Нутрициология: наука о питании для здоровья и жизни

Чувство жажды: Главный сигнал о необходимости пить. Важно: к моменту появления жажды организм уже может быть слегка обезвожен! Особенно у пожилых людей чувство жажды притуплено.

Признаки обезвоживания:

Легкое/умеренное: Жажда, сухость во рту и на губах, снижение объема мочи и ее более темный цвет, усталость, головная боль, головокружение, сухость кожи, запор.

Тяжелое (требует медицинской помощи!): Сильная жажда, очень темная моча или ее отсутствие, запавшие глаза, сухая и холодная кожа, сильная слабость, спутанность сознания, учащенное дыхание и сердцебиение, низкое артериальное давление, потеря сознания.

Нормы потребления:

Классическое правило: "8 стаканов (около 2 литров) в день" – хорошая отправная точка, но индивидуальна!

Факторы, увеличивающие потребность:

Климат: Жаркая и/или сухая погода, высокая влажность.

Физическая активность: Интенсивность и длительность тренировок (восполнять потери с потом + 400-800 мл к норме).

Состояние здоровья: Лихорадка, рвота, диарея, инфекции мочевыводящих путей, камни в почках.

Беременность и лактация.

Диета: Высокое содержание белка, клетчатки, соли.

Лучшие индикаторы:

1. Цвет мочи: должна быть светло-соломенного цвета. Темно-желтый или янтарный цвет сигнализирует об обезвоживании.

2. Чувство жажды: не игнорируйте его, но старайтесь пить регулярно, не дожидаясь сильной жажды.

3. Частота мочеиспускания: В среднем 4-7 раз в день при нормальной гидратации.

Источники: Чистая вода – лучший выбор. Также: травяные чаи (без сахара), несладкий кофе/чай (в умеренных количествах), вода с лимоном/лаймом/огурцом/мятой. Супы, сочные фрукты и овощи (арбуз, огурец, цитрусовые) тоже вносят вклад. Ограничить: Сладкие напитки (газировка, соки) – источник "пустых" калорий.

Ключевой вывод главы: Углеводы, белки, жиры и вода – не просто "калории". Каждый макронутриент выполняет уникальный и жизненно важный набор функций. Баланс и качество источников каждого из них – основа здоровья, энергии и долголетия. Отдавайте предпочтение цельным, необработанным продуктам: сложным углеводам с клетчаткой, разнообразным источникам белка (включая растительные) и полезным ненасыщенным жирам, не забывая пить достаточно чистой воды каждый день.

Глава 3: Основные Пищевые Вещества: Микронутриенты

Введение: Микронутриенты – это витамины и минералы, необходимые организму в очень малых количествах (миллиграммы или микрограммы), но играющие критическую роль практически во всех биохимических процессах: от производства энергии и синтеза ДНК до иммунной защиты и укрепления костей. Их дефицит ведет к серьезным заболеваниям, а адекватное потребление – залог оптимального здоровья и профилактики хронических болезней.

3.1 Витамины: Органические Катализаторы Жизни

Витамины – органические соединения, которые организм не может синтезировать (или синтезирует в недостаточном количестве) и должен получать с пищей. Делятся на две группы по растворимости.

Жирорастворимые витамины: накапливаются в печени и жировой ткани. Для усвоения необходимы жиры. Риск гипервитаминоза выше, чем у водорастворимых.

Водорастворимые витамины: не накапливаются в организме в значительных количествах (кроме B12), избыток выводится с мочой. Требуют регулярного поступления.

3.2 Минералы и Микроэлементы: Неорганические Основы Жизни

Минералы – неорганические элементы, получаемые из почвы и воды, поглощаемые растениями или животными. Делятся на макро- и микроэлементы по количеству, необходимому организму.

Макроэлементы: требуются в количествах >100 мг/день.

Микроэлементы (Трас-элементы): требуются в количествах <100 мг/день.

3.3 Другие Биоактивные Соединения: Полезные "Не-Нутриенты"

Это природные соединения в растительной (и иногда животной) пище, не являющиеся витаминами или минералами, но оказывающие положительное влияние на здоровье.

Фитонутриенты (Фитохимические вещества): содержатся исключительно в растениях. Часто придают цвет, вкус, запах и защищают растение. Обладают мощной биологической активностью в организме человека, прежде всего антиоксидантной и противовоспалительной.

Основные группы и значение:

Каротиноиды (бета-каротин, ликопин, лютеин, зеаксантин): Антиоксиданты, здоровье глаз (защита от макулодистрофии), кожи, иммунитета. *Источники: Оранжевые/красные/желтые/зеленые овощи и фрукты (морковь, томаты, сладкий перец, тыква, шпинат, капуста).

Флавоноиды (кверцетин, катехины, антоцианы): Огромная группа с разнообразными эффектами: антиоксиданты, противовоспалительные, кардиопротекторные (улучшение функции сосудов), нейропротекторные, противораковые. Источники: Ягоды, цитрусовые, яблоки, лук, какао/темный шоколад, чай (особенно зеленый), красное вино (умеренно!), соя, петрушка.

Глюкозинолаты (сульфорафан): активируют ферменты детоксикации, обладают противораковым потенциалом (особенно в отношении рака легких, ЖКТ). Источники: Крестоцветные овощи (брокколи, брюссельская капуста, цветная капуста, капуста).

Полифенолы (Ресвератрол, Куркумин): Мощные антиоксиданты и противовоспалительные агенты. Ресвератрол (красный виноград, красное вино) – кардиопротектор. Куркумин (куркума) – широкий спектр противовоспалительных эффектов.

Фитостерины: структурно схожи с холестерином, конкурируют с ним за всасывание в кишечнике → снижают уровень ЛПНП. Источники: Растительные масла, орехи, семена, цельнозерновые, бобовые. Часто добавляют в функциональные продукты (йогурты, спреды).

Ключевое значение: Употребление разнообразных фруктов, овощей, трав, специй, чая, обеспечивающих широкий спектр фитонутриентов, ассоциировано со снижением риска хронических заболеваний (ССЗ, рак, нейродегенеративные заболевания), замедлением старения и улучшением общего состояния здоровья.

Пребиотики и Пробиотики:

Микробиом кишечника: это триллионы бактерий, вирусов, грибов, населяющих наш кишечник, прежде всего толстый. Это "орган внутри органа", играющий ключевую роль в:

Пищеварении (особенно клетчатки) и усвоении нутриентов.

Синтезе некоторых витаминов (К, B12, биотин, фолат).

Развитии и регуляции иммунной системы (до 70% иммунных клеток в кишечнике!).

Защите от патогенов.

Метаболизме лекарств и токсинов.

Производстве нейромедиаторов (серотонин!) – ось "кишечник-мозг".

Здоровье всего организма (ССЗ, ожирение, диабет, психическое здоровье).

Пробиотики: Живые микроорганизмы, которые при употреблении в адекватных количествах приносят пользу здоровью хозяина. В основном это бактерии родов Lactobacillus и Bifidobacterium, иногда дрожжи (Saccharomyces boulardii).

Пищевые источники: Ферментированные продукты: Живой йогурт (с активными культурами), кефир, кислая капуста (непастеризованная), кимчи, мисо, темпе, комбуча, некоторые соленья (ферментированные, не маринованные в уксусе). Качественные добавки.

Значение: могут временно колонизировать кишечник, вытесняя патогены, производя полезные вещества (КЦЖК), модулируя иммунный ответ, улучшая пищеварение (особенно лактозы), помогая при диарее/запорах.

Пребиотики: Неперевариваемые компоненты пищи (тип клетчатки), которые служат "пищей" для полезных бактерий кишечника (пробиотиков), стимулируя их рост и активность.

Пищевые источники: Цикорий (инулин), лук, чеснок, лук-порей, спаржа, бананы (особенно зеленые), ячмень, овес, яблоки, корень топинамбура, льняное семя, водоросли.

Значение: укрепляют полезную микробиоту, усиливают выработку КЦЖК (бутират, ацетат, пропионат), улучшают усвоение минералов (кальций, магний), способствуют регулярному стулу, улучшают барьерную функцию кишечника, модулируют иммунитет и метаболизм.

Синбиотики: Комбинации пробиотиков и пребиотиков в одном продукте (например, йогурт с бифидобактериями и инулином).

Ключевой вывод главы: Микронутриенты и биоактивные соединения – незаменимые дирижеры здоровья, работающие за кулисами каждого процесса в организме. Разнообразие – ключ к их получению. Употребляйте "радугу" фруктов и овощей, цельнозерновые, бобовые, орехи, семена, ферментированные продукты и качественные источники белка, чтобы обеспечить себя полным спектром этих жизненно важных веществ. Помните о группах риска по дефициту (веганы/вегетарианцы – B12, железо, цинк; женщины – железо, кальций; пожилые – D, B12, кальций) и важности здоровья микробиома для усвоения нутриентов и общего благополучия.

Глава 4: Пищеварение, Всасывание и Метаболизм: Как Тело Использует Пищу

Введение: Пища – это наше топливо и строительный материал. Но чтобы организм мог использовать сложные молекулы курицы, яблока или риса, их необходимо разобрать на элементарные "кирпичики", которые смогут пройти через стенку кишечника в кровь и быть доставлены к клеткам. Этот процесс – пищеварение – сложный каскад механических и химических превращений, тонко регулируемый нервной системой и гормонами. Затем следует всасывание и, наконец, метаболизм – использование или хранение полученных веществ внутри клеток.

4.1 Анатомия и Физиология Пищеварительной Системы (Краткий Обзор)

Пищеварительный тракт (ЖКТ) – это длинная мышечная трубка (около 9 метров!), проходящая через все тело, от рта до ануса. Его главная задача: переваривание (расщепление пищи), всасывание (перенос нутриентов и воды в кровь/лимфу) и выведение непереваренных остатков.

Основные органы и их функции:

Ротовая полость: Механическое измельчение (жевание), смачивание слюной, начало переваривания углеводов (амилазой слюны).

Пищевод: Мышечная трубка, транспортирующая пищевой комок (болюс) в желудок за счет перистальтики (волнообразных сокращений).

Желудок: Мышечный "мешок". Хранит пищу, перемешивает ее с желудочным соком (содержит HCl и пепсин), превращая в полужидкую кашицу (химус). Начинает переваривание белков. Убивает многие бактерии.

Тонкий кишечник (ТК): Главный орган переваривания и всасывания! Длина ~6-7 м, состоит из 3 частей:

а) Двенадцатиперстная кишка (ДПК): принимает химус из желудка, желчь из печени/желчного пузыря и панкреатический сок из поджелудочной железы. Здесь происходит основное химическое переваривание.

б) Тощая кишка: Продолжение переваривания и начало активного всасывания.

в) Подвздошная кишка: Завершение всасывания (особенно витамина B12 и желчных солей). Переход в толстый кишечник.

Поджелудочная железа: вырабатывает панкреатический сок, содержащий мощные ферменты для переваривания всех макронутриентов (протеазы, амилаза, липаза), и бикарбонаты для нейтрализации кислого химуса. Также производит гормоны (инсулин, глюкагон) – часть эндокринной системы.

Печень: "Химическая лаборатория" организма. Вырабатывает желчь (эмульгирует жиры), обрабатывает всосавшиеся нутриенты, обезвреживает токсины, синтезирует белки плазмы, хранит гликоген и некоторые витамины.

Желчный пузырь: концентрирует и хранит желчь, выделяя ее в ДПК при поступлении жирной пищи.

Толстый кишечник (Толстая кишка, ТлК): Длина ~1.5 м. Включает слепую кишку с аппендиксом, ободочную (восходящую, поперечную, нисходящую, сигмовидную) и прямую кишку. Основные функции: Всасывание воды и электролитов из химуса, формирование каловых масс, ферментация оставшейся клетчатки бактериями, синтез некоторых витаминов (К, В12, биотин, фолат бактериями), хранение и выведение кала.

Прямая кишка и анус: Контролируемое выведение каловых масс.

4.2 Процесс Пищеварения: От Рта до Толстого Кишечника (Ферменты, Гормоны)

Пищеварение – слаженный процесс, управляемый нервными сигналами (вид, запах, вкус пищи, растяжение стенок) и гормонами ЖКТ:

1. Рот:

Механическое: Жевание (мастикация) – зубы измельчают пищу, язык формирует болюс.

Химическое: Слюнные железы выделяют слюну, содержащую:

Воду и слизь: смачивают пищу.

Альфа-амилазу (птиалин): начинает расщепление крахмала (сложных углеводов) до мальтозы.

Лингвальную липазу: начинает расщепление некоторых жиров (особенно важна у младенцев).

Итог: Пища превращается в мягкий болюс, готовый к глотанию.

2. Глотание: Сложный рефлекторный акт, перемещающий болюс из рта в пищевод. Надгортанник закрывает вход в трахею.

3. Пищевод: Перистальтика проталкивает болюс в желудок за 5-9 секунд.

4. Желудок:

Механическое: Сильные мышечные сокращения стенок желудка перемешивают пищу с соком, превращая ее в химус.

Химическое: Желудочные железы выделяют желудочный сок:

Соляная кислота (HCl): денатурирует белки (разворачивает их цепи), активирует пепсиноген, убивает многие бактерии, создает кислую среду.

Пепсиноген: активируется HCl до пепсина – основного фермента, расщепляющего белки до пептидов (цепочки аминокислот).

Слизь: защищает стенку желудка от кислоты и ферментов.

Внутренний фактор (фактор Касла): Необходим для всасывания витамина B12 в подвздошной кишке.

Гормональная регуляция (Желудочная фаза): Растяжение стенок желудка и присутствие белков/пептидов стимулирует G-клетки выделять гормон гастрин. Гастрин усиливает секрецию HCl и пепсина, стимулирует моторику желудка. Пилорический сфинктер контролирует порционную подачу химуса в ДПК.

5. Тонкий кишечник (ДПК, Тощая кишка): Основная Арена Переваривания

Поступление химуса в ДПК сигнализирует клеткам кишечника и поджелудочной железе:

Секретин: выделяется S-клетками ДПК в ответ на кислоту. Стимулирует поджелудочную железу выделять бикарбонаты (нейтрализуют кислый химус) и печень увеличивать выработку желчи.

Холецистокинин (ХЦК): выделяется I-клетками ДПК в ответ на жиры и белки. Стимулирует:

Поджелудочную железу выделять панкреатические ферменты.

Желчный пузырь сокращаться и выделять желчь.

Замедляет опорожнение желудка (дает время на переваривание).

Гормон, ингибирующий желудочную секрецию (ГИП): выделяется K-клетками ДПК в ответ на жиры. Подавляет секрецию желудочного сока и моторику желудка.

Желчь: производится печенью, хранится в желчном пузыре. Не содержит ферментов! Ее компоненты (желчные соли/кислоты) эмульгируют жиры – разбивают крупные жировые капли на мельчайшие капельки (мицеллы), многократно увеличивая поверхность для действия липаз.

Панкреатический сок: содержит мощные ферменты:

Панкреатическая амилаза: расщепляет крахмал до мальтозы, мальтотриозы, декстринов.

Панкреатическая липаза: расщепляет эмульгированные жиры (триглицериды) до моноглицеридов и свободных жирных кислот. Для работы нужны желчные соли и колипаза (кофермент).

Фосфолипаза: расщепляет фосфолипиды.

Холестеролэстераза: расщепляет эфиры холестерина.

Протеазы (трипсин, химотрипсин, эластаза, карбоксипептидазы): расщепляют белки и пептиды до мелких пептидов и аминокислот. Выделяются в неактивной форме (проферменты), активируются в ДПК (трипсиноген → трипсин энтерокиназой кишечника).

Нуклеазы: Расщепляют ДНК/РНК.

Кишечный сок (Энтероциты ворсинок): содержит ферменты, завершающие переваривание:

Пептидазы (дипептидазы, аминопептидазы): расщепляют пептиды до аминокислот.

Дисахаридазы: Расположены на щеточной каемке энтероцитов.

Сахарозаза (инвертаза): Сахароза → Глюкоза + Фруктоза.

Лактаза: Лактоза → Глюкоза + Галактоза.

Мальтаза: Мальтоза → Глюкоза + Глюкоза.

Трегалаза: Трегалоза → Глюкоза + Глюкоза.

Кишечная липаза: дополняет действие панкреатической липазы.

Итог: к концу тощей кишки основные макронутриенты расщеплены до мономеров: углеводы → моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза), белки → аминокислоты и мелкие пептиды, жиры → моноглицериды, жирные кислоты, глицерин. Витамины и минералы высвобождены.

6. Толстый кишечник:

Основная задача: Всасывание воды, электролитов (Na⁺, Cl⁻) и некоторых витаминов (К, В12, биотин, фолат), синтезированных бактериями.

Ферментация бактериями: Оставшаяся непереваренная клетчатка (пищевые волокна) ферментируется резидентными бактериями толстой кишки. Побочные продукты:

Газы (метан, водород, CO₂, сероводород).

Короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК – ацетат, пропионат, бутират): Важный источник энергии для клеток толстой кишки (колоноцитов), обладают противовоспалительным действием, влияют на метаболизм и иммунитет всего организма.

Формирование кала: Неперевариваемые остатки (клетчатка, мертвые бактерии, слущенные клетки эпителия) уплотняются, формируются в каловые массы и продвигаются к прямой кишке за счет медленных перистальтических и маятникообразных движений.

Дефекация: Рефлекторное опорожнение прямой кишки через анус.

4.3 Всасывание Нутриентов в Разных Отделах ЖКТ

Всасывание – это транспорт продуктов переваривания, воды, витаминов и минералов из просвета кишечника в кровь или лимфу через стенку кишечника (через энтероциты – клетки слизистой). Происходит в основном в тонком кишечнике, чья структура максимально приспособлена для этого (складки, ворсинки, микроворсинки – увеличение площади в сотни раз!).

Механизмы всасывания:

Пассивная диффузия: По градиенту концентрации (без затрат энергии). Жирорастворимые вещества, вода, некоторые ионы.

Облегченная диффузия: с помощью специфических белков-переносчиков (без затрат энергии). Фруктоза.

Активный транспорт: против градиента концентрации с помощью переносчиков и затратой энергии (АТФ). Глюкоза, галактоза, аминокислоты, ионы (Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Fe²⁺).

Эндоцитоз: Поглощение крупных частиц (редко для нутриентов, больше для иммуноглобулинов у младенцев).

Локализация всасывания:

Рот/Пищевод: Минимальное всасывание (некоторые лекарства, например, нитроглицерин).

Желудок: Минимальное всасывание (вода, алкоголь, некоторые лекарства, короткоцепочечные жирные кислоты).

Тонкий кишечник:

Двенадцатиперстная кишка: Железо, кальций, магний, цинк, водорастворимые витамины (кроме B12).

Тощая кишка: Основной участок! Моносахариды (глюкоза, галактоза), аминокислоты, мелкие пептиды, водорастворимые витамины, моноглицериды, жирные кислоты (в составе мицелл), холестерин, фосфолипиды, 50-60% воды и электролитов. Витамины А, D, E, K (в составе мицелл).

Подвздошная кишка: Завершение всасывания. Витамин B12 (связанный с внутренним фактором), желчные соли/кислоты (рециркуляция – энтерогепатическая циркуляция), оставшиеся питательные вещества и вода.

Толстый кишечник: Вода (до 90% поступившей в ЖКТ), электролиты (Na⁺, Cl⁻), КЦЖК (продукты ферментации клетчатки), витамины, синтезированные бактериями (К, B12, биотин, фолат).

Пути транспорта всосавшихся веществ:

Кровь (воротная вена печени): Моносахариды, аминокислоты, водорастворимые витамины, минералы, коротко- и среднецепочечные жирные кислоты, глицерин. Все, что всасывается в кровь из кишечника, сначала проходит через печень! (Печень фильтрует, обрабатывает, запасает или распределяет дальше).

Лимфа (грудной проток → венозная кровь): Длинноцепочечные жирные кислоты, моноглицериды, жирорастворимые витамины (A, D, E, K), холестерин (в составе хиломикронов – липопротеиновых частиц). Лимфатический путь позволяет обойти печень при первом прохождении.

4.4 Основы Метаболизма: Анаболизм, Катаболизм, Цикл Кребса, Роль АТФ

Метаболизм – это совокупность всех химических реакций в организме, направленных на получение и использование энергии, построение и обновление структур, поддержание гомеостаза. Реакции идут по строго контролируемым путям с участием ферментов.

Два взаимосвязанных процесса:

Катаболизм: Реакции распада. Сложные молекулы (углеводы, жиры, белки) расщепляются до простых (CO₂, H₂O, NH₃) с высвобождением энергии. Эта энергия запасается в форме АТФ (аденозинтрифосфат) – универсальной энергетической "валюты" клетки. Примеры: Гликолиз, бета-окисление жиров, дезаминирование аминокислот.

Анаболизм: Реакции синтеза. Из простых молекул строятся сложные (белки, нуклеиновые кислоты, гликоген, жиры) с затратой энергии (АТФ). Примеры:Синтез белка, гликогенез, глюконеогенез.

АТФ (Аденозинтрифосфат):

Молекула состоит из азотистого основания (аденин), сахара (рибоза) и трех фосфатных групп.

Энергия запасается в высокоэнергетических связях между фосфатными группами.

При гидролизе (отщеплении) концевого фосфата: АТФ → АДФ (аденозиндифосфат) + Фосфат + Энергия (используется для работы клетки: мышечное сокращение, транспорт веществ, синтез).

АТФ постоянно регенерируется из АДФ за счет энергии, полученной при катаболизме питательных веществ.

Центральный путь получения энергии: Цикл Кребса (Цикл Лимонной Кислоты, Цитратный Цикл) и Окислительное Фосфорилирование:

1. Подготовительный этап (в цитоплазме):

Гликолиз: Глюкоза (6С) → 2 молекулы Пирувата (Пировиноградная кислота, 3С) + небольшое количество АТФ и НАДН.

*Превращение Пирувата в Ацетил-КоА (в митохондриях): Пируват (3С) → Ацетил-КоА (2С) + CO₂ + НАДН. (Для жиров: Жирные кислоты → Ацетил-КоА через бета-окисляцию. Для аминокислот: Дезаминирование → различные промежуточные продукты цикла Кребса или гликолиза).

2. Цикл Кребса (в матриксе митохондрий): Ацетил-КоА (2С) вступает в цикл, соединяясь с оксалоацетатом (4С). В ходе 8 ферментативных реакций:

Выделяется 2 молекулы CO₂.

Образуются молекулы-переносчики восстановленных эквивалентов: НАДН (никотинамидадениндинуклеотид) и ФАДН₂ (флавинадениндинуклеотид).

Образуется одна молекула ГТФ (≈АТФ).

Регенерируется оксалоацетат (4С) для нового цикла.

3. Окислительное Фосфорилирование (на внутренней мембране митохондрий): Главный производитель АТФ!

Дыхательная цепь (Электрон-транспортная цепь – ЭТЦ): НАДН и ФАДН₂ отдают электроны серии белковых комплексов (I-IV) на внутренней мембране митохондрий. Электроны "скатываются" по цепи, их энергия используется для перекачивания протонов (H⁺) из матрикса в межмембранное пространство, создавая электрохимический градиент (протонный двигатель).

Хемиосмос (Синтез АТФ): Протоны стремятся вернуться обратно в матрикс по градиенту концентрации. Единственный путь – через фермент АТФ-синтазу. Энергия потока протонов вращает часть фермента, что приводит к синтезу АТФ из АДФ и Фосфата.

Кислород (O₂) – конечный акцептор электронов: на последнем этапе ЭТЦ электроны и протоны (H⁺) соединяются с кислородом, образуя воду (H₂O). **Кислород жизненно необходим для этого этапа!