Вікова динаміка основного обміну

Під основним обміном розуміють мінімальний для організму рівень обміну речовин і енергетичних витрат при строго сталих умовах: за 14-16 годин до прийому їжі, у положенні лежачи в стані м'язового спокою при температурі 8-20^о С. У людини середнього віку основний обмін складає 4187 Дж на 1 кг маси за 1 г. У середньому це 7-7,6 Мдж за добу. При цьому для кожної людини величина основного обміну відносно постійна.

Основний обмін у дітей інтенсивніший, ніж у дорослих, тому що на одиницю маси в них приходиться відносно більша поверхня тіла. Енергетичні витрати на ріст тим більші, чим менша дитина. Так, витрата енергії, пов'язана з ростом, у віці 3 місяців складає 36%, у віці 6 міс. - 26%, 9 міс. - 21 % загальної енергетичної цінності їжі. Калоричний еквівалент їжі визначається при спалюванні цих речовин у калориметричних бомбах, він оцінюється в калоріях.

Чітко вираженими є динаміка змін величини основного обміну і велика його інтенсивність у молодшому віці при розрахунку як на одиницю маси, так і на одиницю поверхні. У людини, як і у всіх незрілонароджених ссавців, відзначається початкове підвищення рівня основного обміну від моменту народження до певного віку в ранньому дитинстві, що змінюється потім повільним зниженням цього показника протягом усього наступного життя. Як показано вище, найбільш значні зміни відбуваються протягом першого року життя. Вони пов'язані з переходом немовлят зі стану теплової рівноваги в умовах організму матері в середовище зі зниженою температурою, а також з перебудовою фізіологічних відправлень організму. Ця перебудова складається у функціональному дозріванні механізмів терморегуляції, у яких значну роль в цей час відіграють скелетні м’язи, а також у виникненні і закріпленні антигравітаційних реакцій - утримання голови у вертикальному положенні, пози сидіння і пози стояння.

У глибокій старості (фаза регресивного розвитку) спостерігається зменшення ваги тіла, а також зменшення лінійних розмірів тіла людини, основний обмін знижується. Причому ступінь зниження основного обміну в цьому віці корелює, за даними різних дослідників, з тим, наскільки в старих людей виражені ознаки старечості і втрата працездатність.

Що стосується статевих відмінностей у рівні основного обміну, то вони виявляються в онтогенезі вже з 6-8 місяця. При цьому основний обмін у хлопчиків вище, ніж у дівчаток. За старіння статеві відмінності основного обміну зникають.

В онтогенезі варіює не тільки середня величина енергетичного обміну, але й істотно змінюються можливості підвищення цього рівня в умовах напруженої, наприклад, м'язової діяльності.

У ранньому дитячому віці недостатня функціональна зрілість скелетно-м'язової, серцево-судинної і дихальної систем лімітує адаптаційні можливості реакції енергетичного обміну при фізичних навантаженнях. У зрілому віці пристосувальна можливість, так само як і м'язова сила, досягають максимуму. У старості вичерпуються можливості компенсаторного підвищення рівня дихання і енергообміну в умовах стресу завдяки зниженню ЖЄЛ, коефіцієнта використання кисню тканинами, зниженням функцій серцево-судинної системи.

Висловлювалися різні припущення і пропонувалися різні математичні вирази для встановлення залежності енергоутворення від параметрів, що характеризують особливості будови організму. Так, Рубнер вважав, що вікові зміни обміну є результатом зменшення з віком розмірів відносної поверхні тіла. Однак, всупереч правилу поверхні, у ранньому онтогенезі в багатьох тварин спостерігається підвищення інтенсивності газового й енергетичного обміну, у той час як відносна поверхня знижена. Причому це простежується не тільки при перерахунках на одиницю ваги, але і на одиницю поверхні, що також нез'ясовно правилом поверхні.

Була зроблена спроба пояснити падіння рівня обмінних процесів у старості нагромадженням підшкірного жиру і зниженням температури шкіри в цьому віці. Вікове зниження інтенсивності енергетичного обміну пов'язували з віковим зменшенням маси так званої "активної протоплазми" при визначенні внутрішньоклітинної і позаклітинної води. За даними Берже (1950) вміст внутрішньоклітинної води, розрахований за простором, який доступний для радіоактивного брому, з віком зменшується. Наприклад, у чоловіків у віці 10-39 років воно складає 266 мг/кг маси, у старих людей 80 і більш років - 194 мг/кг. Таким чином, з віком клітинної маси стає усе менше і менше, а клітини її усе сухіше і сухіше, і, таким чином, при розрахунках інтенсивності основного обміну на одиницю "активних" клітинних елементів, вікове зниження рівня енергетичного обміну буде менш виражено.

Заслуговують на увагу роботи, у яких зміни енергетичного обміну розглядаються в зв'язку з формуванням механізмів терморегуляції й участю в ній скелетної мускулатури (Магнус, 1899; Аршавский, 1966-71).

Підвищення тонусу кістякових м'язів при недостатній активності центра блукаючого нерва протягом першого року життя сприяє підвищенню енергетичного обміну. Роль вікової перебудови діяльності скелетної мускулатури в динаміці енергетичного обміну особливо чітко виділяється при дослідженні газообміну людей різного віку в стані спокою і при фізичній діяльності. Для прогресивного росту збільшення обміну в спокої характеризується зниженням рівня основного обміну й удосконаленням енергетичної адаптації до м'язової діяльності. У період стабільної фази зберігається високий обмін функціонального спокою і значно підвищується обмін при роботі, досягаючи стабільного, мінімального рівня основного обміну. І в регресивній фазі, різниця між обміном функціонального спокою й основним обміном безупинно зменшується, подовжується час відпочинку. Істотне значення у віковій динаміці обміну мають зміни характеру центральних регуляторів метаболізму - нервової й ендокринної системи.

Багато дослідників вважають, що зниження енергетичного обміну цілісного організму протягом онтогенезу обумовлено, у першу чергу, кількісними і якісними змінами метаболізму в самих тканинах, величину якого оцінюють за співвідношенням між основними механізмами вивільнення енергії - анаеробним і аеробним. Це дозволяє з'ясувати потенційні можливості тканин генерувати і використовувати енергію макроергічних зв'язків. Тканинне дихання у даний час вивчається за допомогою полярографічного методу, за напругою Р_О2 у тканинах, або методом оксигемометрії за ступенем оксигенації крові. Використовуючи ці методи Іванов (1973) показав, що величина кисневого обміну в тканинах підшкірної клітковини в людей у глибокій старості (90-106 років) знижена в порівнянні з випробуваними у віці 19-32 років, одночасно з ним погіршуються умови дифузії кисню до тканин. З віком також відбувається своєрідна перебудова біоенергетики серцевого м'яза, він все менше окисляє енергетично більш ефективні жирні кислоти і зберігає на колишньому рівні здатність окисляти енергетично менш цінну глюкозу. Таким чином, біоенергетика серця до старості різко змінюється на субклітинному рівні. З віком відбуваються і поступові зміни в системі генерації і використання макроергічних сполук (АТФ і креатинфосфату). Так, наприклад, концентрація АТФ і креатинфосфату у м'язах білих щурів досягає максимальної величини в зрілому віці і падає в старості, ці зрушення відбивають функціональні зміни скелетної мускулатури впродовж життя.

Терморегуляція

Терморегуляція в періоді внутрішньоутробного життя.Плід не потребує власної терморегуляції. Він знаходиться у організмі матері при відносно сталій температурі. Тепло, що утворюється у процесі обміну речовин, віддається матері через плацентарний кровообіг. Теплопродукція у плода складає 10 - 15 % величини теплопродукції матері.

Терморегуляція в постнатальному періоді.Ректальна температура новонародженого - 37,7 - 38,2^оС. Через 2 - 4 години вона знижується до 32^оС, а через добу становить 37^оС. Температура тіла новонародженого сильно залежить від зовнішньої температури. У неодягненої дитини при температурі повітря 18 - 20^оС температура тіла швидко знижується і може розвинутися гіпотермія. У частини дітей через 2 - 3 доби може розвиватися транзиторна лихоманка - підвищення температури до 40^оС. Це пов’язано з підвищенням надходження у організм білку та нестачею води.

Добре васкуляризована шкіра новонародженої дитини має вищу температуру, ніж у дорослих. Наприклад, температура шкіри гомілки у 1-місячної дитини на 3^оС ввище, ніж у однорічної. Для дітей характерна також різниця між температурою шкіри правої і лівої половини тіла.

Найбільш важливим фактором, який визначає тепловіддачу у дітей, є велика поверхня тіла, що припадає на одиницю його маси (в 2,2 рази більша, ніж у дорослого).

Другим фактором тепловіддачі є інтенсивний кровообіг у шкірі. Крім того через тонкий епідерміс у дітей випітніває відносно велика кількість води, випаровування якої сприяє тепловіддачі.

Термоіндиферентна зона у новонародженого - 32 - 34^оС (28 - 30^оС - у дорослих). Це пов’язано з вищим в 2,5 рази, ніж у дорослого, рівнем тепловіддачі.

Від перегрівання дитину захищає потовиділення. При зниженні температури повітря у дітей відбувається посилення теплопродукції. Щоправда, її максимальний рівень не перевищує подвоєння величини основного обміну (у дорослих перевищує в 4 рази).

Особливістю терморегуляції новонароджених є відсутність у них холодового дрижання. Але, спостерігається збільшення загальної рухової активності та крик. Велику роль відіграє недрижальний термогенез, джерелом якого є бура жирова тканина.

Таким чином, незважаючи на те, що основні механізми терморегуляції у новонародженого вже сформовані, підтримання постійної температури тіла у нього є недосконалим.

З віком у дітей посилюються реакції судин шкіри. Знижується поріг і збільшується об’єм потовиділення. Збільшенню теплопродукції при охолодженні сприяє зростання м’язової маси, розвиток їх терморегуляторного тонусу і здатності до дрижання. Разом з тим у дітей перших років слабо розвинутий свідомий контроль температури тіла. До 15 - 16 років умови теплообміну і розвиток терморегуляції наближається до показників, які характерні для дорослих людей.

РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА

1. Агаджанян Н.А., Тель Л.З., Циркин В.И., Чеснокова С.А. Физиология человека. – С-Пб: Сотис, 1998. – 526 с.
2. Аршавский И.А. Очерки по возрастной физиологии. - Л., Медицина, 1967. - 120 с.
3. Безруких М.М., Сонькин В.Д., Фарбер Д.А. Хрестоматия по возрастной физиологии. - М., издательский центр "Академия". 2002. - 282с.
4. Власов Ю.А. Онтогенез кровообращения человека. - Новосибирск, Наука, 1985. - 254с.
5. Гальперин С.И. Физиология человека и животных. - М., Высшая школа, 1977.
6. Дж. Теппермен, Х. Теппермен. Физиология обмена веществ и эндокринной системы. - М., Мир, 1989. - 637с.
7. Дж. Харрисон и др. Биология человека. - М., Мир, 1979. - 608с.
8. Држевецкая И.А. Эндокринная система растущего организма. -М., Высшая школа, 1985. - 240с.
9. Ермолаев Ю.А. Возрастная физиология. - М., Высшая школа, 1985. - 384с.
10. Итоги науки и техники. Серия: Антропология. Т.3: Рост и развитие детей и подростков. - М., 1989. - 197с.
11. Кузнецова Т.Д. Возрастные особенности дыхания детей и подростков. - М., Медицина, 1986.
12. Леонтьева Н.Н., Маринова К.В. Анатомия и физиология детского организма. - М., Просвещение, 1986. - 280с.
13. Маркосян А.А. Вопросы возрастной физиологии. - М., Просвещение, 1974.
14. Маркосян А.А., Ломазова Х.Д. Возрастные особенности системы крови. // Рук-во по физиологии. Возрастная физиология. - Л., Наука, 1957. - с. 68-108.

15. Обреимова Н.И., Петрухин А.С. Основы анатомии, физиологии и гигиены детей и подростков. – М.: Изд. Центр «Академия», 2000. – 376 с.

16. Руководство по возрастной физиологии. Л., Наука, 1975. - 569с.

17. Сапин М.Р., Сивоглазов В.И. Анатомия и физиология человека (с возрастными особенностями детского организма). - М.: "Academia", 1999. - 438с.

18. Фарбер Д.А. Физиология подростка. - М., Педагогика, 1988. - 202с.

19. Физиология плода и детей / Под ред. В.Д. Глебовского. – М.: Медицина, 1988. – 223 с.

20. Фролькис В.В., Безруков В.В., Шевчук В.Г. Кровообращение и старение. - Л., Наука, 1984. 198с.

21. Хрипкова Н.Г., Антропова М.В., Фарбер Д.А. Возрастная физиология и школьная гигиена. - М., Просвещение, 1990. - 320с.

22. Шабунин Р.А. Двигательная активность и реакция вегетативных систем организма младших школьников на физические нагрузки. - Свердловск, 1981. - 73с.