Метаболический баланс

Комплексный анализ, направленный на оценку основных показателей обмена веществ организма человека.

Синонимы русские

Метаболизм; обмен веществ.

Синонимы английские

Metabolism; metabolic balance.

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Венозную кровь.

Как правильно подготовиться к исследованию?

• Исключить из рациона алкоголь в течение 24 часов до исследования.
• Не принимать пищу в течение 12 часов до исследования, можно пить чистую негазированную воду.
• Исключить (по согласованию с врачом) прием стероидных и тиреоидных гормонов в течение 48 часов до исследования.
• Полностью исключить (по согласованию с врачом) прием лекарственных препаратов в течение 24 часов перед исследованием.
• Исключить физическое и эмоциональное перенапряжение в течение 24 часов до исследования.
• Не курить в течение 3 часов до исследования.

Общая информация об исследовании

Процесс обмена веществ, или метаболизма, представляет собой ряд биохимических и молекулярных реакций и взаимодействий, необходимых для нормального функционирования организма. Различают углеводный, белковый, жировой (липидный) обмены веществ, обмен гормонов и биологически активных веществ, а также обмен микроэлементов. В норме обмен веществ в организме человека сбалансирован и обеспечивает стабильное функционирование систем и органов. Метаболизм включает как процессы распада веществ (катаболизм), так и процессы синтеза (анаболизм). При патологическом изменении процессов метаболизма отмечаются нарушения на молекулярном, клеточном, тканевом уровнях с дальнейшей дисфункцией органов и организма в целом. Для оценки показателей обмена веществ, функционирования систем и органов используется определение спектра лабораторных диагностических параметров.

Печень является одним из жизненно важных органов организма человека и играет большую роль в поддержании различных видов обмена веществ. Это центральный орган, где проходят процессы синтеза, распада и превращения углеводов, жиров, аминокислот, расщепление потенциально токсичных соединений, образующихся в ходе обмена веществ.

Аланинаминотрансфераза (АЛТ) и аспартатаминотрансфераза (АСТ) – это ферменты, относящиеся к группе аминотрансфераз. Фермент АЛТ обнаруживается в цитоплазме гепатоцитов, почках, в незначительном количестве в клетках сердца, скелетных мышцах и эритроцитах. Фермент АСТ главным образом содержится в кардиомиоцитах, в меньшем количестве – в печени (в цитоплазме и митохондриях гепатоцитов), скелетных мышцах, головном мозге и почках. У здоровых пациентов уровни АЛТ и АСТ в крови сравнительно низки. При поражении печени, мышц и других тканей может отмечаться нарастание уровня данных показателей. Выявление уровня данных ферментов в сыворотке крови позволяет оценить выраженность цитолитического синдрома при диагностике и мониторинге заболеваний печени. Гамма-глютамилтранспептидаза (ГГТП) – это фермент, который обнаруживают в желчных канальцах и эпителиальных клетках, выстилающих желчный проток. Он является катализатором переноса аминокислот из плазмы крови в клетки, а также их реабсорбции из желчи в кровь. В кровеносном русле она не содержится, только в клетках, при разрушении которых их содержимое попадает в кровь. Щелочная фосфатаза – это фермент, который находится в эпителиоцитах желчных протоков, в гепатоцитах, остеобластах, слизистой оболочке кишечника, в легких и почках. Повышение уровней представленных ферментов может свидетельствовать о патологических процессах печени и желчевыводящих путей. Их определение важно при холестазе, циррозе и онкологических процессах печени, при токсическом воздействии на печень.

Билирубин является продуктом распада гемоглобина и других гемсодержащих белков в печени, селезенке и клетках ретикулоэндотелиальной системы. В сыворотке крови он представлен в виде двух фракций: прямого и непрямого, составляющих общий билирубин. Выявление билирубина используется для диагностики и мониторинга желтух различной этиологии, для выявления заболеваний печени, обтурации внутри- и внепеченочных протоков, холестаза.

Лактатдегидрогеназа (ЛДГ) – это внутриклеточный фермент, который катализирует окисление молочной кислоты в пируват и содержится практически во всех клетках организма. Он наиболее активен в скелетной мускулатуре, сердечной мышце, почках, печени и эритроцитах. Является маркером повреждения тканей и разрушения клеток и используется в диагностике большого количества заболеваний. Креатинкиназа – фермент, который катализирует фосфорилирование креатина и его дефосфорилирование с образованием молекулы АТФ. Его наибольшая активность отмечается в скелетных мышцах и миокарде, меньшая – в клетках головного мозга, гладких мышцах, плаценте и других. Определение фермента является важным при цитолитических процессах при заболеваниях миокарда, скелетных мышц, при инсульте и др.

Фермент амилаза в основном секретируется клетками слюнных желез и поджелудочной железы. Он участвует в гидролитическом расщеплении полисахаридов. Липаза – это фермент, участвующий в гидролизе триглицеридов и входящий в состав секрета поджелудочной железы. Выявление данных показателей используется для диагностики патологических процессов, затрагивающих поджелудочную железу, заболевания слюнных желез и протоков, а также другие компоненты пищеварительной системы.

Почки являются главными органами мочевыделительной системы и играют важную роль в поддержании постоянства метаболизма в организме человека. Для оценки функционального состояния почек, в частности оценки сохранности процессов клубочковой фильтрации, используется определение уровней мочевины и креатинина в сыворотке крови, а также оценка скорости клубочковой фильтрации. Креатинин – это продукт неферментативного распада креатина и креатина фосфата, образующийся в мышцах. Мочевина – один из основных продуктов белкового метаболизма, содержащий азот. В норме данные метаболиты выводятся из организма человека с мочой. При их повышенном содержании можно судить о наличии патологических процессов почек, нарушающих нормальное функционирование почечного фильтра, проявляющихся как увеличением их выведения, так и избыточным накоплением.

Косвенным параметром, отображающим функционирование почек, является уровень мочевой кислоты в сыворотке крови. Избыточное её накопление может свидетельствовать о снижении функционирования почечного фильтра, а также увеличении клеточной гибели в организме.

Жировой обмен веществ базируется на выявлении определенных компонентов, их количестве и соотношении в норме и патологии.

Холестерол (холестерин) – это многоатомный циклический спирт, жизненно важный компонент органов и тканей человеческого организма. Он участвует в образовании мембран клеток, является исходным субстратом для синтеза половых гормонов, глюкокортикоидных гормонов, которые участвуют в росте, развитии организма и реализации функции воспроизведения. Из него образуются желчные кислоты, которые входят в состав желчи, витамин D. Холестерол нерастворим в воде, поэтому транспортируется в крови в составе липопротеинов, представляющих собой комплекс холестерол + аполипопротеин). Триглицериды являются основным источником энергии для организма, нерастворимы в воде и переносятся в крови с белком в виде комплекса, который называется липопротеином. Известно несколько типов липопротеинов, различающихся пропорциями входящих в их состав компонентов: липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП), липопротеины низкой плотности (ЛПНП), липопротеины высокой плотности (ЛПВП). Выявление общего холестерола и фракций липопротеинов используется для оценки риска развития атеросклероза, сердечно-сосудистых заболеваний, диагностики нарушений липидного обмена, метаболического синдрома.

Глюкоза является моносахаридом, который является основным энергетическим субстратом большинства тканей организма человека. Определение концентрации глюкозы играет основную роль в оценке углеводного обмена. Уровень глюкозы важен при диагностике гипер- и гипогликемии, нарушении толерантности к глюкозе, диагностике и мониторинге течения сахарного диабета, в комплексной диагностике метаболического синдрома.

Общее содержание белка в сыворотке крови отражает состояние белкового обмена. Белки сыворотки крови имеют разные размеры, заряд молекулы и относятся к альбуминам или глобулинам. Отклонение уровня общего белка от нормы может быть вызвано рядом физиологических состояний (непатологического характера) или являться симптомом различных заболеваний.

С-реактивный белок – это гликопротеин, вырабатываемый печенью и относящийся к белкам острой фазы воспаления. Он участвует в активации каскада воспалительных реакций на поверхности эндотелия сосудов, связывании и модификации липидов низкой плотности (ЛПНП), то есть способствует развитию атеросклероза. Повышенный уровень С-реактивного белка позволяет прогнозировать риск возникновения сердечно-сосудистой патологии (гипертонической болезни, инфаркта миокарда, инсульта, внезапной сердечной смерти), сахарного диабета 2-го типа и облитерирующего атеросклероза периферических сосудов.

Оценить состояние водно-электролитного обмена позволяет определение концентрации основных электролитов. К ним относятся калий (K), натрий (Na), кальций (Сa), железо (Fe). Они участвуют в поддержании водно-солевого баланса и кислотно-щелочного равновесия, работе сердечно-сосудистой, мышечной, нервной систем. Калий является основным внутриклеточным катионом. Натрий в большей концентрации, около 96 %, содержится во внеклеточной жидкости и крови. Данные микроэлементы участвуют в поддержании заряда мембран клеток, механизмах возбуждения мышечных и нервных волокон. Кальций относится к числу важнейших минералов организма человека. Около 99  % ионизированного кальция сосредоточено в костях и лишь менее 1  % циркулирует в крови. Он необходим для нормального сокращения сердечной мышцы, поперечно-полосатых мышц, для передачи нервного импульса, является компонентом свертывающей системы крови, каркаса костной ткани и зубов. Железо является микроэлементом, входящим в состав гемоглобина, миоглобина, некоторых ферментов и других белков, которые участвуют в обеспечении тканей и органов кислородом.

Клинический анализ крови позволяет оценить качественный и количественный состав крови по основным показателям: содержание эритроцитов и их специфических показателей, лейкоцитов и их разновидностей в абсолютном и процентном соотношении (лейкоцитарная формула), тромбоцитов.

Тиреотропный гормон (ТТГ) вырабатывается гипофизом и регулирует выработку гормонов щитовидной железы (тироксина и трийодтиронина) по «системе обратной связи», которая позволяет поддерживать стабильную концентрацию этих гормонов в крови. Гормоны щитовидной железы являются основными регуляторами расхода энергии в организме, и поддержание их концентрации на необходимом уровне крайне важно для нормальной деятельности практически всех органов и систем.

Для чего используется исследование?

• Для оценки основных показателей обмена веществ;
• для оценки функционирования систем и органов организма человека;
• для оценки диагностических показателей углеводного, белкового, жирового обменов, обмена гормонов и биологически активных веществ, а также обмена микроэлементов;
• для определения баланса показателей обмена веществ (метаболизма) в норме и при подозрении на развитие того или иного заболевания.

Когда назначается исследование?

• При диагностике нарушений основных видов обмена веществ;
• при оценке функционального состояния печени, почек и органов мочевыделения, пищеварительной системы, сердечно-сосудистой системы, нервной системы, эндокринной системы;
• при подозрении на наличие патологического процесса или заболевания, сопровождающегося нарушением обмена веществ;
• при профилактических осмотрах.

Что означают результаты?

Референсные значения

Причины повышения и понижения индивидуальны для каждого исследуемого показателя в комплексе. Рекомендуется оценивать полученные результаты как изолированно, так и совместно по исследуемым системам, органам при подозрении на ту или иную патологию.

Что может влиять на результат?

• Несоблюдение диеты: прием жирной пищи или голодание могут искажать значения определяемых параметров;
• применение многих лекарственных препаратов, биологически активных добавок, алкоголя;
• интенсивная физическая нагрузка;
• беременность.

 Скачать пример результата

Также рекомендуется

[40-135] Лабораторное обследование при метаболическом синдроме

[40-134] Развернутое лабораторное обследование почек

[40-483] Лабораторное обследование функции печени

Кто назначает исследование?

Терапевт, врач общей практики, кардиолог, эндокринолог, гастроэнтеролог, нефролог, уролог, педиатр, хирург, гематолог.

Литература

1. Долгов В.В., Меньшиков В.В. Клиническая лабораторная диагностика: национальное руководство. – Т. I., Т.  II – М. : ГЭОТАР-Медиа, 2012.
2. Камышников В.С. и др. Методы клинических лабораторных исследований / под ред. В.С. Камышникова.- 3-е изд., перераб. и доп. – М.: МЕДпресс-информ, 2009. – 752 с.: ил.
3. Stephen R, Jolly SE, Nally JV Jr, Navaneethan SD Albuminuria: when urine predicts kidney and cardiovascular disease / Cleve Clin J Med. 2014 Jan;81(1):41-50. doi: 10.3949/ccjm.81a.13040. Review.
4. Wilkins T, Tadkod A, Hepburn I, Schade RR Nonalcoholic fatty liver disease: diagnosis and management / Am Fam Physician. 2013 Jul 1;88(1):35-42.
5. Fauci, Braunwald, Kasper, Hauser, Longo, Jameson, Loscalzo Harrison’s principles of internal medicine, 17th edition, 2009.

5 лайфхаков для улучшения метаболизма — Российская газета

Человеческое тело — это сложно сконструированная машина. Подобно всем машинам, тело нуждается в топливе — каждый знает, что без бензина автомобиль никуда не поедет, а от плохого топлива начнет барахлить, если вообще не остановится. Именно за счет него образуется энергия, благодаря которой мотор оживает. Примерно также работают и все живые организмы, в том числе человек. «Бензин», то есть пища, которую мы едим, включается в цепь химических превращений. В результате образуются энергия и необходимые для жизни соединения, а побочные продукты выводятся наружу. Белки, жиры, углеводы, витамины, вода… Все они попадают в организм с пищей и вступают в обмен веществ, или метаболизм (буквально переводится как «превращение»). Но что будет с человеком, если этот процесс пойдет не так и произойдет сбой? Можно ли предотвратить нарушения метаболизма, и как это сделать? А главное, почему так важно знать о метаболизме каждому? Разберемся по порядку.

«Метаболизм — это обмен веществ, широкое понятие, которое характеризует все процессы, происходящие в организме человека. Наиболее часто говорят о нарушении метаболизма, когда речь идет о нарушении жиров и углеводов», — рассказала «РГ» профессор, доктор медицинских наук Антонина Стародубова, заместитель директора ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии».

Сегодня большинство людей ассоциируют метаболизм с тем, насколько быстро они сжигают калории и худеют. Такой подход слишком упрощен. Метаболизм — это использование энергии для самой жизни.

Существуют три основных способа расхода телом энергии, поступающей с едой: отдых, движение и прием пищи.

Удивлены, что организм может сжигать энергию во время отдыха? Даже на то, что вы просто живете, требуются серьезные затраты: энергия (60-70 процентов от суточного потребления) расходуется на регулирование температуры тела, образование клеток, сердцебиение, циркуляцию крови, дыхание и пр. Кстати мозг тоже нуждается в энергии (вот почему жесткие диеты и ограничения часто вызывают снижение концентрации).

Что касается приема пищи, то энергия, которую организм использует на переваривание еды, составляет 5-10 процентов от общего суточного потребления. Доказано, если есть часто, понемногу и здоровую пищу, то скорость метаболизма и сжигания калорий повысится. Формула проста.

Физическая активность составляет до 30 процентов общего суточного расхода энергии. Важно понимать, что движение нельзя «запасти».

Тем не менее, бывают ситуации, когда организм начинает «экономить» поступающие в него калории. Многим знакомо состояние, когда нет сил даже на самые обычные повседневные дела или когда вы обнаруживаете у себя запас новых килограммов. Значит баланс где-то нарушен.

«Рано или поздно любые нарушения в организме приводят к появлению жалоб: слабость, быстрая утомляемость, появление болей. Выявить причину этих симптомов на ранних стадиях можно по результатам биохимического анализа крови. Как правило, повышается уровень «плохих» липидов, глюкозы, некоторых других показателей. Но чтобы эти изменения выявить, необходимо своевременно проходить диспансеризацию, а при появлении жалоб сразу обращаться к врачу», — пояснила Антонина Стародубова.

Чтобы чувствовать себя хорошо, быть активным и привлекательным, важно знать о профилактике нарушений метаболизма.

«Главный секрет профилактики — здоровый образ жизни. Движение — жизнь, это значит, что ежедневно человек должен проходить 10 000 шагов или 40 минут активно двигаться. И обязательно внимательно относиться к тому, что он ест. Прием пищи должен быть регулярным, не менее трех раз в день, желательно в одно и то же время. В каждый прием пищи в рационе обязательно должны быть две группы продуктов: зерновые — крупы, хлеб из муки грубого помола, а также овощи, фрукты, не менее 400 г в день. Также полезны орехи, бобовые, рыба… А вот солью и сахаром злоупотреблять не стоит. Именно они нередко могут служить причиной разбалансировки метаболизма», — объяснила профессор.

Фото: depositphotos.com

Недавно «РГ» рассказывала о начавшей действовать в Пензенской области региональной программе, направленной на изменение стереотипов питания. В рамках инициативы точки общепита в регионе не только разместили баннеры о здоровой еде, но и нашли возможность обеспечивать посетителей зеленью и овощами бесплатно. К подобным действиям чиновники от медицины пришли не от хорошей жизни. Согласно докладу Роспотребнадзора «О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в России» Пензенская область вошла в число регионов, где больше всего людей, страдающих ожирением. Согласно статистике уровень заболеваемости ожирением в регионе составил 678 на сто тысяч населения и за последние три года вырос почти вдвое. В других регионах цифры тоже пессимистичны.

Каждый месяц появляются новые исследования ученых со всего мира о том, какие продукты и напитки влияют на работу метаболизма. Среди последних открытий — чай способствует снижению веса, так как меняет микрофлору кишечника. Как оказалось, регулярное потребление чая привело к уменьшению бактерий, вызывающих ожирение. Много научных работ посвящено влиянию специй на улучшение обмена веществ: например, чили, имбирь и чеснок помогают тратить дополнительные калории на преобразование тепловых процессов. Своей способностью «пробуждать» организм известны также корица, кардамон, да и многие другие. Но важно не забывать про чувство меры при добавлении приправ и помнить, что многие из них возбуждают аппетит.

5 лайфхаков для улучшения метаболизма

1

Регулярное питание — не менее 3 раз в день в одно и то же время. И ни в коем случае не наедаться на ночь — обменные процессы в ночное время замедляются. А также не злоупотреблять диетами, сахаром и солью. Кстати о последней — ВОЗ рекомендует употреблять не больше 5 граммов соли в день. Что касается сахара, то значительно облегчить процесс отвыкания, согласно заключению диетологов, можно, включив в рацион, например, высококачественный темный шоколад, морковные палочки, орехи. Горсти миндаля в день вполне достаточно.

2

Заставляем себя двигаться. Ничто не мешает вам стать активными прямо сейчас. Двигайтесь, пока чистите зубы, пока ждете, когда закипит чайник, пока ожидаете лифта (а лучше идите по лестнице), вспомните об утренней зарядке и вечерней прогулке… Помните о важности работы на все группы мышц.

3

Говорим «нет» вредным привычкам. Это касается не только алкоголя и никотина, но и многого другого. Просмотр сериалов или зависание в соцсетях — тоже вредные привычки.

4

Высыпаемся. Люди, спящие в среднем около шести часов в сутки, чаще страдают от проблем с метаболизмом и на три сантиметра шире в талии, чем те, кто спит больше. К такому выводу после изучения образа жизни более 1,6 тысячи человек пришли ученые из Университета Лидса. Оптимальное количество сна индивидуально для каждого, но для большинства людей это семь-девять часов.

5

В тысячный раз — не забываем пить достаточно воды. Она — важнейший участник всех химических реакций (наш организм на 70 процентов состоит из воды).

Человеку свойственно желание оставаться всегда здоровым. И единственное, что удалось доказать на протяжении столетий – чем правильнее ты питаешься, чем больше двигаешься, чем более активный и правильный образ жизни ведешь, тем здоровее ты остаешься. У каждого из нас огромный запас скрытых резервов и возможностей. Открывать их в себе и учиться использовать — наша обязанность.

Обмен веществ и энергии — это… Что такое Обмен веществ и энергии?

совокупность процессов превращения веществ и энергии, происходящих в живых организмах, и обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой. Обмен веществ и энергии является основой жизнедеятельности организмов и принадлежит к числу важнейших специфических признаков живой материи, отличающих живое от неживого. В обмене веществ, или метаболизме, обеспеченном сложнейшей регуляцией на разных уровнях, участвует множество ферментных систем. В процессе обмена поступившие в организм вещества превращаются в собственные вещества тканей и в конечные продукты, выводящиеся из организма. При этих превращениях освобождается и поглощается энергия. Клеточный метаболизм выполняет четыре основные специфические функции: извлечение энергии из окружающей среды и преобразование ее в энергию макроэргических (высокоэргических) соединений в количестве, достаточном для обеспечения всех энергетических потребностей клетки; образование из экзогенных веществ (или получение в готовом виде) промежуточных соединений, являющихся предшественниками высокомолекулярных компонентов клетки; синтез белков (Белки), нуклеиновых кислот (Нуклеиновые кислоты), углеводов (Углеводы), липидов (Липиды) и других клеточных компонентов из этих предшественников; синтез и разрушение специальных биомолекул, образование и распад которых связаны с выполнением специфических функций данной клетки. Для понимания сущности обмена веществ и энергии в живой клетке нужно учитывать ее энергетическое своеобразие. Все части клетки имеют примерно одинаковую температуру, т.е. клетка изотермична. Различные части клетки мало отличаются и по давлению. Это значит, что клетки не способны использовать в качестве источника энергии тепло, т.к. при постоянном давлении работа может совершаться лишь при переходе тепла от более нагретой зоны к менее нагретой. Т.о., живую клетку можно рассматривать как изотермическую химическую машину. С точки зрения термодинамики живые организмы представляют собой открытые системы, поскольку они обмениваются с окружающей средой как энергией, так и веществом, и при этом преобразуют и то, и другое. Однако живые организмы не находятся в равновесии с окружающей средой и поэтому могут быть названы неравновесными открытыми системами. Тем не менее при наблюдении в течение определенного отрезка времени в химическом составе организма видимых изменений не происходит. Но это не значит, что химические вещества, составляющие организм, не подвергаются никаким превращениям. Напротив, они постоянно и достаточно интенсивно обновляются, о чем можно судить по скорости включения в сложные вещества организма стабильных изотопов и радионуклидов, вводимых в клетку в составе более простых веществ-предшественников. Кажущееся постоянство химического состава организмов объясняется так называемым стационарным состоянием, т.е. таким состоянием, при котором скорость переноса вещества и энергии из среды в систему точно уравновешивается скоростью их переноса из системы в среду. Т.о., живая клетка представляет собой неравновесную открытую стационарную систему. В зависимости от того в какой форме клетки получают из окружающей среды Углерод и энергию, их можно разделить на большие группы. По форме получаемого углерода клетки делят на аутотрофные — «сами себя питающие», использующие в качестве единственного источника углерода диоксид углерода (двуокись углерода, углекислый газ) СО₂, из которого они способны строить все нужные им углеродсодержащие соединения, и на гетеротрофные — «питающиеся за счет других», не способные усваивать СО₂ и получающие углерод в форме сравнительно сложных органических соединений, таких, например, как Глюкоза. В зависимости от формы потребляемой энергии клетки могут быть фототрофами — непосредственно использующими энергию солнечного света, и хемотрофами — живущими за счет химической энергии, освобождающейся в ходе окислительно-восстановительных реакций (см. Дыхание тканевое). Подавляющее большинство аутотрофных организмов является фототрофами. Это — зеленые клетки высших растений, сине-зеленые водоросли, фотосинтезирующие бактерии. Гетеротрофные организмы чаще всего ведут себя как хемотрофы. К гетеротрофам относятся все животные, большая часть микроорганизмов, нефотосинтезирующие клетки растений. Исключение составляет небольшая группа бактерий (водородные, серные, железные и денитрофицирующие), которые по форме используемой энергии являются хемотрофами, но в то же время источником углерода для них служит СО₂, т.е. по этому признаку они должны быть отнесены к аутотрофам. Гетеротрофные клетки, в свою очередь, можно разделить на два больших класса: аэробы, которые в качестве конечного акцептора электронов в цепи переноса электронов используют кислород, и анаэробы, где такими акцепторами являются другие вещества. Многие клетки — факультативные анаэробы — могут существовать как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Другие клетки — облигатные анаэробы — совершенно не могут использовать кислород и даже гибнут в его атмосфере. Рассматривая взаимоотношения организмов в биосфере в целом, можно заметить, что в смысле питания все они так или иначе связаны друг с другом. Это явление носит название синтрофии (совместного питания). Фототрофы и гетеротрофы взаимно питают друг друга. Первые, являясь фотосинтезирующими организмами, образуют из содержащегося в атмосфере СО₂ органические вещества (например, глюкозу) И выделяют в атмосферу кислород; вторые используют глюкозу и кислород в процессе свойственного им метаболизма и в качестве конечного продукта обмена веществ вновь возвращают в атмосферу СО₂. Этот круговорот углерода в природе теснейшим образом связан с энергетическим циклом. Солнечная энергия преобразуется в ходе фотосинтеза в химическую энергию восстановленных органических молекул, которая используется гетеротрофами для покрытия своих энергетических потребностей. Химическая энергия, получаемая гетеротрофами, особенно высшими организмами, из окружающей среды, частично превращается непосредственно в тепло (поддержание постоянной температуры тела), а частично — в другие формы энергии, связанные с выполнением различного рода работы: механической (мышечное сокращение), электрической (проведение нервного импульса), химической (биосинтетические процессы, протекающие с поглощением энергии), работы, связанной с переносом веществ через биологические мембраны (железы, кишечник, почки и др.). Все эти виды работы суммарно могут быть учтены по теплопродукции. Между обменом веществ и обменом энергии существует одно принципиальное различие. Земля не теряет и не получает сколько-нибудь заметного количества вещества. Вещество в биосфере обменивается по замкнутому циклу и т.о. используется многократно. Обмен энергией осуществляется иначе. Она не циркулирует по замкнутому циклу, а частично рассеивается во внешнее пространство. Поэтому для поддержания жизни (Жизнь) на Земле необходим постоянный приток энергии Солнца. За 1 год в процессе фотосинтеза на земном шаре поглощается около 10²¹кал солнечной энергии. Хотя она составляет лишь 0,02% всей энергии Солнца, это неизмеримо больше, чем та энергия, которая используется всеми машинами, созданными руками человека. Столь же велико количество участвующего в кругообороте вещества. Так, годовой оборот углерода составляет 33․10⁹т. Другим, не менее важным для живых организмов элементом, чем углерод, является азот. Он необходим для синтеза белков и нуклеиновых кислот. Главным резервом азота на Земле служит атмосфера, почти на ⁴/₅ состоящая из молекулярного азота. Однако вследствие химической инертности атмосферного азота большинство живых организмов его не усваивают. Лишь азотфиксирующие бактерии обладают способностью восстанавливать молекулярный азот и таким образом переводить его в связанное состояние. Связанный азот совершает беспрерывный круговорот в природе. Восстановленный азот, попадающий в почву в виде Аммиака как продукт обмена веществ животных или образуемый азотфиксирующими бактериями, окисляется почвенными микроорганизмами до нитритов и нитратов, которые попадают из почвы в высшие растения, где восстанавливаются с образованием аминокислот (Аминокислоты), аммиака и ряда других азотсодержащих продуктов. Эти соединения попадают в организм животных, питающихся растительной пищей, затем в организм хищных животных, поедающих травоядных, и все еще в восстановленной форме возвращаются в ночву, после чего весь цикл повторяется снова. Валовый (суммарный) обмен вещества и энергии. Законы сохранения вещества и энергии послужили теоретической основой для разработки важнейшего метода исследования обмена веществ и энергии —установления балансов, т.е. определения количества энергии и веществ, поступающих в организм и покидающих его в форме тепла и конечных продуктов обмена. Для определения баланса веществ необходимы достаточно точные химические методы и знание путей, по которым различные вещества выделяются из организма. Известно, что главными пищевыми веществами являются белки, липиды и углеводы. Как правило, для оценки содержания белков в пище и в продуктах распада достаточно определить количество азота, т.к. практически весь азот пищи находится в белках, в т.ч. в нуклеопротеинах; незначительным количеством азота, входящим в состав некоторых липидов и углеводов, в опытах по определению азотистого баланса можно пренебречь. Определение липидов и углеводов в пищевых продуктах требует специфических методов, что же касается конечных продуктов обмена липидов и углеводов, то это почти исключительно СО₂ и вода. При анализе конечных продуктов обмена необходимо принимать во внимание пути выделения их из организма. Азот выделяется главным образом с мочой, но также и с калом и в небольшом количестве через кожу, волосы, ногти (см. Азотистый обмен). Углерод выделяется почти исключительно в форме СО₂ через легкие, но некоторое его количество выделяется с мочой и калом. Водород экскретируется в виде Н₂О преимущественно с мочой и через легкие (водяной пар), но также через кожу и с калом. Баланс энергии определяют на основании калорийности вводимых пищевых веществ и количества выделенного тепла, которое может быть измерено или рассчитано. При этом надо учитывать, что величина калорийности, получаемая при сжигании веществ в калориметрической бомбе, может отличаться от величины физиологической калорической ценности, т. к. некоторые вещества в организме не сгорают полностью, а образуют конечные продукты обмена, способные к дальнейшему окислению. В первую очередь это относится к белкам, азот которых выделяется из организма главным образом в виде мочевины, сохраняющей некоторый потенциальный запас калорий. Важной величиной, характеризующей особенности обмена отдельных веществ, является дыхательный коэффициент (ДК), который численно равен отношению объема выдыхаемого СО₂ к объему поглощенного О₂. Калорическая ценность, ДК и величина теплообразования, рассчитанная на 1 л потребленного О₂ для разных веществ различны. Физиологическая калорическая ценность (в ккал/г) составляет для углеводов — 4,1; липидов — 9,3; белков — 4,1; величина теплообразования (в ккал на 1 л потребленного О₂) для углеводов — 5,05; липидов — 4,69; белков — 4,49. Интенсивность обмена веществ и энергии может быть определена прямыми и непрямыми методами. В прямых методах с помощью большого калориметра путем тончайшего измерения температуры определяют отдачу тепла, одновременно производят полное определение баланса отдельных пищевых веществ. В непрямых методах, значительно более простых, измеряют лишь отдельные параметры обмена, чаще всего количество потребленного О₂ и выделенного СО₂ за определенное время и, кроме того, для оценки интенсивности белкового обмена определяют количество азота, выделенного за это время с мочой. Поскольку содержание азота в белках приблизительно постоянно и составляет в среднем 16 г на 100 г белка, 1 г выделенного азота соответствует 6,25 1 белка, вовлеченного в метаболизм. Зная количество белка, метаболизированного за время опыта, рассчитывают, сколько О₂ пошло на окисление белка и сколько СО₂ выделилось за счет белка. Эти количества вычитают из общего количества О₂ и СО₂, измеренного в ходе опыта. В результате получают так называемые небелковые О₂ и СО₂. Из их соотношения находят небелковый ДК. С помощью данных, помещенных в таблице 1, по величине небелкового ДК находят теплопродукцию за счет небелковых веществ и долю углеводов и липидов в этой теплопродукции. Т.о., на основании данных о количестве поглощенного О₂, выдыхаемого СО₂ и выделенного с мочой азота за определенный период времени может быть вычислена теплопродукция и установлены количества белка, углеводов и липидов, катаболизировавшихся за этот период.

Таблица 1

Величины дыхательного коэффициенте, теплопродукции и калорического эквивалента, кислорода при потреблении смесей липидов и углеводов различного состава

———————————————————————————————————————————————-

| Величина                | Доля теплопродукции (в                 | Величина теплообразования,        |

| дыхательного         | процентах)                                     | пересчитанная на 1 л                   |

| коэффициента        |——————————————————-| потребленного О₂, т. е.                  |

| (ДК)                        | за счет               | за счет липидов | калорического эквивалента (ккал  |

|                               | углеводов          |                           | на 1 л О₂)                                     |

|———————————————————————————————————————————————|

| 0,71                        | 0                        | 100                    | 4,686                                            |

|———————————————————————————————————————————————|

| 0,75                        | 15,6                   | 84,4                   | 4,739                                            |

|———————————————————————————————————————————————|

| 0,80                        | 33,4                   | 66,6                   | 4,801                                            |

|———————————————————————————————————————————————|

| 0,82                        | 40,3                   | 59,7                   | 4,825                                            |

|———————————————————————————————————————————————|

| 0,85                        | 50,7                   | 49,3                   | 4,862                                            |

|———————————————————————————————————————————————|

| 0,90                        | 67,5                   | 32,5                   | 4,924                                            |

|———————————————————————————————————————————————|

| 0,95                        | 84,0                   | 16,0                   | 4,985                                            |

|———————————————————————————————————————————————|

| 1,00                        | 100                    | 0                        | 5,047                                            |

———————————————————————————————————————————————-

Влияние различных условий на обмен веществ и энергии. Интенсивность обмена, оцениваемая по общему расходу энергии, может меняться в зависимости от многих условий и в первую очередь от физической работы. Однако и в состоянии полного покоя обмен веществ и энергии не прекращается, и для обеспечения непрерывного функционирования внутренних органов, поддержания тонуса мышц и др. расходуется некоторое количество энергии. Для оценки индивидуальных особенностей обмена определение интенсивности обмена проводят в стандартных условиях: при полном физическом и психическом покое, в положении лежа, не менее чем через 14 ч после последнего приема пищи, при окружающей температуре, обеспечивающей ощущение комфорта. Полученную величину называют основным обменом. У молодых мужчин основной обмен составляет 1300—1600 ккал/сут. (1 ккал на 1 кг массы тела в час). У женщин величина основного обмена на 6—10% ниже, чем у мужчин. С возрастом (начиная с 5 лет) величина основного обмена неуклонно снижается (с 52,7 ккал/м²/ч у шестилетних мальчиков до 34,2 ккал/м²/ч у мужчин 75—79 лет). С повышением температуры тела на 1° интенсивность основного обмена у человека возрастает приблизительно на 13%. Повышение интенсивности основного обмена наблюдают также при снижении температуры окружающей среды ниже комфортной. Этот адаптационный процесс (химическая терморегуляция) связан с необходимостью поддерживать постоянную температуру тела.

При сравнении основного обмена у людей с разной массой тела было установлено, что основной обмен интенсифицируется с увеличением размеров тела (но не прямо пропорционально его массе). Бо́льшее соответствие наблюдается между основным обменом и величиной поверхности тела, т.к. поверхность тела в значительной мере определяет потерю организмом тепла путем проведения и излучения.

Определяющее влияние на величину обмена веществ и энергии оказывает физическая нагрузка. Основной обмен при интенсивной физической нагрузке по расходу энергии может в 10 раз превышать исходный основной обмен, а в очень короткие периоды (например, при плавании на короткие дистанции) даже в 100 раз. Общая суточная потребность организма в калориях определяется, в первую очередь, характером выполняемой работы (табл. 2).

Таблица 2

Нормальные величины суточной потребности в энергии для городского населения в зависимости от рода деятельности (данные Института питания АМН СССР)

—————————————————————————————————————————————————

| Пол              | Группы интенсивности труда и суточная потребность в энергии                        |

|                     |—————————————————————————————————————————|

|                     | 1                            | 2                          | 3                         | 4                            |

|————————————————————————————————————————————————|

| Мужчины     | 2600—2800 ккал     | 2800—3000 ккал   | 2900—3200 ккал  | 3400—3700 ккал      |

|————————————————————————————————————————————————|

| Женщины     | 2200—2400 ккал     | 2350—2550 ккал   | 2500—2700 ккал  | 2900—3150 ккал      |

—————————————————————————————————————————————————

Примечание: 1-я группа: работники умственного труда; операторы, обслуживающие современную технику; служащие, работа которых не связана с затратой физического труда. 2-я группа: работники связи, продавцы, медсестры, санитарки, проводники, швейники и др. 3-я группа: станочники, текстильщики, обувщики, водители транспорта, работники прачечных, почтальоны и др. 4-я группа: работники немеханизированного труда, а также горнорабочие, шахтеры, строительные рабочие, металлурги и др.

На обмен веществ и энергии существенно влияет особое свойство пищевых веществ, называемое их специфически-динамическим действием (СДД). Было замечено, что после принятия пищи теплоотдача организма возрастает на величину, превышающую количество калорий, содержащихся в принятой пище. Это свойство, различное для разных пищевых веществ, и назвали их специфически-динамическим действием. Наиболее высоким СДД отличаются белки. Принято считать, что прием белка с потенциальной калорической ценностью 100 ккал увеличивает основной обмен до 130 ккал, то есть СДД белка составляет 30%. СДД углеводов и жиров находится в пределах 4—6%. Механизм СДД заключается не только в том, что прием пищи стимулирует активность пищеварительного аппарата, так как СДД, например аминокислот, — проявляется и при их внутривенном введении. Главным в механизме СДД следует считать влияние пищевых продуктов на промежуточный обмен. Так, расчеты показали, что количество калорий, затрачиваемое на образование 1 моля АТФ при метаболизме белков, примерно на 30% выше, чем при обмене жиров и углеводов. Промежуточный обмен веществ. Совокупность химических превращений веществ, которые происходят в организме, начиная с момента их поступления в кровь и до момента выделения конечных продуктов обмена из организма, называют промежуточным, или межуточным обменом (промежуточным метаболизмом). Промежуточный обмен может быть разделен на два процесса: катаболизм (диссимиляция) и анаболизм (ассимиляция). Катаболизмом называют ферментативное расщепление сравнительно крупных органических молекул, осуществляемое у высших организмов, как правило, окислительным путем. Катаболизм сопровождается освобождением энергии, заключенной в сложных структурах органических молекул, и запасанием ее в форме энергии фосфатных связей АТФ. Анаболизм представляет собой ферментативный синтез крупномолекулярных клеточных компонентов, таких, как полисахариды, нуклеиновые кислоты, белки, липиды, а также некоторых их биосинтетических предшественников из более простых соединений. Анаболические процессы происходят с потреблением энергии. Катаболизм и анаболизм происходят в клетках одновременно и неразрывно связаны друг с другом. По существу, их следует рассматривать не как два отдельных процесса, а как две стороны одного общего процесса — метаболизма, в котором превращения веществ теснейшим образом переплетены с превращениями энергии. Подробный анализ метаболических путей показывает, что расщепление основных пищевых веществ в клетке представляет собой ряд последовательных ферментативных реакций, составляющих три главные стадии катаболизма. На первой стадии крупные органические молекулы распадаются на составляющие их специфические структурные блоки. Так, полисахариды расщепляются до гексоз или пентоз, белки — до аминокислот, нуклеиновые кислоты — до нуклеотидов и нуклеозидов, липиды — до жирных кислот, глицерина и других веществ. Все эти реакции протекают в основном гидролитическим путем (см. Гидролиз) и количество энергии, освобождающейся на этой стадии, очень невелико — менее 1%. На второй стадии катаболизма формируются еще более простые молекулы, причем число их типов существенно уменьшается. Очень важно, что на второй стадии образуются продукты, которые являются общими для обмена разных веществ. Эти продукты — ключевые соединения, представляющие собой как бы узлы, соединяющие разные пути метаболизма. К таким соединениям относятся, например, пируват (пировиноградная кислота), образующийся при распаде углеводов, липидов и многих аминокислот; ацетил-КоА; объединяющий катаболизм жирных кислот, углеводов и аминокислот; α-кетоглутаровая кислота, оксалоацетат (щавелевоуксусная кислота), фумарат (фумаровая кислота) и сукцинат (янтарная кислота), образующиеся из разных аминокислот, и др. Продукты, полученные на второй стадии катаболизма, вступают в третью стадию катаболизма, которая известна как цикл трикарбоновых кислот (терминальное окисление, цикл лимонной кислоты, цикл Кребса). В ходе этой стадии все продукты в конечном счете окисляются до СО₂ и воды. Практически почти вся энергия освобождается на второй и третьей стадиях катаболизма. Процесс анаболизма тоже проходит три стадии. Исходными веществами для него служат те продукты, которые подвергаются превращениям на третьей стадии катаболизма. Т.о., третья стадия катаболизма является в то же время первой, исходной стадией анаболизма. Реакции, протекающие на этой стадии, выполняют как бы двойную функцию. С одной стороны, они участвуют в завершающих этапах катаболизма, а с другой — служат и для анаболических процессов, поставляя вещества-предшественники для последующих стадий анаболизма. Нередко такие реакции называют амфиболическими. На этой стадии, например, начинается синтез белка. Исходными реакциями этого процесса можно считать образование некоторых α-кетокислот. На следующей, второй стадии в ходе реакций аминирования или трансаминирования эти кетокислоты превращаются в аминокислоты, которые на третьей стадии анаболизма объединяются в полипептидные цепи. В результате ряда последовательных реакций происходит также синтез нуклеиновых кислот, липидов и полисахаридов. Лишь в 60—70 гг. 20 в. выяснилось, что пути анаболизма не являются простым обращением процессов катаболизма. Это связано с энергетическими особенностями химических реакций. Некоторые реакции катаболизма практически необратимы, т.к. их протеканию в обратном направлении препятствуют непреодолимые энергетические барьеры. В ходе эволюции были выработаны другие, обходные реакции, сопряженные с затратой энергии макроэргических соединений. Катаболический и анаболический пути отличаются, как правило, и локализацией в клетке (Клетка). Например, окисление жирных кислот ацетата осуществляется с помощью набора митохондриальных ферментов, тогда как синтез жирных кислот катализирует другая система ферментов, находящихся в цитозоле. Именно благодаря разной локализации катаболические и анаболические процессы в клетке могут протекать одновременно.

Т.о., пути метаболизма чрезвычайно многообразны. Однако в этом многообразии можно усмотреть проявление удивительного единства, которое является наиболее типичной и специфической чертой обмена веществ. Это единство состоит в том, что от бактерий до самой высокодифференцированной ткани высшего организма биохимической реакции не только внешне сходны, например по балансовым уравнениям и внешним эффектам, но и абсолютно тождественны во всех деталях. Другим проявлением такого единства следует считать наблюдаемое также на всем пути эволюции циклическое протекание важнейших метаболических процессов, например цикл трикарбоновых кислот, цикл мочевины, пентозный путь и др. Видимо, и сами биохимические реакции, отобранные и закрепленные в ходе эволюции, и цикличность их протекания оказались оптимальными для обеспечения физиологических функций организма.

Регуляция обмена веществ и энергии. Клеточный метаболизм характеризуется высокой устойчивостью и в то же время значительной изменчивостью. Оба эти свойства, составляющие диалектическое единство, обеспечивают постоянное приспособление клеток и организмов к меняющимся условиям окружающей и внутренней среды. Так, скорость катаболизма определяется потребностью в энергии в каждый данный момент. Точно так же скорость биосинтеза клеточных компонентов определяется нуждами данного момента. Клетка, например, синтезирует аминокислоты именно с такой скоростью, которая достаточна для того, чтобы обеспечить возможность образования минимального количества необходимого ей белка. Подобная экономичность и гибкость метаболизма возможна лишь при наличии достаточно тонких и чутких механизмов его регуляции. Регуляция метаболических процессов осуществляется на разных уровнях возрастающей сложности. Простейший тип регуляции затрагивает все основные параметры, влияющие на скорость ферментативных реакций (см. Ферменты). К этим параметрам относятся рН среды (см. Водородный показатель), концентрация кофермента, субстрата, продукта реакции, наличие активаторов или ингибиторов и т.д. Изменение каждого из них может увеличить или уменьшить скорость реакции. Например, накопление кислых продуктов может сдвинуть рН среды за пределы значений, оптимальных для данного фермента, и таким образом затормозить ферментативный процесс. Нередко ингибитором фермента является сам субстрат и наличие его в высокой концентрации может вызвать остановку реакции. Следующий уровень регуляции сложных метаболических процессов касается мультиферментных реакций, которые представляют собой строгую последовательность превращений и катализируются целой системой ферментов. В такой системе существуют регуляторные ферменты, находящиеся обычно в начальных звеньях цепи реакций. Регуляторные ферменты, как правило, ингибируются конечным продуктом данной метаболической последовательности. Т.о. как только количество продукта реакции достигает определенной концентрации, дальнейшее его образование прекращается. Третий уровень регуляции метаболических процессов представляет собой генетический контроль, определяющий скорость синтеза ферментов, которая может значительно варьировать. Регуляция на уровне Гена способна привести к увеличению или уменьшению концентрации тех или иных ферментных белков, к изменению типов ферментов (Ферменты), изменению относительного содержания в клетке множественных форм фермента, которые, катализируя одну и ту же реакцию, различаются по своим физико-химическим свойствам. Наконец, в некоторых случаях может иметь место индукция или регрессия одновременно целой группы ферментов. Генетическая регуляция отличается высокой специфичностью, экономичностью и обеспечивает широкие возможности для контроля метаболизма. Однако в подавляющем большинстве клеток активация генов является медленным процессом. Обычно время, необходимое для того, чтобы индуктор или репрессор мог заметно повлиять на концентрацию ферментов, измеряется часами. Поэтому данная форма регуляции непригодна для тех случаев, когда необходимо немедленное изменение метаболизма. У человека и высших животных существуют еще два уровня, два механизма регуляции обмена веществ и энергии, которые отличаются тем, что связывают между собой метаболизм, совершающийся в разных тканях и органах, и таким образом направляют и приспосабливают его для выполнения функций, присущих не отдельным клеткам, а всему организму в целом. Одним из таких механизмов управляет Эндокринная система. Гормоны, вырабатываемые железами внутренней секреции, служат химическими медиаторами, стимулирующими или подавляющими определенные метаболические процессы в других тканях или органах. Например, когда Поджелудочная железа начинает вырабатывать меньше Инсулина, в клетки поступает меньше глюкозы, что влечет за собой ряд вторичных метаболических эффектов, в частности уменьшение биосинтеза жирных кислот из глюкозы и усиление образования кетоновых тел (Кетоновые тела) в печени. Противоположное инсулину действие оказывает соматотропный гормон (гормон роста). Вторым уровнем регуляции, характерным для человека и высших животных, является нервная регуляция, представляющая собой самый высший уровень регуляции, наиболее совершенную ее форму. Нервная система, в частности ее центральные отделы, выполняет в организме высшие интегративные функции. Получая сигналы из окружающей среды и от внутренних органов, ц.н.с. преобразует их в нервные импульсы и направляет их к тем органам, изменение скорости метаболизма в которых необходимо в данный момент для выполнения определенной функции. Чаще всего свою регулирующую роль нервная система осуществляет через железы внутренней секреции, усиливая или подавляя поступление гормонов в кровь. Хорошо известно влияние эмоций на метаболизм, например предстартовое повышение показателей обмена веществ и энергии у спортсменов, усиленная продукция адреналина и связанное с этим повышение концентрации глюкозы в крови у студентов во время экзаменов и др. Во всех случаях регулирующее действие нервной системы на обмен веществ и энергии весьма целесообразно и всегда направлено на наиболее эффективное приспособление организма к изменившимся условиям. Нарушение обмена веществ и энергии лежат в основе повреждений органов и тканей, ведущих к возникновению болезни (Болезнь). Происходящие при этом изменения в протекании химических реакций сопровождаются большими или меньшими сдвигами в энергообразующих и энергопоглощающих процессах. Различают 4 уровня, на которых могут происходить нарушения обмена веществ и энергии: молекулярный; клеточный; органный и тканевой; целостный организм. Нарушения обмена веществ и энергии на любом из этих уровней могут носить первичный или вторичный характер. Во всех случаях они реализуются на молекулярном уровне, на котором изменения обмена веществ и энергии приводят к патологическим нарушениям функций организма. Нормальное протекание метаболических реакций на молекулярном уровне обусловлено гармоничным сочетанием процессов катаболизма и анаболизма. При нарушении катаболических процессов прежде всего возникают энергетические трудности, нарушаются регенерация АТФ, а также поступление необходимых для биосинтетических процессов исходных субстратов анаболизма. В свою очередь, первичное или связанное с изменениями процессов катаболизма повреждение анаболических процессов ведет к нарушению воспроизведения функционально важных соединений — ферментов, гормонов и др. Нарушение различных звеньев метаболических цепей неравнозначно по своим последствиям. Наиболее существенные, глубокие патологические изменения катаболизма происходят при повреждении системы биологического окисления при блокаде ферментов тканевого дыхания, гипоксии и др. или повреждении механизмов сопряжения тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования (например, разобщение тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования при тиреотоксикозе). В этих случаях клетки лишаются основного источника энергии, почти все окислительные реакции катаболизма блокируются или теряют способность аккумулировать освобождающуюся энергию в молекулах АТФ. При ингибировании реакций цикла трикарбоновых кислот выработка энергии в процессе катаболизма сокращается примерно на две трети. При нарушении нормального течения гликолитических процессов (гликолиза, гликогенолиза) организм лишается способности адаптироваться к гипоксии, что особенно отражается на функционировании мышечной ткани. Нарушение использования углеводов, уникальных метаболических источников энергии в условиях недостатка кислорода, является одной из причин существенного снижения мышечной силы у больных сахарным диабетом. Ослабление гликолитических процессов затрудняет метаболическое использование углеводов (см. Углеводный обмен), ведет к гипергликемии, переключению биоэнергетики на липидные и белковые субстраты, к угнетению цикла трикарбоновых кислот в результате недостатка щавелево-уксусной кислоты. Возникают условия для накопления недоокисленных метаболитов — кетоновых тел, усиливается распад белков, интенсифицируется глюконеогенез. Развиваются ацетонемия, азотемия, Ацидоз. Утилизация липидов (см. Жировой обмен) затрудняется при торможении процессов липолиза (гидролитического расщепления молекул различных липидов), угнетении процесса активирования жирных кислот, фосфорилирования глицерина. Последние два процесса особенно страдают при недостаточной регенерации макроэргических соединений.

Катаболизм белков и аминокислот может нарушаться при отклонениях в процессах протеолиза, трансаминирования, дезаминирования, расщепления углеродных скелетов аминокислот и при несостоятельности систем обезвреживания азотистых шлаков.

Ведущее значение при нарушении анаболизма имеют дефекты в системе биосинтеза белков и нуклеиновых кислот. Причиной нарушения синтеза нуклеиновых кислот и белков может быть блокирование отдельных стадий синтеза нуклеотидов и заменимых аминокислот. Нарушение глюконеогенеза — процесса анаболизма углеводов — существенно сказывается на поддержании энергетического гомеостаза организма. Особое значение имеет ингибирование ферментов, катализирующих ряд ключевых реакций гликолиза и глюконеогенеза. Недостаток этих ферментов в результате ослабления их синтеза возможен при низком уровне секреции АКТГ и кортикостероидов. Биосинтез липидов может нарушаться при недостаточности биотина (см. Витамины), а также при снижении интенсивности реакций пентозного пути, обеспечивающего восстановительные реакции биосинтеза. Недостаток холина, метионина, ненасыщенных жирных кислот, цитидилтрифосфатов сказывается на синтезе фосфолипидов. Дефицит пентоз, возникающий при блокировании пентозного пути, существенно тормозит синтез нуклеотидов, коферментов нуклеотидной природы (см. Коферменты) и нуклеиновых кислот.

Существенные нарушения обмена веществ и энергии, связанные с разбалансированностью метаболизма, возникают при расстройстве процессов синтеза биологически активных веществ, особенно производных аминокислот (медиаторов, гормонов и др. ).

При нарушении обмена веществ и энергии на клеточном уровне прежде всего повреждаются биологические мембраны (см. Мембраны биологические), что влечет за собой нарушение нормальных взаимоотношений клетки с окружающей средой, а также нарушение клеточного метаболизма. Расстраиваются оптимальная локализация внутриклеточных ферментов, трансмембранный транспорт, челночные механизмы обмена метаболитами между различными органеллами клетки. При повреждении лизосомных мембран может начаться аутолиз компонентов цитозоля лизосомными ферментами, при нарушении внутренней мембраны митохондрий прекращается образование АТФ и др. Важным следствием повреждения клеточных мембран является дезинтеграция регуляторных механизмов метаболизма на клеточном уровне. Изменения в ядерной оболочке и повреждения структур хроматина ведут к нарушению передачи генетической информации в цитозоль, препятствуют управлению активностью хроматина со стороны стероидных гормонов и внутриклеточных регуляторов синтеза белков. Результатом нарушения процессов нормального распределения хромосомного материала в ходе деления клеток (на ранних стадиях эмбриогенеза) могут быть хромосомные болезни (см. Наследственные болезни) с тяжелыми нарушениями обмена веществ и энергии. Расстройства метаболизма на уровне клеточных структур могут происходить и в результате аутоиммунных процессов. В зависимости от специфической роли тех или иных органов и систем при нарушении их функции страдают взаимоотношения внутриклеточного метаболизма с окружающей средой, ухудшается адаптация клеток к изменению условий окружающей среды или нарушаются метаболическое постоянство внутренней среды организма и регуляторные процессы. Особенно опасно нарушение биоэнергетики головного мозга. Резервные энергетические возможности позволяют головному мозгу переносить прекращение доставки энергетических субстратов (прежде всего глюкозы) и кислорода не более чем на 3—5 мин, что и определяет кратковременную обратимость так называемой клинической смерти. На уровне целостного организма при нарушении обмена веществ и энергии ведущее значение имеет расстройство процессов регуляции (выпадение регуляторных сигналов, их усиление или дискоординация, вследствие гипо-, гипер- и дисфункции ц.н.с. и желез внутренней секреции). Как потеря иннервации органов и тканей, так и избыточная или извращенная импульсация ведут к расстройствам трофики (Трофика). Механизмы этих расстройств связаны с изменением нормальных взаимодействий медиаторов с клетками, дискоординацией или выпадением функциональных взаимосвязей в различных отделах нервной системы. Ослабление или усиление синтеза гормонов, нарушение процессов их депонирования, освобождения, транспорта, взаимодействия с рецепторами клеток-мишеней, инактивации являются причиной характерных расстройств обмена веществ и энергии организма в целом, как это имеет место при сахарном диабете (см. Диабет сахарный), диффузном токсическом зобе (см. Зоб диффузный токсический), гипофизарном ожирении (см. Ожирение) и др. Крайними формами проявления этих расстройств являются ожирение и Кахексия, сопровождающиеся глубокими нарушениями согласованности катаболизма и анаболизма. Нарушения обмена веществ и энергии могут быть обусловлены действием как внешних, так и внутренних факторов. К внешним факторам следует отнести качественные и количественные изменения состава пищи, экзогенные токсические вещества (в т.ч. бактериальные токсины), проникновение в организм патогенных микроорганизмов и вирусов. Недостаток незаменимых аминокислот (Аминокислоты) и жирных кислот (Жирные кислоты), микроэлементов (Микроэлементы), витаминов (Витамины), несбалансированность питания в соотношении белков, жиров и углеводов, несоответствие количественного (по калорийности) и качественного состава пищи конкретным энерготратам организма, существенные сдвиги в величине парциального давления О₂ и СО₂ во вдыхаемом воздухе, появление в атмосфере угарного газа СО, оксидов азота, других токсических газов, попадание в организм ионов тяжелых металлов, соединений мышьяка, цианидов, канцерогенов и др. ведут к нарушениям обмена веществ и энергии. Конечными объектами воздействия всех перечисленных факторов чаще всего являются ферменты. К внутренним факторам, вызывающим нарушения обмена веществ и энергии, относят генетически обусловленные нарушения синтеза ферментов (см. Ферментопатии), транспортных белков (гемоглобина, трансферрина, церулоплазмина и др.), иммуноглобулинов, белковых и пептидных гормонов, структурных белков биологических мембран и др. В результате генетически обусловленного блокирования какого-либо фермента или системы ферментов накапливаются их непревращенные субстраты — биосинтетические предшественники нарушенной стадии метаболизма. Блокирование гидролитических ферментов ведет к развитию болезней накопления (Болезни накопления) (гликогенозов, гликозидозов, липидозов, мукополисахаридозов и др.). В других случаях накапливаются метаболиты, оказывающие токсическое действие на организм путем вторичного ингибирования тех или иных ферментов (например, галактоза или галактит при галактоземии, фенилпировиноградная кислота при фенилкетонурии и др.). Нарушение нормального синтеза некоторых особенно важных функциональных белков, например гемоглобина (Гемоглобинопатии), ведет к тяжелой тканевой гипоксии или к другим, не менее опасным состояниям. Известно большое число других так называемых молекулярных болезней, характер расстройств обмена веществ и энергии при которых определяется функциональной ролью дефектного белка.

Особое место занимают расстройства обмена веществ и энергии при малигнизации тканей. В основе злокачественного роста, по-видимому, лежат нарушения регуляции процессов синтеза белков. Все дальнейшие расстройства обмена веществ и энергии имеют вторичное происхождение.

Неравномерными, разнонаправленными изменениями обмена веществ и энергии, ведущими к снижению адаптационных возможностей организма и способствующими возникновению болезней, характеризуется старение. Первичные механизмы старения связаны с изменениями в процессе синтеза белка. При старении количество метаболически активных белков уменьшается, а масса метаболически инертных белков, наоборот, увеличивается. У лиц пожилого возраста снижается интенсивность обновления белков, изменяются соотношения различных белковых фракций. Так, в старости в крови увеличивается содержание глобулинов, уменьшается концентрация альбуминов и соответственно уменьшается величина альбумин-глобулинового коэффициента (Альбумин-глобулиновый коэффициент). При старении неравномерно изменяются содержание и активность отдельных ферментов, соотношение изоферментов, интенсивность их синтеза, что создает основу для нарушения ряда метаболических циклов.

При старении происходят также специфические нарушения в обмене углеводов, которые связаны с изменением активности гликолитических ферментов. Уменьшение толерантности к углеводам во многом зависит от снижения инсулина в крови, изменения изоферментного спектра гексокиназы, уменьшения способности тканей реагировать на действие гормонов. Важное значение имеет снижение в старости гликогендепонирующей функции печени.

Нарушения в обмене липидов, возникающие в процессе старения, способствуют развитию атеросклероза. С возрастом увеличивается общее содержание липидов в крови и тканях, нарастает количество Холестерина, особенно связанного с белком, триглицеридов, неэтерифицированных жирных кислот. У лиц пожилого и старческого возраста повышается содержание холестерина и триглицеридов в липопротеинах низкой и очень низкой плотности, тогда как в липопротеинах высокой плотности оно не меняется. У людей 60—74 лет увеличивается содержание в крови и тканях атерогенных липопротеинов — липопротеинов низкой и очень низкой плотности. Большое значение в генезе нарушений обмена липидов при старении имеют снижение активности липопротеинлипазы, сдвиги в соотношении процессов синтеза и распада триглицеридов, холестерина, нарушение окислительных процессов в обмене липидов, накопление в тканях перекисей липидов, нарушение гормональной регуляции липогенеза и липолиза. Величина основного обмена у пожилых и старых людей неуклонно снижается. Старческий организм становится более чувствительным к недостатку кислорода. При старении уменьшается интенсивность дыхания многих тканей (миокарда, головного мозга, почек и др.), снижается интенсивность не только окисления, но и фосфорилирования, в клетках уменьшается число митохондрий и это ограничивает возможность клетки образовывать макроэргические соединения. Наряду с угнетением тканевого дыхания в ряде тканей нарастает интенсивность Гликолиза, активируется окислительный этап пентозофосфатного пути и снижается интенсивность его неокислительного этапа. Весь комплекс изменений обмена веществ и энергии при старении ограничивает функциональные возможности клеток и органов и способствует развитию их недостаточности при повышенных нагрузках. Нарушения обмена веществ и энергии устанавливаются на основании результатов исследований компонентов крови, мочи, других биологических жидкостей, материала, полученного при биопсии и др. Суммарную оценку нарушений обмена веществ и энергии можно произвести путем определения основного обмена, азотистого баланса (см. Азотистый обмен), величины дыхательного коэффициента, сдвигов кислотно-щелочного равновесия (Кислотно-щелочное равновесие) и других параметров. Более детальную информацию получают при исследованиях концентрации отдельных метаболитов, как нормальных, так и патологических, обычно не образующихся или не присутствующих в биологических жидкостях в норме. Об органной локализации нарушений, о глубине повреждений клеточной структуры, а также о характере ферментопатии позволяют судить исследования ферментного спектра и активности ферментов сыворотки крови. Степень дискоординации регуляторных процессов обмена веществ и энергии может быть оценена путем исследования активности и концентрации гормонов, медиаторов, простагландинов, циклических нуклеотидов и др.

Нарушения метаболического постоянства, свидетельствующие о сдвигах в его нейроэндокринной регуляции, установленные с помощью биохимического анализа крови, обнаруживают, т.о., прямым путем. Однако сведения о внутриклеточных обменных процессах, основанные на данных биохимического анализа крови, могут носить только косвенный характер. В некоторых случаях уточнение возможно при исследовании материала, полученного при биопсии органа или ткани. Исследование клеток крови (лейкоцитов, эритроцитов) как модельных клеточных систем может стать источником дополнительных косвенных данных. При оценке метаболических сдвигов в ц.н.с. особое значение приобретает биохимический и цитологический анализ цереброспинальной жидкости.

Лечение болезней обмена веществ и энергии основывается на подборе соответствующей диеты, гормонотерапии, использовании веществ, имеющих выраженное сродство к отдельным железам внутренней секреции, парентерального питания, специфической терапии заболевания, являющегося первопричиной нарушения обмена веществ. Лечение нарушений обмена веществ и энергии при молекулярных болезнях, помимо диетотерапии, симптоматическое. Кардинальное решение задачи лечения этих болезней связано прежде всего с успехами генетической инженерии (Генетическая инженерия) и направленной регуляции активности ферментов. Общие принципы коррекции нарушенного обмена веществ и энергии у детей состоят в следующем: наиболее эффективным методом восстановления нарушенного обмена веществ и энергии у детей является диетотерапия; энзимотерапия и индуцирование ряда ферментов с помощью введения гормонов коры надпочечников, щитовидной железы, а также некоторых лекарственных средств и витаминов; любое вмешательство в обменные процессы больного ребенка должно контролироваться с помощью соответствующих биохимических тестов. Основным путем профилактики нарушений обмена веществ и энергии является научно обоснованное по качественному и количественному составу, витаминизированное, содержащее все микроэлементы, так называемое сбалансированное Питание, защита окружающей среды от проникновения в нее токсических веществ, профилактика инфекционных болезней, стрессовых ситуаций, оптимальный режим работы и отдыха. В случаях эндогенных нарушений (молекулярных болезней) большое значение имеют ранняя диагностика и диетическая профилактика. Обмен веществ и энергии у детей. Анаболические процессы резко активизируются у плода в последние недели беременности. Сразу после рождения происходит активная адаптация метаболизма к переходу на дыхание атмосферным кислородом. У грудного ребенка и в первые годы жизни наблюдается максимальная интенсивность обмена веществ и энергии, а затем отмечается некоторое снижение показателей основного обмена. В раннем детском возрасте при различных инфекциях и расстройствах питания особенно часто развиваются нарушения гомеостаза, токсический синдром, дегидратация (см. Обезвоживание организма), ацидоз, белково-энергетическая недостаточность. Нарушения анаболических процессов проявляются задержкой роста, что может быть связано с недостаточной секрецией соматотропного гормона, Нанизмом, Гипотиреозом, а также гиповитаминозами (см. Витаминная недостаточность), Рахитом, хроническими воспалительными процессами. Инфекционные болезни, протекающие с поражением нервной системы, ведут к нарушениям липидного обмена, в частности процесса миелинизации мозга, обусловливая тем самым задержку нервно-психического развития ребенка. Большинство наследственных болезней обмена проявляется в грудном и раннем детском возрасте (см. Наследственные болезни, Ферментопатии). К наиболее частой патологии обмена липидов относятся такие состояния, как ожирение, а также гиперлипопротеинемии, являющиеся факторами риска развития ишемической болезни сердца и гипертонической болезни. Нарушения генетического контроля синтеза иммуноглобулинов могут стать причиной развития иммунодефицитных заболеваний (см. Иммунопатология). Неустойчивость регуляции углеводного обмена в раннем детском возрасте создает предпосылки для возникновения гипогликемических реакций, ацетонемической рвоты. Рано проявляются ювенильные формы сахарного диабета (см. Диабет сахарный). Нередко причиной, обусловливающей нарушения обмена веществ у детей, служит дефицит микроэлементов. В пубертатном периоде (периоде полового созревания) наступает новая перестройка метаболизма, происходящая под влиянием половых гормонов (Половые гормоны). Отмечается так называемый пубертатный скачок роста, обусловленный действием половых гормонов. Гормон роста не играет существенной роли в процессе пубертатного ускорения роста, во всяком случае его концентрация в крови в этот период не повышается. Несомненное стимулирующее влияние на метаболизм в пубертатном периоде оказывает активация функций щитовидной железы. Допускают также, что в период полового созревания (Половое созревание) снижается интенсивность липолитических процессов.

Регуляция гомеостаза становится наиболее устойчивой в подростковом возрасте, поэтому тяжелых клинических синдромов, связанных с нарушением регуляции обмена, ионного состава жидкостей тела, кислотно-щелочного равновесия, в этом возрасте почти не встречается.

Библиогр.: Беркович Е.М. Энергетический обмен в норме и патологии, М., 1964; Бузник И.М. Энергетический обмен и питание, М., 1978, библиогр.; Ванюшин Б.Ф. и Бердышев Г.Д. Молекулярно-генетические механизмы старения, М., 1977; Вельтищев Ю.Е., Ермолаев М.В., Ананенко А.А. и Князев Ю.А. Обмен веществ у детей, М., 1983; Давыдовский И.М. Общая патология человека. М., 1969; Лабори А. Регуляция обменных процессов, пер. с франц., М., 1970; Мак-Мюррей У. Обмен веществ у человека, пер. с англ., М., 1980; Мецлер Д.Е. Биохимия, пер. с англ., т. 1—3, М., 1980; Ныосхолм Э. и Старт К. Регуляция метаболизма, пер. с англ., М., 1977.

Пищеварение и обмен веществ | Tervisliku toitumise informatsioon

Съеденная пища должна перевариться, чтобы содержащиеся в ней питательные вещества всосались в кровь. Пищеварение осуществляет пищеварительная система человека, или пищеварительный аппарат. Пищеварительный аппарат состоит из ротовой полости, глотки, пищевода, желудка, тонкой кишки (в т.ч. двенадцатиперстной кишки, тощей кишки, подвздошной кишки) и толстой кишки. Также пищеварению способствуют поджелудочная железа (панкреас) и печень.

Желудочно-кишечный тракт, или пищеварительный канал,  – трубчатый. Для обеспечения достаточно быстрой скорости всасывания всасывающая поверхность имеет разветвленную структуру. Особенно разветвленной является тонкая кишка. Между разветвлениями имеются пищеварительные железы, которые направляют пищеварительные соки в желудочно-кишечный тракт. 

Внутренняя поверхность желудочно-кишечного тракта покрыта слизью, особенно много слизи в районе желудка и ниже.

Наличие слизи необходимо по трем причинам:

• защищает от вредных факторов
• способствует продвижению перевариваемой массы
• в области кишечника в слизи содержится целый ряд исключительно необходимых пищеварительных ферментов и большая часть полезных микроорганизмов

Поскольку пищеварение и всасывание питательных веществ – это взаимосвязанные процессы, в клетках слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта очень хорошее кровоснабжение. В желудочно-кишечном тракте перевариваемая масса движется дальше при помощи ритмичных сокращений слизистой оболочки желудка и кишечника, этот процесс и называется перистальтикой.

Обмен веществ, или метаболизм, – это совокупность всех (ферментных) реакций, которые происходят в клетке.

Обмен веществ является основой жизнедеятельности организма. Обмен веществ в организме человека – это крайне сложный процесс, в котором принимает участие около 30000 белков, 4000 из которых являются ферментами. Условно обмен веществ можно разделить на катаболизм и анаболизм (процессы расщепления и синтеза). 

Основные функции обмена веществ:

• расщепление питательных веществ, их всасывание (переваривание) и использование,
• посредством синтеза биомолекул тела, которые являются строительным материалом,
• для производства энергии,
• вывод из организма конечных продуктов обмена веществ, обезвреживание и вывод из организма чужеродных соединений.

Основные процессы обмена веществ одинаковы у всех людей! Поскольку скорость работы (активность) различных ферментов у разных людей не всегда абсолютно одинакова, скорость обмена веществ также может различаться.

Страницы о пищеварении и обмене веществ были подготовлены совместно с Михкелем Зильмером, профессором медицинской биохимии Тартуского университета.

Правда и заблуждения о метаболизме — Wonderzine

Иногда ускоренный метаболизм появляется при нарушениях гормонального статуса и может привести к проблемам формирования костей и мышц у детей и подростков, ослаблению иммунитета, приостановке роста, нарушениям менструального цикла, тахикардии и анемии. Некоторые болезни, например ихтиоз, также сопровождаются ускоренным обменом веществ: о связанных с этим сложностях рассказывала наша героиня. В свою очередь, слишком медленный обмен приводит к чрезмерному накоплению жировых отложений и возникновению ожирения, что может повышать риск сердечных заболеваний, повышенного артериального давления и сахарного диабета.

Обмен веществ замедляется и с возрастом: по словам Леонида Остапенко, в среднем на 5 % за каждые десять лет, прожитые после 30–40 (впрочем, это очень приблизительные, усреднённые оценки). Основные причины — изменения гормонального статуса, а также пониженная подвижность и уменьшение массы мышц. Такая стрессовая ситуация, как беременность и роды, тоже может привести к изменениям в базальном обмене. Ранние сроки беременности медики называют анаболическим состоянием: материнский организм откладывает запасы питательных веществ для дальнейших потребностей — как своих, так и плода. А на поздних сроках включается катаболическое состояние: чтобы плод нормально развивался, повышается уровень глюкозы и жирных кислот в крови.

После родов некоторые не могут сбросить несколько килограммов так же легко, как раньше, а другие, наоборот, становятся худыми. В идеале у совершенно здорового человека, живущего в благоприятной среде, после беременности организм должен вернуться к прежнему равновесию. В реальности так происходит не всегда — эндокринная система часто испытывает стресс, подобный удару молотка по часам: вроде все шестерёнки на месте, но часы спешат или отстают. Гормональные сдвиги после родов могут проявляться в виде тиреоидита (воспаления щитовидки), синдрома доминирования эстрогенов, когда их слишком много в организме, или синдрома адреналиновой усталости, при котором надпочечники вырабатывают слишком много адреналина и мало кортизола. Всё это отражается и на настроении, и на склонности легко поправляться или сбрасывать вес. К сожалению, с точностью предсказать, как изменится гормональный баланс и обмен веществ после родов, невозможно.

Михаил Просянников: «Мочекаменная болезнь – признак серьёзного нарушения обмена веществ»

Ежегодно в России выявляется более 200 тысяч новых случаев заболевания мочекаменной болезни. Это заболевание занимает второе место среди всех урологических нозологий. В чём причины и как уберечь себя от появления камней в почках рассказывает заведующий Отделом мочекаменной болезни НИИ урологии и интервенционной радиологии им. Н.А. Лопаткина, к.м.н. Михаил Просянников

1. Часто ли в мире встречается мочекаменная болезнь?

Ситуация с заболеваемостью мочекаменной болезнью (МКБ) отличается в разных странах. Наиболее распространена МКБ в Саудовской Аравии, там 20 процентов населения когда-либо болели этим заболеванием. В США порядка 15 процентов, в Европе порядка 7 процентов населения. Существует некая взаимосвязь с уровнем экономического развития. Чем выше уровень жизни, чем более рафинированную еду употребляет население, тем чаще встречается МКБ. Примерно 0,1% госпитализируется по поводу МКБ.

2. Какая ситуация в России?

В России за последние десять лет распространенность мочекаменной болезнью увеличилась примерно на четверть (25%) и продолжает неуклонно расти. Сегодня в России от этого заболевания страдает от 1 до 3процентов населения. Что это значит? Учитывая, что каждый из нас общается с 200 — 250 человек, то каждый из нас имеет 3-5 знакомых с МКБ.

3. Кто подвержен мочекаменной болезни? Какие факторы риска Вы можете назвать?

Мужчины немного чаще страдают МКБ. Говоря о факторах риска то это в основном малоподвижный образ жизни и питание. Питание, количество и качество употребляемой жидкости. Вообще по статистике распространённости МКБ можно судить о рационе питания. Например, внедрение в рацион питания картофеля в 16 -17 веках ознаменовалось увеличением заболеваемости мочекаменной болезни и как следствие появление специальности — камнерезов (людей, предлагавших услуги по удалению камней).

4. Есть ли генетическая предрасположенность к МКБ? Как это узнать?

По мнению ряда учёных, мочекаменная болезнь вызвана генетическими причинами не менее, чем на 50 процентов. Самый простой способ узнать об этом у родственников. Наличие прямых родственников с МКБ значимо увеличивает риск развития этого заболевания. Если у ваших родственников была мочекаменная болезнь следует употреблять больше жидкости, устранить избыточную массу тела и конечно же заниматься физической культурой – максимально устранить факторы риска развития МКБ.

Кроме того, существует ряд генетических тестов. С помощью них мы можем определить гены, которые связаны с развитием МКБ, например, уроген.

5. Если исключить эти факторы риска, можно ли снизить риск возникновения МКБ?

Однозначно да. В ходе исследований было установлено, что отказ от употребления сладких газированных напитков (менее 1 раза в неделю) сокращает риск развития МКБ более чем в 3 раза. Если же полностью оптимизировать рацион, то риск развития мочекаменной болезни можно свести к минимуму. Кроме того, это сделать крайне необходимо, поскольку образование камня свидетельствует о серьёзных нарушениях обменных процессов, разрушающих весь организм. Мочекаменная болезнь — это не столько вопрос наличия камня в мочевыводящих путях. Мочекаменная болезнь — это признак серьёзного нарушения обмена веществ, ассоциированных с такими заболеваниями как атеросклероз, инфаркт, инсульт, онкологические заболевания. Наличие хотя бы одного эпизода образования камня повышает риск развития инфаркта на 38 процентов, а риск развития рака почки на 40 процентов.

6. Какие новые методы лечения МКБ существуют в настоящее время?

Лечении МКБ состоит из удаления самого конкремента и лечения тех процессов, которые привели к камнеобразованию. В удалении конкрементов урологи добились определённых успехов это и дистанционная литотрипсия (без внедрения в человека) и различные методы лечения используя естественные мочевые пути (контактная литотрипсия) и миниинвазивные операции-перкутанная нефролитолапаксия. Сегодня можно удалить камни практически любых размеров.

В лечении обменных нарушений так же есть значительные успехи. Несмотря на это, на сегодняшний день в мире только в течении 5 лет камни вновь образуются у 50 процентов пациентов. Лечение мочекаменной болезни — это комплексный процесс от оценки питания до тщательного изучения обменных процессов в организме путём анализа мочи и крови.

7. Можно ли избавиться от МКБ медикаментозными методами, без операций?

В последнее время у урологов появились современные медикаменты, позволяющие растворить конкременты. Как ни странно, для достижения эффекта полного растворения камня необходимо активное участие пациента в своём лечении и четкое исполнение инструкций врача.

8. Как избежать рецидивов образования камней?

Профилактика рецидивов необходимая и весьма непростая задача. Особое внимание необходимо уделять лечению не самой болезни, а то что вызвало образование камней, поскольку эти нарушения не только вызывают рецидив камней, но и такие заболевания как инфаркт, инсульт, онкологические заболевания. В каждом случае составляется индивидуальная программа коррекции нарушений обмена веществ на основе анализов крови, мочи и гастрономических привычек.

 

Редакция сайта

«НМИЦ радиология» Минздрава России

Кратко об обмене веществ

Хороший обмен веществ, плохой обмен веществ, стимулирование или ускорение обмена веществ и т.п. Данные понятия на слуху у каждого, при этом употребляем мы их чаще всего, не осознавая на самом деле, что же они значат, и трактуем их неправильно, поскольку обмен веществ – это далеко не процесс пищеварения, как все полагают.

Обмен веществ или по-другому метаболизм является основой всех жизненно важных процессов, протекающих в нашем теле. Под метаболизмом, грубо говоря, понимают все биохимические процессы, происходящие внутри клеток. Другими словами: то, из чего состоит наша пища, усваивается внутри клеток, т.е. распадается и используются для построения чего-то нового.

Наш организм заботится о себе сам, используя поступившие с пищей макро- и микроэлементы, витамины и минералы или прибегая к помощи уже имеющихся резервов. Все это необходимо для обеспечения надлежащей работы всех систем и органов и оптимального протекания всех процессов. При этом особую роль в обмене веществ играют гормоны и ферменты. Именно нервная и гормональная системы организма регулируют все обменные процессы. Влияют на метаболизм и факторы окружающей среды, к примеру, температура. При этом самым важным органом для всех обменных процессов является печень.

​Обмен веществ – это не процесс пищеварения

Чтобы должным образом выполнять все свои задачи, наш организм нуждается в энергии. Ее источниками являются такие макронутриенты, как углеводы, жиры и белки, которые поступают с продуктами питания.

Безусловно, процесс пищеварения в какой-то мере является предпосылкой для обмена веществ, поскольку именно в желудке и кишечнике питательные вещества расщепляются на составляющие: углеводы – до простых сахаров, белки или тот же протеин – до аминокислот, жиры – до жирных кислот и глицеридов. Происходит это в силу того, что кишечник в состоянии усваивать нутриенты только в расщепленной форме, которая способствует их последующему впитыванию в кишечнике и всасыванию в кровь.

Кровоток выступает в роли своеобразного распределителя питательных веществ во все клетки организма. Именно поэтому, когда речь заходит об обмене веществ, имеется в виду процесс, наступающий после пищеварения, всасывания в кровоток и попадания в клетки, т.е. процесс, происходящий внутри клетки.

Основные фигуранты обмена веществ: углеводы, белки, жиры, минералы

Существуют различные виды обмена веществ, в зависимости от того, что перерабатывается:

• Углеводный обмен

  В процессе пищеварения сложные углеводы, поступающие с пищей, расщепляются до простых сахаров. Молекулы сахара попадают через кровь в клетки, где собственно и происходит углеводный обмен. Из простых сахаров наше тело получает энергию. В случае если, энергии достаточно, они накапливаются в печени и мышцах, соединяясь снова в полисахариды.

• Белковый обмен

  В процессе расщепления белка получаются аминокислоты, которые также через кровь попадают в клетки. Там они служат либо источником «топлива», либо материалом для построения мышц, а также образования гормонов и ферментов. Именно поэтому самым популярным продуктом в спортивном питании является протеин.

• Жировой обмен

  Жир используется в качестве источника энергии, а также как основной накопитель энергии. Кроме того, он участвует в образовании гормонов и сигнальных веществ, а то, в чем наше тело не нуждается, откладывается в жировых клетках на «черный день».

• Обмен минералов

  В качестве примера можно привести обмен кальция и фосфора, участвующих в укреплении костной и зубной ткани. Кроме того, ионы кальция незаменимы при обеспечении работы мышц.

Анаболический и катаболический обмен веществ

В связке с обменом веществ часто используются понятия анаболизм и катаболизм, которые являются формами метаболизма.

• Анаболизм

  Так называют процесс образования веществ в организме всех живых существ. В качестве примера можно привести углеводный обмен: часть простых сахаров, проникающих в клетки из кровотока, снова образуют в печени и мышцах полисахариды и накапливаются в них именно в такой форме.

  Часто под анаболизмом в узком смысле понимают белковый обмен на уровне мышечной ткани.

• Катаболизм

  Под катаболизмом понимают расщепление сложных веществ до простых с целью производства энергии. Другими словами: накапливаемые питательные вещества, в случае острой необходимости, распадаются на составляющие и используются в качестве источника энергии.

  В условиях анаболзизма простые сахара соединяются до полисахаридов и накапливаются в печени и мышцах, а в условиях катаболизма они расщепляются до глюкозы и используются как топливо для мышц.

• Нарушение обмена веществ

  Нарушение обмена веществ происходит тогда, когда усвоение некоторых веществ протекает не так как следует. Такие процессы провоцируют развитие различных заболеваний. К примеру, формирование сахарного диабета связано с нарушением углеводного обмена.

• Обмен веществ в покое

  Человек нуждается в большом количестве энергии для поддержания оптимальной работы всех систем организма в любом состоянии, в первую очередь состояния покоя. Именно поэтому существует такое понятие, как обмен веществ в состоянии покоя, который генетически обусловлен. Не зря есть люди, у которых от рождения быстрый обмен веществ, что позволяет им питаться как угодно и при этом не переживать за лишние килограммы, поскольку хороший метаболизм позволяет им это делать. Таких людей можно назвать везунчиками, в отличие от тех, кто изначально страдает от того, что обмен веществ настолько медленный, что даже при условии правильного питания тяжело следить за своим весом. Таким образом, данный процесс различен от человека к человеку и варьируется от 800 до 4700 ккал, сжигаемых в состоянии покоя.

Что влияет на обмен веществ?

• Половая принадлежность

  В основном у мужчин мышечной массы больше, чем жировых отложений, поэтому чаще всего у них более быстрый обмен веществ, чем у женщин.

• Возраст

  Как известно, сухая мышечная масса всегда сжигает больше калорий, чем жировая ткань. Поскольку по мере взросления объем мышц сокращается, снижается и скорость сжигания калорий и соответственно замедляется метаболизм. Чтобы предупредить наступление таких процессов, необходимо по возможности больше двигаться и тренироваться, особенно актуально это для всех, кому уже исполнилось 25 лет.

• Генетическая предрасположенность

  Некоторым везет с рождения и у них быстрый обмен веществ. Такие люди даже не задумываются о том, что едят, поскольку хороший метаболизм справляется со всем, чтобы они не съели. Но это вовсе не значит, что те, кому не так посчастливилось, должны смириться с реальностью и ничего не делать, чтобы улучшить положение дел. В помощь людям с медленным метаболизмом существуют нагрузки, направленные на увеличение силы и выносливости, что значительно помогает ускорить обмен веществ.

• Жизненные обстоятельства

  Некоторые жизненные обстоятельства могут оказать влияние на метаболизм. К примеру, прием медикаментов, в особенности тех, которые направлены на борьбу с депрессией, может спровоцировать замедление метаболизма. Такой же эффект оказывает пропуск отдельных приемов пищи, а также голодание.

  Если вы пропускаете прием пищи, ваше тело переходит в «режим выживания». В таких условиях замедляется обмен веществ с целью экономии калорий, поскольку существует нехватка продуктов питания, из которых можно черпать энергию для работы. Поэтому ни в коем случае нельзя практиковать такую схему питания и стараться питаться маленькими каждые два-три часа, полезные перекусы здесь являются очень кстати.

Итак, обмен веществ – это чрезвычайно сложное сплетение отдельных процессов внутри каждой клетки, от которых зависит надлежащее функционирование всех систем и органов нашего тела. Если обмен веществ нарушен, страдает организм, поэтому крайне важно поддерживать правильный метаболизм. В случае если, у вас уже есть проблемы, то прочитайте нашу статью о том, как повлиять на обмен веществ.

​

Протеин

Купить

Спортивные батончики

Купить

Аминокислоты

Купить

Спортивные батончики

Купить

FIT KIT

Купить

BombBar

Купить

Chikalab

Купить

Maxler

Купить

Optimum Nutrition

Купить

VP laboratory

Купить

Maxler

Купить

Optimum Nutrition

Купить

BSN

Купить

Optimum Nutrition

Купить

FitaFlex

Купить

FIT-Rx

Купить

Что такое метаболизм?

Метаболизм — это термин, который используется для описания всех химических реакций, участвующих в поддержании живого состояния клеток и организма. Обмен веществ можно условно разделить на две категории:

• Катаболизм — распад молекул для получения энергии
• Анаболизм — синтез всех соединений, необходимых клеткам

Метаболизм тесно связан с питанием и доступностью питательных веществ.Биоэнергетика — это термин, который описывает биохимические или метаболические пути, с помощью которых клетка в конечном итоге получает энергию. Формирование энергии — один из жизненно важных компонентов обмена веществ.

Изображение предоставлено: VectorMine / Shutterstock.com

Питание, обмен веществ и энергия

Питание — это ключ к метаболизму. Пути метаболизма зависят от питательных веществ, которые они расщепляют, чтобы произвести энергию. Эта энергия, в свою очередь, требуется организму для синтеза таких молекул, как новые белки и нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК).

Питательные вещества, связанные с метаболизмом, включают такие факторы, как потребности организма в различных веществах, индивидуальные функции организма, необходимое количество и уровень, ниже которого ухудшается состояние здоровья.

Незаменимые питательные вещества поставляют энергию (калории) и поставляют необходимые химические вещества, которые сам организм не может синтезировать. Пища содержит множество веществ, которые необходимы для построения, содержания и восстановления тканей тела, а также для его эффективного функционирования.

Диета нуждается в основных питательных веществах, таких как углерод, водород, кислород, азот, фосфор, сера и около 20 других неорганических элементов. Основные элементы представлены углеводами, липидами и белком. Кроме того, необходимы витамины, минералы и вода.

Углеводы в обмене веществ

Продукты питания содержат углеводы в трех формах: крахмал, сахар и целлюлозу (клетчатку). Крахмал и сахар являются основными и необходимыми источниками энергии для человека. Волокна увеличивают объем рациона.

Ткани организма зависят от глюкозы во всех сферах деятельности. Углеводы и сахара производят глюкозу в результате пищеварения или метаболизма.

Общая реакция горения глюкозы записывается как:

C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6 O ₂ ——> 6 CO ₂ + 6 H ₂ O + энергия

Большинство людей потребляют около половины своего рациона в виде углеводов. Это происходит из таких продуктов, как рис, пшеница, хлеб, картофель и макаронные изделия.

Белки в обмене веществ

Белки являются основными строителями тканей в организме. Они являются частью каждой клетки тела. Белки помогают в структуре клеток, функциях, образовании гемоглобина для переноса кислорода, ферментах для выполнения жизненно важных реакций и множестве других функций в организме. Белки также жизненно важны для снабжения азотом генетического материала ДНК и РНК и производства энергии.

Белки необходимы для питания, поскольку содержат аминокислоты. Из 20 или более аминокислот человеческий организм не может синтезировать 8, и они называются незаменимыми аминокислотами.

К незаменимым аминокислотам относятся:

• Лизин
• Триптофан
• метионин
• Лейцин
• Изолейцин
• Фенилаланин
• Валин
• Треонин

Продукты с высоким содержанием белка — яйца, молоко, соевые бобы, мясо, овощи и зерновые.

Жир в обмене веществ

Жиры — это концентрированные источники энергии. Они производят в два раза больше энергии, чем углеводы или белки, в пересчете на вес.

Функции жиров включают:

• Помогает формировать клеточную структуру;
• Образует защитную подушку и изоляцию вокруг жизненно важных органов;
• Способствует усвоению жирорастворимых витаминов,
• Обеспечение резервного хранилища энергии

Незаменимые жирные кислоты включают ненасыщенные жирные кислоты, такие как линолевая, линоленовая и арахидоновая кислоты. Их нужно принимать с пищей. Насыщенные жиры, наряду с холестерином, участвуют в артериосклерозе и сердечных заболеваниях.

Минералы и витамины в обмене веществ

Минералы, содержащиеся в пищевых продуктах, не вносят непосредственного вклада в энергетические потребности, но важны как регуляторы организма и играют роль в метаболических путях организма. В организме человека содержится более 50 элементов. Было обнаружено, что незаменимыми являются около 25 элементов, а это означает, что их дефицит вызывает определенные симптомы дефицита.

Важные минералы включают:

• Кальций
• фосфор
• Утюг
• Натрий
• Калий
• Хлорид-ионы
• Медь
• Кобальт
• Марганец
• Цинк
• Магний
• Фтор
• Йод

Витамины — это важные органические соединения, которые человеческий организм не может синтезировать сам по себе, и поэтому они должны присутствовать в рационе.Витамины, особенно важные для обмена веществ, включают:

• Витамин А
• B2 (рибофлавин)
• Ниацин или никотиновая кислота
• Пантотеновая кислота

Изображение предоставлено: Siberian Art / Shutterstock.com

Метаболические пути

Химические реакции метаболизма организованы в метаболические пути. Они позволяют преобразовать основные химические вещества из пищи с помощью последовательности ферментов через ряд этапов в другое химическое вещество.

Ферменты имеют решающее значение для метаболизма, потому что они позволяют организмам вызывать желательные реакции, требующие энергии. Эти реакции также связаны с реакциями, высвобождающими энергию. Поскольку ферменты действуют как катализаторы, они позволяют этим реакциям протекать быстро и эффективно. Ферменты также позволяют регулировать метаболические пути в ответ на изменения в клеточной среде или сигналы от других клеток.

Список литературы

Дополнительная литература

Определение метаболизма в химии

Метаболизм — это набор биохимических реакций, участвующих в хранении молекул топлива и преобразовании молекул топлива в энергию.Метаболизм также может относиться к последовательности биохимических реакций, которые соединения претерпевают внутри живой клетки. Слово «метаболизм» происходит от греческого слова « метаболизм» , что означает «изменение».

Анаболизм и катаболизм

Метаболизм или метаболические реакции включают анаболические реакции и катаболические реакции. Анаболические реакции синтезируют или создают соединения, такие как белки, нуклеиновые кислоты, углеводы и липиды. Катаболические реакции расщепляют сложные молекулы на более простые, часто высвобождая при этом энергию.Хорошим примером катаболической реакции является распад глюкозы на пируват путем клеточного дыхания.

Функции обмена веществ

Метаболизм выполняет три ключевые функции:

1. Преобразует пищу в энергию, необходимую для работы клетки и тела.
2. Он превращает пищу в строительные блоки, которые используются для производства молекул, необходимых клетке и организму.
3. Удаляет азотсодержащие отходы.

История

Изучение метаболизма восходит к временам древних греков.В книге Аристотеля «Части животных» описан процесс превращения пищи в пригодные для использования материалы, выделение тепла при использовании пищи и выделение мочи и фекалий. В 1260 году нашей эры Ибн ан-Нафис описал постоянное созидание и растворение в теле в своей работе «Аль-Рисала аль-Канилия фил Сира ан-Набавийя» («Трактат Камиля о биографии Пророка»). Санторио Санторио провел контролируемые эксперименты по метаболизму в 1614 году, которые он изложил в своей книге Ars de statica medicina .Химические механизмы метаболизма не были поняты до 19 века, а структура молекул не была известна до 20 века.

Источники

• Berg, J .; Tymoczko, J .; Страйер, Л. (2002). Биохимия . В. Х. Фриман и компания. ISBN 0-7167-4955-6.
• Rose, S .; Mileusnic, R. (1999). Химия жизни . Penguin Press Science. ISBN 0-14-027273-9.

Метаболизм: определение и обзор — видео и стенограмма урока

Катаболизм

Представьте, что вы едите кусок пиццы пепперони.В этом куске у вас есть несколько ключевых питательных веществ, необходимых для жизни. У вас есть белков , которые содержат аминокислот . У вас есть крахмалов , которые содержат сахара для энергии. У вас также есть жиров , которые можно использовать для производства энергии и гормонов. Но для того, чтобы получить необходимые компоненты (например, аминокислоты и сахар), у вас должен быть способ расщепить эти материалы.

Катаболизм — это процесс разрушения материалов в организме.Когда мы перевариваем пищу , мы расщепляем (или катаболизируем) белки, жиры и крахмалы, чтобы получить полезные компоненты. Это делается путем добавления воды к химическим связям в этих веществах, что представляет собой процесс, известный как гидролиз . Пищевые продукты, которые не перевариваются или не могут быть расщеплены, не могут подвергаться гидролизу в организме.

Анаболизм

Для того, чтобы наши тела функционировали, мы должны иметь возможность производить необходимые нам материалы из тех, которые мы перевариваем.Катаболизируя нашу пищу, мы остаемся с основными компонентами, которые нам нужны для жизни. Например, если у нас есть поврежденные ткани, мы должны производить белки для их лечения. Следовательно, аминокислоты, которые мы получаем с пищей, могут использоваться для восстановления белков. Сахар, полученный путем переваривания крахмалов, может использоваться для производства более крупных сахаров для хранения. Жиры можно воспроизводить для хранения энергии. Все эти материалы производятся в результате анаболизма.

Анаболизм — это процесс производства более крупных веществ из более мелких.Это в некотором смысле противоположность катаболизму в том смысле, что он достигается за счет удаления воды для создания связей. Этот процесс известен как дегидратационный синтез . Посредством синтеза обезвоживания мы можем производить белки, жиры и другие необходимые материалы.

Метаболизм непродовольственных товаров также является важным процессом, необходимым для выживания. Хотя потребление пищи необходимо для жизни, употребление многих лекарств и ядов может нанести вред здоровью организма. Следовательно, способность расщеплять эти материалы и выводить их из организма также является частью метаболизма.

Например, печень отвечает за метаболизм и детоксикацию алкоголя, который может быть ядовитым для организма. Точно так же почки и отвечают за удаление этих материалов через образование мочи. Эта форма метаболизма так же важна, как и процессы, которые используются для усвоения питательных веществ.

Несколько физиологических факторов могут влиять на скорость и эффективность метаболизма в нашем организме. Во-первых, количество и тип потребляемой пищи влияют на скорость метаболизма.Например, жирная пища дольше переваривается в организме. Кроме того, большие порции перевариваются намного медленнее, чем маленькие.

Возраст и пол могут влиять на скорость метаболизма в организме. Мужчины разрушают и восстанавливают материалы быстрее, чем женщины, а молодые люди, как правило, усваивают материалы быстрее, чем люди старшего возраста. Дополнительные факторы включают температуру, наследственность и заболевания, которые могут увеличивать или уменьшать скорость метаболизма в организме.

Сводка

Метаболизм — это сумма всех химических реакций в организме. Катаболизм — это процесс разрушения материалов с целью извлечения необходимых компонентов. Анаболизм , с другой стороны, представляет собой процесс создания более крупных материалов из более мелких компонентов. Метаболизм важен для удаления ядовитых материалов из организма, а также для сохранения здоровых материалов. Наконец, несколько факторов, включая температуру, наследственность, возраст и пол, могут повлиять на скорость метаболизма в организме.

Метаболизм и потеря веса: как вы сжигаете калории

Метаболизм и потеря веса: как сжигать калории

Узнайте, как метаболизм влияет на вес, правду о медленном метаболизме и как сжигать больше калорий.

Персонал клиники Мэйо

Вы, наверное, слышали, что люди винят свой вес в медленном метаболизме, но что это значит? Действительно ли виноват метаболизм? И если да, то можно ли ускорить метаболизм, чтобы сжигать больше калорий?

Это правда, что метаболизм зависит от веса. Но вопреки распространенному мнению, медленный метаболизм редко бывает причиной лишнего веса.

Хотя ваш метаболизм влияет на основные потребности вашего тела в энергии, то, сколько вы едите и пьете, а также какая физическая активность, в конечном итоге, определяют ваш вес.

Метаболизм: преобразование пищи в энергию

Метаболизм — это процесс, с помощью которого ваше тело превращает то, что вы едите и пьете, в энергию. Во время этого сложного процесса калории в пище и напитках объединяются с кислородом, чтобы высвободить энергию, необходимую вашему организму для функционирования.

Даже когда вы отдыхаете, ваше тело нуждается в энергии для всех своих «скрытых» функций, таких как дыхание, циркуляция крови, регулировка уровня гормонов, а также рост и восстановление клеток. Количество калорий, которые ваше тело использует для выполнения этих основных функций, известно как ваш основной уровень метаболизма — то, что вы могли бы назвать метаболизмом.

Несколько факторов определяют ваш индивидуальный основной метаболизм, в том числе:

• Размер и сложение вашего тела. Люди большего размера или с большей мышечной массой сжигают больше калорий даже в состоянии покоя.
• Ваш пол. У мужчин обычно меньше жира и больше мышц, чем у женщин того же возраста и веса, что означает, что мужчины сжигают больше калорий.
• Ваш возраст. По мере того, как вы становитесь старше, количество мышц имеет тенденцию к уменьшению, и жир составляет большую часть вашего веса, замедляя сжигание калорий.

Энергетические потребности для основных функций вашего тела остаются довольно постоянными, и их нелегко изменить.

В дополнение к вашей основной скорости метаболизма, два других фактора определяют, сколько калорий ваше тело сжигает каждый день:

• Пищевая промышленность (термогенез). Переваривание, усвоение, транспортировка и хранение потребляемой вами пищи также требует калорий. Около 10 процентов калорий из углеводов и белков, которые вы потребляете, используются во время переваривания и усвоения пищи и питательных веществ.
• Физическая активность. Физическая активность и упражнения — например, игра в теннис, прогулка в магазин, погоня за собакой и любое другое движение — составляют остальную часть калорий, которые ваше тело сжигает каждый день. Физическая активность, безусловно, является самым изменчивым из факторов, определяющих, сколько калорий вы сжигаете каждый день.

Ученые называют действия, которые вы делаете в течение всего дня, которые не являются преднамеренными упражнениями и бездействием, термогенезом (NEAT). Это занятие включает в себя прогулки из комнаты в комнату, такие занятия, как садоводство и даже ерзание. NEAT составляет от 100 до 800 калорий, используемых ежедневно.

Метаболизм и вес

Может возникнуть соблазн обвинить свой метаболизм в увеличении веса. Но поскольку метаболизм — это естественный процесс, в вашем организме есть множество механизмов, которые регулируют его в соответствии с вашими индивидуальными потребностями.

Только в редких случаях вы получаете чрезмерную прибавку в весе из-за медицинских проблем, замедляющих метаболизм, таких как синдром Кушинга или недостаточная активность щитовидной железы (гипотиреоз).

К сожалению, набор веса — сложный процесс. Скорее всего, это сочетание генетической структуры, гормонального контроля, состава диеты и влияния окружающей среды на ваш образ жизни, включая сон, физическую активность и стресс.

Все эти факторы приводят к дисбалансу в уравнении энергии. Вы набираете вес, когда съедаете больше калорий, чем сжигаете, или сжигаете меньше калорий, чем едите.

Хотя это правда, что некоторые люди, кажется, могут похудеть быстрее и легче, чем другие, все худеют, когда сжигают больше калорий, чем едят.Чтобы похудеть, вам нужно создать дефицит энергии, потребляя меньше калорий или увеличивая количество калорий, которые вы сжигаете за счет физической активности, или и то, и другое.

Более пристальный взгляд на физическую активность и обмен веществ

Хотя у вас нет особого контроля над скоростью вашего основного метаболизма, вы можете контролировать, сколько калорий вы сжигаете за счет своего уровня физической активности. Чем больше вы активны, тем больше калорий сжигаете. На самом деле, некоторые люди с быстрым метаболизмом, вероятно, просто более активны — и, возможно, больше ерзают — чем другие.

Аэробные упражнения являются наиболее эффективным способом сжигания калорий и включают такие виды деятельности, как ходьба, езда на велосипеде и плавание. В качестве общей цели включите в свой распорядок дня не менее 30 минут физической активности.

Если вы хотите похудеть или достичь определенных целей в фитнесе, вам может потребоваться еще больше времени, которое вы тратите на физическую активность. Если вы не можете выделить время для более продолжительной тренировки, попробуйте 10-минутные периоды активности в течение дня. Помните, чем активнее вы будете, тем больше пользы.

Специалисты также рекомендуют выполнять силовые упражнения, такие как тяжелая атлетика, не реже двух раз в неделю. Силовые тренировки важны, потому что они помогают нарастить мышцы. Мышечная ткань сжигает больше калорий, чем жировая ткань.

Любое дополнительное движение помогает сжигать калории. Ищите способы ходить и передвигаться на несколько минут больше каждый день, чем накануне. Чаще подниматься по лестнице и парковаться подальше от магазина — это простые способы сжечь больше калорий. Даже такие занятия, как садоводство, мытье машины и работа по дому, сжигают калории и способствуют снижению веса.

Нет волшебной пули

Не обращайте внимания на пищевые добавки для сжигания калорий или похудания. Продукты, которые утверждают, что ускоряют ваш метаболизм, часто вызывают больше шумихи, чем помогают, а некоторые из них могут вызывать нежелательные или даже опасные побочные эффекты.

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США не требует от производителей пищевых добавок доказывать, что их продукты безопасны или эффективны, поэтому относитесь к ним с осторожностью. Всегда сообщайте своим врачам о любых добавках, которые вы принимаете.

Нет простого способа похудеть. В основе похудения по-прежнему лежат физические нагрузки и диета. Потребляйте меньше калорий, чем сжигаете, и вы худеете.

Диетические рекомендации для американцев рекомендуют сокращать калорийность на 500–700 калорий в день, чтобы терять от 0,5 до 0,7 килограмма в неделю. Если вы можете добавить немного физической активности в свой день, вы достигнете своих целей по снижению веса еще быстрее.

10 ноября 2020 г. Показать ссылки

1. Anthanont P, et al.Предсказывает ли базальный уровень метаболизма прибавку в весе? Американский журнал клинического питания. 2016; 104: 959.
2. Goldman L, et al., Ред. Ожирение. В: Медицина Гольдмана-Сесила. 25-е ​​изд. Филадельфия, Пенсильвания: Сондерс Эльзевир; 2016 г. https://www.clinicalkey.com. По состоянию на 3 августа 2017 г.
3. Похудение. Центры по контролю и профилактике заболеваний. https://www.cdc.gov/healthyweight/losing_weight/index.html. По состоянию на 7 июня 2017 г.
4. Lam YY, et al. Косвенная калориметрия: незаменимый инструмент для понимания и прогнозирования ожирения.Европейский журнал клинического питания. 2017; 71: 318.
5. Брей GA. Этиология и естественное течение ожирения. https://www.uptodate.com/contents/search. По состоянию на 7 августа 2017 г.
6. 2015-2020 диетические рекомендации для американцев. Министерство здравоохранения и социальных служб США и Министерство сельского хозяйства США. https://health.gov/dietaryguidelines/2015/guidelines. По состоянию на 7 июня 2017 г.
7. Руководство по физической активности для американцев, 2008 г. Министерство здравоохранения и социальных служб США.https://health.gov/paguidelines/guidelines/. Проверено 8 августа 2017 г.
8. Что такое избыточный вес и ожирение у взрослых. Национальный институт диабета, болезней органов пищеварения и почек. https://www.niddk.nih.gov/health-information/weight-management/adult-overweight-obesity. Проверено 8 августа 2017 г.
9. Брей GA. Ожирение у взрослых: роль физической активности и упражнений. https://www.uptodate.com/contents/search. По состоянию на 7 августа 2017 г.
10. Ожирение у взрослых, профилактика и лечение.Блумингтон, Миннесота: Институт улучшения клинических систем. https://www.icsi.org/guidelines__more/catalog_guidelines_and_more/catalog_guidelines/catalog_endocrine_guidelines/obesity__adults/. По состоянию на 7 июня 2017 г.
11. Остерегайтесь продуктов, способствующих чудесному похуданию. Управление по контролю за продуктами и лекарствами. https://www.fda.gov/ForConsumers/ConsumerUpdates/ucm246742.htm. По состоянию на 7 августа 2017 г.
12. Литин ГЦ (экспертное заключение). Клиника Мэйо, Рочестер, Миннесота, 9 августа 2017 г.

Узнать больше Подробно

.

Клеточный метаболизм: определение, процесс и роль ATP

Клеткам требуется энергия для движения, деления, размножения и других процессов. Они проводят большую часть своей жизни, сосредоточившись на получении и использовании этой энергии посредством метаболизма.

Клеточный метаболизм

Клеточный метаболизм — это серия процессов, которые происходят в живых организмах, чтобы поддерживать эти организмы.

В клеточной биологии и молекулярной биологии метаболизм относится к биохимическим реакциям, которые происходят внутри организмов с целью производства энергии.Разговорное или пищевое использование метаболизма относится к химическим процессам , которые происходят в вашем теле, когда вы превращаете пищу в энергию.

Хотя термины похожи, есть и различия. Метаболизм важен для клеток, потому что эти процессы поддерживают жизнь организмов и позволяют им расти, воспроизводиться или делиться.

Что такое процесс клеточного метаболизма?

Основными этапами клеточного дыхания у эукариот являются:

• Гликолиз
• Окисление пирувата
• Лимонная кислота или цикл Кребса
• Окислительное фосфорилирование

Основными реагентами являются глюкоза и углекислый газ, а основными продуктами являются глюкоза и диоксид углерода. вода и АТФ.Фотосинтез в клетках — это еще один тип метаболического пути, который организмы используют для производства сахара.

Растения, водоросли и цианобактерии используют фотосинтез. Основные этапы — это светозависимые реакции и цикл Кальвина или светонезависимые реакции. Основными реагентами являются световая энергия, углекислый газ и вода, а основными продуктами являются глюкоза и кислород.

Метаболизм у прокариот может быть разным. Основные типы метаболических путей включают гетеротрофные, автотрофные, фототрофные и хемотрофные реакции.Тип метаболизма прокариот может влиять на то, где он живет и как он взаимодействует с окружающей средой.

Их метаболические пути также играют роль в экологии, здоровье человека и болезнях. Например, есть прокариоты, которые не переносят кислород, такие как C. botulinum. Эти бактерии могут вызывать ботулизм, потому что они хорошо растут в местах, где нет кислорода.

Ферменты: основы

Ферменты — это вещества, которые действуют как катализаторы , ускоряя или вызывая химические реакции.Работа большинства биохимических реакций в живых организмах зависит от ферментов. Они важны для клеточного метаболизма, поскольку могут влиять на многие процессы и способствовать их запуску.

Глюкоза и световая энергия являются наиболее распространенными источниками топлива для метаболизма клеток. Однако метаболические пути не работают без ферментов. Большинство ферментов в клетках являются белками и снижают энергию активации химических процессов.

Поскольку большинство реакций в клетке протекает при комнатной температуре, без ферментов они протекают слишком медленно.Например, во время гликолиза в клеточном дыхании фермент пируваткиназа играет важную роль, помогая переносить фосфатную группу.

Клеточное дыхание у эукариот

Клеточное дыхание у эукариот происходит главным образом в митохондриях. Выживание эукариотических клеток зависит от клеточного дыхания.

Во время гликолиза клетка расщепляет глюкозу в цитоплазме в присутствии кислорода или без него.Он расщепляет шестиуглеродную молекулу сахара на две трехуглеродные молекулы пирувата. Кроме того, гликолиз производит АТФ и превращает NAD + в NADH. Во время окисления пирувата пируваты попадают в митохондриальный матрикс и становятся коферментом A или ацетил-CoA . Это высвобождает углекислый газ и производит больше НАДН.

Во время цикла лимонной кислоты или цикла Кребса ацетил-КоА объединяется с оксалоацетатом с образованием цитрата . Затем цитрат вступает в реакцию с образованием диоксида углерода и НАДН.Цикл также производит FADh3 и ATP.

Во время окислительного фосфорилирования , цепь переноса электронов играет решающую роль. NADH и FADh3 отдают электроны цепи переноса электронов и становятся NAD + и FAD. Электроны движутся по этой цепочке и производят АТФ. В этом процессе также образуется вода. Большая часть производства АТФ во время клеточного дыхания находится на этой последней стадии.

Метаболизм в растениях: фотосинтез

Фотосинтез происходит в клетках растений, некоторых водорослях и некоторых бактериях, называемых цианобактериями.Этот метаболический процесс происходит в хлоропластах благодаря хлорофиллу, и вместе с кислородом он производит сахар. Светозависимые реакции плюс цикл Кальвина или светонезависимые реакции являются основными частями фотосинтеза. Это важно для общего здоровья планеты, потому что живые существа полагаются на кислород, производимый растениями.

Во время светозависимых реакций в тилакоидной мембране хлоропласта пигменты хлорофилла поглощают световую энергию.Они производят АТФ, НАДФН и воду. Во время цикла Кальвина или светонезависимых реакций в строме АТФ и НАДФН помогают производить глицеральдегид-3-фосфат, или G3P, который в конечном итоге становится глюкозой.

Как и клеточное дыхание, фотосинтез зависит от окислительно-восстановительных реакций , которые включают перенос электронов и цепь переноса электронов.

Существуют разные типы хлорофилла, наиболее распространенными из которых являются хлорофилл a, хлорофилл b и хлорофилл c.Большинство растений содержат хлорофилл А, который поглощает волны синего и красного цветов. Некоторые растения и зеленые водоросли используют хлорофилл b. Вы можете найти хлорофилл c в динофлагеллятах.

Метаболизм у прокариот

В отличие от людей и животных, прокариоты различаются по потребности в кислороде. Некоторые прокариоты могут существовать без него, а другие зависят от него. Это означает, что они могут иметь аэробный (требующий кислорода) или анаэробный (не требующий кислорода) метаболизм.

Кроме того, некоторые прокариоты могут переключаться между двумя типами метаболизма в зависимости от обстоятельств или окружающей среды.

Прокариоты, метаболизм которых зависит от кислорода, — это облигатные аэробы . С другой стороны, прокариоты, которые не могут существовать в кислороде и не нуждаются в нем, — это облигатные анаэробы . Прокариоты, которые могут переключаться между аэробным и анаэробным метаболизмом в зависимости от наличия кислорода, — это факультативных анаэробов .

Молочная ферментация

Молочная ферментация — это тип анаэробной реакции, производящей энергию для бактерий.В ваших мышечных клетках также происходит ферментация молочной кислоты. Во время этого процесса клетки производят АТФ без кислорода посредством гликолиза. Процесс превращает пируват в молочную кислоту и производит НАД + и АТФ.

Этот процесс находит множество применений в промышленности, например, в производстве йогурта и этанола. Например, бактерии Lactobacillus bulgaricus помогают производить йогурт. Бактерии сбраживают лактозу, сахар в молоке, с образованием молочной кислоты. Это делает молочный сгусток и превращает его в йогурт.

Каков метаболизм клеток у различных типов прокариот?

Прокариоты можно разделить на разные группы в зависимости от их метаболизма. Основные типы — гетеротрофный, автотрофный, фототрофный и хемотрофный. Однако всем прокариотам для жизни по-прежнему нужен какой-то тип энергии или топлива .

Гетеротрофные прокариоты получают органические соединения от других организмов для получения углерода. Автотрофные прокариоты используют углекислый газ в качестве источника углерода.Многие могут использовать для этого фотосинтез. Фототрофные прокариоты получают энергию от света.

Хемотрофные прокариоты получают энергию от химических соединений, которые они расщепляют.

Анаболические и катаболические

Вы можете разделить метаболические пути на анаболические и катаболические категории. Анаболические означают, что они требуют энергии и используют ее для создания больших молекул из маленьких. Катаболический означает, что они выделяют энергию и разбивают большие молекулы на более мелкие.Фотосинтез — это анаболический процесс, а клеточное дыхание — это катаболический процесс.

Эукариоты и прокариоты зависят от клеточного метаболизма, чтобы жить и развиваться. Хотя их процессы различны, они оба либо используют, либо создают энергию. Клеточное дыхание и фотосинтез — наиболее распространенные пути, наблюдаемые в клетках. Однако у некоторых прокариот разные метаболические пути, которые уникальны.

Что такое метаболизм? | ПОПСУГАР Фитнес

Скорее всего, вы слышали слово «метаболизм» в разговорах о здоровье и фитнесе; черт возьми, вы, наверное, даже использовали его сами.Но что это на самом деле означает? Мы не пытаемся вдаваться в подробности о вас, но когда дело доходит до вашего здоровья, важно понимать, как работает ваше тело. Чтобы дать вам точное определение того, что такое метаболизм, как он работает, и если вы действительно можете его повысить или нет, POPSUGAR поговорил с Авигдором Арадом, доктором философии, RDN, CDE, директором физиолаборатории Mount Sinai.

Что такое метаболизм?

Метаболизм в последнее время вызывает много шума, но важно действительно понимать, что это такое.Вкратце: «Метаболизм связан со способностью производить энергию из жира, сахара, белка, а также накапливать энергию», — сказал доктор Арад POPSUGAR. И когда вы слышите, как люди говорят об их скорости метаболизма, они говорят о количестве калорий, которые они сжигают за единицу времени, сказал он.

Как работает ваш метаболизм

Теперь, когда мы выяснили, что такое ваш метаболизм, важно знать, как он работает. В своей самой упрощенной форме метаболизм — это процесс, в котором ваше тело «принимает запасенную энергию, содержащуюся в пище и жидкости, и преобразует ее в полезную или запасенную в организме энергию», — сказал доктор.- сказал Арад. Это означает, что каждый раз, когда вы что-то едите — кусок пиццы, смузи, любимую закуску — ваше тело превращает эту пищу и жидкость в энергию, а затем эта энергия будет либо сразу использована, либо сохранена.

Если ваше тело использует энергию в краткосрочной перспективе, она превращается в сахар и фосфокреатин — энергию, которая позволяет АТФ (непосредственному источнику энергии для упражнений) повторно синтезироваться — и используется в качестве непосредственного источника энергии. Если его не использовать сразу, он будет храниться в виде жира в течение длительного времени.- объяснил Арад.

Что на самом деле означает быстрый или медленный метаболизм

Еще одна важная вещь, которую вы должны знать о метаболизме, — это скорость, с которой организм производит энергию из жира, сахара и белка, будет варьироваться от человека к человеку. «Обычно, когда люди говорят о метаболизме, они говорят о том, насколько хорошо они производят энергию. Чем больше энергии вы производите, тем выше (или быстрее) ваш метаболизм и чем меньше энергии вы производите, тем медленнее ваш метаболизм», он сказал.

Чтобы определить, какой у вас метаболизм — быстрый или медленный, вам следует подумать о том, чтобы пройти тест на метаболизм в покое (обычно 250 долларов, но ставки могут отличаться) в специализированных клиниках, таких как Fitnescity.

Как ускорить метаболизм

Мы рассмотрели основы метаболизма, и теперь пришло время ответить на вопрос на миллион долларов: можете ли вы повысить свой метаболизм? Да, действительно можно ускорить метаболизм, но добавление острого соуса ко всему не сработает. По словам доктораАрад, вы можете повысить свой метаболизм, употребляя больше полезных жиров и белков, потребляя меньше сахара и включив больше силовых тренировок в свой распорядок тренировок (вот четырехнедельный план для новичков).

Источник изображения: Getty / Peter Griffith

Метаболизм

— Определение | OpenMD.com

Сумма химических изменений, происходящих в тканях организма, состоящая из анаболизма (биосинтеза) и катаболизма; накопление и распад молекул для использования организмом.

CRISP Тезаурус

Национальные институты здравоохранения, 2006 г.

(метаболический процесс) Химические реакции и пути, включая анаболизм и катаболизм, с помощью которых живые организмы трансформируют химические вещества.Метаболические процессы обычно трансформируют небольшие молекулы, но также включают макромолекулярные процессы, такие как репарация и репликация ДНК, а также синтез и распад белка. [GOC: go_curators, ISBN: 0198547684]

Словарь генных онтологий

Консорциум генных онтологий, 2017

Химические реакции, которые происходят во всех живых организмах для поддержания жизни.Примером может служить преобразование пищи в энергию, необходимую организму для функционирования.

Гарвардский словарь медицинских терминов

Harvard Medical Publishing, 2011 г.

Химические реакции в живых организмах, посредством которых обеспечивается энергия для жизненно важных процессов и деятельности, а также усваивается новый материал.

Предметные рубрики NLM Medical

Национальная медицинская библиотека США (NLM), 2018

(Промежуточный метаболический процесс) Все реакции в организме, связанные с хранением и выработкой метаболической энергии, а также с биосинтезом низкомолекулярных соединений, соединений-накопителей энергии и основных материалов, необходимых для важных жизненных процессов.Он не включает синтез нуклеиновой кислоты и белка.

Тезаурус NCI

Национальный институт рака США (NCI), 2017

Химические изменения, происходящие в клетке или организме. Эти изменения создают энергию и материалы, необходимые клеткам и организмам для роста, воспроизводства и сохранения здоровья.