Нарушение обмена веществ
Обмен веществ- основное жизненное свой свойство организма, с прекращением обмена веществнаступает смерть. Обмен веществ включает два взаимосвязанных процесса: усвоениепоступающих в организм веществ — ассимиляцию и их распад — диссимиляцию. Впроцессе ассимиляции образуются сложные органические вещества, идущие напостроение клеток организма и межклеточных структур, а при диссимиляции сложныеорганические вещества распадаются, превращаясь в более простые. Процессдиссимиляции сопровождается выделением значительного количества энергии,необходимой для жизнедеятельности организма. Конечные продукты распада, не участвующиев дальнейших превращениях удаляются из организма. Главной особенностью процессадиссимиляции является то, что при кислородном процессе распада большая частьэнергии (около 55%) запасается в виде АТФ и веществ (главным образом в новомсинтезе органических веществ).
В обмене веществ участвуют белки, жиры, углеводы, вода,минеральные соли и витамины. Все процессы обмена веществ взаимосвязаны. Интенсивностьобмена веществ зависит от возраста человека, характера выполняемой работы,климатических и других факторов. Обмен веществ регулируется нервной системой игуморальными факторами. При заболеваниях происходят различные изменения вобмене веществ, иногда они являются основными признаками заболевания. Например,при подагре в крови повышено содержание мочевой кислоты и происходит ееотложение в суставах, сухожилиях и хрящах. Изменения в обмене веществ могутнаблюдаться при нарушении деятельности эндокринных желез, недостаточномпоступлении в организм витаминов, при поражении некоторых отделов нервнойсистемы, например гипоталамуса.
Белки, поступившие с пищей в организм, под воздействиемферментов пищеварительного тракта распадаются до аминокислот, которые всасываютсяв кровь и разносятся ею по всему организму. В клетках органов и тканей из нихсинтезируются белки, свойственные человеку. Не использованная часть белковподвергается распаду и удаляется из организма, а освобождающаяся энергияиспользуется в других реакциях (энергетическая функция белков). Белкинеобходимы не только для построения клеточных структур (строительная функция),но являются составной частью ферментов, гормонов и некоторых других веществ.Белки входят в состав ферментов в качестве катализаторов многих реакций(каталитическая функция) и антител (защитная функция).
Конечными продуктами распада белков в организме являютсявода, углекислый газ и азотсодержащие вещества (аммиак, мочевая кислота и др.).Продукты распада белков выводятся из организма через органы выделения. Белки ворганизме в запас не откладываются (или почти не откладываются). В здоровомвзрослом организме количество поступившего азота равно количеству выведенного,т.е. белка распадается столько же, сколько его поступает (азотистоеравновесие). В детском растущем организме синтез белков превышает их распад(положительный азотистый баланс). При тяжелых заболеваниях и при голодании, атакже часто у очень пожилых людей может наблюдаться отрицательный азотистыйбаланс: количество выведенного азота превышает количество введенного. В белкахв среднем содержится 16% азота, т.е. вес белков в 6,25 раза превышает весимеющегося в них азота (расчет на 100 г белка). Полученное количество азотаумножают на 6,25 и получают количество белка в граммах. Суточная потребность вбелках — в среднем 100-118 г; она зависит от возраста, характера профессии идругих условий. Длительный недостаток белков вызывает тяжелые нарушения ворганизме: задержку роста и развития у детей, изменения в ферментативныхсистемах организма, в железах внутренней секреции и др. Положительный азотистыйбаланс у взрослого человека может быть при росте новообразований — ростеклеток, не свойственных организму. Если вовремя обнаружить этот процесс, товозможно своевременное лечение.
Сложные углеводы, поступающие в организм с пищей,расщепляются в пищеварительном тракте до моносахаридов, которые поступают вкровь, а затем — в печень, где из глюкозы синтезируется гликоген. По меренадобности он снова превращается в глюкозу, которая и разносится по организмукровью. Содержание глюкозы в крови поддерживается на одном уровне (около 0,1%).Печень регулирует содержание сахара в крови: в ней содержится около 300 гуглеводов в виде гликогена. При поступлении значительного количества сахара илиглюкозы (150-200 г) с пищей уровень сахара в крови повышается (пищеваягипергликемия). Избыток сахара выводится с мочой, т.е. в моче появляетсяглюкоза — наступает глюкозурия. При нарушении внутрисекреторной деятельностиподжелудочной железы наступает заболевание, носящее название сахарной болезни,или сахарного диабета. При сахарном диабете уровень сахара в крови повышается иначинается усиленное выделение сахара с мочой (в течение дня может выделиться смочой до 500 г сахара). Гликоген откладывается не только в печени, он можетнакапливаться в мышцах. При необходимости глюкоза поступает в кровь, как изгликогена печени, так и из гликогена, содержащегося в мышцах. Глюкоза не толькоструктурный компонент цитоплазмы клеток, но и необходимый компонент их роста(источник энергии), она очень важна для работы нервной системы (гликогеноткладывается и в нервных клетках). Если концентрация сахара в крови понизитсядо 0,04%, то начинаются судороги, бред, потеря сознания и т. д. — нарушаетсядеятельность центральной нервной системы. Достаточно такому больному датьпоесть обычного сахара или ввести в кровь глюкозу, как все нарушения исчезают.Резкое и длительное понижение сахара в крови — гипогликемия может повлечь болеерезкие нарушения деятельности организма и привести к смерти. При недостаточномпоступлении углеводов с пищей они могут образовываться из белков и жиров.
Углеводы легко распадаются и являются главным источникомэнергии в организме, особенно при физических нагрузках. Суточная потребность человекав углеводах в среднем составляет 450-500 г. Центр регуляции содержания сахара вкрови находится в продолговатом и промежуточном (подбугровая область) мозге.Высшие центры находятся в коре больших полушарий. Адреналин — гормон мозговогослоя надпочечников — способствует превращению гликогена в глюкозу и усиливаетокислительные процессы в клетках. Его действие противоположно инсулину, которыйспособствует проникновению глюкозы в клетки и синтезу гликогена. В регуляцииуглеводного обмена также принимают участие и другие гормоны: гормоны корынадпочечников, передней доли гипофиза и щитовидной железы.
Жиры, как иуглеводы, используются организмом как источник энергии. При окислении жиравыделяется в два с лишним раза больше энергии, чем при окислении такого жеколичества углеводов и белков: при окислении 1 г жира выделяется 9,3 ккалтепла, 1 г углеводов — 4,1 ккал, 1 г белка — 4,1 ккал.
Образующийся при распаде жиров глицерин легко всасывается, ажирные кислоты всасываются только после омыления. В организме человека изглицерина и жирных кислот образуется жир, свойственный только организмучеловека. Жир входит в состав клеток, а невостребованные организмом количестважира откладываются в запас в виде жировых капель. Жир откладывается преимущественнов подкожной клетчатке, сальнике, вокруг почек, содержится в печени и мышцах. Учеловека жир составляет 10-20% веса, а при ожирении — до 50%. При ожирениинарушаются обменные процессы. Жир синтезируется не только из потребленногожира, но и из белков и углеводов. При голодании из жиров образуются углеводы,используемые в качестве источника энергии. В регуляции жирового обмена большуюроль играет центральная нервная система, а также многие железы внутреннейсекреции (половые, гипофиз, щитовидная, надпочечники).
Гормональная регуляция белкового обмена еще менее изучена,чем гормональная регуляция обмена липидов. Поскольку рост состоит в отложениинового белка в цитоплазме, какую-то роль в этой регуляции играет гипофизарныйгормон роста, но механизм его действия известен мало. В регуляции белковогообмена участвуют также инсулин, половые гормоны и кортизол, выделяемый коройнадпочечников. Весьма важную роль в сохранении жизни организма играет обменлипоидов, или жироподобных веществ, входящих в состав нервной ткани иучаствующих в ее деятельности. По своему строению липоиды близки некоторымгормонам и, по-видимому, являются основой для образования половых гормонов,гормона коры надпочечников и витамина D.
Вода и минеральные соли не являются источниками энергии и питательнымивеществами, но их роль чрезвычайно важна. Вода составляет до 65% весаорганизма, а у детей — до 80%. Без пищи, но при наличии воды (ее потреблении)человек может обходиться 40-50 дней, а без воды погибает через несколько дней. Водаи минеральные соли создают внутреннюю среду организма, являясь основной частьюплазмы, лимфы и тканевой жидкости. Растворенные в воде минеральные солиподдерживают постоянное осмотическое давление, необходимое для нормальнойжизнедеятельности клеток организма. Вода в небольшом количестве образуется ворганизме в ходе окисления питательных веществ, особенно много ее получаетсяпри окислении жиров (118 г воды при окислении 100 г жиров). Вода поступает ворганизм при питье и с пищей, выделяется, в основном, почками (1,5 л), частично- с выдыхаемым воздухом (500 мл) и при испарении с поверхности кожи (500 мл). Суточнаяпотребность взрослого человека в воде составляет 2-2,5 л, она может колебатьсяв зависимости от климатических условий и условий работы. В жаркую погоду водапотребляется в большом количестве, равно как и при работе в горячих цехах. Водаявляется растворителем многих веществ, в ней протекают все физико-химическиереакции организма, она играет важную роль в транспорте веществ. Отношениеколичества потребленной воды к количеству выделенной называется воднымбалансом; важно, чтобы приход воды покрывал расход, в противном случае врезультате потери воды наступают серьезные нарушения жизнедеятельностиорганизма.
С пищей в организм вводится около 15 химических элементов,часть которых поступает в ничтожно малых количествах. В сутки человеку требуетсядо 10 г поваренной соли, 1 г калия, 0,3 г магния, 1,5 г фосфора, 0,8 г кальция,0,012 г железа, 0,001 мг меди, 0,0003 г марганца и 0,00003 г йода. Соли распределеныв разных клетках и тканях организма неравномерно. Так, много солей натриясодержится в плазме и межклеточной жидкости; солей калия в клетках больше, чемв жидких средах организма; кости содержат много кальция и фосфора; гемоглобин — медь и железо, а клетки щитовидной железы — йод. Поскольку минеральные веществапостоянно выводятся из организма, они должны быть в равном количествевосполнены с приемом пищи. Отсутствие солей в пищевом рационе может привести ксмерти быстрее, чем полное голодание. Необходимость в поваренной солиобусловлена тем, что ее раствор играет главную роль в поддержании осмотическогодавления. Соли кальция необходимы для поддержания деятельности сердца: при их отсутствиидеятельность сердца замедляется и вскоре полностью прекращается. Соотношениесолей калия и кальция также важно для нормальной деятельности мышцы сердца.Ионы натрия, калия, кальция и хлора играют роль в процессах возбуждения иторможения, мышечного сокращения. Соли, которые необходимы в минимальныхколичествах (микроэлементы), также важны для нормального функционированияорганизма (например, кобальт входит в состав витамина В12; цинк, входит всостав фермента — угольной ангидразы, связывающей углекислый газ крови; фторпредупреждает разрушение зубов и др.).
Рациональное питание должно полностью покрывать потребность человекав энергии и пластических веществах. В суточный рацион человека, незанимающегося физическим трудом, должно входить около 100 г белка, 90 г жира и400 г углеводов (около 3 000 ккал); необходимы минеральные соли, витаминыи вода. При физической нагрузке растет потребность в энергии и пластическихвеществах, в связи с этим в диете должно увеличиваться содержание не толькожиров и углеводов, но и белков.
Рекомендуется около 50% белков и жиров потреблять в видепродуктов животного происхождения и при увеличении калорийности пищи сохранятьсоотношение белков, жиров и углеводов — 1:1:4. В таком соотношении продуктылучше усваиваются. Одностороннее питание (преобладание или белковой, илиуглеводной пищи) нецелесообразно, так как оно нарушает процессы пищеварения иобмена веществ. Для снижения веса тела следует снизить прием углеводов.Суточная потребность в энергии для лиц
разныхкатегорий труда (в килокалориях)
Людиумственного труда -2800
Люди, занятыена механизированных производствах — 3000
Рабочиефизического труда (частичная либо отсутствующая
механизация) — 3200
Лица,выполняющие тяжелую мышечную работу- 3700
Обмен веществ сопровождается обменом энергии — оба процессавзаимосвязаны. Выделенная при диссимиляции энергия расходуется в виде механической(в мышцах), электрической (нервная и другие ткани), химической (синтез новыхвеществ) и других видов энергии. Важно, что все эти виды энергии превращаются втепловую, выделяющуюся в окружающую среду. Интенсивность обмена веществ можноопределить по количеству образовавшегося в организме тепла. В среднеморганизмом человека усваивается около 90% поступивших питательных веществ.Расход энергии в организме поддается учету. При прямой калориметрии количествовыделенной теплоты определяют в специальных камерах, при непрямой калориметриис помощью специальных приборов устанавливают объем вдыхаемого кислорода и выдыхаемогоуглекислого газа (газообмен) и высчитывают дыхательный коэффициент (отношениеобъема выдохнутого углекислого газа к объему поглощенного кислорода — СО2/О2),пользуясь которым по специальным таблицам можно подсчитать расход энергии.
Основной обмен — количество энергии, расходуемое организмомтолько на поддержание жизни, т.е. на процессы, происходящие при полном покое(работа сердца, сокращение дыхательных мышц, мочеобразование, выделениегормонов и т.д.). Величина основного обмена меняется в зависимости от пола,веса, возраста человека и других факторов. Она колеблется в пределах от1 000 до 2 000 больших калорий в сутки у взрослых мужчин и от1 000 до 1 700 у женщин (в среднем по 24 больших калории на килограммвеса). При физических нагрузках помимо основного обмена происходит дополнительнаязатрата энергии (рабочий обмен организма). Общая затрата энергии, такимобразом, складывается из основного и рабочего обменов и при высоких физическихнагрузках может достигать 5 000 и более больших калорий. Существует прямаязависимость между обменом веществ и теплообразованием: повышение обмена веществсопровождается усилением теплообразования и, наоборот, при понижении обменавеществ снижается и теплообразование. Теплоотдача осуществляется через кожу прииспарении пота, с выдыхаемым воздухом, с мочой и калом. Регуляция теплоотдачиоснована в значительной степени на изменении объема крови, протекающей через сосудыкожи, и на интенсивности потоотделения. При расширении сосудов кожи и усиленномпритоке крови теплоотдача повышается, а при сужении сосудов и уменьшениипритока крови — снижается. Процесс теплоотдачи и теплообразования регулируетсянервной системой — «тепловой центр» расположен в промежуточном отделе мозга.
В организме здорового человека между образованием тепла и егоотдачей существует равновесие: в окружающую среду выделяется столько тепла, сколькоего образуется, благодаря чему температура тела поддерживается на одном уровне.Средняя температура тела при измерении в подмышечной впадине составляет 36,5 — 36,9ºС. Наиболее низкая температура отмечается с 4 до 6 часов, наиболеевысокая — с 16 до 18 часов. При заболевании наблюдается повышение температурытела вследствие нарушения теплорегуляции; повышение ее свыше 41ºС являетсяугрожающим для организма, так как нарушаются жизненные процессы, протекающиепри определенных границах температуры. При высокой температуре резко повышаетсяобмен веществ: усиливается распад собственных белков (отрицательный азотистыйбаланс), учащаются работа сердца и дыхание, повышается кровяное давление и т.п.При интенсивной мышечной работе повышение температуры может привести ктепловому удару, особенно в условиях высокой температуры воздуха. Придлительном охлаждении температура тела по сравнению с нормальной можетпонизиться, т.е. может развивается гипотермия. В условиях жаркого климата или вгорячих цехах главным средством охлаждения тела является потоотделение. Человекв сутки может терять с потом до 9-15 л воды и отдавать 5 000-9 000ккал тепла (1 мл воды отнимает 0,58 ккал). При изменении температуры внешнейсреды рефлекторно изменяется работа желез внутренней секреции: щитовиднойжелезы, надпочечников и поджелудочной железы (их гормоны усиливаютокислительные процессы). Гипофиз тормозит секрецию гормона щитовидной железы,снижает обмен веществ и снижает температуру тела.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Белоусов Ю.Б., Моисеев В.С., Лепахин В.К. Клиническаяфармакология и фармакотерапия. — М.: «Универсум паблишинг» 1997.
2. Большая медицинская энциклопедия – М. 1987.
3. Милькаманович В.К. Методическое обследование, симптомы исимптомокомплексы в клинике внутренних болезней. Справочно-методическое пособие.–Минск: Полифакт – альфа. 1995.
4. Неотложные состояния в практике врача-терапевта. Под ред.Сизых Т.П. — Иркутск 1994.