Токсические продукты нормального метаболизма

Токсические продукты нормального метаболизма

Среди основных продуктов питания лишь белки и сопутствующие им нуклеиновые кислоты, образуют в процессах метаболизма и усвоения токсические соединения, аммиак и пурины, требующие ферментативной детоксификации и удаления из организма. Углекислота, образующаяся при процессах окисления углеводов и жиров, также является токсичной для клеток животных. Однако ее удаление не требует модификаций и осуществляется путем простого газового обмена, который обеспечивается гемоглобином эритроцитов. Вода, образуемая при окислениях, реутилизируется в обмене веществ.

Предки человека, крупные приматы, развивались в течение десятков миллионов лет как растительноядные животные, питаясь в основном молодыми листьями деревьев и кустарников и дополняя свой рацион плодами и орехами. Углеводы при этом поступали в организм частично в форме крахмала и пектина, но в наибольшем объеме в форме клетчатки и лигниновых волокон, которые не могли расщепляться пищеварительными ферментами тонкого кишечника, поскольку эти феременты способны взаимодействовать лишь с растворимыми в воде соединениями. Жиров в пище обезьян было очень мало, и белки в основном находились в составе протоплазмы растительных клеток, проникновение протеолитических ферментов внутрь которых происходило очень медленно. Растительная пища богата витаминами и минеральными элементами, но перевод целлюлозы в усвояемую в кишечнике глюкозу требовал энергии и мог осуществляться лишь в толстом кишечнике с помощью бактериальной микрофлоры, ферменты которой обладают способностью расщеплять структурные полисахариды. У всех растительноядных животных толстый кишечник выполняет в питании более важную роль, чем у хищников, и имеет соответственно значительно большие размеры. Поскольку переваривание растительной пищи происходит очень медленно, тонкий кишечник у растительноядных тоже длинный, у лошадей, например, от 15 до 22 м, а у коров почти 40 м. У крупных приматов (орангутанов и горилл) длина и тонкого и толстого кишечника примерно вдвое больше, чем у человека, который в процессе эволюции перешел на смешанную растительно-животную пищу, при этом увеличил в составе ежедневной диеты долю семян, корнеплодов и плодов, обеспечивая свои потребности в углеводах в основном за счет крахмала и растворимых полисахаридов. Общая масса потребляемой человеком пищи уменьшилась, но ее энергетическая концентрация возросла. Вместе с этим отпала необходимость в очень длинном кишечнике, что, в свою очередь, обеспечило возможность прямостоячего хождения и освободило верхние конечности для новых функций. У современного человека длина тонкого кишечника колеблется от 6 до 7 м, а толстого – от 1 до 2 м. Все время переваривания и продвижения пищи от ротовой полости до прямой кишки составляет в норме от 16 до 24 часов. Хищники из семейства кошачьих имеют сравнительно короткую пищеварительную систему. С максимальной быстротой среди млекопитающих пищеварение происходит у кровососущих летающих мышей, обитающих в Африке и Южной Америке (vampire bats). При среднем весе 40 г эти вампиры способны быстро высосать у своей жертвы около 20 г крови. Увеличив свой вес, они не могут взлететь. Мочевина от усвоения сыворотки крови появляется в их очень концентрированной моче уже через две минуты, и переваривание клеточных элементов крови заканчивается в течение часа. Запаса полученной пищи хватает на несколько дней.

Растительные продукты питания содержат обширный ассортимент токсических соединений, необходимых для собственной защиты растений. Эти соединения присутствуют в очень небольших количествах, и в процессе эволюции животные приспособились либо избегать поедания этих растений, либо быстро выделять или модифицировать попадающие в их кровеноносную систему природные токсины. Так и люди научились либо избегать, например, ядовитых грибов, либо разрушать их токсины тепловой обработкой и засолкой. Для тех токсических соединений, которые постоянно образуются при нормальном обмене веществ (аминов, амидов и пуринов) и реутилизируются только у растений, но не у животных, в организме, в основном в печени, сформировались особые биохимические системы, способные преобразовывать щелочные аммиачные вещества в нейтральную и легкорастворимую мочевину (СН₄N₂0₂), а пуриновые кольца нуклеотидов – в труднорастворимую мочевую кислоту (С₃H₄O₃N₄ ).

Содержание мочевины в крови при нормальном питании, сбалансированном по основным компонентам, составляет около 30 – 40 мг на 100 мл, и с мочой в сутки в среднем выделяется около 30 г мочевины.

В обычном питании человека содержание нуклеиновх кислот не превышает 4 – 5% от содержания белков. Этому соответствует низкое содержание мочевой кислоты в крови (2 – 4 мг на 100 мл) и выделение ее с мочой в количестве 0,3 – 1,2 мг. Аммиак, в случае избытка белков, может выделяться через легкие и через потовые железы.