Фізіологія людини - Вільям Ф. Ґанонґ 2002

Ендокринна система, метаболізм і репродуктивна функція
Енергетичний баланс, метаболізм і живлення
Харчування

Мета науки про харчування - визначення видів і кількості їжі, що забезпечує здоров’я та благополуччя. Це охоплює не лише проблеми недоїдання, а й переїдання, смаку та доступності. Деякі речовинне незамінними складовими дієти людини. Багато з них уже названо, однак коротке резюме незамінних та бажаних компонентів дієти наведено нижче.

Незамінні компоненти дієти

Оптимальна дієта, окрім достатньої кількості води (див. Розділ 38), передбачає відповідну кількість калорій, білка, жиру, мінералів та вітамінів (табл. 17-7).

Споживання та розподіл калорій

Як зазначено вище, для підтримання сталої маси тіла калорійність спожитої їжі повинна приблизно дорівнювати енергії, витраченій у вигляді тепла та роботи. Якщо споживання калорій недостатнє, то запаси білків і жирів в організмі зменшуються, якщо ж споживання є надлишковим, то настає ожиріння. Окрім необхідних для підтримання життєвих процесів 2000 ккал/добу, щоденна активність потребує 500-2500 ккал/добу (чи більше).

Розподіл калорій між вуглеводами, білком і жиром частково визначена фізіологічними чинниками, а частково - смаком та економічними міркуваннями. Для того, щоб забезпечити постачання восьми незамінних та інших амінокислот, бажане щоденне споживання білка з розрахунку 1 г/кг маси тіла.

Важливе також походження білка. Білки першого класу - тваринні білки м’яса, риби та яєць - містять амінокислоти в співвідношеннях, близьких до необхідних для синтезування білка й інших потреб. Деякі рослинні білки також належать до першого класу, однак більшість із них - до другого класу, оскільки забезпечують різні пропорції амінокислот, а деякі не містять однієї чи більше незамінних амінокислот. Білкові потреби може задовольняти суміш білків другого класу, проте їхнє споживання повинно бути високим з огляду на нестачу незамінних амінокислот.

Жир - найкомпактніша форма їжі, він дає 9,3 ккал/г. Та часто він є найдорожчим. Справді, у всьому світі простежується позитивний взаємозв’язок між споживанням жиру та життєвим рівнем. У минулому західні дієти містили багато (100 г/добу чи більше) жиру. Докази, які свідчать про те, що високе співвідношення ненасичених/насичених жирів у їжі є важливим для запобігання атеросклерозу, можуть змінити теперішній інтерес до профілактики ожиріння.

В центрально- та південноамериканських індіанських общинах, де головним продуктом харчування є зернові (вуглеводи), люди живуть без ознак хвороб роками, споживаючи мало жирів. Отже, якщо задовольняти потреби в незамінних жирних кислотах, то низький рівень споживання жирів не є шкідливим, і бажане харчування з низьким умістом насичених жирів.

Вуглеводи є найдешевшим джерелом калорій і забезпечують 50% чи більше калорій у багатьох дієтах. У харчуванні американця з середнього класу близько 50% калорій надходить з вуглеводів, 15% - з білків та 35% - з жирів. Під час підрахунку споживчих потреб варто насамперед враховувати потреби в білку, а решту необхідних калорій розділяти між вуглеводами та жирами залежно від смаку, доходів та інших чинників. Наприклад, чоловік із масою 65 кг і помірною активністю потребує 2800 ккал/добу. Йому щоденно варто споживати принаймні 65 г білків, що дадуть 267 (65x4,1) ккал, причому деякі з них повинні бути білками першого класу. Прийнятним значенням для жирів є 50-60 г, тоді як решту потреб у калоріях повинні забезпечувати вуглеводи.

Мінеральні речовини

Для підтримання здоров’я щоденно треба споживати певну кількість мінералів. Окрім тих, про які йшлося в рекомендованих дієтичних нормах (див. табл. 17-7), варто застосовувати різноманітні мікроелементи, тобто елементи, що містяться в тканинах у найменших кількостях. Ті з них, які вважають необхідними для життя, принаймні в піддослідних тварин, наведені в табл. 17-8. У людей дефіцит заліза спричинює анемію (див. Розділ 26). Кобальт є частиною молекули вітаміну В₁₂, а дефіцит вітаміну В₁₂ призводить до мегалобластної анемії (див. Розділ 26). Нестача йоду зумовлює тиреоїдні розлади (див. Розділ 18); нестача цинку - шкірні виразки, пригнічення імунних відповідей та гіпогонадну карликовість; дефіцит міді - анемію, зміни в окостенінні, та, можливо, підвищення рівня холестеролу в плазмі; нестача хрому - резистентність до інсуліну; нестача фтору - підвищення ризику виникнення зубного карієсу. Дефіцит мікроелементів трапляється зрідка, оскільки будь-яке харчування, що відповідає іншим вимогам, легко забезпечує ці потреби.

Водночас деякі мінерали можуть бути токсичними, якщо вони наявні в надлишку. Наприклад, надмірна кількість заліза спричинює гемохроматоз (див. Розділ 25), надлишок міді - пошкодження мозку (хворобу Вільсона, див. Розділ 12), а отруєння алюмінієм у пацієнтів, у яких відмовили нирки і які проходять курс діалізу, зумовлює швидко прогресуюче слабоумство, що призводить до хвороби Альцгеймера (див. Розділ 16).

Натрій і калій також є незамінними елементами, однак про них не йтиметься, оскільки дуже важко приготувати безнатрієву чи безкалієву їжу. Низькосольову дієту легко переносити протягом тривалого часу завдяки компенсаторним механізмам, що зберігають Na⁺.

Вітаміни

Вітаміни виявили тоді, коли помітили, що харчування з достатньою кількістю калорій, незамінних амінокислот, жирів та мінералів не здатне забезпечити здоров’я. Сьогодні термін вітамін застосовують до будь-якої органічної складової їжі, що потрібна для життя, здоров’я та росту і яка не виконує функції постачання енергії.

Оскільки є незначні відмінності в метаболізмі різних видів, то деякі сполуки є вітамінами в одних видів, однак втрачають значення в інших. Джерела та функції головних вітамінів у людей наведені в табл. 17-9, а їхні рекомендовані добові дози - у табл. 17-7. Більшість вітамінів виконують важливі функції у проміжному чи спеціальному метаболізмі різних систем органів. Водорозчинні вітаміни (комплекс вітамінів В, вітамін С) поглинаються легко, а жиророзчинні (вітаміни A, D, Е та К) - слабко, якщо нема жовчі чи панкреатичної ліпази. Для їхнього поглинання необхідне споживання з їжею деякої кількості жиру; однак у разі обструктивної жовтяниці чи хвороб підшлункової залози можуть розвинутись дефіцити жиророзчинних вітамінів навіть за умови їхнього достатнього споживання (див. Розділ 26). Вітаміни А і D транспортовані білками крові. Форма вітаміну Е - a-токоферол - зазвичай пов’язана з хіло-мікронами і потрапляє в печінці в ЛПДНЩ, звідки за допомогою а-токоферолотранспортного білка переноситься в тканини. Якщо цей білок є аномальним унаслідок мутації його гена, то в людини настає клітинний дефіцит вітаміну Е і розвивається стан, анологічний до атаксії Фрідрейха. Нещодавно виділено Na⁺-залежні переносники L-аскорбінової кислоти. Один з них виявлений у нирках, кишці та печінці, а інший - у мозку та очах.

Таблиця 17-8. Мікроелементи, що необхідні для життя

Таблиця 17-7. Компоненти харчування та дієтичні норми, рекомендовані Національною академією наук (США) і Національною науково-дослідною радою (США)

(переглянуті у 1989¹²)

¹ Змінено й відтворено за дозволом з Recommended Dietary Allowances, 10th ed, National Academy Press, 1989. Copyright © 1989 by the National Academy of Sciences. Courtesy of the National Academy Press, Washington, D.C.

² Норми, виражені як середнє денне споживання протягом часу, можуть мати індивідуальні відхилення серед більшості нормальних осіб, які живуть у США, під дією звичних навколишніх чинників. Дієти повинні передбачати багато різних страв, щоб забезпечити постачання інших харчових компонентів, людські потреби в яких гірше вивчені.

³ Зріст і маса дорослих осіб є середніми для популяції людей певного віку в США. Наведені середні значення зросту та маси осіб до 19 років не обов’язково є ідеальними.

⁴ РЕ - ретинолові еквіваленти. 1 ретиноловий еквівалент = 1 мкг ретинолу або 6 мкг ß-каротину.

⁵ Як холекальциферол. 10 мкг холекальциферолу = 400 МО (міжнародних одиниць) вітаміну Д.

⁶ Еквіваленти а-токоферолу 1 мг d-а токоферолу = 1 а-ТЕ.

⁷ 1 НЕ (ніациновий еквівалент) дорівнює 1 мг ніацину чи 60 мг харчового триптофану.

⁸ Значення для кальцію збільшуються після 50 років.

Таблиця 17-9. Незамінні чи можливо незамінні для людського харчування вітаміни. Холін синтезується в організмі у малих кількостях, однак нещодавно його додали до списку незамінних харчових речовин

Хвороби, спричинені нестачею кожного з вітамінів, перелічені в табл. 17-9. З огляду на рекламні кампанії різних вітамінів та додатків варто нагадати, що великі дози жиророзчинних вітамінів є токсичними. Гіпервітаміноз А супроводжується анорексією, болем голови, гепатоспленомегалією, дратівливістю, лусковим дерматитом, гніздовою алопецією, кістковим болем та гіперостозом. Уперше гостру інтоксикацію вітаміном А описали дослідники Арктики, у яких розвинувся головний біль, діарея та запаморочення після споживання печінки полярного ведмедя, оскільки страва особливо багата на вітамін А. Гіпервітаміноз D пов’язаний з втратою маси, кальцифікацією багатьох м’яких тканин, та, врешті, відмовою нирок. Гіпервітаміноз К призводить до шлунко-кишкових розладів та анемії. Вважають, що великі дози водорозчинних вітамінів менше можуть спричинити проблеми, оскільки вони швидко виходять з організму. Проте виявлено, що введення надвеликих доз піридоксину (вітамін В₆) може спричинити периферійну нейропатію.