Продолжение книги «Врачевание» (размышления детского врача).
Жить по природе. Ей подражает разум, с ней советуется.
Л.Сенека
2. ПИТАНИЕ (ЯВНОЕ И СПОРНОЕ)
2.1. Адаптация питания
Питание и жизнь тесно взаимосвязаны, возникли, развиваются и эволюционируют вместе и одновременно. Питание обеспечивает поддержание жизни всем необходимым для ее существования: энергией, строительными, защитными и регуляторными материалами, информацией. Деятельность генетической системы, определяющей развитие и существование живого организма, тесно сопряжена с питанием. Продукты питания воздействуют на гены, “включая“ и “выключая“ их активность, вызывая их экспрессию, либо ингибицию, сообразно, биологическим ритмам и потребностям организма, условиям окружающей среды (ОС). Без адекватного питания жизнь невозможна.
Построение живого организма, существование, разнообразная его деятельность и размножение происходят за счет постоянного притока из ОС питательных веществ, используемых в качестве единственного источника энергии и пластического материала. Обязательным, важным проявлением жизни служат непрерывные взаимно уравновешенные динамические биологические процессы синтеза органических полимерных молекул и распада веществ (ассимиляция и диссимиляция, анаболизм и катаболизм). Эти процессы обеспечивают построение, рост, развитие, функционирование. Параллельно происходит — изнашивание, отмирание, и вновь – обновление с воспроизведением всех морфологических структур организма, взамен устаревших, разрушенных. Так, например, клетки, ткани желудка и кишечника обновляются каждые 2—6 дней; за год морфологически человек обновляется на 98%. Структурные, энергетические, регуляторные, информационные потоки, обеспечивающие условия и возможность самовоспроизведения организма и поддержания его жизнедеятельности, поступают извне из ОС в составе продуктов питания, воды, воздуха. Последние воздействуют на генетический аппарат организма, который на основе наследственной информации регулирует и обеспечивает обработку, усвоение, преобразование и использование для нужд организма питательные вещества.
Эволюция жизни сопряжена с питанием. В ходе многомиллионных лет эволюции живые организмы более или менее успешно адаптировались к разнообразным источникам питания. Процесс этот никогда не прекращается. Роль питания в эволюции весьма значительная, по-видимому, и для современного человечества остается довольно важной, хотя социальные факторы, цивилизация, технические преобразования и возможности резко уменьшили давление биологических влияний. Биологический вид Homo уже на первых стадиях своего отделения от гоминид (5—6 млн лет назад) был всеядным. Он потреблял разнообразную растительную пищу и мясо падали, а затем добывал охотой, рыбной ловлей. Вплоть до настоящего времени человек остается всеядным.
Адаптация человека к продуктам питания носит всегда видовой и индивидуальный характер. В ходе длительной биологической и социальной эволюции сформировалась сложная морфо-функциональная система пищеварения, генетически закрепленная естественным отбором. У человека имеются пищеварительные ферменты, способные к переработке и усвоению практически большинства видов растительной и животной пищи, существующей на Земле. В этом отношении все люди, как и генетически, почти одинаковые — проявление видовой специфичности. Вся система метаболизма и набор энзимов, обеспечивающих обмен веществ в организме человека, сложились в ходе эволюции живого за миллионы лет до появления человека. План построения и последовательность процессов метаболизма зафиксировались в геноме. Генетический аппарат, наследственная информация, закодированная в нем, — чрезвычайно консервативные, и, несмотря на многочисленные мутации отдельных генов, остается практически почти такой же у современного человека в отношении потребления и переваривания пищи (в том числе сырых растений и мяса), как у предков, живших 1—1,5 млн лет назад.
Отсутствие строгой пищевой специализации и соответствующей зависимости существенно облегчило адаптацию человека в самых различных климатических и географических регионах планеты, расширило ареал для жизни и приспособление к новым источникам и видам пищи. Использование огня, термическая и другие способы кулинарной обработки пищи лишь увеличили ассортимент продуктов и облегчили их потребление и усвоение, но не изменился основной первичный состав пищи (растения, фрукты, мясо, рыба), и только в последние 10—12 тысяч лет добавились молочные продукты. Рацион питания социально-этнических групп земледельцев, кочевников и скотоводов, охотников и рыбаков, по мере расселения древних людей, заметно менялся, но затем с появлением городов, отторжением людей от природы, нарастающей урбанизацией и промышленных форм обработки продуктов питания, — происходит все большая унификация рационов. Смена рода деятельности, труда, условий и места жизни, набора продуктов питания, — серьезно не помешала людям относительно быстро приспособиться к новой пище. Это свидетельствует о решающем значении видовой биологической адаптации к продуктам питания, конечно, с некоторыми дополнениями, обусловленными социальной эволюцией.
Успехи химии, пищевой и фармацевтической промышленности позволили синтезировать витамины и некоторые продукты питания (”мясо“ из сои, искусственная “икра“ и т.п.). Быстро нарастает промышленное производство генетически модифицированных продуктов (ГМП) на основе генной инженерии (растения, рыба, животные). Однако во всех случаях речь идет о стремлении искусственно создать комбинированную копию натуральных веществ, в такой же мере поддающихся переваривающей способности ферментов человека, и состоящих из таких же первичных “кирпичиков “ (аминокислот, липидов, углеводов), как и естественные продукты. Это относится и к уже большой группе ГМП, успешно используемых в мире.
В прошлом образ жизни человека зависел от источника пищи, а последний значительно влиял на образ жизни и питание. В настоящее время подобная взаимозависимость резко уменьшилась, но для многих людей пока еще полностью не исчезла (скотоводы, рыбаки, крестьяне, охотники). Пищевая адаптация, очевидно, имевшая место в прошлой истории человечества, носила зачастую форму преимущественного выживания при определенном питании (доступном, традиционном) поколений людей, имевших соответствующие аллели генов. Эти модифицированные гены давали преимущества потребления, и усвоения определенной пищи, и этим позволяли таким группам людей выживать, то есть адаптация носила генетическую зависимость, свойственную животным в ходе эволюции (естественный отбор — по Ч.Дарвину). Подобное проявилось, например, относительно недавно в историческом масштабе — при мутации гена, регулирующего активность фермента лактазы. У многих современных людей после окончания грудного вскармливания к возрасту 5 лет активность фермента снижается или полностью прекращается. Однако у части людей фермент продолжает функционировать еще многие годы или всю жизнь. Такая мутация гена, контролирующего активность лактазы, оказалась очень полезной при развитии молочного скотоводства (10—12 тысяч лет назад). В результате во многих странах Европы у 80—95% населения сохраняется способность потреблять безболезненно натуральное молоко. В России таких людей 50—70%, среди тюркских и северных народностей — еще меньше — около 15—30% , а в странах Востока — не более 5—10%.
В условиях современной цивилизации речь уже не идет о вымирании людей, не воспринимающих ту или иную пищу. Им общество предоставляет возможность достаточного выбора, и они могут потреблять именно те продукты, к которым у них имеется соответствующий набор ферментов, и избегать той пищи, для переваривания которой они не приспособлены. Адаптация к пище в современном обществе носит в основном физиологический и в большой степени социальный характер. Крайне редкие случаи тяжелых наследственных или приобретенных энзимопатий не имеют популяционного значения, и с каждым годом улучшается их раннее выявление, применение необходимых специфических диет и заместительных препаратов энзимов. Все это сохраняет здоровье (относительно) и жизнь таким индивидам, но и ведет к сохранению и распространению патологического гена в популяции, вопреки естественному отбору.
2.2. Физиология питания
Структура системы пищеварения, энзимы, физико-химические процессы переработки и усвоения пищевых продуктов у всех высокоорганизованных животных, включая человека, в основном однотипны и похожи, биологически универсальные. Жизнь состоит в получении (захвате), преобразовании и использовании в организме химической энергии, заключенной в пищевых продуктах, в биологически необходимые виды работы. Выделяют следующие варианты работы:
1. Химическая работа: метаболизм белков, жиров и углеводов, обмен веществ и пластическая деятельность, синтез аминокислот, а также белков, нуклеиновых кислот, ферментов, витаминов и т.д.
2. Электрическая работа — возбуждение и проведение, реагирование на внешние и внутренние импульсы.
3. Осмотическая работа — поддержание относительного постоянства внутренней среды, гомеостаза внутриклеточного и межтканевого пространства, циркулирующих крови и лимфы.
4. Механическая работа — разнообразные виды движений многочисленных структур и всего организма (1). Пищевые продукты, попавшие в организм человека в процессе питания, подвергаются сложному физико-химическому расщеплению и преобразованию. В результате часть из них усваивается, входит в систему клеточного метаболизма, используется на строительство и деятельность клеток, тканей, гормонов, ферментов и т.д. Другая часть служит питанием для микробов и простейших, обитающих в кишечнике; и остальная часть кишечного содержимого (токсины, ксенобиотики, балласт) — удаляется из организма.
Пищеварение является последовательным многоэтапным процессом, имеющим свои специфические особенности на каждой стадии получения, обработки и усвоения питательных веществ, содержащихся в пище. Во рту пища подвергается механическому измельчению, гомогенизации, смачиванию и ослизнению слюной пищевого комка, начальному действию ферментов слюны (в основном — альфа-амилазы). Выделение слюны, ее количество, консистенция и качественный состав носят безусловно- и условнорефлекторную зависимость от внешнего вида, вязкости, цвета, запаха, вкуса продукта, прошлого знания этой пищи и желательности принимать ее, степени адаптации к продукту. Важны также регулярность питания, чувство голода, жажды, возраст и здоровье человека, семейные пищевые традиции, окружающая обстановка, сезон года и пр. Тщательное, неторопливое пережевывание пищи в спокойной комфортной обстановке — важнейший фактор, закладываемого с детства, стереотипа правильного питания, поддержания аппетита. Сосредоточение внимания на процессе еды — способствует подготовке всей пищеварительной системы к переработке пищи, формированию устойчивых положительных условных рефлексов на прием и усвоение пищи.
Пищеварительный тракт — единая многоуровневая морфо-функциональная структура, обладающая высокой степенью автономной деятельности. Каждая часть ее влияет не только на соседние анатомические отделы, но и на отдаленные участки этого непрерывного каскада, а также на органы за его пределами (центральная нервная система, почки, эндокринная система и т.д.). Последовательность обработки пищи носит преемственный характер (подобно конвейеру) и направлена на получение, в конечном счете, таких ее физико-химических ингредиентов, которые лишены биологической видовой специфичности, могут преодолеть пищеварительный барьер и попасть в кровь и лимфу. Для достижения этого состояния пища подвергается физическим изменениям (размельчение, набухание, эмульгирование, растворение) и сильнейшему химическому разрушению — денатурация и гидролиз белков до аминокислот, полисахаридов — до моносахаров, липидов — до моноглицеридов и жирных кислот. В осуществлении этих процессов участвует большое число химически высоко активных секретов (слюна, желудочный сок, желчь, панкреатический сок, кишечные секреты) и ферменты, каждый из которых является специфическим по отношению к конкретному компоненту пищи.
В желудке — в основном высоко активны несколько видов пепсиногенов, непродолжительное время — амилаза слюны и немного других ферментов. В 12-перстной кишке, основном месте глубокого ферментативного переваривания питательных веществ до стадии мономеров, высоко активны ферменты поджелудочной железы и верхней части тонкого кишечника. К ним относятся: протеазы (трипсиноген, эластаза, трипсин, химотрипсин), липаза, фосфолипазы, рибонуклеаза, дезоксирибонуклеаза, амилаза, карбоксипептидазы А и В. В тонкой кишке содержится более 20 различных ферментов, поступающих в составе химуса из 12-перстной кишки, экскретируемых из крови и, главным образом, секретируемых местно из клеток слизистой оболочки кишки. В их число входят: дуоденаза, амилаза, лактаза, сахараза, фосфолипаза, липаза щелочная, фосфатаза, нуклеазы, энтерокиназы, специфические пептидазы и др. На всем протяжении тонкой кишки происходит почти полное переваривание пищи и всасывание ее мономерных компонентов. Наиболее интенсивно эти процессы идут в верхней части тонкой кишки, уменьшаясь в своей интенсивности в каудальном направлении. В случаях снижения переваривающей способности начального участка тонкой кишки, происходит компенсаторное усиление переваривания и всасывания продуктов питания в дистальных ее участках. Остатки пищи, химус, не переваренные в тонкой кишке пищевые волокна (пектин, лигнин, целлюлоза и др.), грубая клетчатка, слущенный кишечный эпителий, слизь, все это подвергаются ферментативному гидролизу в начальной части толстой кишки.