Неоглюкогенез это что такое
Неоглюкогенез это что такое
а) Глюконеогенез — образование углеводов из белков и жиров. Когда запасы углеводов в организме становятся ниже нормы, некоторое количество глюкозы может образовываться из аминокислот и составной части жиров — глицерола. Этот процесс называют глюконеогенезом.
Глюконеогенез особенно важен для предупреждения существенного снижения уровня глюкозы в крови во время голодания. Глюкоза является основным субстратом, используемым для получения энергии такими тканями, как нервная ткань и клетки крови, поэтому в крови должно присутствовать достаточное количество глюкозы в промежутках между приемами пищи, которые могут составлять несколько часов.
Печень играет ключевую роль в поддержании уровня глюкозы в крови натощак, обеспечивая превращение депонированного гликогена в глюкозу (гликогенолиз), а также путем синтеза глюкозы, главным образом из лактата и аминокислот (глюконеогенез). Приблизительно 25% глюкозы, синтезированной печенью натощак, образуется путем глюконеогенеза, что способствует доставке необходимого мозгу количества глюкозы.
В условиях длительного отсутствия пищи значительное количество глюкозы может образовываться в почках из аминокислот и других предшественников.
Приблизительно 60% аминокислот из присутствующих в организме белков свободно превращаются в углеводы. Остальные 40% имеют химическую структуру, затрудняющую их превращение в углеводы или делающую этот процесс невозможным. Превращение каждой аминокислоты в глюкозу сопряжено с индивидуальными особенностями химических реакций.
Например, путем дезаминирования аланин может напрямую превращаться в пировиноградную кислоту; затем пировиноградная кислота превращается в глюкозу или запасается в виде гликогена. Большая часть используемых аминокислот может объединяться, превращаясь в различные сахара, содержащие 3, 4, 5 и даже 7 атомов углерода. Затем они вступают в фосфоглюконатные реакции и преобразуются в глюкозу.
Таким образом, путем дезаминирования и некоторых простых преобразований большое количество аминокислот становится глюкозой. Подобным способом глицерол также преобразуется в глюкозу или гликоген.
б) Регуляция глюконеогенеза. Уменьшение количества углеводов в клетках или снижение сахара в крови является основным стимулом для увеличения скорости глюконеогенеза. Кроме того, уменьшение количества углеводов может стать причиной изменения направления гликолитических или фосфоглюконатных реакций, что способствует превращению дезаминированных аминокислот в углеводы, наряду с глицеролом. Такой гормон, как кортизол, играет особенно важную роль в регуляции процессов глюконеогенеза.
в) Роль кортикотропина и глюкокортикоидов в глюконеогенезе. Если количество углеводов в клетках не соответствует нормальному уровню, это по не совсем понятной причине приводит к тому, что аденогипофиз начинает продуцировать большое количество гормона кортикотропина. Кортикотропин стимулирует кору надпочечников к продукции больших количеств глюкокор-тикоидных гормонов, особенно кортизола.
В свою очередь, кортизол мобилизует белки из большинства тканей организма, повышая уровень аминокислот в жидких средах организма. Большая часть выделяемых аминокислот сразу дезаминируется в печени и становится прекрасным субстратом для превращения в глюкозу. Таким образом, один из наиболее важных способов стимуляции глюконеогенеза опосредован выделением глюкокортикоидов из коры надпочечников.
г) Глюкоза крови. Нормальная концентрация глюкозы в крови, взятой натощак спустя 3-4 ч после приема пищи, составляет 90 мг/дл. После приема пищи, содержащей большое количество углеводов, уровень глюкозы в крови иногда достигает почти 140 мг/дл, даже если у человека нет сахарного диабета.
Регуляция концентрации глюкозы в крови тесно связана с гормонами поджелудочной железы, инсулином и глюкагоном; этот вопрос подробно изложен в отдельной статье на сайте (просим вас пользоваться формой поиска выше) в связи с функциями этих гормонов.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Глюконеогенез
Содержание
Глюконеогенез [ править | править код ]
Глюконеогенез — процесс образования в печени и отчасти в корковом веществе почек (около 10 %) молекул глюкозы из молекул других органических соединений — источников энергии, например свободных аминокислот, молочной кислоты, глицерина. Свободные жирные кислоты у млекопитающих для глюконеогенеза не используются.
Стадии глюконеогенеза повторяют стадии гликолиза в обратном направлении и катализируются теми же ферментами за исключением 4 реакций:
Суммарное уравнение глюконеогенеза: 2 CH3COCOOH + 4ATP + 2GTP + 2NADH.H+ + 6 H2O = C6H12O6 + 2NAD + 4ADP + 2GDP + 6Pn.
Роль в организме [ править | править код ]
При голодании в организме человека активно используются запасы питательных веществ (гликоген, жирные кислоты). Они расщепляются до аминокислот, кетокислот и других неуглеводных соединений. Большая часть этих соединений не выводится из организма, а подвергаются реутилизации. Вещества транспортируются кровью в печень из других тканей, и используются в глюконеогенезе для синтеза глюкозы — основного источника энергии в организме. Таким образом, при истощении запасов организма, глюконеогенез является основным поставщиком энергетических субстратов.
О влиянии алкоголя на глюконеогенез [ править | править код ]
Существует ещё один аспект, о котором следует помнить, рассматривая глюконеогенез с точки зрения биологии человека и медицины. Потребление больших количеств алкоголя резко тормозит глюконеогенез в печени, вследствие чего понижается содержание глюкозы в крови. Такое состояние называется гипогликемией. Это действие алкоголя сказывается особенно резко после тяжёлой физической нагрузки или на голодный желудок. Если человек выпьет спиртного после длительной и тяжёлой физической работы, уровень глюкозы в крови может понизиться до 40 и даже до 30% от нормы. Гипогликемия неблагоприятно сказывается на функции мозга. Она особенно опасна для тех его областей, которые контролируют температуру тела, так что, например, под влиянием гипогликемии температура тела может понизиться на 2°С и более (при измерении в прямой кишке). Если человеку в таком состоянии дать выпить раствор глюкозы, то нормальная температура тела быстро восстановится. Старый обычай, предписывавший давать спасённым на море или в пустыне голодным или обессилевшим людям виски или бренди, физиологически неоправдан и даже опасен; в таких случаях следует давать глюкозу.
Глюконеогенез, атрофия мышц и плохое заживление ран [ править | править код ]
Глюкагон начинает стимулировать глюконеогенез примерно после 6 ч голодания, но интенсивная стимуляция глюконеогенеза наступает через 32 ч голодания, когда подключается гормон кортизол. Примечание: глюкокортикостероидный гормон кортизол — катаболический стероид. Он активирует расщепление белков мышц и других тканей до аминокислот, которые выступают в роли предшественников глюкозы в глюконеогенезе. Атрофия мышц — вынужденная мера, на которую приходится идти, чтобы обеспечить головной мозг глюкозой. Поэтому необходимо обеспечить дополнительное питание больным, восстанавливающимся после хирургического вмешательства или обширных травм (например, синдрома длительного сдавливания или сильных ожогов). Если больной не получает достаточное количество пищи, в его организме преобладают катаболические процессы и происходит истощение мышц и тканей. Чтобы раны заживали, необходимо усилить анаболические процессы, для чего и требуется дополнительное питание.
Набрать жир из избытка протеина?
Данный материал был опубликован в блоге Дмитрия Пикуля, 14.02.2017.
Существует гипотеза, что при потреблении избыточного кол-ва белка, его половина может быть превращена в глюкозу (ну а там недалеко до конвертации в жир, или до высоких значений глюкозы в крови, и вплоть до «выбивания» из кетоза). Обычно под «много белка» понимают >2гр/кг. Для 80 кгмового человека, речь идет о
По сути, эта гипотеза строится на теоретических расчетах максимальной скорости неоглюкогенеза, предложенных Jungas RL (Jungas RL et. al., 1992) [physrev.physiology.org/content/72/2/419]. И эти предположения выводились при допущении, что все происходит в идеальных условиях, т.е. при таких условиях, где печень вообще не выполняет иных работ по обработке других субстратов, а полностью занята получением глюкозы из белка.
Но ввиду ограниченного ресурса суточного окисления аминокислот в печени, Jungas выводит максимальную цифру в 135 гр/сут для глюкозы, которая через неглюкогенез может быть получена из белка (а точнее только лишь из некоторых аминокислот, и в основном речь про аланин и глютамин), плюс какую то часть глюкозы из аминокислот будут производить почки (там речь в районе 20% от общего вклада в неоглюкогенез).
Но с почками ситуация обстоит так, что большая часть глюкозы, что получается через неоглюкогенез в почках, самими же почками и поглощается [care.diabetesjournals.org/content/24/2/382.full].
Итак, исходя из этих теоретических расчетов, Jungas RL предположил, что порядка 58% пищевого белка может быть преобразовано в глюкозу, которая будет или накоплена в виде гликогена в печени или будет выпущена в кровоток.
Но весь вопрос в том, что таких идеальных условий (чтобы печень в течение суток окисляла только лишь белок и не занималась другими процессами) в реальной жизни создать с большей долей вероятности, чрезвычайно сложно. Помимо прочего, тут должны со 100% эффективностью сложится прочие условия: высокая усвояемость высококачественного белка и пр.
В реальных же условиях на людях, фиксируется, что фактически на неоглюкогенез из белка идет около 8%-14% (8%: после приема 23 грамм белка из яиц, через неоглюкогенез было получено
4 гр глюкозы; www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23274906) (14%: из принятых 170 гр/сут белка при наличии физнагрузки в течение дня, было получено порядка 26 гр глюкозы через неоглюкогенез; ajcn.nutrition.org/content/90/3/519.long ) от входящего с пищей белка, и чуть выше у диабетиков (
Еще в далеком 1936 году, Conn JW et.al., решили изучить что будет происходить с глюкозой в крови при употреблении 160 гр/сут белка для людей с весом
На рисунке №1 пунктирной линией отражена реакция организма на потребление 160 гр белка (что теоретически должно быть эквивалентно
80 гр глюкозы). Но как мы можем убедиться, там нет каких либо скачков глюкозы в крови от приема белка, в отличие от приема 80 грамм глюкозы (сплошная линия). Подобные результаты были получены неоднократно и позднее [(Phinney SD et al., 1980; www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7000826), (Phinney SD et al., 1983; www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/6865776) и пр.].
По факту, если свести все вместе, то получаем примерно следующее:
Газета «Новости медицины и фармации» 3(308) 2010
Вернуться к номеру
Значение глюконеогенеза в рамках жирового обмена
Авторы: Б.В. Норейко, д.м.н., профессор, Донецкий национальный медицинский университет имени М. Горького
Версия для печати
В цикле лекций, предлагаемых вниманию врачей-фтизиатров, пульмонологов и интернов, проанализированы особенности жирового, углеводного и белкового обменов у больных туберкулезом (ТБ). По-новому освещена роль водо- и жирорастворимых витаминов в качестве регуляторов углеводного и жирового обмена. Раскрыты особенности энергообеспечения иммунных реакций немедленного и замедленного типов. Показаны новые возможности повышения эффективности лечения туберкулеза путем селективной активации жирового обмена. Рекомендации по питанию больных туберкулезом даны в полном соответствии с приказом № 384 МЗ Украины от 09.06.2006 года.
Способность жиров превращаться в углеводы и способность углеводов трансформироваться в жиры — это совершенно чудесный и необходимый процесс, который происходит в здоровом организме и у больного человека. Балансировать интенсивностью углеводного обмена можно, но это может быть ненадежный баланс, поскольку в условиях стресса мощный контринсулярный аппарат может исчерпать полностью запасы гликогена в течение очень короткого времени. Развитие гипогликемии при отсутствии запасов гликогена постепенно компенсируется за счет активации глюконеогенеза. Такая реакция жирового обмена является защитной. Глюконеогенез у больного сахарным диабетом также носит компенсаторный характер, поскольку с мочой из организма больного может уходить до 200 г глюкозы в сутки. Я хочу расширить понятие тканевой, клеточной гипоксии и вывести ее за рамки только нехватки кислорода. Та же самая картина тканевой гипоксии может возникать при полном насыщении кислородом, но при отсутствии в тканях окисляемого субстрата. Если пищевой подпитки углеводами не происходит, возможна потеря сознания. Примером являются голодные обмороки. В условиях гипогликемии мозг испытывает энергодефицит в первую очередь. Неоглюкогенез, в мозге не происходит, поскольку для него нужны депо нейтральных жиров, а жировой ткани энергетического назначения там нет. Жировой обмен в целом на организменном уровне регулируется жирорастворимыми витаминами: витамином Е (токоферол-ацетат), витамином А и витамином D. Это мембранные витамины. Они участвуют в построении и сохранении мембран. Трофика кожи и слизистых оболочек зависит от функции витамином А. Витамин Е в большей степени выполняет роль антиоксиданта, спасая уже существующие мембраны от распада, от взрывоподобного метаболизма в результате внезапной активации перекисного окисления полиненасыщенных жирных кислот, входящих в структуру всех биологических мембран, особенно в состав сурфактанта альвеолярных стенок. Витамин А нормализует трофику мембран, способствует восполнению липидных мембран, а токоферол сохраняет липидные мембраны от разрушения при действии повреждающих факторов. Они не имеют самостоятельного значения. Если жирорастворимые витамины изъять из жиров, они ничего не будут стоить. Их поле деятельности — это жиры. То есть жир растительный или животный рождается уже со своими катализаторами, своими модуляторами. Без витаминов А, D и Е жир не рождается. Поэтому специально витамины принимать не нужно, если нет медицинских показаний. Задача заключается не в том, чтобы насыщать больного витаминами. Главной целью является организация правильного лечебного питания и сохранение витаминов от разрушения в процессе термической обработки продуктов питания. Нужно использовать рациональные рецепты приготовления пищи, которые обеспечивают сохранение естественных катализаторов жирового и углеводного обменов, так как без них пища становится инертной.
Одну из важнейших функций жирового обмена иллюстрируют верблюды, которые, проходя пустыню, водой не пользуются. Она им не нужна, поскольку в процессе метаболизма жиров, заготовленных с избытком в горбах, образуется вода. Но вода не простая, а золотая — метаболическая вода. Не та вода, которую мы выпиваем в жаркий день и она через несколько минут покидает организм в процессе обильного потоотделения. Эта вода не связана с клетками, она не участвует в обмене веществ, она имеет значение только для терморегуляции организма. Но если вода добыта из клетки в процессе ее метаболизма, такая вода не покидает организм. Известно, что газели, населяющие великие пустыни, дошли в экономии эндогенных ресурсов воды до такой степени, что выделяют вместо мочи солевые камни. Что это, безводное существование? Нет. Просто газель не отдает воду, как улитки, которые научились герметично закрывать свой панцирь и сохранять жизнедеятельность, находясь глубоко в песке многие годы. Микобактерии туберкулеза (МБТ) состоят в основном из жиров. Преобладание жира (до 60 % сухого состава) в структуре МБТ обусловливает ряд интересных феноменов. Так, например, моноцит может фагировать МБТ и осуществлять в известных условиях завершенный фагоцитоз при помощи своих липолитических ферментов. Нейтрофил этого делать не может. Во-первых, потому что нейтрофил малых размеров, но это не самое главное. Лейкоциты могут менять конфигурацию, обтекать МБТ и переваривать их при условии, что фагоцит имеет липолитические ферменты. У нейтрофилов много протеолитических ферментов, но нет ферментов для переваривания жиров. Белковые структуры МБТ не главное. И более того, в МБТ свободных белков нет, они входят в состав жиров по типу липопротеидов, в которых белок защищен жиром. Таким образом, фагоцитоз МБТ нейтрофилами не может носить завершенный характер, и по этой причине нейтрофилы не защищают организм больного от ТБ инфекции.
Ранее были рассмотрены особенности липидного обмена у здоровых людей и больных ТБ. Кое-какие вопросы требуют дополнительных пояснений. Значение холестерина было оценено правильно. Холестерин является важным звеном жирового обмена, он принимает участие в разных процессах, имеющих важное значение в жизнедеятельности организма. Нам уже известны данные академика Н.А. Юдаева, который установил, что все эндогенные кортикостероиды образуются из холестерина. Сейчас это положение подтверждается новыми биохимическими исследованиями. Действительно, кортикостероиды образуются из холестерина. И более того, расщепление жиров в различных органах неравномерное. Количество жиров в печени, мышцах и надпочечниках разное. Но ведь в надпочечниках холестерина в десятки раз больше, чем во многих других органах. Это говорит о том, что холестерин является сырьем для синтеза кортикостероидов. Без кортикостероидов не работает защитно-адаптационная система (по Г. Селье). Человек с кортикостероидной недостаточностью неспособен не только выполнять тяжелую физическую работу, но и жить на этом свете; он теряет способность приспосабливаться к постоянно меняющейся ситуации. Многие заболевания человека возникают именно на фоне стероидной недостаточности. Я глубоко убежден, что БА возникает только у людей со стероидной недостаточностью, возникшей до начала заболевания бронхиальной астмой. Системные и диссеминированные заболевания различного генеза тоже протекают на фоне хронической нехватки КС. Доказательством является то, что базисной терапией БА, саркоидоза и ряда других заболеваний являются кортикостероиды. Методологическое обоснование КС терапии ТБ было сделано еще в 60-е годы ХХ века в ЦНИИТ СССР. Было доказано, что у больных ТБ всегда имеет место определенная степень надпочечниковой недостаточности. При хронических формах ТБ, особенно у больных фиброзно-кавернозным туберкулезом, чаще всего развивалась не только глюкокортикоидная, но и минералокортикоидная недостаточность, которая сопровождалась уменьшением продукции альдостерона и обезвоживанием организма. В связи с тем что на недостаточность надпочечника компенсаторно подключался гипофиз и его передняя доля, вырабатывающая адренокортикотропный гормон (АКТГ), гипертрофировалась, помимо АКТГ происходило увеличение продукции меланоформного гормона в гипофизе, от которого зависит окраска кожи больного в коричневый цвет. В случае более полной надпочечниковой недостаточности развивалась болезнь Аддисона — Бирмера, основным симптомом которой считали потемнение кожи (бронзовая болезнь). Но оказалось, что это не главное. Академик Н.А. Шмелев в свое время описал малый аддисонизм как осложнение ТБ. Речь шла о том, что при ТБ, если он приобретает хроническое течение на фоне перманентной интоксикации (у детей это тоже возможно), развивается хроническая надпочечниковая недостаточность, которая проявляется низким артериальным давлением, нарушением углеводного обмена по типу гипогликемии, общей слабостью, потерей массы тела в связи с обезвоживанием и появлением пятен гиперпигментации на коже. Поэтому уже в 60-е годы ХХ века предлагалось лечить больных ТБ, помимо антибиотиков, которые тогда только появились, еще и кортикостероидами, которые нужны и здоровому человеку для нормальной жизнедеятельности. Было установлено, что суточное количество эндогенного кортизола, являющегося дирижером в системе кортикостероидов, должно соответствовать 20–30 мг в переводе на преднизолоновые единицы. В отличие от ученых США, которые применяли большие дозы КС и получали различные осложнения, вплоть до прогрессирования ТБ, наша отечественная школа разработала эту программу с учетом физиологических функций КС. Было доказано, что применение КС без превышения их суточной потребности не наносит вреда. Это заместительная терапия. Мы теперь можем лучше понять механизм стероидной недостаточности при ТБ, потому что при ТБ активируется липидный обмен, требуется большое количество жира. Такая активация липидного обмена может привести к дефициту жировых структур в организме больного ТБ. И тогда может не хватить холестерина для производства кортикостероидов. Зная, что холестерин является важной частью липидного обмена, можно понять, почему при тяжелых формах ТБ наступает надпочечниковая недостаточность. Почему эти больные теряют в весе, почему в прежнее время ТБ называли чахоткой. Потому что надпочечниковая недостаточность является прямым следствием нарушения липидного обмена с обеднением организма холестерином.
В настоящее время известно (Е.С. Северин, 2001), что желчные кислоты вырабатываются из холестерина. Поступая в тонкий кишечник, желчные кислоты, выполнив работу по эмульгированию и перевариванию жира, всасываются и попадают в печень, после чего повторно выходят с желчью в двенадцатиперстную кишку. Этот круговой цикл желчных кислот имеет прямое отношение к фтизиатрии. Всем известна методика создания вакцины БЦЖ, для получения которой A. Кальметт и К. Герен брали живую вирулентную культуру МБТ бычьего типа, которую они ослабили, лишив ее значительной степени вирулентности и патогенности, добавляя к питательной среде бычью желчь. Именно благодаря воздействию желчных кислот, содержащихся в желчи, достигнуто стойкое, закрепленное в генетическом аппарате повреждение МБТ бычьего типа с превращением их в ослабленный штамм БЦЖ, практически лишенный способности вызывать туберкулез в организме привитого ребенка. Таким образом, желчные кислоты оказывают цитостатическое действие на МБТ. Частичное цитолитическое действие на МБТ проявляется в том, что желчные кислоты делают свою обычную функцию: они переваривают липиды, а ведь оболочка МБТ жирная и структура МБТ в целом на 60 % состоит из липидов. Поэтому именно МБТ являются идеальной мишенью для липолитического действия желчных кислот. Эти данные могут быть основанием для применения препаратов желчных кислот (аллохол) для лечения больных ТБ, чтобы вышеописанный опыт провести с лечебной целью на организменном уровне. Нужно заставить организм вырабатывать и выделять большее количество желчных кислот, усилить кишечно-печеночный путь рециркуляции желчных кислот и холестерина, и тогда мы могли бы добиться больших успехов. Я полагаю, что этот путь в патогенетической терапии должен развиваться. Мы не утверждаем, но высказываем обоснованное мнение, что холестерин, превращаясь в желчные кислоты, способствует усилению иммунитета против ТБ инфекции. Мы рассматриваем желчные кислоты как мощный бактериостатический фактор, который может повреждать жизненную основу МБТ, как это было сделано Кальметтом и Гереном. Эту идею можно развивать и реализовать на практике как резерв патогенетической терапии. Препараты желчных кислот давно допущены для медицинских целей и их можно применять больным ТБ как для улучшения трофического потенциала, так и для бактериостатического воздействия на МБТ. В организме присутствует холестерин двух типов. Основной фонд холестерина состоит из активного холестерина, который используется для построения мембран, синтеза кортикостероидов, желчных кислот. Мембраны — это не только альвеолярные стенки, это стенки сосудов, особенно капилляров, оболочки всех клеток, особенно клеток печени и нейронов. Мы знаем, что лекарственный гепатит — частое осложнение химиотерапии ТБ. Это потому, что жировой обмен в печени активный, мембраны гепатоцитов очень реактивные.
Я еще раз возвращаюсь к вопросу о пользе холестерина. В организме холестерин представлен в 2 вариантах. Активный холестерин выполняет жизненно важные функции, он совершенно необходим человеку, особенно на фоне ТБ. Но есть «вредный» холестерин, который откладывается в бляшках. Однако это не совсем так. Холестерин, как любая органическая молекула, может стареть. Израсходованные, не совсем пригодные в функциональном отношении молекулы холестерина подвергаются утилизации в организме и используются как топливо. Я думал над тем, можно ли относить белки к субстратам, имеющим энергетическое значение. Как сказать. Жиры — основной источник перманентного энергообеспечения, углеводы являются генераторами срочной энергии. Белки выполняют в основном пластические, структурные функции. Белки составляют основу всех без исключения структур. Но белки могут использоваться как топливо в том случае, если они уже ни к чему непригодны. Постаревшие или поврежденные белки идут в утилизацию и на этом этапе своей жизни используются организмом как топливо. Холестериновый и липидный обмен в целом еще не осмыслен до конца клиницистами. В старой научной литературе антигенные свойства МБТ связывали с липидной фракцией. И пытались даже использовать липидные фракции МБТ для создания противотуберкулезного иммунитета. Пришли к заключению, что липидная фракция способна воспроизводить противотуберкулезный иммунитет. На этом основании было сделано заключение, что жиры обладают антигенными свойствами. Но в то время многое не было известно. Я обращаюсь к аудитории с вопросом: в организме есть чистый жир или чистые углеводы? В чистом виде жиров нет. Но на этапе всасывания жиров из кишечника, когда они прошли эмульгирование и переваривание под влиянием желчных кислот и панкреатической липазы и поступили в кровь, они представлены маленькими гранулами и называются микролипосомами. На этом этапе транспорта жир является чистым липидом, не связанным с углеводами и белками. Вступая в обменные реакции, липиды неизбежно структурируются в сложные соединения: фосфолипиды, липопротеиды, липогликопротеиды. Фосфорилирование жиров — это обязательное условие их дальнейшего участия в жировом обмене. Жир, по-видимому, в достаточной степени инертен до тех пор, пока не прошел процесс фосфорилирования. Присоединение остатка фосфорной кислоты к углеводной и жировой молекуле способствует биохимической активации органического субстрата и дает ему возможность участвовать в процессах анаболизма и катаболизма, в создании сложных соединений. Распространенное мнение о сурфактанте как о фосфолипиде, не совсем точное. Фосфолипидный бислой сурфактанта структурирован белковой сеткой, которая ограничивает растяжение альвеол, обеспечивая им эластические свойства и прочность. Таким образом, жир, соединяясь с белком, становится липопротеидом, приобретает новые свойства. Только в этом случае жир участвует в построении мембран. Жиры органоспецифичны. Жир из кишечника всасывается и в виде микрогранул доставляется к месту своего депонирования. Этот жир снова фосфорилируется, приобретает биохимическую активность и принимает участие в обменных реакциях, выполняя пластические и энергообразующие функции. Принято считать, что видоспецифичность любых органических соединений связана с белками. А может ли жир приобретать антигенные свойства? Может, если он в соединении с белками образует липопротеид. Жир, находящийся в инертном состоянии, откладывается в жировых клетках, которые при избыточности в организме липидов накапливают в себе жир. Жировая ткань предназначена для отложения жира, который обеспечивает высокий энергетический уровень даже в период голодания в течение 50 дней. Минимальное количество жира — 20 кг.
Антигенные свойства МБТ, токсичность, специфичность иммунного ответа на ТБ-инфекцию — все это обусловлено тем, что МБТ, несмотря на большое количество жира, содержат белки, которые являются компонентом липопротеидов. На раннем этапе изучения жирового обмена я доказал, что при развитии ТБ процесса происходит активация жирового обмена (Б.В. Норейко, 1980). Именно поэтому у человека появляется шанс на излечение.
Энергообеспечение клеточного звена иммунных реакций осуществляется в процессе жирового обмена. Без жира клеточного иммунитета нет. Лейкоциты не будут проявлять никаких признаков активности. Хемотаксис отменяется. У коренных жителей Севера обмен веществ исключительно жировой. У жителей средних широт, прибывших на Север, создается доминанта жирового обмена.
Хочу рассказать случай, имевший место во время одной из научных экспедиций в район Чукотки в период полярной ночи. Мы стояли перед тем, что нам нужно было транспортное средство в виде вертолета для доставки членов экспедиции вглубь Чукотки с целью изучения адаптационных механизмов у коренных жителей в разных поколениях. Мы базировались в Анадыре. Главный врач анадырской окружной больницы предоставил нам вертолет при условии, что мы выясним причину эпидемии сахарного диабета, которая привела к тому, что 30 преподавателей школы-интерната для чукотских детей в поселке Марково (центральная часть Чукотки) заявили об отъезде домой в Ленинград по причине внезапно возникшего сахарного диабета. В процессе осмотра «больных» выяснилось, что клинических проявлений сахарного диабета ни в одном из 30 случаев не было. Хотя показатели сахара крови и мочи были такими, что даже при декомпенсированном диабете такой гипергликемии и глюкозурии не наблюдается. На вопрос «Чем вы питаетесь?» мне отвечали: «Как чем, вы не видите, что магазины загружены болгарскими конфитюрами и шоколадными ассорти, краснодарскими апельсинами и мандаринами?». Тогда Север снабжался отлично. Поэтому трудности жизни на Севере психологически перекрывались тем, что эти женщины-педагоги питались так, как в Ленинграде они питаться не могли. Все самое лучшее, самое свежее и все самое сладкое. Мне стало понятно сразу, что это алиментарная гипергликемия и глюкозурия, обусловленная не просто потреблением большого количества вкусных сахарных деликатесов, а связанная с тем, что на Севере, перейдя на жировой обмен, их организм потерял способность использовать углеводы. Сахара крови превратились в «искусственные спутники Земли»: не падают на Землю и не улетают в сторону космоса. Если углеводы не востребованы, они будут циркулировать в виде глюкозы. Глюкоза будет находиться в крови в избыточном количестве, поскольку сигнал о синтезе гликогена подается из крови. В случае развития гипогликемии возбуждается контринсулярный аппарат, происходит мобилизация сахара из гликогенных депо, а после их истощения включается глюконеогенез.
Как только мои псевдобольные «сахарным диабетом» изменили характер питания, перешли на чукотскую диету, состоящую из жира, мяса оленя, все они стали совершенно здоровыми. Я доволен, что мне удалось прочувствовать и осознать, что такое жировой обмен, как он ведет себя в экстремальных условиях Севера. Я участвовал в Государственных научных программах АМН СССР, был лично знаком с профессором А.Д. Слонимом, который был знатоком жирового обмена применительно к полярной биологии и медицине. А.Д. Слоним первый описал особую разновидность жира, преобладающего в организме северных животных, — бурый жир. Чукчи, наверное, полагают, что весь жир на свете бурый, другого жира они не знают. Мы еще говорили, что если у коренных жителей Севера обмен веществ исключительно жировой, то углеводные потребности организма, необходимые для энергообеспечения мозга, удовлетворяются, по-видимому, за счет глюконеогенеза. Недоокисленные продукты жирового обмена могут подвергаться полному расщеплению в циклах трикарбоновых кислот. Но циклы Кребса крутятся с разной скоростью у начинающего спринтера и олимпийца. В результате физических тренировок организм приобретает способность достаточно быстро утилизировать жиры. Процесс превращения жира в углеводы — глюконеогенез — тоже может осуществляться с разной скоростью в зависимости от того, насколько активирован энергетический аппарат клеток — митохондрии. Поскольку мы с вами пытаемся выйти на столь высокий уровень обсуждения, то уместно передать вам следующую информацию. Московский НИИ биологических проблем человека занимался изучением экстремальных условий, в которых находится человек в замкнутом пространстве космического корабля или подводной лодки. Непосредственно к этой проблеме имели отношение академик В.В. Парин и Ф.З. Меерсон (1973). В частности, В.В. Парину (1946) принадлежит приоритет открытия прессорно-депрессорного рефлекса. Если давление крови в стволе легочной артерии повышается, рефлекторно снижается артериальное давление в системе большого круга кровообращения и возврат крови по полым венам к правому предсердию уменьшается, что ведет к снижению давления в малом круге кровообращения. Это открытие В.В. Парина зарегистрировано дипломом.
После смерти В.В. Парина лабораторию возглавил профессор Ф.З. Меерсон Это тоже яркая личность. Ему удалось раскрыть клеточный механизм энергообеспечения. Он в новом аспекте изучил морфофункциональные свойства энергетического аппарата клеток — митохондрий в разных условиях. Он выяснил, что механизмы адаптации человека и животных к дозированной гипоксии, физической нагрузке и холодовому воздействию универсальны. Во всех 3 сериях опытов наблюдалась одна и таже адаптационная перестройка митохондрий. Она проявлялась морфологически доказанной гипертрофией и гиперфункцией митохондрий, в результате чего клетки опытных животных и их организм в целом полностью адаптировались к экстремальным условиям. Адаптационная гипертрофия митохондрий обеспечивает животным выработку необходимого количества энергии, адекватного степени гипоксии, физической работы и холодовой нагрузки. Гиперфункция митохондрий выражалась в том, что в условиях гипоксии митохондрии всех клеток вылавливают кислород, даже если его в крови практически нет, за счет того, что активная способность использовать кислород повышается. Мы привыкли к такой психологии: если оксигемоглобин насыщен кислородом, он в спокойном режиме «по-доброму» передает кислород клеткам при посредничестве геминфермента, 17 цитохромов, которые работают на нас, на нашу идею, на наше будущее. На самом деле это не так. В экстремальных ситуациях включаются механизмы, которые не работают в норме. Они бездонны, эти механизмы. Ф.З. Меерсон показал, что за счет функциональной и морфологической гипертрофии митохондрий человек может выдержать продолжительную гипоксию, что и доказывают альпинисты, которые поднимаются на 6000 метров. Выполнение предельных физических нагрузок сопровождается максимальным поглощением кислорода (МПК) в единицу времени. Во время физической нагрузки максимальной мощности, если исчерпаны возможности кардиореспираторной системы, добывать кислород начинает анаэробная фаза, в которой организм может продолжать выполнение физической нагрузки в течение нескольких минут, после чего происходит тяжелый ацидотический сдвиг в организме. Но оказывается, что тренированный организм может работать и в анаэробной фазе благодаря адаптации к гипоксии путем гипертрофии митохондрий. Холодовое воздействие также сопровождается гиперфункцией митохондрий, потому что на холоде возрастают энерготраты и расходуется больше кислорода. Таким образом, эти три вида, казалось бы, различных нагрузок, воспроизводящих экстремальные ситуации Севера, высокогорья (гипоксическая гипоксия) и физической нагрузки максимальной мощности, вызывают универсальную адаптивную реакцию организма, которая проявляется в повышении способности митохондрий усваивать и использовать кислород в процессе аэробного дыхания и энергообеспечении организма. Мы начали с обсуждения самых простых вопросов: какой пище отдать предпочтение, какова оптимальная норма жиров, белков и углеводов, каким образом эти два вида обмена кооперируются и каким образом происходит активация окисляемых субстратов путем присоединения к ним остатков фосфорной кислоты. В процессе активации жиры структурируются в фосфолипиды и фосфолипопротеиды, после чего они принимают участие в образовании мембран. Хочу подчеркнуть, что биологическая мембрана выполняет многообразные функции, она работает. Мембрана — это орган, который функционирует в разных режимах. Например, стенка кишечника может работать на всасывание или выделение. Альвеолярная мембрана поглощает кислород, но углекислый газ она выделяет. То есть альвеолярная мембрана выполняет одновременно две функции газообмена. Это возможно благодаря жидкокристаллическому строению сурфактанта, покрывающего изнутри альвеолярную стенку. Сурфактант является примером фосфолипопротеида, в котором липидный компонент посажен на белковую основу. Благодаря этому жиры, которые попадают в печень, мышцы и другие органы, структурируются с белками, присущими данному органу, и приобретают определенную степень органоспецифичности. Эти моменты представляют научный интерес.
Таким образом, моему сознанию удалось дойти до понимания сложного процесса, который развивается при активации ПОЛ. Сейчас такое время, когда многие недалекие люди насыщают свою речь иностранными терминами, иногда, как попугаи, повторяют то, что кто-то сказал. И тот, кто сказал, может не знать сути вопроса. Задумайтесь над смыслом!
Жировой обмен является главным источником перманентного энергообеспечения клеточного звена иммунитета. Кроме того, жировой обмен способствует повышению эффективности действия противотуберкулезных препаратов (ПТП). Для осознания этого механизма вспомним, что сырьем для синтеза сурфактанта альвеолоцитами ІІ порядка является плазма крови. Если в условиях химиотерапии содержится весь набор ПТП, они автоматически включаются в состав сурфактанта, выполняющего роль жирового носителя, и, приобретая липотропность, оказывают более выраженное продолжительное действие на очаги ТБ инфекции. Туберкулезный процесс поражает респираторный отдел легких, представленный альвеолярной мембраной, общая поверхность которой составляет 100 м2. Если в состав липидной фракции сурфактанта вошли ПТП, то избирательность действия ПТП значительно повышается. Хочу обратить внимание на тот факт, что жиры имеют 2 поверхности: гидрофильную и гидрофобную. Грубо говоря, молекула жира погружена одной поверхностью в водную среду, а другой — в жировую. И когда мы говорим «жирорастворимые витамины» — они в составе жиров, «водорастворимые витамины» — в водной среде. И здесь возникает непреодолимое препятствие для нашего мозга, нашего сознания. Как будто это два разных процесса, хотя мы знаем, что углеводный и жировой обмен тесно связаны, но они балансируют все время и обеспечивают совместно тот энергетический гомеостаз, который можно видеть по составу крови. Наличие двух поверхностей, двух функций у жира позволяет нам надеяться, что жиры способны участвовать в углеводном и жировом обмене одновременно. Гидрофильной поверхностью жиры взаимодействуют с углеводами, а гидрофобной — выполняют все основные функции липидного обмена. Если даже взять альвеолярную поверхность, то внутренний слой сурфактанта, обращенный к капиллярам малого круга кровообращения, гидрофильный, что позволяет ему идеально выполнять функцию газообмена. Наружный слой — гидрофобный, обращенный в полость альвеол, препятствует дегидратации альвеолярной стенки, так как жировое покрытие замедляет испарение влаги. Кроме того, сурфактантная пленка защищает альвеолярную стенку от переохлаждения, обеспечивает ей барьерные и иммунные функции. Гидрофильный слой, который обращен к практически обнаженным капиллярам МКК, находится в полном контакте с жидкими средами организма, в нем происходит полный обмен всего, что есть в этом самом слое. Сурфактант, являясь липидом и бислоем, находится в идеальных условиях. Внутренней поверхностью он апплицирован на поверхность капилляров, а в капиллярах протекает восстановленный гемоглобин, жадно поглощающий кислород. Венозная кровь приходит в легкие за кислородом. Кровь, содержащая восстановленный гемоглобин, поглощает все активные формы кислорода, находящиеся в альвеолярной стенке. Альвеолярная поверхность и сурфактант содержат большое количество полиненасыщенных жирных кислот, готовых участвовать в свободно-радикальном расщеплении липидов. Именно такой состав сурфактанта обеспечивает ему большие биологические возможности: поглощать кислород, выполнять противоателектатическую функцию и функцию профилактики дегидратации стенки. Гидрофильный слой несет много функций, но они выполняются как бы в статике в надежде на то, что его защитят, учитывая, что состав сурфактанта взрывоопасен. Он защищен от последствий кислородных взрывов, которые происходят в гидрофобном слое сурфактанта, потому что в тесном контакте с гидрофильным слоем течет река венозной крови, содержащей восстановленный гемоглобин и способной поглощать все формы кислорода: и молекулярный в процессе физиологической оксигенации крови, и всю гамму эндоперекисей и активных форм кислорода, образующихся в процессе ПОЛ. Таким образом, венозная кровь, находящаяся в морфофункциональном единстве с гидрофильным слоем сурфактанта, обладает бездонной антиоксидантной емкостью, с которой ни в какое сравнение не идет токоферол-ацетат (витамин Е). Последний можно рассматривать скорее в качестве регионального антиоксиданта, пожаротушителя, ограничивающего зону ПОЛ в гидрофобном слое сурфактанта.
Антиоксидантные свойства альвеолярной стенки в целом, по-видимому, зависят главным образом от интенсивности капиллярного кровотока в системе МКК. При нарушении гемодинамики в МКК у больных ХОЗЛ, эмфиземой легких, при пневмосклерозе и диссеминированных формах ТБ антиоксидантные свойства альвеолярных стенок снижаются и они становятся объектом повреждающего действия активных форм кислорода, образующихся в процессе неконтролируемой активации ПОЛ. Развивается сурфактантная недостаточность, адекватным лечением которой является назначение амброксола гидрохлорида для систематического лечения.
Более конкретные рекомендации по питанию больных туберкулезом приведены в табл. 1, заимствованной из приказа МЗУ № 384 от 09.06.2006 года.
1. Аничков Н.Н. Основные положения и неразрешенные вопросы современного учения об атеросклерозе артерий. — М.: 1956.
2. Болдуин Э. Основы динамической биохимии. — М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1949. — 506 с.
3. Казначеев В.П. Питание и метаболизм у приезжего населения в процессе адаптации его к суровым климато-географическим условиям Заполярья // IV Междун. симпоз. по приполярной медицине: Сб. стат. Научно-технический прогресс и приполярная медицина. — 1978. — Т. 2. — С. 102.