Нельзя понять, почему естественные методы лечения помогают почти от всех болезней (и почему они вообще помогают), не понимая принципов работы всего организма в целом. Для тех, кому слова вроде "гормон" или "фермент" кажутся слишком уж учеными, не остается ничего другого, как верить на-слово лечащему врачу, кем бы и каким бы он ни был. Однако существует большая категория людей, которые могут преодолеть воспитанное в них предубеждение против натуропатических методов лечения как якобы шарлатанских, если аргументы в пользу этих методов окажутся убедительными. К ним-то и обращена эта книга. Поэтому я старался изложить дело таким образом, чтобы его мог понять всякий, кому не лень немного подумать. Конечно, лучшим аргументом против методов современной медицины является ее неспособность излечить Ваше заболевание, однако обычно когда мы доходим до такого состояния, уже почти нет времени разбираться в существе дела. Поэтому я не сомневаюсь в пользе, которую может принести эта книга людям, которые еще пока сегодня чувствуют себя достаточно сносно, чтобы не обращаться к врачам.
Для поддержания жизни человек должен получать с пищей, по крайней мере, три основных группы веществ, существенно отличающихся по своему составу и значению для организма - жиры, белки и углеводы. При этом жиры и белки могут быть как животного, так и растительного происхождения, и также могут отличаться между собой по составу и структуре. Для тех, кто не помнит, чем одна группа веществ отличается от другой, в приложении дана приблизительная классификация этих продуктов.
Кроме этих веществ необходимо также поступление извне небольшой группы так называемых ВИТАМИНОВ, хотя большинство из них могут синтезироваться самим организмом. Только витамин D не может синтезироваться человеком в любых случаях$ для этого совершенно необходим солнечный свет, причем прямо воздействующий на кожу человека, ибо именно в клетках кожи он и образуется. Для обсуждения наших проблем эта группа веществ пока не имеет большого значения, хотя без них организм не может достаточно долгое время находиться в здоровом состоянии.
Ни одно из указанных веществ не может всосаться из желудочно-кишечного тракта (в дальнейшем сокращенно - ЖКТ) в кровь непосредствено - это немедленно бы вызвало защитную реакцию иммунной системы организма, и было бы воспринято этой системой как вторжение чужеродного вещества извне. Поэтому поступившие в организм вещества подвергаются в желудочно-кишечном тракте довольно сложной биохимической обработке, и затем, всосавшись в кровь, циркулируют в ней в сочетании с так называемым "белком-носителем", не позволяющим на первых этапах существования этих веществ в организме атаковать их средствами иммунной защиты.
Для поддержания жизни организму в первую очередь нужны энергия и строительные материалы. Энергию организм получает путем разложения глюкозы на углекислый газ и воду в клетках мышечной ткани. В ходе этой реакции выделяется некоторое количество тепла и механической энергии. Процесс этот происходит практически во всех клетках организма, но с точки зрения превращения химической энергии в механическую - наиболее эффективно он происходит в мышцах.
«Строительные материалы» нужны организму потому, что время жизни отдельных его клеток ограничено, и для их замены на новые (путем деления клеток) требуется поступление извне определенных химических веществ, главным образом относительно простых белковых соединений или осколков белковых молекул ( так называемых аминов).
Однако, пища, которую человек находит в природе, имеет обычно более сложный состав, чем это нужно организму. Глюкоза и фруктоза в чистом виде имеются только в составе фруктов и овощей, а также меда. Простые белковые соединения в природе практически отсутствуют, зато в достаточном количестве имеются белки весьма сложной структуры, как растительного, так и животного происхождения. И организм животных и человека умеет разлагать эти сложные белковые соединения на более простые, ему необходимые. Это и осуществляется в ЖКТ. Желудок и 12-перстная кишка разлагают на составляющие части белки. Слюна и кишечный тракт разлагают сложные молекулы полисахаридов (крахмалы) на более простые - дисахариды и моносахариды (см. рис.1).
Жидкая пища в желудке, как правило, надолго не задерживается, а попадает через него в 12-перстную кишку. Твердая и полужидкая пища, попадая в желудок, вызывает физическое и химическое раздражение стенок желудка, который несколько минут спустя начинает выделять «желудочный сок». Этот сок имеет кислую реакцию, так как в его составе содержится в значительной концентрации соляная кислота. В желудке проходят обработку главным образом белки. Они разлагаются на составные части (альбумозы и пептоны) специальным химическим веществом, которое выделяет желудок - ферментом ПЕПСИНОМ. Особенностью пепсина является то, что он может эффективно воздействовать на разложение белков только в кислой среде, для чего и необходимо присутствие в желудке соляной кислоты.
Напомним, что слова «фермент» или «энзим» - это другое (биологическое) название КАТАЛИЗАТОРА, то есть вещества, в присутствии которого определенные реакции, обычно текущие очень медленно, значительно ускоряются. Гидролиз белка, то есть разложение его в воде, обычно очень медленное, может быть сильно ускорено катализатором - ферментом ПЕПСИНОМ. Этим и объясняется назначение пепсина больным расстройствами желудка, хотя проще всего было бы им временно просто не давать белков в пищу.
Жиры и углеводы в желудке практически не подвергаются обработке. Некоторое количество жиров расщепляется в желудке ферментом ЛИПАЗОЙ на глицерин и жирные кислоты. Обработка углеводов происходит лишь в небольшой степени под действием слюны. Жиры и углеводы поступают в 12-перстную кишку вместе с небольшим количеством желудочного сока.
А вот общая реакция среды в 12-перстной кишке - щелочная. Попадание туда некоторого количества кислого желудочного сока вызывает рефлекторное срабатывание поджелудочной железы (ПЖ), выбрасывающей в 12-перстную кишку целый набор ферментов-катализаторов, необходимых для обработки УГЛЕВОДОВ. Один из них - амилаза - превращает крахмал пищи в дисахариды, затем другой - мальтаза - превращает один из дисахаридов (мальтозу) в моносахарид ГЛЮКОЗУ. В моносахарид превращается также и молочный сахар (лактоза) с помощью фермента лактазы. (Грубо говоря, длинные молекулы полимеров типа крахмала как бы «режутся» ферментами на составные части, гораздо более простые – глюкозу и фруктозу). Только после этого образовавшиеся в результате этих реакций моносахариды, и, прежде всего – ГЛЮКОЗА, могут всосаться в кровь через стенки кишечника.
Этот процесс "всасывания" сам по себе достаточно сложен. Для того, чтобы глюкоза прошла через стенку кишечника, то есть через слой ЖИВЫХ клеток, к ее молекуле добавляется кусочек молекулы, содержащий фосфор (с помощью фермента фосфатазы), а после того, как она проходит в кровяное русло, происходит дефосфатация глюкозы, то есть отщепление от ее молекулы ранее присоединенного фосфорного кусочка. Эти подробности нас ни сейчас, ни впоследствии занимать не будут, а приведены лишь затем, чтобы показать, как за внешне простыми терминами "переваривание" и "всасывание" пищи могут скрываться весьма сложные процессы.
Белки и продукты их распада (альбумозы и пептоны) подвергаются дальнейшему расщеплению в 12-перстной кишке до низкомолекулярных пептидов и аминокислот при помощи других ферментов, выделяемых поджелудочной железой, - трипсина и эрепсина. Жиры расщепляются на жирные кислоты ЛИПАЗОЙ поджелудочной железы. Действие этого фермента по сравнению с липазой желудка значительно ускоряется под влиянием ЖЕЛЧИ - продукта деятельности печени - в то время как липаза желудка, хотя и выделяется им, но ее действие тут же подавляется соляной кислотой желудочного сока.
Желчь из печени в отсутствие пищи накапливается в желчном пузыре, а поступает в кишки только в процесе пищеварения. Желчь выполняет разнообразные функции; одна из главных - активация ферментов ПЖ и различных кишечных желез, в частности - липазы. Кроме того, она способствует эмульгированию жиров, превращению их в очень мелкодисперсные смеси, эмульсии, с целью увеличить поверхность взаимодействия жиров с липазой, что способствует растворению жирных кислот, переходу их в легкорастворимые соединения, в дальнейшем быстро всасываемые стенками кишечника.
Из 12-перстной кишки пища поступает затем в тонкий кишечник, где процессы разложения ее на составные части заканчиваются. В толстый кишечник поступают лишь остатки пищи и растительной клетчатки вместе с непереваренными растительными клетками - вышеуказанные ферменты не могут растворять целлюлозные стенки неповрежденных клеток овощей и фруктов (именно поэтому следует как можно лучше пережевывать пищу, особенно сырые фрукты и овощи!). В толстом кишечнике за дело берутся микробы кишечной флоры - именно они разлагают растительную клетчатку, заодно освобождая и содержимое растительных клеток, оставшихся непереработанными. На этом процесс пищеварения (извлечения из пищи нужных организму веществ) в основном заканчивается.
Таким образом, попадая в ЖКТ, сложные молекулы жиров, белков и углеводов принятой пищи подвергаются разложению на более простые молекулы, главными из которых для нашего изложения являются ГЛЮКОЗА (продукт переработки углеводов - крахмалов), ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ (продукт переработки жиров) и более или менее сложные аминокислоты (продукт переработки белков). Все эти вещества всасываются через стенки кишечника (стенки желудка всасывают лишь воду и алкоголь) и попадают в кровеносную систему (точнее в одну ее часть, в систему так называемой воротной вены – «ворота организма»), по которой все они доставляются непосредственно в печень. Кроме того, в кровь воротной вены частично всасываются и продукты жизнедеятельности кишечной микрофлоры толстой кишки, в том числе и вредные для организма вещества (фенол, индол, скатол и пр.)
Все продукты разложения пищи, всосавшиеся в систему воротной вены, являются для организма чужеродными. Вместе с отравляющими веществами - продуктами кишечных микробов - они делают кровь воротной вены ядовитой для организма. Именно поэтому ранения в живот являются одними из наиболее опасных – обычно при этом повреждается система воротной вены, происходит попадание продуктов пищеварения в брюшную полость с последующим отравлением организма. Именно по этой же причине при операциях в брюшной полости предварительно делают хорошее очищение ЖКТ.
Дальнейшая обработка этих веществ производится в печени, которая частично их обезвреживает, преобразуя в различные вещества, выделяемые затем с мочой (хотя и бесполезные, но уже и не вредные для организма), а по большей части использует эти продукты для синтеза нужных организму веществ. С током крови, выходящей из печени, эти синтезированные в ней вещества разносятся по всему организму, и используются теми клетками и в тех местах, где это необходимо. Все вещества, вышедшие в кровь из печени, либо полезны, либо безвредны для организма. Это следует хотя бы из того, что они долгое время циркулируют в крови, постепенно, иногда очень медленно, фильтруясь через почки, и попадая в состав мочи. При этом с ними не ведется никакой борьбы со стороны иммунной системы организма, так как все они находятся в крови после выхода из печени в состоянии связи со специальным белком-носителем, опознаваемым иммунной системой организма как "свой".
Мы грубо разобрали здесь механизм переработки пищи в низкомолекулярные соединения, которые должны быть еще усвоены организмом, то есть превращены либо в части живых клеток, либо в энергию движения, либо в тепло, либо во все это вместе. Это усвоение происходит одновременно во всех клетках организма, куда эти вещества попадают с током крови, и управляет этим процессом так называемый ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ГОМЕОСТАТ - система автоматического управления жизнеобеспечением организма, и поддержания процесса жизнедеятельности на некотором определенном уровне его протекания. Но, прежде, чем рассматривать процессы и их регулирование на уровне организма, необходимо хотя бы приблизительно рассмотреть работу клеток отдельных органов, клеток обычно специализированных, выполняющих в организме те или иные специальные функции, отличающиеся от функций других клеток.
В более сложном случае в клетке можно обнаружить "кольцевой конвейер", работа которого поясняется рисунком 3.
Большинство клеток работает по этим общим принципам. Но это не значит, что в клетке нет более сложных взаимодействий между различными "цехами", в которых производятся те или иные вещества. Процессы, происходящие в живой клетке, намного сложнее, чем здесь описано. Но для ОБЩЕГО понимания процессов, происходящих в многоклеточном организме нам на первых порах достаточно будет именно такого представления.
Рассматривая рис.3, следует иметь в виду, что зачастую ускоряющий сигнал воздействует ускоряюще на правую половину кольца, и тормозяще - на левую его половину. Аналогично для сигнала торможения может все обстоять наоборот. Тогда, естественно, на одних "складах" продукция накапливается, а на других запасы промежуточных продуктов могут уменьшаться. Возможны и такие случаи, когда весь кольцевой конвейер ускоряется или, наоборот, весь затормаживается.
Существуют также высоко-специализированные клетки, относимые к системам управления клетками (так называемой ЭНДОКРИННОЙ системы организма). При всем их разнообразии главное отличие от систем функционирования рис.2 и рис.3 состоит в том, что на выходе конвейера эти клетки имеют довольно емкие "склады готовой продукции". В частности, эта продукция может представлять собой специальные вещества, называемые "гормонами", предназначенные для управления процессами, находящимися на значительном удалении от клеток эндокринной системы. Выдача гормонов со склада готовой продукции этих клеток может осуществляться несколькими способами:
-нервным импульсом (как у клеток железы под названием «гипоталамус»)
-специальными "регулирующими гормонами" (как у клеток железы под названием «гипофиз»)
-отдельными химическими веществами (как у клеток поджелудочной железы) и пр.
По существу этот вариант клеточного конвейера (эндокринный) может считаться промежуточным между изображенными на рис.2 и рис.3.
Считается, что в обычных условиях: работа "клеточных конвейеров" осуществляется при некотором постоянном ("фоновом") уровне центральных гормонных регуляторов, в частности - гормона соматотропина (СТГ), выделяемого спаренной системой "гипоталамус - гипофиз". При этом работают так называемые "короткие" петли автоматического регулирования. Что это значит?
Глюкоза, попадая в кровь, во-первых, стимулирует выход из поджелудочной железы в кровяное русло ИНСУЛИНА - особого вещества, гормона, который выполняет в организме разнообразные функции, главной из которых является облегчение проникновения глюкозы внутрь клетки, обеспечение таким образом питания клетки. Глюкоза, попадая с током крови первоначально в печень, при содействии инсулина образует в клетках печени ГЛИКОГЕН. Кроме того, глюкоза, пройдя печень, попадает в дальнейшем с током крови и межклеточной жидкости (лимфы) к клеткам мышечной и жировой ткани организма. Клетки этих двух типов ткани по большей части находятся во всех частях тела рядом, так что могут обмениваться продуктами своей жизнедеятельности.
Назначение мышечной ткани известно всем. Назначение жировой ткани менее очевидно. Клетки жировой ткани (ЖТ) преобразуют поступающую извне глюкозу в жирные кислоты, одновременно запасая на своих промежуточных складах жир на случай больших перерывов в питании. Можно сказать, что клетки мышечной ткани работают по схеме рис.2, в то время как клетки ЖТ работают по схеме рис.3. В клетках мышечной ткани (МТ) при наличии инсулина глюкоза может окисляться (иногда говорят "сгорать"), разлагаясь на углекислый газ и воду с выделением энергии. В клетках ЖТ инсулин способствует превращению глюкозы в жир. Различные функционально специализированные клетки с помощью одного и того же гормона ИНСУЛИНА обеспечивают различные преобразования одного и того же вещества - ГЛЮКОЗЫ - либо в энергию, либо в жир. Конечно, при этом в разных клетках происходят совершенно разные процессы. Но роль инсулина одна и та же - он позволяет глюкозе проникнуть сквозь оболочку клетки, а уже внутри клетки она вступает в различные реакции, смотря по тому, на какой "конвейер" она попала - на "мышечный" или на "жировой".
Обратимся теперь к некоторым частностям.
Из изложенного следует, что в идеальном случае для функционирования организма требовалось бы непрерывно поддерживать некоторую определенную концентрацию глюкозы в крови малыми непрерывными дозами питания. Так, кстати, иногда и делается при некоторых заболеваниях ПЖ, когда она не может производить большое количество инсулина, для того, чтобы не создавать в крови на длительное время больших концентраций глюкозы, которая из-за недостатка инсулина в этом случае не может быть быстро использована организмом.
Если "запитывать" организм малыми дозами глюкозы, но достаточно часто, то ПЖ работала бы постоянно вблизи некоторой "рабочей точки" (РТ-1), показанной на рис.4(а).
На практике так обычно не получается. Исторически и эволюционно человек приспособился к периодическому потреблению некоторых достаточно больших порций пищи, обладающих запасом глюкозы и аминокислот, необходимых для организма в течение примерно 6-8 часов. Кроме того, поступающие с пищей полисахариды не сразу разлагаются в ЖКТ на моносахариды (глюкозу и фруктозу), а белки для своего преобразования требуют еще, большего времени - 3-4 часа. Поэтому глюкоза поступает в кровь очень неравномерно, и ПЖ работает вблизи рабочей точки РТ-1 лишь в среднем, иногда существенно отклоняясь от нее вправо, в область сравнительно больших концентраций глюкозы. При этом в крови будет время от времени находиться достаточно много как глюкозы, так и инсулина.
Дальнейший ход событий, приводящих в конце концов к снижению концентрации глюкозы и инсулина в крови до исходного уровня, может быть двояким. Либо человек в период между приемами пищи физически и умственно работает, и тогда глюкоза интенсивно используется мышечной или мозговой тканью, либо, напротив, по тем или иным причинам человек не имеет такой нагрузки, и тогда глюкоза преимущественно используется жировой тканью. Следует иметь в виду при этом, что в установившемся режиме в каждый момент времени жизни организма его потребность в строительном материале - жирных кислотах - вполне определенна. Она определяется работой других систем регулирования и пока нами не рассматривается. Для нас важно сейчас то, что скорость конвейера клеток жировой ткани, производящего жирные кислоты из жира (конвейер "Жир - ЖК"), который в свою очередь производится на конвейере "глюкоза - жир", находящемся в тех же жировых клетках, остается постоянной. Скорость же работы конвейера "глюкоза - жир" определяется концентрациями глюкозы, инсулина, а также гормона СОМАТОТРОПИНА (СТГ) и потому избыток жира, если он и производится, отправляется на склад, находящийся тут же, в клетках жировой ткани (рис.5). Таким образом может возникать (и возникает) ожирение организма.
Так происходит работа системы в случае, если концентрация глюкозы превышает нормальную. Если же концентрация глюкозы падает ниже определенного уровня, то в действие вступает механизм регулирования, действующий в противоположную сторону, направленный на повышение концентрации глюкозы в крови на некотором минимально необходимом уровне.
При падении концентрации глюкозы ниже уровня Г-1 (рис.4) ПЖ начинает выделять вещество ГЛЮКАГОН, ранее находившееся на отдельном складе в так называемых «альфа-клетках» поджелудочной железы (ПЖ). Выдача глюкагона при высоком уровне глюкозы в крови была запрещена, блокирована выделяемым инсулином. При отсутствии глюкозы инсулина выделяется мало, и глюкагон свободно выделяется из ПЖ в кровь вместе с инсулином. Глюкагон является "антагонистом" инсулина, то есть обладает действием, противоположным действию инсулина. Он стимулирует разложение гликогена в тканях и печени и превращает его снова в глюкозу, из которой он ранее был синтезирован. Это - резервная глюкоза, и она может быть использована в мышечной и жировой ткани, да и в других тканях. Благодаря этому организм может обеспечить себе возможность существования в течение сравнительно большого времени (до 120 часов и более) за счет первичных внутренних резервов гликогена, главные запасы которого находятся в печени (до 1 кг ) и в мышцах (около 150 г).
Гликоген - полисахарид, являющийся основным источником энергии и резервом углеводов в обычном состоянии организма. Но, кроме того, он участвует во многих биохимических реакциях, необходимых для жизни. Поэтому организм не может существовать без гликогена вообще, и в организме существуют процессы постоянного возобновления гликогена из глюкозы (генез гликогена).
Не следует считать, что ПЖ выделяет либо глюкагон, либо инсулин. Их выделение находится в так называемом "реципрокном" (взаимно-обратном приблизительно сбалансированном) отношении, показанном на рис.4(б). Говоря техническим языком, процессы выделения глюкагона и инсулина находятся в противофазе; когда выход одного уменьшается, выход другого увеличивается. При периодическом потреблении пищи имеют место постоянные колебания концентраций инсулина и глюкагона в некоторых пределах.
В нормальных условиях процесс образования жиров из глюкозы в жировой ткани и процесс образования жирных кислот как продукта деятельности клеток жировой ткани идут примерно с одной скоростью, они взаимно уравновешены. Эти жирные кислоты постоянно используются организмом главным образом для синтеза в печени холестерина - вещества, совершенно необходимого для дальнейшего синтеза белка в клетках организма из аминокислот и для деления клеток (митоза). ЖК, образующиеся «на выходе конвейера» клеток жировой ткани, поступают в кровь, достигают печени и превращаются печенью в глюкозу, которая может в дальнейшем использоваться в любой клетке организма.
Поэтому в клетках ЖТ жир не накапливается. Но при поступлении в организм извне слишком большого количества глюкозы процессы жирообразования могут превалировать над процессами образования в ЖТ жирных кислот.
При своем превращении в глюкозу через жирные кислоты жиры обеспечивают примерно в 6 раз больше энергии, чем сахар (поэтому, кстати, сало и является таким высоко-энергетическим питанием, если, конечно, нормально работает печень - тот орган, который, собственно, и осуществляет это превращение).
Если человек голодает, и содержание глюкозы в крови падает ниже определенного уровня, это приводит к повышению активности ГИПОТАЛАМУСА (ГТ) - центрального регулятора эндокринной системы организма. В ГТ возбуждается центр аппетита, в результате чего в мозг поступают соответствующие сигналы, и человек ощущает чувство голода, заставляющее его обратить свое внимание на поиски пищи (см.рис.8).
Одновременно ГТ выделяет в соседнюю с ним эндокринную железу ГИПОФИЗ регулирующий гормон СРГ (соматотропный регулирующий гормон). В ответ на это гипофиз (ГФ) начинает вырабатывать свой гормон СТГ (соматотропный гормон - соматотропин), который уже поступает в главное кровяное русло и разносится по всему организму. Увеличение его концентрации тормозит усвоение глюкозы мышечной тканью, а в жировой ткани СТГ ускоряет работу конвейера "ЖИР - ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ". Жирные кислоты (ЖК) поступают в кровь и, попадая в печень, превращаются в глюкозу. В результате этого концентрация глюкозы перестает уменьшаться и устанавливается на некотором минимальном уровне, обеспечивающем потребности в ней организма на период времени, необходимый для нахождения организмом следующей порции пищи.
Гипоталамус повышает свою активность до тех пор, пока образование глюкозы из жирных кислот в ЖТ не установится на необходимом уровне. Вначале повышение уровня СТГ включает первый энергетический резерв - выделение запасенной в гликогене печени энергии, вызывая разложение гликогена с выделением глюкозы и последующим ее использованием. В течение первых часов голодания этот процесс является преобладающим, и исчезновение (утилизация) гликогена происходит сравнительно быстро. Однако без гликогена функционирование клеток невозможно, и по мере уменьшения его запасов уровень глюкозы в крови все же снижается. Это приводит к дальнейшему возрастанию возбуждения ГТ-ГФ-системы, к еще большему повышению уровня СТГ в крови и, наконец, к включению главного энергетического резерва - процесса образования глюкозы из жира, запасенного в жировой ткани, который теперь, при значительно повышенном уровне СТГ начинает выделяться из жировой ткани в виде жирных кислот.
Когда в книгах по лечебному голоданию утверждается, что гликоген печени утилизируется в течение нескольких дней, это говорится для упрощения картины. Гликогена в печени содержится чуть больше 1 кг, да и то он не может и не должен быть израсходован полностью. А человек в первый же день голодания может похудеть на 1,5 кг. Очевидно, переход на жировое питание начинается почти сразу же после начала голодания, но постепенно процесс извлечения жира из жировых тканей (ЖТ) становится преобладающим над процессом разложения гликогена, сопровождаясь постепенно нарастающим НЕОГЛИКОГЕНЕЗОМ - процессом синтеза гликогена из поступающих в печень жирных кислот и возникающей из них тут же "вторичной" глюкозы.
Здесь же следует отметить, что процесс неогликогенеза из ЖК не "включается" с помощью СТГ, как иногда пишут, этот процесс существует и в обычном состоянии организма, когда ЖК поступают из желудочно-кишечного тракта, образовавшись там из съеденных жиров, или из ЖК, образовавшихся в самом организме в результате функционирования клеток жировой ткани.
Но в условиях, когда в крови имеется высокий уровень СТГ, процесс неогликогенеза несколько интенсифицируется. Если до этого гликоген преимущественно распадался под действием высокого уровня СТГ, то теперь, при еще более высоком уровне СТГ, в крови начинает появляться большое количество жирных кислот, которых раньше нехватало, так как они из ЖКТ не поступали.
Процесс неогликогенеза (НГГ) имеет исключительно важное значение при использовании голодания как метода лечения. Если по каким-либо причинам процесс НГГ не включается, то организму угрожает быстрая голодная смерть. Наиболее часто встречаются такие случаи при так называемом "неполном" (алиментарном) голодании. Если человек время от времени (скажем, один раз в сутки или один раз в двое суток) все же получает питание ("экономит" еду таким образом), то в момент получения порции пищи концентрация глюкозы в крови резко увеличивается, и гипоталамус затормаживается. Условия для извлечения жира из жировой ткани исчезают, выделяется большое количество инсулина из поджелудочной железы, и глюкоза быстро используется в мышцах. Однако при этом процесс НГГ прекращается, и, если полученного питания недостаточно, чтобы восстановить запасы гликогена печени, растраченные во время голодания (а для этого на самом деле требуется достаточно большое количество еды и времени), то при вновь наступающем длительном отсутствии пищи оставшийся гликоген тканей может исчезнуть раньше, чем начнется эффективный процесс неогликогенеза, на что требуется некоторое время. В результате человек может погибнуть, не успев израсходовать запаса жира в собственном организме, то есть в прямом смысле умрет рядом со складом пищи, находящимся у него внутри.
Вещество, на которое реагирует поджелудочная железа (ПЖ) как на сигнал, является для ее клеток основным питательным веществом. Это вещество - ГЛЮКОЗА.
В настоящее время нет установившегося мнения о роли глюкозы в работе инсулин-продуцирующих клеток ПЖ – так называемые клетки Лангерганса. Одни считают, что глюкоза может оказывать только стимулирующее действие на клетки Лангерганса, то есть служит сигналом, по которому эти клетки начинают выделять накопленный ими инсулин. Другие считают, что глюкоза является для этих клеток питательным веществом, как и для других клеток организма. Правильность той или другой точки зрения сейчас для нас не имеет значения.
Главное для нас, что в результате происходящих в клетках Лангерганса (один из типов клеток ПЖ) процессов, необходимых для их собственного существования, эти клетки выделяют ИНСУЛИН как продукт своей деятельности. Вообще говоря, сколько глюкозы поступает в клетку, столько пропорционально выделяется и инсулина. Общее количество клеток Лангерганса приблизительно таково, что их продукция покрывает среднюю суточную потребность организма в инсулине, необходимом для усвоения глюкозы другими клетками организма.
Инсулин является гормоном, то есть веществом, выделяемым некоторыми клетками организма в кровь с целью использования его (обычно для управления "производственными процессами") в других частях организма. Процесс синтеза инсулина в клетках Лангерганса достаточно сложен, как, кстати сказать, и любой другой процесс в любой другой клетке организма. Целый ряд очень сложных веществ претерпевает целый ряд превращений, прежде чем будет произведен инсулин. Как указывалось ранее, работа клетки очень похожа на работу конвейера, на вход которого подаются различные "комплектующие" вещества, а с выхода выдается в данном случае инсулин. Нет подачи питательных веществ - нет и производства инсулина. Скорость работы этого конвейера определяется не только внутренними, но и внешними факторами, в частности - концентрацией вблизи клетки ГОРМОНА РОСТА (соматотропина, СТГ), приходящего по системе кровотока от гипоталамо-гипофизарной системы (ГТ-ГФ-системы). Чем выше уровень СТГ, тем быстрее вынужден работать конвейер по производству инсулина (конечно, если есть в наличии исходный материал - глюкоза).
Однако, клеточный конвейер клетки Лангерганса имеет и одно весьма существенное отличие от конвейера автозавода. Если на заводе сложный агрегат собирается из более простых деталей, то в клетке Лангерганса вначале из простых деталей (глюкозных остатков и аминокислот) собирается очень сложная и длинная молекула - так называемый пре-про-инсулин. По сложности и молекулярному весу он намного превосходит конечный продукт - инсулин. Процесс сборки препроинсулина осуществляется с помощью молекул ДНК, обеспечивающих наследственную память. И лишь затем, после сборки этой длинной и сложной молекулы препроинсулина, начинается ее разборка, укорачивание, вначале до молекулы проинсулина, а затем уже и до инсулина.
Почему это так, в доступной нам литературе объяснений нет. Можно лишь сказать, что такой механизм синтеза - сначала сложная молекула, а затем более простая - является типичным и для многих других ГОРМОНОВ, хотя на первый взгляд это может показаться и нерациональным. Зачем, спрашивается, синтезировать сложную молекулу, если потом ее все равно придется укорачивать?
Однако "природа глупостей не делает". Одно из возможных объяснений этого состоит в том, что в ходе эволюции вначале существовали только механизмы синтеза проинсулина или даже препроинсулина - веществ, имеющих так называемую «инсулиноподобную активность» (под которой можно понимать способность данного гормона содействовать проникновению глюкозы внутрь клетки), но менее выраженную, менее специфичную. И лишь впоследствии возникли механизмы создания более эффективного собственно ИНСУЛИНА, но возникли они на основе уже имевшегося механизма синтеза препроинсулина, который, естественно, так и остался как исходный процесс.
Кроме того, Природа оставила за собой возможность дальнейшей эволюции, если по каким-то причинам виды, синтезирующие инсулин современными методами, погибнут.
Далее. Причина, из-за которой скорость конвейера, производящего инсулин, увеличивается в присутствии СТГ, хотя сама по себе интересна, но нами пока рассматриваться не будет. Важно отметить лишь то, что ускоряется не скорость сборки большой молекулы – препроинсулина, а скорость ее разборки на составные части - инсулин и проинсулин. Именно это определяет ход кривых "вход - выход" поджелудочной железы, представленных на рис.9.
Из изложенного (и графиков рис.9) следует, что способность клетки Лангерганса продуцировать инсулин не безгранична. Прежде всего, она не может выдать со склада готовой продукции больше инсулина, чем там находится. Во-первых, сам склад "не резиновый". Биохимические реакции обычно тормозятся конечным продуктом самой реакции, так что если на складе, находящемся (функционально, но не физически) на выходе конвейера ПЖ скапливается слишком много инсулина, то его производство на предыдущих этапах затормаживается. Проинсулин превращается в инсулин перед выходом инсулина в кровь, непосредственно при стимуляции глюкозой. В клетках инсулин в чистом виде храниться не может. Выход инсулина зависит как от количества глюкозы, так и в некоторой степени от уровня СТГ. Глюкоза вызывает выделение инсулина со склада готовой продукции. Но при определенной, достаточно большой концентрации глюкозы, со склада выдается весь инсулин, и выдача его больше не увеличивается, а определяется максимально возможной при данных условиях средней производительностью клеток Лангерганса, чем и определяется нелинейная зависимость кривой 1 на рис.9 от входного количества глюкозы.
При нормальном уровне СТГ зависимость вырабатываемого инсулина от количества введенной глюкозы представлена графиком 1 на рис.9. При повышении по тем или иным причинам уровня СТГ скорость конвейера увеличивается, что приводит вначале к некоторому увеличению выделяемого инсулина (график 2 рис.9). Если, однако, повышать уровень СТГ еще больше, то выход инсулина перестанет увеличиваться. Даже при неограниченном количестве глюкозы на входе конвейера, «пропускной способности» клеток Лангерганса нехватает для того, чтобы всю глюкозу переработать в инсулин. Время, в течение которого происходят обменные процессы в клетках, не может быть сколь угодно малым, механизмы клеток не могут работать быстрее определенного предела, и это касается в первую очередь процесса сборки сверхкрупной молекулы препроинсулина.
Если же уровень СТГ поднять еще выше, то начнутся сбои в работе конвейера. Участок, на котором происходит "разборка" молекулы проинсулина (предшественника инсулина), не будет успевать производить эту разборку, и начнет выдавать на выход вместе с молекулами инсулина неразобранные молекулы проинсулина. Пойдет брак. Выражаясь языком экономистов, план "по валу" план будет выполнен, и даже может быть перевыполнен, а вот "по номенклатуре" произойдет перераспределение выходной продукции, и количество инсулина в процентном отношении уменьшится (графики 3 и 4 на рис.9).
Молекула проинсулина обладает всеми свойствами молекулы инсулина кроме высокой способности инсулина содействовать проникновению глюкозы в мышечную ткань и последующему превращению в ней глюкозы в энергию, воду и углекислый газ. То есть она способна это делать, но в значительно меньшей степени, менее эффективно, чем инсулин. Молекулы проинсулина не могут полностью заменить инсулин в мышечной ткани, и даже при большом количестве глюкозы, введенной в организм и циркулирующей в крови, организм не может эффективно использовать ее в мышцах - для этого нужен именно инсулин. В то же время проинсулин не хуже инсулина может обеспечивать превращение глюкозы в жир в жировой ткани. Поэтому при высоком уровне СТГ большое количество глюкозы, вводимой в организм, будет направлено не на использование ее в мышцах, а на накопление жира.
В нормальных условиях при поступлении в организм глюкозы активность гипоталамо-гипофизарной системы затормаживается, и уровень СТГ снижается. Поступившая в организм глюкоза с током крови попадает к клеткам мышечной и жировой ткани. Усвоение ее этими клетками происходит эффективно только при нормальном или даже пониженном уровне СТГ и достаточно высокой концентрации инсулина. Работу всех систем при повышенном уровне СТГ мы рассмотрим ниже, в разделе, посвященном возникновению болезней
б) Инсулин
Как указывает Шрайбер [11], представление о роли инсулина с момента его открытия менялось по крайней мере четыре раза, и нет уверенности в том, что эти представления не будут меняться в будущем. Поэтому, не подвергая сомнению существующую точку зрения на роль инсулина как посредника в транспортной цепи "глюкоза - клетка", мы можем позволить себе несколько обобщить представления о механизме транспортировки необходимых для клетки веществ из внешней среды внутрь клетки.
Можно считать очевидным, что с момента образования протоклетки на заре развития жизни на земле, проблема "импорт-экспорт" встала одной из первых. Кроме поддержания в жестких рамках ионного равновесия (рН-среды), необходимого для нормального течения внутриклеточных процессов, нельзя было допустить проникновения в клетку случайных молекул и, напротив, нужно было обеспечить максимально вероятный захват во внеклеточной среде молекул, необходимых для жизнедеятельности клетки. Возможно, существовало много способов это сделать, но эволюция отобрала "инсулиновый механизм" как один из наиболее эффективных и надежных.
Суть этого способа сводится к тому, что молекула инсулина (или ему подобных веществ) может некоторым структурным образом соединяться с молекулой глюкозы (входить в зацепление как сложная шестеренка), и при этом образовывать такую структуру, которая сама единственным образом может "входить в зацепление" с молекулой-рецептором, находящейся в контакте с оболочкой клетки мышечной или жировой ткани. Далее вступают в действие другие механизмы, обеспечивающие транспортировку этого тройного комплекса внутрь клетки через ее оболочку (эти механизмы нас сейчас не интересуют).
Так происходит дело у одноклеточных. В организмах многоклеточных, где клетки приобретают определенную специализацию, Природа по каким-то причинам пошла по пути создания специальных клеточных образований, выделяющих инсулин не только для собственного потребления, но и для нужд остальных клеток; в свою очередь с этих остальных была снята забота о выработке в них собственного инсулина в достаточном количестве. Таким специализированным образованием и является поджелудочная железа - главный производитель инсулина в организме.
По-видимому, очевидно и другое - возникновение «инсулиновой» специализации ПЖ стало возможным только на этапе возникновения кровеносной системы у многоклеточных, когда продукция ПЖ могла быть относительно быстро доставлена во все части организма.
Не исключено, что на этапах, когда центральная эндокринная система еще не осуществляла контроля над всеми системами организма, проинсулин мог использоваться вместо инсулина, и без СТГ. (Это могло иметь место у организмов, которые не затрачивали слишком много усилий на передвижение в пространстве, и проинсулина им вполне хватало).
Поэтому при высоком уровне СТГ, когда при наличии глюкозы поджелудочная железа выделяет много проинсулина, этот проинсулин обеспечивает жироообразование и без прямого участия СТГ. Возможно, однако, что этот процесс был не слишком эффективным и не обеспечивал быстроты реакций мышц и длительного периода нахождения без пищи, что характерно для высших и хищных животных.
Если же уровень СТГ низкий, то процесс жирообразования обеспечивается инсулином, но только в том случае, если глюкоза не перехватывается мышечной тканью во время усиленной работы мышц.
Избыток глюкозы и жиров. Ожирение.
Если искусственно повысить уровень глюкозы значительно выше уровня Г-1 (рис.4б), то система ГТ-ГФ снизит уровень поизводимого ею СТГ. Так бывает в тех, например, случаях, когда человек съест очень много сладкого или жирного (скажем, торт). И хотя в нормальных условиях это привело бы к ускорению утилизации глюкозы как в мышечной, так и в жировой ткани, но при превышении уровня глюкозы величины Г-2 этого не происходит. Уровень инсулина не увеличится, и некоторое время концентрация глюкозы будет оставаться повышенной. Чем меньше работают мышцы, тем относительно медленнее будут использоваться запасы глюкозы, тем дольше ее уровень в крови будет оставаться повышенным. Поскольку скорость конвейера "Жир – Жирные кислоты" в клетках ЖТ со снижением уровня СТГ уменьшилась, а уровень глюкозы на входе этого конвейера велик, то в клетках ЖТ будут накапливаться помежуточные продукты их жизнедеятельности - ЖИРЫ.
Если в организм вводятся сахара и крахмалы в низких концентрациях, примерно в тех, в которых они находятся в овощах и фруктах и в умеренном количестве, то организм находится преимущественно вблизи рабочей точки РТ-1 и интенсивного накопления жира не происходит. Чем меньше мышцы совершают физической работы, тем меньше требуется глюкозы как для энергетики, так и для строительства.
В случае больших энергетических затрат даже большие дозы глюкозы, вводимые в организм, могут быстро переводиться в энергию мышц. Именно поэтому велосипедисты-спортсмены потребляют на длинных дистанциях велогонок глюкозу, а не другие сахара. Для превращения сахара в глюкозу требуется все-таки некоторое время, а глюкоза всасывается из кишечника в кровь практически сразу же. Точности ради следует сказать, что в случае очень больших физических нагрузок в работу включается еще один контур автоматического регулирования - антистрессовый - обеспечивающий с помощью гормона надпочечников АДРЕНАЛИНА быстрое усвоение глюкозы, как это делает инсулин, а заодно и жирных кислот, чего инсулин делать не может. Но это - совершенно отдельный разговор.
Если же человек потребляет концентрированные сахара и крахмалы даже в небольшом количестве, но в большой концентрации - два-три куска сахару на чашку чая, и при этом мало работает физически, то организм более или менее часто переходит в рабочую точку РТ2, а при этом как раз и происходит накопление жира по вышеописанному механизму.
Если человек единовременно потребляет много сахара, причем в разных формах, но не тратит при этом умственной или физической энергии, то уровень глюкозы в крови может быть повышен настолько, что даже максимальной продукции инсулина поджелудочной железой будет недостаточно, чтобы быстро перевести эту глюкозу в энергию и жиры. Концентрация глюкозы повышается настолько, что она начинает выводиться из организма с мочой. Точно то же самое происходит и с другими растворенными в крови веществами.
Разобранная выше работа энергетического гомеостата объясняет, в частности, почему не рекомендуется есть сладкое перед обедом. Глюкоза быстро всасывается в кровь и тормозит гипоталамус, точнее центр аппетита в гипоталамусе. При этом плохо не то, что человек получил недостаточное питание (введенной глюкозы хватит ненадолго, в отличие от полисахарида крахмала - хлеба, который при разложении, хотя и в более медленном темпе, даст больше энергии, чем кусочек сахара из-за большей длины своей молекулы), а то, что организм не получил ВСЕХ необходимых ему веществ, которые он получил бы при нормальном питании, так как быстро возникло состояние насыщения. По этой же причине потребление больших количеств хлеба и картофеля создает впечатление сытости и нормального питания, хотя в то же время организму может нехватать нужных веществ, в этих продуктах не содержащихся.
Удаление продуктов обмена веществ из организма
Удаление (экскреция) продуктов обмена веществ из организма производится главным образом с мочой. С калом удаляются преимущественно непереработанные остатки введенных в организм питательных веществ, коагулированные и обезвреженные до степени невозможности всасывания их в организм через стенки кишечника. Эти остатки, строго говоря, не являются результатом работы клеток организма, внутриклеточных процессов.
Для того, чтобы лучше понять, что представляет собой моча, нужно знать, что она получается в почках как результат двух основных процессов - процесса фильтрации крови под некоторым небольшим избыточным давлением через слой эпителиальных клеток толщиной всего в одну клетку, и процесса обратного всасывания из полученного фильтрата растворенных в нем веществ, главным образом сахара, электролитов (то есть растворенных в воде ионов калия, натрия и др.). Белковые составляющие крови, в том числе эритроциты и лейкоциты, имеющие значительно более крупные размеры, соизмеримые с размером эпителиальных клеток, через них, естественно, пройти не могут, а сахар из прошедшего этот фильтр раствора, обычно полностью всасывается обратно в кровь уже другими клетками почек. Поэтому-то у здорового человека обычно в моче нет ни белка, ни сахара в заметных для анализа концентрациях.
Фильтрация крови в почках происходит весьма медленно. За сутки через почки проходит около 1000 литров (тонна!) крови, а фильтруется через них и выходит в форме мочи всего лишь 1,5 - 2 литра. Поэтому концентрация азотистых соединений и солей в моче в 500 - 1000 раз выше, чем в крови, чем и объясняется вкус и запах, отличающийся от вкуса и запаха крови. Однако, в отличие от твердых экскрементов, в моче практически нет вредных для данного организма веществ, ибо МОЧА - ЭТО ПРЯМОЙ ФИЛЬТРАТ КРОВИ ДАННОГО ЧЕЛОВЕКА. Кровь, за исключением состава воротной вены (входных ворот организма) не может, не должна содержать ядовитых веществ. Ведь она разносит любые вещества по всему организму в считанные минуты. Наиболее вредные из них - аммиак и мочевая кислота - подвергаются непрерывной переработке в печени в мочевину - сравнительно безвредное для организма вещество. Моча содержит не ядовитые вещества, а вещества, которые по тем или иным причинам не могут быть использованы организмом в данное время. Удаление их производится практически пассивным путем - если есть органы или отдельные клетки, которые эти вещества выделяют в процессе своей деятельности и выбрасывают их в кровь, а потребителей этих веществ в нужном количестве не находится, то концентрация их в крови постепенно повышается и фильтрация через почки увеличивается - в результате они оказываются в составе мочи. Так, в частности, происходит с сахаром при сахарном диабете.
В моче содержится также некоторое количество гормонов, поскольку основной обмен гормонами между органами происходит через кровь как магистраль. Естественно, поэтому, что гормоны оказываются в составе мочи. Конечно, те из них, которые представляют собой белки, очень крупные молекулы, через мембраны клеток почек пратически не проходят. Но некоторые из них, из-за небольшого молекулярного размера или по другим причинам, могут проходить через почки, в том числе это относится к половым гормонам. Последние присутствуют в моче вовсе не потому, что органы размножения находятся близко к мочевыводящему тракту, а именно потому, что половые органы, как и прочие железы внутренней секреции, выбрасывают свою продукцию в кровь и лимфатическую систему, сообщающуюся с кровяным руслом.
В моче больного человека присутствуют также те вещества, которые по причине болезненного, разрегулированного состояния организма либо не были полностью использованы им (как это должно быть в норме), либо образовались вновь в повышенном количестве или в форме, в которой они не могли быть использованы даже здоровым организмом. Во всех случаях их концентрация в крови (если они там оказались) повышается, и они начинают выходить из организма с мочой.
Величина мочеотделения определяется концентрацией в крови мочевины. В значительной мере от нее зависит проницаемость мембран почечного эпителиального фильтра. Чем больше образуется мочевины - выходного продукта печени, результата переработки в ней вредных для организма веществ - тем интенсивнее происходит фильтрация крови через почки.
При некоторых заболеваниях либо мочевина не образуется в достаточном количестве, либо клетки почек не реагируют на повышение ее концентрации в крови. Результатом является пониженное мочеотделение или даже полное его прекращение.
В заключение этого раздела еще раз следует подчеркнуть, что моча, хотя и является "отходами" деятельности организма, тем не менее, не содержит в себе вредных для организма веществ. В худшем случае она содержит вещества, по тем или иным причинам не использованные организмом, но не ядовитые для него. Лишь мочевина является бесполезным для организма веществом, но и она в ряде случаев может быть эффективно использована для лечения больного организма, выполняя свою, пусть не очень большую, но важную роль.