1.1. Обмен веществ — основа жизни

Мы уже упоминали выше, что организм человека, как и любая живая система, тесно связан с окружающим его миром, обменивается с ним энергией и веществом и, с точки зрения термодинамики, является так называемой открытой системой. Обычно, при сравнении живой клетки с неживой системой, первое отличие, которое бросается в глаза — это наличие в ней различных градиентов: электрических, осмотических, концентрационных, обусловленных неравновесным содержанием различных веществ в клетках и межклеточной среде. Например, ионов калия больше в клетке, а ионов натрия — вне клетки. Наличие этих градиентов в живых системах определяет принципиальную возможность совершения ими той или иной работы, источником которой является энергия химических реакций, происходящих в клетке. Нормальная жизнедеятельность клетки, а, следовательно, и всего организма осуществляется при условии поддержания этих градиентов за счет непрерывного поступления новых веществ и энергии из окружающего мира. В противном случае наступило бы их выравнивание. Не случайно, что в мертвых клетках указанные градиенты отсутствуют.

Другими словами, нормальным условием работы клеток, кирпичиков, из которых состоит любой живой организм, является наличие равновесия между потоком энергии и веществ, поступающих в клетку и выходящих из нее. То есть организм человека может быть представлен в виде большой печи, где поддерживаются определенные условия за счет непрерывного поступления топлива, из которого формируются вещества, необходимые ему для роста и развития, вместо отработавших свое и выбрасываемых с ненужными продуктами. Хорошо известно, что все вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности организма человека (топливо), доставляются с кислородом в легкие и с пищей в желудочно-кишечный тракт (ЖКТ).

В этом плане очень важным звеном во взаимодействии организма с внешней средой является процесс питания, обусловливающий поступление продуктов растительного и животного происхождения, воды и минеральных солей. Эти продукты содержат белки, жиры и углеводы, распадающиеся в организме с освобождением энергии, а также витамины, минеральные вещества и воду, которые сами по себе не освобождают энергию, однако совершенно необходимы для нормального протекания биохимических процессов. Существенным моментом при этом является тот факт, что поступающая в организм пища не усваивается организмом непосредственно, а должна быть предварительно расщеплена до состояния компонентов, из которых каждый живой организм строит свои структуры по-своему, обеспечивая восстановление отмирающих клеток, рост организма, синтез ферментов и т.д. Таким образом, питание организма и переработка пищи являются важными факторами поддержания относительного постоянства функций и биохимического состава внутренних органов и сред организма, так называемого гомеостазиса.

Большое значение в поддержании постоянства внутренней среды организма имеют процессы выделения продуктов распада, непрерывно поступающих в кровь, лимфу, межтканевую жидкость. Эти продукты разделяются на газообразные, жидкие и твердые (растворенные в воде или взвешенные в измельченном виде) и организм освобождается от них непрерывно. Большая часть введенных в организм солей и вода не претерпевают химических превращений в организме и выделяются с мочой и потом. Некоторые вещества находятся постоянно в крови в определенных концентрациях и выделению подлежит только их избыток, другие выходят почти полностью.

С каловыми массами удаляются не только остатки непереваренной пищи, но и вещества, выделяющиеся в пищеварительный канал (экскреты). Образующиеся в процессе синтеза и распада ядовитые и токсические вещества, обезвреживаются организмом и также выделяются наружу.

Все изложенное позволяет понять мудрость природы, заложившей не только основы существования живых организмов — обмен веществ, но и обеспечившей его нормальное функционирование. Большая роль в этом принадлежит желудочно-кишечному тракту.

Дело в том, что отклонение от нормы процессов расщепления и усвоения пищи может привести к всасыванию в кровь вредных веществ по своей химической структуре довольно близких к необходимым клетке для строительства белков и сборки сложных молекулярных структур, обеспечивающих жизнедеятельность всего организма. Однако, природа предусмотрела защиту от этого, обеспечив организмы регуляторными системами, приводящими в действие процессы, препятствующие синтезу “неправильных” молекул и структур клетки, обусловливая самовосстановление и саморегуляцию всех процессов в организме. Отсюда становится ясно то значение, которое имеет для здоровья человека обеспечение нормальной переработки и усвоения пищи и что может произойти при нарушении этих процессов.

В этом заключается еще одна великая мудрость природы — обеспечивать координацию биологических реакций организма при изменении факторов внешней и внутренней среды, т.е. сохранять в известных пределах его независимость.

Известно, что низшие организмы способны существовать и развиваться в очень широком диапазоне внешних температур, давления и состава окружающей среды. По мере усложнения, в ходе эволюции клетки организма оказывались более требовательными к условиям существования и координации физикохимических процессов, которые нарушаются уже при незначительном изменении кислотно-щелочного баланса, солевого состава и температуры среды.

Клетки высших организмов, в том числе и у человека, менее устойчивы к изменениям среды, чем у низших организмов. Тем не менее, сами высшие организмы более устойчивы, так как у них наряду с возрастанием числа элементов, составляющих организм, произошло усовершенствование ауторегуляторных механизмов.

Так, у низших животных при изменении в довольно широких пределах температуры происходит изменение интенсивности обмена и на всех уровнях устанавливается стационарное состояние. Высшие животные существуют комфортно только в очень узком диапазоне внутренних температур, однако внешние температуры при этом могут изменяться в очень широких пределах, не нарушая нормальной жизнедеятельности организма, а это происходит за счет более совершенной регуляторной системы, обеспечивающей постоянство внутренней температуры.

При этом, как для отдельной клетки, так и целостного организма существуют верхние и нижние пределы, вне которых системы саморегуляции уже не справляются с натиском внешних и внутренних повреждающих факторов. Так, например, при постоянном поступлении большого количества токсических веществ (ядов) в кровь и, следовательно, в клетки, системы саморегуляции оказываются уже бессильными, что имеет место, в частности, при нарушении нормального процесса пищеварения и может выражаться в возникновении симптомов, внешне как будто и не связанных с состоянием желудочнокишечного тракта.

Отсюда становится понятной не только роль, которую играет необходимость поддержания правильного, заложенного природой обмена веществ, но и выяснения истинной причины его нарушения и к чему может привести попытка подмены причины следствием при лечении заболевания.

Как видно из изложенного выше, природа, создавая живые организмы, предусмотрела практически все — каждый вид занял свое место, уготовленную ему экологическую нишу и был призван жить по установленным природой законам и в единстве с ней. Так, растение, его крона, листья и плоды получали основные питательные вещества посредством развитой корневой системы из почвы, подготовленной многими поколениями микроорганизмов. Более того, высшие растения уже не могли нормально существовать и развиваться в почве, где отсутствуют микроорганизмы. Да и последние, в свою очередь, уже не могли жить без растений, отмершие части которых служили им пищей. И это содружество стало неразрывным. В мире животных пищеварительный канал — это своего рода “корни”, ворота, через которые происходит непрерывный обмен организма веществом с окружающей его природой. А пища — та же почва, обеспечивающая организм строительным материалом для клеток и поддерживающая процесс обмена веществ на должном уровне. При этом во внутреннюю среду организма животного пропускаются только вполне определенные, необходимые ему вещества, а непригодные отбрасываются прочь, так же, как и в корневой системе растений.

 

У каждого вида животных в процессе эволюции сформировался свой специфический рацион питания и, как увидим ниже, установились тесные симбиотические отношения с микроорганизмами. Например, болезнетворные микробы, находящиеся в пищеварительном канале, в случае проникновения в кровь и лимфу, задерживаются и обезвреживаются не только в лимфатических узлах, расположенных по всему пищеварительному каналу и особенно многочисленных в ротовой полости и в кишечнике, но и находящейся в нем благодатной микрофлорой, которая в свою очередь в организме животного и человека получает, не только пищу, но и комфортные условия для своего размножения.

Подобно тому, как мельчайшие одноклеточные организмы — бактерии подготавливают почву для высших растений, так и благодатная микрофлора пищеварительного канала животных принимает активное участие в процессе расщепления пищи и ее последующего усвоения организмом. Так как же устроена эта своеобразная “корневая система” у человека? Как происходит переработка пищи, и какова роль при этом мельчайших организмов, населяющих пищеварительный тракт?