Читать онлайн «Большие биологические часы». Страница 21

Таким образом, после приема пищи создаются условия для использования энергетических материалов пищи и cooтветственнo сохраняются запасы резервного жира.

Более того, запасы жира даже пополняются: если в крови накапливается избыток глюкозы (например, из-за снижения ее использования в мышцах), то этот избыток под влиянием того же инсулина превращается в жир.

Тип энергетического обеспечения полностью изменяется в условиях голодания, например ночью, когда пища в организм не поступает. Система энергетического гомеостата и в этих условиях ведет себя очень "разумно": в качестве топлива используется жир, запасы которого в жировых депо намного выше, чем запасы глюкозы, заключенной "в животном крахмале" -- гликогене. А глюкоза сохраняется для нервной ткани, для которой она составляет основной источник энергии.

При этом даже "учитывается", что запасы глюкозы в организме ограничены и в условиях голодания усиливается механизм, обеспечивающий производство глюкозы из белка.

Все эти изменения в энергетике осуществляются следующим образом. Когда в организм пища не поступает, снижается концентрация глюкозы в крови. В результате снижается также уровень инсулина, продукция которого находится в зависимости от концентрации глюкозы. В соответствии с устройством энергетического гомеостата снижение концентрации в крови глюкозы и инсулина снимает тормоз с центра гипоталамуса, контролирующего выделение гипофизом гормона роста. Соответственно уровень гормона роста в крови повышается, и вследствие этого усиливается мобилизация жира из жировых депо. Так как в условиях голодания снижено содержание в крови инсулина, то устраняется тормозное препятствие, оказываемое инсулином на мобилизацию жира, что увеличивает жиромобилизующее действие гормона роста. В результате уровень жирных кислот в крови возрастает. Жирные кислоты становятся главным энергетическим субстратом -- основным топливом, сжигаемым организмом.

В отличие от глюкозы, которая для своего транспортирования в клетку через клеточную мембрану нуждается в помощи инсулина, поступление жирных кислот в мышечную клетку находится в прямой зависимости от их концентрации в крови. Это преимущество перед глюкозой усугубляется еще тем, что жирные кислоты препятствуют усвоению глюкозы мышечной тканью.

Такой антагонизм крайне целесообразен: он обеспечивает в условиях голодания (когда запасы глюкозы в организме не пополняются) переключение потока глюкозы в направлении нервной ткани. Кроме того, гормон роста противодействует влиянию инсулина на усвоение глюкозы. Этот антиинсулиновый эффект гормона роста еще больше затрудняет использование глюкозы мышечной тканью. Поэтому когда в условиях голодания снижается в крови уровень глюкозы и освобожденный от "глюкозного тормоза" гормон роста переключает организм на использование жира, одновременно благодаря двойному антагонизму: между жирными кислотами и глюкозой, с одной стороны, и между гормоном роста и инсулином -- с другой, создаются оптимальные условия для сжигания жирных кислот в мышечной ткани. И соответственно условия, обеспечивающие снижение использования глюкозы.

Все эти изменения можно выразить следующей формулой: углеводы не сгорают в пламени жиров. Более того, когда происходит сдвиг в сторону усиленного использования жирных кислот, то сами жирные кислоты усиливают механизм воспроизводства глюкозы из белка, подчиняя деятельность организма задаче обеспечения нервной ткани энергией.

Итак, в организме существует два способа энергетического обеспечения. При первом способе, который условно можно назвать дневным, энергетические материалы поступают с пищей, в то же время выключая использование резервного жира. Источником энергии здесь служит глюкоза и в меньшей степени -- пищевой жир. Совместное использование двух энергетических субстратов облегчается тем, что жиры сгорают в пламени углеводов.

При втором способе энергетического обеспечения организма, который условно можно назвать ночным, основным источником энергии становятся жирные кислоты. Правильное чередование типов обеспечения энергетическим материалом в норме достигается за счет влияния пищи на систему четырехкомпонентного энергетического гомеостата, в котором главными регулирующими факторами являются глюкоза и инсулин, жирные кислоты и гормон роста* Однако при ожирении и в процессе нормального старения механизм переключения энергетического гомеостата нарушается, и организм независимо от своих истинных потребностей переходит на жировой путь обеспечения энергией.

Отсюда следует, что в энергетическом гомеостате с увеличением возраста происходят такие же изменения, какие наблюдаются и в адаптационном, и в репродуктивном гомеостате.

Но вот что может показаться странным. Если система плохо тормозится, то есть если повышение концентрации глюкозы в крови не оказывает нормального тормозящего влияния на секрецию гормона роста, то уровень его в крови должен увеличиться. Однако, напротив, у лиц среднего возраста, у которых гипоталамический порог повышен, концентрация гормона роста в крови отчетливо ниже, чем у молодых.

Долгое время это противоречие оставалось без объяснения, пока различные исследователи не выяснили, что ожирению свойственно понижение уровня гормона роста в крови. В дальнейшем стало ясно, что именно жирные кислоты, концентрация которых в крови при ожирении увеличена, вызывают снижение уровня гормона роста. Этот вывод подтверждается следующим образом; Человеку вводится никотиновая, кислота -- витамин, который тормозит мобилизацию жира, и снижение в крови концентрации жирных кислот сопровождается острым повышением уровня гормона роста.

Существование: "жирового тормоза", основанного на способности жирных кислот тормозить выделение из гипофиза гормона роста, весьма целесообразно. Действительно, если учитывать, что поступление пищи в организм должно затормозить использование резервного жира, то не только углеводы (глюкоза), но и жир (жирные кислоты) должен в соответствии с этим правилом угнетать выделение жиромобилизующего гормона роста. Иными словами, после поступления в организм пищи механизм мобилизации жира должен выключаться.

Однако в действии этого целесообразного механизма имеется важное ограничение, почему-то не привлекшее к себе ранее внимания. В детском возрасте наблюдается одновременно высокий уровень в крови и жирных кислот, и гормона роста, как будто никакого "жирового тормоза" вообще не существует.

Эту парадоксальную ситуацию можно объяснить, следующим образом. Сочетание повышенной концентрации в крови и гормона роста, и жирных кислот противоречит их взаимоотношениям, определяемым механизмом отрицательной обратной связи: ведь высокий уровень жирных кислот в крови должен приводить путем воздействия на гипоталамус к снижению уровня в крови гормона роста. Поэтому одновременное повышение уровня и гормона роста, и жирных кислот может происходить только в том случае, если повышен порог чувствительности гипоталамуса к тормозящему влиянию жирных кислот. Иными словами, в период детства в системе гипоталамус -- гормон роста -- жирные кислоты наблюдается явление, которое в других главных гомеостатических системах возникает лишь в процессе старения.

Действительно, в адаптационной и репродуктивной системах с возрастом происходит повышение гипоталамического порога. Такое же явление имеет место и в энергетическом гомеостате в системе, .контролирующей взаимоотношения между гормоном роста и глюкозой. Но в этом же энергетическом гомеостате по мере старения наблюдается и нечто полностью противоположное, а именно возрастное понижение гипоталамического порога чувствительности к тормозящему действию жирных кислот. Это и приводит к тому, что по мере старения, когда жирные кислоты становятся главным источником энергии, концентрация гормона роста в крови снижается.

Подведем некоторые итоги. В системе энергетического гомеостата по мере старения происходят два независимых изменения регуляции: гипоталамический порог чувствительности к тормозящему действию глюкозы повышается, тогда как к жирным кислотам -- падает.

Но если в природе что-либо существует, то это всегда имеет основания. Чем могут быть вызваны разнонаправленные изменения в одной и той же столь согласованно работающей энергетической системе?

Для процесса роста организма необходимы и гормон роста, и жирные кислоты, которые энергетически обеспечивают потребности роста. Таким образом, то, что в детстве жирные кислоты не обладают сильным тормозящим влиянием на продукцию гормона роста, как раз и необходимо для роста организма.

С другой стороны, хорошо работающий в детстве глюкозный тормоз регулирует поступление энергетических веществ через центр аппетита и тем самым распределение топлива в системе энергетического гомеостата, включая то дневной, то ночной тип энергетического обеспечения. Пока глюкозный тормоз функционирует правильно, а это имеет место в детстве и юности, переключение потоков энергии, добываемой то из глюкозы, то из жира, хорошо контролируется. Когда же происходит снижение эффективности глюкозного тормоза, вызванное возрастным повышением гипоталамического порога, развитие ожирения становится неизбежным в силу свойств, присущих энергетическому гомеостату. Иными словами, даже если бы не происходило возрастного нарушения в регуляции аппетита, то и тогда бы при нормальном, сбалансированном притоке энергетических продуктов одно лишь изменение в системе гипоталамус -- гормон роста -- глюкоза должно было бы приводить постепенно к переключению энергетического гомеостата на преимущественно жировой способ обеспечения энергией.