Часть IV. Физиология систем внутренних органов

Из расстройств питания наибольшее социальное и клиническое значение имеет ожирение. Оно сочетается с высоким риском развития сердечно-сосудистых заболеваний (основной причиной смертности) и сахарного диабета.

Ожирение — избыточное накопление жира в организме, при котором индекс массы тела (ИМТ) составляет 30 кг/м2 и выше. Индекс массы тела подсчитывают как отношение массы тела (выраженной в килограммах) к росту (выраженному в метрах), возведенному в квадрат. Нормой следует считать ИМТ в пределах 18,5–24,9 кг/м2. Ожирение необходимо отличать от избыточной массы тела, при которой ИМТ составляет 25–29,9 кг/м2. ИМТ <18,5 кг/м2 свидетельствует о дефиците массы тела.

Истощение — состояние, противоположное ожирению. Оно характеризуется дефицитом массы тела и может быть вызвано как отсутствием достаточного количества еды, так и патологическими состояниями, снижающими пищевую мотивацию, в том числе психогенными расстройствами, нарушениями гипоталамического происхождения и некоторыми веществами, высвобождающимися из периферических тканей. Во многих случаях, особенно вызванных серьезными заболеваниями, например раком, отсутствие пищевой мотивации может сочетаться с высоким уровнем расхода энергии, что приводит к серьезному дефициту массы тела.

Анорексия может рассматриваться как снижение потребления пищи, вызванное, в первую очередь, снижением аппетита. Анорексия сопровождает такие заболевания, как рак, а также боль и тошноту, в результате потребление пищи уменьшается. Anorexia nervosa — прежде всего нарушение психического состояния, когда пациент утрачивает пищевую мотивацию, более того, он испытывает отвращение к пище.

Кахексия — это нарушение обмена веществ, когда увеличившийся расход энергии ведет к большей потере массы тела, чем могло вызвать простое уменьшение потребления пищи. Анорексия и кахексия часто сопровождают многие виды рака и так называемый истощающий синдром, наблюдаемый у пациентов с синдромом приобретенного иммунодефицита, а иногда и с хроническими воспалительными заболеваниями.

В процессе обмена веществ постоянно происходит превращение энергии: потенциальная энергия сложных органических соединений, поступивших с пищей, превращается в тепловую, механическую и электрическую. Энергия расходуется не только на поддержание температуры тела и выполнение работы, но и на воссоздание структурных элементов клеток, обеспечение их жизнедеятельности, роста и развития организма.

Валовая продукция энергии. Теплообразование в организме имеет двухфазный характер. При окислении белков, жиров и углеводов одна часть энергии используется для синтеза АТФ, другая превращается в теплоту. Теплота, выделяющаяся непосредственно при окислении питательных веществ, получила название первичной теплоты. Обычно на этом этапе большая часть энергии превращается в тепло (первичная теплота), а меньшая используется на синтез АТФ и вновь аккумулируется в ее химических макроэргических связях. Так, при окислении углеводов 22,7% энергии химической связи глюкозы в процессе окисления используется на синтез АТФ, а 77,3% в форме первичной теплоты рассеивается в тканях. Аккумулированная в АТФ энергия используется в дальнейшем для механической работы, химических, транспортных, электрических процессов и в конечном счете тоже превращается в теплоту, обозначаемую вторичной теплотой.

В соответствии с первым законом термодинамики энергия не может возникать из ничего и исчезать бесследно. Этот закон применим к живым системам в том смысле, что энергия, получаемая организмом, должна быть сопоставима с энергией, выделяемой им.

Стандартная единица энергии в Международной системе единиц (СИ) — джоуль (Дж), но издавна применяется и не входящая в СИ единица тепловой энергии — калория (кал), а в физиологии и медицине — килокалория (ккал). Калорию определяют как количество тепла, необходимое для нагрева 1 г воды на 1 градус Цельсия. Однако в Международной системе единиц в качестве основной единицы энергии принят джоуль (Дж):

1 джоуль = 1 ватт · 1 секунда = 2,39 · 10–4 ккал;

1 ккал = 4187 Дж = 4,187 кДж.

Коэффициент полезного действия. Если клетка совершает внешнюю работу, то часть вырабатываемой при этом энергии обязательно выделяется в виде тепла (второй закон термодинамики). Коэффициент полезного действия (КПД) активно функционирующей клетки, как и КПД машины, представляет собой ту часть вырабатываемой энергии, которая затрачивается на внешнюю работу; его величина всегда меньше 100%:

(25.1)

Следует различать суммарный КПД, рассчитываемый по общей энергопродукции, и практический КПД, определяемый по количеству выработанной энергии за вычетом энергии основного метаболизма. КПД изолированной мышцы в лучшем случае достигает 35%; при мышечной работе целого организма его величина редко превышает 25%.