Александр Уголев - Естественные технологии биологических систем

• Название: Естественные технологии биологических систем
• Автор: Александр Уголев
• Жанр: Биология

Книга посвящена концепции естественных технологий живых систем на различных уровнях организации последних и изложению доказательств, позволяющих преодолеть противопоставление естествознания и технологии. Эта концепция обосновывается на примере наиболее важных процессов в живых системах, их эволюции и происхождения. Охарактеризованы некоторые закономерности, которые могут быть интерпретированы как общие для естественных технологий живой природы и производственных технологий. Показано, что такие подходы плодотворны для понимания биологии в целом, процессов, протекающих в живых системах различной сложности, взаимодействий естественных и производственных технологий, в частности в медицине, экологии, питании и т.д. Библиогр. 196 назв. Ил. 48. Табл. 19.

На обложке: «Рука творца». Скульптура Огюста Родена (Париж, музей О. Родена).

---

Перейдем к последовательному описанию основных положений теории адекватного питания и их сопоставлению с представлениями классической теории сбалансированного питания. Прежде всего рассмотрим основные потоки, поступающие из пищеварительного тракта во внутреннюю среду организма, с позиций этих двух теорий.

3.2.1. Основные потоки

В соответствии с обеими теориями, из желудочно-кишечного тракта во внутреннюю среду организма направлен поток нутриентов. Однако согласно теории сбалансированного питания, для поддержания жизнедеятельности организма необходим лишь этот поток (рис. 14), тогда как с позиций теории адекватного питания помимо основного потока нутриентов из пищеварительного аппарата во внутреннюю среду поступает по крайней мере еще 5 потоков, важность которых теорией сбалансированного питания недооценивалась: поток гормонов и других физиологически активных факторов; три потока бактериальных метаболитов; поток веществ, поступающих с загрязненной пищей (рис. 15).

Рис. 14. Схема потоков веществ из желудочно-кишечного тракта по внутреннюю среду организма в соответствии с теорией сбалансированного питания.

Пищевые продукты при пищеварении разделены на всасываемые вещества (нутриенты) и балласт.

Рис. 15. Схема потоков веществ из желудочно-кишечного тракта во внутреннюю среду организма в соответствии с теорией адекватного питания. В дополнение к потокам, указанным на рис. 14, при обработке балластных веществ формируются вторичные нутриенты, токсины, экзогормоны; пища стимулирует выделение кишечных гормонов.

Поток нутриентов. Обязательное условие ассимиляции пищи — разборка ее сложных структур до простых соединений, которая происходит в процессе пище

варения. При этом освобождаются мономеры (аминокислоты, моносахариды, жирные кислоты и т.д.), лишенные видовой специфичности и преимущественно одинаковые для всех живых организмов. В некоторых случаях могут образовываться олигомеры (ди-, три- и изредка тетрамеры), которые также могут быть ассимилированы. У низших организмов, в частности у бактерий, транспорт нерасщепленных олигомеров широко распространен. У высших организмов такой транспорт

продемонстрирован на примере дипептидов. В соответствии с теорией сбалансированного питания усвоение пищевых веществ реализуется в два этапа: полостное пищеварение—всасывание. Внутриклеточное пищеварение играет значительную роль, тогда как в рамках теории адекватного питания усвоение пищи происходит в три этапа: полостное пищеварение—мембранное пищеварение—всасывание (с определенным компонентом внутриклеточного гидролиза).

Поток гормонов и других физиологически активных веществ. Существование этого потока из желудочно-кишечного тракта во внутреннюю среду организма не укладывается в схему теории сбалансированного питания и значительно меняет наши представления о механизмах ассимиляции пищи. В сущности, поток физиологически активных факторов состоит из двух потоков — эндогенного и экзогенного. Эндогенный поток содержит гормоны и -другие физиологически активные вещества, продуцируемые эндокринными клетками желудочно-кишечного тракта. Эти клетки секретируют около 30 гормонов и гормоноподобных субстанций, контролирующих не только функции пищеварительного аппарата, но и важнейшие эндокринные и метаболические функции организма в целом. В частности, в конце 50-х—начале 60-х гг. нами показано, что частичная или полная резекция двенадцатиперстной кишки приводит к развитию тяжелого заболевания, названного «синдром дуоденальной недостаточности». При этом заболевании преобладают общие, а не местные нарушения функций организма, а также наблюдаются выраженные структурные изменения щитовидной железы, коры надпочечников, гипоталамо-гипофизарной нейросекреторной системы и др. После такой операции, приводящей к частичному или полному выключению функций двенадцатиперстной кишки (скорее всего ее эндокринной системы), происходит также нарушение специфического динамического действия пищи — цикла реакций, необходимых для нормального усвоения пищи. Наконец, после дуоденэктомии нарушается система реакций, обеспечивающих защиту организма от связанных с питанием иммунологических агрессий, что приводит к возникновению аллергий на пищевые продукты.

Благодаря эндокринной системе желудочно-кишечного тракта реализуется связь: 1) между поступлением пищи и системами, контролирующими ее ассимиляций; 2) между системами, реализующими поглощение пищи и ее переработку; 3) между системами, обеспечивающими переработку пищи в желудочно-кишечном тракте, и системами, предохраняющими организм от поступления в его внутреннюю среду чужеродных антигенов.

Недавно показано, что эндокринные клетки желудочно-кишечного гранта продуцируют тиреотропный гормон и АКТГ — гормоны, типичные для гипоталамуса и гипофиза, а клетки гипофиза — гастрин. Таким образом, по некоторым гормональным эффектам гипоталамо-гипофизарная и желудочно-кишечная системы оказались родственными, что не могла учитывать теория сбалансированного питания. Существуют данные, что клетки желудочно-кишечного тракта секретируют некоторые стероидные гормоны. Роль пищеварительного аппарата как эндокринного органа еще более проясняется в связи с открытием эндогенных морфинов (эндорфинов и энкефалинов), обладающих морфиноподобным действием. Оказалось, что такие эндогенные опиаты вырабатываются но только клетками мозга, но и клетками пищеварительной системы.

Экзогенный поток физиологически активных факторов состоит преимущественно из специфических веществ, образуемых при гидролизе пищи. Так, при расщеплении пепсином белков молока и пшеницы образуются морфиноподобные вещества, получившие название экзорфинов, т.е. натуральных морфиноподобных соединений, появляющихся при естественном переваривании пищевых продуктов. Не исключено, что образующиеся при гидролизе белков пептиды могут в некоторых количествах проникать в кровь и принимать участие в модуляции общего гормонального фона организма. Можно допустить также, что некоторые пептиды, в том числе образующиеся при нормальном пищеварении определенных компонентов пищи, выполняют регуляторные функции. К таким пептидам несомненно принадлежит казморфин. По-видимому, поток экзогенных веществ очень важен.

Таким образом, питание не просто акт приема пищи и обогащение организма нутриентами. Одновременно существует сложнейший поток гормональных факторов, участие которых в регуляции ассимиляции пищи крайне существенно, а может быть, и жизненно необходимо.

Потоки бактериальных метаболитов. При участии бактериальной флоры кишечника формируются три потока. Один из них — поток нутриентов, модифицированных микрофлорой (например, амины, возникающие при декарбоксилировании аминокислот), другой — поток продуктов жизнедеятельности бактерий и третий — поток модифицированных бактериальной флорой балластных веществ, в который входят вторичные нутриенты. В этих потоках имеются полезные вещества (витамины, незаменимые аминокислоты и др.), вещества, которые при сегодняшнем уровне знаний считаются индифферентными, и токсические соединения. Именно наличие токсических соединений породило еще сравнительно недавно популярную идею целесообразности подавления кишечной микрофлоры. Однако, возможно, токсические вещества, если их количество не переходит определенных границ, физиологичны.

Некоторые токсические вещества, например токсические амины, образующиеся в пищеварительном аппарате под влиянием бактериальной флоры, заметно влияют на состояние организма (табл. 3). Высокой физиологической активностью обладают такие амины, как кадаверин, октопамин, тирамин, пиперидин, диметиламин, гистамин и др. При различных заболеваниях, в частности дисбактериозах, уровень аминов может возрастать и быть причиной нарушений ряда функций организма. Продукция аминов может быть подавлена антибиотиками.

Уровень аминов преимущественно бактериального происхождения в моче

Амины Количество, секретируемое в сутки (мг) Источник Физиологический эффект Диметиламин 20 Холин Лецитин Метиламин Пиперидин 0.8 Лизин Церебральная депрессия Гипертензия Пирролидин 0.4 Аргинин Церебральная депрессия Орнитин Гипертензия Тирамин Тирозин Гипертензия Октопамин Тирозин Гистамин Желудочная секреция Вазодилятация Лейкотакеис

По-видимому, в ходе эволюции некоторые токсические амины включились в регуляторные системы организма. В качестве примера можно привести гистамин. Как известно, гистамин продуцируется преимущественно клетками желудка, морфологически сходными с тучными, и контролирует ряд функций гипоталамо-гипофизарной системы, секрецию соляной кислоты и способствует образованию язв желудка. Кроме эндогенного гистамина существует экзогенный, образующийся преимущественно в кишечнике в результате бактериальной активности. Многие патологические изменения в организме провоцируются не за счет гиперфункции клеток желудка, вырабатывающих гистамин, а благодаря его избыточному образованию в кишечнике бактериальной флорой. Поэтому применение антибиотиков ведет к ряду сдвигов гормонального статуса организма.