Большие биологические часы: нормальная болезнь энергетического гомеостата — ожирение

Глава 9. Нормальная болезнь энергетического гомеостата - ожирение

Принято считать, что древний человек питался исключительно углеводами и что  всеядность,  приведшая  к употреблению  мяса  и  животного  жира,  была решающим шагом к его современным болезням.  Это утверждение не совсем точно. Ни  древний  человек, ни  человекообразные  обезьяны, вопреки  существующему мнению,  никогда  не питались исключительно  углеводами. Их организм  всегда использовал как источник энергии и углеводы и животные жиры. Древний человек действительно   получал   энергию  из  растительной  пищи,   используя   как энергетический  материал главным образом  глюкозу, а также другой углевод - фруктозу.  Но  независимо  от  исходного пищевого  продукта,  если  в  крови появляется  избыток  глюкозы,  то  эта  глюкоза в  жировой  ткани при помощи гормона инсулина  превращается  в  жир. Это происходит по той же  схеме,  по которой  при кормлении  домашней птицы  зерном добиваются у  нее  накопления жира.

Если растительные  жиры, содержащиеся в  растительной пище, относятся с химической точки зрения к ненасыщенным жирам, то из  глюкозы  в человеческом организме образуются  полутвердые и твердые, или насыщенные,  жиры (такие же жиры  мы  получаем  из  животного  организма).  Когда  пища  в  организм  не поступает,  на пример ночью,  то именно  эти жиры  и служат  источником,  из которого извлекается энергия.

Между  двумя  источниками энергии  -  углеводами  и  животными  жирами существует   антагонизм,  поддерживать   который  прежде   всего  и  призван энергетический гомеостат.

Глюкоза  и жирные кислоты в  этой  системе одновременно выступают и как топливо,   и   как   факторы   регуляции.  Два   других   главных   элемента энергетического гомеостата - это гормоны:  инсулин и гормон  роста. Инсулин необходим  для усвоения глюкозы. Энергетическая система  устроена  так,  что глюкоза стимулирует поступление инсулина в кровь из поджелудочной железы, то есть сама глюкоза создает условия для своего сгорания в тканях.

Гормон роста действует в энергетическом гомеостате как жиромобилизующий гормон. Под влиянием гормона роста из жировых депо увеличивается поступление жирных кислот - второго вида топлива.

Когда в организм поступает  пища,  нет необходимости  использовать жир, накопленный про  запас в собственном  теле. Использование резервного  жира в это время ограничено или даже прекращено, что достигается следующим образом.

Повышение  в крови  концентрации  глюкозы,  обусловленное  поступлением пищи, влияет  на рецепторы  глюкозы в гипоталамусе.  Это приводит к снижению поступления гормона роста  из гипофиза. Так как гормон роста обладает мощным жиромобилизующим действием, то уменьшение его концентрации уменьшает в крови уровень жирных кислот.

Одновременно  глюкоза  стимулирует выделение инсулина  из поджелудочной железы.  Инсулин   необходим  для  сгорания  глюкозы  в  тканях,  и  поэтому естественно, он обладает  свойством  тормозить мобилизацию жира  из  жировых депо.  Это  совмещенное  влияние -  уменьшение в крови концентрации гормона роста и повышение концентрации инсулина -  значительно  снижает поступление жирных  кислот  в  кровь.  В  этих  условиях  глюкоза  становится   основным энергетическим материалом, используемым организмом.

Таким  образом, после приема  пищи  создаются условия для использования энергетических   материалов   пищи  и   cooтветственнo  сохраняются   запасы резервного жира.

Более  того,  запасы жира даже пополняются:  если в крови накапливается избыток  глюкозы (например, из-за снижения ее  использования  в  мышцах), то этот избыток под влиянием того же инсулина превращается в жир.

Тип  энергетического   обеспечения  полностью   изменяется  в  условиях голодания,  например  ночью,  когда пища  в  организм не  поступает. Система энергетического гомеостата и в  этих  условиях ведет себя очень "разумно": в качестве топлива  используется жир, запасы  которого в  жировых депо намного выше, чем запасы глюкозы, заключенной "в животном крахмале"  - гликогене. А глюкоза сохраняется для нервной ткани, для которой  она  составляет основной источник энергии.

При этом даже "учитывается", что запасы  глюкозы в организме ограничены и в  условиях  голодания усиливается механизм,  обеспечивающий  производство глюкозы из белка.

Все эти изменения в энергетике осуществляются следующим образом.  Когда в организм пища  не  поступает,  снижается  концентрация глюкозы в крови.  В результате снижается также уровень инсулина, продукция которого находится  в зависимости  от  концентрации  глюкозы.   В   соответствии   с   устройством энергетического гомеостата  снижение концентрации в крови глюкозы и инсулина снимает тормоз с центра  гипоталамуса,  контролирующего выделение  гипофизом гормона роста. Соответственно  уровень  гормона  роста в крови повышается, и вследствие  этого усиливается мобилизация  жира из жировых депо.  Так как  в условиях  голодания снижено содержание  в  крови  инсулина,  то  устраняется тормозное  препятствие,  оказываемое  инсулином  на  мобилизацию  жира,  что увеличивает  жиромобилизующее  действие  гормона роста. В результате уровень жирных  кислот  в  крови  возрастает.  Жирные   кислоты  становятся  главным энергетическим субстратом - основным топливом, сжигаемым организмом.

В отличие от глюкозы,  которая  для своего транспортирования  в  клетку через клеточную  мембрану  нуждается в  помощи  инсулина, поступление жирных кислот в мышечную клетку находится в прямой зависимости от их концентрации в крови. Это преимущество  перед  глюкозой  усугубляется еще  тем, что  жирные кислоты препятствуют усвоению глюкозы мышечной тканью.

Такой  антагонизм  крайне  целесообразен:  он обеспечивает  в  условиях голодания  (когда запасы глюкозы  в организме не  пополняются)  переключение потока глюкозы  в  направлении  нервной  ткани.  Кроме  того,  гормон  роста противодействует влиянию инсулина  на усвоение глюкозы. Этот антиинсулиновый эффект  гормона  роста еще  больше затрудняет использование глюкозы мышечной тканью. Поэтому когда в условиях голодания снижается в крови уровень глюкозы и освобожденный от "глюкозного тормоза" гормон роста переключает организм на использование  жира,  одновременно  благодаря  двойному  антагонизму:  между жирными кислотами и  глюкозой,  с  одной  стороны,  и между гормоном роста и инсулином -  с  другой, создаются оптимальные  условия для сжигания  жирных кислот в  мышечной ткани. И соответственно  условия, обеспечивающие снижение использования глюкозы.

Все  эти изменения  можно  выразить  следующей  формулой:  углеводы  не сгорают  в  пламени  жиров. Более того,  когда  происходит сдвиг  в  сторону усиленного  использования  жирных кислот,  то сами жирные  кислоты усиливают механизм воспроизводства глюкозы  из белка,  подчиняя деятельность организма задаче обеспечения нервной ткани энергией.

Итак, в организме существует  два способа  энергетического обеспечения. При  первом способе,  который условно можно назвать дневным,  энергетические материалы поступают с пищей, в то же время выключая использование резервного жира. Источником энергии здесь служит глюкоза и в меньшей степени - пищевой жир. Совместное использование  двух  энергетических  субстратов  облегчается тем, что жиры сгорают в пламени углеводов.

При  втором  способе  энергетического  обеспечения  организма,  который условно можно назвать  ночным, основным источником энергии становятся жирные кислоты. Правильное чередование типов обеспечения  энергетическим материалом в норме  достигается  за  счет  влияния пищи на систему четырехкомпонентного энергетического  гомеостата,  в  котором  главными  регулирующими  факторами являются  глюкоза  и  инсулин,  жирные  кислоты и гормон  роста*  Однако при ожирении   и   в  процессе  нормального   старения   механизм   переключения энергетического  гомеостата  нарушается,  и  организм  независимо  от  своих истинных потребностей переходит на жировой путь обеспечения энергией.

Отсюда следует, что в энергетическом гомеостате с  увеличением возраста происходят  такие же  изменения,  какие  наблюдаются и  в адаптационном, и в репродуктивном гомеостате.

Но вот что может показаться странным. Если система плохо тормозится, то есть  если повышение концентрации глюкозы в крови  не оказывает  нормального тормозящего влияния на секрецию гормона роста, то уровень его в крови должен увеличиться.  Однако,   напротив,  у  лиц  среднего  возраста,   у   которых гипоталамический порог повышен, концентрация гормона роста в крови отчетливо ниже, чем у молодых.

Долгое время это противоречие оставалось без объяснения, пока различные исследователи не выяснили, что ожирению свойственно понижение уровня гормона роста  в  крови.  В  дальнейшем  стало  ясно,  что  именно  жирные  кислоты, концентрация  которых в  крови  при  ожирении  увеличена, вызывают  снижение уровня гормона  роста. Этот вывод подтверждается следующим образом; Человеку вводится никотиновая, кислота - витамин, который тормозит мобилизацию жира, и  снижение  в  крови  концентрации  жирных  кислот  сопровождается   острым повышением уровня гормона роста.

Существование: "жирового  тормоза",  основанного на способности  жирных кислот тормозить выделение из гипофиза  гормона роста, весьма целесообразно. Действительно, если  учитывать,  что  поступление  пищи  в  организм  должно затормозить использование резервного жира, то не  только углеводы (глюкоза), но и  жир (жирные кислоты)  должен в  соответствии с этим правилом  угнетать выделение  жиромобилизующего гормона роста. Иными словами, после поступления в организм пищи механизм мобилизации жира должен выключаться.

Однако  в  действии  этого  целесообразного  механизма  имеется  важное ограничение,  почему-то  не привлекшее к  себе  ранее  внимания.  В  детском возрасте наблюдается одновременно высокий уровень в крови и жирных кислот, и гормона роста, как будто никакого "жирового тормоза" вообще не существует.

Эту   парадоксальную  ситуацию  можно  объяснить,  следующим   образом. Сочетание повышенной концентрации  в крови и гормона роста, и  жирных кислот противоречит  их  взаимоотношениям,  определяемым  механизмом  отрицательной обратной  связи: ведь высокий уровень жирных кислот в крови должен приводить путем воздействия на  гипоталамус к снижению уровня в крови  гормона  роста. Поэтому одновременное повышение  уровня  и  гормона  роста,  и жирных кислот может происходить только в  том  случае, если повышен порог чувствительности гипоталамуса к тормозящему влиянию  жирных  кислот.  Иными словами, в период детства в системе гипоталамус - гормон роста  - жирные кислоты наблюдается явление, которое в других главных гомеостатических системах возникает лишь в процессе старения.

Действительно,  в  адаптационной  и репродуктивной системах с возрастом происходит повышение  гипоталамического порога. Такое же явление имеет место и  в энергетическом  гомеостате в  системе, .контролирующей  взаимоотношения между гормоном роста и глюкозой.  Но в  этом же энергетическом гомеостате по мере  старения  наблюдается  и  нечто  полностью  противоположное, а  именно возрастное понижение гипоталамического порога чувствительности к тормозящему действию жирных кислот. Это и приводит  к  тому, что по мере старения, когда жирные кислоты становятся  главным источником энергии,  концентрация гормона роста в крови снижается.

Подведем некоторые  итоги. В системе энергетического гомеостата по мере старения  происходят два  независимых  изменения регуляции: гипоталамический порог  чувствительности к тормозящему действию глюкозы повышается, тогда как к жирным кислотам - падает.

Но если в природе что-либо  существует, то это  всегда имеет основания. Чем  могут быть вызваны разнонаправленные изменения  в одной и  той же столь согласованно работающей энергетической системе?

Для  процесса  роста организма  необходимы  и  гормон  роста, и  жирные кислоты,   которые  энергетически  обеспечивают   потребности  роста.  Таким образом,  то,  что  в детстве жирные кислоты не  обладают сильным тормозящим влиянием  на  продукцию  гормона  роста, как  раз  и  необходимо  для  роста организма.

С  другой   стороны,  хорошо  работающий  в  детстве  глюкозный  тормоз регулирует поступление энергетических  веществ через  центр аппетита  и  тем самым распределение топлива в системе энергетического гомеостата, включая то дневной, то ночной тип энергетического  обеспечения.  Пока глюкозный  тормоз функционирует правильно, а это имеет место  в детстве и юности, переключение потоков   энергии,  добываемой   то   из  глюкозы,  то   из   жира,   хорошо контролируется.  Когда  же  происходит  снижение   эффективности  глюкозного тормоза, вызванное возрастным повышением гипоталамического порога,  развитие ожирения  становится  неизбежным  в силу  свойств, присущих  энергетическому гомеостату. Иными словами, даже если бы не происходило возрастного нарушения в регуляции аппетита, то и тогда бы при нормальном, сбалансированном притоке энергетических продуктов одно лишь изменение в системе гипоталамус - гормон роста  -  глюкоза  должно  было  бы  приводить  постепенно  к  переключению энергетического  гомеостата  на  преимущественно жировой способ  обеспечения энергией.

Если же при этом наблюдается хотя бы  незначительное превышение прихода энергии  над  ее  расходом  (вследствие  возрастных  нарушений  в  регуляции аппетита), это будет приводить к развитию ожирения.

Так оно  в действительности и происходит. В этом смысле ожирение - это нормальная болезнь, которая всегда возникает  в  процессе старения.  Подобно тому  как  климакс  является  естественным  следствием возрастных  изменений регуляции  в репродуктивном  гомеостате  (глава  7),  а  гиперадаптоз  -  в адаптационном гомеостате (глава 6),  возрастное ожирение -  это  нормальное проявление возрастных изменений в системе энергетического гомеостата.

Однако  возрастное  ожирение -  не  только  одна  из  ряда  нормальных болезней.  Роль  ожирения  в  развитии других болезней  чрезвычайно  велика. Почему именно ожирение играет столь ответственную роль?

Для того  чтобы  ответить  на  этот  вопрос, надо  сначала рассмотреть, почему ожирение, как  только  оно  возникает,  теряет  "связь  с  прошлым" и становится  самовоспроизводящим  процессом, буквально "вечным  двигателем" в системе формирования болезней старения.

Ожирение - не проблема века, а вечная проблема.

webhnd.com

Отправить ответ

avatar
  Subscribe  
Сообщать