Главная      Учебники - Медицина     Лекции по медицине - часть 12

 

поиск по сайту            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  250  251  252   ..

 

 

О влиянии протеина пищи на фенотип организма человека

О влиянии протеина пищи на фенотип организма человека

.

Содержание

1. Влияние системы питания на формирование фенотипа организма.

2. Белок как субстрат обмена веществ и как продукт обмена веществ.

3. Эффекты влияния протеина на фенотип организма.

3.1. фенилкетонурия, пеллагра, квашиоркор;

3.2. формирование национального, профессионального фенотипа;

3.3. фенотип человека, употребляющего в пищу мясо.


1. Питание – процесс поступления, всасывания и усвоения в организме веществ, необходимых для покрытия его энергетических и пластических потребностей. Система питания (с.п.) – понятие более широкое: с.п. – совокупность продуктов, употребляемых в пищу, методы их кулинарной обработки, традиционные блюда, пищевые ограничения и предостережения, правила приема пищи. В свою очередь, фенотип организма – совокупность принципов данного индивида, сформировавшихся в процессе индивидуального развития (в процессе онтогенеза). Условия формирования фенотипа являются:

1. генотип организма – совокупность генного материала (наследственной информации – н.и.);

2. окружающая среда – совокупность физических, химических, биологических воздействий на живущий организм [3].

С.п. должна быть отнесена ко второй группе условий, формирующих фенотип организма человека – к факторам окружающей среды, так как с.п. изменяет фенотип «отталкиваясь» от имеющейся нормы реакции генного материала [3]. Видно, что при наличии const значений качеств н.и., результат взаимодействия «с.п. – фенотип» зависит от качеств с.п., так как н.и. представляет видовые границы нормы реакции, определяющие ряд вариаций реагирования н.и. на воздействие факторов окружающей среды. Среда определяет выбор человеком конкретной с.п. таким образом, чтобы признаки, формирующиеся под влиянием пищи, находились по отношению к ней (окружающей среде) в наибольшем соответствии. Иными словами, фенотип такого организма должен быть способен (в известных пределах) сохранять гомеостаз, иметь резервы для воздействия на окружающую среду, активно воздействовать на нее. Предпочитаемой, при выборе, становится та с.п., которая наилучшим образом подготавливает организм к воздействию с окружающей средой. «Средовая» целесообразность позволяет, посредством с.п., проявится в фенотипе таким факторам как климато-географический, профессиональный, национальный, религиозный [4]. Проявление климато-географического фактора, посредством с.п., в фенотипе можно проиллюстрировать нижеследующими примерами. Некоторые народности Севера потребляют преимущественно пищу, которую могут раздобыть на охоте, данный источник пищевых продуктов предоставляет ограниченный выбор – мясо животных северных широт, богатое холестерином; указанная особенность с.п. формирует такой фенотипический признак как гиперхолестеринемия, гиперлипидемия [5]. В известном смысле, противоположные качества присущи с.п. народов Абхазии. Для системы питания абхазцев характерно: высокое потребление кукурузы 2-3 раза в день, фасоли, молокопродуктов, низкий уровень потребления сахара, рыбы, сливочного и растительного масла, широкое и повсеместное использование острых приправ. Такой рацион хорошо «адаптирует» организм человека к условиям данной климатической зоны (высокая температура воздуха, значительные перепады температуры воздуха, высокая влажность): основной обмен на уровне нижней границы нормы, сохраняется оптимальный видовой состав кишечной микрофлоры, высокодифференцирована работа аппарата терморегуляции – все это представляет собой черты фенотипа жителя Абхазии индуцированные климато-географическим фактором, сформированные с.п. [5]. Следующий фактор – профессиональный , может быть проиллюстрирован с.п., а точнее, гигиеническими нормами питания, разработанными, в частности, и для лиц занятых особо тяжелым физическим трудом (V гр., КФ 2, 5). Каллораж их рациона больше, нежели у лиц I группы той же классификации, такое же отличие отмечается по содержанию в суточном рационе белков, жиров, углеводов, особенно строго соблюдаются адекватный потерям питьевой режим и витаминизация пищи [1]. В целом, с.п. работников V группы – с.п. «избытков», только благодаря этому качеству создается равновесие между потерями организма и ресурсами восстановления гомеостаза, работоспособности. В данном случае, с.п. формирует (под влиянием профессионального фактора) фенотип сталевара, лесоруба и др., которому присущи такие особенности как высокая мышечная сила, толерантность к физическим нагрузкам, высокий уровень обмена веществ.

2. Описанные взаимоотношения «фенотип организма – с.п.» реализуется посредством обмена веществ и энергии (Обмен в. и э.). Обмен в. и э. – совокупность превращения веществ и энергии, происходящих в живых организмах, и обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой [6]. Главным пластическим объектом обмена веществ является белок. Все процессы жизнедеятельности в организме человека обусловлены наличием белка в качестве субстрата реакции (белок – эссенциальный компонент пищи) – начальный этап обмена веществ (поставляющий органический азот α-аминокислот) и образованием белка в качестве продукта реакции (например – структурный белок) – финальный, всеподчиняющий этап обмена веществ. Потребность в белке выступает в роли мотива деятельности и является результатом этой деятельности – обеспечивается сохранение качеств собственного белка (структурного, ферментного, транспортного и т.п.) или белка родственного организма, что в общебиологическом значении представляет собой продление вида. Такая значимость белков для организма человека определяется уникальным многообразием и важностью выполняемых ими функций, в частности, структурной, ферментативной, защитной и множеством других [6, 7]. Таким образом, есть основание полагать, что именно белок пищи оказывает наиболее значимое влияние с.п. на фенотип организма. Указанный «белковый» компонент с.п. будет рассмотрен ниже.

3. Эффекты влияния протеина пищи на организм человека очень разнообразны. В начале приведем пример наиболее известных проявлений связи «фенотип организма – белок пищи».

3.1. Фенилкетонурия – тезаурисмоз , характеризующийся в ответ на поступление с протеином пищи аминокислоты (АМК) фенилаланина накоплением в тканях продуктов его обмена, обладающих токсическими свойствами (фенил–пировиноградная, фенил-молочная кислота и др.). На уровне организма такие нарушения обмена веществ проявляются отставанием в физическом развитии, прогрессирующими слабоумием (если вовремя не предпринята коррекция рациона), для больных также характерен такой симптом, как запах хищного зверя, запах мышей [8]. Пеллагра – заболевание, возникающее в результате недостаточного поступления в организм витамина РР или АМК триптофана. Следствием является развитие во всех органах и тканях дистрофических процессов, в последствии с исходом в атрофию. Фенотип на организменном уровне: дерматит, диарея, у детей старше 3 лет деменция, у взрослых развиваются психические расстройства [6, 7]. Квашиоркор, также является примером фенотипических влияний протеина пищи. Квашиоркор – тяжелая белковая недостаточность , проявляющаяся множественными трофическими нарушениями, у больных выявляют следующий фенотип: гиперпигментация кожи с последующей депигментацией, десквамация эпидермиса в местах наибольшего трения, дистрофия мышц, отеки, депигментация и выпрямления волос [6, 8].

3.2. Далее следует проиллюстрировать влияние протеина пищи на формирование фенотипа больших групп людей. Например для с.п. народов населяющих современную территорию Азербайджана, Абхазии, Казахстана характерно предпочтение в качестве источника белка кисло-молочных продуктов [5, 9]. Указанная группа продуктов представляет протеин отличающийся max высоким содержанием АМК тирозина и фенилаланина [1, 2]. Именно эти АМК, посредством центральных механизмов терморегуляции обуславливают способность организма быстро и надежно адаптироваться к изменениям температуры окружающей среды, что весьма важно для населения упомянутых регионов [5]. Характерной чертой с.п. народов Израиля является предпочтение белковых продуктов содержащих в избытке АМК лизин (карп, говядина, судак) [2, 10]. Прямая связь этой особенности алиментарного фактора с каким-либо фенотипическим проявлением не установлена, но известно, что при недостаточном поступлении лизина снижается темп роста молодого организма, у взрослых появляются головные боли, гиперчувствительность к шуму, снижается резистентность к инфекционным заболеваниям [7]. В свою очередь, к особенностям среднестатистического фенотипа израильтян можно отнести часто встречающееся наличие дефекта НАДФ+ зависимой L-ксилулозоредуктазы, ответственной за переход ксилулозы в ксилитол. Такой вид нарушения обмена веществ может привести к сахарному диабету [11]. Для народов Китая и Кореи характерно очень незначительное потребление молочных продуктов, но в традиционном рационе каждый прием пищи содержит блюда из риса или других круп [10]. Известна особенность белка круп – низкая биологическая ценность, белок риса, в частности, относительно животного белка содержит мало метионина, лизина, треонина, изолейцина, в тоже время относительно белка пшеницы – много валина, триптофана [1, 2]. Анализируя фенотип народов Китая, выявлена следующая особенность: у 50-52% лиц монглоидной рассы отмечается дефект митохондриальной альдегиддегидрогеназы (АльДГ), метаболизирующей ацетальдегид в уксусную кислоту; у 85-89% китайцев и японцев изофермент алкогольдегидрогеназа 2 (АДГ2 ), ответственная за метаболизм этанола в ацетальдегид и обратно, претерпевает мутации с образованием неустойчивой формы фермента [12]. Пример формирования с.п. фенотипа под влиянием профессионального фактора приводился выше (рацион лиц, занятых крайне тяжелым трудом, V гр.). В данном случае белковая составляющая может быть охарактеризована в первую очередь как избыточная (относительно среднестатистической). Относительно большое количество белка, высокой биологической ценности, обеспечивает нормальную величину азотистого баланса (соответственно возрасту), одновременно мясная пища обеспечивает восполнение потерь витаминов, липидов и других веществ. Такая особенность (количественная) обуславливает, в числе других причин, уровень энергетического обмена выше среднестатистических значений – это следствие специфического динамического действия белка пищи, та же особенность – повышение – отмечается по отношению к экскреции азота, уровню артериального давления, риску развития атеросклероза [13, 14]. Доступные исторические сведения о связи фенотипа организма человека и его профессиональной принадлежности не дают возможности описать физиологические особенности, сформированные впоследствии с.п., однако они интересны с позиции рассмотрения психоэмоциональной составляющей фенотипа, которая являлась базой для приемлемых профессиональных качеств. Ниже приведены некоторые из них. Мясной рацион фараонов Египта был ограничен говядиной и гусиным мясом, поставляющих полноценный белок; у народа лоанго наследнику престола с детства запрещалось использовать в качестве пищи мясо свиньи, в избытке содержащего триптофан; верховному вождю масаев разрешалось есть исключительно молоко, мед и жареную козью печень, белок которых как и в предыдущих примерах, обладает высокой биологической ценностью – все эти пищевые предписания служили «гарантом» качества выполняемой социальной функции (вождь, жрец и т.п.) [2, 15].

3.3. Существует такая совокупность признаков, которую можно охарактеризовать как фенотип «мясоеда», то есть человека потребляющего с пищей мясные продукты.

С целью упорядочивания исследования признаки разделены на две группы: первая – физиологические изменения, обусловленные в основном количественной характеристикой поступающего в организм белка, вторая – такие изменения гомеостаза, которые обусловлены качеством потребляемого с пищей протеина.

По литературным данным, изменения, происходящие в организме в результате поступления абсолютного или относительного избытка белка животного происхождения, очень разнообразны, и к ним относятся ниже перечисленные.

1. Высокий уровень функционирования печени и почек. Печень обеспечивает на более высоком уровне синтез мочевины, обезвреживание продуктов микробного распада АМК в кишечнике, процессы глюконеогенеза из АМК, иные виды обмена АМК. Почки ускоряют выведение образующихся в больших количествах, чем обычно, конечных продуктов обмена белков, кислых эквивалентов [14, 16].

2. Наличие пиков повышения уровня энергетического обмена, несвязанных с физической или психической нагрузкой, которые обусловлены специфически–динамическим действием белка пищи (max значение активации обмена определяются через 3-4 часа, общая длительность – 7-8 часов) [14, 17].На основании возможного наличия причинно-следственных связей к этой группе признаков можно отнести повышение секреции инсулина и глюкагона (особенно под влиянием АМК аргинина), снижение чувствительности к инсулину (на 33%), здесь же справедливо упомянуть об ускорении темпов физического развития детей, повышение гидрофильности тканей, развитие отеков [11, 16].

3. Высокая возбудимость ЦНС, возможно развитие неврозов, задержка умственного развития у детей. Такие изменения возникают как ответ нервной ткани на повышение концентрации аммиака, высвобождающегося в результате стимулированного избытком АМК глюконеогенеза (при количестве белка более 40% от общего каллоража пищи) [16].

4. Повышен риск развития заболеваний сосудов, сердца так как:

· животный белок характеризуется отношением лизин: аргинин равным 2,0 (лиз/арг=2,0), что более чем в протеине сои - лиз/арг = 0,9 [5];

· одновременно с белком мясных продуктов в организм поступает избыток насыщенных жирных кислот, холестерина, экстрактивных веществ [1, 5].

У лиц предрасположенных к патологии обмена мочевой кислоты возможно провоцирование развития подагры, мочекаменной болезни [16].

5. Закисление внутренних сред организма является специфическим эффектом мясных продуктов [5, 18]. Характерно развитие гипо- и авитаминозов, так как несмотря на значительное содержание витаминов в мясе, в условиях избыточного поступления белка с пищей, потребность в витаминах возрастает до значений больших нежели обеспечивается с поступлением мяса [16].

6. Снижается резистентность организма к лишению белковой пищи, как следствие активизированного катаболизма белковой ветви обмена веществ [16]. Снижены и другие виды резистентности: понижена устойчивость к лишению воды, отмечена (в опытах на животных) низкая устойчивость к плаванию в воде с нагрузкой, плаванию в холодной воде [16].

7. Отмечается снижение иммунореактивности, проявляющиеся повышением числа аллергических реакций, у детей повышением инфекционной заболеваемости [16]. Такие изменения иммунного статуса объясняются сенсибилизирующим влиянием белка пищи [19, 20]. Здесь, так же на основании большой вероятности наличия причинно-следственной связи, уместно вспомнить об отмечающемся ускорении темпов старения, которые происходят с изменением основного обмена (о влиянии пищевого протеина на основной обмен п.2) и нередко вследствие дисфункции иммунной системы [17, 21].

8. В начале усиление, затем снижение секреторной функции желез желудка, которые являются следствием вначале стимулирующего, а затем истощающего эффекта мясных продуктов на желудочную секрецию [16]. Последствием секретной недостаточности является снижение протеолитической активности ферментов верхних этажей кишечной трубки, способствующие развитию процессов гниения в толстой кишке, а также сенсибилизации организма к пищевым антигенам [16, 19].

Вторая группа изменений фенотипа организма зависит в большей мере от качеств белка пищи. К значимым в данном исследовании качествам следует отнести:

· белок растительного или животного происхождения;

· для белков животного происхождения – белок мышечной ткани, гормон или иммуноглобулин;

· спектр АМК первичной структуры поступающих с пищей протеинов.

Исходя из указанных качеств, ниже следует привести несколько групп признаков, иллюстрирующих значимость качества белка для формирования фенотипа организма.

На стадии, когда пищевой протеин сохраняет свою третичную или четвертичную структуру возможно формирование четырех белокобусловленных фенотипических особенностей.

1. Формируется условный рефлекс на внешние качества продукта (блюда) – источника белка (цвет, запах и т.п.) со специфической ассоциативной окраской [14, 17].

2. Безусловный рефлекс на химические или физические свойства продута поставляющего преимущественно белок (мясо) [14, 17].

3. Иммунный специфический (нормо-, гипер-, гипореагирование) и неспецифический ответ на поступивший с пищей белок [19, 21].

4. Эндокриноподобный эффект поступившего с пищей белка-гормона (возможен для инсулина) [22, 23].

На следующей стадии поступления белка в организм могут быть отмечены:

1. иммунная реакция, но уже на пептид [20, 21];

2. неспецифический ответ тканей, где пептид обнаруживает свое присутствие [24];

3. эндокринный эффект сохранивших биоактивность гормонов, поступивших с пищей (вследствие низкой видовой специфичности, возможен ответ тканей человека на сам или фрагменты меланоцитстимулирующий гормон, вазопрессин, кальцитонин) [25, 26];

4. эффекты специфического влияния на ЦНС фрагментов белков крови, иммуноглобулинов (изменение процессов внимания, консолидации информации, памяти, сна, анти- резерпиновый, -ноцицептивный и другие эффекты) [27, 28];

Стадия аминокислоты, в цепочке деградации пищевого протеина, обуславливает шесть видов эффектов, формирующих фенотип «мясоеда»:

1. эффект экстрактивных веществ, которыми являются АМК [6];

2. протезирование функций эндогенных медиаторов (L-глу, асп, гли), что является возможным после проникновения в ткани, в том числе и нервную [29];

3. формирование конкурентных взаимоотношений за пути проникновения в клетку между АМК, а также между АМК и другими органическими молекулами, например, глюкозой [30];

4. свободные АМК сыворотки крови формируют соответствующее их концентрации осмотическое давление [14];

5. на стадии циркуляции в капиллярах, на стадии проникновения с межклеточную жидкость, а также непосредственно в клетку совокупность АМК формирует определенный спектр электромагнитных полей, обусловленный характерной каждой АМК «оболочкой» молекулярного электростатического потенциала (трехмерное силовое поле) [31];

6. формирование пластически сориентированного синтеза специфических для каждой клетки (в зависимости от тканевой принадлежности) белков (структурных, ферментов, гормонов), медиаторов (норадреналин, адреналин, дофамин, таурин) и биологически активных веществ (гистамин, серотонин) [32, 33].

Таким образом, количественные и качественные характеристики обладают весьма значимым влиянием на организм человека. Это обусловлено многообразным и в ряде случаев фундаментальным изменением процессов жизнедеятельности (синтез белка, функция ЦНС, иммунный статус организма). Все эти влияния участвуют в формировании фенотипа организма человека как на макроуровне (уровне антропометрических показателей), так и на микроуровне (биохимическом, иммунном). В свою очередь, учет этих влияний позволит уменьшить риск возникновения ошибок онтогенеза, индуцированных протеином пищи, а значит уменьшить число заболеваний (30-40% прямо или опосредовано обусловленных нерациональным питанием).


Литература.

1. Справочник по диетологии. /Под ред. А.А. Покровского, М.А. Самсонова. – М.: Медицина. – 1981. – 704с.

2. Химический состав пищевых продуктов. Справочные таблицы содержания аминокислот, жирных кислот, витаминов, макро- и микроэлементов, органических кислот и углеводов. /Под ред. д-ра мед. наук М.Ф. Нестерина и д-ра техн. наук И.М. Скурихина. – М.: Пищевая промышленность. – 1979. – 248с.

3. Слюсарев А.А., Жукова С.В. Биология. – К.: Вища школа. Головное изд-во. – 1987. – 415с.

4. Смолянский Б.Л., Григоров Ю.Г. Религия и питание. – К.: Здоровье. – 1995. – 176с.

5. Григоров Ю.Г., Козловская С.Г. Питание после шестидесяти. – К.: о-во «Знание». – 1985. – 48с.

6. Малая медицинская энциклопедия. //Под ред. В.И. Покровского. – М.: Советская энциклопедия. – 1991…1996 гг.

7. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия: Учебник. /Под ред. акад. АМН СССР С.С. Дебова. – М.: Медицина. – 1990. – 528с.

8. Мазурин А.В., Воронцов И.М. Пропедевтика детских болезней. – М.: Медицина. – 1985. – 432с.

9. Новоженов Ю.М., Сопина Л.Н. Кухни народов мира. Ч.1.: М. – Высшая школа. – 1993. – 319с.

10. Новоженов Ю.М., Сопина Л.Н. Кухни народов мира. Ч.2.: М. – Высшая школа. – 1993. – 288с.

11. Кендыш И.Н. Регуляция углеводного обмена. – М: Медицина. – 1985. – 272с.

12. Метаболические предпосылки и последствия потребления алкоголя. /Ю.М. Островский, В. И. Сатановская, С.Ю. Островский и др. – Мн.: Наука и техника. – 1988. – 263с.

13. Држевецкая И.А. Основы физиологии обмена веществ и эндокринной системы. – М.: Высшая шк. – 1983. – 272с.

14. Физиология человека. /Под ред. Г.И. Касицкого. – М.: Медицина. – 1985. – 544с.

15. Фрэзер Д.Д. Золотая ветвь: Исследование магии и религии. /Пер. с англ.. – М.: Политиздат. – 1983. – 703с.

16. Смолянский Б.Л. Алиментарные заболевания (болезни недостаточного и избыточного питания). – Л.: Медицина. – 1979. – 264с.

17. Общий курс физиологии человека и животных. В 2 кн. Кн. 2.Физиология висцеральных систем. /Под ред. А.Д. Ноздрачева. – М.: Высшая шк. – 1991. – 528с.

18. Смолянский Б.А., Абрамова Ж.И. Справочник по лечебному питанию для диетсестер и поваров. – Л.: Медицина. – 1985. – 304с.

19. Куваева И.Б., Ладодо К.С. Микроэкологические и иммунные нарушения у детей. Диетическая коррекция. – М.: Медицина. – 1991. – 240с.

20. Раппорт Ж.Ж., Ногаллер А.М. Аллергия к пищевым продуктам. – Красноярск: Изд-во Красноярского университета. – 1990. – 256с.

21. Общая иммунология: Учеб. пособие. – К.: Вища шк. – 1989. – 736с.

22. Мазо В.К., Конышев В.А., Шатерников В.А. Всасывание в кишечнике белковых молекул и их крупных фрагментов. //Вопросы питания. – 1982. - №4. – с.3.

23. Черников М.П. Ляйман М.Э., Нестерин М.Ф. Влияние комплексного препарата ингибиторов протеиназ на всасывание инсулина из тонкого кишечника собак. //Бюлл. Экспер. Биол. – 1972. – Т. LXXIII. - №6. – с. 33-36.

24. Белокрылов Г.А., Попова О.Я., Молчанова И.В., Сорочинская Е.И., Анохина В.В. Различие действия пептидов и составляющих АМК на иммунный ответ и фагоцитоз у мышей. //Иммунология. – 1991. - №5. – с.46-48.

25. Розен В.Б. Основы эндокринологии: Учеб. пособие для студентов ун-тов.. – М.: Высшая шк. – 1980. – 344с.

26. Юдаев Н.А. и др. Биохимия гормонов и гормональной регуляции. – М.: Наука. – 1976. – 380с.

27. Майзелис М.Я. Современные представления о гематоэнцефалическом барьере: нейрофизиологические и нейрохимические аспекты. //Журнал высшей нервной деятельности. – 1986. – т. 36. – в.4. – с.611.

28. Марьянович А.Т., Поляков Е.Л. Нейропептиды и гематоэнцефалический барьер. //Успехи физиологических наук. – 1991. – т.22. - №2. – с. 33-51.

29. Раевский К.С., Георгиев В.П. Медиаторные аминоксилоты: нейрофармалогические и нейрохимические аспекты. – Совместное издание СССР-НБР. – М.: Медицина. – 1986. – 240с.

30. Бредбери М. Концепция гематоэнцефалического барьера. /Пер. с англ. – М.: Медицина – 1983. – 480с.

31. ХМИ, 1993. Л.Т. Киричек, В.Г. Самохвалов. Вегетативная нервная система: структурно-функциональные особенности и фармакологическая регуляция.

32. Генетический контроль синтеза белка. Тер-Аванесян М.Д., Инге-Вечтамов С.Г. – Л.: изд-во Ленингр. универ-та. – 1988. – 295с.

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  250  251  252   ..