Питание и законы сохранения постоянства молекулярного состава организма

В своей работе, посвященной главным итогам развития биологических наук в XIX в., И. М. Сеченов писал, что классическая теория питания опирается на основные законы сохранения материи и энергии по отношению к биологическим системам. Применительно к живым организмам можно было бы говорить и о законе сохранения их молекулярного состава.

Система, существующая благодаря непрерывному расходу энергии и материалов, нуждается в их постоянном восстановлении. Поэтому представления о питании в той форме, в какой они были сформулированы к концу XIX в., заключались в следующем. Во-первых, поток поступающих веществ должен быть хорошо сбалансирован с их расходом. Во-вторых, поток поступающих веществ должен представлять собой хорошо сбалансированную смесь, которая наилучшим образом поддерживала бы химическое равновесие в организме (табл. 2.2). В упрощенном виде такой балансный подход сводится к тому, что пищевые вещества, поступающие в организм, должны компенсировать их потери, связанные с основным обменом, внешней работой, а для молодых организмов - еще и с ростом. Иными словами, теория сбалансированного питания базируется на том, что в организм должен поступать такой набор веществ, который возмещает вещества, расходуемые на построение структур тела и на работу. Следовательно, балансный подход связан с поддержанием постоянства молекулярного состава живых систем.

Соответствие поступления и расхода пищевых веществ является не только важнейшим условием длительного существования биологических систем, но и важнейшим условием эффективности питания, например парентерального питания человека. В то же время представления о таком, казалось бы, идеальном питании будут нами сопоставлены с некоторыми весьма существенными наблюдениями биологов и клиницистов, которые неизбежно приводят к неожиданным и парадоксальным выводам о его недостаточности.

Таблица 2.2

Средние потребности взрослого человека в пищевых веществах в соответствии с формулой сбалансированного питания (по: Покровский, 1974)

 

Вода (мл) 1750-2200

в том числе:

питьевая вода, чай, кофе и т.д. 800-1000

супы 250-500

продукты питания 700

 

Белки (г) 80-100

в том числе животные 50

 

Незаменимые аминокислоты (г):

триптофан 1

треонин 2-3

лейцин 4-6

лизин 3-5

изолейцин 3-4

метионин 2-4

 

валин 3-4

фенилаланин 2-4

 

Заменимые аминокислоты (г):

гистидин 1.5-2

серин 3

 

аргинин 5-6

глутаминовая кислота 16

 

цистин 2-3

 

аспарагиновая кислота 6

тирозин 3-4

пролин 5

аланин 3

гликокол 3

 

Углеводы (г) 400-500

в том числе:

крахмал 400-450

сахар 50-100

 

Органические кислоты (г)

(лимонная, молочная и др.) 2

 

Балластные вещества (г)

(клетчатка, пектин и др.) 25

 

Жиры (г) 80-100

в том числе:

растительные 20-25

незаменимые полиненасыщенные

жирные кислоты 2-3

холестерин 0.3-0.06

фосфолипиды 5

 

Минеральные вещества (мг):

кальций 800-1000

марганец 5-10

фосфор 1000-1500

хром 2-2.5

натрий 4000-6000

медь 2

калий 2500-5000

кобальт 0.1-0.2

хлориды 5000-7000

молибден 0.5

магний 300-500

селен 0.5

железо 15

фториды 0.5-1.0

цинк 10-15

иодиды 0.1-0.2

 

Витамины (мг):

аскорбиновая кислота (С) 50-70

тиамин (B1) 1.5-2.0

рибофлавин (В2) 2.0-2.5

ниацин (РР) 15-25

пантотенат (В3) 5-10

пиридоксин (В6) 2-3

кобаламин (В12) 0.002-0.005

биотин 0.15-0.30

холин 500-1000

рутин (Р) 25

фолацин (В9) 0.2-0.4

витамин D (различные формы) 0.0025-0.1

(100-400 ME)

витамин А (различные формы) 1.5-2.5

каротины 3.0-5.0

витамин Е (различные формы) 10-20 (5-30)

витамин К (различные формы) 0.2-0.3

липоевая кислота 0.5

инозит (г) 0.5-1.0

 

Общая калорийность (ккал) 3000

 

Интересно, что идея гомеостаза была наиболее отчетливо сформулирована именно теми учеными, которые экспериментально исследовали процессы пищеварения и питания. В этой связи прежде всего следует упомянуть Клода Бернара и И. П. Павлова.

Итак, в основе классической теории лежит представление, что питание служит поддержанию молекулярного состава организма на определенном физиологическом уровне или, точнее, в пределах определенного физиологического интервала. Это предполагает возмещение энергетических и пластических потерь, а также потребностей, связанных с ростом. Однако какова бы ни была интерпретация, постулировалось, что чем точнее сбалансированы поступление и расход пищевых веществ, тем ближе к идеалу питание. Из этих положений вытекало несколько следствий. На этой же основе оказалось возможным сформулировать представления о пищевых потребностях разных организмов и о рациональных типах пищи и питания для людей, живущих в различных климатических условиях, выполняющих разную физическую нагрузку, страдающих теми или другими заболеваниями.

Позволим себе привести несколько примеров. Так, химический состав пищи работающих людей разного возраста несколько различен и для более молодых лиц характеризуется, в частности, несколько увеличенной квотой белков, животных жиров и углеводов (Григоров и др., 1988).

Для удовлетворения минимальной потребности взрослых лиц в белке экспертная комиссия (FAO/WHU..., 1973) рекомендовала в сутки в среднем потреблять 0.57 г белка в расчете на 1 кг массы тела для мужчин и 0.45-0.52 г - для женщин. Баланс нутриентов в питании детей существенно отличается от такового в более взрослом возрасте. Например, детям в возрасте 3-6 мес. требуется почти в 2 раза больше белка, чем в возрасте около года (табл. 2.3).

Таблица 2.3. Потребности в белке и аминокислотах в зависимости от возраста (по: FAO/WHO..., 1973) Компонент пищи Количество потребляемого вещества в возрасте 3-6 мес. 10-12 мес. Взрослые Белок (г/кг массы тела) 1.85 0.80 0.57 Аминокислоты (мг/кг массы тела):

 

изолейцин 70 30 10 лейцин 161 45 14 лизин 103 60 12 метионин + цистин 58 27 13 фенилаланин + тирозин 125 27 14 треонин 87 35 7 триптофан 17 4 4 валин 93 33 10 Общая потребность в аминокислотах 714 261 84 Отношение общей потребности в аминокислотах к потребности в белке 0.39 0.33 0.15

В целом человек генетически и метаболически адаптирован к самым разным рационам. В связи с тем что в ходе эволюции он полагался на локальные пищевые ресурсы, получили развитие разные типы питания. Вместе с тем сопоставление ряда рекомендованных диет не выявило значительных различий. Это видно, в частности, из табл. 2.4, где представлены сведения о потреблении белка жителями многих стран.

Таблица 2.4. Рекомендованное потребление белка жителями разных стран в возрасте 18-35 лет при умеренной работе (по: Haenel, 1979) Страна Количество белка (г/сутки) Мужчины Женщины Великобритания 68 55 Венгрия 80 80 ГДР 85 75 Дания 55 46 Италия 64 53 Испания 37 29 Канада 56 44 Нидерланды 65 55 Норвегия 65 55 Польша 75 70 Румыния 70 70 СССР 99 98 США 56 48 Финляндия 60 50 ФРГ 63 54 Чехо-Словакия 90 80 Швеция 65 55 Япония 70 60

Примечание. Цифры приведены из расчета 0.82 г белка на 1 кг массы тела для мужчин и 0.75 г - для женщин. «Относительное количество белка» - 70 г/кг. Средняя масса тела мужчин - 70 кг, женщин - 60 кг. Разница в рекомендованном суточном потреблении белка обусловлена национальными различиями, а также различиями в рекомендованном потреблении белка в расчете на 1 кг массы тела, в определении «относительного количества белка» диеты, в уровне безопасности.

 

Итак, представляется, что приведенный нами документальный материал в достаточной мере иллюстрирует основной состав диет, сконструированных в рамках теории сбалансированного питания.

Пища

Пища - трудно определяемое биологическое понятие, тесно связанное со сведениями об особенностях питания особи данного вида и популяции. Пищей в первом приближении называется сложная смесь неорганических и органических веществ, получаемых организмами из окружающей среды и используемых для построения и возобновления тканей, поддержания жизнедеятельности и восполнения расходуемой энергии. Некоторые из этих веществ в свою очередь достаточно сложны по своему химическому составу. Описание диеты как смеси ингредиентов позволило развить методы химического анализа трех основных типов пищевых веществ - белков, углеводов и жиров. Однако химический анализ композиции пищи не может быть полным без учета многочисленных микрокомпонентов, в том числе витаминов, минеральных элементов, многих известных и еще неизвестных кофакторов и других веществ, которые необходимы для эффективного питания.

Для теории сбалансированного питания важно, что пища состоит из нескольких основных компонентов, разных по своему биологическому значению: 1) собственно пищевых веществ - белков, углеводов, жиров, витаминов и т.д.; 2) балластных веществ; 3) вредных (токсических) соединений (рис. 2.1). Если ценная часть пищи - это нутриенты, необходимые для метаболизма, то пища в соответствии с классической теорией может быть очищена от балласта.

 

 

Классическая теория сбалансированного питания, по крайней мере на достаточно высоком уровне развития, позволяла ответить на вопросы, какими должны быть идеальная пища (см. гл. 5) и минимально достаточный рацион, какие дефекты пищи и в какой степени будут отражаться на функциях организма или могут оказаться несовместимыми с жизнью. Действительно, дефектная пища, состоящая из набора веществ, лишенных определенных необходимых компонентов, могла вызывать заболевания и даже смерть экспериментальных животных. С другой стороны, искусственная диета, характеризуемая как полноценная в свете теории сбалансированного питания, могла неопределенно долго поддерживать жизнь не только данной особи, но и воспроизводимого ею потомства. Однако, как будет показано далее, такой подход к составу пищи содержал в себе ошибки, которые кажутся очевидными для объективного наблюдателя, если он перейдет на позиции новой теории адекватного питания (см. гл. 3).