Физиологические особенности обмена энергии у детей.

«Человеческий организм является машиной, которая может освобождать химическую энергию, связанную в «топливе» пищевых продук­тов; этим «топливом» являются углеводы, жиры, белки и алкоголь» (ВОЗ).

Преимущественное использование любого из перечисленных источников имеет разные характеристики по величине продуцируемой энер­гии и сопутствующих метаболических сдвигов.

Хотя диссимиляция и синтез структур белков, жиров и углеводов имеют характерные особенности и специфические формы, однако в превращении этих различных веществ имеется ряд принципиально общих этапов и закономерностей. По отношению к высвобождаемой при обмене веществ энергии процессы обмена следует подразделить на три основные фазы.

В I фазе в желудочно-кишечном тракте большие молекулы питательных веществ расщепляются на мелкие. Из углеводов образуются 3 гексозы (глюкоза, алактоза, фруктоза), из белков — 20 аминокислот, из жира (триглицериды) — глицерин и жирные кислоты, а также более редкие сахара (например, пентозы и др.)- Вычислено, что в среднем через организм человека за время его жизни проходит углеводов — 17,5 т, белков — 2,5 т, жиров — 1,3 т. Количество высвобождаемой энергии в I фазе незначительно, при этом она выделяется в виде тепла. Так, при расщеплении полисахаридов и белков высвобождается около 0,6%, жиров —0,14% от общей энергии, которая образуется при их полном распаде до конечных продуктов обмена. Поэтому значение химических реакций I фазы состоит главным образом в подготовке питательных веществ к действительному высвобождению энергии.

Во II фазе эти вещества подвергаются дальнейшему расщеплению путем неполного сгорания. Результат этих процессов — неполное сгорание — кажется неожиданным. Из 25—30 веществ образуются, кроме СО2 и Н2О, только три конечных продукта: а-кетоглютаровая, щавелевоуксус-ная кислота и уксусная кислота в виде ацетил-коэнзима А. Количест­венно при этом преобладает ацетил-коэнзим А. Во II фазе высвобож­дается около 30% энергии, содержащейся в питательных веществах.

В III фазе так называемого цикла трикарбоновых кислот Кребса три конечных продукта II фазы сгорают до углекислоты и воды. При этом освобождается 60—70% энергии питательных веществ. Цикл Кребса является общим конечным путем расщепления как углеводов, так и белков и жиров. Это как бы узловой пункт в обмене, где сходятся превращения различных структур и возможен взаимопереход синтетических реакций. В отличие от I фазы — фазы гидролиза в желудочно-кишечном тракте — во II и III фазах расщепления веществ происходит не только высвобождение энергии, но и особый вид ее накопления.

Сохранение энергии осуществляется за счет превращения энергии расщепления пищевых продуктов в особую форму химических соединений, называемых макроэргами. Носителями этой химической энергии в организме являются различные фосфорные соединения, в которых связь остатка фосфорной кислоты и является макроэргической связью.

Главное место в энергетических процессах принадлежит пирофосфатной связи со структурой аденозинтрифосфорной кислоты. В форме этого соединения в организме используется от 60 до 70% всей энергии, высвобождающейся при распаде белков, жиров, углеводов. Использова­ние энергии (окисления в форме АТФ) имеет большое биологическое значение, так как благодаря этому механизму возможно разъединение места и времени высвобождения энергии и ее фактического потребле­ния в процессе функционирования органов. Подсчитано, что за 24 ч количество образующейся и расщепляющейся АТФ в организме при­близительно равно массе тела. Превращение АТФ в АДФ высвобождает 41,84—50,2 кДж, или 10—12 ккал.

Образующаяся в результате обмена веществ энергия расходуется на основной обмен, т. е. на поддержание жизни в состоянии полного покоя при температуре окружающего воздуха 20 °С, на рост (пластический обмен), мышечную работу и на переваривание и усвоение пищи (специфически-динамическое действие пищи). Имеются различия в расходовании энергии, образующейся в результате обмена, у взрослого и ребенка.

Основной обмен

У ребенка, как и у всех незрелорождающихся млекопитающих, отмечается первоначально повышение основного обмена к 1,5 годам, которое затем неуклонно продолжает повышаться в абсолютном выра­жении и столь же закономерно снижаться в расчете на единицу массы тела. Нередко используют расчетные методы вычисления основного обмена. Такие формулы обычно ориентированы на показатели либо длины тела, либо массы. Вариант формул, предложенных экспертами ВОЗ. Суммарная энергия, поступившая с пищевым рационом, распреде­ляется на обеспечение основного обмена, специфически-динамическое действие пищи, потери тепла, связанные с экскрецией, физическую (двигательную) активность и рост. В структуре распределения энергии различают:

Е, поступившая (из пищи) = Е, депонированная + Е, использованная. Е, абсорбированная = Е, поступившая — Е, выведенная с экскрементами. Е, метаболизируемая = Е, поступившая — Е обеспечения (жизни) и активности или «основных затрат». Е основных затрат равна сумме: а) основного обмена; б) терморегуляции; в) согревающего эффекта пищи (СДДП); г) затрат на активность; д) затрат на синтез новых тканей.

Е депонирования — энергия, затраченная на отложение белка и жира. Гликоген не учитывается, так как его отложение (1 %) незначимо. Е депонирования = Е, метаболизируемая — Е основных затрат. Е стоимости роста = Е синтеза новых тканей + Е, депонированная в новой ткани. Главные возрастные различия заключаются в отношениях между затратами на рост и, в меньшей степени, на активность.

Как видно, затраты на рост имеют очень существенное значение для маловесного новорожденного и в течение первого года жизни. Естественно, что у взрослого человека они просто отсутствуют. Физи­ческая активность создает значительные траты энергии даже у новорожденного и грудного ребенка, где ее выражением являются сосание груди, беспокойство, плач и крик.

При беспокойстве ребенка расход энергии возрастает на 20—60%, а при крике — в 2—3 раза. Заболевания предъявляют свои требования к затратам энергии. Особенно они возрастают при повышении температу­ры тела (на 1 °С повышения увеличение обмена составляет 10—16%).