Состояние голода, аппетита и насыщения. Обмен веществ, энергии и терморегуляция

Целенаправленное поведение в отношении приема пищи заключается в состоянии, которое получило название чувство голода. Это своеобразная мотивация, направленная на устранение дискофморта, связанного с недостатком питательных веществ в организме.

Центр голода находится в гипоталамусе, его возбуждение связано как с нервными, так и гуморальными факторами. Важное значение в формировании ощущений, связанных с голодом, играет афферентная импульсация, поступающая в центральную нервную систему от рецепторов пищеварительного тракта. Различные его отделы имеют собственные электрические базальные ритмы потребления пищи. Так, околочасовые ритмы являются регуляторами эвакуационной деятельности. Основной ритм деятельности кишечника – это 90-минутный. В этом ритме имеется 20-минутный период активности желудка и тонкой кишки, секреторной активности печени, поджелудочной железы, кишечных желез и 70-минутный период относительного покоя. Активность возникает в желудке и постепенно перемещается по тонкой кишке. Первопричиной периодической деятельности является состояние физиологического голода. Голодная деятельность пустого желудка и проксимальной части тонкой кишки обостряет чуство голода. Это вызывает неосознанное двигательное беспокойство у животных и, осознанное, - у людей. Тормозные влияния этого чувства связаны с симпатическим отделом автономной нервной системы. В формировании голода принимают участие понижение уровня глюкозы в крови, которая воздействует на специализированные рнецепторы гипоталамуса – глюкорецепторы.

Аппетит – это эмоциональное ощущение, связанное со стремлением к потреблению пищи. Это ощущение может быть частью голода, но может возникать и самостоятельно, независимо от физиологической потребности. В этом случае он является проявлением врожденной или приобретенной индвидуальной склонности к определенному виду пищи. Следует отметить, что прием пищи далеко не всегда у человека связан с чувством голода и это очень неправильно. Но, к сожалению, так часто и бывает. Почему это происходит? Ответ очень прост – привычка принимать пищу в определенное время (это, кстати, еще и не худший вариант!) или потому, что едят все окружающие.

Насыщение – появляется в результате потребления пищи. Оно возникает при следующих обстоятельствах. В результате стимуляции обонятельных, вкусовых, механорецепторов полости рта, глотки, пищевода, желудка, 12-перстной кишки. Такое насыщение называют сенсорным. Имеет место и вторичное насыщение, связанное с поступлением продуктов гидролиза в кровь. Важную роль в регуляции потребления пищи, возникновении чувства голода и насыщения играют пептидные гормоны (холецистокинин, соматостатин, бомбезин, кальцитонин), снижающие и повышающие (гастрин, инсулин, окситоцин) пищевое поведение.

Запомните, чем медленее мы будем принимать пищу (дольше жевать, не спешить переходить от одного блюда к другому), тем быстрее и при меньшем ее количестве (это особенно важно!) наступит насыщение. А вообще Вам даю совет, что принимать пищу надо до тех пор, пока Вы не почувствуете, что сможете съесть еще столько же. Вот тогда и надо вставать из-за стола. Да, Вы вроде бы еще голодны и не насытились, но пройдет время (в этом очень легко убедиться на собственном примере каждому) и Вы почувствуете насыщение. Это один из элементов культуры питания!

Обмен веществ и энергии – это совокупность физических, химических и физиологических процессов превращения веществ и энергии в организме человека и обмен веществами и энергией между организмом и внешней средой. Обмен веществ и энергии обеспечивает пластические и энергетические потребности организма. В обмене веществ (метаболизме) и энергии выделяют два взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса. Анаболизм – это совокупность процессов биосинтеза органических веществ, компонентов клетки и других структур тканей и органов. Это рост, развитие, обновление биологических структур и непрерывный ресинтез макроэргов и накопление энергетических субстратов. Катаболизм – это совокупность процессов расщепления сложных молекул, компонентов клеток, тканей и органов до простых веществ.

Богатые энергией питательные вещества усваиваются и химически преобразуются, а конечные продукты обмена веществ с более низким содержанием энергии выделяются из клетки. Организм дролжен получать энергию в доступной для него форме из окружающей среды и возвращать в среду соответствующее количество энергии в форме, пригодной для дальнейшего использования. Этот процесс в организме называют энергетическим обменом. Все процессы, генерирующие энергию и требующие участия молекулярного кислорода, образуют систему аэробного обмена. Генерацию энергии без участия кислорода называют анаэробным обменом.

Определенная часть аккумулированной в химических связях молекул жиров, белков и углеводов энергии в процессе биологического окисления используется для синтеза АТФ, другая чась этой энергии превращается в теплоту. Эта теплота, выделяющаяся сразу же в процессе биологического окисления питательных веществ, получила название первичная. Та же энергия, которая аккумулирована в АТФ и в последующем используется для осуществления в организме химических, транспортных, электрических процессов, производства механической работы и тоже превращается в теплоту, получила название вторичная.

Если измерить все количество тепла, образовавшегося в организме за сутки, то это тепло станет мерой суммарной энергии химических связей питательных веществ, подвершихся за время измерения биологическому окислению. По количеству образовавшегося в организме тепла можно судить о величине энергетических затрат, произведенных на осуществление процессов жизнедеятельности. Основным источником энергии в организме для осуществления процессов жизнедеятельности является биологическое окисление питательных веществ. На это окисление расходуется кислород. Следовательно, измерив, количество потребленного кислорода за минуту (час, сутки) можно судить о величине энергозатрат организма. Между количеством потребленного за единицу времени организмом кислорода и количеством образовавшегося в нем за это же время тепла существует связь, которая выражается через калорический эквивалент кислорода. Под ним мы понимаем количество тепла, образующегося в организме при потреблении им 1 л кислорода. Например, при сгорании углеводов он равен 5, 05 ккал/л.

Оценку энергетических затрат организма можно осуществлять двумя способами: прямой и непрямой биокалориметрией. Прямая биокалориметрия – основана на измерении количества тепла, непосредственно рассеянного организмом в теплоизолированной камере. Это очень точный метод, но используется крайне редко, так как он громоздок и дорогой. Принцип этого метода основан на первом законе термодинамики, который означает, что вся работа переходит в тепло, и мы его измеряем в калориметрах.

Непрямая биокалориметрия – основана на измерении количества потребленного организмом кислорода и последующем расчете энергозатрат с использованием данных о величинах дыхательного коэффициента (ДК) и калорического коэффициента кислорода. Под ДК понимают отношение объема выделенного углекислого газа к объему поглощенного кислорода. Сущность метода непрямой биокалориметрии можно рассмотреть на примере окисления глюкозы. С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ = 6СО₂+6Н₂О. Такую реакцию Вы, очевидно, не раз писали в курсе химии и биохимии. Из приведенного уравнения реакции окисления глюкозы видно, что объем выделенного в процессе окисления углекислого газа равен объему затраченного кислорода. Следовательно, при окислении глюкозы - ДК= 6СО₂/О₂=1. В случае окисления жиров ДК - 0, 7, а белков – 0, 8.

Поскольку в организме все питательные вещества одновременно подвергаются окислению, то, определив величину ДК, можно условно судить о преимущественном окислении в организме того или иного вида питательных веществ. Так как для каждого питательного вещества характерна своя энергетическая ценность, то по величине ДК можно рассчитать значение калорического эквивалента кислорода. А, зная количество потребляемого кислорода, можно рассчитать и расход энергии.

Энергетический обмен организма складывается из основного обмена и рабочей прибавки. Основной обмен - это минимальный уровень энергозатрат, необходимых для поддержания жизнедеятельности организма, в условиях относительно полного физического и эмоционального покоя. В состоянии относительного покоя энергия затрачивается на осуществление функций нервной системы, постоянно идущий синтез веществ, работу ионных насосов, поддержание температуры тела, работу дыхательной мускулатуры, гладких мышц, работу сердца и почек.

Определение основного обмена производят: утром, в покое, натощак (последний прием пищи должен быть за 10-12 часов до исследования), при температуре комфорта (22-24⁰С). Указанные стандартные условия характеризуют те факторы, которые могут повлиять на интенсивность обмена веществ у человека. Интенсивность обмена подвержена суточным колебаниям. Она возрастает утром и снижается в ночное время. Она меняется при изменении температуры окружающей среды (если она ниже зоны комфорта, то интенсивность обменных реакций возрастает). Зимой – увеличивается, летом – уменьшается. Существенное значение на уровень обмена оказывает и потребление питательных веществ, их дальнейшее переваривание (особенно это касается белков). Усиление под влиянием пищи интенсивности обмена веществ и увеличение энергетических затрат организма относительно уровней обмена и энергозатрат, имевших место до приема пищи, называется специфически – динамическим действием пищи. Оно обусловлено затратами энергии на переваривание пищи. Это действие пищи может продолжаться до 12-18 часов. Оно наиболее выражено при приеме белковой пищи, повышающей интенсивность обмена веществ до 30%, и, менее значительней, при приеме смешанной пищи, повышающей интенсивность обмена на 6-15%. У грудных детей специфически-динамическое действие пищи приблизительно на 30% слабее, чем у взрослых. Белковая пища вызывает повышение основного обмена у детей на 15-18% (у взрослых – на 30%), углеводная – на 10% (у взрослых – на 15%), жирная – на 5% (у взрослых - на 15%).

В среднем величина основного обмена для человека массой 70 кг соответствует 1600-1700 ккал/сутки (у женщин на 5-10% меньше). Такие факторы, как степень развития мускулатуры, состояние печени, мозга, сердца, почек, желез внутренней секреции влияют на величину основного обмена. Основной обмен у маленьких детей увеличивается с наибольшей скоростью в первый год после рождения (приблизительно от 120 до 600 ккал/сутки). После этого прирост основного обмена замедляется и вновь ускоряется в период полового созревания. Но у детей любого возраста величины основного обмена, приходящиеся на 1 кг массы тела, выше, чем у взрослых. Это свидетельствует о большей интенсивности обмена веществ и энергии в тканях детей по сравнению со взрослыми. Основной обмен у детей зависит от конституции. У худых и подвижных детей основной обмен выше, чем у упитанных и малоподвижных. Увеличивается основной обмен при лихорадке (в среднем, на 5% при повышении температуры тела на 1 градус).

Изменения основного обмена более чем на 10% может служить диагностическим признаком таких состояний организма, как нарушение функции щитовидной железы, выздоровление после тяжелых и длительных заболеваний, интоксикации и шок.

Если к величине основного обмена энергии добавить то, что связано с тем или иным видом трудовой деятельности (это называется рабочая прибавка), то мы получим другой показатель, характеризующий суточный расход энергии, который называется общий или валовый обмен. Его уровень будет зависеть от энергетической шкалы, предусмотренной для различных групп населения. Это следующие группы: 1-ая – служащие (для мужчин норма – 2500-2800 ккал/сутки, для женщин – 2200-2400 ккал/ сутки), к которым относимся и мы с Вами, 2-ая – работники легкого физического труда (для мужчин норма 2750-3000 ккал/сутки, для женщин – 2350-2550 ккал/сутки), 3-ья – работники среднего по тяжести физического труда (для мужчин норма 2950-3200 ккал/сутки, для женщин – 2500-2700 ккал/сутки, 4-ая – работники тяжелого физического труда (для мужчин норма – 3450-3700 ккал/сутки, для женщин 2900-3150 ккал/сутки), 5-ая – работники особо тяжелого физического труда (для мужчин норма – 3900-4300 ккал/сутки, женщин в этой группе не должно быть). К этим, известным из литературы группам, я бы добавил еще одну (достаточно большую) группу людей – это не работающие пенсионеры. Их энергозатраты, после прекращения ранее выполняемой ими работы, должны резко сократиться и быть не выше, чем у лиц 1 группы.

Умственный труд не требует столь значительных энергозатрат, как физический. Энергозатраты возрастают при умственной работе в среднем лишь на 2-3%. Однако умственный труд, сопровождаемый легкой мышечной деятельностью, психоэмоциональным напряжением, приводит к повышению энергозатрат уже на 11-19% и более.

Регуляция обмена веществ и энергии – это регуляция, включающая в себя регулирующие системы множества функций организма – дыхания, кровообращения, выделения, теплообмена и других. Роль центра регуляции обмена веществ и энергии играет гипоталамус. Это обусловлено тем, что в гипоталамусе локализованы нервные ядра и центры, имеющие непосредственное отношение к регуляции голода и насыщения, теплообмена. В качестве звеньев эфферентной системы регуляции обмена используются симпатический и парасимпатический отделы автономной нервной системы. Выделяющиеся на их окончаниях медиаторы оказывают прямое или опосредованное вторичными посредниками влияние на функцию и метаболизм тканей. Под управляющим влиянием гипоталамуса находится и используется в качестве эфферентной системы регуляции обмена веществ и энергии – эндокринная система. Гормоны гипофиза, гипоталамуса и других эндокринных желез оказывают прямое влияние на рост и развитие клеток, поддержание в крови необходимого уровня различных веществ (глюкозы, свободных жирных кислот, минеральных ионов и других). Важнейшим эффектором в этих реакциях является клетка. Наиболее частыми эффектами регуляторных воздействий на клетку являются изменения: каталитической активности ферментов и их концентрации, действие модуляторов, аденилатов, общих предшественников и общих промежуточных продуктов.

Одним из интегральных показателей внутренней среды, отражающих обмен в организме веществ является концентрация в крови глюкозы (в норме, 0, 8-1, 2 г/л).

Неотъемлемым условием существования живых организмов является теплообмен между организмом и внешней средой.

Теплообмен и регуляция температуры тела. Температура оказывает существенное влияние на протекание жизненных процессов в организме. Физико-химической основой этого влияния является изменение скорости протекания химических реакций. Поэтому температура тела влияет на активность его клеток. Температура тканей организма определяется соотношением скорости метаболической теплопродукции их клеточных структур и скорости рассеивания образующейся теплоты в окружающую среду. Нарушение соотношения скоростей этих процессов приводит к изменению температуры тела. Существенное значение в этом, имеют эволюционно закрепленные механизмы, с помощью которых организмы могут проявлять устойчивость к более низким и более высоким температурам окружающей среды. По механизму гомеостатирования организмы разделены на: пойкилотермные (изменчивые, не способные поддерживать температуру тела на постоянном уровне, холоднокровные) – амфибии, рептилии, рыбы, ракообразные и гомойотермные (подобные, одинаковые, теплокровные – способные поддерживать температуру тела на относительно постоянном уровне с суточными и сезонными колебаниями в пределах 2 градусов), к ним относятся и люди.

Постоянство температуры тела у человека может сохраняться лишь при условии динамического равновесия теплообразования и теплоотдачи. Такое равновесие осуществляется физиологическими механизмами терморегуляции, которую принято разделять на химическую и физическую

Химическая терморегуляция осуществляется путем усиления или ослабления интенсивности тканевого и клеточного метаболизма и выражается в изменении количества теплообразования. Источником тепла в организме являются многие ткани и органы, но доля их участия в теплообразовании различна. Наиболее интенсивное теплообразование в организме происходит в мышцах, печени и почках. Различают два типа термогенеза: сократительный и несократительный. Сократительный теромогенез (связанный с тероморегуляционной активностью мышц) включает в себя терморегуляционный тонус и дрожь. Первая реакция является аналогом мышечного позного тонуса и протекает по типу низкочастотного зубчатого тетануса (частота импульсов около 16 в 1 с). В эту реакцию включаются мышцы шеи, туловища и сгибатели конечностей. Поэтому человек меняет позу (иногда, например, сворачивается в клубок). При резком охлаждении, когда начинает падать внутренняя температура тела, включается особый процесс – холодовая дрожь. Несократительный термогенез (связанный с активацией специальных источников тепла) осуществляется благодаря наличию бурой жировой ткани, которая в отличие от белого жира имеет больше митохондрий (бурый цвет обеспечивается наличием в ней железосодержащих ферментов-цитохромов, составляющих важную часть окислительной ферментативной системы митохондрий). Скорость окисления жирных кислот в нем в 20 раз превышает ее в белом жире.

Физическая терморегуляция осуществляется за счет изменений теплоотдачи. Отдача тепла организмами происходит несколькими путями. Теплоизлучение – выделение тепла организмом за счет инфракрасного излучения с поверхности тела. В состоянии покоя отдача тепла по этому механизму составляет до 60%. Теплопроводность и конвекция - непосредственная отдача тепла прилегающим к коже предметам, воздуху. Они тем интенсивней, чем больше разница температуры поверхности тела, окружающих предметов и воздуха. Таким путем организм теряет до 15% тепла. Испарение – это способ рассеяния организмом тепла в окружающую среду за счет его затраты на испарение пота или влаги с поверхности кожи и влаги со слизистых оболочек. Этим путем организм теряет до 19-20% тепла.

Терморегуляция - это поддержание постоянства температуры тела. Осуществляется она по принципу саморегуляции. Рецепторные образования – это холодовые, тепловые рецепторы и рецепторы жжения. Расположены они в кожных покровах, слизистых. Для холодовых рецепторов (которых больше и расположены они поверхностно, чем тепловые), пороговая величина возбуждения лежит в пределах 20-33 градусов (средняя 26 градусов), для тепловых – 40-46 градусов (средняя 43 градуса) и для рецепторов жжения все, что выше 45 градусов.

Центр терморегуляции расположен в ядрах гипоталамуса. Физическая терморегуляция осуществляется группой ядер гипоталамуса, расположенных между передней спайкой и зрительным перекрестом (центр теплоотдачи). В комфортных (термонейтральных) условиях тепловой баланс, обеспечивающий поддержание температуры тела на нормальном уровне, не нуждается в коррекции специальными механизмами терморегуляции. Температура среды ниже комфортной вызывает увеличение активности холодовых периферических рецепторов. Эта «холодовая» информация повышает тонус эфферентных структур заднего гипоталамуса, в результате чего вызывает активацию симпатического отдела вегетативной нервной системы. Это сопровождается повышением тонуса кожных и подкожных сосудов. В результате происходит увеличение термоизоляции организма и сохранение теплоты за счет уменьшения теплоотдачи. Этот же процесс приводит к появлению пиломоторного рефлекса (повышение функции гладкомышечных пучков, поднимающих волосяной покров). Параллельно за счет работы заднего гипоталамуса, который активирует систему регуляции позного мышечного тонуса (появление терморегуляционного тонуса и дрожи) происходит увеличение выработки теплоты в организме (сократительный термогенез). В связи же с выделением норадреналина и адреналина при этой реакции стимулируется энергообмен во всех тканях, в том числе и бурой жировой ткани (несократительный термогенез). Эта адренергическая стимуляция теплообразования потенцируется действием тиреоидных гормонов, выделение которых увеличивается при охлаждении.

Когда же организм согревается, то уменьшается активность холодовых рецепторов и это вызывает снижение тонуса эфферентных структур гипоталамуса. В результате снижаются влияния симпатического отдела вегетативной нервной системы на кожные и подкожные сосуды и эта реакция сопровождается увеличением кожного кровотока. Параллельно уменьшается адренергическая и тиреоидная активация теплообмена. Снижение этих влияний центра терморегуляции вызывает и уменьшение мышечного тонуса и термогенеза, связанного с ним. В условиях перегревания активируются особые структуры симпатического отдела нервной системы, управляющие потоотделением через холинергические нервные волокна. В результате этого увеличивается теплоотдача через испарение.

В норме температура тела человека около 37⁰С. Температура тела не является постоянной в течение суток. Так, к 16-18 часам она максимальна, а к 4 утра – минимальна. Если температура тела снижается – это гипотермия, если повышается – гипертермия. При снижении температуры ниже 35 градусов происходит нарушение поведения, до 31 градуса – он теряет сознание, при 24-26 градусах наступает смерть. При возрастании температуры тела до 39-41 градуса может начаться бред. При 41-43 градусах – тепловой удар и выше 43 градусов – смерть.

Для терморегуляции важное значение имеет работа потовых желез. Общее их количество на теле человека до 2, 5 млн. Больше всего их на лице, ладонях, подошве, подмышечных впадинах. Имеется непрерывное (не заметное) потоотделение, при котором пот испаряется с поверхности кожи сразу же после выделения. Когда пота образуется много, он скапливается на поверхности кожи в виде капелек (заметное потоотделение). Потоотделение наблюдается не только при физической работе, но и при умственном напряжении. При психическом возбуждении и при некоторых эмоциях (страхе, гневе, боли) у людей выступает холодный пот. Ощущение холода возникает потому, что кожа охлаждается, так как одновременно с потоотделением сужаются сосуды и уменьшается кровоснабжение кожи.

Считают, что окончания симпатических нервных волокон в потовых железах являются холинергическими, т.е. при возбуждении в них вырабатывается ацетилхолин. Импульсы, вызывающие потоотделение при повышении температуры, поступают в потовые железы через холинергические нервные окончания, а вызывающие эмоциональное потоотделение – через адренергические. В норме количество пота за сутки достигает до 500-900 мл, летом в два-три раза больше. При высокой температуре и тяжелой физической работе – в 5-10 раз и более.

У только что родившегося ребенка температура в прямой кишке составляет 37, 7-38, 2 градуса. Через час начинает снижаться до 35 и даже 32, но затем повышается и через 12-24 часа достигает 36-37 градусов. Температура тела новорожденных сильно зависит от внешней температуры. У части детей через 2-3 суток развивается транзиторная лихорадка – повышение температуры до 39-40 градусов. Это связано с повышенным поступлением в организм белка и с недостатком воды. Она может продолжаться от нескольких часов до нескольких дней и бесследно проходит. В силу лучшей васкуляризации температура кожи детей выше, чем у взрослых. Для детей также характерна выраженная асимметрия температуры кожи правой и левой половин тела. Терморегуляция у новорожденных значительно менее совершенна, чем у взрослых. Это проявляется в неустойчивости температуры тела. Увеличение теплопродукции выражено относительно слабо, отсутствует холодовая дрожь. Недостаточная эффективность терморегуляции связана и с относительно большой поверхностью тела, а также с низкой термоизоляцией организма. У детей первых лет слабо развит осознанный контроль температуры тела. Дети могут не жаловаться на температурный дискомфорт при охлаждении и перегревании, поэтому взрослые должны следить за соответствием одежды ребенка температуре и влажности воздуха. К 15-16 годам условия теплообмена и развитие терморегуляции приближаются к показателям, характерным для взрослых.