Эссенциальные компоненты питания в жизни человека

Физиологически активные соединения, крайне важные для жизни человека и не синтезируемые в организме человека, относятся к незаменимым факторам питания. Среди этих факторов первыми общепризнанно названы и, пожалуй, так и остаются первыми - витамины.

Витамины – особые белковые вещества, обеспечивающие в организме биохимические превращения, реакции, обмен веществ, без чего жизнь невозможна.

Витамины, связанные с различными ферментами, принимают участие в обеспечении организма энергией (В₁, В₂, РР), биосинтезе и превращении белков и аминокислот (B₆, В₁₂), генетического материала клеток - нуклеиновых кислот (фолиевая кислота), жиров и стероидных гормонов (в т.ч. половых) (пантотеновая кислота и биотин). Витамин А участвует в обеспечении зрения и необходим для формирования слизистых покровов, эпидермиса, иммунной системы. Без витамина Д невозможно всасывание кальция и формирование скелета и зубов. Витамин К участвует в свертывании крови. Самый популярный витамин С (аскорбиновая кислота) принимает участие в образовании белков соединительной ткани - коллагена и эластина, необходимых для формирования сосудов, хрящей, остовов костей. Вместе с витамином Е и b-каротином при участии микроэлемента селена витамин С обеспечивает функционирование антиоксидантной системы организма, защищающей клетки от повреждения продуктами окисления.

К сожалению, знание значения витаминов еще не является гарантией их потребления. Исследованиями установлено, что от 70 до 100% населения испытывает недостаток витамина С. У 40-80% людей ощущается дефицит витаминов В₁, В₂, B₆, B₁₂, фолиевой кислоты и b-каротина. Более половины населения недополучает жирорастворимые витамины А, Д, Е, К.

Недостаточное потребление витаминов отрицательно сказывается на состоянии здоровья, качестве и продолжительности жизни.

В первую очередь от дефицита витаминов А, В, С страдают кожа, волосы, ногти и связано это с тем, что эти части тела наиболее часто соприкасаются с внешними факторами среды и оказываются неспособными противостоять токсическим веществам, находящимся в воздухе и воде. Проявляется воздействие токсикантов в виде появления сухости, шелушения кожи, бледности, трещинок на губах, угрей и сыпей. Учащается выпадение волос, их истончение и поседение. Растрескиваются и ломаются ногти, теряется их поверхностный глянцевый слой. Ускоряется разрушение зубов.

Заметно сказывается недостаток витаминов и на состояние нервной системы. Появляется и все чаще проявляется раздражительность, расстройство сна, нервные срывы, состояние упадка и безнадежности.

Страдает от недостатка витаминов и мышечная система в виде быстрой утомляемости, вялости, слабости.

Значимость витаминов определяется тем, что их дефицит способствует глубокому нарушению обменных процессов, заметно влияющих на иммунную систему, снижающих сопротивляемость организма к простудным и инфекционным заболеваниям, являющихся факторами риска сердечнососудистых и онкологических болезней.

Важно отметить, что с овощами и фруктами можно получить витамин С, фолиевую кислоту и b-каротин, остальные 10 из 13 наиболее важных витаминов находятся в достаточно калорийных продуктах - в мясе, рыбе, яйцах, масле, хлебе. Увеличивая потребление названных продуктов в условиях гиподинамии, мы, естественно, увеличиваем риск ожирения и соответствующих последствий. И получается, что в условиях снижения энергозатрат, усиления влияния негативных факторов окружающей среды крайне важным становится применение концентрированных форм витаминов в составе биологически активных добавок на основе природного сырья (рыба, морские водоросли, орешки, икринки, фрукты, овощи, ягоды, животный и растительный жир). В Посейдоноле, Эйконоле, Эйколене, Тыквэйноле, Эйфитоле содержатся жирорастворимые витамины А, Д, E, F, K, PP, а в Аполлон-ИВА, Атлант-ИВА и МАРИНЕ - все водорастворимые витамины.

Чтобы насытить организм витамином С необходимо съедать ежедневно 500 г яблок или выпить 3-5 литров яблочного сока. Для удовлетворения потребности организма в витаминах В₁ и В₆ необходимо есть в сутки 1 кг черного хлеба или 400-500 г нежирного мяса. Понятно, что это нереально.

Ниже, в специальном разделе этой книги приводится описание каждого из витаминов и дается их физиологическое назначение в функционировании систем организма.

Следующей составляющей в перечне незаменимых факторов питания являются минеральные вещества.

Минеральные вещества вполном своем составе особенно необходимы для формирования ферментов, усиления и стабилизации иммунной системы организма, а отдельные из них даже в малых дозах выполняют роль активных катализаторов биохимических процессов, происходящих в человеческом организме.

Получаемые организмом даже в небольшом количестве соединения железа, марганца, селена, кремния, фтора и другие микро- и макроэлементы проникают в ткани через стенки кровеносных сосудов в виде ионных соединений и оказывают мощное антиоксидантное, антитоксическое воздействие на организм. Под действием многих микро- и макроэлементных соединений усиливается детоксикационная функция кожи, и тем самым снимается чрезмерная нагрузка с почек и печени.

Микроэлементы являются катализаторами многих биохимических реакций, проходящих в организме. Они поддерживают гидроэлектролитический баланс организма, нормализуя кислотно-щелочное равновесие в жидкостных средах организма. Нормальный кислотно-щелочной баланс организма - это значит жить, не болея. Любое воспалительное заболевание сдвигает это равновесие в кислую сторону, способствует переходу острого воспалительного заболевания в хроническую форму, С другой стороны, недостаток в пище или плохое усвоение организмом витаминов и минералов ведет к обменным дегенеративным изменениям (нарушение эластичности, тургора тканей, плохое кровоснабжение их). При этом рН сред организма сдвигается в щелочную сторону, В результате появляются болезни нарушения обмена веществ — отложение солей в суставах, позвоночнике, камни в лоханках почек, в желчном пузыре.

Учитывая особую физиологическую важность минеральных веществ для нормального функционирования организма, кратко остановимся на наиболее значимых из них и отметим своеобразие их действия.

Кальций – первый по содержанию в организме, составляет основу нашей костной ткани. Повышает защитные функции организма, способствует выведению стронция и свинца из костей, обладает антистрессовым, антиаллергическим действием.

Фосфор – второй по содержанию в организме после кальция, основная часть его сосредоточена вкостях, зубных тканях, в коже. Важен для поддержания рН-баланса. Фосфору принадлежит ведущая роль вдеятельности центральной нервной системы.

Магний – «антистрессовый материал», антиоксидантный минерал, входит в состав более чем 200 энзимов (ферментов), при его участии осуществляется синтез ДНК, РНК, а это профилактика новообразований; улучшает обмен веществ в сосудистой стенке, нормализует артериальное давление. Магний является одним из основных минералов, поддерживающих гидроэлектролитический баланс организма. При его достаточном количестве в организме всасывается кальций, фосфор, калий, витамины группы В, С, Е. Магний выполняет важную функцию в профилактике заболеваний почек и сердца.

Калий – «энергетический минерал», стимулирующий передачу нервных импульсов, необходимых для нормального сокращения мышц, в том числе и мышцы сердца, регулирует сердечный ритм, поддерживает нормальную функцию дочек и гормональный баланс надпочечников, обмен веществ в коже.

Соединения калия оказывают целебное физиологическое воздействие на все обменные процессы в клетках и тканях, способствуют усилению тканевого дыхания в митохондриях клеток. Калий является основным энергетическим минералом для нормальной работы мышц, в том числе и мышцы сердца.

Натрий – необходим как составляющая натрий/калиевого баланса в организме, регулирует осмотическое давление в клетке, участвует в процессе передачи питательных веществ клетке, повышает тонус сосудистой стенки. Выполняет важную роль в процессе детоксикации кожи, очищения пор, усиления дыхательной функции кожи.

Цинк – является основным минералом для создания аминокислот, участвует впостроении всех клеток организма, способствует пролонгированному действию инсулина, что снижает повышенный сахар крови. Вместе с хромом повышает эффективность инсулина, способствует отложению гликогена в печени, что важно при сахарном диабете. Является основным минералом, поддерживающим мужскую потенцию на высоком уровне, предупреждающим развитие заболеваний предстательной железы, усиливает противовоспалительные функции крови, обладает антиаллергическим действием на кожу. Широко применяется в дерматологии и косметике.

Железо – антианемический минерал, входит в молекулу гемоглобина, участвует в оксигенации клеток, усваивается организмом только при наличии витаминов С и Е; достаточное количество в организме придает коже розовый цвет (исчезает бледность кожных покровов).

Сера – «противовоспалительный минерал». Эффективное средство для повышения иммунитета. Ее присутствие в организме способствует уничтожению микробов и паразитов. Сера входит в состав коллагена кожи и ее придатков (волосы, ногти). Образование кератина, нормальная кератинизация клеток кожи, укрепление структурной канвы кожи - профилактика появления морщин, преждевременного увядания кожи осуществляется только при достаточном поступлении серы и кислорода.

Марганец – «антиоксидантный минерал», участвует в стимуляции гипофизарно-надпочечниковой системы, в синтезе ферментов, усиливает поглощение глюкозы клеткой, регулирует функции ЦНС, репродуктивных органов. Ионы Мn легко проникают в кровь через кожу, усиливая продукцию естественных гормонов, что способствует омоложению организма, кожи.

Кремний – выполняет важную роль в профилактике развития склеротических процессов и заболеваний опорно-двигательного аппарата, улучшает функцию структурных элементов кожи, волос, ногтей, задерживая процессы увядания кожи.

Медь – повышает умственную активность, мышечный тонус, регулирует пигментный обмен, повышает усвояемость железа за счет улучшения кровообращения в слоях кожи, восстанавливает нормальный цвет кожных покровов.

Селен – снижает риск сосудистых болезней, повышает сопротивляемость к онкологическим заболеваниям, улучшает кровоснабжение кожи.

Йод. Гормон щитовидной железы тироксин на 65 % состоит из йода. Именно этот микроэлемент обеспечивает устойчивость организма к повреждающим факторам внешней среды: радиации, химическим ядам, травмам и т.д. Йод увеличивает способность лейкоцитов разрушать болезнетворные микроорганизмы, обладает антисклеротическим действием, улучшает показатели гемоглобина, эритроцитов. Йод прекрасно проникает через кожные покровы.

Бром – ионы брома оказывают антисептическое воздействие на кожу, снимают возбуждение в коре головного мозга, регулируя нервные процессы, отличаются быстрым проникновением в кровь через неповрежденную кожу, особенно из водных растворов.

Фтор – ионы фтора «зубной минерал», но также усиливают плотность всего костного аппарата. Ионы попадают в организм и усиливают всасывание кальция.

Хлориды – выполняют роль регуляторов водно-солевого обмена в клетке, поддерживая нормальное осмотическое давление; необходимы для продукции желудочного сока.

В этом разделе книги приведено лишь краткое описание и значение некоторых из микроэлементов, поэтому для заинтересованного читателя мы предлагаем специальный раздел по минеральным компонентам незаменимых факторов питания.

Жирные кислоты среди всех незаменимых факторов питания наиболее значимыми являются полиненасыщенные жирные кислоты и, особенно, ПНЖК w-3. И стало это понятным лишь в последние 20 лет по результатам исследований по выяснению причин резкого роста смертельных случаев от сердечно-сосудистых заболеваний.

Большинство исследователей к незаменимым пищевым компонентам из данного класса соединений относят, прежде всего, линолевую и w-3 линоленовую жирные кислоты, обнаруживаемые почти исключительно в растительных маслах. При этом считается, что первая в большей степени включается в метаболические процессы, в связи с чем рекомендуемое соотношение данных кислот в пище составляет примерно 10:1. Физиологическое значение линолевой кислоты определяется тем, что она является предшественником синтеза арахидоновой жирной кислоты, доминирующей в составе фосфолипидов, являющихся важнейшим компонентом всех клеточных мембран (25% жирно-кислотного спектра последних приходится именно на арахидоновую кислоту). Еще 5% приходится на эйкозапентаеновую кислоту (ЭПК), получаемую из морских организмов, или синтезируемую из линоленовой кислоты. При недостаточном поступлении этих ПНЖК с пищей значительно изменяется жирнокислотный состав клеточных мембран, что сопровождается нарушением их функциональной стабильности, снижением устойчивости к повреждающему действию, увеличением проницаемости и, в конечном итоге, интенсификацией, лежащих в основе большинства патологических процессов перекисного окисления липидов мембран. Первостепенная важность данных микронутриентов подтверждается высоким содержанием арахидоновой и эйкозапентаеновой жирных кислот в молозиве и "раннем" материнском молоке. Не менее важной функцией эйкозапентаеновой, докозагексаеновой и арахидоновой кислот является их участие в качестве главного предшественника синтеза простагландинов, простациклинов и лейкотриенов. Эти короткоживущие соединения представляют собой тканевые гормоны, обладающие самым широким спектром действия: регуляция сосудистого тонуса, бронхиальной проходимости, формирование слизистой, воспалительных реакций, родовой деятельности и др. Другие производные этих кислот - тромбоксаны - играют важнейшую роль в поддержании нормальной свертываемости крови. Это достигается за счет тонкого баланса антитромботических свойств простациклинов и прокоагуляционного действия тромбоксанов. Чрезвычайно важной в этом аспекте представляется роль w-3 эйкозапентаеновой кислоты.

В результате метаболизма этой кислоты образуютсяформы простациклина (PGI₃) и тромбоксана (ТХА_З), несколько отличающиеся от подобных производных арахидоновой кислоты (PGI₂ и ТХА₂). При этом ТХА_З теряет свою прокоагуляционную активность, в то время как PGI₃ сохраняет антитромботическое действие, в результате чего снижается свертываемость крови, что является чрезвычайно важным для профилактики тромбозов при сопутствующих атеросклерозе, ишемической болезни сердца, гипертонической болезни, варикозной болезни и т.д.

ПНЖК оказывают положительное действие на липидный спектр, гемостаз и фибринолиз крови. При этом важное значение имеет величина коэффициента полиненасыщенные/насыщенные жирные кислоты в составе поступающих с пищей жиров. Так, при увеличении данного соотношения до 1.5-2.0 наблюдается значительное ускорение метаболизма холестерина в печени за счет активации лецитин-холестерин-ацилтрансферазы и увеличение выведения холестерина низкой плотности и его производных с калом. Кроме того, происходит уменьшение образования атерогенных фракций липопротеидов за счет снижения синтеза триглицеридов в печени и активации липопротеидлипазы. На состояние и качество ПНЖК большое влияние оказывает способ их получения, поэтому очень важно подчеркнуть, что в процессе гидрогенизации жиров, используемой при производстве маргаринов, ПНЖК теряют свои исходные свойства, причем употребление больших количеств такого жира приводит к отрицательным изменениям в жирнокислотном составе мембран. Именно с этим в последнее время связывают значительное возрастание риска ишемической болезни сердца у лиц, использующих в своем питании маргарин вместо растительных масел.

Мы уже подчеркивали, что ПНЖК очень лабильны, поэтому нужно учитывать, что увеличение поступления в организм ПНЖК должно обязательно сопровождаться дополнительным введением витамина Е, т.к. активация липидного обмена сопровождается интенсификацией окислительных процессов в мембранах клеток. При этом на каждый грамм ПНЖК пищи в организм должен поступать 1,0 мг витамина Е.

ПНЖК w-3, как и другие жирные кислоты, образуются при метаболизме липидов и предназначены для формирования мембран клеток, регуляции процессов гемостаза, иммунных и репаративных процессов. ПНЖК в организме подвергаются окислению по двум путям метаболизма – циклоксигеназному, в результате которого образуются простагландины, простациклины и тромбоксаны, и липоксигеназному с образованием лейкотриенов.

Простагландины обладают вазодилятаторным и вазоспастическим эффектом, оказывают иммунодепрессивное действие. Они ингибируют макрофаги, подавляют выброс антигена на поверхности макрофага, разрывают связь между иммунокомпетентными клетками, тормозят синтез антител и лимфокинов.

Тромбоксаны, вызывая агрегацию и адгезию тромбоцитов, способствуют развитию тромбоза и ишемической болезни миокарда.

Простациклины — вещества, характеризующиеся мощным антиадгезионным эффектом.

Лейкотриены синтезируются во всех клетках крови, кроме эритроцитов. Синтез лейкотриенов происходит также в адвентиции сосудов, в тучных клетках, легких. Они обладают мощным бронхоконстрикторным действием. Лейкотриены активируют синтез простагландинов и простациклинов, когда угнетен выброс тромбоксана (анафилактический шок). Органом-мишенью для лейкотриенов является сердце. Выделяясь в избытке, они ингибируют сократимость сердечной мышцы на 60 % и уменьшают коронарный кровоток, усиливая воспалительную реакцию.

Таким образом, продукты полиненасыщенных жирных кислот в оптимальных условиях поддерживают гомеостаз организма. При изменении их количественного соотношения развиваются патологические реакции.

Все клетки организма окружены мембранами. Мембрана состоит из липидов, белков и углеводов.

Большинство липидов в мембранах млекопитающих представлены фосфолипидами, гликосфинголипидами и холестеролом.

Фосфолипиды в составе мембран подразделяются на две основные группы: фосфоглицериды и сфингомиелины.

Насыщенные жирнокислотные составляющие фосфолипидов находятся в вытянутой конформации, а ненасыщенные, находящиеся в мембране в основном цис-форме, могут иметь изломы. Чем больше таких изломов, тем менее плотна упаковка липидов в мембране и, соответственно, тем больше ее текучесть. В зависимости от жирнокислотного состава фосфолипидного биослоя мембран форменных элементов крови может меняться деформируемость и пластичность эритроцитов и тромбоцитов. При патологических состояниях сердечно-сосудистой системы, как правило, в составе липидного биослоя мембран отмечается снижение уровня высоконепредельных жирных кислот семейства w-3, что отражается на снижении скорости кровотока и увеличении атерогенности крови.

В липидном биослое, состоящем из полярной гидрофильной части и неполярной гидрофобной части, жирнокислотные цепочки ориентированы параллельно друг другу, в результате чего образуется достаточно жесткая структура. При повышении температуры гидрофобный слой переходит из упорядоченного в неупорядоченное состояние и образуется более текучая система. Насыщенные и наиболее длинные жирнокислотные цепи обладают более высокой температурой перехода, полиненасыщенные длинноцепочечные кислоты в цис-конфигурации приводят к более быстрому повышению текучести из-за снижения компактности упаковки цепей. Фосфолипиды клеточных мембран обычно содержат хотя бы одну ненасыщенную жирную кислоту, имеющую, по крайней мере, одну двойную связь в цис-положении и тем самым создается даже при самых неблагоприятных условиях неснижаемая текучесть мембраны.

Текучесть мембраны сильно влияет на ее функционирование. С увеличением текучести мембраны становятся более проницаемыми для воды и других малых гидрофильных молекул и создаются условия для диффузии интегрального белка. С ростом концентрации полиненасыщенных жирных кислот в липидном биослое мембран улучшаются и условия связывания рецептором больших количеств инсулина.

На текучесть мембран оказывает влияние и класс ПНЖК. Оказалось, что w-3 ПНЖК в значительно большей степени влияют на повышение текучести, чем ПНЖК ряда w-6. А это, в свою очередь, создает предпосылки для усиления гемодинамических показателей, обменных процессов и корригирующего воздействия на клинические показатели нарушенного гомеостаза сердечнососудистой системы (тахикардия, фибрилляция, инфаркт, инсульт, мозговой кровоток, мозаичность мозгового кровообращения и др.).

В последние годы к разряду незаменимых факторов питания стали относить и пищевые волокна, среди которых наиболее важными являются хитозан и альгинаты из морских гидробионтов, а также целлюлоза, гемицеллюлозы, пектины (протопектины) и лигнины, являющиеся компонентами исключительно растительной пищи. Они составляют структурную основу клеточных стенок и оболочек плодов, в большинстве своем удаляемых в процессе технологической обработки (в первую очередь зерна и муки). Данные полисахариды имеют отличную от крахмалов структуру и поэтому недоступны действию амилолитических ферментов человека. В силу этого, пищевые волокна не могут усваиваться и служить источником энергии или пластического материала. В связи с этим, эти вещества долгое время рассматривались как балластные, а технологическая обработка пищи была нацелена на максимальное их удаление. Вкупе с уменьшением потребления растительной пищи вообще это привело к существенному сокращению пищевых волокон в традиционном рационе питания.

Пищевые волокна в организме выполняют ряд незаменимых функций, тесным образом связанных с процессами пищеварения и обмена веществ в целом.

Они являются естественными стимуляторами кишечной перистальтики и формируют основу каловых масс. Сложная химическая структура и волокнисто-капиллярное строение пищевых волокон позволяет рассматривать их как естественные энтеросорбенты, адсорбирующие на своей поверхности многие вещества, в т.ч. токсические продукты неполного переваривания, радионуклиды, некоторые канцерогенные вещества. Кроме того, пищевая клетчатка сорбирует желчные кислоты и продукты их метаболизма, активируя образование последних в печени, что, в свою очередь, предотвращает развитие застойных явлений в желчевыводящей системе и, соответственно, играет важную роль в профилактике желчнокаменной болезни. Интенсификация обмена желчных кислот, в свою очередь, приводит к повышенному включению холестерина в этот процесс и тем самым способствует снижению его уровня в крови. Подобные ионообменные свойства пищевых волокон необходимо также учитывать в связи с тем, что они могут влиять на минеральное обеспечение организма, уменьшая всасывание железа, цинка, кальция.

Положительная роль полисахаридов заключается и в том, что большое количество пищевых волокон уменьшает доступность других пищевых компонентов действию пищеварительных ферментов и, в первую очередь, жиров и углеводов, что предотвращает резкое повышение уровня последних в крови, что можно рассматривать как профилактику преддиабетических и атеросклеротических изменений.

Известно, что пищевая клетчатка недоступна для ферментной системы человека, однако многие компоненты пищевых волокон доступны действию ферментов микрофлоры кишечника, которая использует их в качестве постоянного питательного субстрата. Результатом этого процесса является поступление в организм в виде вторичных нутриентов целого ряда витаминов группы В, К и биотина, синтезируемых бактериями, что в свою очередь способствует поддержанию постоянной слабокислой среды в толстом кишечнике и, тем самым, подавляет активность гнилостных бактерий, расщепляющих неусвоенные белковые структуры с образованием большого количества токсичных и потенциально канцерогенных веществ.

Особую значимость среди пищевых волокон в последнее десятилетие придается хитозану, все чаще используемому в составе биологически активных добавок. Поэтому в специальном разделе, посвященном этому классу незаменимых нутриентов дается подробное изложение их роли.

Важной составляющей незаменимого комплекса для жизни человека являются аминокислоты, из которых и строится белок – как форма жизни.

Известны 22 аминокислоты, из которых восемь относятся к незаменимым, т.е. к тем, которые не могут синтезироваться в организме человека и должны быть получены с пищей. Причем незаменимые аминокислоты должны не просто присутствовать в пище, а должны быть по своему содержанию сбалансированы друг с другом, т.к. отсутствие или недостаток одной из них резко уменьшают эффективность других.

Когда речь заходит о нормах потребления аминокислот, следует сделать простой расчет, основывающийся на том, что для взрослого человека суточная потребность белка определяется в 1 г на 1 кг веса с коэффициентом 0,79, т.е. для человека массой 70 кг надо в сутки потреблять ~56 г белка, а в составе белка аминокислоты должны быть в соотношении, близком к этому показателю для куриного яйца или грудного молока, т.е. лизина должно быть в 2 раза больше чем метионина и в 3 раза больше чем триптофана и т.д.

Каждая из аминокислот имеет свое предназначение. Так, лизин является жизненноважным для построения клеток гормонов, ферментов, антител, для роста, восстановления тканей, т.е. критических белков организма. Метионин помогает снижать уровень гистамина и тем самым улучшать передачу информации в мозг. Триптофан участвует в производстве нейромедиатора серотонина. Аргинин необходим для нормального функционирования гипофиза, а также для регулирования в крови уровня окиси азота, ответственной за управление кровотоком, иммунной функцией, работой печени, почек, сексуальным возбуждением и т.д. Этой аминокислоте (аргинин) отводится и исключительная роль в снижении уровня холестерина и нормализации коронарной микроциркуляции, в резком повышении уровня клеток-киллеров – главных компонентов защитной системы организма.

 

Лекция 3