Длительное повышенное потребление углеводов может привести к нарушению обменных процессов у детей, так как переваривание и усвоение углеводов имеют свои специфические особенности. В процессе роста происходит изменение углеводного состава пищи. Так, у детей до 1 года главным пищевым углеводом является лактоза, входящая в состав грудного молока. Затем этот углевод уступает ведущую роль в питании сахарозе и полисахаридам (крахмалу, гликогену). Кроме того, у детей невысокой активностью обладает фермент слюны амилаза, катализирующая расщепление в ротовой полости полисахаридов и достигающая своей максимальной активности только к 7 годам жизни. Медленно нарастает и амилолитическая активность панкреатического сока, что также затрудняет переваривание углеводов до моносахаридов (глюкоза и другие).
Важнейшим критерием оценки состояния углеводного обмена у детей является содержание глюкозы в крови натощак. У детей раннего возраста она составляет 2,6 - 4,0 ммоль/л и только к 14-16 годам достигает величины взрослого человека: 3,9 - 6,1 ммоль/л.
Жировой обмен
Жировой обмен растущего организма тоже имеет специфические особенности. Жиры (липиды) играют в биологическом отношении важную роль. Они являются энергетическим материалом, который может откладываться в жировые депо и использоваться далее как топливо. По энергетической ценности жиры превосходят углеводы и белки. При окислении 1 г жира выделяется около 9 ккал энергии, а 1 г углеводов или белков - около 4 ккал. Липиды играют значительную роль в процессах терморегуляции, имеют защитно-механическое значение, выполняют структурные функции и т.д.
Потребность в жирах определяется возрастом, внешней средой, характером физических нагрузок и т.д. Например, потребность в жирах на кг массы тела для ребенка 7 - 10 лет составляет 2,6 г в сутки, а для детей 14 - 17 лет - 1,6-1,8 г в сутки. Абсолютная же потребность в жирах с увеличением возраста увеличивается: для 7 - 10-летнего ребенка она должна составлять около 80 г в сутки, а для 14 - 17-летних - около 90 - 95 г. Потребность в жирах взрослого человека составляет около 100 г.
Важную роль в обменных процессах организма играют жироподобные вещества - липоиды. Среди них особое значение имеют фосфолипиды и стероиды. Фосфолипиды и холестерин (представитель стероидов) являются обязательными компонентами клеточных мембран, принимающих участие в выполнении барьерной, транспортной, рецепторной и других функций. Стероиды (холестерин и его производные) выполняют гормональную функцию (половые гормоны и кортикостероиды) и участвуют в образовании желчных кислот.
С возрастом увеличивается образование желчных кислот, что позволяет повысить потребление жиров и их дальнейшее включение в метаболические процессы.
Интенсивность липидного обмена на различных стадиях онтогенеза неодинакова. Расщепление жиров у детей грудного возраста происходит под действием липазы желудочного сока. В процессе роста ребенка и с изменением характера питания основная роль в переваривании жиров отводится ферменту - липазе панкреатического сока и желчным кислотам.
К нарушениям обменных процессов у детей может привести как резкое ограничение потребления жиров, так и избыточное их поступление с пищей. При физических нагрузках, особенно длительных, аэробной направленности, у детей и подростков жиры используются для энергообеспечения в бьльшей мере по сравнению с утилизацией углеводов, о чем свидетельствует повышение концентрации свободных жирных кислот (СЖК) и глицерина уже в начале работы.
Величина дыхательного коэффициента у детей и подростков после продолжительных нагрузок меньше 1, что свидетельствует о повышенной утилизации жиров. Как известно, дыхательный коэффициент - это соотношение между объемами выводимого из организма углекислого газа и потребленного кислорода (СО2/О2) за время выполнения нагрузки. При нагрузках, обеспечиваемых анаэробным распадом углеводов до лактата, этот коэффициент больше 1. При нагрузках, выполняемых за счет аэробного окисления углеводов, он равен 1. При продолжительных нагрузках, когда главным источником энергии являются жиры, дыхательный коэффициент становиться меньше 1.
Водно-минеральный обмен
Водно-минеральный обмен для растущего организма имеет существенное значение и свои особенности.
Вода является жизненной средой организма и особенно необходима в период роста, когда она составляет основную часть всех органов и тканей. С увеличением возраста ребенка содержание ее постепенно снижается, а количество минеральных веществ увеличивается. Чем моложе организм, тем у него относительно больше внеклеточной воды, которая, в основном, и участвует в водном обмене. Бьльшая часть воды в организме взрослого человека приходится на долю внутриклеточной воды. Потребность в воде у ребенка первого года жизни в расчете на килограмм массы тела в три раза выше, чем у взрослых. В процессе роста эта величина остается достаточно высокой, снижаясь только к 14 годам до 50-70 мл/кг.
Водный обмен у ребенка отличается высокой интенсивностью, бьльшей мобильностью и легко нарушается под влиянием различных причин. Это объясняется бьльшей потерей воды через кожу и легкие, незрелостью почек и несовершенством гормональной регуляции. Абсолютная потребность в воде с возрастом увеличивается.
Обмен воды тесно связан с обменом углеводов, жиров, белков, но особенно минеральных солей. Минеральные вещества играют важную роль во многих физико-химических процессах растущего организма (формировании костной ткани, синтезе ферментов, гормонов). Они создают основу внутренней среды организма, поддерживают осмотическое давление и кислотность среды. К наиболее необходимым для жизнедеятельности химическим элементам относят: натрий, калий, хлор, кальций, магний, фосфор, железо, медь, йод, фтор, марганец, цинк и др.
Растущему организму для формирования скелета, роста и развития костной ткани необходимо достаточное поступление в организм кальция и фосфора.
Кальций также необходим для мышечного сокращения, тонуса нервной системы, активирования некоторых ферментов, свертывания крови и т.д. Суточная потребность в кальции у детей грудного возраста составляет 0,15-0,18 г и постепенно в школьном возрасте должна увеличиваться до 1 грамма. При этом относительная потребность в кальции (в расчете на кг массы тела) особенно велика в первые годы жизни ребенка.
Биологическая роль фосфора многогранна. Как уже указывалось выше, он составляет основу костной ткани, входит в состав нуклеиновых кислот, фосфолипидов, играет важную роль в энергетическом обмене, что обусловлено его способностью образовывать макроэргические связи, т.е. связи, богатые энергией (АТФ, АДФ, КФ).
Регуляция содержания кальция и фосфора в плазме крови осуществляется кальцитонином - гормоном щитовидной железы и паратгормоном - гормоном паращитовидных желез.
Важную роль в обмене кальция и фосфора играет витамин D. Паратгормон совместно с витамином D стимулирует всасывание кальция и фосфора из кишечника, а кальцитонин с витамином D участвует во включении кальция и фосфора в состав костной ткани.
Занятия физической культурой и спортом значительно повышают потребность в минеральных веществах. Физические нагрузки умеренной интенсивности оказывают положительный эффект на метаболизм кальция и фосфора, а интенсивные, особенно протекающие в анаэробных условиях, могут привести к нарушению осанки, остеосинтеза и развитию остеопороза.
В процессах кроветворения, кроме железа, участвуют медь, кобальт и никель. Недостаток йода ведет к нарушению функции щитовидной железы, задержке роста и развития, недостаток фтора - к кариесу. Недостаток цинка отражается в замедлении роста и недоразвитии половых органов у юношей.
Железо - важнейший микроэлемент, используемый для синтеза гемоглобина, миоглобина, цитохромов - ферментов тканевого дыхания и т.д.
Дефицит железа часто наблюдается у подростков, особенно в период полового созревания, что может привести к развитию алиментарной анемии. Железодефицитная анемия встречается примерно у 20% женщин, а среди спортсменок эта цифра еще больше.
Следовательно, минеральные вещества, как и вода, необходимы для нормального протекания всех обменных процессов, особенно растущего организма. Однако, рост и развитие ребенка определяют некоторую закономерность минерального обмена у детей, состоящую в том, что поступление их в организм и выведение из организма не уравновешены между собой, как это бывает у взрослых людей. Из-за несовершенства процессов терморегуляции растущего организма у детей наблюдаются большие потери минеральных веществ с потом.
В регуляции обменных процессов растущего организма большое биологическое значение отводят витаминам - биологически активным веществам, поступающим в организм преимущественно с пищей.
Роль витаминов многогранна. Многие из них обеспечивают ряд каталитических реакций, так как участвуют в построении коферментов (низкомолекулярных соединений, участвующих вместе с ферментом в катализе). К таким витаминам можно отнести В1, В2, В6, РР и др. Витамины В1, С, РР и др. стимулируют окислительные процессы, а витамины А, Е, С являются сильнейшими антиоксидантами. Таким образом, витамины можно рассматривать как важнейшие факторы роста, развития и повышения уровней энергообеспечения и работоспособности ребенка.
В зависимости от возраста детей и подростков суточное потребление витаминов изменяется.
1.3 Специфика эндокринной регуляции растущего организма
Уровень здоровья человека обеспечивается деятельностью нервной, гормональной и иммунной систем, которые находятся в тесной взаимосвязи. Онтогенез человека протекает в постоянном единстве с гормональной регуляцией функций.
Рост и развитие организма, обмен веществ и энергии, реализация генетической программы осуществляются через нейроэндокринные механизмы регуляции. Железы внутренней секреции вырабатывают гормоны - регуляторы метаболизма, которые обладают высокой биологической активностью и специфичностью действия.
По химической природе их делят на 3 группы:
· белки и пептиды (инсулин, соматотропин, глюкагон и т.д.);
· производные аминокислот (тироксин, адреналин и др.);
· стероиды (кортикостероиды, половые гормоны).
В растущем организме взаимоотношения между железами внутренней секреции еще не полностью сформированы и поэтому они не способны длительное время функционировать на высоком уровне.
Так как в основе роста лежит синтез белка и клеточное размножение, то большое значение имеет гормон роста соматотропин, вырабатываемый передней долей гипофиза. Гормон роста усиливает синтез белка, так как создает более быстрый транспорт аминокислот через клеточную мембрану и активирует их включение в белковый синтез. Недостаток гормона роста у детей приводит к развитию карликовости, а избыток - к гигантизму. Анаболический эффект гормона роста осуществляется только при наличии инсулина - гормона поджелудочной железы.
В свою очередь, снижение уровня глюкозы под действием инсулина стимулирует выделение из передней доли гипофиза соматотропина. С несовершенством механизмов нейроэндокринной регуляции, с мобилизацией глюкозы из печени, с повышенной утилизацией ее тканями у детей наблюдается склонность к гипогликемии при недостаточном поступлении глюкозы с пищей. Нормальная утилизация глюкозы, аналогичная взрослым, устанавливается от 8 до 14 лет.
Белково-анаболический эффект оказывают тиреоидные гормоны (тироксин и трийодтиронин), вырабатываемые щитовидной железой. Особенно большое влияние на организм ребенка оказывают данные гормоны до 6-7 лет, когда щитовидная железа функционирует наиболее интенсивно.
Щитовидная железа является регулятором основного обмена, регулируя теплообмен, окислительные процессы в клетках, потребление ими кислорода.
Тироксин и трийодтиронин участвуют в мобилизации углеводных и жировых запасов, регулируют обмен воды и электролитов.
При гиперфункции щитовидной железы усиливается катаболизм белков, резко возрастает основной обмен, нарушаются процессы терморегуляции (разобщение дыхания с фосфорилированием), может развиваться тиреотоксикоз (Базедова болезнь).
При гипофункции щитовидной железы у детей развивается врожденное слабоумие, задержка роста и развития. Дозированные физические нагрузки стимулируют выработку гормонов щитовидной железы в физиологических нормах у детей.
Корковое вещество надпочечников выделяет глюкокортикоиды (кортизол, кортикостерон), а также кортикостероиды с андрогенной активностью, играющие важную роль в развитии половых желез в детском организме. Они оказывают анаболический эффект на белковый обмен, повышают массу тела, мышечную силу, ускоряют рост, дифференцирование костной ткани, улучшают всасывание кальция в кишечнике, задерживают в организме воду, калий и фосфор.
Половые железы у детей крайне неразвиты, что обусловлено тем, что в детском возрасте активно функционирует шишковидная железа (эпифиз), вырабатывающая гормон - мелатонин, угнетающий функцию этих желез.