Естественные технологии биологических систем

Уголев Александр Михайлович

Естественные технологии и трофология

Вопрос.Может быть, теорию сбалансированного питания, сыгравшую столь выдающуюся положительную роль в рационализации питания человека и кормления животных, следует модернизировать, а не заменять теорией адекватного питания?

Ответ.Классическая теория ни в коей мере не отменяется. Ее важнейшее положение о соответствии расхода и поступления необходимых пищевых веществ в организм полностью входит в новую теорию адекватного питания. Но этот постулат — лишь один из ряда постулатов новой теории. Действительно, основу последней составляют как балансный подход к оценке пищи и режима питания, так и представления о питании как о системе надорганизменных процессов, включающих макроорганизи и определенную сложную микрофлору его желудочно-кишечного тракта; о взаимодействии нутритивного, регуляторного

и токсического потоков из желудочно-кишечного тракта во внутреннюю среду организма; об эволюционной адаптированности к определенным типам пищи и питания, а не только к соответствующим типам нутриентов, и т.д. Наконец, теория адекватного питания является технологичной.

Развитие комплекса паук о пище и питании, в том числе и их клинических аспектов, привело к тому, что эти две теории дают различные предсказания. Вот некоторые примеры этому.

1. Согласно новой теории, прямое (парентеральное) питание невозможно, так как длительное введение даже максимально оптимизированного набора пищевых веществ в кровь приводит к серьезным нарушениям организма. Эти нарушения зависят, в частности, от изменений эндоэкологии и связаны с дефектами деятельности бактериальной флоры желудочно-кишечного тракта. Парентеральное питание нарушает также поступление во внутреннюю среду организма гормонов пищеварительного аппарата, продукция которых тесно связана с процессами переработки и всасывания пищевых веществ.

2. В последнее время все большее применение получает так называемое энтеральное питание с помощью тонких зондов, вводимых через нос в желудок или в тонкую кишку. Можно думать, что сейчас медицина вступила в эру энтерального питания. Казалось бы, что при таком типе питания наиболее удобно (а с позиций теории сбалансированного питания и оправданно) введение продуктов, непосредственно пригодных к всасыванию. Однако исследования на животных и особенно на человеке показали, что близкая к естественной полимерная пища более целесообразна, чем пища, состоящая из готовых конечных продуктов переваривания — мономеров. Кроме того, оказалось необходимым добавление балластных веществ, которые служат не только механическим фактором, но и чрезвычайно важны для адсорбции на них ряда эндогенных и экзогенных веществ, а также для их транспортировки вдоль тонкой кишки (см. гл. 3).

3. Нередко подчеркивается, что теория сбалансированного питания — основа эффективного кормления многих сельскохозяйственных животных. Это действительно так, но с рядом оговорок. В пищу ряда сельскохозяйственных животных вводятся компоненты, которые обеспечивают ее адекватность, т.е. максимально благоприятное протекание всех процессов переваривания, всасывания, микробной переработки и т.д., а не только соответствие между составом вводимых и теряемых веществ.

Ясно, что все приведенные факты и аргументы служат в пользу не классической, а новой теории.

Вопрос.Не преувеличено ли значение регуляторных факторов в процессе питания?

Ответ.По-видимому, важность регуляторных факторов в питании не преувеличена, так как поток гормонов и других физиологически активных веществ из желудочно-кишечного тракта во внутреннюю среду организма необходим для усвоения поступающих пищевых веществ. Можно ограничиться лишь одним примером (в дополнение к тому, что сказано выше). Хорошо известно, что усвоение глюкозы контролируется, в частности, инсулином. Сейчас твердо установлено, что при прохождении через желудочно-кишечный тракт (т.е. до всасывания) простые и отчасти сложные углеводы стимулируют инсулярный аппарат через посредство некоторых гормонов, продуцируемых эндокринными клетками пищеварительного аппарата. Наконец, есть определенные основания думать, что нарушения обмена веществ при старении организма связаны с дефектами регулирующих влияний желудочно-кишечного тракта.

Что касается роли активных веществ, поступающих извне, то, по всей вероятности, она значительно больше, чем предполагалось до настоящего времени. Сейчас накапливается обширная информация относительно того, что общее состояние организма, его эмоциональный статус и т.д. зависят от поступления в организм предшественников многих гормонов и медиаторов, в частности от содержания в пище различных аминокислот, предшественников катехоламинов, серотонина и т.д.

Вопрос.Не являются ли представления о нутритивной культуре, или культуре питания, новым выражением современных взглядов на диеты и рациональное питание?

Ответ.Нет, это не так. Нутритивная культура основана на современных знаниях в самом широком смысле слова, включая эволюционные и физико-химические подходы к проблеме и современные возможности создания адекватного питания. Так как знания будут расти, то будет расти и культура питания.

Представления о нутритивной культуре включают в себя ряд понятий, в том числе о композиционной адекватности пищи, об ее энергетической и пластической

адекватности, о режиме питания и т.д. Благодаря этому обеспечивается не только удовлетворение потребностей организма в необходимых пищевых компонентах, но и активация депо, которая наблюдается при перерывах в питании. Эти необходимые перерывы создают кратковременное отсутствие баланса между расходом и притоком пищевых веществ. Вместе с тем на протяжении определенных интервалов времени требуется хорошая сбалансированность в потреблении и расходе пищи. При высокой нутритивной культуре возможно также поддержание эндоэкологии, что требует конструирования благоприятных ситуаций для микробной популяции кишечника человека, начиная с рождения. Возможно, в будущем каждый человек сможет иметь в специальном банке образец собственной эндоэкологии, что позволит восстанавливать ее после вынужденного применения лекарственных веществ, в особенности антибиотиков. Не исключено, что в еще более отдаленном будущем бактериальная флора человека будет обогащена привычными для него бактериями, которые будут продуцировать более значимые, чем сейчас, количества физиологически полезных веществ, в том числе витаминов, аминокислот и др. До того как будут сделаны подобные улучшения состава бактериальной флоры человека, более реальным представляется введение в естественную микрофлору сельскохозяйственных животных продуцентов многих полезных веществ, в том числе упомянутых выше, а также защитных. Это явилось бы революцией в сельском хозяйстве.

Технологические предсказания

Вопрос.Каковы предсказания, основанные на технологических подходах к биологическим системам?

Ответ.Представления о естественных технологиях позволяют предсказать неизвестные в настоящее время свойства биологических систем. Вероятно, это самое важное проявление плодотворности таких представлений и их правильности. Анализ сложных процессов и закономерностей дает возможность охарактеризовать проблемы структурной и функциональной схем и теоретически указать недостающие в них элементы. Это касается и организации биологических процессов, и закономерностей эволюции. Диапазон предсказаний очень широк. Ограничимся несколькими примерами.

1. Выше (гл. 6) приведено одно из технологических предсказаний — существование у людей эволюционного (генетического) диабета, возникающего в результате точечной мутации в значимых местах гена, кодирующего синтез инсулина.

2. Технологии биологических процессов, возникшие в результате развития живой природы, обладают свойствами, которые были рассмотрены ранее. Эго некоторая последовательность операций, дающих определенный биологический эффект. Операции выполняются соответствующими функциональными блоками, деятельность которых организована в пространстве и времени и находится под определенным контролем. Так как биологические системы регулируются, то, как правило, можно ожидать, что соответствующие регуляторы будут стимулировать или ингибировать активность функциональных блоков или их синтез. В нашей лаборатории было продемонстрировано, что на систему, транспортирующую глюкозу, и на уровень сахаразной активности тонкой кишки оказывают влияние регуляторы, которые меняют активность работающих транспортеров и ферментов. Таким образом, технологическая гипотеза о контроле и регулируемости естественных процессов нашла подтверждение. Интересно, что удалось показать также существование по крайней мере одного фактора, контролирующего синтез сахаразы в клетках тонкой кишки высших организмов.

3. Химический мессенжер и его рецептор составляют сложный комплекс более высокого порядка, чем каждый из его элементов. Биологически полезный эффект — результат взаимодействия этого комплекса с ретрансляционной системой некоторого сигнала. Например, связывание гормона с рецептором на поверхности клетки полезно постольку, поскольку происходит ретрансляция внеклеточного сигнала во внутриклеточный. В соответствии с такой точкой зрения существование рецепторной функции обязательно требует наличия соответствующего лиганда. На этом основании нетрудно было предположить, что опиатным рецепторам в организме высших животных и человека должны соответствовать собственные лиганды, которые и были идентифицированы — это эндорфины и энкефалины. В настоящее время показало существование ряда рецепторов, пока не имеющих установленных лигандов. Однако можно предположить, что такие лиганды будут обнаружены, в частности для уабаинчувствительных АТФаз. Более того, можно думать, что высокая специфическая чувствительность организма к некоторым ядам, например к токсическим аминам и, в частности, к кадаверину, обусловлена определенными рецепторами. В свою очередь это позволяет предположить наличие для них соответствующих эндогенных лигандов. Другими словами, постулируется существование одной или нескольких неизвестных до настоящего времени аминзависимых регуляторных систем. По аналогии с эндорфинной системой можно допустить существование эндокадаверинной системы, обладающей высокой избирательной активностью.