Читать книгу Борьба со старением, или Не все мы умрем… - Сергей Огнивцев - Страница 15

Мы начинаем с системы пищеварения, поскольку она, по-видимому, является самой древней. Эта система напоминает огромного червя, которого окружают другие, эволюционно появившиеся гораздо позже системы и органы человека.

В главе 1.1 мы рассмотрели важнейшие составляющие нашей пищи: углеводы, белки и жиры. Целью пищеварительной системы является превращение этих компонент в более простые вещества: углеводов – в глюкозу; белков – в аминокислоты; жиров – в жирные кислоты. Аминокислоты и жирные кислоты клетка умеет превращать в универсальное клеточное топливо ацетил-КоА, из которого довольно сложным, но чрезвычайно эффективным способом (цикл Кребса, фактически сжигание глюкозы) клетка производит энергию. Затем эта энергия на специальном станке (АТФ-аза) преобразуется в энергию химической связи молекулы АТФ, которая участвует практически во всех реакциях организма, требующих энергетических затрат.

Когда мы съедаем какую-нибудь пищу, она при необходимости пережевывается зубами, перемешивается со слюной языком и превращается в пищевой комок. В главе 1.1.4 мы довольно тщательно рассмотрели приготовление углеводов, белков и жиров для их потребления клеткой. Теперь мы изучим эти же процессы с другой стороны: более детально остановимся на работе органов пищеварительной системы. Поскольку мы описываем одни и те же процессы с разных позиций, некоторые важные моменты будут повторены, но, по моему мнению, частичные повторы очень полезны при изучении сложных тем.

Мы будем двигаться по пищеварительной системе сверху вниз, следя за пищевым комком (рис. 1.3.1).

Рот и слюнные железы. Первые превращения пища претерпевает уже во рту под действием слюны. Слюноотделение осуществляется множеством слюнных желёз, среди которых выделяется три пары больших слюнных желёз: околоушные, подчелюстные и подъязычные слюнные железы. Их расположение очевидно из названий. Остальные железы считаются малыми. Железы выделяют 1–2 литра слюны в сутки.

Пища во рту (16–18 секунд до проглатывания) анализируется рецепторами, и результаты анализа передаются всем органам пищеварения для соответствующей подготовки. Слюна – активный пищеварительный сок. В ней содержится около 50 различных ферментов, обеспечивающих ротовое пищеварение. За счет ферментов (амилазы и мальтазы) слюна расщепляет углеводы до простых сахаров. Она смачивает и склеивает пищевой комок. Кроме того, некоторые ферменты могут убивать определенные вирусы и дезинфицировать пищу.

Пищевод – следующий этап прохождения пищевого комка – представляет собой полую, покрытую внутри слизью трубку из мышечной ткани, идущую от гортани до желудка. Со стороны глотки и желудка расположены два запирающих клапана (сфинктера), препятствующих выбрасыванию агрессивных жидкостей из желудка в пищевод (нижний сфинктер) и из пищевода в глотку (верхний сфинктер)[56]. Пищевой комок транспортируется по пищеводу под действием самопроизвольных мышечных сокращений 8–10 секунд.

Рис. 1.3.1. Система пищеварения

Желудок – полый, выстланный эпителием и слизью мышечный орган, идущий от пищевода к двенадцатиперстной кишке. Его объем меняется от полулитра (пустой) до 2 литров (полный). Мышцы желудка интенсивно перемешивают пищу, а примерно 15 млн желёз слизистой оболочки желудка выделяет желудочный сок, содержащий соляную кислоту и пищеварительные ферменты (пепсин, липазу и др.). Желудочный сок расщепляет белки до пептидов и аминокислот (пепсин) и частично жиры (липаза), соляная кислота убивает бактерии. Клетки эпителия постоянно соприкасаются с соляной кислотой и поэтому нуждаются в замене примерно раз за двое суток. После переваривания в желудке пищевой комок, который в желудке становится пищевой кашицей и приобретает новое название химус, готов к движению в двенадцатиперстную кишку, куда его проталкивают мышцы желудка.

Двенадцатиперстная кишка[57] – первая часть тонкого кишечника – отделена от желудка еще одним клапаном-сфинктером, красиво названным привратником желудка. Он отделяет желудок с его кислой средой от тонкого кишечника с преимущественно щелочной средой. В двенадцатиперстную кишку через еще один клапан-сфинктер впрыскивается желчь из желчного пузыря и поджелудочный (панкреатический)[58] сок из, соответственно, поджелудочной железы. Сюда же добавляется произведённый собственными железами тонкого кишечника кишечный сок, содержащий 22 фермента. Смесь кишечного, поджелудочного сока и желчи действует гораздо эффективнее, чем каждое составляющее вещество в отдельности. Так, ферменты поджелудочного сока расщепляют жиры в присутствии желчи в 20 раз эффективнее, чем без нее. Ферменты поджелудочного (панкреатического) сока ДНК-аза и РНК-аза расщепляют длинные последовательности ДНК и РНК до очень коротких, состоящих из относительно небольшого числа нуклеотидов. Поэтому страхи о возможности генно-модифицированных организмов (ГМО) передавать свои гены съевшему содержащий ГМО продукт человеку совершенно беспочвенны.

Тонкий кишечник – орган пищеварения длиной 5 метров и толщиной 3–3,5 см. В нем продолжается и практически завершается пищеварительный процесс, то есть процесс расщепления белков на аминокислоты, углеводов на моносахариды и жира на жирные кислоты и глицерин. Аминокислоты и совсем небольшие пептиды, глюкоза и другие простые сахара, жирные кислоты и глицерин всасываются в тонком кишечнике множеством специальных ворсинок и по крови и лимфе доставляются во все клетки организма. Причем в лимфу поступают продукты переработки жиров, а в кровь – аминокислоты и простые углеводы.

Кишечник – самый защищенный иммунной системой орган. Здесь находится около 80 % всех иммунных клеток, образующих барьер от вредных веществ и бактерий.

При питании белки пищи усваиваются в среднем на 84,5 %, жиры – 94 %, углеводы – 95,6 %. Не переваренные в тонком кишечнике остатки, основную часть которых составляет клетчатка, проталкиваются мышцами кишечника в толстый кишечник.

Толстый кишечник имеет длину около 1,5 метра и толщину от 4 до 7 см в разных частях. Толстая кишка вырабатывает собственный сок, который по составу близок к кишечному соку тонкой кишки, но примерно в 10 раз меньшей концентрации. Собственный сок и проникающий в толстую кишку сок тонкой кишки завершают пищеварительный процесс. В толстом кишечнике из поступающего в него пищевого комка (химуса) формируется каловая масса. В слепой кишке, расположенной правее входа тонкой кишки в толстую кишку, из пищевого комка высасывается большая часть воды. В толстом кишечнике живет почти вся микробиота – около 1000 видов различных бактерий. О микробиоте мы поговорим чуть позже. В толстом кишечнике при помощи микробиоты вырабатываются витамины группы B и витамин K. Каловая масса под действием мышц толстого кишечника (перистальтика[59]) выталкивается из толстого кишечника через его конечную часть – прямую кишку и задний проход (анус).

Многие важные органы работают в двух или даже нескольких системах. Мы будем в общих чертах описывать их при первой встрече, а затем при рассмотрении каждой системы отмечать выполняемые конкретным органом функции. Важные функции в системе пищеварения, и не только в ней, играют печень и поджелудочная железа.

Печень – самый большой (около 1,5 кг) и невероятно многофункциональный внутренний орган, расположенный в правом подреберье (рис. 1.3.1). Печень – единственный орган человека, способный к регенерации при удалении до 75 % его массы. Она восстанавливается, как хвост у ящерицы! У печени множество функций, из которых к пищеварению и энергообеспечению можно отнести производство желчи и гликогена.

Гликоген представляет собой полимер глюкозы и служит для ее хранения. То есть связанные друг с другом молекулы глюкозы образуют гликоген. Его также называют животным крахмалом, поскольку гликоген и крахмал – полимеры глюкозы. В теле человека обычно имеется около 450 г гликогена, из которых треть – в печени, а остальные – в мышцах. При нехватке энергии гликоген расщепляется, молекулы глюкозы освобождаются и вырабатывают АТФ в циклах Кребса, происходящих в клетках мышц и в других клетках.

Желчь производится в объеме до 2 литров в сутки клетками печени (гепатоцитами). В ней содержатся желчные кислоты, которые синтезируются в печени из холестерола и поступают в желчный пузырь, служащий для временного хранения желчи. Жиры не растворяются в воде, поэтому они могут подвергаться действию растворённых в воде ферментов только на границе раздела вода / жир. Для увеличения площади этого раздела желчные кислоты разделяют жиры на мелкие капли (эмульгируют их), смешивают капли жира с водой. Это дает доступ к жирам содержащимся в панкреатическом (поджелудочном) соке ферментам (липазе), разлагающим жиры. Желчь способствует не только перевариванию жиров, но и их всасыванию.

Поджелудочная железа распложена прямо под желудком в изгибе двенадцатиперстной кишки[60]. Она делится на две части. Одна из них выполняет эндокринную функцию. Она синтезирует два важных гормона – инсулин и глюкагон. О них мы поговорим позже, когда будем описывать эндокринную систему. Вторая часть относится к пищеварительной системе и поставляет в двенадцатиперстную кишку поджелудочный (панкреатический) сок, который содержит расщепляющие жиры ферменты. Поджелудочный сок и желчь, которая усиливает его действие, вливаются в двенадцатиперстную кишку через один проход, перекрываемый управляющим потоком клапаном (сфинктер Одди).

Энергоснабжение человека устроено чрезвычайно эффективно. Задумайтесь, в 60 трлн клеток человека постоянно, днем и ночью идут тысячи химических реакций, каждая из которых требует подвода энергии. Количество энергии, необходимое для этих реакций при полном покое, называют основной обмен. Для каждого человека энергия покоя, или основного обмена, конечно, разная. Она характеризует интенсивность химических реакций, метаболизма. Однако в среднем она равна 1 ккал на кг веса в час и для конкретного человека может отклоняться, но не сильно. Это значит, что при весе 70 кг для поддержания работы тела в состоянии покоя человеку нужно 1680 ккал в сутки. Дополнительная энергия нужна для выполнения различных движений: ходьбы, различных работ, физических упражнений. Например, быстрая ходьба требует 300 ккал в час, печатание на компьютере – 150 ккал в час. Расходы энергии на все виды деятельности приведены, например, на сайте https://hiki-soft.ru/info/4.html.

В среднем офисный работник тратит около 2200 ккал в сутки, а каменщик – 5000 ккал. Значит, энергия, которую тратит человек на химические реакции всех его клеток, на снабжение всех его органов и мышц при сидячей работе, примерно равна энергии обычной лампочки мощностью 100 ватт[61]. Это удивительно экономно.

Необходимая энергия получается, естественно, из продуктов питания. В конечном итоге, от их сгорания в митохондриях в бесчисленных циклах Кребса. Мы помним (это хорошо бы запомнить), что один грамм углеводов и белков дает около 4 ккал, а грамм жиров – 9 ккал. Исходя из этого, можно рассчитать, сколько энергии дает та или иная пища. Впрочем, для большинства продуктов они, конечно, подсчитаны и сведены в таблицы (http://www.calorizator.ru/product).

Баланс энергии свести совсем нетрудно. Нужно подсчитать энергию пищи и вычесть из нее израсходованную энергию. Если разность положительна, то вес вырастет, если отрицательна – убавится. Конечно, насколько вес прибавится или убавится, зависит от особенностей человека, но не так сильно, как принято думать. Биологические системы, к которым относится человек, довольно инертны. Изменения в весе могут запаздывать, но обязательно произойдут.

Нужно запомнить, что прибавки или уменьшение веса на 90 % вопрос баланса энергии. В очень, очень редких случаях следует учитывать эндокринные (гормональные) особенности. И как говорится, «что сверх того, то от лукавого»[62].

Баланс энергии – важнейший фактор здоровья. Во второй части мы рассмотрим разбалансировку этого баланса, приводящую к метаболическому синдрому, а в третьей – способы ограничения калорийности как доказанный метод противодействия старению.