Диетология. Кето-диета. Ч. VIII

Часть I:    http://www.proza.ru/2019/01/23/2022
Часть II:   http://www.proza.ru/2019/02/06/224
Часть III:  http://www.proza.ru/2019/02/12/386
Часть IV:  http://www.proza.ru/2019/02/15/1644
Часть V:   http://www.proza.ru/2019/02/18/178
Часть VI:  http://www.proza.ru/2019/02/19/2181
Часть VII: http://www.proza.ru/2019/03/14/217

Запасённый в печени гликоген может снабжать глюкозой все ткани организма, но в основном эта глюкоза направляется в мозг. Мозг же не способен запасать гликоген, а мышцы в отличие от мозговой ткани содержат гликогена большое количество (3/4 всего количества гликогена, содержащегося в организме человека). Это необходимо для сохранения подвижности мышц в любых ситуациях. Гликоген мышц легко освобождает глюкозу, потребляемую в пределах мышечной ткани. Но мышцы, как и мозг не могут запускать глюкозу в кровообращение и передавать её в другие ткани. В активно работающей скелетной мышце скорость гликолиза значительно превышает скорость цикла трикарбоновых кислот. В условиях анаэробного гликолиза (во время работы мышц) пировиноградная кислота превращается в молочную кислоту, которая после входа в печень превращается в глюкозу. Таким образом, часть метаболической нагрузки перемещается из мышц в печень. Если запасы гликогена исчерпаны, что характерно для состояния голода, то в печени запускается синтез глюкозы de novo - глюконеогенез. Наряду с печенью достаточно высокой глюконеогенезной активностью обладают также и клетки почечных канальцев.

Субстратами глюконеогенеза являются в первую очередь аминокислоты, образующиеся при массивном распаде мышечного белка при голодании. Исходными веществами для синтеза глюкозы de novo служат:  лактат, образующийся в эритроцитах и мышечной ткани при недостатке кислорода, глицерин, образующийся при расщеплении жиров, кислоты цикла Кребса, аминокислоты. Все аминокислоты, кроме лейцина и лизина, способны участвовать в синтезе глюкозы. Углеродные атомы некоторых из них полностью включаются в молекулу глюкозы, некоторых – частично. Но глюконеогенез – это не только синтез глюкозы из неуглеводных компонентов. Он также обеспечивает и уборку "шлаков", какими являются тот же лактат, постоянно образующийся в эритроцитах или при мышечной работе, глицерин, являющийся продуктом разложения жиров в жировой ткани.

Глюконеогенез и гликолиз являются реакционными биосинтетическими системами, противоположгными друг другу. Когда останавливается гликолиз, вступает в действие глюконеогенез и наоборот. Это понятно. Когда останавливается гликолиз, то это означает, что свободная глюкоза в организме кончилась и необходимо синтезировать глюкозу из всего, из чего возможно. Как известно, в гликолизе существуют семь обратимых стадий и три необратимые реакции. То есть семь из десяти реакций глюконеогенеза катализируются теми же ферментами, что и процессы гликолиза. А в трёх необратимых реакциях гликолиза происходит высвобождение энергии для синтеза АТФ. Поэтому в обратном процессе глюконеогенеза возникают энергетические барьеры, которые клетка обходит с помощью дополнительных реакций ("Синтез глюкозы энергетически дорог" - То есть глюконеогенез не полностью повторяет реакции окисления глюкозы в обратном направлении. Реакции глюконеогенеза способны идти во всех тканях, кроме первой в гликолизе и десятой в глюконеогенезе глюкозо-6-фосфатазной реакции, которая идет только в печени и почках. Поэтому, строго говоря, глюконеогенез идет только в этих двух органах и является большой нагрузкой на эти органы.

Эндоплазматический ретикулум (ЭР) - это внутриклеточный органоид клетки, представляющий собой разветвлённую систему из окружённых мембраной уплощённых полостей, пузырьков и канальцев. Важной функцией ЭР гепатоцитов (клеток печени) является переработка и обезвреживание различных токсичных химических соединений, поступающих в организм извне или образующихся в ходе обмена веществ. Например, высокотоксичный для клеток аммиак, образующийся в кишечнике при разложении бактериями белков пищи, превращается в гепатоцитах в сравнительно безвредную мочевину, выделяемую почками с мочой. Здесь же находится важнейшая ферментативная система, перерабатывающая лекарственные средства, ферментативная система, окисляющая алкоголь.

При длительном введении в организм чрезмерных количеств химических соединений, перерабатываемых в гепатоцитах (лекарств, высоких доз этилового спирта), эти органеллы ЭР способны значительно увеличивать свой объем в клетке печени и резко активизировать свои обменные функции. Этот процесс носит название ферментативной индукции. Он сопровождается увеличением размеров печеночных клеток и печени в целом. По указанной причине при голодании всегда желательно избегать потребление любых видов ксенобиотиков, к которым относятся и все искусственно химически синтезированные лекарственные препараты. По этой причине форсирование работы печени сопряжено с нехорошими последствиями для обладателей такой печени. В нормальном организме, питающемся хорошо уравновешенными пропорциями различных классов биоорганических веществ, избегающим потреблять литрами сладкую газированную водичку, глюконеогенез осуществляется в мягкой форме, он плавно сопряжен с колебаниями в содержании глюкозы, которые всегда имеют место в процессе нормальной жизнедеятельности, в особенности в процессе сна, когда основной поток доступной глюкозы направляется преимущественно в мозг.

Я уже упоминал о том, что энергетическая ёмкость органических веществ пропорциональна доле водородных атомов в молекуле, поскольку животный организм получает энергию путём окисления протонов. С этой точки зрения глюкоза - наименее ёмкий субстрат для синтеза АТФ, в то время как жирные кислоты жира - дают наибольшее количество АТФ на единицу веса. Аминокислоты занимают среднюю позицию. Но существует обратная закономерность с точки зрения быстроты и лёгкости извлечения энергии из пищи при использовании биохимических механизмов, составляющих основу обмена веществ человека. Это в некоторой степени связано с тем, что наши предки, жившие миллионы лет назад, питались в основном растительной пищей, богатой крахмалом - источником глюкозы, и в очень небольшом объёме растительными жирами, в основном содержащими полезные для организма ненасыщенные кислоты, в то время как жиры животного происхождения содержат в основном насыщенные прямолинейные жирные кислоты, легко откладывающиеся в жировых тканях.

Жиры (триалкилглицериды) - наиболее важный резерв энергии в организме животных. Они запасаются главным образом в клетках жировой ткани, адипоцитах, когда концентрация глюкозы в крове значительно превышает её физиолого-биохимическую потребность. Там же они участвуют в постоянно происходящих процессах образования и деградации. Жирные кислоты, необходимые для синтеза жиров (липогенеза), в составе триацилглицеридов переносятся из печени и кишечника в виде липопротеиновых комплексов. Особый фермент - липопротеин-липаза, находящаяся на поверхности эндотелиальных клеток кровеносных капилляров, отщепляет от этих липопротеинов жирные кислоты.

Жирные кислоты из жировой ткани транспортируются в плазму в свободной форме. При этом растворимы только короткоцепочечные жирные кислоты, а жирные кислоты с более длинными цепями, менее растворимые в воде, переносятся в комплексе с альбумином. Альбумины являются простыми растворимыми в воде белками, проявляющими высокую связывающую способность по отношению к различным низкомолекулярным соединениям. Общая площадь поверхности множества мелких молекул сывороточного альбумина крови очень велика, поэтому они особенно хорошо подходят для выполнения функции переносчиков многих транспортируемых кровью и плохо растворимых в воде веществ.

Жирные кислоты не могут непосредственно участвовать в реакциях глюконеогенеза. Они должны пройти процесс деградации в митохондриях, называемый ;-окислением. При этом жирные кислоты вначале активируются в цитоплазме, присоединяясь к коферменту А. Затем они с помощью транспортной системы, т.н. карнитинового челнока, попадают в митохондриальный матрикс, где разрушаются в результате ;-окисления до ацетил-КоА. Образующиеся остатки двухуглеродной уксусной кислоты полностью окисляются до углекислоты  в цикле трикарбоновых кислот с освобождением энергии в виде АТФ. Если количество образовавшегося ацетил-КоА превосходит энергетическую потребность гепатоцитов, что наблюдается при высоком содержании жирных кислот в плазме крови (типичные случаи - голодание и сахарный диабет), то в гепатоцитах синтезируются кетоновые тела, снабжающие энергией уже другие ткани.

Таким образом, по скорости и лёгкости утилизации имеет место ряд: глюкоза > аминокислоты > жиры. По энергоёмкости субстратов с точки зрения выработки АТФ имее место обратный порядок: жиры > аминокислоты > глюкоза. При систематическом переедании, когда потенциальная возможнсть выработки энергии из потребляемой пищи недостаточно используется для поддержания биохимической и физиологической активности, происходит запасание потенциальной энергии в виде гликогена и жиров. Запасание энергии в виде аминокислот бессмысленно. Аминокислоты входят в состав белков, которые не могут запасаться, поскольку каждый из белков выполняет чрезвычайно конкретную физиолого-биохимическую роль.

Определенный резерв аминокислот составляют альбумины - основные белки крови, вырабатываемые в печени человека и выполняющие транспортные функции. Они транспортируют в крови многие вещества, особенно такие, которые плохо растворимы в воде: свободные жирные кислоты, жирорастворимые витамины, стероиды, гормоны (тироксин, трийодтиронин, кортизол), метаболиты (мочевую кислоту, билирубин), некоторые ионы (Ca2+, Mg2+). Альбумины представляют собой резерв свободных аминокислот в организме, образующихся в результате протеолитического расщепления этих белков. Но этот резерв используется в основном для ресинтеза белков, а не в качестве субстрата для производства энергии. Аминокислоты используются для производства энергии в основном только в процессе апоптоза, усиливающегося при голодании. Голодание стимулирует частичное использование аминокислотного состава альбуминов в процессе глюконеогенеза, что плохо сказывается на тех жизненно необходимых транспортных функциях, которые в норме выполняются альбуминами.

Хранение в организме энергетического запаса в виде глюкозы неприемлемо из-за ее высокой растворимости: высокие концентрации глюкозы создают в клетке высоко гипертоническую среду, что приводит к притоку воды. То есть запасать отдельные молекулы глюкозы клеткам не выгодно, так как это значительно повышало бы осмотическое давление внутри клетки. Напротив, нерастворимый гликоген осмотически почти неактивен. Синтез гликогена (гликогенез) происходит на протяжении 1-2 часов после поступления в организм углеводной пищи. Наиболее интенсивно синтез гликогена проходит в печени. Кроме того, гликоген синтезируется в скелетных мышцах. Образование гликогена происходит после того, как концентрация глюкозы в крови повышается: раз глюкозы много, то её необходимо запасти впрок. Когда ёмкости по запасанию глюкозы в виде гликогена в мышцах и печени полностью заполнены, а человек продолжает потреблять пищу, т.е. вводить в организм новые порции глюкозы, то последняя, превращаясь в процессе гликолиза в ацетил-КоА стимулирует липогенез, т.е. синтез жирных кислот. Посредством липогенеза и последующего синтеза триглицеридов организм эффективно запасает энергию в виде жиров.

Таким образом, жиры легко образуются из глюкозы, а глюкоза из жиров образуется сложными путями. При недостатке глюкозы в первую очередь мобилизуются запасы белков, поторые можно утилизировать после разложения их до аминокислот. Здесь работает хорошо известный принцип, гласящий, что расстояние от головы крокодила до его хвоста по понятным причинам больше расстояния от хвоста крокодила до его головы. То есть нажить жировые отложения намного проще, чем от них избавиться. Человек в отличие от Мюнхгаузена не в состоянии вытащить себя из болота привычного ему поведения. Именно по этой причине диетологические выкрутасы, направленные на избавление от жировых отложений, работают ограниченное время до тех пор, пока человек не вернётся к самому себе. Диетология в том виде, в каком она преимущественно функционирует в наше время, является более активным насилием над индивидуальной манерой жизнедеятельности, чем те усилия, которые может применять человек по отношению к самому себе, понимая, почему жир окладывается легко и почему от жира избавляться нелегко.