Пропедевтична педіатрія

9.1. Енергетичний обмін

Енергетичний обмін у дітей має певні особливості, які обумовлені інтенсивним ростом, високим рівнем біосинтетичної діяльності, функціональною незрілістю деяких регуляторних систем та особливостями обміну білків, жирів і вуглеводів. Енергетичні витрати дитячого організму забезпечуються високим рівнем фосфорилюючих і окислювальних процесів.

Коли їжа надходить до травного каналу, то спочатку великі молекули поживних речовин розщіплюються на дрібні. Зокрема, з вуглеводів утворюються три гексози (глюкоза, галактоза, фруктоза), з білків — 20 амінокислот, з жиру (тригліцериди) — гліцерин і жирні кислоти, а також деякі інші речовини (наприклад, пентози тощо). Підраховано, що в середньому через організм людини протягом її життя вуглеводів проходить 17 500 кг, білків — 2500 кг, жирів — 1300 кг. Кількість енергії, яка вивільнюється при цьому, незначна, причому ця енергія виділяється у вигляді тепла. Так, при розщепленні полісахаридів і білків вивільнюється близько 0,6%, жирів — 0,14% загальної енергії, яка утворюється при їх повному розпаді до кінцевих продуктів обміну. Тому значення хімічних реакцій полягає головним чином у підготовці поживних речовин до справжнього вивільнення енергії.

У подальшому ці речовини підлягають розщепленню шляхом неповного згорання. Результат цих процесів — неповне згорання — здається випадковим. З 25-30 речовин утворюється, крім С02 і Н20, тільки три кінцевих продукти: а-кетоглутарова, щавлево-оцтова кислоти і оцтова кислота у вигляді ацетилкоензиму А. Кількісно має перевагу ацетилкоензим А. При цьому вивільнюється близько 30% енергії, що міститься у поживних речовинах.

Продукти, які утворилися внаслідок гідролізу в травному каналі і неповного згорання, продовжують розщеплятись в циклі трикарбонових кислот (цикл Кребса). В результаті утворюються кінцеві продукти у вигляді вуглекислоти і води. При цьому вивільнюється 60-70% енергії поживних речовин. Цикл Кребса є загальним кінцевим шляхом розщеплення як вуглеводів, так білків і жирів. Це як би вузлові ланки в обміні, де сходиться перетворення різних структур й можливий взаємоперехід синтетичних реакцій.

Але слід відзначити, що поряд з розщепленням речовин відбувається не тільки вивільнення енергії, але й особливий вид її накопичення.

Зберігання енергії здійснюється за рахунок перетворення енергії розщеплення харчових продуктів у особливу форму хімічних сполук, що мають назву макроерги. Носіями цієї хімічної енергії в організмі є різноманітні Фосфорні сполуки, в яких зв’язок залишку фосфорної кислоти і є макроергічним.

Головне місце в макроергічних процесах належить пірофосфатному зв’язку зі структурою аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ). У формі цієї сполуки в °рганізмі використовується від 60 до 70% усієї енергії, яка вивільнюється при розпаді білків, жирів та вуглеводів. Використання енергії (окислення у формі АТФ) має велике біологічне значення, оскільки завдяки цьому механізму можливе роз’єднання місця і часу вивільнення енергії та її фактичного споживання у процесі функціонування органів.

Підраховано, що за 24 год. в організмі утворюється і розщеплюється АТФ, кількість якої дорівнює масі тіла. Перетворення АТФ в АДФ вивільнює 41,84- 50,2 кДж або 10-12 ккал.

Енергія, яка утворюється в результаті обміну речовин, витрачається на основний обмін, тобто на підтримку життя в стані повного спокою при температурі оточуючого повітря 20° С, на ріст (пластичний обмін), м’язову роботу, на перетравлення і засвоєння їжі (специфічно-динамічна дія їжі). Існують відмінності у витрачанні енергії, яка утворюється в результаті обміну у дорослого і дитини.

Характерною особливістю періоду новонародженості є більш низький основний обмін, що пов’язано з недостатньою функцією щитовидної залози в цей період. Але вже на 2-3-й день життя і протягом всього періоду новонародженості у дітей відмічається початкове підвищення основного обміну до 1 року. Максимально високий рівень основного обміну (в 1,5 раза вище, ніж у дорослих) зберігається до 2 років, а потім невпинно знижується (табл. 45). При неспокої дитини втрата енергії збільшується на 20-60%, а під час крику — в 2-3 рази. Збільшується основний обмін і при підвищенні температури тіла (на 1° С підвищення становить 14-16%).

Таблиця 45. Основний обмін у дітей в ккал (кДж) на 1 кг маси тіла на добу

Вік

ккал/кг

кДж/кг

Новонароджений

38-42

159,1-175,8

1 міс.

44-46

184,2-192,6

1 рік

55-60

230,3-251,2

2 роки

55-56

230,3-234,5

5 років

42-44

175,9-184,2

7 років

38-42

159,1-175,8

10 років

36-37

150,7-154,9

14 років

31-33

129,8-138,2

Дорослі

23-24

96,3-100

Однак високий пластичний обмін в цей період дитинства пояснює та обставина, що частка основного обміну в загальній витраті енергії нижча, ніж у дорослого. Якщо у дорослого вона становить 60% загальної кількості енергії, яка утворюється у його організмі, то у дитини перших 3 міс. вона дорівнює 36%, тобто в 2 рази менше (табл. 46). У подальшому частка основного обміну невпинно зростає (4-6 міс. — 44%, 7-9 міс.— 52%, 10-12 міс. — 50% і тільки У шкільному віці — 60%).

Таблиця 46. Розподіл добової витрати енергії у дітей (%)

Вік, міс.

Основний обмін

Ріст

Підтримка температури

До 3

36

46

18

4-6

44

28

28

7-9

52

13

35

10-12

50

6

44

Суттєвим компонентом основного обміну є витрата енергії на самооновлення. Про інтенсивність самооновлення міркують за коефіцієнтом зношення, який розраховується за мінімальною кількістю азоту, що виділяється з сечею при достатньо калорійній безбілковій дієті, тобто за рівнем ендогенного азоту сечі. У дітей останній значно менший, ніж у дорослого. Таким чином, інтенсивність самооновлення у дітей вища, ніж у дорослих, причому з віком появляється різниця цього показника залежно від статі — у чоловіків він вищий.

Для більш спрощеного розрахунку частки витрати енергії основного обміну на самооновлення у дітей використовують такий: в енергетичному вираженні 1 мг ендогенного азоту сечі дорівнює 1 ккал або 4,184 кДж.

На підтримку постійної температури тіла при температурі оточуючого середовища нижчій за критичну (28-32° С), організм дитини змушений витрачати 200,8-418,4 кДж/кг на добу або 48-100 ккал/кг на добу. Тому з віком збільшується абсолютна витрата енергії на підтримку постійної температури тіла. Через шкіру дитина витрачає 90% тепла. Цим пояснюються вимоги, які пред’являються до одежі дітей різного віку. Проте частка витрати енергії на підтримку постійної температури тіла у дітей першого року життя тим нижча, чим менший вік дитини (табл. 46).

У подальшому знову відбувається деяке зниження витрати енергії, оскільки поверхня тіла по відношенню до 1 кг маси тіла зменшується.

До трудноврахованих втрат належать втрати з фекаліями травних соків і секретів, що виробляються в стінці травного каналу і залозах, зі злущеними епітеліальними клітинами, з відпадаючими покривними клітинами шкіри, волоссям, нігтями, потом, а після досягнення статевої зрілості у дівчат з менструацією. На жаль, це питання у дітей майже не вивчене. Вважають, що у дітей, старших 1 року, трудновраховані втрати становлять 1-2% енергетичних затрат.

На відміну від дорослих у дітей багато енергії витрачається на ріст (пластичний обмін). Встановлено, що для накопичення 1 г маси тіла, тобто нової тканини, необхідно затратити близько 29,3 кДж або 7 ккал. Оскільки інтенсивність росту у дітей в різні періоди неоднакова, то частка пластичного обміну в загальній втраті енергії різна. Найбільш інтенсивний ріст у внутріщньоутробному періоді розвитку, коли маса зародка людини збільшується в 1 млрд. 200 млн. разів.

Темп росту залишається достатньо високим і в перші місяці життя. Про це свідчить значне збільшення маси тіла. Тому у дітей перших 3 міс. частка «пластичного» обміну у витраті енергії становить 46%, в подальшому на першому році вона знижується (у віці 4-6 міс. — 28%, 7-8 міс. — 13%, 10-12 міс. 6%). Проте з 4 років, особливо в передпубертатному періоді, спостерігається збільшення інтенсивності росту, що знову відображається в збільшенні пластичного обміну.

В середньому за 20 років життя маса тіла людини збільшується приблизно в 20 разів, і за цей період відбувається близько 5 подвоювань маси тіла.

Витрата енергії на м’язову роботу з віком збільшується і у дорослого становить 1/3 добової витрати енергії. Діяльність дітей дуже різноманітна. Тому частка витрати енергії залежить від виховання дитини (наприклад, при колективному вихованні витрата енергії збільшується на 10-15%), шкільного навантаження (загальноосвітня або спеціалізована школа) і т.д.

Специфічно-динамічна дія їжі змінюється залежно від характеру харчування. Вона більш виражена при збагаченій білками їжі, менш — при вживанні жирів та вуглеводів. У дітей, особливо раннього віку, специфічно-динамічна дія їжі виражена слабше (0,5% добової витрати енергії), ніж у дорослих (10%).