Физиология человека. Косицкий. Литература москва Медицина 1985 Для студентов медицинских институтов
 Скачать 7.39 Mb.
|
|
ПИТАНИЕ Задача физиологов в обосновании рационального питания состоит в том, чтобы указать состав и количество пищевых продуктов, которые могут удовлетворить потребности организма. Понятие «пищевые продукты», или «пищевые средства», не следует смешивать с понятием «питательные вещества». К питательным веществам относятся определенные группы химических соединений: белки, жиры, углеводы, минеральные соли, витамины и вода. В том или ином количестве они содержатся в любом продукте, который в большинстве случаев представляет собой смесь ряда веществ. Калорические коэффициенты питательных веществ Зная состав пищевых продуктов и их усвояемость, можно вычислить энергетическую ценность принятой пищи, используя так называемые калорические коэффициенты питательных веществ. Калорическим, или тепловым, коэффициентом называют количество тепла, освобождаемое при сгорании 1 г вещества. Калорические коэффициенты основных питательных веществ при окислении их в организме таковы: 17,17 кДж (4,1 ккал) 38,94- » (9,3 ») 17,17 » (4,1 ») 1 г белка 1 г жира 1 г углеводов Определение этих коэффициентов производят с помощью калориметрической бомбы Бертло — герметически замкнутого сосуда, погруженного в воду. В бомбе производят сжигание исследуемого вещества в. атмосфере чистого кислорода и определяют количество освобождаемого тепла (по нагреванию известного объема воды, окружающей бомбу). Результаты определения теплотворной способности жиров и углеводов, полученные с помощью калориметрической бомбы, совпадают с результатами исследований количества энергии, выделенной в организме при окислении этих веществ, так как суммарный тепловой эффект химических реакций зависит от участвующих в них исходных и конечных продуктов и не зависит от того, через какие'промежуточные этапы проходит реакция. Жиры и углеводы окисляются в организме и сгорают вне его до одних и тех же конечных продуктов—углекислого газа и воды. Следовательно, и количество тепла они должны дать в.обоих случаях одинаковое. Физический тепловой коэффициент равен физиологическому тепловому коэффициенту. Белки же при сжигании в калориметре образуют большее количество тепла, чем при окислении в организме (физический тепловой коэффициент больше физиологического). Так, 1 г казеина выделяет при сгорании в калориметре 24,6 кДж (5,85 ккал) тепла, а при окислении в организме — всего 17,2 кДж (4,1 ккал). Это объясняется тем, что в калориметре белки сгорают до СОг, НгО и NH3; при окислении же белков в организме образуются конечные продукты распада (мочевина, мочевая кислота, креатинин), обладающие еще довольно высокой теплотворной способностью. При определении калорийности различают величину «брутто» и «нетто». Калорийность «брутто» — общая калорийность принятой пищи. Калорийность «нетто» вычисляется с поправкой на усвояемость; она выражает количество калорий, которые реально получает организм, при приеме данного пищевого продукта. Усвояемость пищи Не вся принятая пища усваивается, т. е. всасывается из пищеварительного тракта и используется в организме; часть пищи покидает кишечник в виде шлаков. Если из количества белков, жиров и углеводов пищи вычесть их содержание в кале, то можно определить усвояемость пищи. Усвояемость равняется в среднем: для животной пищи —95%, растительной —80% и смешанной—82—90%. На практике чаще всего ведут расчеты исходя из 90% усвояемости пищи. В дальнейшем, при изложении требуемых количеств питательных веществ будут приводиться цифры усвоенных веществ. Изодинамия питательных веществ Необходимые количества энергии могут быть получены организмом за счет окисле ния и белков, и жиров, и углеводов. Существует правило изодинамии, согласно котором отдельные питательные вещества могут заменять друг друга в соответствии с их калор!' ческими коэффициентами. 1 г жира, дающий организму 39,1 кДж (9,3 ккйл), можн заменить 2,3 г углевода или белка, а 1 г белка или 1 г углевода, которые дают организм 17,2 кДж, (4,1 ккал), эквиваленты 0,44 г жира. Правило изодинамии, однако, учитывает только энергетические нужды организма между тем как вещества пищи (белки, липиды) имеют и пластическое значение, участву в образовании клеточных структур. Поэтому при составлении норм питания нельз руководствоваться только этим правилом и заботиться только о калорийности пишт Необходимо, чтобы организм получал достаточное количество белков, жиров, угле ' водов, минеральных солей и различных витаминов. Нормы питания человека I При составлении пищевых рационов особенно важное теоретическое и практическо! значение имеет вопрос о нормах белков, в питании. Исследования по изучению необходимого для человека количества белка в пищ( начаты в 60-х гоДах прошлого столетия! Они показали, что потребность взрослого чело века при физическом труде средней тяжести равна 118 г белка в сутки. Ряд исследователей на Западе, и особенно в США, многократно занимались вопро сом, касающимся возможности снижения количества вводимого белка, не наруша5 состояния азотистого равновесия в сторону отрицательного азотистого баланса, т. ё не создавая белкового голодания. Эти исследователи пытались определить белковьн минимум, т.е. минимальное количество белка, при котором еще возможно сохранена азотистого равновесия. Таким минимумом стали считать потребление 25—35 г бел к; в сутки (хотя при этом отмечался хронический отрицательный баланс азота). Не удаетс? достигнуть азотистого равновесия у всех обследуемых даже при суточном потреблена 50 г, белка. Эти факты свидетельствуют о недопустимости резкого снижения нормы белкг в питании, так как длительное ограничение поступления белка может сказаться небла гоприятно спустя сравнительно большие промежутки времени. Установлено, что пp^ малых количествах поступающего белка, понижается сопротивляемость организма к ин фекциям. Количество белка в пище должно быть выше минимальной потребности орга низма в азотистых соединениях, поскольку нужен некоторый резерв, который может быть использован в случае усиления физиологической деятельности. При составлении пищевого рациона необходимо ориентироваться не на белковый минимум, а на белковый оптимум, т. е. на то количество белка в пище, которое полностью обеспечивает потребности организма, хорошее самочувствие, высокую работоспособность, достаточную сопротивляемость вредным воздействиям, а для детей еще и потребности роста. Ежесуточный прием с пищей взрослым человеком 80—100 г белка полностью удовлетворяет запросы организма в нормальных физиологических условиях при легкой работе. При работе средней тяжести требуется около 110 г белка, а при тяжелом физическом труде — около 130 г. Не менее 30% этого количества белка должно быть животного происхождения, т. е. белки должны быть сбалансированы по аминокислотному составу. Пищевой рацион должен включать не менее 70 г жиров, так как в их состав входят жирорастворимые витамины и липоиды, необходимые для построения клеток. При затрате 12 560 кДж (3 000 ккал) в сутки рекомендуется прием с пищей около 100 г жира. Из этого количества жира 30—60% должны приходиться на жиры животного происхождения. Пища должна содержать также углеводы, минеральные соли и достаточное количество витаминов. Суточное количество углеводов в пище человека должно составлять ЮО—450 г. Потребность в' основных питательных веществах детей и подростков федставлена в табл. 23. Потребность в белках, жирах и углеводах детей и подростков, г/сут
Из табл. 23 следует, что потребность детского организма в питательных веществах относительно выше, чем у взрослых. Глава 14 ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ ТЕМПЕРАТУРА ТЕЛА И ИЗОТЕРМИЯ Температура тела человека и высших животных поддерживается на относительно постоянном уровне, несмотря на колебания температуры окружающей среды. Это постоянство температуры тела носит название изотгрмии. Изотермия свойственна только так называемым гомойотермным, или теплокровным, животным. Изотермия отсутствует у пойкилотермных, или холоднокровных, животных, Температура тела которых переменна и мало отличается от температуры окружающей среды. . Изотермия в процессе онтогенеза развивается постепенно. У новорожденного ребенка способность поддерживать постоянство температуры тела далеко не совершенна. Вследствие этого может наступить охлаждение (гипотермия) или перегревание {гипертермия) организма при. таких температурах окружающей среды, которые не оказывают влияния на взрослого человека. Равным образом даже небольшая мышечная работа, например, связанная с длительным криком ребенка, может повысить температуру тела. Организм недоношенных детей -еще менее способен поддерживать постоянство температуры тела, которая у них в значительной мере зависит от температуры среды обитания. Температура органов и тканей, как и всего организма в целом, зависит от интенсивности образования тепла и от величины теплопотерь. Теплообразование происходит вследствие непрерывно совершающихся экзотермических реакций. Эти реакции протекают во всех органах и тканях, но неодинаково интенсивно. В тканях и органах, производящих активную работу — в мышечной ткани, печени, почках, выделяется большее количество тепла, чем в-менее активных^- соединительной ткани, костях, хрящах. Потеря тепла органами и тканями зависит в большой степени от их месторасположения: поверхностно расположенные органы, например кожа, скелетные мышцы, отдают больше тепла и охлаждаются сильнее, чем внутренние органы, более защищенные от охлаждения. Отсюда ясно, что температура разных органов различна. Так, печень, расположенная глубоко внутри тела и дающая большую теплопродукцию, имеет у человека более высокую и постоянную температуру (37,8—38 °С) по сравнению с кожей, температура которой значительно ниже (на покрытых одеждой участках 29,5—33,9 °С) и в больше? мере зависит от окружающей среды. Поэтому справедливо говорить о том, что изотермия присуща главным образом внутренним органам и головному мозгу. Поверхность же телг и конечности, температура которых может несколько изменяться в зависимости от температуры окружающей среды, являются в некоторой мере пойкилотермными. При этом различные участки кожной поверхности имеют неодинаковую температуру. Обычно относительно выше температура кожи туловища и головы (33—34 °С). Температура конеч- ностей ниже, причем она наиболее низкая в дистальных отделах. . Из сказанного, следует, что понятие «постоянная температура тела» является условным. Лучше всего среднюю температуру организма как целого характеризует температура крови в наиболее крупных сосудах, так как циркулирующая в них кровд нагревается в активных тканях (тем самым охлаждая их) и охлаждается в коже (одновременно согревая ее). О температуре тела человека судят обычно на основании ее измерения в подмышечной впадине. Здесь температура у здорового человека равна 36,5—36,9 °С. В клинике часто (особеннс у грудных детей) измеряют температуру в прямой кишке, где она выше, чем в подмышечной впадине и равна у здорового человека в среднем 37,2—37,5 °С. Температура тела не остается постоянной, а колеблется в течение суток в пределах 0,5— 0,7 °С Покой и сон понижают температуру, мышечная деятельность повышает ее. Максимальная темпера тура тела наблюдается в 4—6 ч вечера, минимальная — в 3—4 ч утра. У рабочих, длителык работающих в ночных сменах, колебания температуры могут быть обратными указанным выше Постоянство температуры тела у человека может сохраняться лишь при условии равенства теплообразования и теплопотери всего организма. Это достигается с помощьк физиологических механизмов терморегуляции. Терморегуляция проявляется в форме взаимосочетания процессов теплообразования и теплоотдачи, регулируемых нервно- эндокринным путем. Терморегуляцию принято разделять на химическую и физическую. Химическая терморегуляция осуществляется путем изменения уровня теплообразования, т. е. усиления или ослабления интенсивности обмена веществ в клетках организма. Физическая терморегуляция осуществляется путем изменения интенсивности отдачи тепла. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ Химическая терморегуляция имеет важное значение для поддержания постоянства температуры тела, как в нормальных условиях, так и при изменении температуры окружающей среды. У человека усиление теплообразования вследствие увеличения интенсивности обмена веществ отмечается, в частности, тогда, когда температура окружающей среды становится ниже оптимальной температуры, или зоны комфорта. При обычной легкой одежде эта зона находится в пределах 18—20 °С, а, для обнаженного человека 28 °С Оптимальная температура во время пребывания в воде выше, чем на воздухе. Это обусловлено тем, что вода, обладающая высокой теплоемкостью и теплопроводностью, охлаждает тело в 14 ра; .сильнее, чем воздух. Поэтому в прохладной ванне обмен веществ повышается значительно больше чем во время пребывания на воздухе при той же температуре. Наиболее интенсивное теплообразование в организме происходит в мышцах. Даже если человек лежит неподвижно, но с напряженной мускулатурой, окислительные продес- сы, а вместе с тем и теплообразование повышаются на 10%. Небольшая двигательная активность ведет к увеличению теплообразования на 50—80%, а тяжелая мышечная работа — на-400—500%. В условиях холода теплообразование в мышцах увеличивается, даже если человек находится в неподвижном состоянии. Это обусловлено тем, что охлаждение поверхности тела, действуя.на рецепторы", воспринимающие холодовое раздражение, рефлекторно возбуждает беспорядочные непроизвольные сокращения мышц, проявляющиеся в виде дрожи (озноб). При этом обменные процессы организма значительно усиливаются, увеличивается потребление кислорода и углеводов мышечной тканью, что и влечет за собой повышение теплообразования. Даже произвольная имитация дрожи увеличивает теплообразование на 200%. Если в организм введены миорелаксанты — вещества, нарушающие передачу нервных импульсов с нерва на мышцу и тем самым устраняющие рефлекторную мышечную дрожь, при понижении температуры окружающей среды гораздо быстрее наступает понижение температуры тела. В химической терморегуляции, кроме мышц, значительную роль играют печень и почки. Температура крови печеночной вены выше температуры крови печеночной артерии, что указывает на интенсивное теплообразование в этом органе. При охлаждении тела теплопродукция в печени возрастает. Освобождение энергии в организме совершается за счет окислительного распада белков, жиров и углеводов. Поэтому все механизмы, которые регулируют окислительные процессы, регулируют и теплообразование. ФИЗИЧЕСКАЯ ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ Физическая терморегуляция осуществляется путем изменений отдачи тепла организмом. Особо важное значение она приобретает в поддержании постоянства температуры тела во время пребывания организма в условиях повышенной температуры окружающей среды. / Теплоотдача осуществляется путем теплоизлучения (радиационная теплоотдача), конвекции, т. е. движения и перемешивания Нагреваемого телом воздуха, теплопроведе- ния, т. е. отдачи тепла веществам, непосредственно соприкасающимся с поверхностью тела, и испарения воды с поверхности кожи и легких. У человека в обычных условиях потеря тепла путем теплопроведения имеет небольшое значение, так как воздух и одежда являются плохими проводниками тепла.- Радиация, испарение и конвекция протекают с различной интенсивностью в зависимости от температуры окружающей среды. У человека в состоянии покоя при температуре воздуха около 20 0С и суммарной теплоотдаче, равной 419 кДж (100 ккал) в час, радиация составляет 66%, испарение воды—19%, конвекция —15% общей потери тепла организмом. При повышении температуры окружающей среды до 35 °С теплоотдача посредством радиации и конвекции становится невозможной и температура тела поддерживается на постоянном уровне исключительно посредством испарения воды с поверхности кожи и альвеол легких. Для того чтобы было ясно значение испарения в теплоотдаче, напомним, что для испарения 1 мл воды необходимо 2,4 кДж (0,58 ккал). Следовательно, если в условиях основного обмена телом человека отдается посредством испарения около 1675—2093 кДж (400^500 ккал), то с поверхности тела должно испаряться примерно 700—850 мл воды. Из этого количества 300—350 мл испаряются в легких и 400—500 мл — с поверхности кожи. Характер отдачи тепла, телом изменяется в зависимости от интенсивности обмена веществ. При увеличении теплообразования в результате мышечной работы возрастает значение теплоотдачи, осуществляемой посредством испарения воды. Так, после тяжелого спортивного соревнбвания, когда суммарная теплоотдача достигала почти 2512 кДж (600 ккал) в час, было найдено, что 75% тепла было отдано путем испарения, 12% — путем радиации и 13 % — посредством конвекции. Одежда уменьшает теплоотдачу. Потере тепла препятствует тот слой неподвижное воздуха, который находится между одеждой и кожей, так как воздух — плохой проводни тепла. Теплоизолирующие свойства одежды тем выше, чем более мелкоячеиста ее струи тура, содержащая воздух. Этим объясняются хорошие теплоизолирующие свойств шерстяной и меховой одежды. Температура воздуха под одеждой достигает 30 °С Наоборот, обнаженное тело теряет тепло, потому что воздух на его поверхности вс время сменяется. Поэтому температура кожи обнаженных частей тела намного ниже чем- одетых. В значительной степени препятствует теплоотдаче слой подкожной жировой клет чатки в связи с малой теплопроводностью жира. Температура 'кожи, а следовательно, интенсивность теплоизлучения и теплопрове дения могут изменяться в результате перераспределения крови в сосудах и При изменени объема циркулирующей крови. На холоде кровеносные сосуды кожи, главным образом артериолы, сужаются большее количество крови поступает в сосуды брюшной полости и тем самым ограничи вается теплоотдача. Поверхностные слои кожи, получая меньше теплой крови, излучаю меньше тепла — теплоотдача уменьшается. При сильном охлаждении кожи, кроме тоге происходит открытие артериовенозных анастомозов, что уменьшает количество крови поступающей в капилляры, и тем самым препятствует теплоотдаче. Перераспределение крови, происходящее на холоду—уменьшение количеств, крови, циркулирующей через поверхностные сосуды, и увеличение количества крову проходящей через сосуды внутренних органов, способствует сохранению тепла во внут ренних органах. Эти факты служат основанием для утверждения, что регулируемы: параметром является именно температура внутренних органов, которая поддерживаете на постоянном уровне. При повышении. температуры окружающей среды сосуды кожи расширяются количество циркулирующей в них крови увеличивается. Возрастает также объем цирку ' лирующей крови во всем организме вследствие перехода воды из тканей в сосуды, а такж потому, что селезенка и.другие кровяные депо выбрасывают в общий кровоток дополни тельные количества крови. Увеличение количества крови, циркулирующей через сосуд! поверхности тела, способствует теплоотдаче посредством радиации и KOHBeKBHi- Для сохранения постоянства температуры тела человека при высокой температур! окружающей среды основное значение имеет испарение пота с поверхности кожи Значение потоотделения для поддержания постоянства температуры тела видно из следующей подсчета: в летние месяцы температура окружающего воздуха в средних широтах нередко равн; температуре тела человека. Это означает, что организм человека, живущего в этих условиях, н может отдавать образующееся в нем самом тепло путем радиации и конвекции. Единственны* путем для отдачи тепла остается испарение воды. Приняв, что среднее теплообразование в cyTKi равно 10 048—11 723 кДж (2400—-2800 ккал), и зная, что на испарение 1 г воды с поверхности тел; расходуется 2,43 кДж (0,58 ккал), получаем, что для поддержания температуры тела человек на постоянном уровне в таких условиях необходимо испарение 4,5 л воды. Особенно интенсив» потоотделение происходит при высокой окружающей температуре во время мышечной работы, когд; возрастает теплообразование в самом организме. При очень тяжелой работе выделение пота у ра бочих горячих цехов может составить 12 л за день. Испарение воды зависит от относительной влажности воздуха. В насыщенном водя ными парами воздухе вода испаряться не может. Поэтому при высокой влажности атмос феры высокая температура переносится тяжелее, чем при низкой влажности. В насы щенном водяными парами воздухе ' (например, в бане) пот выделяется в большое количестве, но не испаряется и стекает с кожи. Такое потоотделение не способствуе отдаче тепла; только эта часть пота, которая испаряется с поверхности кожи, имее значение для теплоотдачи (эта часть пота составляет эффективное потоотделение) Плохо переносится также непроницаемая для воздуха одежда (резиновая и т. п.) препятствующая испарению пота: слой воздуха между одеждой и телом быстро насы щается парами и дальнейшее испарение пота прекращается. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||