метаболизм кишечника что это

Микробиота кишечника: ключевой регулятор метаболических заболеваний

Кишечная микробиота и нарушение обмена веществ

Микробиота кишечника: ключевой регулятор метаболических заболеваний

Резюме

Распространенность ожирения и диабета 2 типа, двух тесно связанных метаболических нарушений, растет во всем мире. За последнее десятилетие связь между этими расстройствами и микробиотой кишечника стала основным направлением биомедицинских исследований, при этом недавние исследования продемонстрировали фундаментальную роль кишечной микробиоты в регуляции и патогенезе метаболических нарушений. Однако из-за сложности сообщества микробиоты основные молекулярные механизмы, с помощью которых микробиота кишечника связана с метаболическими нарушениями, остаются плохо изученными. В этом обзоре мы обобщаем недавние исследования, в которых изучается роль микробиоты как у людей, так и у животных моделей болезней, и обсуждаем соответствующие терапевтические цели для будущих исследований. [Отчеты BMB 2016; 49 (10): 536-541]

Микробиота слизистой оболочки кишечника

Кишечник хозяина уникален тем, что он постоянно подвергается воздействию множества антигенов из ежедневного приема пищи и экзогенных бактерий. Резидентная микробиота кишечника содержит ряд компонентов, способных активировать ответы как врожденного, так и адаптивного иммунитета (3, 9). Например, большинство кишечных бактерий являются грамотрицательными анаэробами, снабженными разнообразными агентами, такими как липополисахариды ( ЛПС ) и жгутики, что позволяет передавать врожденную сигнализацию кишечным эпителиальным клеткам через toll-подобные рецепторы ( TLR ) (10). Сегментированные нитчатые бактерии ( SFB ), внедренные в подвздошную кишку, также могут стимулировать адаптивные ответы Т-хелперов 17 ( TH17 ) и индуцировать выработку антител к иммуноглобулину A ( IgA ) слизистой оболочки (11). Кроме того, бутират, полученный из комменсальных микробов, связан с дифференцировкой регуляторных T (Treg)-клеток в толстой кишке (12).

Микробиота кишечника и нарушения обмена веществ

Чтобы решить эту проблему, с тех пор были приняты эксперименты по трансплантации микробиоты. Первоначальное исследование, проведенное Gordon et al., показало, что конвенционализация мышей без микробов с нормальной микробиотой приводила к увеличению содержания жира в организме и резистентности к инсулину в течение 14 дней, несмотря на снижение потребления пищи (19). Это исследование предоставило первое механистическое доказательство того, что кишечные микробы могут увеличить способность хозяина накапливать жировые отложения. Кроме того, у мышей без микробов, получавших кишечные микробы от тучного донора-близнеца, наблюдалось увеличение общей массы тела и жира, а также метаболических фенотипов, связанных с ожирением, по сравнению с теми, кто получал микробиоту худого близнеца (20). Интересно, что микробиота кишечника худой мыши могла вторгаться в микробиоту тучной мыши и обеспечивать защиту от увеличения веса, но это влияние зависело от диеты. Другие исследования показали, что безмикробные мыши, которым пересажена микробиота, связанная с ожирением, набирали вес, но не до чрезмерного ожирения (21). Таким образом, необходимо учитывать роль диеты и других факторов.

Диета изменяет микробиоту кишечника

Диета является одним из основных факторов ожирения, а также помогает формировать микробиоту кишечника. Исследования на людях за последнее десятилетие показали, что кишечная микробиота быстро реагирует на большие изменения в рационе; во многих случаях состав и функции кишечной микробиоты меняются в течение 1-2 дней (22, 23). Несмотря на такую стремительную динамику, долгосрочные диетические привычки по-прежнему играют решающую роль в определении состава кишечника человека (24), а эффективность конкретной диеты в значительной степени зависит от исходного состава кишечной микробиоты (25).

Обширные исследования показали, что кишечная микробиота традиционного сельского населения (т. е. высоковолокнистая, низкожировая диета) более разнообразна и содержит различные таксоны, чем микробиота западных популяций (т. е. низковолокнистая, высокожировая диета) (26). Сохранение микробного разнообразия с помощью диеты с высоким содержанием клетчатки и низким содержанием жиров позволяет людям максимизировать потребление энергии из клетчатки, а также защищает их от воспаления и неинфекционных заболеваний толстой кишки. Хотя неясно, способствует ли увеличение микробного разнообразия защите от метаболических заболеваний, несколько метагеномных исследований показывают, что улучшение исходов при метаболических заболеваниях связано с увеличением микробного разнообразия (27, 28). Например, группа исследователей секвенировала микробиомы 169 человек с ожирением и 123 человека без ожирения и обнаружила, что люди делятся на две группы: группа с низким уровнем разнообразия микробных генов и группа с высоким разнообразием (27). Люди с меньшим количеством генов, как правило, имели более выраженное ожирение, инсулинорезистентность и дислипидемию, чем люди, содержащие более разнообразную микробиоту кишечника. Кроме того, люди с ожирением и меньшим бактериальным разнообразием со временем прибавляли в весе больше. Эти данные предполагают, что манипулирование разнообразием микробов в кишечнике может быть многообещающим средством улучшения метаболических нарушений.

Регулирования микробных метаболитов

Рис. 1. Взаимодействие между микробиотой кишечника и метаболизмом хозяина. На микробиоту кишечника может влиять целый ряд внешних факторов, в том числе состояние хозяина, тип диеты и медикаментозное лечение. Дисбаланс кишечной микробиоты может привести к серьезным метаболическим нарушениям (например, ожирению), изменяя чувствительность хозяина к инсулину или энергетический гомеостаз.

Микробная регуляция воспаления

Симбионты при метаболических заболеваниях

Таблица 1. Кишечная микробиота, связанная с ожирением

Gordon et al. сообщалось о фенотипах худых мышей, которые коррелировали с видами Bacteroides, такими как B. cellulosilyticus, B. uniformis, B. vulgatus, B. thetaiotaomicron и B. caccae (20). Пероральное введение штамма B. uniformis CECT 7771 улучшало вызванную HFD метаболическую дисфункцию у тучных мышей (62). Наша группа недавно сообщила, что мыши, получавшие HFD-корм, получавшие B. acidifaciens в течение 10 недель, набирали меньше жировой массы и массы тела, чем те, кто получал только PBS (45). Мы предположили, что активируемый пролифератором пероксисом рецептор α ( PPARα )-опосредованное окисление жира в жировых тканях и расширенный период полураспада GLP-1 участвуют в регуляции бактерией B. acidifaciens ожирения хозяина и инсулинорезистентности. Кроме того, метаболиты, секретируемые B. acidifaciens, могут играть критическую роль в поддержании низких уровней дипептидилпептидазы-4 ( DPP-4 ) в кишечнике (45) (Рис. 2). Было бы интересно провести последующее исследование, чтобы выявить лежащие в основе механизмы того, как работают полезные симбионты, а также растворимые факторы, продуцируемые этими бактериями и их перекрестными взаимодействиями.

Рис. 2. Предлагаемый механизм модуляции чувствительности к инсулину хозяина с помощью Bacteroides acidifaciens (BA). Выбранная комменсальная бактерия (например, BA) заставляет кишечные эпителиальные клетки секретировать меньшее количество дипептидилпептидазы-4 ( DPP-4 ) в кишечнике и повышенное количество глюкагоноподобного пептида-1 ( GLP-1 ), что может способствовать гомеостазу глюкозы. В то же время повышенные уровни желчных кислот (например, холата и таурина) могут способствовать активации GLP-1 в кишечнике и активации рецептора α ( PPARα ), активируемого пролифератором пероксисом, через TGR5 в жировой ткани, что в конечном итоге приводит к окислению жира и улучшению чувствительности к инсулину.

Выводы и перспективы

Если учесть связь между диетой, кишечными микробами и болезнями обмена веществ, скорее всего, тут нет ничего простого. Хотя механистические исследования на животных моделях дали ценную информацию и выявили потенциальные терапевтические цели, будущие исследования столкнутся с трудностями, связанными с переводом этих результатов на пациента-человека.

Источник

Метаболизм кишечных газов и его роль в возникновении гастроинтестинальных симптомов

Резюме. Патофизиологические механизмы нарушения метаболизма кишечных газов и их значение в возникновении гастроинтестинальных симптомов все еще дискутабельны. Состав газовой смеси отличается в различных отделах желудочно-кишечного тракта. Основным источником газовой смеси желудка считается воздух, который попадает при глотании. Газовый состав кишечника в значительной степени определяется физиологией микрофлоры, заселяющей его. Характер питания рассматривается как фактор, в значительной степени определяющий газообразование. Результаты ряда исследований свидетельствуют о различии микробного состава у здоровых добровольцев и пациентов с функциональными заболеваниями кишечника. Дальнейшее изучение механизмов газообразования в кишечнике позволит более эффективно воздействовать на основные патогенетические механизмы заболевания, приводящие к возникновению симптомов, связанных с газообразованием.

Введение

Метаболизм кишечных газов представляет собой сложный и строго регулируемый процесс, включающий продукцию, потреб­ление, выделение и утилизацию газа различными отделами кишечника. Несмотря на то что интерес к этой гастроэнтерологической проблеме постоянно возрастает, патофизиологические механизмы нарушения метаболизма кишечных газов и их значение в возникновении гастроинтестинальных симптомов все еще дискутабельны.

На сегодняшний день в англоязычной литературе все чаще упоминается термин «симптомы, связанные с газами» (gas-rela­ted symptoms). Это понятие подразумевает наличие у пациента неспецифических жалоб, возникающих вследствие избытка полостных газов в кишечнике (Chang L. et al., 2001). К таким симптомам можно отнести вздутие живота, флатуленцию (выделение газов), отрыжку воздухом, ощущение растяжения живота и абдоминальный дискомфорт. Эти симптомы продолжают оставаться наиболее частыми проявлениями функциональных заболеваний кишечника, а также некоторых органических поражений желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Дальнейшее изучение физиологии и патофизиологии газообразования в кишечнике позволит приблизиться к пониманию механизмов возникновения таких симптомов, что даст возможность более эффективно воздействовать на основные патогенетические механизмы заболевания.

Механизмы образования кишечных газов

Состав газовой смеси отличается в различных отделах ЖКТ. Основным источником газовой смеси желудка считается воздух, который попадает при заглатывании как во время приема пищи, так и отдельно (Azpiroz F. et al., 2007).

Что касается газового состава кишечника, то он в значительной степени определяется физиологией микрофлоры, заселяющей тот или иной сегмент кишечника. Процессы бактериального гидролиза пищевых ингредиентов и образования газов наиболее интенсивно протекают в толстой кишке, поскольку в норме именно там определяется наибольшее количество микроорганизмов (Gasbarrini A. et al., 2007). Газовая смесь кишечника на более чем 99% состоит из 5 газов, не обладающих запахом — азота, кислорода, углекислого газа, водорода и метана, содержание которых варьирует в широких пределах (таблица) (Lembo T. et al., 1999).

Другие газы, обладающие запахом, такие как аммиак, индол, скатол, летучие амины (путресцин, кадаверин) и короткоцепочечные жирные кислоты присутствуют только в следовых количествах и составляют не более 1% общей газовой смеси кишечника (Hahn B. et al., 1998; Lembo T. et al., 1999). Свободные индол и скатол образуются в кишечнике вследствие бактериальной ферментации триптофана. Часть индола всасывается в кровь и метаболизируется печенью с образованием индоксила и индоксил сульфата. Последний выделяется с мочой в виде калиевой соли, которая получила название «индикан» (Губський Ю.І., 2000). Аммиак также образуется из аминокислот под воздействием ферментов кишечной микрофлоры в результате дезаминирования. Путресцин и кадаверин образуются микроогранизмами путем декарбоксилирования соответственно орнитина и лизина. Короткоцепочечные жирные кислоты (уксусная, пропионовая, масляная, изовалериановая и др.) являются продуктом деградации полисахаридов (Binder H.J., 2010).

Долгое время стереотипно считалось, что именно такие продукты распада аминокислот, как индол и скатол являются первичными компонентами газов с неприятным запахом. Однако в последних исследованиях установлено, что за характерный запах человеческих фекалий ответственны компоненты, в состав которых входит сера — сульфид водорода, диметилсульфид и метантиол (Houghton L.A. et al., 2006).

Еще одним механизмом поступления газов в просвет кишечника может быть их диффузия из кровяного русла. Поскольку образование водорода, углекислого газа и метана может приводить к снижению парциального давления азота в просвете до величин, значительно меньших, чем в крови, то этот газ может диффундировать из сосудистого русла в просвет кишечника (Gasbarrini A. et al., 2009).

Утилизация газов ЖКТ осуществляется за счет таких процессов, как отрыжка, выделение естественным путем, бактериальное потребление и выделение с выдыхаемым воздухом. Последние два механизма требуют особого внимания. Некоторые бактерии не выделяют, а наоборот, потребляют газы, ранее образованные в кишечнике. Так, архебактерии (Methanobrevibacter smithii, Methanosphaera stadtmanae и другие Methanobacteriales) в процессе анаэробного дыхания окисляют молекулярный водород с образованием метана, сульфатредуцирующие бактерии родов Desulfomaculum, Desulfovibrio, Desulfomonas используют водород из просвета кишечника для формирования конечного продукта энергетического обмена — сульфида водорода. Ацетогенные бактерии (некоторые виды клостридий) могут потреблять водород при восстановлении диоксида углерода с формированием уксусной кислоты (Готтшалк Г., 1982; Климнюк С.І. та ін., 2004). Бактерии рода Campylobacter (в том числе Helicobacter pylori) содержат мембранные гидрогеназы, что позволяет им использовать молекулярный водород в дыхательной цепи для аккумуляции энергии (Olson J.W., Maier R.J., 2002; Maier R.J., 2005).

Роль кишечных газов в формировании гастроинтестинальных симптомов

Механизмы, лежащие в основе вздутия и растяжения до сих пор полностью не изучены, однако в настоящее время предполагается, что в патогенезе формирования данных симптомов вовлечено множество факторов, среди которых повышенное газообразование, уменьшение потребления внутрипросветного газа, нарушение моторики ЖКТ и выделения газа, висцеральная гиперчувствительность, нарушение мышечной активности стенки живота. Сейчас хорошо известна зависимость газообразования от характера питания. Так, даже у здоровых лиц некоторые фрукты и овощи (в частности бобовые и фасоль), пшеничная мука, овес, картофель и зерновые, содержащие олигосахариды, не перевариваются ферментами в верхних отделах ЖКТ и, таким образом, становятся доступным субстратом бактериальной ферментации (Gasbarrini A. et al., 2009), что может приводить к вздутию живота.

Повышенное потребление продуктов с высоким содержанием так называемых пищевых волокон (растительная клетчатка, пектин, рафиноза) также может стать источником повышенного газообразования даже у здоровых лиц.

Что качается взаимосвязи между избыточным содержанием кишечного газа и вздутием живота у пациентов с функциональными заболеваниями кишечника, то этот вопрос до сих пор остается открытым. Использование техники отмывания кишечных газов продемонстрировало, что объем газов у пациентов с синдромом раздраженной кишки (СРК) сходный с таковым у здоровых лиц (Caldarella M.P. et al., 2002). В то же время некоторые исследования, основанные на количественном определении кишечных газов при помощи обычной рентгенографии, доказали повышенное содержание газов у пациентов с СРК по сравнению с контролем (Koide A. et al., 2000). В ряде работ продемонстрировано значительное повышение экскреции водорода и метана выдыхаемым воздухом у пациентов с СРК по сравнению с контролем (King T.S. et al., 1998). Хотя в других исследованиях указывается на иные возможные причины возникновения вздутия живота у пациентов с функциональными заболеваниями кишечника, как то: нарушение распределения газов в кишечнике без изменения их объема (Harder H. et al., 2003) и смещение диафрагмы (Accarino A. et al., 2009).

Такая неоднозначность мнений побудила нас к формированию собственного виденья представленной проблемы. Так, при обследовании 51 пациента с диагнозом СРК и диареей (Римские критерии ІІІ) у 21 из них установлен высокий уровень водорода в выдыхаемом воздухе натощак, причем выраженность вздутия живота у таких пациентов имела сильную корреляционную связь с уровнем экскреции водорода (r=0,81; p Коментарі

Источник

Вздутие живота. Как с ним бороться?

Частыми признаками проблем с пищеварением становятся вздутие живота и тяжесть в желудке. Вздутие возникает из-за скопления газов в кишечнике, которое может происходить и в норме. Однако при чрезмерном газообразовании (метеоризме) человек начинает чувствовать дискомфорт и ощущение распирания. Игнорировать проблему однозначно не стоит, даже если она слабо выражена.

Почему возникает вздутие?

Вздутие живота и метеоризм могут быть вызваны разными причинами. Но в любом случае это симптомы, указывающие на возможные проблемы с пищеварительной системой. Повышенным газообразованием сопровождается подавляющее большинство заболеваний желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Одной из причин вздутия может являться аэрофагия – заглатывание воздуха во время еды. Происходить такое может из-за разговоров во время застолий, во время быстрых перекусов на ходу и вследствие таких факторов, как курение, некачественные челюстные протезы и др.

Даже у полностью здоровых людей метеоризм может появляться при употреблении следующих продуктов питания:

Что делать, чтобы вздутие не проявлялось?

Простые правила, снижающие риск возникновения метеоризма:

Перед большим застольем или при переедании о предотвращении вздутия * лучше позаботиться заранее. Для этого можно принять капсулу Креон ® 10000 во время еды или сразу после нее. Активные вещества, которые содержатся в препарате, помогают естественному пищеварению, снижая риск появления дискомфорта и тяжести после приема пищи.

Препараты при вздутии живота

Помочь в борьбе со вздутием живота, вызванным недостатком пищеварительных ферментов, могут препараты, содержащие ферменты, сходные с теми, что вырабатывает наш организм.

Что должен «уметь» препарат для улучшения пищеварения? 5

Преимущества Креон ® :

Узнать подробнее, чем отличается Креон ® от других препаратов «>можно здесь.

Источник

Алгоритм метаболизма

автор: А. Ю. Барановский, д. м. н., профессор, заведующий кафедрой гастроэнтерологии и диетологии Северо-Западного государственного медицинского университета им. И. И. Мечникова, врач высшей категории

Решение организационных вопросов питания у лиц старших возрастов, разработка и назначение индивидуализированных рационов рационального, профилактического и лечебного питания в существенной степени зависит от правильной оценки врачом нутриционного статуса пожилого человека, особенностей состояния обменных процессов. Именно поэтому профессионально грамотный клиницист, участвующий в решении проблем лечебно-профилактического питания у лиц пожилого и старческого возраста, должен быть достаточно хорошо ориентирован в области основ клинической биохимии и физиологии питания стареющего организма.

Белковый обмен

Белки — сложные азотсодержащие биополимеры, мономерами которых служат аминокислоты (органические соединения, содержащие карбоксильные и аминные группы). Их биологическая роль многообразна. Белки выполняют в организме пластические, каталитические, гормональные, транспортные и другие функции, а также обеспечивают специфичность. Значение белкового компонента питания заключается прежде всего в том, что он служит источником аминокислот.

Аминокислоты делятся на эссенциальные и неэссенциальные в зависимости от того, возможно ли их образование в организме из предшественников. К незаменимым аминокислотам относятся гистидин, лейцин, изолейцин, лизин, метионин, фенилаланин, триптофан и валин, а также цистеин и тирозин, синтезируемые соответственно из метионина и фенилаланина. Девять заменимых аминокислот (аланин, аргинин, аспарагиновая и глутамовая кислоты, глутамин, глицин, пролин и серин) могут отсутствовать в рационе, так как способны образовываться из других веществ. В организме также существуют аминокислоты, которые продуцируются путем модификации боковых цепей вышеперечисленных (например, компонент коллагена — гидроксипролин — и сократительных белков мышц — 3-метилгистидин).

Большинство аминокислот имеют изомеры (D- и L-формы), из которых только L-формы входят в состав белков человеческого организма. D-формы могут участвовать в метаболизме, превращаясь в L-формы, однако утилизируются гораздо менее эффективно.

Взаимоотношение аминокислот

По химическому строению аминокислоты делятся на двухосновные, двухкислотные и нейтральные с алифатическими и ароматическими боковыми цепями, что имеет большое значение для их транспорта, поскольку каждый класс аминокислот обладает специфическими переносчиками. Аминокислоты с аналогичным строением обычно вступают в сложные, часто конкурентные взаимоотношения.

Так, ароматические аминокислоты (фенилаланин, тирозин и триптофан) близкородственны между собой. Хотя фенилаланин является незаменимой, а тирозин — синтезируемой из него заменимой аминокислотой, наличие тирозина в рационе как будто бы «сберегает» фенилаланин. Если фенилаланина недостаточно или его метаболизм нарушен (например, при дефиците витамина С) — тирозин становится незаменимой аминокислотой. Подобные взаимоотношения характерны и для серосодержащих аминокислот: незаменимой — метионина — и образующегося из него цистеина.

Триптофан в ходе превращений, для которых необходим витамин В 6 (пиридоксин), включается в структуру НАД и НАДФ, то есть дублирует роль ниацина. Приблизительно половина обычной потребности в ниацине удовлетворяется за счет триптофана: 1 мг ниацина пищи эквивалентен 60 мг триптофана. Поэтому состояние пеллагры может развиваться не только при недостатке витамина РР в рационе, но и при нехватке триптофана или нарушении его обмена, в том числе вследствие дефицита пиридоксина.

Аминокислоты также делятся на глюкогенные и кетогенные, в зависимости от того, могут ли они при определенных условиях становиться предшественниками глюкозы или кетоновых тел (см. табл. 1).

Таблица 1. Классификация аминокислот

Обозначения: Г — глюкогенные, К — кетогенные аминокислоты; * — гистидин незаменим у детей до года; ** — условно-незаменимые аминокислоты (могут синтезироваться из фенилаланина и метионина).

Необходимые азотсодержащие соединения

Поступление азотсодержащих веществ с пищей происходит в основном за счет белка и в менее значимых количествах — свободных аминокислот и других соединений. В животной пище основное количество азота содержится в виде белка. В продуктах растительного происхождения большая часть азота представлена небелковыми соединениями, также в них содержится множество аминокислот, которые не встречаются в организме человека и зачастую не могут метаболизироваться им.

Синтез пуриновых оснований

Человек не нуждается в поступлении с пищей нуклеиновых кислот. Пуриновые и пиримидиновые основания синтезируются в печени из аминокислот, а избыток этих оснований, поступивших с пищей, выводится в виде мочевой кислоты.

Прием белка

Обычный (но не оптимальный) ежедневный прием белка у среднестатистического человека составляет приблизительно 100 г. К ним присоединяется примерно 70 г белка, секретируемого в полость желудочно-кишечного тракта. Из этого количества абсорбируется около 160 г. Самим организмом в сутки синтезируется в среднем 240–250 г белка. Такая разница между поступлением и эндогенным преобразованием свидетельствует об активности процессов обратного восстановления исходного сложного химического соединения из «осколков», образовавшихся при его метаболизме (ресинтеза белков из аминокислот, а аминокислот из аммиака и «углеродных скелетов» аминокислот).

Азотное равновесие

Для здорового человека характерно состояние азотного равновесия, когда потери белка (с мочой, калом, эпидермисом и т. п.) соответствуют его количеству, поступившему с пищей. При преобладании катаболических процессов возникает отрицательный азотный баланс, который характерен для низкого потребления азотсодержащих веществ (низкобелковых рационов, голодания, нарушения абсорбции белка) и многих патологических процессов, вызывающих интенсификацию распада (опухолей, ожоговой болезни и т. п.). При доминировании синтетических процессов количество вводимого азота преобладает над его выведением, и возникает положительный азотный баланс, характерный для детей, беременных женщин и реконвалесцентов после тяжелых заболеваний.

После прохождения энтерального барьера белки поступают в кровь в виде свободных аминокислот. Следует отметить, что клетки слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта могут метаболизировать некоторые аминокислоты (в том числе глутамовую кислоту и аспарагиновую кислоту в аланин). Способность энтероцитов видоизменять эти аминокислоты, возможно, позволяет избежать токсического эффекта при их избыточном введении.

Аминокислоты, как поступившие в кровь при переваривании белка, так и синтезированные в клетках, в крови образуют постоянно обновляющийся свободный пул аминокислот, который составляет около 100 г.

Путь белка

75 % аминокислот, находящихся в системной циркуляции, представлены аминокислотами с ветвящимися цепями (лейцином, изолейцином и валином). Из мышечной ткани в кровоток выделяются аланин, который является основным предшественником синтеза глюкозы, и глутамин. Многие свободные аминокислоты подвергаются трансформации в печени. Часть свободного пула инкорпорируется в белки организма и при их катаболизме вновь поступает в кровоток. Другие непосредственно подвергаются катаболическим реакциям. Некоторые свободные аминокислоты используются для синтеза новых азотсодержащих соединений (пурина, креатинина, адреналина) и в дальнейшем деградируют, не возвращаясь в свободный пул, в специфичные продукты распада.

Роль печени

Постоянство содержания различных аминокислот в крови обеспечивает печень. Она утилизирует примерно ⅓ всех аминокислот, поступающих в организм, что позволяет предотвратить скачки в их концентрации в зависимости от питания.

Первостепенная роль печени в азотном и других видах обмена обеспечивается ее анатомическим расположением — продукты переваривания попадают по воротной вене непосредственно в этот орган. Кроме того, печень непосредственно связана с экскреторной системой — билиарным трактом, что позволяет выводить некоторые соединения в составе желчи. Гепатоциты — единственные клетки, обладающие полным набором ферментов, участвующих в аминокислотном обмене. Здесь выполняются все основные процессы азотного метаболизма: распад аминокислот для выработки энергии и обеспечения глюконеогенеза, образование заменимых аминокислот и нуклеиновых кислот, обезвреживание аммиака и других конечных продуктов. Печень является основным местом деградации большинства незаменимых аминокислот (за исключением аминокислот с ветвящимися цепями).

Инсулиновый ответ

Синтез азотсодержащих соединений (белка и нуклеиновых кислот) в печени весьма чувствителен к поступлению их предшественников из пищи. После каждого приема пищи наступает период повышенного внутрипеченочного синтеза белков, в том числе альбумина. Аналогичное усиление синтетических процессов происходит и в мышцах. Эти реакции связаны прежде всего с действием инсулина, который секретируется в ответ на введение аминокислот и/или глюкозы.

Некоторые аминокислоты (аргинин и аминокислоты с ветвящимися цепями) усиливают продукцию инсулина в большей степени, чем остальные. Другие (аспарагин, глицин, серин, цистеин) стимулируют секрецию глюкагона, который усиливает утилизацию аминокислот печенью и воздействует на ферменты глюконеогенеза и аминокислотного катаболизма. Благодаря этим механизмам происходит снижение уровня аминокислот в крови после поступления их с пищей. Действие инсулина наиболее выражено для аминокислот, содержащихся в кровотоке в свободном виде (аминокислот с ветвящимися цепями), и малозначимо для тех, которые транспортируются в связанном виде (триптофана). Обратное инсулину влияние на белковый метаболизм оказывают глюкокортикостероиды.

Аминокислоты на «экспорт»

Печень обладает повышенной скоростью синтеза и распада белков по сравнению с другими тканями организма (кроме поджелудочной железы). Это позволяет ей синтезировать «на экспорт», а также быстро обеспечивать лабильный резерв аминокислот в период недостаточного питания за счет распада собственных белков.

Особенность внутрипеченочного белкового синтеза заключается в том, что он усиливается под действием гормонов, которые в других тканях производят катаболический эффект. Так, при голодании белки мышц, для обеспечения организма энергией, подвергаются распаду, а в печени одновременно усиливается синтез белков, являющихся ферментами глюконеогенеза и мочевинообразования.

Избыток белка и голодание

Прием пищи, содержащей избыток белка, приводит к интенсификации синтеза в печени и в мышцах, образованию избыточных количеств альбумина и деградации излишка аминокислот до предшественников глюкозы и липидов. Глюкоза и триглицериды утилизируются как горючее или депонируются, а альбумин становится временным хранилищем аминокислот и средством их транспортировки в периферические ткани.

При голодании уровень альбумина прогрессивно снижается, а при последующей нормализации поступления белка медленно восстанавливается. Поэтому хотя альбумин и является показателем белковой недостаточности, он низкочувствителен и не реагирует оперативно на изменения в питании.

7 из 10 эссенциальных аминокислот деградируют в печени — либо образуя мочевину, либо впоследствии используясь в глюконеогенезе. Мочевина преимущественно выделяется с мочой, но часть ее поступает в просвет кишечника, где подвергается уреазному воздействию микрофлоры. Аминокислоты с ветвящимися цепями катаболизируются в основном в почках, мышцах и головном мозге.

Роль мышц

Мышцы синтезируют ежедневно 75 г белка. У среднего человека они содержат 40 % от всего белка организма. Хотя белковый метаболизм происходит здесь несколько медленнее, чем в других тканях, мышечный белок представляет собой самый большой эндогенный аминокислотный резерв, который при голодании может использоваться для глюконеогенеза.

Мышцы являются основной мишенью воздействия инсулина: здесь под его влиянием усиливается поступление аминокислот, увеличивается синтез мышечного белка и снижается распад.

В процессе превращений в мышцах образуются аланин и глутамин, их условно можно считать транспортными формами азота. Аланин непосредственно из мышц попадает в печень, а глутамин вначале поступает в кишечник, где частично превращается в аланин. Поскольку в печени из аланина происходит синтез глюкозы, частично обеспечивающий мышцу энергией, получающийся круго- оборот получил название глюкозо- аланинового цикла.

К азотсодержащим веществам мышц также относятся высокоэнергетичный креатин-фосфат и продукт его деградации креатинин. Экскреция креатинина обычно рассматривается как мера мышечной массы. Однако это соединение может поступать в организм с высокобелковой пищей и влиять на результаты исследования содержания его в моче. Продукт распада миофибриллярных белков — 3-метилгистидин — экскретируется с мочой в течение короткого времени и является достаточно точным показателем скорости распада в мышцах — при мышечном истощении скорость его выхода пропорционально снижается.

Механизм голодания

В отсутствие пищи синтез альбумина и мышечного белка замедляется, но продолжается деградация аминокислот. Поэтому на начальном этапе голодания мышцы теряют аминокислоты, которые идут на энергетические нужды. В дальнейшем организм адаптируется к отсутствию новых поступлений аминокислот (снижается потребность в зависящем от белка глюконеогенезе за счет использования энергетического потенциала кетоновых тел) и потеря белка мускулатуры уменьшается.

Хотите больше новой информации по вопросам диетологии?
Оформите подписку на информационно-практический журнал «Практическая диетология»!

Роль почек

Почки не только выводят конечные продукты азотного распада (мочевину, креатинин и др.), но и являются дополнительным местом ресинтеза глюкозы из аминокислот, а также регулируют образование аммиака, компенсируя избыток ионов водорода в крови.

Глюконеогенез и функционирование кислотно-щелочной регуляции тесно скоординированы, поскольку субстраты этих процессов появляются при дезаминировании аминокислот: углерод для синтеза глюкозы и азот — для аммиака. Существует даже мнение, что именно производство глюкозы является основной реакцией почек на ацидоз, а образование аммиака происходит вторично.

Белок в нервной ткани

Для нервной ткани характерны более высокие концентрации аминокислот, чем в плазме. Это позволяет обеспечить мозг достаточным количеством ароматических аминокислот, являющихся предшественниками нейромедиаторов.

Некоторые заменимые аминокислоты, такие как глутамат (из которого при участии пиридоксина образуется гамма-аминомасляная кислота) и аспартат, также обладают влиянием на возбудимость нервной ткани. Их концентрация здесь высока, при этом заменимые аминокислоты способны синтезироваться и на месте.

Сон после еды

Специфическую роль играет триптофан, являющийся предшественником серотонина. Именно с повышением концентрации триптофана (а следовательно, и серотонина) связана сонливость после еды. Такой эффект особенно выражен при приеме больших количеств триптофана совместно с углеводистой пищей. Повышенная секреция инсулина снижает уровень в крови аминокислот с ветвящимися цепями, которые при преодолении барьера «кровь — мозг» обладают конкурентными взаимоотношениями с ароматическими аминокислотами, но в то же время не оказывает влияния на концентрацию связанного с альбумином триптофана. Благодаря подобным эффектам препараты триптофана могут использоваться в психиатрической практике.

При заболеваниях печени

Ограничение ароматических аминокислот в рационе, в связи с их влиянием на центральную нервную систему, имеет профилактическое значение при ведении пациентов с печеночной энцефалопатией. Элементные аминокислотные диеты с преимущественным содержанием лейцина, изолейцина, валина и аргинина помогают избежать развития белковой недостаточности у гепатологических больных и в то же время не приводят к возникновению печеночной комы.

Основные пластические функции протеиногенных аминокислот перечислены в таблице 2.

Таблица 2. Основные функции аминокислот

Нормы потребления белка

Современные рекомендации по обеспечению пожилых людей и стариков основными питательными веществами, в первую очередь белками, свидетельствуют о целесообразном некотором снижении суточного количества белковых продуктов в пищевом рационе до 0,75–0,8 г/кг веса. Это связано с тем, что интенсивность основных физиологических функций с каждым десятилетием жизни человека после 50 лет снижается почти на 10 % (Rogers J., Jensen G., 2004), потребность белка уменьшается за счет инволюции синтетических и пластических процессов и ферментообразования, продукции гормонов, ряда биологически активных веществ, обеспечения мышечной деятельности и т. д.

Рекомендуемые нормы потребления для белка с учетом приведенных выше показателей составляют 55–62 г/сут (для мужчины весом 77 кг в возрасте 60–70 лет) и 45–52 г/сут (для женщины весом 65 кг в возрасте 60–70 лет) по выводам IV Американского национального исследования по оценке здоровья и питания (2006).

Вместе с тем установлено, что при сохранении физической активности пожилых людей (профессиональной физической нагрузки, занятий физкультурой, работы на дачном участке и т. п.) для поддержания азотного равновесия организма требуется повышение белкового обеспечения пожилого человека в количестве 1–1,25 г/кг в день. Эта же квота пищевого белка полностью обеспечит потребности пожилого человека, находящегося в состоянии стресса, болезни или ранения (Lowenthal D. T., 1990).

Рис. 1. Влияние пищевых веществ на развитие болезней избыточного питания (по А. А. Покровскому)

Дефицит белка = старение

Важно отметить, что организм пожилого человека очень чувствителен как к дефициту экзогенно поступающих белков, так и к их избытку. В условиях белкового дефицита прогрессирующе развиваются процессы дистрофии и атрофии клеточных структур, в первую очередь мышечной ткани, слизистых оболочек (желудочно-кишечного тракта, дыхательной системы и др.), паренхиматозных органов (поджелудочной железы, печени, эндокринных желез и др.), структур иммунной системы. Белковый дефицит питания активизирует процессы старения организма.

Механизмы патологического действия на организм пожилого и старого человека пищевой белковой перегрузки связаны в первую очередь с белковой «агрессией» печени и связанной с этим несостоятельностью ферментных систем, неполной деполимеризацией всех фракций белка, накоплением в крови токсических продуктов незавершенных окислительно-восстановительных реакций и т. д.

Белковая перегрузка

Интоксикационный процесс метаболического генеза при избыточном белковом питании пожилых и старых людей многократно усиливается по причине развития процессов гнилостной кишечной диспепсии в условиях относительной ферментной недостаточности желудка, поджелудочной железы, тонкой кишки и развития синдромов мальдигестии и мальабсорбции, а также кишечного дисбиоза (Барановский А. Ю., Кондрашина Э. А., 2008).

Белковая пищевая перегрузка в рамках интоксикационного синдрома способствует перевозбуждению центральной нервной системы, иногда — состояниям, близким к неврозам. При этом наблюдается повышенный расход витаминов в организме с формированием витаминной недостаточности.

При длительном высокобелковом питании вначале наблюдается компенсаторное усиление, а затем угнетение секреторной функции желудка и поджелудочной железы, повышается риск развития таких заболеваний, как подагра, мочекаменная болезнь.

В следующем выпуске журнала «Практическая диетология» мы продолжим рассказ о геронтологических особенностях основных видов обмена веществ пациентов пожилого и старческого возраста — углеводном и жировом обмене.

// ПД

Хотите больше новой информации по вопросам диетологии?
Оформите подписку на информационно-практический журнал «Практическая диетология»!

Источник