Полное голодание

13.08.2016
Причины развития голодания могут быть внешними и внутренними. Внешние причины — отсутствие пищи. Голод возникает во время войн, является постоянным спутником лиц с низким социальным статусом (безработные, бомжи и др.). Ежегодная смертность от голодания в мире превышает 50 млн человек. Наибольший вред голод и недоедание наносят детям.

Внутренние причины — пороки развития у детей, болезни органов пищеварительной системы, инфекционные процессы, анорексия (патологическое отсутствие аппетита).

Условия. В развитии голодания, его длительности и, следовательно, продолжительности жизни организма большое значение имеют внешние и внутренние условия. Продолжительность жизни при голодании уменьшают те внешние условия, которые требуют затрат энергии (физическая работа) или увеличивают потерю тепла, повышая энергетические затраты организма на поддержание температуры тела (низкая температура окружающей среды, высокие влажность и скорость движения воздуха). Среди внутренних условий на продолжительность жизни при голодании влияют пол, возраст, общее состояние организма, количество и качество жировых и белковых резервов, а также интенсивность обмена веществ.

Длительность. Величина основного обмена, как известно, в определенной степени зависит от удельной поверхности, т. е. от соотношения поверхности тела и его массы. Чем больше удельная поверхность, тем значительнее затраты энергии и, следовательно, напряженнее обменные процессы в тканях для обеспечения гомойотермии. Этот закон поверхности объясняет, почему продолжительность жизни при голодании у мелких животных меньше, чем у больших. Так, мелкие птицы при голодании живут лишь 1—2 дня, а кондор — до 40 дней, мыши — 2— 4 дня, крысы — 6—9 дней, собаки — 40—60 дней, лошади — до 80 дней. Предельным сроком полного голодания для человека считается 65—70 дней.

Небольшие размеры тела и менее совершенная регуляция обмена и теплообмена объясняют быструю гибель новорожденных при голодании. Так, трехдневный щенок может голодать лишь 3 дня и погибнуть от потери 17—20 % массы тела, а взрослая собака — 40—60 дней до потери около 50 % массы тела. Возрастное снижение уровня основного обмена определяет большую длительность голодания у лиц пожилого и старческого возраста и взрослых животных. Кроме всех перечисленных факторов длительность голодания зависит от индивидуальных особенностей, обусловленных характером нервно-гуморальной регуляции и реактивностью организма индивидуума.

Периоды. По клиническим проявлениям полное голодание можно разделить на четыре периода: безразличие; возбуждение, нарастающее с усилением чувства голода; угнетение (наиболее длительный период); возникновение параличей и гибель животных.

Более глубокое представление об особенностях различных периодов голодания дает патофизиологическая характеристика, которая учитывает состояние обмена веществ и энергии. На основании этой характеристики выделяют три периода голодания: неэкономного расходования энергии; максимального приспособления; тканевого распада, интоксикации и гибели (терминальный период).

Длительность каждого периода зависит от вида животных. У человека первый период длится 2—4 дня, второй фактически определяет срок голодания и может длиться 40—50 дней, третий — 3—5 дней.

Основные проявления. К одним из ранних симптомов голодания относится чувство голода в связи с возбуждением пищеварительного центра. Это обусловлено снижением уровня глюкозы и аминокислот в крови, отсутствием нервных импульсов от желудка, снижением секреции инсулина и дуоденального холецистокинина, который стимулирует центр сытости. Имеет значение активация секреции нейропептида Y и мотилина, стимулирующих пищеварительный центр. В дальнейшем чувство голода поддерживается вследствие снижения продукции кахексина и лептина в адипоцитах.

Чувство голода при полном голодании может исчезнуть через несколько дней после его начала, причем угнетение пищеварительного центра в дальнейшем может быть настолько глубоким, что его возбуждение нуждается в специальных мероприятиях. При неполном голодании возбуждение пищеварительного центра все время поддерживается и чувство голода периодически возобновляется.

Голодание сопровождается снижением массы тела. В первый период масса тела снижается значительно за счет неэкономного расходования энергии и выделения экскрементов. Во второй период темп снижения массы тела уменьшается и составляет ежедневно 0,5—1 %. В третий период снижение массы тела снова усиливается.

Масса различных органов уменьшается неодинаково (рис. 43). Наиболее интенсивно снижается масса жировой ткани (97 %), а меньше всего — сердца (3,6 %) и нервной ткани (3,9 %). Еще Л.A. Тарасевич обратил внимание на значительную устойчивость головного мозга к голоданию. Позднее И.П. Разенков и Л.С. Галеева доказали, что у молодых животных, несмотря на снижение массы всех органов, головной мозг продолжал расти. Очень незначительное снижение массы мозга и сердца при голодании свидетельствует о том, что в голодающем организме продолжает осуществляться сложная регуляция промежуточного обмена веществ и процессов между органами, прежде всего обеспечивающая постоянно работающие жизненно важные органы пластическим и энергетическим материалом.
Полное голодание

И.П. Разенков, изучая состав желудочного сока у голодающих собак, обратил внимание на то, что на 8-й день голодания в нем увеличивается количество азотистых веществ — альбуминов и глобулинов. Было установлено, что белки после расщепления всасываются в кровь и используются для построения жизненно важных органов. Этот процесс является результатом введения в действие приспособительных механизмов, которые обеспечивают повторное использование белков для синтетических процессов.

Во время голодания наблюдаются и другие процессы, характеризующие адаптацию организма к необычным условиям существования и свидетельствующие о переходе на эндогенное питание. Так, в ранние сроки голодания активируются гликолитические и липолитические ферменты, затем усиливается активность ферментов переаминирования. К концу голодания повышается активность лизосомальных гидролаз, что свидетельствует о нарушении целостности липопротеидной мембраны этих органелл.

Изменение ферментативной активности органов при голодании может быть связано с изменением изоферментных спектров. Такие данные существуют о глюкозо-6-фосфатдегидрогеназе (Г-6-ФДГ), фосфоглюконатдегидрогеназе (ФГД), которые занимают ключевое место в пентозофосфатном цикле. При голодании снижается как общая активность этих ферментов, так и активность их отдельных изоферментов. Причиной снижения активности изоферментов, очевидно, служит нарушение механизмов генетической регуляции их синтеза.

Об изменениях в генетическом аппарате клетки, контролирующем процессы синтеза белка, свидетельствует нарушение первичной структуры ферментов. Особенности синтеза белков при голодании частично можно объяснить изменениями, которым подвергается тРНК — ее акцепторная способность относительно таких аминокислот, как тирозин, лейцин, метионин, глицин, снижается.

Обмен веществ. Первый период голодания характеризуется усиленным расходованием углеводов, в связи с чем дыхательный коэффициент повышается, приближаясь к 1,0. Уровень глюкозы в крови снижается (ниже 3 ммоль/л), что обусловливает угнетение секреции инсулина, усиление активности α-эндокриноцитов островков поджелудочной железы и выделение ими глюкагона. Стимулируется глюкокортикоидная функция коркового вещества надпочечников, приводя к усилению катаболизма белков и активации глюконеогенеза. Запасы гликогена в печени быстро уменьшаются, однако не исчезают полностью за счет усиления процессов глюконеогенеза. В результате угнетения секреции инсулина ослабляется эффективность цикла Кребса в печени, снижается уровень окислительного фосфорилирования, что отражается на энергетическом обмене клеток. Торможение глюкокортикоидами скорости гексокиназной реакции ухудшает усвоение глюкозы клетками печени.

В начале первого периода голодания основной обмен может быть несколько повышен. При переходе на экономное расходование энергии он снижается на 10—20 % и остается на этом уровне до конца второго периода, немного увеличиваясь лишь в третьем. Снижение основного обмена при голодании отображает значительную перестройку обменных процессов, направленную на экономное расходование энергетических ресурсов. Определенную роль при этом играет угнетение функции щитовидной железы.

Показательно, что одновременно со снижением массы тела и печени уменьшается содержание митохондриального белка. Однако объясняется это не только уменьшением количества митохондрий. При голодании системы окисления и аккумулирования энергии могут перестраиваться на более экономное расходование энергетических ресурсов с повышением эффективности их использования.

Выделение азота с мочой уменьшается уже на 3-й день голодания (с 12—14 до 10 г/суг.). Затем на 6-й день, когда запасы углеводов исчерпываются и происходит переход питания на использование эндогенных жиров, выделение азота с мочой кратковременно повышается, после чего снижается до 7—4 г, отображая экономное расходование белков. Снижается интенсивность дезаминирования и переаминирования аминокислот в печени, замедляется биосинтез аминокислот из α-кетокислот и аммония. Однако все эти процессы не могут сбалансировать распад белков — развивается отрицательный азотистый баланс.

На протяжении второго, наиболее длительного, периода голодания дыхательный коэффициент снижается до 0,7, свидетельствуя о преобладающем окислении жиров. Почти 84 % энергии организм получает за счет окисления жиров, 3 % — глюкозы и 13 % — белков.

Весь запас гликогена обеспечивает энергетические потребности организма в течение не более 6 ч голодания. Затем происходит активация обмена в жировой ткани. В результате низкого уровня инсулина снижается доставка глюкозы в адипоциты и возникает дефицит глицерина для синтеза триглицеридов. Вместе с тем преобладание действия глюкагона и катехоламинов усиливает липолиз. Свободные жирные кислоты поступают в кровь (липемия) и другие органы.

В тканях, в которых транспорт глюкозы через клеточные мембраны зависит от инсулина (миокард, скелетные мышцы, жировая ткань), уменьшается содержание глюкозы. В печени и мышцах повышается уровень свободных жирных кислот и стимулируется их транспорт через митохондриальные мембраны к участкам окисления. Липогенез и синтез фосфолипидов в печени замедлены, однако из-за дефицита белков и соответственно недостаточного образования липопротеинов триглицериды задерживаются в печени, приводя к развитию жировой инфильтрации.

После исчерпания запасов гликогена активируется продукция кетоновых тел вследствие значительного увеличения количества ацетил-КоА в процессе β-окисления жирных кислот. В условиях интенсивного липолиза весь ацетил-КоА не может сразу быть использован в ЦТК, поэтому часть его идет на синтез кетоновых тел в печени. Этому, в частности, способствует увеличение соотношения НАДН+/ НДД в гепатоцитах при голодании. На протяжении 12—24 ч голодания интенсификация процессов β-окисления выражается в нарастании концентрации кетоновых тел в крови от 0,2 до 0,3 ммоль/л, что обеспечивает возросшую потребность периферических тканей в дополнительном источнике энергии. При голодании на протяжении 48—72 ч уровень кетоновых тел достигает 3 ммоль/л.

Катаболизм эндогенных энергетических запасов направлен на обеспечение энергией жизненно важных органов, особенно головного мозга, который потребляет 1600—1800 кДж/сут., выделяемых при распаде 100—150 г глюкозы. Во время голодания угилизация глюкозы головным мозгом может снизиться до 1/4 нормы, при этом 40 % потребности в субстратах покрывается за счет метаболитов жирных кислот. У людей с избыточной массой тела на 3-й неделе голодания ацетоацетат и β-гидроксибутират обеспечивают более половины энергетических затрат головного мозга.

Поскольку усиление кетогенеза может привести к кетоацидозу, включаются регуляторные механизмы, тормозящие продукцию кетоновых тел. Повышение уровня кетоновых тел в крови по принципу обратной связи оказывает антилиполитическое влияние на жировую ткань.

В почках глюконеогенез происходит очень интенсивно. Каждый день образуется почти 80 г глюкозы, причем половина — за счет аминокислот (катаболизм белка) и глицерина (катаболизм жиров). Аммоний, высвобождающийся при дезаминировании глютамина в процессе почечного глюконеогенеза, тратится на связывание избытка кетоновых тел, которые попадают в первичную мочу в виде солей натрия. Образование солей аммония несколько уменьшает негазовый ацидоз, так как сопровождается регенерацией гидрокарбонатного буфера.

Основной обмен в этот период, как уже отмечалось, снижен, азотистый баланс отрицательный. Тем временем сохраняется возможность синтеза жизненно важных белковых структур за счет распада других белков. Происходит перестройка обменных процессов, направленная на рациональное использование резервных веществ, ограничение потребностей тех органов, которые имеют меньшее значение для сохранения жизни.

Третий, терминальный, период голодания характеризуется резким усилением распада белков жизненно важных органов, которые используются как энергетический материал. Дыхательный коэффициент составляет 0,8. Усиливается выведение с мочой азота, серы, калия, фосфора; соотношение азота, калия и фосфора в моче такое же, как и в саркоплазме мышечных волокон. Это свидетельствует о распаде не только легко мобилизуруемых, но и стабильных белков мышечной ткани. Возникают деструктивные изменения в митохондриях. В связи с уменьшением количества белков плазмы крови и снижением ее онкотического давления жидкость из сосудов выходит в ткани с развитием голодных отеков. Нарушение трофики тканей и снижение общей резистентности сопровождаются иногда образованием пролежней и очагов некроза на коже и слизистых оболочках, кератитом.

Непосредственной причиной нарушения обмена веществ во время голодания является расстройство ферментативных систем, что обусловлено сложностью восстановления белков-ферментов, разрушающихся в процессе голодания. Причем скорость распада и восстановления различных ферментативных систем неодинакова и изменение их функций происходит неравномерно. Например, активность катепсинов почти не изменяется, тогда как активность окислительных ферментов нарушается уже в первый период. Возникает дискоординация процессов обмена, строго согласованных в нормальных условиях. Возможно накопление промежугочных продуктов токсического действия.

Состояние органов и систем. Теплопродукция поддерживается на протяжении всего времени голодания на минимальном уровне и ослабляется в конце третьего периода. Теплоотдача несколько уменьшается. Температура тела изменяется, оставаясь на нижней границе нормы, и лишь в конце снижается до 30—28 °С, что было установлено в опыте В.В. Пашутина.

Другие функции организма в течение первого и второго периодов голодания также сохраняются в пределах, близких к физиологическим. Co стороны нервной системы в первый период наблюдается возбуждение, особенно пищеварительного центра. В дальнейшем развивается его угнетение, рефлексы ослабляются, некоторые условные рефлексы исчезают. Во время голодания легче развивается шок. Умственная деятельность сохраняется, однако иногда возможен психоз.

В начале голодания активируется функция щитовидной железы, гипофиза, надпочечников. Во второй период голодания функция большинства эндокринных желез угнетается. Основным фактором в этом процессе является снижение нейросекреции в ядрах гипоталамуса. В 5 раз замедляется секреция соматолиберина, что на 40—50 % снижает уровень соматотропина в крови. Такие же изменения возникают со стороны тиреотропина, фоллитропина и лютропина гипофиза.

В системе кровообращения и дыхательной системе выраженные нарушения не наблюдаются. Функция пищеварительной системы угнетается. Хотя при оптимальных условиях основные жизненные функции голодающих не отклоняются от нормы, недостаточность их регуляции прогрессирующе нарастает и ограничивает адаптационные возможности организма, что удается обнаружить с помощью различных нагрузок. Патоморфологические изменения в тканях и органах лиц, умерших от голодания, незначительны и обычно сводятся к атрофии (преимущественно в паренхиматозных органах).

Откармливание даже в начале последнего периода голодания полностью восстанавливает функции организма. Это свидетельствует о том, что полное голодание не приводит к необратимым изменениям. Процесс восстановления происходит очень быстро. Потеря 40—50 % массы тела за месяц восстанавливается за 2 нед. Возникает аппетит, ускоряются окислительные процессы, стимулируется процесс ассимиляции, устанавливается положительный азотистый баланс. Однако, учитывая состояние пищеварительной системы при голодании (слабая перистальтика и низкая секреторная активность), откармливание нужно проводить осторожно.

В случае повторного голодания приспособительные механизмы, направленные на экономное расходование энергии, реализуются быстрее, и первый период сокращается до минимума. Однако многократное голодание постепенно истощает восстановительные возможности организма, и наступает момент, когда откармливание неэффективно и животное погибает даже при наличии жировых отложений под кожей и в сальнике.

Течение полного голодания без воды такое же, как и при голодании с водой, однако более тяжелое и не такое продолжительное (3—6 дней). Если вода не вводится извне, организм черпает ее из тканей — это оксидационная вода. Наибольшее количество воды высвобождается из жировых отложений: 100 г при окислении отдают 112 г воды, а белки и углеводы — приблизительно вдвое меньше. При этом образуется много токсических продуктов обмена, для выведения которых требуется еще больше воды — возникает порочный круг, ускоряющий гибель животных.