Состав пищи. 
Экология человека. 
Питание

Если рассматривать питание как биохимический процесс, то следует иметь в виду, что для организма «безразлично», «нравится» ли нам то или иное блюдо. Для нормального функционирования ему необходимо получать воду, а также около 50 различных веществ, снабжающих его энерги;

ей (углеводы, жиры), строительным материалом (белки, отчасти жиры), минеральными солями, витаминами и клетчаткой. Это так называемые питательные вещества, или нутриенты. Оптимальный пищевой рацион включает их в соотношениях, которые варьируют в зависимости от пола, возраста, активности, функции эндокринных желез, размеров тела, состояния окружающей среды.

Основные питательные вещества. Теоретически, источниками энергии могут служить не только углеводы и жиры, но и белки — в том случае, если их потребление превышает потребности организма в поступлении аминокислот. Однако некоторые обстоятельства ограничивают использование белков в качестве преимущественного источника энергии. Прежде всего белок в качестве главного источника энергии имеет тот недоста ток, что нуждается в эффективном механизме для удаления избыточного азоia. Для организма человека подобная длительная нагрузка на выделительный аппарат (прежде всего почки) может оказаться непосильной. Кроме того, небольшие количества углеводов (эквивалентные примерно 50 г глюкозы в сутки) и жиров требуются для получения незаменимых жирных кислот (в особенности линолевой). Лишенная жиров пища неприятна на вкус, а очень высокое содержание жира многие люди перенося! плохо. Наконец, углеводы — самый дешевый источник энергии, поступающей с пищей.

Если учесть эти ограничения, то становится понятным, что поступление с пищей основных питательных веществ — белков, жиров и углеводов — должно быть сбалансированным.

Белки. Организм не может использовать чужеродный белок непосредственно для строительства собственных клеток. В процессе усвоения белки должны быть расщеплены до составляющих их аминокислот, которые будут использованы затем для синтеза специфических дя конкретного организма белков.

Белки окисляются в организме не полностью: от молекулы белка отщепляются аминогруппы, которые выводя тся с мочой в форме мочевины. Поэтому при сгорании белка в калориметрической бомбе выделяется 22,61 кДж/г (5,4 ккал/г), а при его окислении в организме человека — всего 17,17 кДж/г (4,1 ккал/г).

Белки различаются по числу и видам содержащихся аминокислот. При синтезе белка организм должен получить все необходимые аминокислоты. Час п" из них может синтезироваться клетками из других веществ, но «(незаменимые» аминокислоты должны поступать с пищей (не могут быть синтезированы представителями определенного биологического вида). «Полноценные» для организма человека белки (т.е. содержащие все необходимые для него аминокислоты) содержатся в молоке, мясе, яйцах.

Всосавшиеся в кровеносное русло аминокислоты через воротную вену поступаю! в печень и разносятся с током крови к другим органам. Они использую гея организмом для синтеза новых и замены поврежденных белков, образования ферментов и гормонов. Запасаться аминокислоты нс могут: они подвергаются расщеплению в печени. При этом аминогруппа превращаемся в мочевину и выводимся с мочой, а остатки молекулы превращаются в гликоген и депонируются (запасаюгея) в печени.

Потребность в белке взрослого (т.е. нс растущего) индивидуума определяемся Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) как низший уровень потребления белка с пищей, который будет уравновешивать потерн азота, при поддержании энергетического баланса на фоне умеренной физической активное! и (Потребности…, 1987). Взрослый человек может осгавамься здоровым, потребляя в сутки всего 25 г «полноценных» белков (однако желательно обеспечить потребление 70−100 г протеинов в сутки, при этом не менее 1/3 должно приходимься на белки животною происхождения).

Дефицит белка (точнее — незаменимых аминокислот) у детей 6−36 месяцев при достаточном поступлении калорий с пищей приводит к специфическому заболеванию — Keamuoj/Kofty. Отнятие ребенка от груди и перевод на «взрослую» пищу приводим к тому, что его питание смановимся избыточным по общей калорийности, по недостаточным по содержанию белков. В результате нехватки незаменимых аминокислот нарушаемся синтез жизненно важных белков, что ведет к расстройствам обменных процессов и функций большинства органов и систем. На более поздних стадиях заболевания повреждаемся слизистая оболочка желудочно-кишечного тракта. У больных развиваемся диарея, нс связанная с кишечной инфекцией. Диарея усугубляем состояние белковой недостаточности и ведет к гибели.

При сочетанном недостатке поступления как белков, так и энергии, развивается алиментарный ма/мим. Он проявляемся у детей и у взрослых в общем исхудании, нарушении обмена веществ и расстройстве функций большинства органов и систем организма. Организм начинаем расходовать собственные тканевые белки, жиры и углеводы, а из-за нарушения секреции пищеварительных желез меряет способность усваивать даже поступающую пищу. Снижение содержания белка в крови и тканевых жидкостях приводит к развитию «голодных отеков». Из-за нарушения иммунной системы организм становится восприимчивым к дизентерии, туберкулезу, пневмониям. Если режим питания радикально не меняется, алиментарный маразм неизбежно приводит к гибели. У детей заболевание развивается значительно быстрее, чем у взрослых.

Экологическая специфика: белковые продукты — наиболее дорогие, поэтому количество белков в рационе часто зависит не ог их доступности в данном биотопе или типа хозяйства, преобладающего в той или иной группе населения, а от экономических факторов. Например, ско1 оводы высокогорья часто вынуждены продавать все получаемое ими мясо, чтобы на вырученные деньги обеспечить свои семьи большим количеством дешевой углеводной пищи.

Жиры и масла — наиболее концентрированные пищевые продукты (они более чем вдвое превосходят белки и углеводы по калорийности на единицу массы и при этом содержат меньше воды). В организме жиры служат для хранения энергии, теплоизоляции, участвуют в водном обмене, обеспечиваю! перенос жирорастворимых витаминов. Часть жиров используется организмом для построения мембран клеток.

Жиры (липиды) состоят из молекулы глицерина, к которой присоединены две (обычно в растительных маслах) или три (в животных жирах) молекулы жирных кислот. Насыщенность жирных кислот зависит от содержания в их молекулярной цепи водорода и углерода. Чем больше насыщена углеродом жирная кислота, гем выше температура плавления жира. При температуре тела насыщенные жиры лишь размягчаются, но не плавятся, и потому имеют тенденцию скапливаться на внутренней стенке сосудов в виде атеросклеротических бляшек. Баланс насыщенных и ненасыщенных жирных кислот определяет усвояемость жира организмом и его питательные свойства.

Организм человека, как и любого животного, не в состоянии продуцировать полиненасыиденные жирные кислоты (ПНЖК) и вынужден получать их извне. Важное значение имеют омсга-би омега-З-ПНЖК, которые жизненно необходимы для функционирования биологических систем. Омега-6-МНЖК содержатся в большинстве пищевых растительных масел (подсолнечном, кукурузном, кунжутном, виноградном), а также концентрируются в мясе и жире животных. Особенно высока их концентрация в жире домашних животных, и прежде всего в свинине. Омсга-3- ПНЖК (основной продуцент которых — морские водоросли) входят в состав так называемых «жиров морского типа». Их содержание особенно велико в рыбьем жире и мясе лосося, макрелей, сардин. Значительна концентрация омега-З-ПНЖК в мясе морских млекопитающих — китов, т юленей, моржей. Наземные растения, масло которых содержит омега-3- кислоты — травы, идущие в корм диким животным, а также соя, грецкий орех, порт улак.

Жиры поступают в венозную кровь через грудной лимфатический проток, депонируются в подкожной клетчатке, брыжейке и забрюшинном пространстве и сохраняются как энергетический запас (для восполнения повседневных энергетических потребностей у жителей умеренных широт в основном используются углеводы). Отложение запасов в форме жира — самый экономичный способ длительного хранения энергии в организме, гак как единица запасенной энергии оказывается в меньшем объеме вещества.

Потребность в жирах может быть удовлетворена при суточном поступлении всего 10−15 г (т.е. всего одной п оловой ложки растительного масла). При современном «городском» стиле жизни запасы жировой клетчатки часто оказываются излишними. Они не используются организмом, что приводит к ожирению. Поэтому людям со сравнительно невысокой физической активностью и соответственно малыми энерготратами рекомендуется сокращать потребление животных жиров. Многие родители полагают, что потребление жира детьми грудного возраста и детьми, начинающими ходить, должно быть ограничено. На самом деле это неверно. В течение первых лет жизни для обеспечения нормального роста и развития ребенка необходимо досгаточно высокое поступление жиров.

Углеводы (сахара и крахмалы) — основной источник энергии в рационе большинства людей. Углеводы обеспечивают в среднем поступление 17,16 кДж (4,1 ккал) энергии на каждый грамм вещества — столько же, сколько и белки. Молекула углеводов уже окислена, поэтому в процессе метаболизма на нее расходуется меньше кислорода, чем на белки и жиры. Соответственно углеводы быстрее и легче пополняют потребности организма в энергии. Всосавшиеся в кровь углеводы через воротную вену поступают в печень. Большая часть глюкозы откладывается (депонируется) в печени в виде гликогена и жиров. Часть глюкозы выводится через печеночную вену, разносится по тканям организма и используется в процессе тканевого дыхания. При необходимости в повышенном количестве энергии запасы гликогена могут превращаться в глюкозу и транспортироваться кровью к работающим (т.е. наиболее активно кровоснабжающимся в данный момент) тканям. Главный источник углеводов — крахмал злаков: пшеницы, риса, кукурузы (маиса). Фрукты и овощи содержат крахмал и сахара — преимущественно дисахариды (сахарозу и мальтозу) и моносахариды (глюкозу и фруктозу). Молоко содержит дисахарид лактозу.

Экологическая специфика: углеводная пища — обычно самая дешевая. Отчасти этим определяется высокое содержание углеводов в рационе многих людей, особенно в экономически неблагополучных группах населения. В более развитых в экономическом отношении регионах все большую часть углеводов поставляют не злаки, а сахара. Однако в питании высокогорных популяций углеводная пища, вероятно, имеет некоторое преимущество из-за меньшей пот ребности в кислороде при ее утилизации.

Клетчатка (целлюлоза, грубоволокнист ыс пищевые продукты). Удерживает воду; растягивает стенки кишечника, стимулируя его перистальтику. При длительном (в течение нескольких недель) отсутствии клетчатки в рационе человека перистальтика кишечника ослабевает настолько, что нормальное пищеварение становится невозможным.

Углеводы и энергетическая ценность молока Одно из важнейших эволюционных достижений высших позвоночных — «гарантированное» питание детеныша оптимальным продуктом — молоком — в первые дни и месяцы жизни. Наряду с жирами и протеинами, важнейшим компонентом молока является специфический углевод — молочный сахар (лактоза). В молоке жиры и лактоза служат основным источником энергии, причем на долю лактозы приходится до 30% калорийной ценности цельного коровьего молока. Количество лактозы в молоке разных видов млекопитающих значительно колеблется. В 100 мл молока человека ее содержится больше, чем у других млекопитающих (т, а б л. 1.1).

При этом наблюдается определенная закономерность: чем больше жиров в молоке животных того или иного вида, тем меньше в нем лактозы.

Таблица 1.1.

Содержание лактозы в молоке различных видов млекопитающих.

ЛИТЕРА ТУРА

Козлов А.И. f илолаюазия: Распространенность, диагностика, врачебная тактика. М.: АрктАн-С, 1996.

Вода. Внутриклеточная и межтканевая жидкость составляют 65−70% общей массы тела. Таким образом, в организме человека весом 65 кг содержится 42−46 литров жидкости (при этом на долю крови приходится только около 5 л). Ежедневно в спокойных условиях через выделительные органы и кожу, а в основном — при испарении через легкие теряется 2−3 лит ра воды (5−7% исходной массы тела). Эта потеря жидкост и должна быть возмещена. Нормальные суточные колебания содержания воды в организме — 1−3% массы тела (постоянство содержания воды поддерживается за счет регуляции гомеостаза почками и чувством жажды). Потеря 10−15 литров воды (15−25% исходной массы тела) для человека смертельна. Адаптации к обезвоживанию у человека нс развивается.

Минеральные вещества и микроэлементы. Источником минеральных веществ и микроэлементов служат пищевые продукты и вода. Ряд минеральных веществ имеет важное значение для нормального функционирования организма человека: прежде всего это кальций, железо, йод (их функции подробнее рассмотрены далее). Установлено значение для организма молибдена (Мо), хрома (Сг), марганца (Ми) и хлора (О), но определенных синдромов дефицита этих микроэлементов у человека выявить пока не удал<�х:ь. Неизвестно, насколько нуждается организм человека в селене (Se), кремнии (Si), никеле (Ni), ванадии (V), олове (Sn), хотя биологическое значение этих элементов известно. Потребности в некоторых микроэлементах удовлетворяю гея за счет поступления их в виде составной части аминокислот (так, потребности в сере — S — обеспечиваются метионином и цистином) и вшаминов (кобальт — Со — составная часть витамина В").

Основные функции, источники поступления в организм и симптомы недостаточности наиболее существенных для организма человека минеральных веществ приведены в табл. 1.2. Рациональное питание в большинстве случаев полностью обеспечивает потребности организма в этих веществах.

Экологическая специфика: существуют местности (биогсохнмические провинции), для которых характерно низкое содержание определенных микроэлементов (например, йода, фтора), или, наоборот, повышенная концентрация их в почве (к примеру, марганца, фосфора, стронция). Для профилактики развития в таких регионах болезней биогеохимической этиологии необходимо обогащать воду или пищевые продукты соответствующими микроэлементами или прибегать к другим мерам (подробнее см. главу 8). В ряде случаев возникает необходимость корректировки пищевых рационов с целью увеличения или снижения содержания в нище и воде некоторых минеральных веществ и микроэлементов.

С жесткостью воды (содержанием в ней различных минеральных веществ и микроэлементов) связывают распространение ряда заболеваний почек и миокарда. В частности, при высоком содержании минеральных веществ в питьевой воде повышается риск развития мочекаменной болезни. С другой стороны, о тносительная недостаточность жесткости воды считается фактором риска развития заболеваний сердечной мышцы (Хау, 1979).

Основные функции, источники поступления и симптомы дефицита некоторых минеральных веществ.

Рассмотрим значение для организма человека основных минеральных веществ и их экологическую специфику.

Кальций. Поступление кальция в организм может широко варьировать, при этом устанавливается баланс между интенсивностью его всасывания в кишечнике и выведением. Второй фактор регуляции баланса кальция — воздействие ультрафиолетового излучения на содержащиеся в подкожных тканях вещества и превращение их в активную форму витамина D, который необходим для всасывания и обмена кальция. Недостаток кальция приводит к недоразвитию костей, которое проявляется в виде рахита у детей и остеомаляции (потере жесткости костной ткани) у взрослых. Основные продукты, содержащие кальций, — молоко и сыр.

Экологическая специфика: подростки и молодые взрослые женщины европеоидной и монголоидной рас относятся к группам, для которых особенно важно пот ребление кальция в достаточных количествах. В мусульманских районах сочетание недостатка кальция в пище при малом воздействии ультрафиолета на кожу женщин, носящих паранджу, может приводить к остеомаляции.

Железо в организме человека содержится в гемоглобине и цитохромах; участвует в переносе электронов (т.е. процессах тканевого дыхания). Железо используется в организме многократно, при отсутствии потерь потребность в его поступлении минимальна.

Экологическая специфика: при паразитарных заболеваниях, которые сопровождаются поражением эритроцитов (малярия, гельминтозы), т еряется содержащееся в составе гемоглобина железо. В результате развиваются железодефицигные состояния (железодефицитные анемии).

Йод входит в состав гормона тироксина, синтезируемого в щитовидной железе. Дефицит йода приводит к задержке роста и нарушениям формирования скелета. Организм способен лишь частично компенсировать недостаток поступления йода путем увеличения размеров щитовидной железы (в результате развивается зоб) и повышения ее активности. Многие регионы планет ы характеризуются недостатком йода в почве. В этих областях у населения, не получающего добавок йода с пищей, могут развиваться эндемический зоб и бесплодие, а в тяжелых случаях йодной недостаточности — специфические формы задержки физического (карликовоегь) и психического развит ия (кретинизм).

Экологическая специфика: некоторые растения семейства крестоцветных, в том числе капуста и репа, содержат так называемые зобогенные вещества; люди, постоянно потребляющие эти овощи, должны принимать повышенные количества йода. Капуста и репа составляли основу древнерусской кухни. Такая диета в сочетании с характерной для почв Центральной России йодной недостаточностью приводила к широкому распространению зоба: у персонажей многих русских «классических» икон можно видеть явно увеличенную щитовидную железу. Только в XVII в., когда подвижность населения России резко возросла, обмен продуктами между регионами стал более интенсивным, а место репы занял картофель, частота поражений щитовидной железы стала снижаться.

Натрий содержится во всех тканях и биологических жидкостях организма, обеспечивая (вместе с калием) основы работы клеточной мембраны.

Экологическая специфика: в странах с тропическим и субтропическим климатом повышенное потоотделение вызывает у неадаптированного человека интенсивную потерю натрия. Соответственно, при переезде в тропические регионы поступление этого вещества в организм (в наиболее простой форме — в виде поваренной соли) должно быть повышено в 1,5−2 раза по сравнению с потреблением, характерным для стран с умеренным климатом (до 20−25 г/сут. против 10−12). После акклиматизации у мигрантов, как и у коренных жителей, устанавливается баланс между выведением натрия с потом и его поступлением. Стабильная концентрация вещества в крови у жителей тропиков находится, судя по ряду сообщений, на несколько более низком уровне по сравнению с характерным для средних широт.

Витамины — сравнительно простые низкомолекулярные органические соединения различной химической структуры. Они нс представляют органической ценности, однако входят в состав коферментов и таким образом служат чрезвычайно важными компонентами системы обмена веществ. Ни один из витаминов нс может синтезироваться самим организмом в достаточном количестве. Недостаточное поступление каждого из них с пищей приводит к специфическому нарушению метаболизма, сопровождающемуся характерной симптоматикой (развивается гипоили авитаминоз). Гиповшпаминозами называются патологические изменения (чаще функционального характера), возникающие в результате частичной недостаточности витаминов. Авитаминозы могут развиваться и в результате отсутствия того или иного витамина в пище, и при нарушении всасывания в желудочно-кишечном тракте или же патологии усвоения и использования витаминов клетками и тканями организма. Функции и источники поступления основных необходимых человеку витаминов, а также характерные признаки их недостаточности приведены в табл. 1.3.

Функции и источники основных витаминов, необходимых человеку, и признаки их недостаточности.

Экологическая специфика: разные виды животных и растений различаются по способности синтезировать те или иные витамины. В результате вещество, являющееся «витамином» для одного вида, не обязательно будет служить «витамином» для другого. Например, почти все млекопитающие (за исключением морских свинок, обезьян и человека) способны синтезировать достаточное количество аскорбиновой кислоты из глюкозы. Следовательно, получать с нищей витамин С (аскорбиновую кислоту) необходимо только приматам и морским свинкам.