Форум «Лечебное голодание» - Показать сообщение отдельно

Валерия57 · 19-05-2022, 03:22

Биохимия для любознательных с упором на глюкозу
Леонид Андреев, биохимик https://systemity.wordpress.com/2020/09/02/glucose/
Date: 02.09.2020Author: systemity 2 Comments

Есть записи начала прошлого века, описывающие использование голодания для лечения эпилептических припадков (судорог). В начале 1900-х полное голодание активно использовалось для лечения припадков у детей и помогало трети больных эпилепсией. Но голодание не может длится бесконечно, и приступы можно контролировать только до тех пор, пока продолжается голодание. Поэтому в связи с проблемой увеличения периода голодания ранние исследователи-диетологи искали способ подражания “голодному кетозу” без прекращения приема пищи. Смысл термина “кетоз” я разъясню ниже. В двух словах – это полупродукты бета-окисления накопленных человеком жиров, которое сопровождает голодание. Удалось выяснить, что рацион, богатый жирами, с низким содержанием углеводов и минимальным количеством белка для поддержания роста может поддерживать “голодный кетоз” на протяжении длительного времени. Это привело к развитию оригинальной кетогенной диеты для эпилепсии в 1921 году доктором Уайлдером (Dr. Russell M. Wilder).

Кетогенная диета Уайлдера помогала контролировать педиатрическую эпилепсию во многих случаях, когда терпели неудачу медицинские препараты и другие виды лечения. Кетогенная диета, разработанная доктором Уайлдером, по существу, используется и в наши дни для лечения детской эпилепсии.

По современным представ-лениям, эпилепсия – это неодно-родная группа заболеваний, клиника хронических проявлений которых характеризуется судорожными повторными приступами. Это очень сложное заболевание с широким спектром клинических вариантов. Историческое русское название болезни “падучая”. Ясно, что в основе патогенеза этого заболевания лежат пароксизмальные разряды в нейронах головного мозга. Эпилепсия характеризуется главным образом типичными повторными приступами различного характера. Существуют эквиваленты эпилептических приступов в виде внезапно наступающих расстройств настроения (дисфории) или характерные расстройства в виде сумеречного помрачнения сознания, сомнамбулизма, трансов, а также постепенным развитием характерных для эпилепсии изменений личности. Но главное в эпилепсии – это эпилептические судороги. Когда в 30-х, 40-х и 50-х годах были изобретены антиконвульсанты – новые препараты от эпилепсии, кетогенная диета канула в безвестность. Причиной в то время стала трудность в управлении своим питанием, при легко выписываемых лекарственных средствах. Несколько модифицированных кетогенных диет, таких как диета с триглицеридами средней цепи, также ушли в неизвестность.

В 1994 году кетогенная диета для лечения эпилепсии была “вновь открыта” в истории 2-х летнего Чарли с припадками, которые не могли контролировать какие-либо препараты и другие виды лечения, в том числе операции на головном мозге. Отец Чарли нашел ссылку на кетогенную диету в литературе и решил искать дополнительную информацию, что привело его в медицинский центр Джонса Хопкинса. Приступы Чарли полностью контролировались, пока он был на диете. Удивительный успех кетогенной диеты, где потерпели неудачу другие методы лечения, привели отца Чарли к созданию “фонда Чарли”, который выпустил несколько видео, опубликовал книгу “Эпилепсия-Диета-Лечение: введение в кетогенную диету” и спонсировал конференцию по обучению врачей и диетологов для внедрения диеты. Несмотря на то, что конкретные механизмы работы кето-диеты, контролирующие приступы, до сих пор не известны, диета продолжает получать признание в качестве альтернативы лекарственной терапии.

Но кето-диетой заинтересовались диетологи, которые поняли, что это – прекрасный источник заработка. Выпускники самых престижных университетов США и Европы вцепились в кето-диету мёртвой хваткой. Но как я подробно объясню ниже, рекомендации “кетодиетологов” основаны на потрясающей безграмотности. Можно только беспредельно удивляться тому, что до сих пор никому не пришло в голову простейшее объяснение того, почему голодание и кето-диета помогают купировать эпилептические судороги. Это связано с тем, что эпилептические припадки требуют огромного количества АТФ, производимого из глюкозы. А в условиях голодания и синтеза глюкозы из жира поступление глюкозы в мозг не может достигнут той интенсивности, которая необходима для эпилептического припадка. Не догадавшись до такой простой причины, полуграмотные диетологи открыли дорогу неуёмной фантазии в направлении очень глупой диеты под названием “кето-диета”.

Одним из проявлений массового диетологического идиотизма может служить популярная в наши дни кето-диета среди нехудых. Помимо того, что она противопоказана диабетикам первого типа и гипертоникам, такой способ похудания наносит очень серьезный удар по печени, которая перерабатывает жир, по почкам, которые выводят продукты распада, по желчному пузырю, в стенках которого образуется очень плотный налет. Собственно поэтому врачи, сохранившие остатки здравого смысла (а таких врачей в наше время минимум миниморум), не готовы рекомендовать эту диету людям, не страдающим эпилепсией.

Особенно губительна такая диета для людей с высоким индексом массы тела. Как правило, у них очень сильно изношены печень, поджелудочная и почки, и дополнительный удар жирной пищей они могут просто не перенести. Но самое главное – другое. Как и любая другая диета, кето-диета носит временный эффект. Более 90% похудевших таким путем набирают прежнюю массу в течение нескольких лет. Но самое главное в этой “диете” то, что она меняет в организме обмен веществ. Никогда не нужно забывать, что человек – растениеядное животное. Физиология и биохимия человека много миллионов лет формировалась в условиях, когда потребление жира было для человека редчайшим событием, обычно связанным с поеданием трупов животных и остатков от жертв хищников. В случае с “кетоновой диетой” в кишечнике человека начинают размножаться специфические бактерии, которые помогают перерабатывать жиры, в том время как бактерии, которые «отвечают» за углеводы и растительные волокна, гибнут. К сожалению, в научной литературе по понятным причинам отсутствуют данные о том, как кето-диета влияет на продолжительность жизни.

Часто можно встретить вопиюще безграмотные утверждения о том, что глюкоза – грязное топливо, при сгорании которого выделяется много свободных радикалов, атакующих и повреждающих клетки, в то время как альтернативный путь получения энергии путём расщепления жиров является более чистым вариантом. В этот бред начинают верить многие современные врачи. Подобные свидетельства удивительного агрессивного невежества эскулапов в изобилии встречаются на просторах современного интернета. Эти недоучки обычно заканчивали престижные университеты, являются почётными членами каких-то загадочных институтов и академий, возглавляют какие-то очень важные комитеты и т.д. Они не имеют представлений о том, что мозг является единственным органом, в котором снабжение энергией осуществляется практически исключительно за счет распада “грязного” в его понимании топлива – глюкозы. Глюкоза в виде её полимера растительного крахмала была основным источником питания растениеядного пращура, превратившегося в современного человека без радикальных изменений в биохимии и физиологии. Человеческий организм приспособил глюкозу – наименее восстановленный, а следовательно наиболее легко окисляемый продукт питания – в качестве доминантного источника получения энергии. Мозг, как и сердце, снабжается энергией за счет аэробных процессов. Потребление глюкозы в головном мозге в несколько раз больше, чем в почках или мышцах. Во сне минимизируется потребление глюкозы во всех частях организма за исключением мозга для выполнения нормальных физиологических функций и она в большом объёме потребляется мозгом для поддержки гормональных процессов, сопровождающих сновидения.

Известно, что дыхательный коэффициент для мозга близок к единице. Это означает, что окисление углеводов является основным источником энергии для мозговой ткани. Дыхательный коэффициент равен единице лишь в том случае, когда процесс аэробного дыхания идет в строгом соответствии с уравнением окисления гексозы. Даже при диабете, когда дыхательный коэффициент для организма в целом значительно снижен, он остается в мозге близким к единице. При окислении же жиров, которые бедны кислородом и богаты водородом, дыхательный коэффициент будет значительно меньше единицы, около 0,7. При окислении жиров в процессе дыхания объем выделенной углекислоты будет меньше объема поглощенного кислорода, так как часть кислорода расходуется на окисление максимального количества водорода, содержащегося в жирах. При возбуждении центральной нервной системы глюкоза, доставляемая кровью, задерживается и окисляется мозгом в повышенном количестве. А разговоры о свободных радикалах являются универсально использующимся средством для биохимически неграмотных маскировать свою неграмотность.

Основная масса глюкозы, всасывающейся из кишечника в кровь, проходя через печень, превращается прежде всего в гликоген. Этот процесс является гарантией того, что организм не окажется в ситуации с нехваткой глюкозы, с состоянием гипогликемии, при котором начинается в организме разрушительный процесс использования всего, “что попадёт под руку”: белков и жиров, превращения которых в условиях нормально функционирующего организма осуществляется закономерным образом и направленно на поддержания нормального баланса обмена веществ. В организме человека и животных запас глюкозы в виде гликогена всегда присутствует в качестве гарантии жизнеобеспечения. Запас гликогена, который по мере надобности, в частности в процессе сна, распадается с образованием глюкозы, в состоянии физиологической нормы с высокой степенью рациональности транспортируется к местам её потребления (к мышцам, головному мозгу, сердцу и т. д.). Эта рациональность, заложенная в человеке эволюцией, проявляется во всём, но во главе всего лежит обеспечение мозга глюкозой – источником аэробного синтеза АТФ. Так, например, в головном мозге во время мышечной деятельности усиливается энергетический обмен, что выражается в увеличении потребления мозгом глюкозы и кислорода из крови, в повышении скорости обновления гликогена, в усилении распада белков и накоплении аммиака. При работе большой мощности либо при очень продолжительной работе может снижаться запас фосфорилированных производных аденозина, что приводит к состоянию утомления.

Во время мышечной деятельности в мотонейронах коры головного мозга происходит формирование и последующая передача двигательного нервного импульса. Оба эти процесса – формирование и передача нервного импульса – осуществляются с потреблением энергии в виде АТФ. Образование АТФ в нервных клетках происходит аэробно, путем окислительного фосфорилирования. Поэтому при мышечной работе увеличивается потребление мозгом кислорода из протекающей крови. Особенностью энергетического обмена в нейронах мозга является то, что основным субстратом окисления является именно глюкоза, поступающая с током крови. В организме человека и животных существует очень сложная система регуляции поступления глюкозы для переработки её в конечном итоге в АТФ. Глюкоза образуется из самых разных продуктов питания. Например, глюконеогенез представляет собой метаболитический путь, приводящий к образованию глюкозы из неуглеводных соединений, включая жиры). Для каждого вида поступающего в организм сырья, функционирует своя оптимальная система от специфики микробного состава кишечника до систем поставки необходимых ферментов. Это – системы регуляции глюкагона, инсулина, соматотропина (гормона роста) и некоторых иных веществ.

Иногда по заказу производителей тех или иных продуктов или по причине элементарной безграмотности в интернете появляются статьи, в которых рассказывается о том, что вред потребления излишних количеств соли, сахара, жира и т.п. надуман. На самом деле, мол, организм сам знает, как всё это переварить и использовать. Организм действительно “сам знает”. Но дурацкий ум сильнее любого организма. В человеческом организме всё гармонично и сбалансировано. Например, печень, синтезируя кетоновые тела, не способна использовать их в качестве энергетического материала (не располагает соответствующими ферментами). И в этом заключен определенный физиолого-биохимический смысл. Альфа-клетки (от 15 до 20% пула) островков Лангенганса поджелудочной железы секретируют естественный антагонист инсулина – глюкагон. Бета-клетки (от 65 до 80% пула островковых клеток) секретируют инсулин, который с помощью белков-рецепторов проводит глюкозу внутрь клеток организма, активизирует синтез гликогена в печени и мышцах, угнетает глюконеогенез. Дельта-клетки, составляющие от 3 до 10% пула островковых клеток, секретируют соматостатин, угнетающий секрецию многих желез. РР-клетки, составляющие от 3 до 5 % пула островковых клеток, секретируют панкреотический полипептид, который подавляет секрецию поджелудочной железы и стимулирует секрецию желудочного сока. Эпсилон-клетки (<1 % пула) секретируют гормон голода – грелин.

Это всё касается только лишь поджелудочной железы. А у нас, как говорится, есть и мозг, и печень, и почки, и сердце и многое другое. Работа всех этих систем самым жестким образом взаимосвязана и взаимозависима от многих внешних и внутренних факторов, поэтому здоровье и долгожительство самым жестким образом зависит от понимания состояния и потребностей своего организма, которые в свою очередь зависят от аналитических способностей, данных человеку природой. Все знают, что самолёты летают, но очень немногие знают почему. Все диетологи обладают способностями рассказывать сказки простым людям, но не все простые люди могут понимать, что им рассказывают сказки, которые с целью предельного упрощения для привлечения интереса этих простых людей очень часто представляют собой самый тривиальный бред.

Если не заботиться о том, чтобы уважение, вызванное пониманием сокровенных научных истин, производило неизгладимое впечатление на читателя популярно написанных текстов, то нужно всего лишь сосредоточиться на выполнении единственного условия: стараться излагать мысли так, чтобы их понял человек, не умудрённый знанием научной терминологии. Но в любой науке есть предел упрощений, определенный терминологический барьер, ниже которого возникает ещё большее непонимание смысла сказанного. К счастью, в современном интернете имеется весьма доступная возможность самообразования практически по любому вопросу. И тем не менее, существует непростая проблема доступного для понимания неспециалистов изложения смысла сложных биохимических циклов превращения, которым среди многих теоретически возможных вариантов отдала предпочтение эволюция. Доступность изложения имеет большое значение и для большинства врачей, мимо которых знания, полученные из университетского курса биохимии пролетают обычно, не оставляя следов. А понимание принципов того, как работает в человеке космос обмена веществ, намного важнее для практической деятельности, чем сохранение в памяти латинских названий.

Дело в том, что в любом научном знании есть некая квинтэссенция сложного и многогранного множества фактов и их интерпретаций, которая, с одной стороны, является производной от этих фактов и их интерпретации, а с другой стороны, представляет собой то, что их склеивает в научное знание и не даёт им рассыпаться. Феномен этого центрального пункта науки открывается и осознаётся вовсе не в начале становления этой науки, а после того, как эта наука завоёвывает ведущие позиции в системе человеческих знаний. Квинтэссенция биологии состоит из двух центральных истин. Первая из них заключается в том, что биология кардинально отличается от химии и физики тем, что любые биологические процессы обеспечиваются индивидуальным подводом энергии в виде АТФ к реагирующим молекулам, что стало возможным с появлением в эволюции особых катализаторов – ферментов. Этот феномен индивидуального подвода энергии нацело отсутствует в физике и химии. Нацело!

Вторая центральная истина биологии заключается в том, что практически всё живое на Земле извлекает из пищи энергию Солнца, которая включается в пищу при восстановлении углекислоты водородными атомами воды с образованием глюкозы и с выделением кислорода в атмосферу. Смысл эволюции функционирования живых организмов заключается в разработке наиболее эффективных систем для реализации диаметрально противоположного процесса: использования кислорода для окисления пищи с выделением воды и углекислоты и с извлечением акцептированной энергии Солнца для поддержания указанных систем. У многоклеточных организмов анаэробиоз – извлечение энергии и переработка пищи в отсутствие кислорода, как правило, лишь временное состояние, обеспечивающее выживание организмов в периоды отсутствия кислорода и сопровождающееся резким падением обмена веществ и переходом в неактивное состояние. В тканях большинства многоклеточных животных анаэробное превращение углеводов идет главным образом путем гликолиза. В быстро растущих эмбриональных клетках и в клетках опухолей анаэробные процессы выражены сильнее, чем в нормальных клетках здорового организма. Анаэробиоз у бактерий является исключением, не противоречащим правилу: в основе жизни на Земле лежит энергия Солнца и центральным моментом акцептирование этой энергии является фотосинтез растений.

Примером сложного цикла, сформированного эволюцией, является гликолиз, представляющий собой универсальный путь усвоения глюкозы, не требующий наличия кислорода, и один из трёх путей окисления глюкозы, встречающихся в живых клетках. Распад шестиуглеродного сахара – глюкозы – на две молекулы трёхуглеродной пировиноградной кислоты осуществляется в 10 стадий, первые 5 которых составляют подготовительный этап, а 5 последующих – этап, сопряжённый с запасанием энергии в виде двух молекул ATФ и двух молекул динуклеотида НАДH, являющегося переносчиком водорода, который в дальнейшем окислится кислородом до воды. НАД и ФАД – это коферменты, имеющиеся во всех живых клетках, которые образуются из витаминов В3 и В2. В метаболизме человека НАД и ФАД задействованы в окислительно-восстановительных реакциях переноса атомов водорода из одной реакции в другую. НАД – это динуклеотид, содержащий остаток никотиновой кислоты (витамина В3), ФАД – это динуклеотид, содержащий остаток рибофлавина (витамина В2). Окисление атомов водорода является источником выделения энергии, запасённой от энергии Солнца в процессе фотосинтеза. Кислород не требуется для протекания гликолиза.

В аэробных условиях пировиноградная кислота в качестве продукта гликолиза далее образует уксусную кислоту, соединяется с коферментом А и вовлекается в цикл Кребса, а при отсутствии кислорода в клетках претерпевает дальнейшие превращения в ходе брожения с образованием молочной кислоты. Как показал около ста лет тому назад гениальный учёный Отто Варбург в своей работе “Метаболизм опухоли”, все формы рака характеризуются двумя основными условиями: ацидоз и гипоксия (недостаток кислорода). Недостаток кислорода и ацидоз две стороны одной медали: “Клеткам человеческого тела необходим кислород, но раковые клетки могут жить без кислорода и это – правило из которого нет исключения. Лишите свои клетки 35% получаемого ими кислорода на 48 часов, и они с огромной долей вероятности переродятся в раковые”.

Пировиноградная кислота выступает в качестве “точки пересечения” многих метаболических путей. Пируват может быть превращён обратно в глюкозу в процессе глюконеогенеза, или в жирные кислоты или в аминокислоту аланин, или в этанол, или в энергию через ацетил-КоА. Ацетилкофермент А, ацетил-коэнзим А, сокращённо ацетил-КоА – важное для обмена веществ соединение, используемое во многих биохимических реакциях. Его главная функция – доставлять атомы углерода в виде остатка уксусной кислоты в цикл трикарбоновых кислот, чтобы те были окислены с выделением энергии. По своей химической структуре ацетил-КоА – тиоэфир между коферментом А и уксусной кислотой. Ацетил-КоА образуется во время второго шага кислородного клеточного дыхания, декарбоксилирования (разрушения одной кислотной группы) пирувата, который происходит в матриксе митохондрии.

Таким образом, в условиях достаточного поступления кислорода пировиноградная кислота превращается в ацетил-кофермент А. Последний выступает в качестве основного субстрата для серии реакций, известных как цикл Кребса или цикл трикарбоновых кислот. Цикл трикарбоновых кислот – это ключевой этап дыхания всех клеток, использующих кислород, центр пересечения множества метаболических путей в организме, промежуточный этап между гликолизом и электронтранспортной цепью. Кроме значительной энергетической роли циклу отводится также и существенная пластическая функция, то есть это – важный источник молекул-предшественников, из которых в ходе других биохимических превращений синтезируются такие важные для жизнедеятельности клетки соединения, как аминокислоты, углеводы, жирные кислоты и т.д. Это – центральная часть общего пути катаболизма, циклический биохимический процесс, в ходе которого ацетильные (уксуснокислые) остатки (СН3СО-) окисляются до двуокиси углерода (CO2). При этом за один цикл образуется 2 молекулы CO2, 3 НАДН, 1 ФАДH2 и 1 АТФ. Электроны, находящиеся на НАДН и ФАДH2, в дальнейшем переносятся на дыхательную цепь, где в ходе реакций окислительного фосфорилирования образуется АТФ. Как я уже упоминал выше, АТФ поставляет энергию к каждой из реагирующих молекул индивидуально, что является отличием биологических организмов от любых неживых систем.

Дыхательная или электрон-транспортная цепь переноса электронов в сочетании с АТФ-синтазой завершает активность триады, включающей гликолиз и цикл трикарбоновых кислот, в результате которой из одной молекулы глюкозы образуются 38 молекул АТФ. Электрон-транспортная цепь представляет собой систему трансмембранных белков и переносчиков электронов, обеспечивающих перенос электронов и протонов из НАД∙Н и ФАДН2 в акцептор электронов. В случае аэробного дыхания акцептором является молекулярный кислород. В случае анаэробного дыхания акцепторами могут быть NO3−, NO2−, Fe3+, фумарат, диметилсульфоксид, сера, SO42−, CO2 и другие вещества, косвенно связанные с биосферным кругооборотом акцептированной энергии Солнца. Электрон-транспортная цепь у бактерий локализована в цитоплазматической мембране, у эукариот – на внутренней мембране митохондрий. Переносчики электронов расположены в порядке уменьшения сродства к электрону, поэтому транспорт электрона на всём протяжении цепи протекает самопроизвольно с выделением энергии.

Глюкоза, как и образующийся из неё АТФ, в свободном виде не могут накапливаться в организме животных и человека. Эти вещества находятся в постоянном химическом обороте. Избыточные количества поступающей с пищей глюкозы или других углеводов, из которых она легко образуется, как и избыточные количества образующегося из глюкозы АТФ, оказывают сильно повреждающее воздействие на организм, выводят его из состояния функциональной нормы. Именно по этой причине существует сложная система запасания глюкозы в виде жира, аминокислот, полимера глюкозы гликогена, некоторых низкомолекулярных продуктов… Но во всех случаях глюкоза, реализованная из других классов соединений путём т.н. процесса глюконеогенеза, проходит нормальный цикл превращений, описанный выше. Диетологические сказки насчёт преимущественного использования жиров в качестве “чистого варианта получения энергии” рассчитаны на тотально неграмотную аудиторию, а те, которые сами верят в пропагандируемую ими чушь, являются представителями очень опасного племени “бредителей” – вредителей рода человеческого, распространяющих антинаучный бред.

Таким образом, у здорового человека основа обмена веществ строится на использовании глюкозы в качестве источника энергии, поставляемой в виде АТФ индивидуально к каждой из реагирующих молекул, без чего не способен существовать ни один живой организм. Нормальный диапазон изменения концентрации глюкозы в крови для большинства здоровых взрослых людей составляет примерно 0.7-1.4 г/л. У здорового человека при приближении уровня глюкозы к нижней границе нормы – 0.6 г/л – срабатывают три основных защитных механизма: снижается выработка инсулина поджелудочной железой, повышается продукция глюкагона – пептидного гормона альфа-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы и стимулируется процесс глюконеогенеза, протекающий в печени и немного в почках. Это – только основные реакции на снижение уровня глюкозы. В определенных условиях, в основном в условиях сна, подключается также гормон роста.

Глюкоза функционирует во всех компартментах человеческого организма. Сложный многофункциональный механизм поддержания нормального уровня глюкозы в крови у каждого организма функционирует индивидуально. Всё зависит от текущего физиологического состояния, манеры питания, мышечной активности и особенности сна, в процессе которого поступление глюкозы в мозг ставится на жёсткий контроль организма. Никакие из веществ, участвующих в метаболизме, не контролируются с такой тщательностью, как контролируется глюкоза. Если организму не хватает каких-то аминокислот, компонентов жиров, неорганических элементов и т.п., то организм добывает их на первых порах в стиле добывания изюма из булочек – путём апоптоза – растворения клеток, т.е. перерабатывания части клеток организма для получения сырья, необходимого для здорового функционирования организма. Человек остаётся вполне жизнеспособным, когда количество отложенного жира делает его переливающимся чудом на двух ногах, но подобный произвол с глюкозой природа не допускает.

В процессе эволюции происходило постоянное совершенстование механизмов поддержания нормального уровня глюкозы в крови. Это видно хотя бы из списка основных физиологических проявлений, сопровождающих снижение концентрации глюкозы в крови ниже физиологической нормы:
• усталость
• снижение концентрации внимания
• головокружение
• зрительные и речевые нарушения
• изменение поведения
• судороги
• сердцебиение
• дрожь
• бледность
• нервозность
• тревожность
• ночные кошмары
• потоотделение
• чувство голода
• потеря сознания…

Способы поддержания нормальной концентрации глюкозы в крови настолько сложны, что даже небольшие нарушения в функционировании этих механизмов – генетические и дието-логические – приводят к тяжелым последствиям.

Механизм действия глюкагона обусловлен его связыванием со специфическими глюкагоновыми рецепторами клеток печени. В итоге это приводит к гликогенолизу, к усилению распада депонированного в печени гликогена – полимера глюкозы. “Животный крахмал” гликоген образует энергетический резерв, который может быть быстро мобилизован при необходимости восполнить внезапный недостаток глюкозы. Хотя гликогеновый запас глюкозы не столь ёмок в калориях на грамм (в среднем гликогена содержится 120-150 г в печени), как запас жиров, но он при необходимости реализует выделение глюкозы в кровь намного быстрее и эффективнее, чем это можно реализовать при распаде триглицеридов. Только гликоген, запасённый в гепатоцитах – клетках печени – может быть переработан в глюкозу для питания всего организма. Таким образом, в норме используется два источника поступления глюкозы в организм человека и животного – с пищей и путём разложения гликогена.

Очень важно поддерживать постоянный запас гликогена в организме. Растительный аналог гликогена – крахмал является главным аккумулятором энергетических ресурсов в растениях. Он вырабатывается всеми зелеными растениями, запасается в семенах, клубнях и корнях, в форме гранул хранится в хлоропластах. Многие диетологи, не очень хорошо знакомые с особенностями потребления крахмала человеком, предлагают для сохранения фигуры ограничить потребление крахмала. Но это является очередным диетологическим мифом. В отличие от человека, у которого запас глюкозы в виде гликогена может исчерпываться довольно быстро в отсутствии постоянного синтеза гликогена de novo, у растений крахмал стабильно сохраняется неограниченное время. Даже веками. В Израиле, например, из косточки финиковой пальмы, которой было две тысячи лет, вырастили дерево, которое на 11 год дало плоды. В отсутствие крахмала в семенах сохранение способности к прорастанию было бы невозможно.

Единственная роль крахмала в рационе человека – превращение его в глюкозу. Крахмал расщепляется медленно. В тот момент, когда крахмалистая пища попадает в ротовую полость, слюна окружает частицы крахмала, воздействуя на них с образованием мальтозы – более простого углевода. Затем крахмал и продукты его превращения попадает в тонкую кишку, где превращаются в глюкозу. И только после этого организм поглощает выделяющуюся глюкозу стенками кишечника, она попадает в кровь и уже по сосудам передвигается по всему организму. Из-за медленного процесса переваривания крахмала организм не способен сразу использовать всю порцию глюкозы, полученную из крахмалов. Лишнее хранится в виде гликогена в тканях печени и мышц. И когда организм переживает упадок сил, гликоген приходит ему на помощь. Наилучшие источники крахмала – рис, в котором его содержание доходит до 80%, белый хлеб (66%) и гречка (64%), а в вареном картофеле крахмала всего 14-20%.

Почему важна информация о крахмале? Дело в том, что предок человека, живший миллионы лет назад, не имел возможности потреблять простые углеводы. Не было мороженного, конфет, даже мёд был редчайшим лакомством, намного более редким, чем черная икра на столе у современного среднего человека. Дикие фрукты в те далёкие времена не были сладкими, мичурины ещё не родились. Те, кто пробовал дикие лесные яблоки и груши, дикий кизил и сливы, знают это. Единственный простой углевод – лактоза, димер глюкозы и галактозы – был доступен человеку короткий период во время кормления его материнским молоком, поскольку глюкоза и галактоза имели и имеют важное значение при формировании мозга новорожденного ребёнка, а лактозу любят лактобациллы, которые любят кальций, необходимый для роста скелета новорождённого и переводят этот кальций в хорошо усвояемую форму.

Единственным стабильным источником глюкозы для синтеза АТФ был крахмал. Именно по этой причине крахмал безвкусен, а глюкоза, фруктоза, сахароза обладают столь приятным сладким вкусом, стимулируют выработку гормонов, улучшающих настроение. Мозг человека считает сладкий вкус поощряющим. Именно поэтому настолько типична ситуация, когда конфетами, шоколадом или мороженным люди себя балуют. Аналогичная ситуация и с солью. Миллионы лет тому назад натрий был практически недоступен, в то время как калий содержался в растительной пище наших пращуров в огромном избытке по сравнению с натрием. По этой причине почки современного человека удерживают натрий и рециркулируют его, в то время как калий свободно выделяется с мочой и не удерживается. Именно по этой причине мозг поощряет потребление натрия, хотя избыток натрия (соли) наносит вред организму, как и избыток сладкого.

Существуют генетические предпосылки тенденции к накоплению излишнего веса. Например, антрополог Уильям Шелдон разработал теорию типов телосложения и темперамента, подразумевающую условное разделение различных типов телосложения человека на три ключевые категории – эктоморф (склонный к худобе), мезоморф (спортивный и мускулистый от природы) и эндоморф (склонный к набору лишнего веса). В реальности же существует бесчисленное количество комбинаций соматотипов, а четких критериев определения этих типов просто нет. У женщин, например, верхняя часть туловища может соответствовать одному типу телосложения, а нижняя часть – другому. И тем не менее, все соматотипы способны в значительной мере накапливать лишний жир. И это накопление в значительной степени стимулируется избытком поступления глюкозы в кровь. Здесь очень важно ясно себе представлять, что речь идёт не о концентрации глюкозы в крови, а о скорости её оборота.

В науке десятилетиями обсуждается применимость классической термодинамики к живым объектам. В попытках установления истины одни просто доказывают, что второй закон термодинамики не может быть нарушен, поскольку он не может быть нарушен никогда. Другие же получают нобелевские премии за придумывание всяких обходных манёвров, основанных на использовании акробатических приёмов из разряда высшей математики. На самом же деле, как я писал ранее, феномен биологии, отсутствующий в явлениях неживой природы, на объяснении которых и построена классическая термодинамика, состоит в индивидуальной доставке энергии к каждой реагирующей молекуле. Всё предельно просто и удивительно, что до этой простой мысли никто ранее не додумался. Биология появилась с возникновением ферментов, с помощью которых эта индивидуальная доставка АТФ к реагирующим молекулам осуществляется. Благодаря этому в одном и том же микрообъеме клетки осуществляется огромное множество реакций, к которым понятие “статистика” никак неприменимо. Используемое в термодинамике статистическое физическое понятие “энтропия”, характеризующее вероятность осуществления какого-либо макроскопического состояния, к биологическим объектам никакого отношения не имеет.

Именно по указанным выше причинам у одни людей может быть ускоренный метаболизм, ускоренный обмен веществ и это очень трудно идентифицировать. Лишь некоторая доля от этой специфики обмена проявляется в экономности и рациональности телодвижений, в частоте стрессовых реакций, в уровне либио, в интенсивности мыслительных процессов, которые, как известно, необязательно сопряжены с решением конкретных задач, в интенсивности процессов сновидений, в результате которых тратится огромное количество АТФ, из которого образуется цикло-АМФ и пирофосфат. Цикло-АМФ облигатно необходим для работы гормонов. Все описанные ипостаси реальной жизнедеятельности требуют расхода АТФ, соответственно, расхода глюкозы. Текущие количества свободной глюкозы, соответственно, количества свободной АТФ в организме могут быть строго ограниченными. За день по приблизительным оценкам организм человека синтезирует порядка 40-50 килограммов АТФ вне зависимости спит он или совершает пробежку. И люди очень отличаются интенсивностью метаболизма, которую померить нельзя, но можно легко идентифицировать по объёму бёдер. И во всех случаях речь идёт о поступлении в организм тех или иных количеств глюкозы.

Голод сопровождал человека на самых ранних стадиях эволюции. Тогда не было холодильников, нельзя было запастись едой в магазине. Человек питался растительной пищей и в определенные периоды года голодал. В 1944 году доктор Ансель Кис (Ancel Keys) в городе Миннеаполис (штат Миннесота) провёл знаменитый опыт с голоданием, в котором приняли участие 36 молодых мужчин. Результаты этого эксперимента были описаны James A. Tobey в Am J Public Health Nations Health. 1951 Feb; 41(2): 236–237. Ансель Кис заведовал Лабораторией физиологической гигиены в Миннесотском университете. В то время в Европе от голода страдали миллионы людей, но в мире нашлось очень мало врачей, которые действительно могли им помочь побороть последствия истощения после окончания войны, поскольку на тот момент практически отсутствовала какая-либо научная информация по данной проблеме. Кис убедил военных, что его исследование принесёт огромную пользу – получение практических и эффективных методов реабилитации позволит улучшить здоровье населения и установить демократию в послевоенной Европе.

План исследования Анселя Киса был весьма прост: сначала довести испытуемых до состояния, близкого к полному истощению, а после вернуть их к нормальному режиму питания. “Голодный” эксперимент начался в ноябре 1944 года и окончился 25 октября 1945 года. Волонтёры выглядели ходячими скелетами: кожа да кости. Но этот эксперимент показал, что голодание не нанесло вреда волонтёрам. Вот как описывал Ансель Кис итоги эксперимента: “Через четыре месяца после окончания голодания, почти все участники вернулись к умеренному потреблению в 3200-4200 калорий в день. Они все превзошли свой вес, имевшийся до начала эксперимента, и исследователи отмечали, что округлость форм стала доминантным признаком мужчин, которые вступили в эксперимент сухими и подтянутыми. Через пять месяцев их либидо полностью восстановилось, сперматозоиды стали активными и подвижными. Сердца стали нормального размера, объем легких восстановился до нормы. Никаких жалоб, кроме одышки, которая появилась из-за лишнего веса. Даже хорошие манеры участников вернулись, все стали гораздо доброжелательнее.”

Понятно, что в процессе голодания у участников утилизировались запасы жиров, для поддержания метаболитических процессов использовались клетки организма, которые можно было переработать без нанесения необратимого вреда организму. Этот опыт показал, что голод является физиологически приемлемым состоянием, заложенным в генетической структуре предков человека. Человек при голодании мобилизует запасы и запасы эти мобилизуются в первую очередь путём физиолого-биохимической системы синтеза глюкозы из самых различных молекул, включая аминокислоты и жиры под названием “глюконеогенез”. Глюкоза к голодающим в эксперименте Анселя Киса не поступала с пищей, но исправно поступала из разнообразных запасов организма. Если бы не эти запасы, то люди при голодании умирали, поскольку без постоянного поступления глюкозы поддержание жизни невозможно. Так что, глюкоза – это наше всё!

Доброе время суток. Встречал в исследовательской практике детей, больных эпилепсией, посаженных на кетодиету. Выживших более 16 лет не встречал. Развитие мозга отсутствовало. Кровообращение в конечностях нарушено. Ситуация с кровообращением более-менее восстанавливалась только при использовании антигипоксантов и витамина В2.

Like
Reply
systemity
04.09.2020 at 01:38

интересно

19-05-2022, 03:22	#16
Валерия57 Регистрация: Nov 2012 Адрес: Москва Сообщений: 1,015 Поблагодарил: 29,538 Поблагодарили 4,055 раз(а) в 996 сообщениях Файловый архив: 2 Закачек: 0	Re: полезные материалы по темам форума Биохимия для любознательных с упором на глюкозу Леонид Андреев, биохимик https://systemity.wordpress.com/2020/09/02/glucose/ Date: 02.09.2020Author: systemity 2 Comments Есть записи начала прошлого века, описывающие использование голодания для лечения эпилептических припадков (судорог). В начале 1900-х полное голодание активно использовалось для лечения припадков у детей и помогало трети больных эпилепсией. Но голодание не может длится бесконечно, и приступы можно контролировать только до тех пор, пока продолжается голодание. Поэтому в связи с проблемой увеличения периода голодания ранние исследователи-диетологи искали способ подражания “голодному кетозу” без прекращения приема пищи. Смысл термина “кетоз” я разъясню ниже. В двух словах – это полупродукты бета-окисления накопленных человеком жиров, которое сопровождает голодание. Удалось выяснить, что рацион, богатый жирами, с низким содержанием углеводов и минимальным количеством белка для поддержания роста может поддерживать “голодный кетоз” на протяжении длительного времени. Это привело к развитию оригинальной кетогенной диеты для эпилепсии в 1921 году доктором Уайлдером (Dr. Russell M. Wilder). Кетогенная диета Уайлдера помогала контролировать педиатрическую эпилепсию во многих случаях, когда терпели неудачу медицинские препараты и другие виды лечения. Кетогенная диета, разработанная доктором Уайлдером, по существу, используется и в наши дни для лечения детской эпилепсии. По современным представ-лениям, эпилепсия – это неодно-родная группа заболеваний, клиника хронических проявлений которых характеризуется судорожными повторными приступами. Это очень сложное заболевание с широким спектром клинических вариантов. Историческое русское название болезни “падучая”. Ясно, что в основе патогенеза этого заболевания лежат пароксизмальные разряды в нейронах головного мозга. Эпилепсия характеризуется главным образом типичными повторными приступами различного характера. Существуют эквиваленты эпилептических приступов в виде внезапно наступающих расстройств настроения (дисфории) или характерные расстройства в виде сумеречного помрачнения сознания, сомнамбулизма, трансов, а также постепенным развитием характерных для эпилепсии изменений личности. Но главное в эпилепсии – это эпилептические судороги. Когда в 30-х, 40-х и 50-х годах были изобретены антиконвульсанты – новые препараты от эпилепсии, кетогенная диета канула в безвестность. Причиной в то время стала трудность в управлении своим питанием, при легко выписываемых лекарственных средствах. Несколько модифицированных кетогенных диет, таких как диета с триглицеридами средней цепи, также ушли в неизвестность. В 1994 году кетогенная диета для лечения эпилепсии была “вновь открыта” в истории 2-х летнего Чарли с припадками, которые не могли контролировать какие-либо препараты и другие виды лечения, в том числе операции на головном мозге. Отец Чарли нашел ссылку на кетогенную диету в литературе и решил искать дополнительную информацию, что привело его в медицинский центр Джонса Хопкинса. Приступы Чарли полностью контролировались, пока он был на диете. Удивительный успех кетогенной диеты, где потерпели неудачу другие методы лечения, привели отца Чарли к созданию “фонда Чарли”, который выпустил несколько видео, опубликовал книгу “Эпилепсия-Диета-Лечение: введение в кетогенную диету” и спонсировал конференцию по обучению врачей и диетологов для внедрения диеты. Несмотря на то, что конкретные механизмы работы кето-диеты, контролирующие приступы, до сих пор не известны, диета продолжает получать признание в качестве альтернативы лекарственной терапии. Но кето-диетой заинтересовались диетологи, которые поняли, что это – прекрасный источник заработка. Выпускники самых престижных университетов США и Европы вцепились в кето-диету мёртвой хваткой. Но как я подробно объясню ниже, рекомендации “кетодиетологов” основаны на потрясающей безграмотности. Можно только беспредельно удивляться тому, что до сих пор никому не пришло в голову простейшее объяснение того, почему голодание и кето-диета помогают купировать эпилептические судороги. Это связано с тем, что эпилептические припадки требуют огромного количества АТФ, производимого из глюкозы. А в условиях голодания и синтеза глюкозы из жира поступление глюкозы в мозг не может достигнут той интенсивности, которая необходима для эпилептического припадка. Не догадавшись до такой простой причины, полуграмотные диетологи открыли дорогу неуёмной фантазии в направлении очень глупой диеты под названием “кето-диета”. Одним из проявлений массового диетологического идиотизма может служить популярная в наши дни кето-диета среди нехудых. Помимо того, что она противопоказана диабетикам первого типа и гипертоникам, такой способ похудания наносит очень серьезный удар по печени, которая перерабатывает жир, по почкам, которые выводят продукты распада, по желчному пузырю, в стенках которого образуется очень плотный налет. Собственно поэтому врачи, сохранившие остатки здравого смысла (а таких врачей в наше время минимум миниморум), не готовы рекомендовать эту диету людям, не страдающим эпилепсией. Особенно губительна такая диета для людей с высоким индексом массы тела. Как правило, у них очень сильно изношены печень, поджелудочная и почки, и дополнительный удар жирной пищей они могут просто не перенести. Но самое главное – другое. Как и любая другая диета, кето-диета носит временный эффект. Более 90% похудевших таким путем набирают прежнюю массу в течение нескольких лет. Но самое главное в этой “диете” то, что она меняет в организме обмен веществ. Никогда не нужно забывать, что человек – растениеядное животное. Физиология и биохимия человека много миллионов лет формировалась в условиях, когда потребление жира было для человека редчайшим событием, обычно связанным с поеданием трупов животных и остатков от жертв хищников. В случае с “кетоновой диетой” в кишечнике человека начинают размножаться специфические бактерии, которые помогают перерабатывать жиры, в том время как бактерии, которые «отвечают» за углеводы и растительные волокна, гибнут. К сожалению, в научной литературе по понятным причинам отсутствуют данные о том, как кето-диета влияет на продолжительность жизни. Часто можно встретить вопиюще безграмотные утверждения о том, что глюкоза – грязное топливо, при сгорании которого выделяется много свободных радикалов, атакующих и повреждающих клетки, в то время как альтернативный путь получения энергии путём расщепления жиров является более чистым вариантом. В этот бред начинают верить многие современные врачи. Подобные свидетельства удивительного агрессивного невежества эскулапов в изобилии встречаются на просторах современного интернета. Эти недоучки обычно заканчивали престижные университеты, являются почётными членами каких-то загадочных институтов и академий, возглавляют какие-то очень важные комитеты и т.д. Они не имеют представлений о том, что мозг является единственным органом, в котором снабжение энергией осуществляется практически исключительно за счет распада “грязного” в его понимании топлива – глюкозы. Глюкоза в виде её полимера растительного крахмала была основным источником питания растениеядного пращура, превратившегося в современного человека без радикальных изменений в биохимии и физиологии. Человеческий организм приспособил глюкозу – наименее восстановленный, а следовательно наиболее легко окисляемый продукт питания – в качестве доминантного источника получения энергии. Мозг, как и сердце, снабжается энергией за счет аэробных процессов. Потребление глюкозы в головном мозге в несколько раз больше, чем в почках или мышцах. Во сне минимизируется потребление глюкозы во всех частях организма за исключением мозга для выполнения нормальных физиологических функций и она в большом объёме потребляется мозгом для поддержки гормональных процессов, сопровождающих сновидения. Известно, что дыхательный коэффициент для мозга близок к единице. Это означает, что окисление углеводов является основным источником энергии для мозговой ткани. Дыхательный коэффициент равен единице лишь в том случае, когда процесс аэробного дыхания идет в строгом соответствии с уравнением окисления гексозы. Даже при диабете, когда дыхательный коэффициент для организма в целом значительно снижен, он остается в мозге близким к единице. При окислении же жиров, которые бедны кислородом и богаты водородом, дыхательный коэффициент будет значительно меньше единицы, около 0,7. При окислении жиров в процессе дыхания объем выделенной углекислоты будет меньше объема поглощенного кислорода, так как часть кислорода расходуется на окисление максимального количества водорода, содержащегося в жирах. При возбуждении центральной нервной системы глюкоза, доставляемая кровью, задерживается и окисляется мозгом в повышенном количестве. А разговоры о свободных радикалах являются универсально использующимся средством для биохимически неграмотных маскировать свою неграмотность. Основная масса глюкозы, всасывающейся из кишечника в кровь, проходя через печень, превращается прежде всего в гликоген. Этот процесс является гарантией того, что организм не окажется в ситуации с нехваткой глюкозы, с состоянием гипогликемии, при котором начинается в организме разрушительный процесс использования всего, “что попадёт под руку”: белков и жиров, превращения которых в условиях нормально функционирующего организма осуществляется закономерным образом и направленно на поддержания нормального баланса обмена веществ. В организме человека и животных запас глюкозы в виде гликогена всегда присутствует в качестве гарантии жизнеобеспечения. Запас гликогена, который по мере надобности, в частности в процессе сна, распадается с образованием глюкозы, в состоянии физиологической нормы с высокой степенью рациональности транспортируется к местам её потребления (к мышцам, головному мозгу, сердцу и т. д.). Эта рациональность, заложенная в человеке эволюцией, проявляется во всём, но во главе всего лежит обеспечение мозга глюкозой – источником аэробного синтеза АТФ. Так, например, в головном мозге во время мышечной деятельности усиливается энергетический обмен, что выражается в увеличении потребления мозгом глюкозы и кислорода из крови, в повышении скорости обновления гликогена, в усилении распада белков и накоплении аммиака. При работе большой мощности либо при очень продолжительной работе может снижаться запас фосфорилированных производных аденозина, что приводит к состоянию утомления. Во время мышечной деятельности в мотонейронах коры головного мозга происходит формирование и последующая передача двигательного нервного импульса. Оба эти процесса – формирование и передача нервного импульса – осуществляются с потреблением энергии в виде АТФ. Образование АТФ в нервных клетках происходит аэробно, путем окислительного фосфорилирования. Поэтому при мышечной работе увеличивается потребление мозгом кислорода из протекающей крови. Особенностью энергетического обмена в нейронах мозга является то, что основным субстратом окисления является именно глюкоза, поступающая с током крови. В организме человека и животных существует очень сложная система регуляции поступления глюкозы для переработки её в конечном итоге в АТФ. Глюкоза образуется из самых разных продуктов питания. Например, глюконеогенез представляет собой метаболитический путь, приводящий к образованию глюкозы из неуглеводных соединений, включая жиры). Для каждого вида поступающего в организм сырья, функционирует своя оптимальная система от специфики микробного состава кишечника до систем поставки необходимых ферментов. Это – системы регуляции глюкагона, инсулина, соматотропина (гормона роста) и некоторых иных веществ. Иногда по заказу производителей тех или иных продуктов или по причине элементарной безграмотности в интернете появляются статьи, в которых рассказывается о том, что вред потребления излишних количеств соли, сахара, жира и т.п. надуман. На самом деле, мол, организм сам знает, как всё это переварить и использовать. Организм действительно “сам знает”. Но дурацкий ум сильнее любого организма. В человеческом организме всё гармонично и сбалансировано. Например, печень, синтезируя кетоновые тела, не способна использовать их в качестве энергетического материала (не располагает соответствующими ферментами). И в этом заключен определенный физиолого-биохимический смысл. Альфа-клетки (от 15 до 20% пула) островков Лангенганса поджелудочной железы секретируют естественный антагонист инсулина – глюкагон. Бета-клетки (от 65 до 80% пула островковых клеток) секретируют инсулин, который с помощью белков-рецепторов проводит глюкозу внутрь клеток организма, активизирует синтез гликогена в печени и мышцах, угнетает глюконеогенез. Дельта-клетки, составляющие от 3 до 10% пула островковых клеток, секретируют соматостатин, угнетающий секрецию многих желез. РР-клетки, составляющие от 3 до 5 % пула островковых клеток, секретируют панкреотический полипептид, который подавляет секрецию поджелудочной железы и стимулирует секрецию желудочного сока. Эпсилон-клетки (<1 % пула) секретируют гормон голода – грелин. Это всё касается только лишь поджелудочной железы. А у нас, как говорится, есть и мозг, и печень, и почки, и сердце и многое другое. Работа всех этих систем самым жестким образом взаимосвязана и взаимозависима от многих внешних и внутренних факторов, поэтому здоровье и долгожительство самым жестким образом зависит от понимания состояния и потребностей своего организма, которые в свою очередь зависят от аналитических способностей, данных человеку природой. Все знают, что самолёты летают, но очень немногие знают почему. Все диетологи обладают способностями рассказывать сказки простым людям, но не все простые люди могут понимать, что им рассказывают сказки, которые с целью предельного упрощения для привлечения интереса этих простых людей очень часто представляют собой самый тривиальный бред. Если не заботиться о том, чтобы уважение, вызванное пониманием сокровенных научных истин, производило неизгладимое впечатление на читателя популярно написанных текстов, то нужно всего лишь сосредоточиться на выполнении единственного условия: стараться излагать мысли так, чтобы их понял человек, не умудрённый знанием научной терминологии. Но в любой науке есть предел упрощений, определенный терминологический барьер, ниже которого возникает ещё большее непонимание смысла сказанного. К счастью, в современном интернете имеется весьма доступная возможность самообразования практически по любому вопросу. И тем не менее, существует непростая проблема доступного для понимания неспециалистов изложения смысла сложных биохимических циклов превращения, которым среди многих теоретически возможных вариантов отдала предпочтение эволюция. Доступность изложения имеет большое значение и для большинства врачей, мимо которых знания, полученные из университетского курса биохимии пролетают обычно, не оставляя следов. А понимание принципов того, как работает в человеке космос обмена веществ, намного важнее для практической деятельности, чем сохранение в памяти латинских названий. Дело в том, что в любом научном знании есть некая квинтэссенция сложного и многогранного множества фактов и их интерпретаций, которая, с одной стороны, является производной от этих фактов и их интерпретации, а с другой стороны, представляет собой то, что их склеивает в научное знание и не даёт им рассыпаться. Феномен этого центрального пункта науки открывается и осознаётся вовсе не в начале становления этой науки, а после того, как эта наука завоёвывает ведущие позиции в системе человеческих знаний. Квинтэссенция биологии состоит из двух центральных истин. Первая из них заключается в том, что биология кардинально отличается от химии и физики тем, что любые биологические процессы обеспечиваются индивидуальным подводом энергии в виде АТФ к реагирующим молекулам, что стало возможным с появлением в эволюции особых катализаторов – ферментов. Этот феномен индивидуального подвода энергии нацело отсутствует в физике и химии. Нацело! Вторая центральная истина биологии заключается в том, что практически всё живое на Земле извлекает из пищи энергию Солнца, которая включается в пищу при восстановлении углекислоты водородными атомами воды с образованием глюкозы и с выделением кислорода в атмосферу. Смысл эволюции функционирования живых организмов заключается в разработке наиболее эффективных систем для реализации диаметрально противоположного процесса: использования кислорода для окисления пищи с выделением воды и углекислоты и с извлечением акцептированной энергии Солнца для поддержания указанных систем. У многоклеточных организмов анаэробиоз – извлечение энергии и переработка пищи в отсутствие кислорода, как правило, лишь временное состояние, обеспечивающее выживание организмов в периоды отсутствия кислорода и сопровождающееся резким падением обмена веществ и переходом в неактивное состояние. В тканях большинства многоклеточных животных анаэробное превращение углеводов идет главным образом путем гликолиза. В быстро растущих эмбриональных клетках и в клетках опухолей анаэробные процессы выражены сильнее, чем в нормальных клетках здорового организма. Анаэробиоз у бактерий является исключением, не противоречащим правилу: в основе жизни на Земле лежит энергия Солнца и центральным моментом акцептирование этой энергии является фотосинтез растений. Примером сложного цикла, сформированного эволюцией, является гликолиз, представляющий собой универсальный путь усвоения глюкозы, не требующий наличия кислорода, и один из трёх путей окисления глюкозы, встречающихся в живых клетках. Распад шестиуглеродного сахара – глюкозы – на две молекулы трёхуглеродной пировиноградной кислоты осуществляется в 10 стадий, первые 5 которых составляют подготовительный этап, а 5 последующих – этап, сопряжённый с запасанием энергии в виде двух молекул ATФ и двух молекул динуклеотида НАДH, являющегося переносчиком водорода, который в дальнейшем окислится кислородом до воды. НАД и ФАД – это коферменты, имеющиеся во всех живых клетках, которые образуются из витаминов В3 и В2. В метаболизме человека НАД и ФАД задействованы в окислительно-восстановительных реакциях переноса атомов водорода из одной реакции в другую. НАД – это динуклеотид, содержащий остаток никотиновой кислоты (витамина В3), ФАД – это динуклеотид, содержащий остаток рибофлавина (витамина В2). Окисление атомов водорода является источником выделения энергии, запасённой от энергии Солнца в процессе фотосинтеза. Кислород не требуется для протекания гликолиза. В аэробных условиях пировиноградная кислота в качестве продукта гликолиза далее образует уксусную кислоту, соединяется с коферментом А и вовлекается в цикл Кребса, а при отсутствии кислорода в клетках претерпевает дальнейшие превращения в ходе брожения с образованием молочной кислоты. Как показал около ста лет тому назад гениальный учёный Отто Варбург в своей работе “Метаболизм опухоли”, все формы рака характеризуются двумя основными условиями: ацидоз и гипоксия (недостаток кислорода). Недостаток кислорода и ацидоз две стороны одной медали: “Клеткам человеческого тела необходим кислород, но раковые клетки могут жить без кислорода и это – правило из которого нет исключения. Лишите свои клетки 35% получаемого ими кислорода на 48 часов, и они с огромной долей вероятности переродятся в раковые”. Пировиноградная кислота выступает в качестве “точки пересечения” многих метаболических путей. Пируват может быть превращён обратно в глюкозу в процессе глюконеогенеза, или в жирные кислоты или в аминокислоту аланин, или в этанол, или в энергию через ацетил-КоА. Ацетилкофермент А, ацетил-коэнзим А, сокращённо ацетил-КоА – важное для обмена веществ соединение, используемое во многих биохимических реакциях. Его главная функция – доставлять атомы углерода в виде остатка уксусной кислоты в цикл трикарбоновых кислот, чтобы те были окислены с выделением энергии. По своей химической структуре ацетил-КоА – тиоэфир между коферментом А и уксусной кислотой. Ацетил-КоА образуется во время второго шага кислородного клеточного дыхания, декарбоксилирования (разрушения одной кислотной группы) пирувата, который происходит в матриксе митохондрии. Таким образом, в условиях достаточного поступления кислорода пировиноградная кислота превращается в ацетил-кофермент А. Последний выступает в качестве основного субстрата для серии реакций, известных как цикл Кребса или цикл трикарбоновых кислот. Цикл трикарбоновых кислот – это ключевой этап дыхания всех клеток, использующих кислород, центр пересечения множества метаболических путей в организме, промежуточный этап между гликолизом и электронтранспортной цепью. Кроме значительной энергетической роли циклу отводится также и существенная пластическая функция, то есть это – важный источник молекул-предшественников, из которых в ходе других биохимических превращений синтезируются такие важные для жизнедеятельности клетки соединения, как аминокислоты, углеводы, жирные кислоты и т.д. Это – центральная часть общего пути катаболизма, циклический биохимический процесс, в ходе которого ацетильные (уксуснокислые) остатки (СН3СО-) окисляются до двуокиси углерода (CO2). При этом за один цикл образуется 2 молекулы CO2, 3 НАДН, 1 ФАДH2 и 1 АТФ. Электроны, находящиеся на НАДН и ФАДH2, в дальнейшем переносятся на дыхательную цепь, где в ходе реакций окислительного фосфорилирования образуется АТФ. Как я уже упоминал выше, АТФ поставляет энергию к каждой из реагирующих молекул индивидуально, что является отличием биологических организмов от любых неживых систем. Дыхательная или электрон-транспортная цепь переноса электронов в сочетании с АТФ-синтазой завершает активность триады, включающей гликолиз и цикл трикарбоновых кислот, в результате которой из одной молекулы глюкозы образуются 38 молекул АТФ. Электрон-транспортная цепь представляет собой систему трансмембранных белков и переносчиков электронов, обеспечивающих перенос электронов и протонов из НАД∙Н и ФАДН2 в акцептор электронов. В случае аэробного дыхания акцептором является молекулярный кислород. В случае анаэробного дыхания акцепторами могут быть NO3−, NO2−, Fe3+, фумарат, диметилсульфоксид, сера, SO42−, CO2 и другие вещества, косвенно связанные с биосферным кругооборотом акцептированной энергии Солнца. Электрон-транспортная цепь у бактерий локализована в цитоплазматической мембране, у эукариот – на внутренней мембране митохондрий. Переносчики электронов расположены в порядке уменьшения сродства к электрону, поэтому транспорт электрона на всём протяжении цепи протекает самопроизвольно с выделением энергии. Глюкоза, как и образующийся из неё АТФ, в свободном виде не могут накапливаться в организме животных и человека. Эти вещества находятся в постоянном химическом обороте. Избыточные количества поступающей с пищей глюкозы или других углеводов, из которых она легко образуется, как и избыточные количества образующегося из глюкозы АТФ, оказывают сильно повреждающее воздействие на организм, выводят его из состояния функциональной нормы. Именно по этой причине существует сложная система запасания глюкозы в виде жира, аминокислот, полимера глюкозы гликогена, некоторых низкомолекулярных продуктов… Но во всех случаях глюкоза, реализованная из других классов соединений путём т.н. процесса глюконеогенеза, проходит нормальный цикл превращений, описанный выше. Диетологические сказки насчёт преимущественного использования жиров в качестве “чистого варианта получения энергии” рассчитаны на тотально неграмотную аудиторию, а те, которые сами верят в пропагандируемую ими чушь, являются представителями очень опасного племени “бредителей” – вредителей рода человеческого, распространяющих антинаучный бред. Таким образом, у здорового человека основа обмена веществ строится на использовании глюкозы в качестве источника энергии, поставляемой в виде АТФ индивидуально к каждой из реагирующих молекул, без чего не способен существовать ни один живой организм. Нормальный диапазон изменения концентрации глюкозы в крови для большинства здоровых взрослых людей составляет примерно 0.7-1.4 г/л. У здорового человека при приближении уровня глюкозы к нижней границе нормы – 0.6 г/л – срабатывают три основных защитных механизма: снижается выработка инсулина поджелудочной железой, повышается продукция глюкагона – пептидного гормона альфа-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы и стимулируется процесс глюконеогенеза, протекающий в печени и немного в почках. Это – только основные реакции на снижение уровня глюкозы. В определенных условиях, в основном в условиях сна, подключается также гормон роста. Глюкоза функционирует во всех компартментах человеческого организма. Сложный многофункциональный механизм поддержания нормального уровня глюкозы в крови у каждого организма функционирует индивидуально. Всё зависит от текущего физиологического состояния, манеры питания, мышечной активности и особенности сна, в процессе которого поступление глюкозы в мозг ставится на жёсткий контроль организма. Никакие из веществ, участвующих в метаболизме, не контролируются с такой тщательностью, как контролируется глюкоза. Если организму не хватает каких-то аминокислот, компонентов жиров, неорганических элементов и т.п., то организм добывает их на первых порах в стиле добывания изюма из булочек – путём апоптоза – растворения клеток, т.е. перерабатывания части клеток организма для получения сырья, необходимого для здорового функционирования организма. Человек остаётся вполне жизнеспособным, когда количество отложенного жира делает его переливающимся чудом на двух ногах, но подобный произвол с глюкозой природа не допускает. В процессе эволюции происходило постоянное совершенстование механизмов поддержания нормального уровня глюкозы в крови. Это видно хотя бы из списка основных физиологических проявлений, сопровождающих снижение концентрации глюкозы в крови ниже физиологической нормы: • усталость • снижение концентрации внимания • головокружение • зрительные и речевые нарушения • изменение поведения • судороги • сердцебиение • дрожь • бледность • нервозность • тревожность • ночные кошмары • потоотделение • чувство голода • потеря сознания… Способы поддержания нормальной концентрации глюкозы в крови настолько сложны, что даже небольшие нарушения в функционировании этих механизмов – генетические и дието-логические – приводят к тяжелым последствиям. Механизм действия глюкагона обусловлен его связыванием со специфическими глюкагоновыми рецепторами клеток печени. В итоге это приводит к гликогенолизу, к усилению распада депонированного в печени гликогена – полимера глюкозы. “Животный крахмал” гликоген образует энергетический резерв, который может быть быстро мобилизован при необходимости восполнить внезапный недостаток глюкозы. Хотя гликогеновый запас глюкозы не столь ёмок в калориях на грамм (в среднем гликогена содержится 120-150 г в печени), как запас жиров, но он при необходимости реализует выделение глюкозы в кровь намного быстрее и эффективнее, чем это можно реализовать при распаде триглицеридов. Только гликоген, запасённый в гепатоцитах – клетках печени – может быть переработан в глюкозу для питания всего организма. Таким образом, в норме используется два источника поступления глюкозы в организм человека и животного – с пищей и путём разложения гликогена. Очень важно поддерживать постоянный запас гликогена в организме. Растительный аналог гликогена – крахмал является главным аккумулятором энергетических ресурсов в растениях. Он вырабатывается всеми зелеными растениями, запасается в семенах, клубнях и корнях, в форме гранул хранится в хлоропластах. Многие диетологи, не очень хорошо знакомые с особенностями потребления крахмала человеком, предлагают для сохранения фигуры ограничить потребление крахмала. Но это является очередным диетологическим мифом. В отличие от человека, у которого запас глюкозы в виде гликогена может исчерпываться довольно быстро в отсутствии постоянного синтеза гликогена de novo, у растений крахмал стабильно сохраняется неограниченное время. Даже веками. В Израиле, например, из косточки финиковой пальмы, которой было две тысячи лет, вырастили дерево, которое на 11 год дало плоды. В отсутствие крахмала в семенах сохранение способности к прорастанию было бы невозможно. Единственная роль крахмала в рационе человека – превращение его в глюкозу. Крахмал расщепляется медленно. В тот момент, когда крахмалистая пища попадает в ротовую полость, слюна окружает частицы крахмала, воздействуя на них с образованием мальтозы – более простого углевода. Затем крахмал и продукты его превращения попадает в тонкую кишку, где превращаются в глюкозу. И только после этого организм поглощает выделяющуюся глюкозу стенками кишечника, она попадает в кровь и уже по сосудам передвигается по всему организму. Из-за медленного процесса переваривания крахмала организм не способен сразу использовать всю порцию глюкозы, полученную из крахмалов. Лишнее хранится в виде гликогена в тканях печени и мышц. И когда организм переживает упадок сил, гликоген приходит ему на помощь. Наилучшие источники крахмала – рис, в котором его содержание доходит до 80%, белый хлеб (66%) и гречка (64%), а в вареном картофеле крахмала всего 14-20%. Почему важна информация о крахмале? Дело в том, что предок человека, живший миллионы лет назад, не имел возможности потреблять простые углеводы. Не было мороженного, конфет, даже мёд был редчайшим лакомством, намного более редким, чем черная икра на столе у современного среднего человека. Дикие фрукты в те далёкие времена не были сладкими, мичурины ещё не родились. Те, кто пробовал дикие лесные яблоки и груши, дикий кизил и сливы, знают это. Единственный простой углевод – лактоза, димер глюкозы и галактозы – был доступен человеку короткий период во время кормления его материнским молоком, поскольку глюкоза и галактоза имели и имеют важное значение при формировании мозга новорожденного ребёнка, а лактозу любят лактобациллы, которые любят кальций, необходимый для роста скелета новорождённого и переводят этот кальций в хорошо усвояемую форму. Единственным стабильным источником глюкозы для синтеза АТФ был крахмал. Именно по этой причине крахмал безвкусен, а глюкоза, фруктоза, сахароза обладают столь приятным сладким вкусом, стимулируют выработку гормонов, улучшающих настроение. Мозг человека считает сладкий вкус поощряющим. Именно поэтому настолько типична ситуация, когда конфетами, шоколадом или мороженным люди себя балуют. Аналогичная ситуация и с солью. Миллионы лет тому назад натрий был практически недоступен, в то время как калий содержался в растительной пище наших пращуров в огромном избытке по сравнению с натрием. По этой причине почки современного человека удерживают натрий и рециркулируют его, в то время как калий свободно выделяется с мочой и не удерживается. Именно по этой причине мозг поощряет потребление натрия, хотя избыток натрия (соли) наносит вред организму, как и избыток сладкого. Существуют генетические предпосылки тенденции к накоплению излишнего веса. Например, антрополог Уильям Шелдон разработал теорию типов телосложения и темперамента, подразумевающую условное разделение различных типов телосложения человека на три ключевые категории – эктоморф (склонный к худобе), мезоморф (спортивный и мускулистый от природы) и эндоморф (склонный к набору лишнего веса). В реальности же существует бесчисленное количество комбинаций соматотипов, а четких критериев определения этих типов просто нет. У женщин, например, верхняя часть туловища может соответствовать одному типу телосложения, а нижняя часть – другому. И тем не менее, все соматотипы способны в значительной мере накапливать лишний жир. И это накопление в значительной степени стимулируется избытком поступления глюкозы в кровь. Здесь очень важно ясно себе представлять, что речь идёт не о концентрации глюкозы в крови, а о скорости её оборота. В науке десятилетиями обсуждается применимость классической термодинамики к живым объектам. В попытках установления истины одни просто доказывают, что второй закон термодинамики не может быть нарушен, поскольку он не может быть нарушен никогда. Другие же получают нобелевские премии за придумывание всяких обходных манёвров, основанных на использовании акробатических приёмов из разряда высшей математики. На самом же деле, как я писал ранее, феномен биологии, отсутствующий в явлениях неживой природы, на объяснении которых и построена классическая термодинамика, состоит в индивидуальной доставке энергии к каждой реагирующей молекуле. Всё предельно просто и удивительно, что до этой простой мысли никто ранее не додумался. Биология появилась с возникновением ферментов, с помощью которых эта индивидуальная доставка АТФ к реагирующим молекулам осуществляется. Благодаря этому в одном и том же микрообъеме клетки осуществляется огромное множество реакций, к которым понятие “статистика” никак неприменимо. Используемое в термодинамике статистическое физическое понятие “энтропия”, характеризующее вероятность осуществления какого-либо макроскопического состояния, к биологическим объектам никакого отношения не имеет. Именно по указанным выше причинам у одни людей может быть ускоренный метаболизм, ускоренный обмен веществ и это очень трудно идентифицировать. Лишь некоторая доля от этой специфики обмена проявляется в экономности и рациональности телодвижений, в частоте стрессовых реакций, в уровне либио, в интенсивности мыслительных процессов, которые, как известно, необязательно сопряжены с решением конкретных задач, в интенсивности процессов сновидений, в результате которых тратится огромное количество АТФ, из которого образуется цикло-АМФ и пирофосфат. Цикло-АМФ облигатно необходим для работы гормонов. Все описанные ипостаси реальной жизнедеятельности требуют расхода АТФ, соответственно, расхода глюкозы. Текущие количества свободной глюкозы, соответственно, количества свободной АТФ в организме могут быть строго ограниченными. За день по приблизительным оценкам организм человека синтезирует порядка 40-50 килограммов АТФ вне зависимости спит он или совершает пробежку. И люди очень отличаются интенсивностью метаболизма, которую померить нельзя, но можно легко идентифицировать по объёму бёдер. И во всех случаях речь идёт о поступлении в организм тех или иных количеств глюкозы. Голод сопровождал человека на самых ранних стадиях эволюции. Тогда не было холодильников, нельзя было запастись едой в магазине. Человек питался растительной пищей и в определенные периоды года голодал. В 1944 году доктор Ансель Кис (Ancel Keys) в городе Миннеаполис (штат Миннесота) провёл знаменитый опыт с голоданием, в котором приняли участие 36 молодых мужчин. Результаты этого эксперимента были описаны James A. Tobey в Am J Public Health Nations Health. 1951 Feb; 41(2): 236–237. Ансель Кис заведовал Лабораторией физиологической гигиены в Миннесотском университете. В то время в Европе от голода страдали миллионы людей, но в мире нашлось очень мало врачей, которые действительно могли им помочь побороть последствия истощения после окончания войны, поскольку на тот момент практически отсутствовала какая-либо научная информация по данной проблеме. Кис убедил военных, что его исследование принесёт огромную пользу – получение практических и эффективных методов реабилитации позволит улучшить здоровье населения и установить демократию в послевоенной Европе. План исследования Анселя Киса был весьма прост: сначала довести испытуемых до состояния, близкого к полному истощению, а после вернуть их к нормальному режиму питания. “Голодный” эксперимент начался в ноябре 1944 года и окончился 25 октября 1945 года. Волонтёры выглядели ходячими скелетами: кожа да кости. Но этот эксперимент показал, что голодание не нанесло вреда волонтёрам. Вот как описывал Ансель Кис итоги эксперимента: “Через четыре месяца после окончания голодания, почти все участники вернулись к умеренному потреблению в 3200-4200 калорий в день. Они все превзошли свой вес, имевшийся до начала эксперимента, и исследователи отмечали, что округлость форм стала доминантным признаком мужчин, которые вступили в эксперимент сухими и подтянутыми. Через пять месяцев их либидо полностью восстановилось, сперматозоиды стали активными и подвижными. Сердца стали нормального размера, объем легких восстановился до нормы. Никаких жалоб, кроме одышки, которая появилась из-за лишнего веса. Даже хорошие манеры участников вернулись, все стали гораздо доброжелательнее.” Понятно, что в процессе голодания у участников утилизировались запасы жиров, для поддержания метаболитических процессов использовались клетки организма, которые можно было переработать без нанесения необратимого вреда организму. Этот опыт показал, что голод является физиологически приемлемым состоянием, заложенным в генетической структуре предков человека. Человек при голодании мобилизует запасы и запасы эти мобилизуются в первую очередь путём физиолого-биохимической системы синтеза глюкозы из самых различных молекул, включая аминокислоты и жиры под названием “глюконеогенез”. Глюкоза к голодающим в эксперименте Анселя Киса не поступала с пищей, но исправно поступала из разнообразных запасов организма. Если бы не эти запасы, то люди при голодании умирали, поскольку без постоянного поступления глюкозы поддержание жизни невозможно. Так что, глюкоза – это наше всё! Доброе время суток. Встречал в исследовательской практике детей, больных эпилепсией, посаженных на кетодиету. Выживших более 16 лет не встречал. Развитие мозга отсутствовало. Кровообращение в конечностях нарушено. Ситуация с кровообращением более-менее восстанавливалась только при использовании антигипоксантов и витамина В2. Like Reply systemity 04.09.2020 at 01:38 интересно Последний раз редактировалось Валерия57; 19-05-2022 в 03:56..