление жиров из жирового запаса. Отсюда можно сделать вывод, что питание для сброса веса должно ограничивать (в разумных пределах) не только употребления жиров, но и углеводов

Большинство жиров, которые мы употребляем с пищей, используется нашим организмом или остаются про запас. В нормальном состоянии только 5% жиров выводится из нашего организма, это осуществляется при помощи сальных и потовых желёз.

Регуляция обмена жиров

Регуляция жирового обмена в организме происходит под руководством центральной нервной системы. Очень сильное влияние на жировой обмен оказывают наши эмоции. Под действием различных сильных эмоций в кровь поступают вещества, которые активизируют или замедляют жировой обмен веществ в организме. По этим причинам надо принимать пищу в спокойном состоянии сознания.

Нарушение жирового обмена может произойти при регулярном недостатке в пище витаминов А и В.

Физико-химические свойства жира в организме человека зависит от вида жира поступающего с пищей. Например, если у человека основным источника жира являются растительные масла (кукурузное, оливковое, подсолнечное) то и жир в организме будет более жидкой консистенции. Если же в пище человека преобладает жиры животного происхождения (бараний, свиной жир) то и в организме будет откладываться жиры более похожие на животные жир (твёрдой консистенции с высокой температурой плавления). Этому факту есть экспериментальное подтверждения.

27. Измерение количества выделенного тепла методом прямой калориметрии. Для определения интенсивности метаболизма методом прямой калориметрии измеряют количество выделенного организмом тепла с помощью специального устройства — калориметра. Человека помещают в вентилируемую камеру с надежной теплоизоляцией. Тепло, выделяемое телом, нагревает воздух камеры, но температура воздуха в камере поддерживается всегда на постоянном уровне благодаря перекачиванию воздуха из камеры по трубам в заполненный холодной водой резервуар.

Скорость передачи тепла воде в бассейне, температура которой может быть измерена с помощью точного термометра, равна скорости, с которой тепло выделяется организмом. Прямая калориметрия сопряжена с техническими трудностями и используется только в научных исследованиях.

Непрямая калориметрия. Калорический эквивалент кислорода. В связи с тем, что более 95% энергии, выделяемой организмом, производится в ходе реакций окисления питательных веществ с помощью кислорода, интенсивность метаболизма может быть рассчитана с высокой степенью надежности путем определения скорости потребления кислорода. Если 1 л кислорода взаимодействует с глюкозой, выделяется 5,01 Ккал, при окислении жиров — 4,7 Ккал, при окислении белков — 4,6 Ккал.

Используя эти данные, можно приблизительно рассчитать, какое количество энергии выделяется при потреблении 1 л кислорода, независимо от вида окисляемых веществ. При обычном рационе питания количество энергии, выделяемой при потреблении 1 л кислорода, в среднем составляет 4,825 Ккал. Этот показатель называют калорическим эквивалентом кислорода. Используя его, можно рассчитать с высокой степенью надежности скорость выделения энергии организмом, зная, какое количество кислорода было использовано за данный период времени.

Если за время определения в организме окислялись только углеводы, подсчитанное количество выделенной энергии, базирующееся на значении усредненного калорического эквивалента кислорода (4,825 Ккал/л), может оказаться на 4% ниже, чем реально существующее. Если же человек получает энергию главным образом за счет жиров, расчетное значение может быть на 4% больше реального.

У здорового взрослого человека, поддерживающего стабильную массу тела, приход энергии находится в состоянии равновесия с ее расходом. Ежедневно около 45% энергии поступает в организм в виде углеводов, 40% приходится на долю жиров и только 15% дают поступающие в организм белки (цифры соответствуют американскому стандарту пищевого рациона). Расход энергии может быть разделен на более мелкие составляющие:

(1) обеспечивающую основные метаболические функции организма (базальный, или основной, обмен);

(2) обеспечивающую различные виды физической активности;

(3) затрачиваемую на пищеварение, всасывание и продвижение пищи по желудочно-кишечному тракту;

(4) затрачиваемую на терморегуляцию.

28. Непрямая калориметрия. Она заключается в определении соотношения выделенного углекислого газа и поглощенного кислорода за единицу времени. Это полный газовый анализ.. Данное соотношение называется дыхательным коэффициентом (ДК).

ДК=Vсо2/Vo2

Можно использовать неполный газовый анализ, т.е. определять только выделяемый углекислый газ.

Величина дыхательного коэффициента определяется тем, какое вещество преимущественно окисляется в клетках организма. Например в молекуле углеводов много атомов кислорода. Поэтому на их окисление кислорода идет меньше и их дыхательный коэффициент равен 1,0. В молекуле липидов кислорода значительно меньше и дыхательный коэффициент при их окислении 0,7. Дыхательный коэффициент белков 0,8. При смешанном питании его величина 0,85-0,9. Дыхательный коэффициент становится больше 1,0 при тяжелой физической работе, гипервентиляции, ацидозе и переходе углеводов в жиры. Меньше 0,7 он бывает при переходе жиров в углеводы. Исходя из дыхательного коэффициента, по таблицам рассчитывается калорический эквивалент кислорода (КЭО2). Это количество энергии выделяемой организмом при потреблении 1 л кислорода. Его величина также зависит от характера окисляемых веществ. Для углеводов он составляет 5 ккал, белков 4,5 ккал, жиров 4,7 ккал. Непрямая калориметрия в клинике производится с помощью аппаратов "Метатест-2", "Спиролит".

Величина поступившей в организм энергии определяется количеством и энергетической ценностью пищевых веществ. Их энергетическую ценность исследуют путем сжигания в бомбе Бертло в атмосфере чистого кислорода. Таким путем получают физический калорический коэффициент. Для белков он равен 5,8 ккал/г, углеводов 4,1 ккал/г, жиров 9,3 ккал/г. Для расчетов используют физиологический калорический коэффициент. Для углеводов и жиров он соответствует физическому так как они в организме расщепляются до углекислого газа и воды. Для белков он меньше физического – 4,1 ккал/г. В организме они расщепляются до азотистых соединений, содержащих остаточную энергию.

величина поступившей в организм энергии определяется количеством и энергетической ценностью пищевых веществ

29. Основной обмен — один из показателей интенсивности обмена веществ и энергии в организме; выражается количеством энергии, необходимой для поддержания жизни в состоянии полного физического и психического покоя, натощак, в условиях теплового комфорта. О. о. отражает энергетические траты организма, обеспечивающие постоянную деятельность сердца, почек, печени, дыхательной мускулатуры и некоторых других органов и тканей. Освобождаемая в ходе метаболизма тепловая энергия расходуется на поддержание постоянства температуры тела.

Основной обмен определяют в состоянии бодрствования (во время сна уровень О. о. понижается на 8—10%). Определение О. о. проводят в условиях мышечного покоя; не менее чем через 12—16 ч после последнего приема пищи, при исключении белков из пищевого рациона за 2—3 суток до момента определения О. о.; при внешней температуре комфорта, не вызывающей ощущения холода или жары (18—20°).

Величину О. о. обычно выражают количеством тепла в килокалориях (ккал) или в килоджоулях (кДж) в расчете на 1 кг массы тела или на 1 м2 поверхности тела за 1 ч или за 1 сутки. Величина, или уровень, О. о. колеблется у различных людей и зависит от возраста, веса (массы) тела, пола и некоторых других факторов. В среднем величина основного обмена у мужчины весом 70 кг составляет около 1700 ккал в сутки (1 ккал на 1 кг веса в 1 ч). У женщин интенсивность О. о. ниже примерно на 10—15%. У новорожденных величина О. о. составляет 46—54 ккал на 1 кг массы тела в сутки и возрастает в течение первых месяцев жизни, достигая максимума в конце первого — начале второго года. При этом интенсивность О. о. ребенка превышает О. о. взрослого человека в 1,5—2 раза. Затем интенсивность О. о. начинает постепенно уменьшаться, стабилизируясь в возрасте 20—40 лет. У пожилых людей О. о. снижается.

Если расчет интенсивности О. о. производить не на единицу веса, а на единицу площади, то выясняется, что индивидуальные различия величины О. о. менее значительны. На основании фактов, свидетельствующих о наличии закономерной связи между интенсивностью обмена веществ и величиной поверхности, немецкий физиолог Рубнер (М. Rubner) сформулировал «закон поверхности тела», согласно которому затраты энергии теплокровными животными пропорциональны величине поверхности тела. Вместе с тем установлено, что этот закон имеет относительное значение и позволяет проводить лишь ориентировочные расчеты высвобождения энергии в организме. Против абсолютного значения «закона поверхности» свидетельствует и тот факт, что интенсивность обмена веществ может значительно различаться у двух индивидуумов с одинаковой поверхностью тела. Уровень окислительных процессов определяется, т.о. не столько теплоотдачей с поверхности тела, сколько теплопродукцией тканей и зависит от биологических особенностей вида животных и состояния организма, которое обусловлено деятельностью нервной и эндокринной систем.

Даже в том случае, когда соблюдаются все стандартные условия для определения О. о., интенсивность процессов обмена подвергается суточным колебаниям: она возрастает утром и снижается в ночной период (см. Биологические ритмы). Отмечены сезонные изменения О. о. у человека: повышение его весной и ранним летом и понижение поздней осенью и зимой. Сезонные изменения связаны не столько с температурными факторами, сколько с изменением двигательной активности, колебаниями гормональной активности и т.д. Потребление питательных веществ и их последующее переваривание повышают интенсивность процессов обмена, особенно в том случае, если питательные вещества имеют белковую природу. Такое влияние пищи на уровень обмена веществ и энергии носит название специфического динамического действия пищи. К изменению уровня О. о. ведут также продолжительное ограничение питания, избыточное потребление пищи, повышенное или недостаточное содержание в рационе отдельных питательных веществ.

Температура окружающей среды также влияет на интенсивность процессов О. о.: сдвиги в сторону охлаждения приводят к большему усилению обмена веществ, чем соответствующие сдвиги в сторону повышения температуры (при падении температуры воздуха на 10° уровень О. о. повышается на 2,5%).

Определение О. о. имеет большое значение в диагностике некоторых заболеваний. На основании результатов обследования большого числа здоровых людей установлена средняя норма О. о. — так называемый должный О. о. Должный О. о. (в ккал за 24 ч) принят в расчетах за 100%. Фактический О. о. выражается в процентах отклонения от должного в сторону повышения со знаком плюс, в сторону понижения — со знаком минус

Допустимое отклонение от должной величины колеблется от +10 до +15%. Отклонения в пределах от +15% до +30% считаются сомнительными, требуют контроля и наблюдения; от +30% до +50% относят к отклонениям средней тяжести; от +50% до +70% — к тяжелым, а свыше +70% — к очень тяжелым. Снижение обмена на 10% еще нельзя считать патологическим, При снижении на 30—40% требуется лечение основного заболевания.

Для определения О. о. используют методы прямой и непрямой калориметрии. Необходимо учитывать возможность расхождения данных прямой и непрямой калориметрии, что связано с кратковременностью определения потребления кислорода. При более длительных определениях (порядка 24 ч) результаты обоих методов должны, очевидно, совпадать. Искажение представления об О. о. может быть связано с тем, что калорическая ценность кислорода оказывается различной в зависимости от характера субстратов (белки, жиры или углеводы), преимущественно окисляющихся в организме в процессе газообмена. Величину О. о. можно ориентировочно определить с помощью специальных клинических формул (например, формул Рида, Гейла и др.). По формуле Рида процент отклонения О. о. равен: 75, умноженным на пульс, плюс разница систолического и диастолического артериального давления, умноженная на 0,74—72. По формуле Гейла процент отклонения О. о. равен: пульс плюс разница систолического и диастолического АД минус 111. Общими обязательными условиями при этом являются следующие: подсчет пульса, измерение АД должны осуществляться всегда только в стандартных условиях О. о.; клинические формулы неприменимы к больным с декомпенсированными заболеваниями сердца, почек и печени, гипертонической болезнью, мерцательной аритмией, пароксизмальной тахикардией, недостаточностью клапанов аорты и некоторыми другими тяжелыми заболеваниями и состояниями.

Значительное влияние на О. о. оказывает тонус вегетативной (преимущественно симпатической) нервной системы, т.к. вырабатываемые ею медиаторы принимают непосредственное участие в терморегуляции. Опухоли хромаффинной ткани (см. Хромаффинома) секретирующей адреналин и норадреналин, сопровождаются резким повышением О. о. Удаление симпатических ганглиев и мозгового вещества надпочечников, наоборот, может снизить О. о. Помимо влияния на функцию внутренних органов, эти вещества, по-видимому, могут действовать и на процессы образования первичной теплоты, но механизм такого эффекта пока не полностью ясен.

Причиной изменений О. о. при разнообразных видах эндокринной патологии наиболее часто являются заболевания щитовидной железы, сопровождающиеся повышенной или пониженной секрецией тиреоидных гормонов, выполняющих в организме специфическую роль регуляторов интенсивности тканевого дыхания и энергетического обмена. Повышение О. о. служит наиболее постоянным признаком гипертиреоза, сопровождающего такие эндокринные заболевания, как диффузный токсический зоб, тиреотоксическую аденому и др. (см. Тиреотоксикоз). Снижение функции щитовидной железы (см. Гипотиреоз) обусловливает уменьшение основного обмена.

Выраженные изменения О. о. наблюдаются при патологии передней доли гипофиза, например снижение О. о. при гипопитуитаризме (см. Гипоталамо-гипофизарная недостаточность) или удалении гипофиза. Роль других гормонов в генезе механизмов нарушения О. о. недостаточно изучена. Гипокортицизм обычно сопровождается снижением О. о., однако у больных аддисоновой болезнью его снижение является непостоянным симптомом. Гормон поджелудочной железы инсулин снижает О. о. за счет своего угнетающего действия на катаболические процессы. Способность этого гормона уменьшать теплопродукцию используют при экспериментальной гибернации. Удаление поджелудочной железы, а также сахарный диабет приводят к повышению О. о., что, вероятно, обусловлено не только выпадением прямого влияния инсулина на теплопродукцию, но и метаболическими изменениями, в частности повышением уровня свободных жирных кислот и кетоновых тел, которые в больших концентрациях способны угнетать процессы окислительного фосфорилирования.

Изменения О. о. часто наблюдаются при различных интоксикациях, инфекционно-лихорадочных заболеваниях. При этом выявлена независимость стимуляции окислительных процессов от самого факта существования лихорадки. Наиболее изученным является действие 2,4-a-динитрофенола, который считается классическим разобщителем окислительного фосфорилирования. Повышение О. о. при динитрофеноловой интоксикации, как и при действии тиреоидных гормонов, характеризуется большим приростом теплопродукции, несоразмерным с потреблением кислорода. Другие токсины могут повышать О. о. либо за счет разобщения окислительного фосфорилирования (дифтерийный, стафилококковый и стрептококковый токсины, салицилаты), либо за счет иных, не до конца выясненных причин (например, эндотоксины). Имеются данные, что повышение О. о., вызываемое инфекционно-токсическими агентами, связано с действием гормонов щитовидной железы.

Повышение О. о. характерно для поздних стадий развития злокачественных опухолей и особенно лейкозов. Причины этого не вполне установлены, но, по-видимому, сам клеточный рост как процесс, сопровождающийся усиленным распадом макроэргических соединений с увеличением образования вторичной теплоты, не исчерпывает механизмов повышения теплопродукции в этих случаях.

Гипоксия обычно характеризуется повышением О. о. за счет повышения интенсивности деятельности систем органов дыхания и кровообращения, а также накопления токсических продуктов межуточного обмена. Вместе с тем очень тяжелые степени гипоксии сопровождаются снижением О. о. При анализе влияния гипоксии необходимо учитывать ее частое сочетание с гиперкапнией, поскольку значительный избыток углекислоты угнетает теплопродукцию. Анемии обычно протекают с повышением О. о., в генезе которого могут играть роль токсические продукты метаболизма. Фактором, обусловливающим изменение О. о., является длительное голодание, при котором включаются механизмы резкого ограничения энерготрат, приводящие к снижению О. о.

30. Мышечная работа значительно увеличивает расход энергии, поэтому суточный расход энергии у здорового человека, проводящего часть суток в движении и физической работе, значительно превышает величину основного обмена. Это увеличение энерготрат составляет рабочую прибавку, которая тем больше, чем интенсивнее мышечная работа.

 

При мышечной работе освобождается тепловая и механическая энергия. Отношение механической энергии ко всей энергии, затраченной на работу, выраженное в процентах, называется коэффициентом полезного действия. При физическом труде человека коэффициент полезного действия колеблется от 16 до 25 % и составляет в среднем 20 %, но в отдельных случаях может быть и выше.

 

Коэффициент полезного действия изменяется в зависимости от ряда условий. Так, у нетренированных людей он ниже, чем у тренированных, и увеличивается по мере тренировки.

 

Затраты энергии тем больше, чем интенсивнее совершаемая организмом мышечная работа. Степень энергетических затрат при различной физической активности определяется коэффициентом физической активности (КФА), который представляет собой отношение общих энерготрат на все виды деятельности за сутки к величине основного обмена. По этому принципу все мужское население разделено на 5 групп (табл. 10.5)

 

Значительные различия энергетической потребности в группах зависят от пола (у мужчин больше), возраста (снижаются после 40 лет), степени активности отдыха и уровня коммунального обслуживания.

 

 В старости энерготраты снижаются и к 80 годам составляют 8373—9211 кДж (2000—2200 ккал).