2.07.20 КЕТО ДИЕТА
https://proza.ru/2019/03/14/217
Химия жизнедеятельности любого живого организма или обмен его веществ построены на одной особенности, отсутствующей в неживой природе. В отличие от любых физических и химических процессов, описываемых законами термодинамики, живые организмы живут по своим биологическим, сильно отличающимся законам. Эти законы основаны на том, что в живых организмах энергия поступает индивидуально к каждой реагирующей молекуле. Энергией обеспечивается каждая реагирующая молекула в отдельности с помощью нуклеозидфосфатов (преимущественно АТФ). Жизнь связана с непрерывным обменом веществ, а следовательно, с непрерывным подводом энергии к реагирующим молекулам. Поэтому, если человек лишен возможности потребления достаточной для выработки энергии пищи, он начинает самоперевариваться.
https://proza.ru/2019/03/14/217
Диетология. Кето-диета. Ч. VII
Часть 7
Глюкоза является универсальным субстратом для синтеза АТФ. Функционирование мозга, эритроцитов, коркового вещества почек, нервной системы требует постоянного снабжения глюкозой. Остановка снабжения приведёт к смерти. Особая роль глюкозы в энергообеспечении человека, в особенности в энергообеспечении мозга объясняется тем, что дальние предки человека являлись животными растениеядными. Это подтверждается выраженно растениеядной анатомией желудочно-кишечного тракта человека, которая осталась эволюционно неизменной, поскольку растительная пища никогда не исчезала из меню человека, а переваривание растительной пищи требует особой анатомии: относительно небольшого объёма желудка и очень длинного кишечника (длина кишечника у взрослого человека колеблется в пределах 3,2-4,7 м). У плотоядных животных всё наоборот: больший объём желудка и намного меньшая длина кишечника.
Дело в том, что растительная пища содержит большой процент полисахаридов, которые входят в состав кутикулы (жёсткого, но гибкого органической природы покрытия растений) и различных структурных полисахаридов, участвующих, например, в поддержания высокого давления (тургора) внутри растительных клеток, которое составляет от 5 до 10 атмосфер, а у некоторых растений и грибов может доходить до 100 атмосфер. Полисахариды - высокомолекулярные углеводы, полимеры моносахаридов (гликаны). Молекулы полисахаридов представляют собой длинные линейные или разветвлённые цепочки моносахаридных остатков, соединённых гликозидной связью. При их гидролизе образуются моносахариды или олигосахариды.
Общая формула большинства полисахаридов — Cx(H2O)y, где x обычно лежит между 200 и 2500. Желудок человека не в состоянии быстро разлагать такие огромные природные полимеры. Эта функция возлагается на кишечную микрофлору, количество видов которой составляет от 300 до 500. Разлагая длинноцепочечные полисахариды, питаясь образующимися при этом моносахаридами, преимущественно глюкозой, микроорганизмы выделяют в кишечник мономерные углеводы, гормоны и витамины, которые через стенки кишечника поступают в кровь. У плотоядных животных, потребляющих мясо и жир, желудок способен легко гидролизовать пищу в аминокислоты, глицерин, жирные кислоты, которые в такой легко усвояемой форме поступают на питание кишечной флоре. Этим и объясняются особенности анатомии желудочно-кишечного тракта плотоядных животных, им не нужно длинного кишечника для переваривания.
В организме человека основным потребителем глюкозы является мозг. Составляя всего два процента от веса тела человека, мозг по разным оценкам использует от 20 до 60 процентов всей энергии, потребляемой организмом. До того, как на свете появились ярые и часто просто неумные пропагандисты кето-диеты и другие диетологи-открыватели специфических путей заработка, считалось, что 60 процентов калорий организм извлекает из углеводов, 20 процентов - из белков и еще 20 процентов - из жиров. Профессор университета Майами, свирепый энтузиаст кето-диеты Дэвид Пёрлмуттер (https://www.drperlmutter.com/) исключительно на основе своей свирепости считает, что в энергообеспечении человека оптимальную роль играет принципиально иное соотношение компонентов пищи: 75 процентов жиров, 20 процентов белков и 5 - углеводов. К этому энтузиасту я ещё вернусь ниже. Если верить его выдумке, то человек должен иметь анатомию желудочно-кишечного тракта, свойственную плотоядным животным. Но вопреки мнению этого профессора у человека ничего подобного не наблюдается.
Для бесперебойного снабжения мозга глюкозой природа снабдила животный организм способностью запасать её в печени в виде полимера глюкозы гликогена и гормоном глюкагоном, реагирующим на снижение глюкозы в крови и способствующим запуску в кроветок глюкозы, запасённой в гликогене печени. Глюкагон связывается с глюкагоновыми рецепторами, которые находятся на мембранах клеток печени, и даёт сигнал клеткам печени о необходимости увеличения количества глюкозы в крови за счёт расщепления гликогена или за счёт синтеза её из других химических соединений. Зато этот гормон почти не влияет на тот гликоген, который хранится в мышечной ткани, так как там нет специфических рецепторов.
Очень важно понимать, что системную, согласованную работу гормонов - инсулина, глюкогона, гормона роста и т.п. конечно можно при большом желании разложить на составляющие, что обычно и делается с целью популяризации знаний не только для пациентов, но и для их врачей. Инсулин нужен для того, чтобы "открыть" клетки для транспорта в них глюкозы, которая фосфорилируется там в глюкозо-6-фосфат и уже не может из клеток выйти. Но выброс инсулина из поджелудочной железы происходит не только под влиянием глюкозы, но и под влиянием пептидов. Взаимодействие гормонов и их системное влияние на работу организма настолько сложно, что нужно понимать, что в реальности всё происходит намного сложнее, чем в учебниках.
Как только в мозг поступает информация о том, что заканчиваются запасы гликогена и запасённого жира, человек начинает питаться клетками своего организма с основной целью - синтезировать необходимое для обмена веществ, для функционирования органов количество энергии, получаемое в нормальных условиях основном из глюкозы. Но в любом в животном организме происходит постоянный, регулируемый процесс программируемой клеточной гибели под названием "апоптоз". В результате апоптоза "недостаточно качественная", дисфункционирующая клетка распадается на отдельные апоптотические тельца, ограниченные плазматической мембраной. Фрагменты погибшей клетки обычно очень быстро (в среднем за 90 минут) разлагаются макрофагами либо соседними клетками, минуя развитие воспалительной реакции. Морфологически регистрируемый процесс апоптоза продолжается 1-3 часа. Как правило вещества из перевариваемых клеток превращаются по большей части в глюкозу. То есть, глюкоза может быть получена практически из любых классов основных биоорганических веществ клетки.
В организме среднестатистического взрослого человека в результате апоптоза погибает ежедневно порядка 50-70 миллиардов клеток. Для среднестатистического ребёнка в возрасте от 8 до 14 лет число клеток, погибших путём апоптоза, составляет порядка 20-30 миллиардов в день. Суммарная масса клеток, которые на протяжении 1 года жизни подвергаются разрушению, эквивалентна массе тела человека. При этом восполнение утраченных клеток обеспечивается за счёт увеличения клеточной популяции путём деления. Таким образом, погибшие клетки частично обеспечивают энергию, необходимую для роста новых клеток. То есть, за год человек сам себя переваривает и синтезирует вновь.
У пожилых людей объём мышечной ткани уменьшается, кожа становится очень тонкой, особенно на кистях, ступнях, в области крупных суставов и в местах костных выступов, появляются морщины. Во многих случаях объём жировых отложений растёт. Всё это является отражением того, что апоптоз, превалирует над ростом тканей de novo. Это видно из сравнения числа погибающих ежедневно клеток у взрослых людей и детей. Иными словами, почти всё, из чего состоит клетка человека, может быть превращено в энергию. Но это вовсе не означает, что голодание во всех случаях полезно. С возрастом, когда замедляется скорость синтеза новых клеток, голод в меру полезен лишь для удаления апоптозом неадекватно работающих клеток, не для переваривания нормально работающих клеток. Голод не страшен в молодости, но он бесполезен и опасен в старости, когда рост новых клеток резко начинает снижаться.
Приведённая мною информация важна для понимания основных процессов, протекающих в организме человека, для того, чтобы не попадаться на удочку малограмотных диетологов. В одной из новых книг самопровозглашенного консультанта-диетолога Наоми Уиттел "Сияние 15" ("Glow 15" - предлагается 15-дневная программа, включающая 16-часовое голодание три раза в неделю. Автор этого высосанного из пальца плана, естественно, абсолютно не озабочена тем, насколько снизится продолжительность вашей жизни в результате следования разработанным ею инструкциям. Она пишет: "Это - научно обоснованный план похудения, омоложения кожи и взбодрения вашей жизни. Наоми Уиттель разработала план, который поможет вам получить больше энергии, лучше спать и похудеть. Это - научно обоснованный план такого образа жизни, который поможет вам улучшить свое здоровье и свою жизнь за короткий промежуток времени. Если вы отчаянно нуждаетесь в том, чтобы сбросить вес, попробуйте этот 15-дневный план." Голодание принято считать панацеей. При этом ссылаются на практику постов, благославляемых религиозными ритуалами, возникшими в те далёкие времена, когда далеко не все знали таблицу умножения и не подозревали о существовании молекул.
Если под апоптозом понимают преимущественное избавления организма от "некачественно" работающих клеток, то термином "аутофагия" обозначают способность организма избавляться не только от ненужных клеток, но и избавлять клетки от ненужных органелл и ненужных клетке дисфункциональных веществ. За открытие и исследование механизмов аутофагии японский учёный Ёсинори Осуми в 2016 году получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Аутофагия сопровождает жизнедеятельность любой нормальной клетки в обычных условиях. Основными стимулами к усилению процессов аутофагии в клетках могут служить нехватка питательных веществ, наличие в цитоплазме клетки повреждённых органелл, наличие в цитоплазме клетки частично денатурировавших белков и их агрегатов. Во многих случаях, благодаря аутофагии, клетка может восполнить недостаток питательных веществ и энергии и вернуться к нормальной жизнедеятельности. Но, будучи облигатным процессом поддержания нормальной жизнедеятельности организма, аутофагия заключает в себе возможность патологического течения процесса. В случае интенсификации процессов аутофагии (например, при голодании) клетки разрушаются, а их место во многих случаях занимает соединительная ткань. Подобные нарушения являются одной из причин развития сердечной недостаточности. Этим объясняется высокий уровень сердечно-сосудистых заболеваний, соответственно, снижение среднего возраста в бедных странах. Не только из-за недостаточности медицинского обслуживания. Нарушения в процессе аутофагии могут приводить к воспалительным процессам, если части мёртвых клеток не удаляются.
Часть 8
Запасённый в печени гликоген может снабжать глюкозой все ткани организма, но в основном эта глюкоза направляется в мозг. Мозг же не способен запасать гликоген, а мышцы в отличие от мозговой ткани содержат гликогена большое количество (3/4 всего количества гликогена, содержащегося в организме человека). Это необходимо для сохранения подвижности мышц в любых ситуациях. Гликоген мышц легко освобождает глюкозу, потребляемую в пределах мышечной ткани. Но мышцы, как и мозг не могут запускать глюкозу в кровообращение и передавать её в другие ткани. В активно работающей скелетной мышце скорость гликолиза значительно превышает скорость цикла трикарбоновых кислот. В условиях анаэробного гликолиза (во время работы мышц) пировиноградная кислота превращается в молочную кислоту, которая после входа в печень превращается в глюкозу. Таким образом, часть метаболической нагрузки перемещается из мышц в печень. Если запасы гликогена исчерпаны, что характерно для состояния голода, то в печени запускается синтез глюкозы de novo - глюконеогенез. Наряду с печенью достаточно высокой глюконеогенезной активностью обладают также и клетки почечных канальцев.
Субстратами глюконеогенеза являются в первую очередь аминокислоты, образующиеся при массивном распаде мышечного белка при голодании. Исходными веществами для синтеза глюкозы de novo служат: лактат, образующийся в эритроцитах и мышечной ткани при недостатке кислорода, глицерин, образующийся при расщеплении жиров, кислоты цикла Кребса, аминокислоты. Все аминокислоты, кроме лейцина и лизина, способны участвовать в синтезе глюкозы. Углеродные атомы некоторых из них полностью включаются в молекулу глюкозы, некоторых – частично. Но глюконеогенез – это не только синтез глюкозы из неуглеводных компонентов. Он также обеспечивает и уборку "шлаков", какими являются тот же лактат, постоянно образующийся в эритроцитах или при мышечной работе, глицерин, являющийся продуктом разложения жиров в жировой ткани.
Глюконеогенез и гликолиз являются реакционными биосинтетическими системами, противоположгными друг другу. Когда останавливается гликолиз, вступает в действие глюконеогенез и наоборот. Это понятно. Когда останавливается гликолиз, то это означает, что свободная глюкоза в организме кончилась и необходимо синтезировать глюкозу из всего, из чего возможно. Как известно, в гликолизе существуют семь обратимых стадий и три необратимые реакции. То есть семь из десяти реакций глюконеогенеза катализируются теми же ферментами, что и процессы гликолиза. А в трёх необратимых реакциях гликолиза происходит высвобождение энергии для синтеза АТФ. Поэтому в обратном процессе глюконеогенеза возникают энергетические барьеры, которые клетка обходит с помощью дополнительных реакций ("Синтез глюкозы энергетически дорог" - То есть глюконеогенез не полностью повторяет реакции окисления глюкозы в обратном направлении. Реакции глюконеогенеза способны идти во всех тканях, кроме первой в гликолизе и десятой в глюконеогенезе глюкозо-6-фосфатазной реакции, которая идет только в печени и почках. Поэтому, строго говоря, глюконеогенез идет только в этих двух органах и является большой нагрузкой на эти органы.
Эндоплазматический ретикулум (ЭР) - это внутриклеточный органоид клетки, представляющий собой разветвлённую систему из окружённых мембраной уплощённых полостей, пузырьков и канальцев. Важной функцией ЭР гепатоцитов (клеток печени) является переработка и обезвреживание различных токсичных химических соединений, поступающих в организм извне или образующихся в ходе обмена веществ. Например, высокотоксичный для клеток аммиак, образующийся в кишечнике при разложении бактериями белков пищи, превращается в гепатоцитах в сравнительно безвредную мочевину, выделяемую почками с мочой. Здесь же находится важнейшая ферментативная система, перерабатывающая лекарственные средства, ферментативная система, окисляющая алкоголь.
При длительном введении в организм чрезмерных количеств химических соединений, перерабатываемых в гепатоцитах (лекарств, высоких доз этилового спирта), эти органеллы ЭР способны значительно увеличивать свой объем в клетке печени и резко активизировать свои обменные функции. Этот процесс носит название ферментативной индукции. Он сопровождается увеличением размеров печеночных клеток и печени в целом. По указанной причине при голодании всегда желательно избегать потребление любых видов ксенобиотиков, к которым относятся и все искусственно химически синтезированные лекарственные препараты. По этой причине форсирование работы печени сопряжено с нехорошими последствиями для обладателей такой печени. В нормальном организме, питающемся хорошо уравновешенными пропорциями различных классов биоорганических веществ, избегающим потреблять литрами сладкую газированную водичку, глюконеогенез осуществляется в мягкой форме, он плавно сопряжен с колебаниями в содержании глюкозы, которые всегда имеют место в процессе нормальной жизнедеятельности, в особенности в процессе сна, когда основной поток доступной глюкозы направляется преимущественно в мозг.
Я уже упоминал о том, что энергетическая ёмкость органических веществ пропорциональна доле водородных атомов в молекуле, поскольку животный организм получает энергию путём окисления протонов. С этой точки зрения глюкоза - наименее ёмкий субстрат для синтеза АТФ, в то время как жирные кислоты жира - дают наибольшее количество АТФ на единицу веса. Аминокислоты занимают среднюю позицию. Но существует обратная закономерность с точки зрения быстроты и лёгкости извлечения энергии из пищи при использовании биохимических механизмов, составляющих основу обмена веществ человека. Это в некоторой степени связано с тем, что наши предки, жившие миллионы лет назад, питались в основном растительной пищей, богатой крахмалом - источником глюкозы, и в очень небольшом объёме растительными жирами, в основном содержащими полезные для организма ненасыщенные кислоты, в то время как жиры животного происхождения содержат в основном насыщенные прямолинейные жирные кислоты, легко откладывающиеся в жировых тканях.
Жиры (триалкилглицериды) - наиболее важный резерв энергии в организме животных. Они запасаются главным образом в клетках жировой ткани, адипоцитах, когда концентрация глюкозы в крове значительно превышает её физиолого-биохимическую потребность. Там же они участвуют в постоянно происходящих процессах образования и деградации. Жирные кислоты, необходимые для синтеза жиров (липогенеза), в составе триацилглицеридов переносятся из печени и кишечника в виде липопротеиновых комплексов. Особый фермент - липопротеин-липаза, находящаяся на поверхности эндотелиальных клеток кровеносных капилляров, отщепляет от этих липопротеинов жирные кислоты.
Жирные кислоты из жировой ткани транспортируются в плазму в свободной форме. При этом растворимы только короткоцепочечные жирные кислоты, а жирные кислоты с более длинными цепями, менее растворимые в воде, переносятся в комплексе с альбумином. Альбумины являются простыми растворимыми в воде белками, проявляющими высокую связывающую способность по отношению к различным низкомолекулярным соединениям. Общая площадь поверхности множества мелких молекул сывороточного альбумина крови очень велика, поэтому они особенно хорошо подходят для выполнения функции переносчиков многих транспортируемых кровью и плохо растворимых в воде веществ.
Жирные кислоты не могут непосредственно участвовать в реакциях глюконеогенеза. Они должны пройти процесс деградации в митохондриях, называемый ;-окислением. При этом жирные кислоты вначале активируются в цитоплазме, присоединяясь к коферменту А. Затем они с помощью транспортной системы, т.н. карнитинового челнока, попадают в митохондриальный матрикс, где разрушаются в результате ;-окисления до ацетил-КоА. Образующиеся остатки двухуглеродной уксусной кислоты полностью окисляются до углекислоты в цикле трикарбоновых кислот с освобождением энергии в виде АТФ. Если количество образовавшегося ацетил-КоА превосходит энергетическую потребность гепатоцитов, что наблюдается при высоком содержании жирных кислот в плазме крови (типичные случаи - голодание и сахарный диабет), то в гепатоцитах синтезируются кетоновые тела, снабжающие энергией уже другие ткани.
Таким образом, по скорости и лёгкости утилизации имеет место ряд: глюкоза > аминокислоты > жиры. По энергоёмкости субстратов с точки зрения выработки АТФ имеет место обратный порядок: жиры > аминокислоты > глюкоза. При систематическом переедании, когда потенциальная возможнсть выработки энергии из потребляемой пищи недостаточно используется для поддержания биохимической и физиологической активности, происходит запасание потенциальной энергии в виде гликогена и жиров. Запасание энергии в виде аминокислот бессмысленно. Аминокислоты входят в состав белков, которые не могут запасаться, поскольку каждый из белков выполняет чрезвычайно конкретную физиолого-биохимическую роль.
Определенный резерв аминокислот составляют альбумины - основные белки крови, вырабатываемые в печени человека и выполняющие транспортные функции. Они транспортируют в крови многие вещества, особенно такие, которые плохо растворимы в воде: свободные жирные кислоты, жирорастворимые витамины, стероиды, гормоны (тироксин, трийодтиронин, кортизол), метаболиты (мочевую кислоту, билирубин), некоторые ионы (Ca2+, Mg2+). Альбумины представляют собой резерв свободных аминокислот в организме, образующихся в результате протеолитического расщепления этих белков. Но этот резерв используется в основном для ресинтеза белков, а не в качестве субстрата для производства энергии. Аминокислоты используются для производства энергии в основном только в процессе апоптоза, усиливающегося при голодании. Голодание стимулирует частичное использование аминокислотного состава альбуминов в процессе глюконеогенеза, что плохо сказывается на тех жизненно необходимых транспортных функциях, которые в норме выполняются альбуминами.
Хранение в организме энергетического запаса в виде глюкозы неприемлемо из-за ее высокой растворимости: высокие концентрации глюкозы создают в клетке высоко гипертоническую среду, что приводит к притоку воды. То есть запасать отдельные молекулы глюкозы клеткам не выгодно, так как это значительно повышало бы осмотическое давление внутри клетки. Напротив, нерастворимый гликоген осмотически почти неактивен. Синтез гликогена (гликогенез) происходит на протяжении 1-2 часов после поступления в организм углеводной пищи. Наиболее интенсивно синтез гликогена проходит в печени. Кроме того, гликоген синтезируется в скелетных мышцах. Образование гликогена происходит после того, как концентрация глюкозы в крови повышается: раз глюкозы много, то её необходимо запасти впрок. Когда ёмкости по запасанию глюкозы в виде гликогена в мышцах и печени полностью заполнены, а человек продолжает потреблять пищу, т.е. вводить в организм новые порции глюкозы, то последняя, превращаясь в процессе гликолиза в ацетил-КоА стимулирует липогенез, т.е. синтез жирных кислот. Посредством липогенеза и последующего синтеза триглицеридов организм эффективно запасает энергию в виде жиров.
Таким образом, жиры легко образуются из глюкозы, а глюкоза из жиров образуется сложными путями. При недостатке глюкозы в первую очередь мобилизуются запасы белков, которые можно утилизировать после разложения их до аминокислот. Здесь работает хорошо известный принцип, гласящий, что расстояние от головы крокодила до его хвоста по понятным причинам больше расстояния от хвоста крокодила до его головы. То есть, нажить жировые отложения намного проще, чем от них избавиться. Человек в отличие от Мюнхгаузена не в состоянии вытащить себя из болота привычного ему поведения. Именно по этой причине диетологические выкрутасы, направленные на избавление от жировых отложений, работают ограниченное время до тех пор, пока человек не вернётся к самому себе. Диетология в том виде, в каком она преимущественно функционирует в наше время, является более активным насилием над индивидуальной манерой жизнедеятельности, чем те усилия, которые может применять человек по отношению к самому себе, понимая, почему жир окладывается легко и почему от жира избавляться нелегко.
Субстратами глюконеогенеза являются в первую очередь аминокислоты, образующиеся при массивном распаде мышечного белка при голодании. Исходными веществами для синтеза глюкозы de novo служат: лактат, образующийся в эритроцитах и мышечной ткани при недостатке кислорода, глицерин, образующийся при расщеплении жиров, кислоты цикла Кребса, аминокислоты. Все аминокислоты, кроме лейцина и лизина, способны участвовать в синтезе глюкозы. Углеродные атомы некоторых из них полностью включаются в молекулу глюкозы, некоторых – частично. Но глюконеогенез – это не только синтез глюкозы из неуглеводных компонентов. Он также обеспечивает и уборку "шлаков", какими являются тот же лактат, постоянно образующийся в эритроцитах или при мышечной работе, глицерин, являющийся продуктом разложения жиров в жировой ткани.
Глюконеогенез и гликолиз являются реакционными биосинтетическими системами, противоположгными друг другу. Когда останавливается гликолиз, вступает в действие глюконеогенез и наоборот. Это понятно. Когда останавливается гликолиз, то это означает, что свободная глюкоза в организме кончилась и необходимо синтезировать глюкозу из всего, из чего возможно. Как известно, в гликолизе существуют семь обратимых стадий и три необратимые реакции. То есть семь из десяти реакций глюконеогенеза катализируются теми же ферментами, что и процессы гликолиза. А в трёх необратимых реакциях гликолиза происходит высвобождение энергии для синтеза АТФ. Поэтому в обратном процессе глюконеогенеза возникают энергетические барьеры, которые клетка обходит с помощью дополнительных реакций ("Синтез глюкозы энергетически дорог" - То есть глюконеогенез не полностью повторяет реакции окисления глюкозы в обратном направлении. Реакции глюконеогенеза способны идти во всех тканях, кроме первой в гликолизе и десятой в глюконеогенезе глюкозо-6-фосфатазной реакции, которая идет только в печени и почках. Поэтому, строго говоря, глюконеогенез идет только в этих двух органах и является большой нагрузкой на эти органы.
Эндоплазматический ретикулум (ЭР) - это внутриклеточный органоид клетки, представляющий собой разветвлённую систему из окружённых мембраной уплощённых полостей, пузырьков и канальцев. Важной функцией ЭР гепатоцитов (клеток печени) является переработка и обезвреживание различных токсичных химических соединений, поступающих в организм извне или образующихся в ходе обмена веществ. Например, высокотоксичный для клеток аммиак, образующийся в кишечнике при разложении бактериями белков пищи, превращается в гепатоцитах в сравнительно безвредную мочевину, выделяемую почками с мочой. Здесь же находится важнейшая ферментативная система, перерабатывающая лекарственные средства, ферментативная система, окисляющая алкоголь.
При длительном введении в организм чрезмерных количеств химических соединений, перерабатываемых в гепатоцитах (лекарств, высоких доз этилового спирта), эти органеллы ЭР способны значительно увеличивать свой объем в клетке печени и резко активизировать свои обменные функции. Этот процесс носит название ферментативной индукции. Он сопровождается увеличением размеров печеночных клеток и печени в целом. По указанной причине при голодании всегда желательно избегать потребление любых видов ксенобиотиков, к которым относятся и все искусственно химически синтезированные лекарственные препараты. По этой причине форсирование работы печени сопряжено с нехорошими последствиями для обладателей такой печени. В нормальном организме, питающемся хорошо уравновешенными пропорциями различных классов биоорганических веществ, избегающим потреблять литрами сладкую газированную водичку, глюконеогенез осуществляется в мягкой форме, он плавно сопряжен с колебаниями в содержании глюкозы, которые всегда имеют место в процессе нормальной жизнедеятельности, в особенности в процессе сна, когда основной поток доступной глюкозы направляется преимущественно в мозг.
Я уже упоминал о том, что энергетическая ёмкость органических веществ пропорциональна доле водородных атомов в молекуле, поскольку животный организм получает энергию путём окисления протонов. С этой точки зрения глюкоза - наименее ёмкий субстрат для синтеза АТФ, в то время как жирные кислоты жира - дают наибольшее количество АТФ на единицу веса. Аминокислоты занимают среднюю позицию. Но существует обратная закономерность с точки зрения быстроты и лёгкости извлечения энергии из пищи при использовании биохимических механизмов, составляющих основу обмена веществ человека. Это в некоторой степени связано с тем, что наши предки, жившие миллионы лет назад, питались в основном растительной пищей, богатой крахмалом - источником глюкозы, и в очень небольшом объёме растительными жирами, в основном содержащими полезные для организма ненасыщенные кислоты, в то время как жиры животного происхождения содержат в основном насыщенные прямолинейные жирные кислоты, легко откладывающиеся в жировых тканях.
Жиры (триалкилглицериды) - наиболее важный резерв энергии в организме животных. Они запасаются главным образом в клетках жировой ткани, адипоцитах, когда концентрация глюкозы в крове значительно превышает её физиолого-биохимическую потребность. Там же они участвуют в постоянно происходящих процессах образования и деградации. Жирные кислоты, необходимые для синтеза жиров (липогенеза), в составе триацилглицеридов переносятся из печени и кишечника в виде липопротеиновых комплексов. Особый фермент - липопротеин-липаза, находящаяся на поверхности эндотелиальных клеток кровеносных капилляров, отщепляет от этих липопротеинов жирные кислоты.
Жирные кислоты из жировой ткани транспортируются в плазму в свободной форме. При этом растворимы только короткоцепочечные жирные кислоты, а жирные кислоты с более длинными цепями, менее растворимые в воде, переносятся в комплексе с альбумином. Альбумины являются простыми растворимыми в воде белками, проявляющими высокую связывающую способность по отношению к различным низкомолекулярным соединениям. Общая площадь поверхности множества мелких молекул сывороточного альбумина крови очень велика, поэтому они особенно хорошо подходят для выполнения функции переносчиков многих транспортируемых кровью и плохо растворимых в воде веществ.
Жирные кислоты не могут непосредственно участвовать в реакциях глюконеогенеза. Они должны пройти процесс деградации в митохондриях, называемый ;-окислением. При этом жирные кислоты вначале активируются в цитоплазме, присоединяясь к коферменту А. Затем они с помощью транспортной системы, т.н. карнитинового челнока, попадают в митохондриальный матрикс, где разрушаются в результате ;-окисления до ацетил-КоА. Образующиеся остатки двухуглеродной уксусной кислоты полностью окисляются до углекислоты в цикле трикарбоновых кислот с освобождением энергии в виде АТФ. Если количество образовавшегося ацетил-КоА превосходит энергетическую потребность гепатоцитов, что наблюдается при высоком содержании жирных кислот в плазме крови (типичные случаи - голодание и сахарный диабет), то в гепатоцитах синтезируются кетоновые тела, снабжающие энергией уже другие ткани.
Таким образом, по скорости и лёгкости утилизации имеет место ряд: глюкоза > аминокислоты > жиры. По энергоёмкости субстратов с точки зрения выработки АТФ имеет место обратный порядок: жиры > аминокислоты > глюкоза. При систематическом переедании, когда потенциальная возможнсть выработки энергии из потребляемой пищи недостаточно используется для поддержания биохимической и физиологической активности, происходит запасание потенциальной энергии в виде гликогена и жиров. Запасание энергии в виде аминокислот бессмысленно. Аминокислоты входят в состав белков, которые не могут запасаться, поскольку каждый из белков выполняет чрезвычайно конкретную физиолого-биохимическую роль.
Определенный резерв аминокислот составляют альбумины - основные белки крови, вырабатываемые в печени человека и выполняющие транспортные функции. Они транспортируют в крови многие вещества, особенно такие, которые плохо растворимы в воде: свободные жирные кислоты, жирорастворимые витамины, стероиды, гормоны (тироксин, трийодтиронин, кортизол), метаболиты (мочевую кислоту, билирубин), некоторые ионы (Ca2+, Mg2+). Альбумины представляют собой резерв свободных аминокислот в организме, образующихся в результате протеолитического расщепления этих белков. Но этот резерв используется в основном для ресинтеза белков, а не в качестве субстрата для производства энергии. Аминокислоты используются для производства энергии в основном только в процессе апоптоза, усиливающегося при голодании. Голодание стимулирует частичное использование аминокислотного состава альбуминов в процессе глюконеогенеза, что плохо сказывается на тех жизненно необходимых транспортных функциях, которые в норме выполняются альбуминами.
Хранение в организме энергетического запаса в виде глюкозы неприемлемо из-за ее высокой растворимости: высокие концентрации глюкозы создают в клетке высоко гипертоническую среду, что приводит к притоку воды. То есть запасать отдельные молекулы глюкозы клеткам не выгодно, так как это значительно повышало бы осмотическое давление внутри клетки. Напротив, нерастворимый гликоген осмотически почти неактивен. Синтез гликогена (гликогенез) происходит на протяжении 1-2 часов после поступления в организм углеводной пищи. Наиболее интенсивно синтез гликогена проходит в печени. Кроме того, гликоген синтезируется в скелетных мышцах. Образование гликогена происходит после того, как концентрация глюкозы в крови повышается: раз глюкозы много, то её необходимо запасти впрок. Когда ёмкости по запасанию глюкозы в виде гликогена в мышцах и печени полностью заполнены, а человек продолжает потреблять пищу, т.е. вводить в организм новые порции глюкозы, то последняя, превращаясь в процессе гликолиза в ацетил-КоА стимулирует липогенез, т.е. синтез жирных кислот. Посредством липогенеза и последующего синтеза триглицеридов организм эффективно запасает энергию в виде жиров.
Таким образом, жиры легко образуются из глюкозы, а глюкоза из жиров образуется сложными путями. При недостатке глюкозы в первую очередь мобилизуются запасы белков, которые можно утилизировать после разложения их до аминокислот. Здесь работает хорошо известный принцип, гласящий, что расстояние от головы крокодила до его хвоста по понятным причинам больше расстояния от хвоста крокодила до его головы. То есть, нажить жировые отложения намного проще, чем от них избавиться. Человек в отличие от Мюнхгаузена не в состоянии вытащить себя из болота привычного ему поведения. Именно по этой причине диетологические выкрутасы, направленные на избавление от жировых отложений, работают ограниченное время до тех пор, пока человек не вернётся к самому себе. Диетология в том виде, в каком она преимущественно функционирует в наше время, является более активным насилием над индивидуальной манерой жизнедеятельности, чем те усилия, которые может применять человек по отношению к самому себе, понимая, почему жир окладывается легко и почему от жира избавляться нелегко.
Комментариев нет:
Отправить комментарий