| |
Профилактика заболеваний средствами нетрадиционной медицины:
Профилактика при нарушении обмена веществ:
Обмен веществ и энергии - совокупность процессов превращения веществ и энергии, происходящих в живых организмах, и обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой. Является основой жизнедеятельности и принадлежит к числу важнейших специфических признаков живой материи, отличающих живое от неживого. В процессе обмена поступившие в организм вещества путем хим. изменений превращаются в собственные вещества тканей и в конечные продукты, к-рые выводятся из организма. При этих хим. превращениях освобождается и поглощается энергия. Обмен веществ, или метаболизм, представляет собой процесс, в к-ром участвует множество ферментных систем и к-рый обеспечен сложнейшей регуляцией на разных уровнях.
Для понимания сущности обмена веществ и энергии в живой клетке нужно учитывать ее энергетическое своеобразие. Все части клетки имеют примерно одинаковую температуру, т. е. клетка изотермична. Различные части клетки мало отличаются и по давлению. Т. о., клетки не способны использовать тепло в качестве источника энергии, т. к. работа при постоянном давлении может совершаться лишь при переходе тепла от более нагретой зоны к менее нагретой. Поэтому живую клетку можно рассматривать как изотермическую химическую машину.
С точки зрения термодинамики живые организмы являются открытыми системами, поскольку они обмениваются энергией и веществом с окружающей средой. Однако живые организмы не находятся в равновесии с окружающей средой и поэтому могут быть названы неравновесными открытыми системами. Тем не менее при наблюдении в течение определенного отрезка времени в хим. составе организма видимых Изменений не происходит. Кажущееся постоянство хим. состава живого организма объясняется тем, что скорость переноса вещества и энергии из среды в систему точно уравновешивается скоростью переноса из системы в среду.
Источник углерода и энергии для жизнедеятельности. Все клетки можно разделить на большие группы в зависимости от того, в какой форме они получают из окружающей среды углерод и энергию. По форме получаемого углерода клетки делят на аутотрофные - "сами себя питающие", использующие в качестве единственного источника углерода двуокись углерода СО2 (углекислый газ), из к-рой они способны строить все нужные им углеродсодержащие соединения; и гетеротрофные - "питающиеся за счет других", не способные усваивать СО2 и получающие углерод в форме сравнительно сложных органических соединений, таких, напр., как глюкоза. В зависимости от формы потребляемой энергии клетки бывают фототрофными - непосредственно использующими энергию солнечного света, и хемотрофными - живущими за счет хим. энергии, освобождающейся в ходе окислительно-восстановительных реакций.. Подавляющее большинство аутотрофных организмов является фототрофными, или фототрофами. Это зеленые клетки высших растений, сине-зеленые водоросли, Фотосинтезирующие бактерии. Гетеротрофные организмы чаще всего ведут себя как хемотрофные, или хемотрофы. К гетеротрофным организмам относятся все животные, большая часть микроорганизмов, нефотосинтезирующие клетки растений. Исключение представляет небольшая группа бактерий (водородные, серные, железные и денитрофицирующие), к-рые по форме используемой энергии являются хемотрофами, но в то же время источником углерода для них служат СО2. Гетеротрофные клетки, в свою очередь, можно разделить на два больших класса: аэробы, к-рые в качестве конечного акцептора электронов в дыхательной цепи используют кислород, и анаэробы, где такими акцепторами служат другие вещества. Многие клетки (факультативные анаэробы) могут существовать как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Клетки, совершенно не способные использовать кислород и даже гибнущие в его атмосфере, получили название облигатных анаэробов.
Между обменом вещества и обменом энергии существует одно принципиальное различие. Земля не теряет и не получает сколько-нибудь заметного количества вещества. Вещество в биосфере обменивается по замкнутому циклу и т. о. используется многократно. Обмен энергией осуществляется иначе. Она не возвращается целиком по замкнутому циклу, а частично рассеивается во внешнее пространство. Поэтому для поддержания жизни на Земле необходим постоянный приток энергии Солнца. Количество энергии, участвующей в биол. круговороте, огромно. За один год в процессе фотосинтеза на земном шаре поглощается ок. 1021 кал солнечной энергии. Хотя это составляет лишь 0, 02% всей энергии Солнца, это неизмеримо больше, чем та энергия, к-рая используется всеми машинами, созданными руками человека. Столь же велико количество участвующего в круговороте вещества (годовой оборот углерода составляет 33-Ю9 т).
Баланс энергии определяют на основании учета калорийности вводимых пищевых веществ и количества выделенного тепла, к-рое может быть измерено или рассчитано. При этом надо учитывать, что абсолютная величина калорийности может отличаться от физиол. калорической (энергетической) ценности пищевых веществ, т. к. некоторые вещества в организме полностью не сгорают, а образуют конечные продукты обмена, еще способные к дальнейшему окислению. В первую очередь это относится к белкам, азот к-рых выделяется из организма гл. обр. в виде мочевины, сохраняющей нек-рый потенциальный запас калорий.
Влияние различных условий на обмен веществ и энергии. Интенсивность обмена, оцениваемая по общему расходу энергии, может меняться в зависимости от многих условий и в первую очередь от физической работы. Однако и в состоянии полного покоя обмен веществ и энергии не прекращается, и для обеспечения непрерывного функционирования внутренних органов, поддержания тонуса мышц и др. расходуется энергия. Для оценки индивидуальных особенностей обмена веществ принято определять интенсивность обмена в так наз. стандартных условиях, т. е. при полном физическом и психическом покое, в положении лежа, через 14 ч после последнего приема пищи, при окружающей температуре, обеспечивающей ощущение комфорта. Полученную величину называют основным обменом. Так, у молодых мужчин основной обмен составляет 1300- 1600 ккал/сутки или 40 ккал/м2/ч. С возрастом (начиная с 5 лет) величина основного обмена неуклонно снижается (с 52, 7 ккал/м2/ч у шестилетних мальчиков до 34, 2 ккал/м2/ч у мужчин 75-79 лет). У женщин величина основного обмена на 6-10% ниже, чем у мужчин. С повышением температуры тела на 1° величина основного обмена у человека увеличивается приблизительно на 13%. Возрастание интенсивности обмена наблюдают также при снижении температуры окружающей среды ниже зоны комфорта. При сравнении основного обмена у лиц с разным весом тела было замечено, что обмен делается более интенсивным с увеличением размеров тела, однако прямой пропорциональности между основным обменом и массой тела не отмечено; большее соответствие наблюдается между основным обменом и поверхностью тела, т. к. именно поверхность тела
Среди факторов, влияющих на обмен веществ и энергии, имеет значение особое свойство пищи, называемое ее специфически-динамическим действием (СДД). При потреблении человеком или животным пищевых продуктов теплоотдача возрастает на величину, превышающую количество калорий, содержащихся в принятой пище. Это свойство, к-рое оказалось различным для разных пищевых веществ, и было названо СДД. Наиболее высоким СДД отличаются белки. Принято считать, что прием белка с потенциальной калорической ценностью 100 ккал увеличивает энергетический обмен до 130 ккал, то есть СДД составляет 30%. У углеводов и жиров СДД находится в пределах 4-6%. Главным в механизме СДД следует считать влияние пищевых продуктов на промежуточный обмен. Так, расчеты показали, что количество калорий, затрачиваемое на образование 1 моля АТФ при метаболизме белков, примерно на 30% выше, чем при обмене жиров и углеводов.
Самым высшим уровнем регуляции, наиболее совершенной ее формой является нервная регуляция. Нервная система, в частности ее центральные отделы, выполняет в организме высшие интегративные функции. Получая сигналы из окружающей среды и от внутренних органов, ц. н. с. преобразует их и направляет импульсы к тем органам, изменение скорости метаболизма в к-рых необходимо в данный момент для выполнения определенной функции. Чаще всего свою регулирующую роль нервная система осуществляет через железы внутренней секреции, усиливая или подавляя поступление гормонов в кровь. Хорошо известно влияние эмоций на метаболизм, напр. предстартовое повышение показателей обмена веществ и энергии у спортсменов, усиленное образование адреналина и связанное с этим повышение концентрации глюкозы в крови у студентов во время экзаменов и др. Во всех случаях действие нервной системы на обмен веществ и энергии направлено на наиболее эффективное приспособление организма к изменившимся условиям.
Нарушения обмена веществ и энергии лежат в основе всех функциональных изменений и органических повреждений органов и тканей, ведущих к возникновению болезни. Происходящие при этом изменения в протекании хим. реакций сопровождаются большими или меньшими сдвигами в энергетических процессах. Различают 4 уровня, на к-рых могут происходить нарушения обмена веществ и энергии: молекулярный; клеточный; органный и тканевой; целостный организм. Нарушения обмена веществ и энергии на любом из этих уровней могут носить первичный или вторичный характер. Во всех случаях они реализуются на молекулярном уровне, на к-ром изменения обмена веществ и энергии и приводят к нарушениям функций организма.
Нормальное протекание метаболизма на молекулярном уровне обусловлено гармоничным сочетанием процессов катаболизма и анаболизма. При нарушении катаболических процессов прежде всего возникают энергетические трудности, нарушаются регенерация АТФ, а также поступление необходимых для биосинтетических процессов исходных субстратов анаболизма. В свою очередь, первичное или связанное с изменениями процессов катаболизма повреждение анаболических процессов ведет к нарушению воспроизведения функционально важных соединений - ферментов, гормонов и др. Повреждение различных звеньев метаболизма по своим последствиям неравнозначно. Наиболее существенные, глубокие нарушения катаболизма происходят при повреждении системы биологического окисления (блокада ферментов тканевого дыхания, гипоксия и пр.) или при повреждении механизмов сопряжения тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования (напр., эффект их разобщения при тиреотоксикозе). Клетки лишаются основного источника энергии. Примерно на две трети сокращается выработка энергии в реакциях катаболизма при блокировании цикла трикарбоновых к-т, в частности его ключевой реакции - синтеза лимонной к-ты. При нарушении нормального течения гликолитических процессов (гликолиза, гликогенолиза) организм лишается способности адаптироваться к гипоксии, что особенно отражается на функционировании мышечной ткани.
Нарушение использования углеводов, уникальных метаболических источников энергии в условиях недостатка кислорода, является одной из причин существенного снижения мышечной силы у больных сахарным диабетом. Ослабление гликолитических процессов затрудняет метаболическое использование углеводов (см. Углеводный обмен), ведет к гипергликемии, переключению биоэнергетики на липидные и белковые субстраты, к угнетению цикла трикарбоновых к-т. Возникают условия для накопления недоокисленных метаболитов - кетоновых тел, усиливается распад белков, интенсифицируется глюконеогенез. Развиваются ацетонемия (см. Кетоновые тела), азотемия, ацидоз. Утилизация липидов (см. Жировой обмен) затрудняется при торможении процессов липолиза (гидролитического расщепления молекул различных липидов), угнетении активирования жирных к-т, фосфорилирования глицерина. Последние два процесса страдают при недостаточной регенерации (восстановлении) высокоэргических (богатых энергией) соединений. Катаболизм белков и аминокислот может нарушаться при отклонениях в процессах протеолиза, трансаминирования, дезаминирования, расщепления углеродных скелетов аминокислот и при несостоятельности систем обезвреживания азотистых шлаков.
В зависимости от специфической роли тех или иных органов и систем при нарушении их функций страдают взаимоотношения внутриклеточного метаболизма с окружающей средой, ухудшается адаптация клеток к изменению условий окружающей среды или нарушаются метаболическое постоянство внутренней среды организма и регуляторные процессы. Особенно опасно нарушение биоэнергетики головного мозга. Резервные энергетические возможности позволяют мозгу переносить прекращение доставки энергетических субстратов (прежде всего глюкозы) и кислорода не более чем в течение 3-5 мин.
На уровне целостного организма при нарушении обмена веществ и энергии ведущее значение имеет расстройство процессов регуляции (выпадение регуляторных сигналов, их усиление или дискоординация вследствие гипофункции, гиперфункции и дисфункции ц. н. с. и желез внутренней секреции). Нарушения иннервации органов и тканей ведут к расстройствам трофики, механизмы к-рых связаны с дискоординацией или выпадением функцональных взаимосвязей в различных отделах нервной системы, а также с изменением нормальных взаимодействий медиаторов с клетками. Ослабление или усиление выработки гормонов, нарушение процессов их депонирования, выброса в кровь, транспорта, взаимодействия с рецепторами клеток-мишеней, инактивации ведут к развитию характерных расстройств обмена веществ и энергии организма в целом, как это имеет место при сахарном диабете, диффузном токсическом зобе, гипотиреозе и др. Крайними формами проявления этих расстройств являются ожирение и кахексия, сопровождающиеся глубокими нарушениями согласованности между процессами катаболизма и анаболизма.
Нарушения обмена веществ и энергии могут быть обусловлены действием как внешних, так и внутренних факторов. Внешними факторами являются качественные и количественные нарушения питания, поступление чужеродных токсических веществ (в т. ч. бактериальных токсинов), проникновение в организм патогенных микроорганизмов и вирусов. Недостаток незаменимых аминокислот и жирных к-т, микроэлементов, витаминов, несбалансированность содержания белков, жиров и углеводов в пище, несоответствие количественного (по калорийности) и качественного состава пищи конкретным энерготратам организма, существенные сдвиги в величине парциального давления кислорода и СО2 во вдыхаемом воздухе, появление во вдыхаемом воздухе угарного газа СО, окислов азота, других токсических газов, попадание в организм ионов тяжелых металлов, соединений мышьяка, цианидов, канцерогенов и др. ведут к нарушениям обмена веществ и энергии. Конечными объектами воздействия всех перечисленных факторов чаще всего являются ферменты.
К внутренним факторам, вызывающим нарушения обмена веществ и энергии, относятся генетически обусловленные дефекты в процессе синтеза или действия ферментов, дыхательных пигментов и транспортных белков (гемоглобина, трансферрина, церулоплазмина и др.), иммуноглобулинов, белковых и пептидных гормонов, структурных компонентов биол. мембран и др. В результате генетически обусловленного блокирования какого-либо фермента или системы ферментов в организме накапливаются их непревращенные субстраты - предшественники нарушенной стадии метаболизма. Генетически обусловленное блокирование гидролитических ферментов ведет к развитию так наз. болезней накопления (гликогенозов, гликозидозов, липидозов и др.). В нек-рых случаях накапливаются непревращенные соединения - продукты промежуточного обмена, метаболиты, нередко оказывающие токсическое действие на организм в результате ингибирования тех или иных ферментов (напр., галактоза или галактит при галактоземии, фенилпировиноградная к-та при фенилкетонурии). Нарушение нормального синтеза нек-рых, особенно важных функциональных белков, напр. гемоглобина (гемоглобинопатии), может привести к тяжелой тканевой гипоксии или к другим, не менее опасным состояниям. Известно большое число других болезней, характер расстройства обмена веществ и энергии при к-рых определяется функциональной ролью дефектного белка.
Неравномерными, разнонаправленными изменениями обмена веществ и энергии, ведущими к снижению адаптационных возможностей организма и способствующими возникновению болезней, характеризуется старение. При старении уменьшается количество метаболически активных белков и растет масса белков, метаболически инертных; неравномерно изменяются содержание и активность отдельных ферментов, соотношение их множественных форм, интенсивность синтеза, что служит причиной нарушения нормального течения ряда метаболических циклов. Величина основного обмена у пожилых и старых людей снижается. Старческий организм становится более чувствительным к недостатку кислорода. При старении уменьшается интенсивность дыхания многих тканей (тканей миокарда, мозга, почек и др.), причем снижается интенсивность не только окисления, но и фосфорилирования. В клетках уменьшается число митохондрий, и это ограничивает возможность клетки образовывать высокоэргические соединения, т. е. создавать запасы энергии. Весь комплекс изменений обмена веществ и энергии при старении ограничивает функциональные возможности клеток и органов и способствует развитию их недостаточности при повышенных нагрузках.
Лечение болезней обмена веществ и энергии основывается на подборе соответствующей диеты, гормонотерапии, использовании для лечения веществ, имеющих специфическое сродство к отдельным железам внутренней секреции, терапии заболевания, являющегося причиной нарушения обмена веществ и энергии, и т. д. Кардинальное решение задачи лечения этих болезней связано с успехами генетической инженерии и направленной регуляции активности ферментов. Любое вмешательство в обменные процессы больного ребенка должно контролироваться с помощью соответствующих биохимических тестов. Энзимотерапия и индуцирование ряда ферментов с помощью введения гормонов коры надпочечников или щитовидной железы, а также нек-рых лекарственных средств и витаминов занимают все более заметное место в ряду мероприятий по коррекции нарушенного обмена веществ и энергии у детей. Отмечается так наз. пубертатный скачок роста, в механизме которого соматотропный гормон (гормон роста) не играет существенной роли (его концентрация в крови в этот период не повышается). Несомненное стимулирующее влияние на метаболизм в пубертатном периоде оказывает активация функции щитовидной железы. Допускают также, что в период полового созревания снижается интенсивность липолитических процессов. В дальнейшем регуляция гомеостаза у подростков становится устойчивой, поэтому тяжелых клин. синдромов, связанных с нарушением регуляции обмена, ионного состава жидкостей тела, кислотно-щелочного равновесия, в этом возрасте почти не встречается.
Основными путями профилактики нарушений обмена веществ и энергии являются так наз. сбалансированное питание, т. е. питание, качественный и количественный состав к-рого научно обоснован, включающее все витамины и микроэлементы в оптимальных для организма соотношениях, а также рациональный режим труда и отдыха, защита окружающей среды от токсичных веществ; в профилактике эндогенных нарушений (молекулярных болезней) - медико-генетическое консультирование, ранняя диагностика и лечебное питание.
|
