Основные приспособительные механизмы при полном голодании.
.Голод своеобразное чувство, выражающее физиологическую потребность организма в пище; свойственно всем животным и человеку. Биологическое значение голода заключается в том, что он направляет животных и человека на активный поиск пищи и потребление ее. Экспериментально установлено наличие в центральной нервной системе (в головном мозге) так наз. центра голода и центра насыщения. Раздражение электрическим током центра голода заставляло сытых животных искать пищу и есть, а раздражение центра насыщения у голодных животных вызывало ощущение сытости. Ощущение сытости возникает и при разрушении центра голода. При этом животное может погибнуть от истощения, несмотря на имеющуюся рядом пищу. Роль нервных центров состоит в преобразовании потребности организма в пище в нервное возбуждение — так наз. пищевую мотивацию, побуждающую искать пищу.
Ощущение Г. может проявляться в виде жжения, давления, даже боли в подложечной области (голодные боли), иногда тошнотой, головокружением, головной болью.
Внешним проявлением Г. является настойчивый поиск пищи, нередко связанный с преодолением даже значительных препятствий. При Г. наблюдается увеличение тонуса мышц желудка и кишечника, возникает так наз. голодная перистальтика (сокращение желудка и кишечника в течение 15—20 мин. через каждые полтора — два часа). Состояние Г. характеризуется уменьшением содержания питательных веществ в крови — так наз. голодная кровь. Г. как физиологич. явление находится во взаимосвязи с насыщением. В норме удовлетворение чувства Г. наступает в течение первой фазы насыщения, т. е. когда поступающая пища воздействует на начальный отдел пищеварительного тракта и раздражает находящиеся здесь нервные окончания, передающие сигналы (возбуждение) в центр насыщения. Через 1 4/г—2 часа после приема пищи питательные вещества всасываются и наступает истинное насыщение: кровь перестает быть «голодной» — теперь в ней содержится достаточное для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма количество питательных веществ.
В регуляции состояния Г. и последующего насыщения особо важная роль принадлежит депо питательных веществ, имеющихся в организме, к-рые в нормальных условиях «закрываются» значительно раньше, чем израсходованы все запасы питательных веществ в организме. Это является одним из защитных и приспособительных механизмов, защищающих животных и человека от истощения и заставляющих их искать пищу задолго до опустошения этих депо.
Нарушения соотношений Г. и насыщения могут привести к ожирению или истощению организма. Если депо питательных веществ перестают периодически закрываться, то наступает истощение; если они закрываются слишком рано, еще при избытке питательных веществ в организме — развивается ожирение. Регуляция опорожнения депо питательных веществ определяется состоянием центральной нервной и эндокринной систем. Если торможение центра голода происходит поздно или не происходит совсем, то чувство насыщения не наступает и человек потребляет больше пищи, чем это необходимо. И наоборот, если потребление пищи слишком быстро подавляет голодное возбуждение, то человек может съесть только мало пищи, количество к-рой не покрывает физиологич. потребности организма.
Основным условием предупреждения нарушения в регуляции голода и насыщения является соблюдение регулярности приема пищи, своевременный отдых (голодное возбуждение часто подавляется при усталости, нервном перенапряжении и т. п.); особенно это относится к детям, у к-рых механизмы регуляции функции нервной системы еще несовершенны.
Голодание — это состояние организма при полном отсутствии или недостаточном поступлении пищевых веществ; голодание возникает и в том случае, если состав пищи оказывается неполноценным или организм по каким-либо причинам не может усваивать пищу.
Голодание как физиологич. явление часто наблюдается в природе во время зимней спячки животных (медведи, суслики, ежи и др.), при холодовом оцепенении лягушек, рыб, насекомых. Такое голодание связано с резким снижением процессов обмена веществ в организме; это позволяет животным длительно поддерживать жизнь при ничтожных тратах энергии в периоды года, неблагоприятные для активной жизни.
Различают голодание полное (без пищи), абсолютное (без пищи и воды) и неполное (недоедание). Кроме того, различают частичное голодание, т. е. неполноценное или одностороннее питание — недостаточное поступление с пищей одного или нескольких пищевых веществ при нормальной общей калорийности ее.
При полном и абсолютном голодании жизнь организма поддерживается за счет расходования имеющихся запасов питательного материала (гл. обр. жира), затем за счет постепенного расходования части собственных тканей организма. Способность образовывать энергию в течение голодания постепенно снижается в соответствии с падением веса тела, а интенсивность общего обмена веществ остается близкой к норме. Поэтому при голодании все условия, повышающие обмен веществ (физич. работа, понижение окружающей температуры, перегревание организма, различные болезни), увеличивают потери питательных веществ и ускоряют гибель организма. Продолжительность жизни при полном голодании различна у животных разных видов. Так, напр., мелкие птицы погибают через двое суток, а куры— через 14—20 дней; собаки могут прожить 40—60 дней, лошади — до 80 дней. Предельным сроком полного голодания для взрослого человека считают 65—70 дней. Молодые растущие организмы погибают значительно раньше, чем взрослые. Старые люди (и старые животные) могут голодать дольше, чем молодые, в связи с более низким уровнем обмена веществ. Женщины легче переносят голодание, чем мужчины. Считается, что чем больше запасы жира, тем дольше организм может переносить голодание, однако при одинаковой упитанности и при одинаковых условиях разные особи могут погибать в весьма разные сроки, что связано, по-видимому, с состоянием центральной нервной системы, характером обмена веществ и др.
Неполное голодание отличается от полного возможностью длительного существования организма в условиях недостаточного поступления пищи и совершающихся процессов пищеварения.
Более глубокое представление об особенностях разных периодов голодания дает патофизиологическая характеристика, учитывающая состояние обмена веществ и энергии. На основании этой характеристики голодание можно подразделить на 3 периода: неэкономного расходования энергии; максимального приспособления; тканевого распада, интоксикации и гибели (терминальный период).
Продолжительность каждого периода различна в зависимости от вида животного. У человека первый период длится 2-4 дня, второй – фактически определяет срок голодания и может продолжаться 40-50 дней, третий – 3-5 дней.
Основные проявления голодания. Одним из ранних и наиболее тягостных проявлений голодания является чувство голода, обусловленное возбуждением пищевого центра. Ощущение голода при полном голодании может исчезнуть через несколько дней после начала голодания, причем угнетение пищевого центра в дальнейшем может быть настолько глубоким, что для его возбуждения необходимы специальные мероприятия. При неполном голодании возбуждение пищевого центра все время поддерживается и чувство голода периодически возобновляется.
Голодание сопровождается уменьшением массы тела. В первом периоде масса снижается значительно в результате неэкономного расходования энергии и выделения экскрементов. Во втором периоде темп снижения массы тела уменьшается и составляет ежедневно 0,5-1%. Поэтому, зная исходную массу и ежедневную потерю, можно приблизительно рассчитать предельную продолжительность голодания. В третьем периоде снижение массы вновь усиливается.
Масса различных органов уменьшается неодинаково. Наиболее интенсивно теряет массу жировая ткань (97%), а наименее – сердце (3,6%) и нервная ткань (3,9%). Весьма малая потеря массы мозга и сердца при голодании свидетельствует о том, что в голодающем организме продолжает осуществляться сложная регуляция промежуточного обмена веществ и процессов между органами, обеспечивающая в первую очередь пластическим и энергетическим материалами жизненно важные постоянно работающие органы.
На 6-8й день голодания в желудочном соке увеличивается количество азотистых веществ – альбуминов и глобулинов. Белки после расщепления всасываются в кровь и идут на построение жизненно важных органов. Этот процесс является результатом включения при голодании приспособительных механизмов, обеспечивающих повторное использование белков для синтетических процессов.
При голодании наблюдаются и другие процессы, характеризующие адаптацию организма к необычным условиям существования и свидетельствующие о переходе на эндогенное питание. Так, в ранние сроки голодания активизируются гликолитические и липолитические ферменты, затем повышается активность лизосомальных гидролаз, что указывает на нарушение целости липопротеидной мембраны лизосом.
Изменение ферментной активности в органах при голодании может быть связано с изменением изоферментных спектров. Такие данные имеются в отношении глюкозо-6-фосфатгидрогеназы (Г-6-ФДГ), фосфоглюконатдегидрогеназы (ФГД), занимающих ключевое положение в пентозо-фосфатном цикле. При голодании снижается как общая активность этих ферментов, так и активность их отдельных изоферментов, причем угнетение происходит за счет высокоактивных фракций. Причины снижения активности изоферментов, по-видимому, связаны с изменением механизмов генетической регуляции их синтеза, а также устранением субстратной индукции. Несомненную роль при этом играет также дефицит аминокислот и нарушение их оптимального соотношения в организме.
Об изменениях при голодании в генетическом материале клетки, контролирующем процессы белкового синтеза, свидетельствуют данные об изменении первичной структуры ферментов.
Особенности белкового синтеза при голодании частично могут быть объяснены теми изменениями, которые претерпевают в этих условиях транспортная РНК(тРНК), акцепторная способность которой по отношению к таким аминокислотам, как тирозин, лейцин, метионин, глицин снижается. Возможно, при голодании на участках молекулы тРНК, ответственной за взаимодействие с аминоацилсинтетазами, происходят конформационные изменения, снижающие биологическую активность тРНК в целом.
Органы и системы при голодании. Теплопродукция поддерживается в течение всего голодания на минимальном уровне и снижается к концу третьего периода. Теплоотдача несколько сокращается. Температура тела снижается до 30-28 0С, что было установлено в опыте В.В. Пашутина.
Другие жизненные функции организма в течение первого и второго периодов голодания также сохраняются в пределах, близких к физиологическим. Со стороны нервной системы в первом периоде отмечается возбуждение, особенно пищевого центра. В дальнейшем развивается угнетение, рефлексы снижаются, некоторые условные рефлексы исчезают. При голодании легче развивается шок. Умственная деятельность сохраняется, однако иногда возможно развитие психоза.
В начале голодания повышается функция щитовидной железы, гипофиза, увеличивается секреция кортикотропина и тиротропина, что в свою очередь стимулирует надпочечные железы. Во втором периоде голодания функции большинства эндокринных желез угнетается. Ведущим фактором в этом процессе является снижение нейросекреции в ядрах гипоталамуса. В 5 раз снижается секреция соматолиберина, что на 40-50 % снижает уровень в крови гормона роста. Такие же изменения происходят с фоллитропином и фоллиберином гипофиза.
В системе кровообращения и дыхания особых нарушений не наблюдается. Деятельность пищеварительной системы угнетается. Хотя при оптимальных условиях основные жизненные функции у голодающих не отклоняются от нормы, прогрессивно ограничивает адаптационные возможности организма, что отчетливо проявляется при различных нагрузках. Патоморфологические изменения в различных тканях и органах у лиц, погибших от голодания, невелики и обычно сводятся к атрофии, преимущественно в паренхиматозных органах. 6. Основной обмен при голодании Уменьшение основного обмена при голодании у человека во многом зависит от функционирования желудочно-кишечного тракта, который во время голодания обычно атрофируется и теряет способность переваривать пищу.Большое значение для изменения основного обмена при голодании имеет возраст. Известно, что дети тяжелее переносят голодание и погибают при равных условиях раньше взрослых. Некоторое значение имеет пол. Мужчины переносят голодание тяжелее женщин.Изменения основного обмена при полном голодании сопровождаются характерными изменениями газообмена и , соответственно дыхательного коэффициента. В начале голодания дыхательный коэффициент несколько увеличивается, так как организм использует в первую очередь запасы углеводов печени и запасы скелетных мышц. В дальнейшем голодающий организм живет за счет утилизации жировых запасов подкожной клетчатки и внутренних органов.
В течение полного голодания с водой различают три периода.
Первый период (1-2 дня) характеризуется значительным увеличением выделения азотсодержащих веществ за счет оставшейся ранее принятой (перед голоданием) пищи. Снижаются биосинтез тканевых белков, синтез мочевины, мочевой кислоты, тормозятся процессы дезаминирования и переаминирования аминокислот.
Второй период является наиболее продолжительным – до 70 дней и более. Организм живет на азотистом минимуме. Некоторое снижение основного обмена объясняется отсутствием поступления субстратов окисления, т.е. пищи. Происходит торможение окислительных процессов в митохондриях и уменьшение окислительного фосфорилирования.
Различные нарушения промежуточного обмена сводятся к накоплению в организме кислых продуктов углеводного и жирового обмена – ацетоновых тел (В-оксимасляная кислота, ацетоуксусная кислоты и ацетон). Одновременно наблюдается увеличение выделения аммиака и щелочных резервов для их нейтрализации. Повышается количество остаточного азота за счет накопления главным образом аммиака и мочевой кислоты вследствие увеличения распада нуклеопротеидов клеточных ядер. Нарушение минерального о мена выражается в увеличении выделения с мочой солей калия, кальция, фосфора по причине атрофии и распада тканей голодающего организма.
Третий период голодания характеризуется усилением распада тканей и увеличением содержания калия, фосфора и азотсодержащих продуктов в моче (мочевина, креатинин, мочевая кислота, аминокислоты, пептиды).
Смерть при полном голодании наступает, когда потеря составляет 40-50% массы тела от интоксикации и истощения всех видов питательных веществ в организме человека или животного. При голодании без воды смерть наступает через 4-7 дней от интоксикации и обезвоживания. Тяжелейшие переживания жаждущего ярко представлены многими писателями. Так, Лион Фейхтвангер описал состояние человека, умирающего от жажды:
«Его внутренности пылали, он все время пытался глотнуть, хоть и знал, как это мучительно и невозможно, пульс его трепетал, в костях кололо и зудило. Опущенные веки терли глаза, тьму прорезали какие-то пляшущие точки и кружочки… Совсем ясно видит он перед собой большую цистерну… с водой, с бесконечной массой воды… Пить!
Но там стоит человек и не дает ему напиться. Конечно, если несколько дней ничего не пить, то человек умирает…»