Адекватное питание

АДЕКВАТНОЕ ПИТАНИЕ

Адекватное питание необходимо для роста, поддержания массы тела, физиологических функций и обеспечения энергией. С пищей поступают следующие компоненты.

ВОДА. Вода необходима в достаточном количестве для предотвращения обезвоживания. В нормальных условиях ежедневная потеря воды из организма осуществляется следующим образом:

• с фекалиями (100 мл);

• с потом и выдыхаемым воздухом (600-1000 мл);

• с мочой (1000-1500 мл).

Потери воды увеличиваются при тяжелой диарее (2000-5000 мл), лихорадке (200 мл/сут/1С) и при высокой температуре окружающей среды. Задняя доля гипофиза секретирует антидиуретический гормон для регулирования осмолярности мочи и достижения баланса между выведением и поступлением воды (общая потеря воды организмом должна быть равна ее поступлению в течение такого же периода времени).

УГЛЕВОДЫ. Углеводы — это полигидроксиальдегиды, кетоны или другие сложные органические вещества, которые образуются в ходе реакции гидролиза. Углеводы существуют в нескольких формах (в зависимости от степени полимеризации):

• моносахариды (простые сахара) состоят из 1 единицы (например, глюкоза, фруктоза или галактоза);

• дисахариды — это соединение 2 моносахаридов (например, сахарозы и лактозы);

• олигосахариды содержат от 3 до 9 моносахаридов;

• полисахариды (например, крахмал, целлюлоза) состоят из большого числа моносахаридных единиц. Полисахариды депонируются в виде гликогена.

Углеводы важны как энергетический источник и как предшественники биосинтеза многих клеточных компонентов.

БЕЛКИ. Аминокислоты — «кирпичи» для строительства белков. Пищевые белки, перевариваясь, высвобождают аминокислоты (заменимые и незаменимые). Незаменимые аминокислоты, или эссенциальные аминокислоты, не синтезируются в достаточных количествах в организме человека. Незаменимых аминокислот 9: гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан и валин. Детям, кроме перечисленных незаменимых аминокислот, требуется еще и аргинин. Аминокислоты необходимы для синтеза белков и других молекул (например, пептидных гормонов и порфиринов) и как источник энергии, т.к. аминокислоты могут быть источником гликонеогенеза в печени. Тканевые белки, расщепляясь и ресинтезируясь, постоянно подвергаются превращению, при этом каждый из белков в организме обладает своим собственным периодом полувыведения. Потребность в пищевых белках повышается во многих случаях, таких как период роста, после ожогов или травм.

Компоненты пищи

• Вода

• Углеводы

• Белки

• Жиры

• Витамины

• Микроэлементы

• Неусваиваемые волокна

Незаменимые аминокислоты

• Гистидин

• Изолейцин

• Лейцин

• Лизин

• Метионин

• Фенилаланин

• Треонин

• Триптофан

• Валин

ЖИРЫ. Основное количество жира (98%), поступающего с пищей, существует в форме триацилглицеридов (триглицеридов), остальные 2% представлены фосфолипидами и холестерином. При полном гидролизе триацилглицеридов образуются глицерин и свободные жирные кислоты. Жирные кислоты можно разделить на две группы по числу двойных связей, которые они содержат:

• насыщенные (без двойных связей) жирные кислоты;

• ненасыщенные жирные кислоты.

Примерами насыщенных жирных кислот являются масляная и пальмитиновая кислоты. Ненасыщенные жирные кислоты можно разделить согласно степени ненасыщения на мононенасыщенные (например, олеиновая кислота) и полиненасыщенные (например, линолевая кислота, арахидоновая кислота). Линолевая кислота является единственной эссенциальной жирной кислотой и должна поступать с пищей. Жиры растительного происхождения состоят преимущественно из ненасыщенных жирных кислот и при комнатной температуре находятся в жидком состоянии. Каталитическое гидрирование жиров, называемое закаливанием, ведет к насыщению двойных ненасыщенных связей и превращению жидких масел в тугоплавкие жиры.

Жиры являются основным источником энергии из-за высокой энергоемкости на единицу массы в сравнении с углеводами и белками. Жиры накапливаются в виде липидных включений в специальных клетках — адипоцитах или жировых клетках. Помимо энергетической ценности, наличие жиров в рационе увеличивает вкусовую ценность пищи.

ВИТАМИНЫ. См. далее.

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ. См. далее.

НЕУСВАИВАЕМЫЕ ВОЛОКНА. Неусваиваемые волокна в пище представлены главным образом целлюлозой (некрахмальными полисахаридами), которая помогает поддерживать моторику желудочно-кишечного тракта.

Определение энергетической ценности пищи

Энергия, поставляемая углеводами, белками и жирами, измеряется в килокалориях (ккал). Одна калория — это количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 г воды на 1°С (с 14,5°С до 15,5°С). Жиры дают наибольшее количество энергии (табл. 22.1). Углеводы и жиры предотвращают утилизацию белков в качестве источника энергии. Пищевые белки предназначены для синтеза тканевых белков, если поступление углеводов и жиров достаточно для адекватного снабжения энергией.

Указаны средние значения вследствие больших вариаций химического состава этих нутриентов.

Средняя ежедневная потребность в калориях здорового взрослого человека с низкой физической активностью составляет около 2000 ккал, утраиваясь при значительной физической активности. Многие состояния определяют потребность в энергии, в частности беременность, лактация, физические упражнения, болезненные состояния и период роста. В пожилом возрасте обычно требуется меньшее потребление энергии.

ВИТАМИНЫ

Витамины — группа структурно связанных органических веществ, которые незаменимы для организма и должны поступать в небольших количествах. Хотя обычно источником витаминов является пища, существуют и другие источники. Например, витамин D синтезируется в коже под воздействием ультрафиолетового света, а витамин К и биотин синтезируются кишечной микрофлорой.

Витамины отличаются от:

• минералов, которые являются незаменимыми нутриентами, необходимыми в небольших количествах в форме органических или неорганических соединений;

• незаменимых аминокислот, которые являются органическими нутриентами, но необходимы в больших количествах.

Исторические корни открытия витаминов связаны с болезнями, возникающими при дефиците пищевых веществ. Выявление дефицитных состояний, которые в современном обществе наблюдаются достаточно редко, привело к открытию отдельных витаминов. Примеры дефицитных заболеваний — рахит, бери-бери и цинга. Изучение этих нарушений привело к открытию витаминов D, В и С соответственно.

Классификация

Витамины представляют собой гетерогенную группу органических веществ, различающихся химической структурой, источниками, суточными потребностями и механизмами действия. На основе характеристик растворимости выделяют два основных типа:

• водорастворимые витамины (витамины группы В, витамин С и др.);

• жирорастворимые витамины (, D, Е и К) (табл. 22.4).

Подклассификация витаминов основывается на других свойствах, таких как способность к депонированию, механизм действия и потенциальная токсичность.

Способность накапливаться в организме у разных витаминов различна

Высокая способность накапливаться в организме характерна для жирорастворимых витаминов, низкая — для водорастворимых (табл. 22.5). Исключением из этого правила является витамин В12. В норме запасов этого витамина достаточно на 3-6 лет.

Витамины различаются по своей токсичности

Токсичность вследствие либо долгосрочного накопления в организме, либо краткосрочного применения большой дозы более вероятна у жирорастворимых витаминов (А и D). Отравление витаминами может произойти при потреблении избыточных количеств пищевых добавок.

Таблица 22.4 Классификация витаминов

Витамины как лечебные средства

Витамины поддерживают рост и нормальные функции организма

Имеются большие различия в суточной потребности в разных витаминах, и их неадекватное потребление связано со специфическими дефицитными заболеваниями. Различные группы населения, такие как беременные, строгие вегетарианцы или алкоголики, имеют высокий риск возникновения дефицита витаминов.

Действие витаминов

Витамины проявляют свою активность в качестве:

• ферментов;

• антиоксидантов;

• гормонов (табл. 22.6).

Большинство водорастворимых витаминов действуют как коэнзимы специфических ферментов

В отсутствие специфических кофакторов многие ферменты неактивны. Кофакторами могут быть микроэлементы или органические молекулы. Если они функционируют как кофакторы, их называют коэнзимами. Коэнзимы участвуют в реакции будучи катализаторами, и в течение этого процесса они трансформируются в промежуточные формы и затем метаболизируются в свою активную форму (рис. 22.2). Большая часть водорастворимых витаминов действует как коэнзимы для специфических ферментов.

Рис. 22.2 Цикл витамина К. Витамин К действует как коэнзим в реакции превращения дезкарбоксипротромбина в протромбин, катализируемой карбоксилазой. В процессе карбоксилирования витамин К превращается в неактивный оксид, а затем обратно метаболизируется в активную форму. Восстановительный метаболизм неактивного эпоксида витамина К обратно в его активную гидрохиноновую форму чувствителен к варфарину. Варфарин и родственные по структуре средства блокируют у^карбокси-лирование, что приводит к инактивации биологически активных молекул, обеспечивающих коагуляцию.

Таблица 22.5 Примерные запасы жиро-и водорастворимых витаминов в организме

Некоторые витамины действуют как антиоксиданты, другие — как гормоны

Витамин С и витамин Е функционируют как антиоксиданты, а жирорастворимые витамины А и D действуют как гормоны. Как для витамина А, так и для витамина D идентифицированы специфические участки связывания (рецепторы).

Рекомендуемые диетические нормы и ежедневное потребление

Рекомендуемые диетические нормы (РДН) витаминов, а также минералов и микроэлементов установлены в большинстве стран. РДН предназначены для поддержания максимальных запасов витаминов без проявления токсичности и обеспечения потребностей здоровых людей с учетом возраста и пола. Рекомендуемое ежедневное потребление витаминов основывается на ежедневном уровне потребления энергии в 2000 ккал (табл. 22.7). В США РДН периодически публикуют Food and Nutrition Board, National Academy of Sciences и National Research Council.

Таблица 22.7 Суточная потребность в витаминах

Взаимодействие витаминов с лекарственными средствами и пищей

Имеется ряд примеров взаимодействия обычной пищи с витаминами. Так, прием больших количеств фруктов, содержащих витамин С, нарушает абсорбцию витамина В12. Некоторые виды рыб и черника могут содержать тиаминазу, которая инактивирует витамин В1, яичный белок содержит авидин — гликопротеин, препятствующий абсорбции биотина. Взаимодействие лекарств с витаминами обсуждается при описании соответствующих витаминов. Например, длительное потребление невсасывающихся липидов, таких как минеральные масла (используемые в качестве слабительных средств), может существено снизить абсорбцию жирорастворимых витаминов и привести к витамин-дефицитному заболеванию. Другие примеры взаимодействий:

• эстрогенсодержащие оральные контрацептивы с витаминами В1, В2 и фолиевой кислотой;

• антибиотики (тетрациклин, неомицин) и сульфонамиды с витаминами В3, В12, С, К и фолиевой кислотой;

• антиконвульсанты с витаминами D, К и фолиевой кислотой;

• фенотиазины и трициклические антидепрессанты с витамином В2;

• диуретики с витамином В1

• изониазид и пеницилламин с витамином В6;

• метотрексат с фолиевой кислотой.

Витамины как диетические добавки

Биологически активные добавки могут содержать лекарственные вещества, отпускаемые без рецепта, растительные экстракты и витамины. Такие вещества могут обладать побочными эффектами и взаимодействовать с лекарствами и пищевыми компонентами при неправильном применении.

В основном витаминные препараты потребляют дети, пожилые и физически активные взрослые лица. Около 40% взрослой популяции в США и Канаде ежедневно добавляют к своему рациону витамины. Однако польза витаминов, используемых с целями, отличными от коррекции симптомов дефицита, не установлена. При приеме жирорастворимых витаминов в дозах, превышающих РДН, возникает риск развития гипервитаминоза. Употребление мегадоз витамина С может вызвать образование почечных камней. Побочные эффекты, такие как повышенная свертываемость крови, могут возникнуть от витамина К, употребляемого больными, принимающими постоянные дозы варфарина.

ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ

Витамин В1 (тиамин)

Витамин В1 содержится в сухих дрожжах, цельных зернах, цельном неполированном рисе и проростках пшеницы.

Тиамин (витамин B1) в форме тиаминдифосфата (пирофосфата) является коэнзимом реакций углеводного метаболизма, в частности декарбоксилирования a-кетокислот, таких как пировиноградная и а-кетоглутаровая кислоты. Тиамин также является коэнзимом в транскетолазных реакциях пентозо-фосфатного шунта. Отдельные реакции, в которых участвует тиамин в качестве коэнзима, приведены на рис. 22.3.

Рис. 22.4 Больной бери-бери с периферической нейропатией. У некоторых пациентов развиваются висячая кисть и значительная слабость нижних конечностей (предоставлено A. Bryceson).

При дефиците витамина B1 развивается болезнь бери-бери (рис. 22.4). Это заболевание стало распространенным с увеличением потребления полированного белого риса. Полированный рис производят из шелушеного риса путем очищения от внешнего зародышевого слоя — материала, который и содержит основное количество витамина B1. В 80-х гг. XIX в. для лечения бери-бери у матросов военно-морских сил Японии использовали мясные и зерновые добавки, что и привело к открытию витамина B1. Выделяют две формы бери-бери:

• сухую — связана с поражением нервной системы. Она характеризуется дегенеративной нейропатией с признаками нейрита, параличом и атрофией мышц (см. рис. 22.4);

• влажную — связана с поражением сердечнососудистой системы и приводит к появлению отеков (отчасти вследствие сердечной недостаточности), учащенному сердцебиению, тахикардии с признаками нарушений на ЭКГ.

Дефицит витамина B1 может быть результатом не только его недостаточного потребления, но и чрезмерного употребления алкоголя, что вызывает энцефалопатию Вернике и психоз Корсакова. У младенцев бери-бери может проявиться при низком содержании тиамина в грудном молоке кормящих матерей.

Тиамин назначают для лечения и профилактики дефицита витамина В1, особенно у алкоголиков. В критических ситуациях (например, при острой энцефалопатии Вернике) его можно вводить внутривенно в дозах 50-100 мг. Прием глюкозы лицами с бессимптомным дефицитом тиамина может ускорить появление острых симптомов вследствие следующей реакции. В гликолитическом пути глюкоза катаболизируется до пирувата, проходя последовательно через 10 ферментно-катализируемых реакций. Пируват является эссенциальным промежуточным продуктом, участвующим как в катаболических (разложение до двуокиси углерода и воды в цикле лимонной кислоты), так и в анаболических реакциях (например, в синтезе аланина). Оксидативное декарбоксилирование пирувата до ацетил-КоА является необратимой реакцией, которая расходует тиамин и может привести к истощению тиамина в организме пациентов с дефицитом витамина В1, тем самым вызвая энцефалопатию. По этой причине при назначении глюкозы пациентам с подозреваемым дефицитом тиамина следует также назначать витамин B1.

Витамин В2 (рибофлавин)

Витамин В2 содержится в дрожжах, мясных продуктах, таких как печень, молочных продуктах и зеленых листьях овощей.

Рибофлавин в форме флавинмононуклеотида или флавинадениндинуклеотида функционирует как коэнзим для различных дыхательных флавопротеинов, которые катализируют окислительно-восстановительные реакции. Роль этого витамина связана со способностью его изоаллоксазинового кольца акцептировать два электрона, отданных атомами водорода, для образования соответствующих восстановленных форм (рис. 22.5). В восстановленной форме фермента сохраняется энергия.

Симптомы дефицита витамина В2: фарингит, стоматит, глоссит, хейлоз, себорейный дерматит и в некоторых случаях роговичная васкуляризация и амблиопия. Дефицит одного рибофлавина встречается редко и в большинстве случаев сочетается с дефицитом других водорастворимых витаминов. Фенотиазины, трициклические антидепрессанты и хинин (противомалярийное средство) ингибируют флавокиназу, которая превращает рибофлавин в флавинмононуклеотид. Следовательно, эти средства могут увеличить потребность пациентов в рибофлавине. Для лечения дефицита витамин В2 назначают в дозах 5-20 мг/сут.

Витамин В3 (ниацин, никотиновая кислота)

Витамин В3 был обнаружен в мясе, рыбе, плодах бобовых и цельных зернах. Триптофан может служить источником никотиновой кислоты, т.к. в организме он может трансформироваться до никотиновой кислоты в соотношении 60 : 1 (т.е. 60 молекул триптофана дают 1 молекулу никотиновой кислоты).

Ниацин в организме преобразуется в две физиологически активные формы: НАД и НАДФ. Основная функция витамина В3 состоит в участии в окислительно-восстановительных реакциях, в которых задействованы НАД или НАДФ. Это эссенциальные коэнзимы для многих дегидрогеназ цикла Кребса, вовлеченного в анаэробный углеводный метаболизм, а также белковый и липидный обмены. Например, одна из реакций в цикле лимонной кислоты нуждается в НАДФ как коэнзиме для оксидативного декарбоксилирования изоцитрата в a-кетоглутаровую кислоту (рис. 22.6).

Рис. 22.6 Оксидативное декарбоксилирование изоцитрата в а-кетоглутарат, использующее никотинамидадениндину-клеотидфосфат (НАДФ) в качестве коэнзима.

Пеллагра — болезнь, обусловленная дефицитом витамина В3, впервые была описана в 1735 г. Казалем как mal de la rosa (розовая болезнь) из-за шершавой, красного цвета кожи. Термин «пеллагра» произошел от итальянских слов agra (грубый, шероховатый) и pelle (кожа).

Первичными симптомами пеллагры являются дерматит, диарея и деменция (три «Л»)- Как правило, пеллагра встречается в популяциях, потребляющих в качестве главного источника белка зерновые, содержащие небольшие количества триптофана.

Для лечения пеллагры применяют ниацин. В фармакологических дозах, превышающих дозы, которые необходимы для его потребления как витамина, ниацин используют для лечения различных типов дислипопротеинемий.

В прошлом, когда ниацин назначали для лечения гиперлипидемии, он вызывал гиперемию и вазодилатацию. Эти эффекты уменьшались со временем или после приема аспирина. С длительным приемом ниацина, назначенным для лечения дислипопротеинемий, связывают тяжелую гепатотоксичность.

Витамин В6 (пиридоксин)

Витамин В6 обнаружен в мясе, рыбе, плодах бобовых, сухих дрожжах и цельных зернах.

Витамин В6 в виде пиридоксальфосфата является коэнзимом во множестве эссенциальных реакций, таких как метаболизм некоторых аминокислот (включая декарбоксилирование, трансаминирование и рацемизацию), серосодержащих и гидрокси-аминокислот, а также жирных кислот.

Предполагают, что низкий уровень ГАМК вследствие сниженной глутаматдекарбоксилазной активности является причиной судорог, наблюдаемых при дефиците витамина В6. Классические примеры, приведенные на рис. 22.7, иллюстрируют роль этого витамина в биосинтезе ГАМК и 5-гидрокситриптамина.

Рис. 22.7 Участие витамина В6 в двух биохимических реакциях, (а) Синтез гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) при наличии глутамата. (б) Биосинтез 5-гидрокситриптамина (серотонина) при наличии декарбоксилазы L-ароматических аминокислот.

Дефицит витамина В6 может быть обусловлен недостаточным питанием. Также он может встречаться у пациентов, принимающих пеницилламин, оральные контрацептивы и изониазид. Изониазид взаимодействует с пиридоксалем и образует пиридоксальгидразон, не обладающий коэнзимной активностью.

Несмотря на то что витамин В6 является эссенциальным, клинические синдромы изолированного дефицита встречаются редко и обусловлены взаимодействием с лекарствами. Витамин В6

Видео по теме

«Фармакология».