Синтез кетоновых тел в печени при голодании

Голодание

Различают полное голодание, когда прием пищи полностью прекращен, неполное голодание – при ограниченном поступлении с пищей белков, жиров и углеводов, определяющих калорийность диеты, и частичное голодание, когда калорийность корма сохраняется, но прекращается поступление в организм одного или нескольких питательных веществ.

Полное голодание

Причины полного голодания (как и других видов голодания) могут быть внешнего, экзогенного, и внутреннего, эндогенного происхождения.

Внешние причины – отсутствие пищи, внутренние – заболевания полости рта, пищевода, препятствующие поступлению пищи в желудочно – кишечный тракт, отсутствие аппетита, отказ от пищи.

Течение голодания зависит от внешних и внутренних условий.

Внешние условия – условия увеличивающие энергетические затраты организма, уменьшают сроки жизни при голодании. К таким условиям относятся низкая окружающая температура, высокая влажность.

Внутренние условия – основными внутренними условиями являются количество и качество жировых и белковых резервов организма, а так же интенсивность обмена веществ.

У женских особей больше резервных запасов жира и ниже интенсивность обмена, поэтому они длительнее переносят полное голодание.

У молодых животных, у детей интенсивность обмена значительно выше, чем у взрослых. Энергетические затраты увеличены с процессами роста. Теплоотдача у них усилена, так как на единицу массы тела приходится большая поверхность чем у взрослых. Молодняк с/х животных переносит голодание тяжелее чем взрослые, и смерть их наступает при меньшей потере массы тела.

Повышенная возбудимость нервной системы, эндокринной системы увеличивают энергетические затраты и сокращают продолжительность жизни. Для нормального человека среднего возраста продолжительность полного голодания может достигать 60-70 суток.

Куры живут 15-20 суток, кролики – 30, кошки и собаки 45-60, лошади и верблюды 80 суток.

Периоды голодания

В развитии полного голодания без ограничения воды различают три периода.

Первый делится на 1-2 сут. Основной обмен повышен. Энергетические потребности организма обеспечиваются расходом резервных углеводов – дыхательный коэффициент равен 1. Ограничивается синтез белка. Ослабевает интенсивность процессов дезаминирования и переаминирования аминокислот в печени. Снижается биосинтез аминокислот из α -кетокислот и аммиака. Уменьшается образование цитрулина и аргинина и снижается уровень мочевины крови. Тем не менее продолжается распад белков, возникает отрицательный баланс азота.

Суточная потребность в энергии составляет от 1600 ккал в состоянии покоя до 6000 ккал в зависимости от степени активности. Таким образом, энергетический запас достаточен для обеспечения потребностей организма при голодании в течение 1-3 мес. однако запас углеводов истощается всего лишь за сутки.

Несмотря на это, концентрация глюкозы ы крови поддерживается на уровне не ниже 50 мг – 40 мг/100мл. мозг не выдерживает даже кратковременного снижения концентрации глюкозы ниже этого уровня.

Поэтому главная задача метаболизма при голодании – обеспечить достаточную концентрацию глюкозы для мозга и других тканей ( в частности эритроцитов) которые полностью зависят от этого источника энергии.

Однако в организме не слишком много предшественников глюкозы. Большая часть энергии запасается в форме остатков жирных кислот триглицеридов или (трицил глицеридов).

Глицероловый компонент триацилглицеридов может превращаться в глюкозу, но он имеется лишь в ограниченном количестве.

Остается только один потенциальный источник глюкозы – аминокислоты, образующиеся при распаде белков.

Мышцы – самый богатый источник аминокислот при голодании. Однако для выживания большинства голодающих животных и человека необходима способность двигаться, а для этого требуется большая мышечная масса.

И так, вторая задача метаболизма при голодании – сохранить белки. Это достигается переключением метаболизма на такой путь, при котором в качестве источника энергии используется не глюкоза, а жирные кислоты и кетоновые тела!

Второй период голодания наиболее продолжительный.

Энергетический обмен характеризуется окислением преимущественно жира – дыхательный коэффициент равен 0, 7. Основной обмен понижается. Азотистый баланс остается отрицательным, однако экскреция азота постепенно уменьшается, что указывает на понижение интенсивности белкового обмена, но сохраняется возможность синтеза жизненно необходимых белковых структур за счет распада ряда других белков.

Перестройка обменных процессов, направлена на лучшее использование резервных веществ, ограничение потребностей тех органов, которые имеют меньшее значение для сохранения жизни, и перераспределение питательных веществ от менее важных органов к жизненно более важным.

Поэтому не изменяется масса сердца и нервной ткани, больше массы теряют легкие, кишечник, кожа (18-20%) и еще больше – почки, кровь и мышцы (30% массы). Особенно большая потеря наблюдается в печени, тестикулах, селезенке и жировой ткани (45-50% массы). Энергообразующие системы, локализованные в митохондриях, переходят на более экономичное функционирование. Уменьшается скорость свободного окисления. В это же время снижается функция щитовидной железы и β -клеток поджелудочной железы, что снижает основной обмен.

Доминирующим метаболическим процессом является мобилизация триглицеридов из жировых депо и глюконеогенез в печени, за счет замедления гликолиза и накопления пирувата, лактата и аланина, которые переносят и превращаются в глюкозу в печени. В это же время печень получает энергию для своих нужд путем окисления жирных кислот, высвобождающихся из жировой ткани.

В печени образуется (накапливается) большое количество ацетоновых тел, которые выделяются в кровь.

К этому времени мозг начинает потреблять значительное количество ацетоацетата вместо глюкозы.

Сердце так же использует в качестве источника энергии кетоновые тела.

На 6-8 сутки голодания начинает увеличиваться спонтанная секреция желудочного сока, секрета поджелудочной железы, желчи и кишечного сока.

С пищеварительными соками выделяется значительное количество белка (альбумины и глобулины) (20-25 г/сутки) и полипептидов (2, 5-3 г/сутки). Эти белки расщепляются в желудочно-кишечном тракте до аминокислот, которые всасываются стенкой кишечника. Данный процесс является необходимым звеном перераспределения азота для синтеза жизненно важных белковых структур.

Синтез кетоновых тел в печени при голодании

Через несколько недель голодания кетоновые тела становятся основным источником энергии для мозга. Мозгу необходимо потребление всего 40 г глюкозы в сутки, тогда как в первый день голодания он потребляет 120 г.

Интенсивное превращение жирных кислот в кетоновые тела в печени и их использование мозгом существенно снижают потребность в глюкозе. Поэтому распад мышечных белков снижается по сравнению с первыми днями голодания.

Самое главное для выживания – расщепление 20 г мышечного белка вместо 75 г в начале голодания.

Максимальная продолжительность голодания зависит от запаса триглицеридов (триацил глицеридов).

Третий, терминальный, период голодания характеризуется резким усилением процессов распада белков жизненно важных органов, которые расходуются как энергетический материал.

У голодающих животных и человека, азот, калий и фосфор содержатся в моче и в тех же соотношениях, как и в протоплазме мышц. Это свидетельствует распаду стабильных белков мышечной ткани (кроме легкомобилизируемых). Прекращается секреция желудочного сока и кишечника.

Происходят изменения структуры митохондрий.

Продолжительность терминального периода составляет 2-3 дня, в течение которых белковое истощение достигает размеров, не совместимых с жизнью. Этот период заканчивается гибелью организма при потере 45-50% массы тела.

Абсолютное голодание называют полным то есть без приема воды. При полном голодании различают те же периоды, что и при голодании с водой, но продолжительность их значительно сокращается.

Распад белков организма выражен более резко, истощение и гибель наступают через (3-6) дней. При обезвоживании происходит общая интоксикация продуктами распада и нарушение коллоидного состояния белков, что еще больше усиливает протеолитические процессы.