Двигательная и всасывательная функция пищеварительного тракта
В раннем постнатальном периоде
Моторика. Сосательный рефлекс формируется в эмбриогенезе рано и уже к 21-24 неделе приобретает характер координированной реакции.
В течение первых дней жизни ребенка акт сосания становится более автоматизированным и совершенным, и имеет природу безусловного (врожденного) рефлекса. Он возникает при раздражении рецепторов губ, импульсы от которых проводятся по чувствительным волокнам тройничного нерва в центр сосания (продолговатый и средний мозг). По эфферентным волокнам тройничного и лицевого нервов импульсы проводятся к мышцам языка, челюстей и губ. Уже на 10 день может наблюдаться условно-рефлекторный акт сосания, связанный с положением ребенка при кормлении, прикосновением к щечкам.
Моторная функция желудка у детей раннего возраста замедлена, перистальтика вялая, что связано с недостаточно развитыми рефлекторными механизмами регуляции. При грудном вскармливании пища из желудка эвакуируется через 2-3 часа, при искусственном - через 3-4 часа.
Моторика кишечника у детей более энергичная, чем у взрослых. Время прохождения пищевой кашицы по кишечнику у новорожденного от 4 до 18 часов, у грудных детей - около 24 часов, при искусственном вскармливании - около 2-х суток.
Акт дефекации у грудных детей происходит рефлекторно с частотой 4-5 раз в сутки у новорожденных, 2-3 раза - у грудных детей, к концу года 1-2 раза. Здоровый ребенок должен приучатся к произвольной дефекации в конце первого года жизни.
Всасывание. Большой объем мембранного гидролиза пищевых субстратов (70-80%) и его функциональное единство с транспортными системами обеспечивают высокую скорость всасывания в кишечнике у детей грудного возраста. Эпителий кишечника в раннем возрасте отличается повышенной проницаемостью, вследствие чего в кровь могут поступать продукты неполного гидролиза пищевых веществ, токсины и быть возможной причиной различных аллергических состояний, токсикозов.
Крупномолекулярные белки - иммуноглобулины и гормоны материнского молока, некоторое количество казеина всасываются в неизмененном виде пиноцитозным путем, в основном, в период новорожденности. Наряду с активным транспортом аминокислот в кишечнике всасываются различные пептиды. Одни из них подвергаются гидролизу в энтероцитах при помощи внутриклеточных или лизосомальных ферментов. Другие попадают в кровь, а затем в почечный эпителий, где превращаются в аминокислоты. В связи с этим трудно гидролизуемые белки, содержащиеся в питательных смесях, могут стать причиной почечных заболеваний детей-искусственников.
Всасывание моносахаридов осуществляется как активным транспортом (глюкоза, галактоза), так и пассивной диффузией. Жиры грудного молока всасываются лучше, чем коровьего, так как они полностью гидролизуются.
Занятие4
Тема: ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ.
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ПИТАНИЯ
План занятия
| Название работы | Источник |
| 1.Расчет собственных энергетических затрат в условиях основного обмена (по данным собственного роста, веса). | Методическое руководство |
| 2.Расчет фактических энергозатрат человека в условиях основного обмена методом непрямой калориметрии (задача). | Методическое руководство |
| 3.Принципы составления пищевого рациона. | Методическое руководство |
Вопросы к занятию
1.Понятие основного и рабочего обмена. Значение определения основного обмена у человека.
2.Исследование энергетических затрат:
а) прямая калориметрия
б) непрямая калориметрия, дыхательный коэффициент, калорический эквивалент кислорода и их значение в определении обмена.
3.Пластическая, энергетическая и физиологическая ценность пищи.
4.Физиологические основы рационального питания человека.
5.Нормы потребления белков, жиров и углеводов.
Дополнительно для студентов педиатрического факультета
1.Особенности энергетического и пластического обмена у новорожденных.
2.Возрастные изменения величины основного обмена.
Основная литература
1. Физиология человека/под ред. В.М.Покровского, Коротько Г.Ф., 2003. Стр.451-479.
2. Основы физиологии человека / Под ред. Б.И.Ткаченко, 1994. Т.1, с.447-467, 474-479.
Дополнительная литература.
3. Общий курс физиология человека и животных / Под ред. А.Д.Ноздрачева, 1991. Т.2.
4. Физиология человека / Под ред. Р.Шмидта, Г.Тевса , 1996. Т.3, с.653-664.
5. Физиология плода и детей / Под ред.Глебовского, 1988. с.106-118.
Обмен веществ и энергии
В организме постоянно идут процессы обновления клеточных структур, ферментов, белков плазмы, гормонов и т.д. Обновление связано с расщеплением органических соединений (катаболизм) и синтезом вновь образуемых веществ (анаболизм).
С пищей в пищеварительную систему поступают белки, жиры и углеводы, которые ферментативно гидролизуются до соответствующих мономеров. Из последних синтезируются собственные белки, липиды и углеводы, которые организм использует для энергетических и пластических целей.
При окислении питательных веществ освобождается потенциальная энергия их химических соединений (предмет изучения биологической химией), которые используются для кинетических процессов, например, сокращение мышц, работы K - Na – АТФ-азы и другие. Кинетическая энергия превращается в тепловую, частично в электрическую. Пластические функции белков, липидов и углеводов связаны с синтезом новых органических веществ.
Обмен белков
Обмен белков в большей мере используется организмом для пластического обмена. Разнообразные по молекулярной массе составу и свойствам белки представляют собой различные комбинации из 20 аминокислот. 12 аминокислот синтезируются в организме человека (заменимые), а 8 (незаменимые) обязательно должны поступать в организм с пищей. Незаменимыми аминокислотами являются : лейцин, изолейцин, валин, метионин, лизин, треонин, фенилаланин, триптофан. Дефицит этих кислот приводит к нарушению синтеза белка, замедлению роста, уменьшению массы тела, отрицательному азотистому балансу. Белки пищи существенно различаются по аминокислотному составу. В связи с этим введено понятие биологической ценности белков пищи. Белки, содержащие весь необходимый набор аминокислот (по составу и количеству), который обеспечивает нормальные процессы синтеза, являются биологически полноценными белками. Белки, не содержащие каких-либо аминокислот, особенно незаменимых, являются неполноценными. О характере белкового обмена судят по азотистому балансу.
Азотистый баланс - это соотношение количества азота, поступившего в организм с пищей, и выделенного из него. Количество азота, поступившего в организм больше, так как часть азота теряется с калом. Основным источником азота в организме является белок: 1 г азота содержится в 6,25 г белка. Количество усвоенного азота определяют по его содержанию в пище за вычетом содержания в кале.
Умножив, количество определенного азота на 6,25 определяют количество усвоенного белка. О количестве разрушенного белка судят по количеству азота, выведенному из организма с мочой в составе азотсодержащих продуктов белкового обмена (мочевина, мочевая кислота, креатинин). Часть этих веществ может секретироваться с потом, но если потоотделение незначительное – этим можно пренебречь. Количество азота в моче умноженное на 6,25 показывает, какое количество белка распалось в организме. Если количество введенного в организм азота равно выведенному количеству, говорят об азотистом равновесии. Когда поступление азота больше его выделения, наблюдается положительный азотистый баланс. Значит, синтез белка преобладает над его распадом. Такое состояние наблюдается в период роста организма, во время беременности, при усиленных спортивных тренировках, в результате которых увеличивается масса мышц. Отрицательный азотистый баланс (количество выведенного азота больше поступившего) наблюдается при белковом голодании, при питании неполноценными белками. Особенно опасна недостаточность белкового питания растущих организмов: кроме замедления интенсивности роста ослабляется иммунитет, нарушается кроветворение, снижаются функции печени и поджелудочной железы. Белковая недостаточность возможна при неудовлетворении повышенной потребности организма в белках у беременных, при кормлении ребенка грудью, при одностороннем углеводно-жировом питании, у вегетарианцев, потребляющих только растительную пищу.
Регуляцию обмена белков осуществляют: соматотропный гормон (гормон роста) аденогипофиза, тироксин и трийодтиронин – гормоны щитовидной железы. Эти гормоны увеличивают синтез белка. Распад белков в мышечной и лимфоидной тканях стимулируют гормоны коры надпочечников - глюкокортикоиды, но одновременно увеличивают синтез белка в печени.
Обмен липидов
Нейтральные жиры состоят из смеси различных триглицеридов и представляют собой эфиры глицерина и трех жирных кислот. Свойства жиров определяют жирные кислоты. Различают насыщенные (до предела насыщенные водородом) и ненасыщенные жирные кислоты (с двойными связями). Они входят в состав жиров животного и растительного происхождения, обладают высокой энергетической ценностью. Липоиды – это стерины (холестерин и фитостерины), фосфолипоиды (лицетин, сфингомиелин, кефалины) играют важную роль с построении клеточных и митохондриальных мембран. Липоиды и нейтральные жиры объединены в группу липидов.
Таким образом, липиды необходимы для энергетического и пластического обмена, кроме того, с ними в организм поступают жирорастворимые витамины. Насыщенные жирные кислоты (олеиновая, стеариновая, пальметиновая и др.) в большом количестве содержатся в составе животных жиров. В животных жирах содержится большое количество холестерина, с увеличением количества которого в крови связывают развитие атеросклероза. Но, в то же время холестерин необходим для синтеза витамина D, желчных кислот, гормонов половых желез и коры надпочечников. Полиненасыщенные жирные кислоты – линолевая, линоленовая, арахидоновая получили название незаменимых жирных кислот. Они не синтезируются в организме, но необходимы для синтеза простагландинов; они повышают резистентность организма к неблагоприятным факторам, регулируют холестериновый обмен и обеспечивают структурно-функциональную целостность биологических мембран.
Жир, всасывающийся из кишечника, поступает в основном в лимфу и небольшое количество в кровь; накапливается в жировой ткани, которая играет роль жирового депо или включается в состав клеточных структур. Общее количество жира в организме человека составляет 10 – 20% от массы тела, но может при ожирении достигать 50%.
Запасный жир используется для энергетических целей. Следует отметить, что состав жира в жировых депо зависит от характера потребляемых жиров. В тех случаях, когда животные или человек длительное время употребляет один вид жира, в их депо откладывается жир идентичный данному виду. Синтез жира в организме происходит из углеводов при обильном потреблении последних.
Регуляция обмена липидов связана с углеводным обменом и осуществляется эндокринной и вегетативной нервной системами. Мобилизацию жира из депо производят гормоны адреналин и норадреналин, соматотропный гормон и гормон тироксин. Глюкокортикоиды тормозят мобилизацию жира. Активация симпатической нервной системы тормозит синтез жиров и увеличивает их распад, парасимпатические влияния, наоборот, способствуют отложению жира.
Обмен углеводов
Глюкоза является главным источником энергии для жизнедеятельности клеток, а также используется в качестве пластического материала для синтеза многих органических веществ (гликопротеины, гликолипиды и т.д.). Уровень глюкозы в крови колеблется в пределах 3,3 - 5,5 ммоль/л.
При снижении уровня глюкозы до 2,2 – 1,7 ммоль/л развиваются судороги, потеря сознания. Такое состояние называется гипогликемической комой, возникает оно потому что глюкоза является основным источником энергии для ЦНС. При окислении глюкозы образуются молекулы АТФ, которые используются в различных клеточных процессах. Несмотря на то, что энергетическая ценность глюкозы меньше, чем жиров, она используется для срочного извлечения энергии при больших энергетических затратах (интенсивная мышечная работа, эмоциональное возбуждение). Это связано с тем, что глюкоза быстро мобилизуется из депо, легко окисляется при минимальном потреблении кислорода, промежуточные продукты окисления не токсичны. При увеличении всасывания глюкоза депонируется в печени и в мышцах в виде гликогена. У взрослого человека количество гликогена в печени 150-200г (это резервная глюкоза, которая используется для нужд всего организма). Гликоген мышц является источником энергии только для мышечного сокращения. Если уровень глюкозы в крови повышается до 8,9 – 10,0 ммоль/л за счет увеличенного всасывания из кишечника, часть глюкозы оказывается в моче (пищевая глюкозурия).
При продолжительном снижении количества глюкозы в крови углеводы (гликоген) образуются из белков и жиров. Регуляцию углеводного обмена мы будем с Вами подробно изучать в разделе «Эндокринология». Здесь же только отметим, что единственным гормоном, целенаправленно снижающим уровень глюкозы в крови, является инсулин – гормон β-клеток поджелудочной железы. Дефицит этого гормона приводит к стабильной гипергликемии и глюкозурии (сахарный диабет). Гормоны, повышающие содержание глюкозы в крови (контринсулярные гормоны), - глюкагон- гормон α-клеток поджелудочной железы, адреналин – гормон мозгового вещества надпочечников, соматотропный гормон передней доли гипофиза, глюкокортикоиды – гормоны пучковой зоны коры надпочечников.
Витамины не имеют калорической и пластической ценности, но они в минимальных количествах необходимы для нормальной жизнедеятельности организма. Витамины обладают высокоспецифичными и разнообразными функциями: входят в состав ферментов и коферментов, участвуют в процессах всасывания, обмена ионов, углеводов, белков, жиров, являются антиоксидантами; влияют на образование межклеточных структур, кроветворение, укрепляют иммунную систему. Витамины подразделяются на жирорастворимые и водорастворимые.
Жирорастворимые витамины (А, Д, Е, К) и водорастворимые витамины (группы В, С, Р). Поступают витамины в организм только с пищевыми продуктами животного и растительного происхождения, и только микрофлора кишечника синтезирует витамины К и некоторые из группы В. Одни витамины запасаются в организме (А, Д), другие должны постоянно поступать с пищей. Отсутствие или недостаток, какого – либо витамина вызывает специфические для него заболевания. Например, дефицит аскорбиновой кислоты (витамин С) приводит к хрупкости кровеносных сосудов и кровоточивости, снижению иммунитета, повышенной утомляемости. Дефицит витамина Д в детском возрасте нарушает образование костной ткани, сократительную способность мышц, проведение возбуждения в синапсах (рахит). В тоже время передозировки витаминов, особенно А и Д могут оказывать на организм токсическое действие. В этом пособии не ставится цель подробного описания физиологической роли витаминов. В настоящее время имеется достаточное количество литературы с информацией о значении витаминов, источниках их содержания и суточных потребностях в них. Механизм действия витаминов изучает кафедра биологической химии. Обращаем Ваше внимание на тот факт, что не только будущий врач, но и каждый культурный человек должен владеть этой информацией, чтобы вовремя помочь себе и окружающим людям. Рекомендуем открыть учебник «Физиология человека» под редакцией В.М. Покровского. 2003г. стр. 472 – 474. (или имеющуюся литературу).