Алгоритм питания при экстремальных видах деятельности

Опубликовано: 25.06.2017 | автор: admin | категория: 8. СПОРТИВНОЕ ПИТАНИЕ

Э.К. Мухамеджанов¹, С.С. Ерджанова²,0.В. Есырев³, А.К. Кульназаров⁴

¹ доктор медицинских наук, профессор, главный научный сотрудник, ² кандидат медицинских наук, доцент, ³ доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник, «доктор педагогических наук, профессор, заведующий лабораторией, Национальный научно-практический центр физической культуры,² Казахстанский национальный  медицинский университет им. С. Асфендиярова,³ Республиканское государственное предприятие Научный  центр противоинфекционных препаратов, Казахстан, Алматы.

Аннотация. На основе анализа взаимоотношений абсорбтивного и постабсорбтивного периодов пи­тания предложена обобщенная метаболическая модель обмена веществ и предлагается определенный алго­ритм использования отдельных пищевых соединений для обеспечения процессов реабилитации и работы в экс­тремальных условиях жизнедеятельности.

 

Экстремальные состояния постоянно сопутствуют жизни человека, выход из которых осуществлялся за счет физической силы (мышечных усилий) и генетически, что было запрограммировано: основную массу тела составляют мышцы; содержащийся в мышце гликоген (запасная форма глюкозы) расходуется только для энер­гетического обеспечения работы самой мышцы. В тоже время мышечная ткань, помимо участия в физической деятельности, является основным эндогенным депо субстрата для образования глюкозы, в частности, для дея­тельности мозга.

Условно в жизнедеятельности человека можно выделить два периода:

1. Период реабилитации — восстановление израсходованных энергетических запасов и перестройки структурных компонентов клетки в соответствии с характером воздействия факторов окружающей среды. Это осуществляется за счет использования экзогенных пищевых потоков (ЭКПП), в так называемый абсорбтивный период. При этом должны поступать все необходимые структурные, энергетические и регуляторные компонен­ты питания в адекватном количестве (сбалансированное питание).
2. Период выполнения физической и умственной работы. Энергетическое обеспечение этого вида дея­тельности осуществляется за счет эндогенных пищевых потоков — ЭНПП (депо и структурных компонентов клеток). Этот период называется постабсорбтивным. На прием, переваривание, разложение пищевых ингредиентов до составляющих и включение их в структурные компоненты клеток организм затрачивает время и энергию. Этот период условно можно назвать фазой «отдыха», так как в это время трудно проводить другие виды деятельности, в частности, физическую и умственную работу (сытое животное — не охотник). В абсорбтивный период происходит секреция гормона ин­сулина (гормон абсорбтивного периода) и активация парасимпатического отдела нервной системы.

В постабсорбтивный период (перед следующим приемом пищи) происходит активация симпато-адреналового звена регуляции. Энергетическое обеспечение в этот период осуществляется за счет органических соединений депо (гликоген, триглицериды) и структурных компонентов. Этот период условно назовем фазой «работы». В этот период происходит снижение активности систем по усвоению пищевых соединений. Поэтому, если собаку накормить и пойти с ней на охоту, то мясо у нее в желудке останется не переваренным.

Таким образом, в организме происходит постоянная смена использования экзогенных и эндогенных пищевых потоков, систем их регуляции и направленности метаболических процессов (таблица 1).

Таблица 1 Характер метаболических процессов и систем их регуляция при использовании экзогенного (ЭКПП) и эндогенного (ЭНПП) пищевых потоков

Метаболические процессы и системы их регуляция	Пищевой       поток
	ЭКПП	ЭНПП
Медиатор нервной системы	Ацетилхолин	Норадреналин
Гормон	Инсулин	Глюкагон
Метаболическая направленность	Анаболизм	Катаболизм
Обмен белков	Синтез	Распад
Обмен жиров	Синтез	Распад
Обмен гликогена	Синтез	Распад
Обмен глюкозы	Распад	Синтез

В жизни современного человека (в первую очередь городского) все большее значение приобретают операторские и интеллектуальные виды деятельности, все больше удлиняется период трудовой деятельности, все чаще требуется переключение на фазу «работы», что создает массу проблем в энергетическом обеспечении такого характера трудовой деятельности. Известно, что головной мозг в качестве источника энергии использует исключительно глюкозу, запасы которой в организме человека ограничены [2]. Головной мозг и клетки крови в состоянии покоя в сутки используют 150 г глюкозы, а депо глюкозы в виде гликогена печени может обеспечить менее половины этой потребности. Поэтому при удлинении экстремального состояния восполнение дефицита глюкозы возможно только за счет ее эндогенного образования (глюконеогенеза).

Известно, что при понижении уровня глюкозы в крови вдвое ниже нормы в мозг поступает недостаточ­но глюкозы, происходит мгновенная потеря сознания, а через пять минут, уже происходит гибель клеток мозга и смерть. Поэтому поддержание гомеостаза глюкозы является ключевым аспектом жизнедеятельности и в этом процессе участвуют все виды обмена под контролем нейро-эндокринной системы. Нами разработана метаболи­ческая модель взаимосвязи между обменом белков, жиров и углеводов (макронутриентов) для понимания про­цессов участвующих в поддержании гомеостаза глюкозы при различной обеспеченности организма в энергии, т.е. в абсорбтивный (ЭКПП) и постабсорбтивный (ЭНПП) периоды. Модель учитывает пути транспорта угле­родного скелета и этапы взаимосвязи между процессами образования и утилизации энергии АТФ (рис.1).

Рисунок 1. Модель взаимосвязи между обменом белков, жирое и углеводов е зависимости от путей транспорта углеродно­го скелета и процессов образования и утилизации энергии АТФ при использовании экзогенных пищевых потоков – ЭКПП  (  —  ) или эндогенных пищевых потоков —  ЭНПП ( ……… )

Как видно из рисунка 1, в абсорбтивный период (ЭКПП) протекает два анаболических процесса (синтез белков и жиров) и один катаболический (окисление глюкозы). При этом устанавливается взаимосвязь процес­сов образования энергии АТФ (утилизация глюкозы) и величиной ее траты (синтез белка). Другими словами, при снижении выработки АТФ, например, при уменьшении в диете углеводов, автоматически понижается ве­личина синтеза белка из-за дефицита энергии на анаболический процесс. В этом случае происходит снижение величины включения аминокислот в белки и отмечается их накопление — развивается гипераминоацидемия. И, напротив, при низком содержании в рационе белка снижение анаболического процесса происходит из-за дефи­цита субстрата. Это ведет к уменьшению потребления АТФ на синтез белка и, по принципу обратной связи, тормозится образование АТФ на уровне гликолиза. Снижение величины окисления глюкозы ведет к ее повы­шению в крови (гипергликемии).

Таким образом, при нарушении соответствия в рационе питания между количеством углеводов и бел­ков отмечается развитие метаболических нарушений, которые приводят к ухудшению функционального состо­яния организма, т.е. влияют на здоровье.

В постабсорбтивный период (ЭНПП) активируются два катаболических процесса (распад белков и жиров)   и один анаболический процесс — синтез глюкозы (глюконеогенез). В этот период также отмечается взаимо­связь между процессом выработки энергии АТФ (липолиз и окисление жиров) и ее использования на процесс синтеза глюкозы.

При экстремальных видах деятельности повышается потребность организма в глюкозе, однако, плата за это — развитие функциональных нарушений указанных на рисунке 2.

Рисунок 2. Динамика потери тканевых белков при голодании [1]

Усиление траты мышечного белка будет способствовать развитию мышечной слабости, что может при­вести к ухудшению дыхательной функции и развитию пневмонии. Трата белков крови, которые выполняют транспортную функцию, будет способствовать развитию эндогенной пищевой недостаточности. Использование клеток крови ведет к снижению иммунитета и развитию инфекций. Далее развивается нарушение функций ор­ганов и тканей, нарушение адаптации и смерть при потере 70% азота клеток. Другими словами, при голодании человек погибает не за счет дефицита энергии (энергетические запасы жира могут обеспечить суточные по­требности организма на два-три месяца), а за счет того, что тканевые белки используются на синтез глюкозы для обеспечения деятельности мозга. Поэтому, если затормозить мозговую деятельность, например, дать наркоз или даже токсические препараты, то снижается работа мозга и увеличивается выживаемость к высотной гипо­ксии. Именно поэтому, в клинике иногда пациента временно вводят в кому (для снижения потребности мозга в глюкозе и возможности проведения реабилитационных мероприятий).

Если в экстремальных ситуациях восполнять уровень глюкозы за счет пищи, то из-за секреции инсули­на метаболические системы переключаются на обеспечение процессов реабилитации, работоспособность пада­ет, возникает сонливость, нарушается операторская деятельность. Известно, что самые крупные катастрофы произошли именно за счет ухудшения операторской деятельности. Для сохранения работоспособности в этих случаях обычно используют различные стимуляторы симпато-адреналовой системы, в частности, кофе. Хотя при этом происходит мобилизация эндогенных источников глюкозы, но траты глюкозы — это развитие функци­ональных нарушений (рис.2). Именно поэтому, широко используемые в настоящее время энергетические напитки, относящиеся к классу стимуляторов симпато-адреналовой системы, могут приводить к развитию раз­личных функциональных нарушений.

В условиях боя, солдат может попасть в ситуацию невозможности доставки провизии, но требующую длительного внимание. В этом плане необходимо в корне изменить наше представление о сбалансированном питании. Фактически необходимо разработать отдельно питание для фазы реабилитации (отдыха) и питание для фазы умственной и физической деятельности (работы).

Такой подход можно осуществить исходя из тех положений, что одни пищевые вещества способствуют секреции инсулина и их следует употреблять для разработки рациона для фазы «отдыха», а другие, напротив, не проявляют инсулиногенных свойств и их следует использовать для разработки продуктов питания для фазы «работы». Другими словами необходимо придерживаться определенного алгоритма питания в жизнедеятельно­сти человека, особенно при экстремальных состояниях.

На практике наиболее удобной моделью питания является «пищевая пирамида», которая позволяет ши­рокому кругу населения разобраться в том, какие продукты и в каком количестве следует употреблять человеку для сохранения максимальной работоспособности и здоровья. Действительно, соблюдение принципов пищевой пирамиды оказало свое положительное влияние. Но, несмотря на соблюдение принципов пищевой пирамиды, продолжается рост числа заболеваний, связанных с неправильным питанием. Это связано с тем, что пищевая пирамида предназначена для решения вопросов, связанных с обеспечением процессов реабилитации и не реша­ет проблемы, которые возникают в период трудовой деятельности, что и обусловливает число заболеваний у лиц с операторскими и интеллектуальными видами деятельности.

Фактически питание — это не одна, а две пирамиды. В абсорбтивный период следует рассматривать пи­тание в виде «пищевой пирамиды», а в постабсорбтивный период — в виде «энергетической пирамиды» или то количество эндогенных белков, жиров и углеводов, которые организм может использовать на энергетические нужды (рис.3).

Рис. 3. Схематическое изображение потребностей организма в макронутриентах в виде пищевой пирамиды (слева) и  энергетической пирамиды (справа)

Вот такая перевернутая пирамида и является моделью энергетического обеспечение работы человека. Такое соотношение макронутриентов исторически сложилось: пищу надо было добывать, что осуществлялось за счет энергии жиров. Жиры нам необходимы для поддержания теплопродукции. В настоящее время согрева­емся за счет одежды и нагревателей, пищу покупаем в магазине, поэтому использование энергии жира на эти цели во всех экономически развитых странах сократилось. Мы стали мало использовать жиры на эти цели и результат — их накопление, рост избыточной массы тела и ожирения. Другой энергетический источник (глюко­зу) мы, наоборот, усиленно тратим, но возможности ее депонирования ограничены. Это связано с тем, что за­пасная форма глюкозы (гликоген) имеет ветвистую структуру и за счет гидрофильности притягивает много во­ды, т.е. занимает много места в клетке. В связи с этим в печени мы не можем депонировать более 10% гликоге­на, а в мышцах и того меньше — всего 1%. При поступлении углеводов в большем количестве происходит их превращение в жиры, которые занимают небольшой объем и имеют высокую энергоёмкость.

Так как за счет эндогенных источников невозможно обеспечить потребности в энергии человека в глю­козе, особенно при экстремальных состояниях, то единственный выход из создавшейся ситуации — это упо­треблять пищевые продукты, на которые не происходит секреция инсулина и переключение работы метаболи­ческих конвейеров на режим «отдыха».

Соответственно такому принципу должен быть построен алгоритм питания при экстремальных состояниях:

В фазу реабилитации («пищевая пирамида») следует использовать пищевые соединения, в которых должны преобладать: в белках — анаболические аминокислоты (лейцин, валин, изолейцин); лимитирующие аминокислоты (лизин, метионин, треонин); медиаторные аминокислоты (тирозин, триптофан), в углеводах -полисахарид крахмал; дисахарид — мальтаза; моносахарид — глюкоза, в жирах — насыщенные животные жиры, как опорные; полиненасыщенные — растительные и рыбьи жиры, для построения мембран и синтеза биологиче­ски активных соединений (простогландинов).

В фазу «работы» руководствоваться моделью «энергетической пирамиды», когда из-за невозможности полного обеспечения организма человека глюкозой (в первую очередь мозга) необходимо предусмотреть по­ставку необходимых пищевых продуктов (особенно при экстремальных состояниях), не вызывающих секрецию инсулина: в белках — глюконеогенные аминокислоты (аланин, глицин, серии); в углеводах — полисахарид ину­лин; дисахаридов нет; моносахариды — галактоза, фруктоза; в жирах — короткоцепочечные триглицериды, например, пальмовое масло.

Следование такому алгоритму питания позволит не только улучшить процессы реабилитации, но также позволит поддерживать максимальную работоспособность (особенно операторскую) без использования раз­личных стимуляторов.

Так как на практике сложно перестроить питание, то для поддержания такого алгоритма следует ис­пользовать специализированные продукты питания, которые имеют достаточно хорошие вкусовые качества и хорошую сохранность, что особенно важно в походных условиях, как военнослужащим, так и спортсменам. Нами был разработан диетический продукт (А.С.СССР №1303123 от 15.12.1986) для улучшения восстановле­ния тощей (белковой) массы. Для улучшения физической и умственной работоспособности нами разработан специализированный продукт (английский предпатент№ 1118725.9 от 31.10.2-11). Хотя на рынке имеется мас­са продуктов для питания спортсменов, но из-за несоблюдения алгоритма питания снижается их эффективность и более того использование их не в ту фазу (абсорбтивную или постабсорбтивную) может оказать нежелательное влияние.

Таким образом, использование динамического принципа сбалансированного пиеания является основой предупреждения развития заболеваний связанных с неправильным питанием (диабет, ожирение), профилакти­кой развития различных метаболических нарушений и принципом повышения работоспособности при экстре­мальных видах деятельности.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Вретливг А., Суджян А. Клиническое питание. -Стокгольм-Москва, 1990. -354 с.
2. Campbell P.N., Biochemistry illustrated. Biochemistry and molecular biology in the post-genomic era / P.N. Campbell, D. Smith, T.J. Peters. — Fifth edition. — Elsevier, 2005. — 415 p.