15.1C: Харчування

Last updated
Save as PDF

Page ID: 5341

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Раціон людини повинен передбачати наступне:

калорій - достатньо, щоб задовольнити наші щоденні потреби в енергії
амінокислоти - t тут дев'ять, або близько того, «незамінних» амінокислот, які нам потрібні для синтезу білка і які ми не можемо синтезувати з інших попередників
жирні кислоти - є три «незамінні» жирні кислоти, які ми не можемо синтезувати з інших попередників
мінерали - неорганічні іони взагалі 18 різних, кальцій у відносно великих кількостях, цинк в «слідових» кількостях
вітаміни - десяток або близько того, дрібних органічних молекул, які ми не можемо синтезувати з інших попередників в нашому раціоні

Визначення того, які речовини повинні бути включені в раціон людини і скільки кожного включено навіть після багатьох років досліджень, які все ще знаходяться в активному вивченні. Чому невизначеність? Недостатнє споживання деяких вітамінів виробляє легко розпізнавані захворювання дефіциту, як Однак, так важко виключити деякі інші можливі вітаміни з раціону, що дефіцитні захворювання важко продемонструвати.

цинга: нестача аскорбінової кислоти (вітаміну С)
авітаміноз: нестача тіаміну (вітамін В ₁)
пелагра: нестача ніацину

Так само деякі мінерали потрібні настільки зникаючі невеликі кількості, що практично неможливо приготувати дієту, яка їх не включає. Однак тепер доступні повністю синтетичні дієти для внутрішньовенного годування людей, які не можуть їсти. Це так зване тотальне парентеральне харчування виявило, несподівано, деякі додаткові потреби в мікроелементах: хромі і молібдені.

Незважаючи на деякі невизначеності, Рада з питань харчування та харчування Національної академії наук США публікує керівні принципи. Одним з найбільш корисних з них називають рекомендовані добові норми або RDA s. Вони забезпечують основу для харчових етикеток на продуктах харчування.

Вуглеводи

Вуглеводи забезпечують основну частину калорій (4 ккал/грам) у більшості дієт, а крохмалі забезпечують основну частину цього. Вік, стать, розміри, здоров'я, інтенсивність фізичних навантажень сильно впливають на добову потребу в калоріях. Помірно активні самки (19—30 років) потребують 1500—2500 ккал/добу, тоді як самцям того ж віку потрібно 2500—3300 ккал/добу. У деяких бідних країнах занадто багато дітей не отримують достатньої кількості калорій, щоб правильно рости. Для того щоб підтримувати рівень цукру в крові, вони атакують власний білок. Такий стан напівголодування відоме як маразм.

альт — Малюнок 1: Дитина, яка страждає маразмом в Індії. (суспільне надбання; CDC/Дон Еддінс)

Протеїн

Люди повинні включати в свій раціон достатню кількість 9 амінокислот. Ці «незамінні» амінокислоти не можуть бути синтезовані з інших попередників. Однак цистеїн може частково задовольнити потребу в метіоніні (вони обидва містять сірку), а тирозин може частково замінити фенілаланін.

Незамінні амінокислоти для людини
Гістидин
Ізолейцин
лейцин
Лізин
Метіонін (та/або цистеїн)
Фенілаланін (та/або тирозин)
Треонін
Триптофан
Валін

Дві незамінні амінокислоти, лізин і триптофан, погано представлені в більшості рослинних білків. Таким чином, суворі вегетаріанці повинні докласти особливих зусиль, щоб їх раціон містив достатню кількість цих двох амінокислот. Птахи, ссавці та деякі інші тварини здатні розрізняти їжу, яка містить поживну речовину, наприклад, незамінну амінокислоту, яка їм потрібна з їжі, яка не має. Якщо пропонують їжу, яка бракує цієї поживної речовини, вони швидко перестають її їсти. Як це робиться? У щурів, по крайней мере, виявляється, що певні нейрони в мозку виявляють недолік незамінної амінокислоти і сигналізують центрам апетиту мозку припинити харчуватися дефіцитною їжею. Нейрони виявляють недолік через відмову їх переносних РНК (ТРНК) для того, щоб ця амінокислота придбала її. Щури, чиї тРНК для треоніну були заблоковані від завантаження треоніну, припиняють годування, навіть якщо їх їжа містить достатню його концентрацію.

Жири

Жири, що потрапляють в організм, забезпечують попередники, з яких ми синтезуємо власний жир, а також холестерин і різні фосфоліпіди. Жир забезпечує нашу найбільш концентровану форму енергії. Його енергетичний вміст (9 ккал/грам) в два рази більше, ніж вуглеводів і білків (4 ккал/грам). Людина може синтезувати жир з вуглеводів (як більшість з нас дуже добре знають). Однак три незамінні жирні кислоти не можуть бути синтезовані таким чином і повинні бути включені в раціон. Такими є

лінолева кислота
ліноленова кислота
арахідонова кислота

Всі ненасичені; тобто мають подвійні зв'язки.

види жирів

Насичений. Немає подвійних зв'язків між атомами вуглецю в ланцюгах жирних кислот. Більшість тваринних жирів (наприклад, вершкове масло) мають високу насиченість.
Мононенасичені. Мають одинарну подвійну зв'язок в ланцюгах жирних кислот. Прикладами є оливкова, арахісова та ріпакова (ріпакова) олія.
Поліненасичені. Мають дві або більше подвійні зв'язки в ланцюгах жирних кислот. Приклади: кукурудзяна, соєва, бавовняна, соняшникова та сафлорова олії.
Транс-жири. Були частково гідрогенізовані, виробляючи менше подвійних зв'язків і тих, що залишаються, перетворюючи їх з цис в транс-конфігурацію.
Омега-3 жири. Мають принаймні один подвійний зв'язок трьох атомів вуглецю з кінця молекули жирної кислоти. Прикладом може служити ліноленова кислота. Риб'ячий жир є багатим джерелом омега-3 жирних кислот.

Багато досліджень вивчали взаємозв'язок між жиром в раціоні і серцево-судинними захворюваннями. Досі немає єдиної думки, але дані, схоже, свідчать про те, що моно- і поліненасичені жири менш шкідливі, ніж насичені, за винятком того, що транс-ненасичені жири можуть бути гірше насичених жирів. Прийом всередину ненасичених жирів омега-3 може бути захисним. З цієї причини рекомендується 1,1 грам/день для жінок (1,6 для чоловіків).

Прочитайте етикетку

В даний час на етикетках харчових продуктів в США перераховується загальна кількість жиру в порції продукту (5 г у наведеному тут прикладі) з розбивкою кількості насичених (1 г), поліненасичених (0,5 г) і мононенасичених жирів (1,5 г).

А як щодо транс-жирів? Є пропозиція включити їх, але в даний час вони не є. Однак якщо додати кількість насичених, поліненасичених і мононенасичених жирів, а загальна кількість не дорівнює «Загальному жиру», розбіжність (2 г в даному прикладі) являє собою кількість транс-жирів. Випічка (як та, чия етикетка показана тут), як правило, мають досить багато транс-жирів.

Мінерали

Кальцій

Кальцій необхідний практично для кожної функції в організмі. Згортання крові, внутрішньоклітинна сигналізація і скорочення м'язів потребують лише слідових кількостях. Однак велика кількість кальцію необхідна для виготовлення кісток (що становить 18% кальцію), Тому значні кількості необхідні в раціоні, особливо в дитинстві, дитинстві та вагітності. Три гормони паратиреоїдного гормону (ПТГ), кальцитонін і кальциферол (вітамін D) працюють разом, щоб регулювати, скільки кальцію

всмоктується з вашої їжі
береться з кістки або додається до
виводиться з сечею.

Тимчасовий дефіцит кількості кальцію в раціоні може бути компенсований його виведенням з величезних запасів в кістці.

Залізо (Fe)

Залізо включено в ряд компонентів організму, зокрема цитохроми, міоглобін і гемоглобін. Не дивно, що дефіцит заліза проявляється спочатку як анемія.

У розвинених країнах, таких як США, дефіцит заліза є найпоширенішим дефіцитом мінералів. Особливо поширений серед жінок через втрату крові під час менструації та потреби в додатковому залізі під час вагітності та годування груддю.

Маргінальне споживання заліза настільки широко поширене, що деякі дієтологи хочуть додавати залізо до звичайних продуктів, таких як хліб та крупи, так само, як і деякі вітаміни зараз. Однак надлишок заліза в організмі також призводить до проблем, і це зробило пропозицію спірним. Навіть таблетки для доповнення заліза становлять ризики: тисячі дітей в США випадково отруюються щороку, ковтаючи занадто багато таблеток заліза. Насправді залізо є найчастішою причиною смертності від отруєнь серед дітей в США.

Йод

Включений в гормони тироксин (Т ₄) і трийодтиронін (Т ₃).
У регіонах з йододефіцитними ґрунтами їжа може не містити достатньої кількості йоду для задоволення потреб організму. Результат - зоб: набряк щитовидної залози.
Застосування йодованої солі (кухонної солі, до якої додано невелику кількість йодиду натрію, КІ) знизило захворюваність на зоби в більшості розвинених країн.

Оскільки дефіцит йоду під час вагітності може призвести до розумової відсталості немовляти, вагітним жінкам рекомендується щодня отримувати 150-250 мкг йоду як під час вагітності, так і в період лактації. Сотні добавок - як за рецептом, так і без рецепта - продаються для цієї мети. Однак дослідження 60 з них, про яке повідомлялося у випуску 2/26/09 The New England Journal of Medicine, виявило, що лише 9 з 60 містили кількість йоду в межах 5% від кількості, заявленої на етикетці. Інші коливалися лише від 11% від заявленої суми до майже в 3 рази більше. Приклади: один (рецептурний) препарат, який стверджує добову дозу 150 мкг фактично передбачено лише 26 мкг, тоді як інший (без рецепта) препарат, який стверджує, що 226 мкг йоду насправді містив 610 мкг!

Фтор

Значення фтору (в іонізованій формі, F ⁻) вперше було визнано профілактичним засобом для карієсу (карієсу). Це має сенс, оскільки іони фтору включені разом з іонами кальцію та фосфату, в кристалічну структуру яких побудовані як кістки, так і зуби. Але у нього можуть бути і інші функції.

Щоб правильно рости, щур повинен споживати 0,5 частини на мільйон (проміле) іонів фтору у своєму раціоні. Щур на нижньому фото отримала такий же раціон, як і у верхній, за винятком того, що олово, ванадій і фториди були ретельно виключені протягом 20 днів. Коли олово і ванадій тоді давали позбавленої щуру, вона все одно нормально не росла. Але додавання 0,5 проміле фториду калію (КФ) в свій раціон відновило нормальний ріст і здоров'я. (Фотографії люб'язно надано Клаус Шварц, лікарня VA, Лонг-Біч, Каліфорнія.)

Люди отримують більшу частину свого фтору у питній воді. У регіонах, де природна кількість менше 1 проміле, багато громад додають достатньо фтору, щоб довести концентрацію до 1 проміле. Можливо, тому, що діапазон між оптимальним і надлишком є більш вузьким для фтору, ніж для більшості мінералів у раціоні, фторування води було суперечливим. Залишаючи осторонь філософські та політичні питання, підняті прихильниками та противниками фторування, безпека та ефективність цього заходу охорони здоров'я були ретельно встановлені.

Цинк

Цинк входить до складу багатьох ферментів і факторів транскрипції. Добавки цинку популярні завдяки їх передбачуваним антиоксидантним властивостям і прискорюють одужання після застуди. Надмірне споживання цинку викликає нетривалий недуга. Його найчастіша причина - потрапляння в організм кислої їжі або напою, які зберігалися в оцинкованих (оцинкованих) ємностях.

Вітаміни

Вітамін А (ретинол)

Функції: Множинний, в тому числі служить попередником сітківки, протезної групи всіх чотирьох світлопоглинаючих пігментів в оці та регулює експресію генів, необхідних для здоров'я епітелії.
Джерела: вершки, вершкове масло, риб'ячий жир печінки, ікра. Морква і деякі інші овочі забезпечують бета-каротин, який печінка може перетворити у вітамін А.
Дефіцит: нічна сліпота.
Надлишок: зберігається в печінці, але може бути токсичним у великих дозах, особливо у дітей. Навіть у дорослих діапазон між занадто малим і занадто великим вузьким: вживання вітаміну А в кількостях, не набагато більших, ніж рекомендована дієтична норма (RDA), призводить до збільшення переломів кісток пізніше в житті. Високі дози, прийняті на початку вагітності, були пов'язані з більшим ризиком вроджених дефектів. (Його хімічний відносний ізотретиноїн - лікування акне Accutane® - є настільки горезвісним тератогеном, що його не слід використовувати, коли є ймовірність настання вагітності).

Тіамін (вітамін B ₁)

Функція: коензим в клітинному диханні.
Джерела: м'ясо, дріжджі, нешліфовані злакові зерна, збагачений хліб і сухі сніданки.
Дефіцит: авітаміноз. Рідко зустрічається в розвинених країнах хіба що серед алкоголіків.
Надлишок: водорозчинний і будь-який надлишок легко виводиться.

Рибофлавін (вітамін B ₂)

Функція: протезна група ферментів флавопротеїну, наприклад, флавін аденін-динуклеотид (FAD), що використовується в клітинному диханні.
Джерела: печінка, яйце, сир, молоко, збагачений хліб і сухі сніданки.
Дефіцит: пошкодження очей, рота, статевих органів.
Надлишок: водорозчинний і будь-який надлишок легко виводиться.

Ніацин (Нікотинова кислота або вітамін B ₃)

Функція: цей член вітамінів групи В є попередником NAD і NADP.
Джерела: м'ясо, дріжджі, молоко, збагачений хліб і сухі сніданки.
Дефіцит: пелагра (спричиняє ураження шкіри); ризик, коли кукурудза (кукурудза) є основним вуглеводом.
Надлишок: випадковий прийом дуже високих доз викликає коротку хворобу, але ніацин водорозчинний і будь-який надлишок швидко виводиться.

Біотин (вітамін B ₇)

Функція: цей член вітамінів групи В є кофактором у багатьох необхідних метаболічних ферментах.
Джерела: печінка, яєчні жовтки, кукурудза (кукурудза), кишкові бактерії.
Дефіцит: рідко, за винятком, можливо, під час вагітності.
Надлишок: ніхто не виявлений.

Вітамін B ₁₂

Функція: необхідна для синтезу ДНК.
Джерела: печінка, яйце, молоко; потребує внутрішнього фактора для засвоєння.
Дефіцит: перніціозна анемія; викликана відсутністю внутрішнього фактора або веганської дієти.
Надлишок: ніхто не виявлений.

Фолієва кислота (Фолацин)

Призначення: синтез пуринів і піримідинів.
Джерела: зелені листові овочі, але знищені при варінні.
Дефіцит: анемія, вроджені вади. Жінки, які очікують завагітніти, повинні бути особливо обережними, щоб вони отримували достатню кількість (400 мкг/день). Починаючи з 1 січня 1998 року, будь-який хліб або каша для сніданку, описана як «збагачена», повинна мати достатню кількість фолієвої кислоти, щоб одна порція забезпечувала 10% цієї потреби.
Надлишок: водорозчинний і будь-який надлишок легко виводиться.

Вітамін С (аскорбінова кислота)

Функції: коензим в синтезі колагену.
Джерела: цитрусові, зелений перець, помідори; знищуються при варінні.
Дефіцит: цинга.
Надлишок: Багато людей приймають величезну кількість вітаміну С, сподіваючись запобігти застуді, раку тощо Вони, здається, не зазнають шкоди, крім, можливо, своїх гаманців.

Вітамін D

Функції: всмоктування кальцію з кишечника і формування кісток.
Джерела:
- синтезується, коли ультрафіолетове світло (переважно УФ-В) вражає шкіру (утворює вітамін D ₃).
- присутній у деяких рибах (наприклад, лососі), олії печінки тріски, яйцях та стероїдних продуктах, опромінених ультрафіолетовим світлом.
Дефіцит:
- рахіт — недостатнє перетворення хряща в кісткову — у дітей;
- остеомаляція — розм'якшення кісток — у дорослих.
До недавнього часу рахіт був дуже рідкісним явищем в Північній Америці. Але поєднання двох зростаючих тенденцій
- грудне вигодовування і
- захист дітей від впливу сонця
призвело до появи випадків, особливо в північних широтах з їх короткими зимовими днями.
Грудне молоко забезпечує менше 20% рекомендованої добової дози для немовлят. Поки немовля не стане достатньо дорослим, щоб їсти продукти, збагачені вітаміном D, багато педіатри рекомендують вітамінні добавки для немовлят на грудному вигодовуванні.
Надлишок: Однак цей жиророзчинний вітамін небезпечний у дуже високих дозах, особливо у немовлят, викликаючи надмірне відкладення кальцію та розумову відсталість. Тому деякі педіатри розглядають використання добавок вітаміну D для немовлят з обережністю (тим більше, що визначено, що певні препарати містять кількості, набагато вищі, ніж зазначені на етикетці).

Вітамін Е (токоферол)

Функція: діє як антиоксидантний засіб в клітині.
Джерела: рослинні масла, горіхи, шпинат.
Дефіцит: анемія, ураження сітківки.
Перевищення: високі дози можуть бути токсичними.

Вітамін К

Функція: необхідна для синтезу факторів згортання крові.
Джерела: шпинат та інші зелені листові овочі; синтезується кишковими бактеріями.
Дефіцит: повільне згортання крові. Тому що
- мало вітаміну К або зовсім не проникає через плаценту,
- товста кишка новонароджених дітей ще не заселена бактеріями, що синтезують вітамін К,
- грудне молоко є поганим джерелом вітаміну,
немовлятам регулярно дають вітамін К при народженні, щоб виключити ризик неконтрольованої кровотечі.
Надлишок: Немає ризику від природних форм вітаміну (К1 і К2).

«Натуральні» проти «Синтетичні» вітаміни

Між ними немає наукової відмінності. Молекула тіаміну (або будь-яка інша молекула) - це та сама сутність, синтезована рослиною чи органічним хіміком, чи вона все ще знаходиться в рослинному або тваринному матеріалі або була витягнута та включена в таблетку.

Контроль прийому їжі

Складна павутина сигналів контролює апетит і прийом їжі. До них відносяться як нервові сигнали, так і гормони - обидва з яких сигнальні центри в мозку - головним чином в гіпоталамусі. У цій таблиці перераховані деякі виявлені гормональні сигнали, їх вплив на апетит і збільшення ваги. Така складність, ймовірно, відображає необхідність надмірних схем в такій життєдіяльності, як придбання їжі. Але це також засмучує пошук методів лікування для нападу на зростаючу частоту ожиріння.

Стимулятори апетиту	Пригнічувачі апетиту
Грелін	Лептин
Білок, пов'язаний з агуті (AgRP)	α-МСГ і β-МСГ
Нейропептид Y (NPY)	β-ендорфін
Меланін-концентруючий гормон (MCH)	Холецистокінін (ССК)
анандамід	Збільшення
Орексини (також звані гіпокретинами)	Інсулін
	Амілін
	Поліпептид підшлункової залози
	ПІЙ _3-36
	Нейротрофічний фактор мозку (BDNF)

Ця діаграма представляє модель того, як деякі з головних гравців взаємодіють.

Після періоду голодування секреція греліну активізує нейрони («Х») в гіпоталамусі. Вони вивільняють збудливий нейромедіатор глутамат, де вони синапсують з AGRP/NPY-вивільняють нейрони. Вони приводять в рух сигнали, що викликають годування.
Петля позитивного зворотного зв'язку підсилює відповідь: agRP і NPY пригнічують активність нейронів проопіомеланокортину (POMC), функція яких полягає в інгібуванні нейронів «X» (подвійний негативний - позитивний).
Коли ситості нарешті досягається, лептин активує нейрони POMC, які вивільняють α-MSH та β-ендорфін, де вони синапсують з нейронами «X», а стимул продовжувати годування припиняється. (Точна ідентичність нейронів «X» ще належить визначити.)