Возрастные физиологические особенности обмена веществ и энергии. терморегуляция

В организме человека происходит постоянное обновление клеточных структур,
синтезируются и разрушаются различные химические соединения. Совокупность
всех химических реакций, протекающих в организме, называется обменом веществ
(метаболизмом). ■-);■

В процессе индивидуального развития-ччеловека обмен веществ и энергии претерпевает ряд количественных и качественных изменений, прежде всего су­щественно меняется соотношение между двумя фазами метаболизма: ассимиля­цией и диссимиляцией. Ассимиляция — процесс усвоения организмом внешних веществ, в результате этого процесса вещества становятся составной частью жи­вых структур и откладываются в виде запасов в организме.

Диссимиляция — процесс распада органических соединений на простые ве­щества, в результате происходит выделение энергии, которая необходима для жиз­недеятельности организма.

Обмен веществ происходит в тесной связи с окружающей средой. Для жиз­недеятельности необходимо поступление в организм из внешней среды белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных солей и воды. Количество, свойства и соотношение этих элементов должны соответствовать состоянию организма и условиям его существования. Например, если пищи поступило больше, чем необ­ходимо, человек прибавляет в весе, если меньше — теряет вес.

Главными особенностями обмена веществ у детей являются: ■ преобладание процессов ассимиляции над процессами диссимиляции; высокий основной обмен; повышенная потребность в белках; положительный азотистый баланс.

Обмен белков

Белки, или протеины, являются главной составной частью всех органов и тканей организма, с ними тесно связаны все жизненные процессы — обмен веществ, со­кратимость, раздражимость, способность к росту, размножению и мышлению.

Белки составляют 15-20 % общей массы тела человека (жиры и углеводы вмес­те — лишь 1-5 %). Белки поступают с пищей и относятся к незаменимым компо-

нентам рациона. Биологическая активность других пищевых веществ проявляете только в присутствии белков.

Основные функции белков:

■ пластическая — участие в построении новых клеток и тканей, обеспечение
роста и развития молодых растущих организмов и регенерация изношенных
отживших клеток в зрелом возрасте;

" защитная — из белков пищи синтезируются антитела, обеспечивающие им­мунитет к инфекциям;

■ ферментативная — все ферменты являются белковыми соединениями;

■ гормональная — инсулин, гормон роста, тироксин, тестостерон, эстрогены и многие другие гормоны являются белками;

■ сократительная — белки актин и миозин обеспечивают мышечное сокращение;

■ транспортная — содержащийся в эритроцитах белок гемоглобин переносит кислород, белки сыворотки крови участвуют в транспорте липидов, углево­дов, некоторых витаминов, гормонов;

■ энергетическая — обеспечивают организм необходимой энергией.
Показателем уровня белкового обмена является азотистый баланс, он определя­
ется по результатам сравнения количества азота, поступившего с пищей и выве­
денного из организма. Азотистый баланс — это разность между потребленным с
пищей азотом и азотом, выделенным из организма (с мочой, калом и микропоте­
рями). Различают три вида азотистого баланса: азотистое равновесие, положитель­
ный и отрицательный азотистый баланс.

Азотистое равновесие — равенство количества поступившего с пищей и вы­деленного из организма азота.

Положительный азотистый баланс означает, что с пищей азота поступает больше, чем выводится из организма, характеризует накопление белка (азота) в организме. Задержка азота физиологична для детей, беременных и кормящих женщин, после голодания и т. д.

Отрицательный азотистый баланс — преобладание азота, выделенного из ор­ганизма, над азотом, который поступил с пищей; свидетельствует о потере собст­венных белков тканями организма. При этом источником свободных аминокислот становятся белки плазмы крови, печени, слизистой оболочки кишечника, мышеч ной ткани, что позволяет достаточно долго поддерживать обновление белков мозга и сердца. Отрицательный азотистый баланс наблюдается при голодании, недостатке в пище полноценных белков, ряде заболеваний, при травмах, ожогах, после опера­ций и пр. Длительный отрицательный азотистый баланс приводит к гибели.

Для раннего этапа развития организма характерен положительный азотис­тый баланс, зрелого возраста — азотистое равновесие, а для старости преимуще­ственно — отрицательный азотистый баланс.

В организме ребенка интенсивно происходят процессы роста и формирова­ния новых клеток и тканей. Поэтому потребность в белках у ребенка значительно выше, чем у взрослого.

В зависимости от возраста и массы тела количество белка в рационе ребенка оджно составлять: 1-3 года — 55 г, 4-6 лет — 72 г, 7-9 лет —- 89 г, 10-15 лет —100-1 Об г (норма взрослого).

За счет белков пищи должно покрываться приблизительно 10-15 % общего гуточного количества калорий.

Баланс и задержка азота в организме в организме ребенка зависит от его ин­дивидуальных особенностей, определяемых типом ВНД. У детей с преобладанием Процессов возбуждения над процессами торможеЦия задержка азота менее выра­жена, чем у детей с преобладанием процессов торможения. Самые высокие пока­затели задержки азота отмечаются у детей с уравновешенными процессами ВНД. Имеет значение не только количество, но и качество вводимого белка.

Соотношение белков, жиров и углеводов в пище ребенка должно составлять 1:1:4, в этих условиях азот максимально задерживается в организме.

В моче у новорожденного меньше азота мочевины, больше азота аммиака и азота мочевой кислоты. В период новорожденное™ аминокислоты составляют 10 % общего азота мочи, в то время как у взраслог»,— лишь 3-4 %. Особенностью белкового обмена детей является постоянное наличие в их моче креатина.

Одним из показателей нарушения белкового обмена у детей является накоп­ление остаточного азота в крови. У здоровых детей, от 3 мес. до 3 лет остаточный азот в крови колеблется в пределах от 17,69 до 26,15 мг (12,63-18,67 ммоль/л).

8.5.2. Обмен углеводов

Углеводы составляют основную часть пищевого рациона и обеспечивают 50-60 % его энергетической ценности. Содержатся углеводы главным образом в расти­тельных продуктах.

В организме человека углеводы могут синтезироваться из аминокислот и жи­ров, поэтому они не относятся к незаменимым факторам питания. Минимум по­требления углеводов соответствует примерно 150 г/сут. Депонируются углеводы в организме ограниченно и запасы их у человека невелики.

Основные функции углеводов: " энергетическая — при окислении 1 г усвояемых углеводов в организме выде­ляется 4 ккал;

пластическая — входят в состав структур многих клеток и тканей, участвуют в синтезе нуклеиновых кислот (в сыворотке крови поддерживается постоян­ный уровень глюкозы, гликоген есть в печени и мышцах, галактоза входит в состав липидов мозга, лактоза содержится в женском молоке и т. д.); регуляторная — участвуют в регуляции кислотно-щелочного равновесия в ор­ганизме, препятствуют накоплению кетоновых тел при окислении жиров; защитная — гиалуроновая кислота препятствует проникновению бактерий через клеточную стенку; глюкуроновая кислота печени соединяется с токси­ческими веществами, образуя нетоксичные сложные эфиры, растворимые в воде, которые выводятся с мочой; пектины связывают токсины и радионук­лиды и выводят их из организма.

Кроме того, углеводы тонизируют ЦНС, обладают биологической активностью —. в комплексе с белками и липидами образуют некоторые ферменты, гормоны, сли­зистые секреты желез и др. Пищевые волокна являются физиологическими сти­муляторами двигательной функции желудочно-кишечного тракта.

Углеводы в организме ребенка выполняют не только энергетическую функцию, но и играют важную пластическую роль при создании основного вещества соедини­тельной ткани, клеточных оболочек и др. Обмен углеводов в организме ребенка ха­рактеризуется гораздо большей интенсивностью, чем обмен углеводов в организме взрослого. Необходимое количество сахара в крови у детей натощак в мг %:

Новорожденные 30-50

Грудные 70-90

Более старшие 80-100

12-14 лет 90-120

Углеводный обмен у детей характеризуется высокой усвояемостью углеводов (98-99 %) независимо от способа вскармливания. В детском организме ослаблено об­разование углеводов из белков и жиров, так как для роста необходим усиленный расход белковых и жировых запасов организма. Углеводы в организме ребенка де­понируются в меньшем количестве, чем в организме взрослого. Для детей раннего возраста характерно быстрое истощение углеводных запасов печени.

Суточная потребность в углеводах у детей высокая и составляет в грудном возрасте 10-12 г на 1 кг массы тела в сутки. В последующие годы количество уг­леводов, в зависимости от конституционных особенностей ребенка, колеблется от 8-9 г до 12-15 г на 1 кг массы тела в сутки. В первом полугодии жизни ребенок получает нужное количество углеводов в виде дисахаридов. С 6 мес. возникает потребность в полисахаридах.

Суточное количество углеводов, которое дети должны получать с пищей, значи­тельно увеличивается с возрастом:

■ от 1года до 3 лет — 193 г;

■ 4-7 лет — 287,9 г;

■ 8-13 лет —370 г;

■ 14-17 лет —470 г.

Обмен жиров

Жиры, или липиды, относятся к основным пищевым веществам и являются важ­ным компонентом питания. Жиры подразделяют на нейтральные (триглицериды) и жироподобные вещества {липоиды).

Жиры в организме человека выполняют следующие основные функции:

■ служат важным источником энергии, превосходящим в этом плане все пище­
вые вещества, — при окислении 1 г жира образуются 9 ккал (37,7 кДж);

» входят в состав всех клеток и тканей;

■ являются растворителями витаминов A, D, Е, К;

■ поставляют биологически активные вещества — ПНЖК, фосфатиды, стери-ны и др.;

■ создают защитные и термоизоляционные покровы — подкожный жировой слой предохраняет человека от переохлаждения;

■ улучшают вкус пищи;

■ вызывают чувство длительного насыщения. '■:

)Киры могут образовываться из углеводов и белков, но в полной мере заменяться ими не могут.

Жиры в организме ребенка выполняют энергетическую и пластическую фу< кцию. Обмен жира у детей характеризуется неустойчивостью, быстрым истоще­нием жировых депо при недостатке в пище углеводов или их усиленном расходе.

С жирами пищи в организм поступает ряд^жирных кислот, среди них три био­
логически ценные жирные кислоты: линолевая", линоленовая и арахидоновая. Эти
кислоты необходимы для обеспечения нормального роста и функционирования
кожи. С жирами в организм поступают растворимое в них витамины A, D, Е, К,
необходимые для роста и развития ребенка. Г ■

При составлении пищевого рациона детей нужно учитывать не только коли­чество, но и качество входящих в него жиров. Без жиров невозможна выработка общего и специфического иммунитета.

Потребность в жире с возрастом меняется. Грудные дети должны больше потреблять жиров. В этот период за счет жира покрывается 50 % всей калорий­ной потребности. Дети, находящиеся на грудном вскармливании, усваивают 96 % жира, дети, находящиеся на смешанном и искусственном питании, — 90 %.

С возрастом увеличивается суточное количество жира, которое необходимо для нормального развития детей. От 1-3 года ребенок должен получать в сутки 32,7 г, 4-7 — 39,2 г, 8-13 лет — 38,4 г, 14-17 лет — 47 г, что примерно соответствует норме взрослого человека — 50 г.

Правильное расщепление жиров возможно при условии надлежащей корре­ляции жиров с другими питательными ингредиентами. При питании детей ран­него возраста особенно следует выдерживать соотношение между жирами и уг­леводами 1:2.

Обмен воды

Вода входит в состав всех клеток и тканей организма, служит наилучшим раст­ворителем для многих биологически важных веществ, обеспечивает течение ме­таболических процессов, участвует в теплорегуляции, растворяет конечные про­дукты обмена веществ и способствует их выведению органами выделения.

Организм ребенка отличается от взрослого гидролабильностью, т. е. способ­ностью быстро терять и быстро накапливать воду. Существует связь между энер-

14 Возрастная анатомия

гией роста и содержанием воды в тканях. Суточная прибавка в весе у детей грудн< го возраста составляет 25 г, на долю воды приходится 18 г, белка — 3 г, жира — 3 и 1 г приходится на долю минеральных солей.

Чем младше ребенок и быстрее он растет, тем больше у него потребность в воД| Потребность в воде на 1 кг массы тела:

Возраст • Количество воды, мл
Новорожденные 150-200

Грудные 120-130

1 год 90-100

12-13 лет 40-50

Суточная потребность в воде:

Возраст, лет Количество воды, мл

800 950 1200 1350 1500

2-4

5-6

7-10

11-14

В раннем возрасте даже при небольших изменениях в каком-либо звене водного обмена нарушается его регуляция, в результате могут возникнуть патологические явления. Например, у детей наблюдается «лихорадка от жажды» вследствие уси­ления распада белка из-за недостатка воды в организме.

Потеря организмом 10 % воды отрицательно сказывается на жизнедеятель­ности и приводит к сгущению крови, нарушению кровотока, сдвигам психическо­го состояния, судорогам. Снижение количества воды на 20 % ведет к смерти.

8.5.5. Обмен минеральных веществ

Минеральные вещества относятся к жизненно необходимым компонентам пита­ния и обеспечивают поддержания гомеостаза. Минеральные вещества выполняют следующие основные функции:

■ формируют ткани, особенно велика их роль в построении костной ткани, где преобладают фосфор и кальций (пластическая функция);

■ участвуют во всех видах обмена веществ;

■ поддерживают осмотическое давление в клетках и межклеточных жидкостях; * обеспечивают кислотно-щелочное равновесие (состояние) в организме;

■ усиливают иммунитет;

■ активируют гормоны, витамины, ферменты;

■ способствуют кроветворению.

с_ез минеральных веществ невозможна нормальная функция нервной, сердечно-_с0судистой, пищеварительной, выделительной и других систем.

Как правило, употребляемые в пищу вещества животного и растительного лроисхождения содержат в достаточном количестве все необходимые растуще­му организму минеральные вещества. Только поваренная соль добавляется при рациональном приготовлении пищи.

У детей баланс минерального обмена положительный, это связано с ростом организма и, в первую очередь, костной ткани. У новорожденного количество ми­неральных веществ составляет 2,55 % массы тела, у взрослого — 5 %.

Баланс отдельных минеральных веществ зависит от возраста ребенка, его ин­
дивидуальных особенностей и времени года. К'''"

Для растущего организма большую роль играет кальций. Оптимальное обес­
печение организма кальцием требуется на протяжении всей жизни человека. Осо­
бенно важен кальций в период интенсивного роста, так как является необходимым
условием нормального развития скелета, достижения им необходимой прочности
и сохранности. , -v

Недостаток потребления кальция в детском и подростковом возрасте пре­пятствует достижению оптимальной массы и прочности костей, тем самым по­вышая риск развития остеопороза. Дефицит кальция увеличивает опасность ра­хита у детей, нарушает развитие скелета и зубов, повышает риск сердечно-сосу­дистых заболеваний.

Щитовидная и околощитовидная железы регулируют обмен кальция, поддер­живая постоянный уровень его в крови и обеспечивая организм нужными коли­чествами при возможных колебаниях.

Для нормального развития костей необходим также фосфор. Этот элемент ну­жен не только для роста костной ткани, но и для нормального функционирования нервной системы, большинства железистых клеток и других органов. С возрастом относительная потребность в фосфоре уменьшается. Оптимальное соотношение между концентрацией солей кальция и фосфора для детей дошкольного возраста составляет 1:1; в возрасте 8-10 лет — 1:1,5; в подростковом возрасте —1:2. При таких соотношениях развитие скелета протекает нормально. При отсутствии или недостатке витамина D понижается активность фосфатазы, уменьшается отложе­ние в костях фосфорнокислых солей кальция, развивается рахит.

Наиболее опасен избыток фосфора для детей в первые месяцы жизни, почки которых не справляются с его выведением. Это приводит к повышению в их кро­ви фосфора и уменьшению кальция, а в дальнейшем к развитию мочекаменной болезни.

Калий имеет важное значение для внутриклеточного обмена. Он необходим Для нормальной деятельности мышц, в частности, усиливает работу сердца, при­нимает участие в обмене углеводов, жиров, белков. Дети получают с пищей калия Меньше, чем взрослые, и меньше его выделяют. Дефицит калия в организме сопро­вождается вялостью, апатией, сонливостью, снижением тонуса мышц, аритмией сердечных сокращений, снижением АД.

I

Железо входит в состав гемоглобина. У детей потребность в железе больщ_е чем у взрослых. Из-за дефицита железа в организме развивается железодефици_т.' ная анемия, быстрая утомляемость, мышечная слабость, сниженная умственная и физическая работоспособность.

Для нормального развития ребенка в его организм с пищей должны посту, пать все необходимые микроэлементы: медь, цинк, марганец, магний, фтор и др Грудной ребенок получает их с молоком матери.