Оптимизация и восстановление эндоэкологии
Антибиотики — широко и многократно используемое средство лечения людей и различных сельскохозяйственных животных. Следует думать, что в этом случае даже при исходно нормальной микрофлоре она может быть частично или полностью уничтожена, а затем замещена случайной, следствием чего может быть возникновение различных по форме и степени нарушений. Однако часто такие нарушения могут начинаться значительно раньше из-за неблагоприятных условий, возникающих вследствие неоптимальной флоры, получаемой при рождении. Таким образом, уже сегодня возникают вопросы о способах конструирования и восстановления оптимальной микрофлоры, т. е. микроэкологии, и эндоэкологии организма.
Следует заметить, что, по всей вероятности, в будущем родильные дома будут располагать идеальными бактериальными поликультурами. Последние и будут (возможно, при вскармливании или иным путем) прививаться детям. Не исключено, что эти поликультуры будут собираться у наиболее здоровых матерей. Следует также выявить, будут ли оптимальные поликультуры в различных странах идентичны или должны различаться в связи с климатическими и другими особенностями жизни различных групп людей.
3.6. Элементные диеты и две теории питания
Напомним, что идея элементного (мономерного) питания, возникшая в конце XIX-начале XX в. и вытекающая из теории сбалансированного питания, заключалась в том, что нашу традиционную пищу можно и целесообразно заменить легкоусвояемыми мономерами, имитирующими смесь продуктов питания — белков, углеводов, жиров и др. Считалось, что такая пища вполне удовлетворит потребности организма.
Однако с позиций теории адекватного питания элементные диеты дефектны по многим причинам и, в частности, потому, что нарушают свойства и соотношение нутритивного (трофического) и токсического потоков вследствие выпадения защитных функций мембранного пищеварения и изменения эндоэкологии. Действительно, у моногастричных организмов (в том числе у человека) питание бактерий построено на использовании преимущественно неутилизируемых или медленно утилизируемых макроорганизмами компонентов пищи. Мембранное пищеварение, реализуемое ферментами, локализованными в недоступной бактериям щеточной кайме, препятствует поглощению ими нутриентов и обеспечивает стерильность процесса (Уголев, 1967, 1985). Такую стерильность можно рассматривать как приспособление макроорганизма к сосуществованию с кишечной бактериальной флорой и как фактор, обеспечивающий преимущественное поглощение нутриентов макроорганизмом. Если же пища вводится в организм в виде мономеров, то мембранное пищеварение как защитный механизм не функционирует. В этом случае бактерии оказываются в чрезвычайно благоприятных условиях для их размножения в результате избытка легкоусвояемых элементов в полости тонкой кишки. Это приводит к нарушению эндоэкологии, к увеличению потока токсических веществ и к потере макроорганизмом ряда веществ, в том числе необходимых. При изучении эффектов мономерного питания нами, а затем многими другими исследователями зарегистрированы дисбактериозы и дополнительное дезаминирование аминокислот (обзор: Уголев, 1985).
Далее, имеются многочисленные сведения, касающиеся более быстрого (или идентичного) всасывания в тонкой кишке человека и животных олиго- и полисахаридов по сравнению с составляющими их свободными моносахаридами. Существует также множество данных о больших скоростях всасывания пептидов по сравнению с составляющими их свободными аминокислотами. Особенно интересно, что всасывание ферментных гидролизатов белков, состоящих преимущественно из олигопептидов, происходит быстрее, чем эквивалентной смеси аминокислот, симулирующих эти белки (обзоры: Химические и физиологические проблемы…, 1975, 1976; Silk, 1977; Gardner, 1984, 1988, и др.).
При специальном исследовании аккумуляции углеводов различной степени полимеризации в слизистой оболочке тонкой кишки крыс нами было обнаружено, что транспорт свободной глюкозы не зависит от состава диет, т. е. является стабильным процессом. В отличие от этого транспорт глюкозы, освобождающейся при гидролизе мальтозы и крахмала, значительно меняется и зависит от состава рациона (обзор: Уголев, 1972). Сходные результаты получены в Институте биологии АН Латвии (Рига) на цыплятах (обзор: Кушак, 1983).
Феномен более быстрого транспорта мономеров, образующихся при гидролизе олиго- и полимеров, чем свободных мономеров, может найти объяснение в свете концепции мембранного пищеварения. Эта концепция предполагает пространственную и структурноф ункциональную интеграцию заключительных этапов гидролиза и начальных этапов всасывания. Многими принимается, что интеграция реализуется за счет ферментно-транспортных комплексов мембраны, в которых интегрированы один или несколько ферментов и одна или несколько транспортных систем, реализующих трансмембранный перенос продуктов гидролиза. Идея такого комплекса сохраняет свое значение как для концепции мобильного переносчика, так и для гипотезы канала (Уголев, 1972, 1985, 1987а; Membrane digestion…, 1989). В ферментно-транспортном комплексе продукты гидролиза должны непосредственно передаваться с активного центра фермента на вход в транспортную систему мембраны с минимальным рассеиванием в водной фазе, а транспортная система не должна взаимодействовать с мономерами, присутствующими в водной среде (рис. 3.3).
Рис. 3.3. Роль ферментно-транспортных комплексов в предотвращении конкуренции между мономерами на стадии всасывания (по: Уголев, 1985).
А — конкуренция между мономерами за общий вход в транспортную систему; Б — конкуренция между конечными продуктами гидролиза за общий вход в транспортную систему; В — ферментно-транспортный комплекс: передача конечных продуктов гидролиза с фермента на вход в транспортную систему (без конкуренции).
1 — мономер; 2 — димер; 3 — фермент; 4 — транспортная система; 5 — мембрана.
Существуют отрицательные последствия длительного применения мономерных диет, охарактеризованные в ряде специальных сводок, в том числе в сводках «Химические и физиологические проблемы…», опубликованных в Риге в 1975 и 1976 гг. К таким последствиям относятся, в частности, замедление роста и уменьшение массы тела животных, увеличение экскреции аммиака, уменьшение экскреции электролитов, развитие гемолитической анемии и т. д. Недавно показано также, что при длительном использовании элементных диет происходит трансформация некоторых вводимых в организм лекарственных препаратов в токсические формы (Interaction of elemental diets…, 1988). Кроме того, мономерные диеты приводят к снижению функциональной нагрузки на ферментные системы желудочно-кишечного тракта, что сопровождается нарушением синтеза ряда ферментов, которые необходимы для нормальной деятельности организма. Далее, из-за высокой осмотической активности элементных диет нарушается распределение жидкости между кровью и энтеральной средой в результате перехода жидкости из крови в кишечник.
Однако при некоторых формах заболеваний и в определенных условиях элементные и безбалластные диеты могут быть весьма полезны. В частности, при врожденных и приобретенных дефектах ферментных систем тонкой кишки наиболее целесообразно исключать из пищи те вещества (например, лактозу, сахарозу и др.), гидролиз которых нарушен. Элементные диеты могут быть использованы при различных экстремальных воздействиях, вызывающих нарушения деятельности желудочно-кишечного тракта. При этом неадекватность, например имитаций белка набором определенных аминокислот, проявляется не сразу, а через определенный временной интервал, в течение которого эти аминокислоты могут служить полноценной заменой белка. Вероятно, отрицательные последствия элементных диет связаны с изменением бактериального состава или по крайней мере с изменением свойств бактериальной популяции кишечника.
Элементные, или мономерные, диеты важны при патологических состояниях, при которых наблюдается репрессия синтеза и включения в состав мембраны кишечных клеток ферментов, осуществляющих заключительные этапы пищеварения. В этом случае всасывания аминокислот и гексоз, входящих в состав олигомеров, не происходит. Такие феномены могут наблюдаться, в частности, под влиянием стрессорных факторов. Тогда аминокислоты могут быть использованы для поддержания удовлетворительного азотистого баланса, отрицательного при стрессе, для которого характерна потеря белков. Такой отрицательный азотистый баланс возникает за счет глюконеогенеза. Мы получили результаты, расширяющие классические представления о происхождении отрицательного азотистого баланса, которые опубликованы в 1972 г. (Уголев, 1972). Нами обнаружено, что при стрессе происходит снижение уровня дисахаридазных и особенно пептидазных активностей тонкой кишки за счет торможения включения ферментов в состав апикальной мембраны кишечных клеток, что приводит к ослаблению ассимиляции углеводов и главным образом белков. Таким образом, при стрессе отрицательный азотистый баланс обусловлен не только разрушением, но и недостаточным поступлением аминокислот во внутреннюю среду организма. Следовательно, при различных видах стресса существует эффективный путь коррекции белкового обмена за счет введения в рацион вместо белков, которые не усваиваются, имитирующих эти белки аминокислотных смесей. Использование подобных смесей целесообразно также в аварийных ситуациях, при чрезмерных физических нагрузках (например, в условиях экспедиций), при спортивных соревнованиях, при хирургических вмешательствах, а также в пред- и послеоперационные периоды, в условиях недостатка белка, при голоде, при высокой или низкой температуре окружающей среды, при ряде заболеваний и т. д., т. е. в случаях, которые сопровождаются возникновением стресса — общей для всех организмов реакции, являющейся неспецифической и рассматриваемой как обязательный компонент реакции на экстремальные воздействия.
3.7. Парентеральное питание
Одно из важных следствий теории сбалансированного питания — возможность прямого питания человека через кровь, минуя желудочно-кишечный тракт (парентеральное питание), также оказалось неправильным. По представлениям П.-Э.-М. Бертло, высказанным в начале нашего столетия, парентеральное питание человека должно быть весьма перспективным. По мнению сторонников этой идеи, такое питание приведет к постепенной атрофии желудочно-кишечного тракта и будет стимулировать формирование более совершенного человека.
Однако, принимая во внимание эндоэкологию кишечника, эта идея кажется крайне уязвимой (см. также гл. 5). Действительно, из-за отсутствия нутриентов нарушается бактериальная флора кишечника со всеми вытекающими отсюда отрицательными последствиями, включая постепенное развитие дисбактериоза. Существуют и другие причины, из-за которых рассматривать парентеральное питание как физиологическое по меньшей мере затруднительно.
Первоначально предполагалось, что невозможность такого питания обусловлена недостаточно очищенными компонентами пищи, вводимыми в кровь. Эти технические трудности были преодолены химиками и технологами. Тем не менее после внутривенного введения питательных веществ возникали некоторые фундаментальные дефекты, избежать которых не представлялось возможным. Так, выяснилось, что при парентеральном питании происходит нарушение различных эндокринных функций организма, изменение свойств рецепторов (в частности, рецепторов инсулина) и т. д. Приведем лишь несколько примеров этому, полученных в последние годы.
В частности, при парентеральном питании происходят нарушение отношения инсулин/глюкагон в сыворотке и падение уровня глюкагона и трииодтиронина (Т3) в плазме крови (Shulman, 1988). Этот тип питания может вызвать у детей усиление патологии, связанной с ожирением, заболеваниями сердца, добавками к грудному молоку и т. д. (Parenteral health…, 1988). Очень важно, что парентеральное питание приводит к атрофии слизистой оболочки тонкой кишки (Shulman, 1988; Clifford,Walker, 1989; Intestinal adaptation…, 1989, и др.).
Наконец, так как желудочно-кишечный тракт выполняет важные функции не только трансформации пищевых веществ в усвояемые организмом формы, но и депонирования, то введение нутриентов в кровь должно, по-видимому, приводить к нарушению функций депонирующих систем и механизмов (нервных и гормональных), их контролирующих. Изменения, наблюдаемые при сравнительно коротких периодах наблюдений (несколько дней или недель, в течение которых питание было исключительно парентеральным), в большинстве случаев обратимы. Тем не менее можно предполагать, что более продолжительные сроки парентерального питания должны привести к необратимым и более глубоким нарушениям метаболических и других характеристик организма. Поэтому парентеральное питание, хотя и спасает больного, но никогда не станет питанием здорового человека.
Прямое введение глюкозы в кровь в количествах, удовлетворяющих потребности организма, вызывает резкое нарушение гомеостаза и перенапряжение инсулярного аппарата, что служит причиной многих форм патологии. Например, в результате перенапряжения инсулярного аппарата создаются благоприятные условия для развития диабета. Вместе с тем при так называемых экстренной терапии и экстренной хирургии, а также при различных формах патологии производится капельное введение глюкозы в кровь больному. Однако если глюкозу заменить мальтозой (дисахаридом, состоящим из двух молекул глюкозы), которая расщепляется ферментами, связанными с мембранами клеток печени, почек, капилляров и т. д., то образующаяся глюкоза будет хорошо утилизироваться, по-видимому в тех участках, где она будет освобождаться при гидролизе мальтозы. В результате этого будет достигаться снабжение организма глюкозой без перенапряжения инсулярного аппарата, без изменений ее уровня в крови и тяжелого дисбаланса. Кроме того, будет происходить уменьшение осмотической нагрузки в 2 раза. Таким образом, открываются новые, но совершенно другие возможности для внутривенного питания.
3.8. Защитные системы желудочно-кишечного тракта
Теория адекватного питания придает большое значение системам защиты организма от проникновения различных вредных веществ в его внутреннюю среду. Поступление пищевых веществ в желудочно-кишечный тракт следует рассматривать не только как способ восполнения энергетических и пластических материалов, но и как аллергическую и токсическую агрессию. Действительно, питание связано с опасностью проникновения во внутреннюю среду организма различного рода антигенов и токсических веществ. Лишь благодаря сложной системе защиты негативные стороны питания эффективно нейтрализуются.
Прежде всего следует отметить систему, которая до сих пор обозначается как механическая, или пассивная. Под этим подразумеваются ограниченная проницаемость слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта для водорастворимых молекул со сравнительно небольшой молекулярной массой (менее 300–500) и непроницаемость для полимеров, в число которых входят белки, мукополисахариды и другие субстанции, обладающие антигенными свойствами. Однако для клеток пищеварительного аппарата в период раннего постнатального развития характерен эндоцитоз, способствующий поступлению во внутреннюю среду организма макромолекул и чужеродных антигенов (см. гл. 4). Имеются данные, что клетки желудочно-кишечного тракта взрослых организмов также способны поглощать крупные молекулы, в том числе нерасщепленные. Подобные процессы обозначены Г. Фолькхаймером как персорбция (Volkheimer, 1977). Кроме того, при прохождении пищи через желудочно-кишечный тракт образуется значительное количество летучих жирных кислот, одни из которых при всасывании вызывают токсический эффект, а другие — локальное раздражающее действие. Что касается ксенобиотиков, то их образование и всасывание в желудочно-кишечном тракте варьируют в зависимости от состава, свойств и загрязненности пищи.
Существует еще несколько механизмов, предупреждающих. поступление токсических веществ и антигенов из энтеральной среды во внутреннюю, два из которых трансформационные (Уголев, 1985, 1987а). Один из таких механизмов связан с гликокаликсом, который непроницаем для многих крупных молекул. Исключением служат молекулы, подвергающиеся гидролизу ферментами (панкреатические амилаза, липаза, протеазы), адсорбированными в структурах гликокаликса. В связи с этим контакт вызывающих аллергическую и токсическую реакции нерасщепленных молекул с клеточной мембраной затруднен, а молекулы, подвергающиеся гидролизу, утрачивают антигенные и токсические свойства.
Другой трансформационный механизм обусловлен ферментными системами, локализованными на апикальной мембране кишечных клеток и осуществляющими расщепление олигомеров до мономеров, способных к всасыванию. Таким образом, ферментные системы гликокаликса и липопротеиновой мембраны служат барьером, предупреждающим поступление и контакт крупных молекул с мембраной кишечных клеток. Существенную роль могут играть внутриклеточные пептидазы, рассмотренные нами как дополнительный барьер и как механизм защиты от физиологически активных соединений (обзор: Уголев, 1985, и др.).
Для понимания механизмов защиты важно, что в слизистой оболочке тонкой кишки человека содержится более 400000 плазматических клеток в расчете на 1 мм2. Кроме того, выявлено около 1 млн. лимфоцитов в расчете на 1 см кишечной слизистой оболочки. В норме в тощей кишке содержится от 6 до 40 лимфоцитов на 100 эпителиальных клеток (обзор: Ferguson, 1979). Это означает, что в тонкой кишке, кроме эпителиального слоя, разделяющего энтеральную и внутреннюю среды организма, существует еще мощный лейкоцитарный слой.
Характеристике собственной иммунной системы тонкой кишки посвящен ряд детальных обзоров (Immunology…, 1977; Елецкий, Цибулевский, 1979; Ferguson, 1979; Walker, 1979; Kagnoff, 1987; Doe, 1989, и др.). Эта система имеет большое значение во взаимодействиях организма хозяина с кишечными бактериями, вирусами, паразитами, лекарственными веществами, химикалиями, а также при контакте с разными антигенными веществами. К их числу относятся экзогенные пищевые антигены, белки и пептиды пищи, аутоантигены десквамированных кишечных клеток, антигены микроорганизмов и вирусов, токсины и т. д. В дополнение к нормальной протективной роли кишечная иммунная система может играть роль в патогенезе некоторых кишечных заболеваний.
Рис. 3.4. Схема кишечной ворсинки (по: Kagnoff, 1987).
1 — гоблетовские клетки; 2 — кишечные эпителиальные клетки; 3 — lamina propria; 4 — интраэпителиальные лимфоциты; 5 — В-лимфоциты; 6 — Т-лимфоциты; 7 — плазматические клетки; 8 — макрофаги; 9 — тучные клетки; 10 — эозинофилы.
Видны интраэпителиальные лимфоциты, локализованные между кишечными эпителиальными клетками. В-лимфоциты, Т-лимфоциты, плазматические клетки, макрофаги, тучные клетки и эозинофилы рассеяны в соединительной ткани ворсинки, богатой кровеносными и лимфатическими сосудами.
Кишечная иммунная система является частью иммунной системы организма и состоит из нескольких различных компартментов. Лимфоциты этих компарт ментов обладают многими сходными чертами с лимфоцитами некишечного происхождения, но имеют и уникальные особенности. При этом популяции различных лимфоцитов тонкой кишки взаимодействуют благодаря миграции лимфоцитов из одного компартмента в другой.
Лимфатическая ткань тонкой кишки составляет около 25 % всей кишечной слизистой. Она представлена в форме скоплений в пейеровых бляшках и в lamina propria (отдельные лимфатические узелки), а также популяцией рассеянных лимфоцитов, локализованных в эпителии и в lamina propria. Слизистая оболочка тонкой кишки содержит макрофаги, Т-, В- и М-лимфоциты, интраэпителиальные лимфоциты, клетки-мишени и др. (рис. 3.4).
Пейеровы бляшки (около 200–300 у взрослого человека) представляют собой организованные скопления лимфатических фолликул, в которых находятся предшественники популяции лимфоцитов. Эти лимфоциты окончательно заселяют другие области кишечной слизистой оболочки и принимают участие в ее локальной иммунной деятельности. В этом отношении пейеровы бляшки могут быть рассмотрены как область, инициирующая иммунную деятельность тонкой кишки.
Пейеровы бляшки содержат как В-клетки, так и Т-клетки. У безмикробных животных пейеровы бляшки невелики, хотя редуцированы главным образом В-клетки. Кроме того, в эпителии над пейеровыми бляшками локализовано небольшое количество М-клеток. Так как эти клетки содержат везикулы, то можно полагать, что они направляют антигены, поступающие из полости тонкой кишки, в область Т-клеток пейеровых бляшек.
Функции различных лимфоидных клеток тонкой кишки в деталях еще не изучены. Особый интерес представляют интраэпителиальные лимфоциты, которые расположены между эпителиальными кишечными клетками в базальной части эпителия ближе к базальной мембране (рис. 3.4). Их отношение к другим кишечным клеткам составляет приблизительно 1:6. Примерно 25 % интраэпителиальных лимфоцитов обусловлено маркерами Т-клеток (обзор: Kagnoff, 1987).
Как отмечено выше, иммунная система кишечника, и в первую очередь тонкой кишки, встречает огромное количество экзогенных пищевых антигенов. Клетки как тонкой, так и толстой кишки продуцируют иммуноглобулины (IgA, IgE, IgG, IgM), преимущественно IgA (табл. 3.6). Иммуноглобулины А и Е, секретируемые в полость кишки, по-видимому, адсорбируются на поверхности кишечных клеток, создавая в области гликокаликса дополнительный защитный слой.
Таким образом, иммунные механизмы могут действовать в полости тонкой кишки, на ее поверхности и в lamina propria. В то же время кишечные лимфоциты могут распространяться в другие ткани и органы, включая молочные железы, женские половые органы, лимфатическую ткань бронхов, и участвовать в их иммунитете. Повреждения механизмов, контролирующих иммунитет организма и иммунную чувствительность тонкой кишки к антигенам, могут иметь значение в патогенезе нарушений локального иммунитета кишечника и в развитии аллергических реакций.
Неиммунные и иммунные механизмы защиты тонкой кишки предохраняют ее от чужеродных антигенов. Пищеварительные протеазы тонкой кишки, ее моторная деятельность, микрофлора, гликокаликс представляют собой неспецифический защитный барьер. Функции такого защитного барьера в тонкой кишке выполняет также слизь, свойства которой освещены в ряде отечественных и зарубежных сводок (см., в частности: Гальперин, Лазарев, 1986; Forstner, Forstner, 1986).
Таблица 3.6. Количество клеток в тонкой и толстой кишке, продуцирующих иммуноглобулины (по: Пищевые волокна, 1986)
| Отдел кишечника | Число клеток (%), секретирующих: | ||
| IgA | IgM | IgC | |
| Тонкая кишка | 69.7 | 19.9 | 10.5 |
| Ободочная кишка | 91.1 | 4.5 | 4.1 |
| Прямая кишка | 89.1 | 6.3 | 4.3 |
Следовательно, хотя слизистая оболочка пищеварительного тракта потенциально служит областью, через которую возможно проникновение антигенов и токсических веществ во внутреннюю среду организма, здесь же действует эффективная дублированная система защиты, включающая в себя как механические (пассивные), так и активные факторы защиты. При этом в кишечнике взаимодействуют системы, продуцирующие антитела, и системы клеточного иммунитета. Нужно добавить, что защитные функции печеночного барьера, реализующего с помощью купферовых клеток поглощение токсических веществ, дополняются системой антитоксических реакций в эпителии тонкой кишки.
3.9. Заключительные замечания
(краткое сопоставление теорий сбалансированного и адекватного питания)
В заключение попытаемся кратко сопоставить две теории питания — классическую и новую.
Открытие общих закономерностей ассимиляции пищевых веществ, одинаково справедливых для наиболее примитивных и для наиболее высокоразвитых организмов, неизбежно вело к формированию новой эволюционно аргументированной теории, пригодной для интерпретации ассимиляторных процессов не только у человека, но и у других групп организмов. Предложенная нами теория адекватного питания не является модификацией классической, а представляет собой новую теорию с другой аксиоматикой. Вместе с тем один из основных постулатов классической теории, согласно которому поступление и расход в организме пищевых веществ должны быть сбалансированы, новая теория целиком принимает.
Согласно теории сбалансированного питания, пища, которая представляет собой сложноорганизованную структуру и состоит из нутриентов, балластных веществ и в ряде случаев токсических продуктов, подвергается механической, физико-химической и, в особенности, ферментативной обработке. В результате этого полезные компоненты пищи извлекаются и превращаются в лишенные видовой специфичности соединения, которые всасываются в тонкой кишке и обеспечивают энергетические и пластические потребности организма. (Многие физиологи и биохимики сравнивают этот процесс с извлечением ценных компонентов из руды.) Из балластных веществ, некоторых элементов пищеварительных соков, слущенных клеток эпителиального пласта желудочно-кишечного тракта, а также ряда продуктов жизнедеятельности бактериальной флоры, частично утилизирующей нутриенты и балласт, формируются секреты, которые выбрасываются из организма. Из этой схемы ассимиляции пищи вытекают принципы расчета количества полезных веществ, поступающих в организм вместе с пищей, оценка ее достоинств и т. д.
Согласно теории адекватного питания, питание, а также переход от голодного состояния к сытому обусловлены не только нутриентами, но и различными жизненно важными регулирующими соединениями, поступающими из кишечной во внутреннюю среду организма. К таким регулирующим соединениям прежде всего относятся гормоны, вырабатываемые многочисленными эндокринными клетками желудочно-кишечного тракта, которые по числу и разнообразию превосходят всю эндокринную систему организма. К регулирующим соединениям относятся также такие гормоноподобные факторы, как дериваты пищи, образованные вследствие воздействия на нее ферментов пищеварительного аппарата макроорганизма и бактериальной флоры. В некоторых случаях не удается провести четкой грани между регуляторными и токсическими веществами, примером чему служит гистамин.
С точки зрения классической теории питания, микрофлора пищеварительного аппарата у моногастричных организмов, включая человека (но не жвачных), даже не нейтральный, а, скорее, вредный атрибут. С позиций теории адекватного питания бактериальная флора желудочно-кишечного тракта не только у жвачных, но и, по-видимому, у всех или подавляющего большинства многоклеточных организмов — необходимый участник ассимиляции пищи. В настоящее время установлено, что при пищевой деятельности у многоклеточных организмов в пищеварительной системе происходит не только извлечение из пищи некоторой их полезной части — первичных нутриентов, но и трансформация различных компонентов пищи под влиянием микрофлоры, а также обогащение продуктами ее жизнедеятельности. В результате этого неиспользованная часть пищевых веществ превращается в активную и обладающую рядом важных свойств часть энтеральной среды.
Энтеральная среда, которая может быть охарактеризована как промежуточная среда организма, образуется за счет микрофлоры, населяющей желудочно-кишечный тракт, жидкой фазы, а также экзогенных и эндогенных веществ. Наряду с внутренней и внешней средами она имеет первостепенное значение для организма. Энтеральная среда находится под двойным контролем: со стороны хозяина и со стороны симбионтов. Образуется сложная система, обозначаемая как эндоэкология. Эндоэкология существенна для понимания видовых особенностей питания, его адаптивных возможностей и патологии. Она в значительной степени зависит от функционального состояния организма и в то же время определяется различными химическими и биологическими воздействиями на него.
Для сложных организмов справедливо считать, что в метаболическом смысле они представляют собой надорганизменные системы, у которых имеет место взаимодействие хозяина с определенной микрофлорой. Под действием микрофлоры образуются вторичные нутриенты, которые чрезвычайно важны, а во многих случаях необходимы. Источником вторичных нутриентов служат балластные пищевые вещества, участвующие в регуляции многих локальных функций организма.
Ассимиляция пищи, в соответствии с классической теорией питания, сводится к ферментативному гидролизу ее сложных органических структур и извлечению простых элементов — собственно нутриентов. Отсюда вытекает ряд фундаментальных идей о целесообразности обогащения пищи, т. е. об отделении компонентов, содержащих нутриенты, от балласта, а также об использовании в качестве пищевых продуктов готовых нутриентов, т. е. конечных продуктов расщепления, пригодных к всасыванию или даже введению в кровь, и т. д. В отличие от этого, согласно теории адекватного питания, имеет место не только расщепление пищи, но еще и приготовление нутриентов и физиологически активных веществ в результате воздействия микрофлоры желудочно-кишечного тракта, в частности на балластные вещества. Таким путем образуются многие витамины, летучие жирные кислоты и необходимые незаменимые аминокислоты, что существенно влияет на потребности организма в поступающих извне пищевых продуктах. Соотношение между первичными и вторичными нутриентами может варьировать в широких пределах в зависимости от видовых и даже индивидуальных особенностей микрофлоры. Кроме того, наряду с вторичными нутриентами под влиянием бактериальной флоры образуются токсические вещества, в частности токсические амины. Деятельность бактериальной флоры, которая является обязательным компонентом многоклеточных организмов, тесно связана с рядом важных особенностей макроорганизма.
Итак, в свете новой теории питание — это чрезвычайно сложный процесс, в котором пищеварение служит не только способом извлечения полезных компонентов пищевого «сырья». Эта теория возвращает нас к некоторым общим идеям античного естествознания, которые заключаются в том, что в процессе пищеварения образуются новые компоненты пищи. Далее, обогащение пищи за счет удаления балластных веществ, полезное с позиций классической теории, кажется неправильным в рамках новой теории. Точно также подавление бактериальной флоры противоречит теории адекватного питания, хотя и хорошо согласуется с представлениями, развиваемыми классической теорией сбалансированного питания.
Как неоднократно отмечено, развитие теории адекватного питания опирается на общебиологические и эволюционные закономерности, а также на достижения ряда наук, в особенности биологии, химии, физики и медицины. Действительно, для биолога крайне существенна не только «формула», но и технология какого-либо процесса, так как эволюция идет именно в направлении оптимизации технологии биологических процессов. В биологических системах чрезвычайно многое зависит от технологии процессов, так как их высокая эффективность, а иногда и сама возможность связаны с реализацией определенных промежуточных звеньев. Недостаточная эффективность их реализации или их взаимодействий нарушает функционирование системы в целом. Такое представление объясняет некоторые фундаментальные различия между теориями сбалансированного и адекватного питания. Первая теория в сущности определяется балансной формулой питания, вторая, кроме такой формулы, учитывает и технологию питания, т. е. технологию процессов ассимиляции пищи различными группами организмов.
Наконец, теория адекватного питания является одним из центральных элементов междисциплинарной науки трофологии. Объединение многих разделов биологических и медицинских наук, касающихся разных аспектов ассимиляции пищи биологическими системами различной степени сложности (от клетки и организма до экосистем и биосферы), в одну науку необходимо для понимания фундаментального единства природы. Это важно также для характеристики процессов взаимодействия в биосфере на основе трофических связей, т. е. для рассмотрения биосферы как трофосферы. Но в не меньшей, а может быть в большей мере формирование трофологии, и в том числе теории адекватного питания, существенно для различных медицинских наук, так как трофика тканей и ее нарушения, различные проблемы гастроэнтерологии, теоретические и прикладные аспекты науки о питании — это в действительности нерационально разделенные части одной общей проблемы — проблемы ассимиляции пищи организмами, стоящими на разных уровнях эволюционной лестницы. Эту проблему следует рассматривать с некоторых унитарных позиций на основе более обширных и глубоких, чем ранее, взглядов.
Таким образом, теория адекватного питания это, если так можно сказать, теория сбалансированного питания, у которой выросли «биологические крылья». Это означает, что теория адекватного питания применима не только к человеку или одной определенной группе животных, но и к самым различным видам животных и, более того, ко всем группам организмов.
Глава 4. Некоторые прикладные аспекты в свете теорий сбалансированного и адекватного питания
4.1. Вводные замечания
Наращивание производства продуктов питания — важнейшая задача, стоящая перед человечеством. Но это лишь одна сторона дела. Другая, не менее важная, заключается в понимании физиологических потребностей человека в питании (от рождения до глубокой старости) в разных климатических, трудовых, бытовых и других условиях. Такое понимание может быть достигнуто на основе системы фундаментальных и прикладных исследований. Неудивительно поэтому, что, например, в США Конгресс только в 1984 г. выделил на такие исследования около 200 миллионов долларов, а в 1985 г. на исследования в области питания Национальный Институт здоровья США выделил около 1 миллиарда долларов.
Благодаря развитию фундаментальных представлений о механизмах ассимиляции пищи эта область знаний превратилась не только в важный раздел биологических и медицинских наук, но и в ключевой аспект практического здравоохранения. На основе фундаментальных исследований целесообразно рассмотреть некоторые важные проблемы, в том числе рационального питания, дальнейшей оптимизации питания человека и ряд других, с позиций двух теорий питания — классической и новой.
4.2. Рациональное питание
Рациональное питание является компромиссом между ограниченными (по количеству и качеству) возможностями общества и личности в снабжении пищей и теоретически обоснованным оптимальным питанием. Чаще всего в основе компромисса лежит нехватка ряда пищевых продуктов или их высокая стоимость. В первую очередь это касается белка, потребность в котором может быть удовлетворена потреблением мяса и рыбы, а во многих случаях — молочных продуктов. К сожалению, во многих странах, в том числе и в нашей, молочные продукты для этой цели используются недостаточно. Белковый рацион может быть оптимизирован за счет сочетания белковой пищи с другими продуктами, которые сберегают расход белка, а также обогащают его. Например, белок более обогащен в цельнозерновом хлебе, чем в хлебе, выпеченном из муки высоких сортов. Однако применение очищенной муки — повсеместно распространенный отрицательный эффект научно-технического прогресса прошлого и нынешнего веков и одно из негативных следствий теории сбалансированного питания. Тем не менее возможны оптимальные сочетания пищевых продуктов применительно к конкретным условиям питания и дальнейшие поиски в этом направлении.
В целом рациональное питание сегодня — это в большинстве случаев неидеальное питание. Поэтому задача ученых и экономистов сводится к формированию реального рационального питания, которое необходимо постоянно совершенс