Обмін речовин та енергії

У дорослих спостерігається рівновага надходження та використання енергії. Енергія міститься в продуктах, які споживають гетеротрофні організми. Поживні речовини мають не тільки енергетичне, а й пластичне значення. Вони використовуються для росту і самооновлення організму. Внутрішньоутробному періоду і періоду дитинства притаманні процеси синтезу росту, тому в ці періоди онтогенезу енергетичний обмін позитивний. Для організму, що росте, характерний позитивний білковий баланс, який супроводжується накопиченням в організмі азоту. Під час росту поживні речовини використовуються як будівельний матеріал, як джерело енергії для синтезу ферментів і нуклеїнових кислот. Енергетичні витрати організму складаються з основного обміну та робочих прибавок (витрати енергії та виконання фізичної роботи, на терморегуляцію та специфічно-динамічну дію їжі).

Обмін речовин у плода Поживні речовини плід отримує з крові матері. Головним джерелом енергії є глюкоза, більше значення має анаеробна фаза розщеплення глюкози. Перехід глюкози через плаценту відбувається шляхом дифузії. Концентрація глюкози в крові плода становить 3,55 ммоль/л, а в крові матері — 4,5— 6 ммоль/л. Глюкоза використовується для утворення глікогену. У плода концентрація глікогену в печінці в три рази, у скелетних м’язах — у п’ять разів, у міокарді — у десять разів більша, ніж у дорослих.

Метаболізм амінокислот в організмі плода найбільш інтенсивний, ніж в усі вікові періоди. Амінокислоти використовуються для синтезу білків, ферментів, гормонів білкової природи, що забезпечують ріст плода. Концентрація амінокислот у плазмі крові плода в 2 рази більша, ніж у матері.

Через плаценту з крові матері у невеликій кількості можуть транспортуватися білки. Велике значення має перехід гаммаглобулінів, особливо наприкінці вагітності. Переходять через плаценту в невеликій кількості й альбуміни.

Перенесення через плаценту ліпідів виражене слабко. Концентрація їх у крові плода в 2—3 рази менша, ніж у крові матері. Повільно транспортуються через плаценту жирні кислоти, які зв’язуються з альбумінами.

У печінці плода відбувається інтенсивний синтез жирних кислот, які використовуються тканинами плода для синтезу жирів. Синтез жирних кислот у плода відбувається і в легенях, і в мозку. Значна кількість жирів у плода синтезується з вуглеводів.

У перші місяці кількість жиру в плода незначна. У віці 5 міс жир становить 1% від маси тіла плода. У цей період уже розрізняють білі й бурі жирові клітини. Кількість жиру в плода збільшується до 7—8 міс і стано-. вить у цьому віці 2,5—5% від маси тіла. Перед народженням кількість жиру становить 16% від маси тіла (як у дорослих). Починаючи з другого півріччя життя жир відкладається під шкірою (близько 80%).

Обмін речовин у різні вікові періоди Потрапляння поживних речовин в організм протягом першої доби не задовольняє потреб новонародженого в енергії, витрати якої різко збільшуються після народження. Організм починає використовувати запаси поживних речовин. Для підтримання певного рівня глюкози в крові використовується глікоген, і його вміст у печінці різко знижується за першу добу життя дитини. Знижується вміст глікогену і в скелетних м’язах, і в міокарді. Концентрація глікогену поступово відновлюється і досягає рівня дорослих на 2—3-му тижні.

Концентрація глюкози в крові відразу після народження становить 4,1 ммоль/л. У наступні години концентрація глюкози знижується до 2,9 ммоль/л, що називається фізіологічною гіпоглікемією. На початку 2-го тижня рівень глюкози знову досягає 4,1 ммоль/л.

Зі зниженням запасів глікогену головним джерелом енергії стають жири. За добу концентрація жирних кислот у плазмі крові плода досягає максимального рівня. Повне окислення жиру не може відбуватися в умовах нестачі вуглеводів, тому частина жирів розщеплюється до кетонових тіл і в дитини в перші дні після народження спостерігається кетонемія. Через тиждень концентрація кетонових тіл знижується і досягає нормального рівня.

Розпад білків має невелике значення в енергетичному забезпеченні новонародженого (всього 5% енергії, у дорослих — 17%).

Енергетичні потреби плода забезпечуються материнським організмом, тому основний обмін у вагітних жінок підвищений. У плода витрати енергії на ріст досягають максимальної величини у 8,5 місяця, а потім зменшуються. У 8,5 місяця ці витрати становлять 100 ккал (419 кДж) на добу, а перед народженням дитини — 76 ккал (318 кДж) на добу. Зміна обміну енергії після народження дитини пов’язана з особливостями обміну речовин, становленням гормональної регуляції, ростом організму, типом харчування, збільшенням скелетних м’язів та їх діяльністю.

Енергетичний обмін у дітей та дорослих Енергія потрібна для основного обміну (підтримання життя в стані повного спокою при температурі 20 °C протягом 14 год після їди).

Основний обмін У стані неспокою дитини витрати енергії збільшуються на 20—60%, а під час плачу — у 3 рази. У разі підвищення температури на 1 °C обмін підвищується на 14—16%. У дітей до 1,5 року обмін підвищується, а потім знижується. Головний компонент — витрати енергії та самооновлення. У дітей ендогенній азот сечі вищий, ніж у дорослих. 1 мг ендогенного азоту = 1 ккал = 4,184 кДж. Виділення азоту з сечею (протягом доби):

до 2,5 року — 60 мг/кг;

з 3 до 25 років — 50 мг/кг (у хлопчиків більше);

до 29 років — 40—30 мг/кг;

до 69 років — 30—25 мг/кг.

У дітей до 1,5 року відзначається спочатку підвищення основного обміну, а потім поступове зниження його.

На підтримання температури тіла витрачається 48—100 ккал/кг (201—419 кДж/кг на добу). Витрати енергії на підтримку тепла тим нижчі, чим менша дитина.

Витрати енергії на ріст (пластичний обмін) у дітей найбільші. Приріст маси на 1 г потребує 7 ккал (29 кДж).

До 3 міс витрати енергії на ріст становлять 46%; до 6 міс — 28%; до 9 міс — 13%; до 12 міс — 6%.

З 4 років і в період статевого дозрівання витрати енергії збільшуються. У дорослих вони становлять 1/3 від добової витрати енергії.

На інші витрати (піт, волосся, нігті, фекалії) організм витрачає 1—2% енергії.

Білковий обмін.

1 г білка = 4 ккал = 16,7 кДж. У дорослих кількість виділеного азоту дорівнює кількості отриманого азоту. У дітей позитивний баланс, вони отримують з їжею більше азоту, ніж його виділяється. Потреба дітей у білках і в амінокислотах вища, ніж у дорослих. Дитині потрібно амінокислот у 6 разів більше, ніж дорослим. Діти більш чутливіші до голоду. Інтелектуальний індекс школяра залежить від білкової недостатності в ранньому дитинстві. Дорослі, які голодували в дитинстві, погано переносять стреси. Білкове голодування називають квашіоркором.

Вуглеводний обмін.

• 1 г = 4 ккал — 16,7 кДж. У дітей 1-го року вміст вуглеводів забезпечує потребу в енергії і становить 40%. На 2-му році життя вуглеводний обмін підвищується на
• 60%. У перші місяці життя потреби покриваються за рахунок молочного цукру — лактози грудного молока. Після введення прикорму дитина починає отримувати крохмаль, глікоген. У цей період слина вже має достатню кількість амілази. У старечому віці знижується активність лактази. Багато людей не переносять незбираного молока. Рідше проявляється природжена мальабсорбція сахарози, частіше у дітей, які перебувають на штучному вигодовуванні. Рівень глікемії залежить від співвідношення глікогену та глікогенолізу. Керує цим процесом цукровий центр — сукупність різних центрів у ЦНС: кора півкуль, ядра півкуль, гіпоталамус, довгастий мозок та ендокринні залози.

Існують природжені дефекти ензимних систем, при яких синтез або розпад глікогену порушується. Для новонароджених характерна гіпоглікемія, до 5—6-го дня рівень глюкози підвищується. Підвищення рівня глюкози відбувається до 6 років, а потім — до 12 років, що збігається з періодами посилення росту і підвищенням концентрації соматотропного гормону. Для визначення кривої вмісту глюкози у дорослих застосовують навантаження — 1 г цукру на 1 кг маси тіла. У дітей цукрове навантаження збільшується з віком. Тип цукрової кривої будують відповідно до даних табл. 18.

Однак рівень підвищення глюкози після навантаження у дітей менший, ніж у дорослих, проте діти важче переносять цукровий діабет.

Таблиця 18. Вміст глюкози в крові після цукрового навантаження.

Жировий обмін Жири в організмі швидко поновлюються. Так, 50% жирового депо дорослої людини поновлюється кожні 5—9 днів, а 50% жиру печінки — кожні З дні. Жири мають значення в синтезі гормонів, захисті організму від тепловтрати, транспорті вітамінів. У доношеної новонародженої дитини жир становить 11—16% від маси тіла, а у дитини до 6 міс — 26%. У цей період дитина перебуває на грудному вигодовуванні. У віці понад 6 міс вміст жирів зменшується. Рівень їх знову підвищується до 6—9 років і в період статевого дозрівання. У жінок накопичення жиру збільшується до 30—35 років і становить у цьому віці 35% від маси тіла. У юнаків до 15— 16 років він зменшується, а потім зростає і до 35 років досягає 26%. Зі збільшенням кількості жиру зростає рівень глікогену. Існує різниця в хімічному складі тригліцеридів. У новонароджених жир має високу точку плавлення — 43 °C, у дорослих — 17,5 °С. Це потрібно враховувати під час організації догляду за дітьми і виконання ін'єкцій.

У дітей перших днів життя спостерігається стеаторея. З калом виділяється 3 г ліпідів на добу. У калі дитини зменшується кількість жирних кислот, що свідчить про краще всмоктування в кишках.

У дітей знижена активність ліпази, жовчі виділяється менше, ніж у дорослих (на 1-му році життя — 70% від норми в дорослих). Унаслідок тканинного обміну жирів утворюються проміжні продукти — кетонові тіла. Схильність до кетозу особливо проявляється у віці 2—10 років, коли порушується співвідношення жирів, білків і вуглеводів (у нормі воно становить, відповідно, 1:1:4). У дитячому віці в крові невеликий вміст ліпідів, з віком він збільшується.

Водно — сольовий обмін Тканини й органи дитини містять більше води, ніж тканини й органи дорослих. З віком вміст води зменшується. У новонародженої дитини вода становить 75,5% від маси тіла, у дорослих людей — 60—65%. Втрата води у новонароджених становить 8% від маси тіла.

На вміст води в тканинах організму впливає їжа і наявність у ній жиру. Жирова тканина утримує 22% води.

Рідини організму поділяються на внутрішньоклітинну і позаклітинну. Кожні 20 хв між кров’ю та інтерстиціальною рідиною відбувається обмін води, рівний масі тіла. Об'єм циркулюючої плазми змінюється щохвилини, з віком він зменшується. Якщо з віком вміст позаклітинної рідини зменшується, то внутрішньоклітинної — збільшується. Водний обмін у дітей інтенсивніший, ніж у дорослих.

Так, молекули води в дорослому організмі перебувають 15 днів, у дітей — 3—5 днів. У дітей велика проникність мембран, а фіксація рідини в клітині і міжклітинних структурах слабка. Діти дуже чутливі до дегідратації, коли втрачається і позаклітинна, і внутрішньоклітинна рідина. Потреба дітей у воді значно вища, ніж у дорослих. Склад рідини визначає гомеостаз. Склад солей, їх концентрацію визначає осмотичний тиск рідини. Важливу роль у цих процесах відіграють катіони — Na, K, Ca, Mg та аніони — хлор, карбонат, ортофосфат, сульфат. Рівновага між ними зумовлює рН 7,4. Характерним є значний вміст натрію в позаклітинній рідині. Рівень його зберігається протягом життя. Внутрішньоклітинний вміст натрію у дітей вищий, ніж у дорослих. Натрій регулює судинний тонус, потенціює активність адреналіну, зумовлює роботу натрієво-калієвого насоса. Затримка натрію характерна для гіпертонічної хвороби, інфаркту. Вміст калію більший всередині клітини.. Усі електрофізіологічні та енергетичні процеси відбуваються за участю калію. Він стимулює утворення ацетилхоліну — медіатора синапсів, який є каталізатором АТФ і входить до складу креатинфосфату. Нестача калію спричинює слабкість серцевого м’яза. Збільшення вмісту калію призводить до внутрішньошлуночкової блокади, тремтіння шлуночків. Відносна потреба дітей у калії вища, ніж у дорослих. Нестача калію гальмує ана-болічні процеси.