Дмитрий Жуков - Стой, кто ведет? Биология поведения человека и других зверей

На рис. 2.10 обмен углеводов представлен в виде схемы. Основным показателем состояния углеводного обмена является содержание глюкозы в крови. Нормальным является показатель от 4,4 до 6,6 миллимоля, что соответствует примерно одному грамму на литр крови.

Рис. 2.10.Блок-схема системы поддержания постоянной концентрации глюкозы в крови. Важнейший параметр – содержание глюкозы в крови – находится под двойным нейрогуморальным контролем. В ЦНС и в поджелудочной железе находятся детекторы уровня глюкозы в циркулирующей крови. При отклонении этого параметра от оптимального значения изменяется секреция гормонов, а также активность вегетативной нервной системы. Гуморальные и нервные сигналы поступают в различные органы, прежде всего в печень, где усиливаются или ослабляются процессы, направленные на нормализацию содержания глюкозы в крови. Поскольку в процессе биологической эволюции строго выполняется принцип Оккама, то сложность регуляции концентрации глюкозы свидетельствует о важности этого показателя для нормальной жизнедеятельности. Концентрация глюкозы в крови постоянно поддерживается в определенных узких границах. Выход за них субъективно ощущается как ухудшение самочувствия

Надо отметить, что достаточно широкий диапазон концентраций, который считается нормальным, является результатом усреднения по миллионам измерений, сделанных на протяжении последних десятилетий. У каждого же человека свой, индивидуальный диапазон нормальных значений значительно у же. Например, хорошо известно, что курение притупляет чувство голода. Это связано с тем, что уровень глюкозы в крови повышается. Выкуривание одной сигареты приводит к повышению уровня глюкозы примерно на 0,5 % от исходного уровня [47]. Следовательно, организм человека реагирует даже на такое маленькое изменение этой важнейшей константы крови – концентрации глюкозы.

Хроническое превышение ее верхней границы ведет к расстройству обмена веществ, т. е. к диабету. Снижение, даже кратковременное, концентрации глюкозы в крови ниже нижней границы нормы чревато потерей сознания и гибелью организма. Естественно, не низкое содержание глюкозы в крови само по себе является причиной ухудшения самочувствия, а недостаточное снабжение глюкозой головного мозга. Таким образом, падение содержания глюкозы в крови значительно опаснее, чем рост этого показателя. Поэтому уменьшает концентрацию глюкозы в крови только один гормон – инсулин, а повышают несколько гормонов.

Повышение содержания глюкозы в крови связано с повышенной секрецией глюкокортикоидов и адреналина – основных гормонов стресса (см. главу 4). Поэтому чувство голода можно приглушить интенсивной, но краткой мышечной работой. Например, в обеденное время, когда человек обычно уже успевает проголодаться, сделайте 30 приседаний за 30 секунд. Когда восстановится нормальное дыхание, прислушайтесь к собственным ощущениям – чувство голода исчезнет. Это произойдет потому, что такая физическая нагрузка вызывает усиление секреции адреналина и кортизола – гормонов, которые увеличивают содержание глюкозы в крови. Повысившийся уровень глюкозы будет воспринят рецепторами в ЦНС, сигнал от которых затормозит на время активность структур головного мозга, которые называются «центром голода».

Чувство голода возникает в результате поступления в мозг сигналов о снижении концентрации глюкозы в крови и нервных сигналов от пустого желудка

В этих структурах интегрируются импульсы от рецепторов, воспринимающих уровень глюкозы в крови и нервные импульсы от пустого желудка. Работа данных структур и вызывает субъективно ощущаемое чувство голода, и формирует пищевую потребность.

Активность центра голода после интенсивной краткой физической нагрузки будет подавлена только на некоторое время. Это связано с тем, что, несмотря на повысившуюся концентрацию глюкозы в крови, желудок все-таки остался пустым, о чем он продолжает сигнализировать благодаря нервным связям с ЦНС.

Для контроля уровня глюкозы в крови, как только что было сказано, в организме имеются специальные рецепторы. Они расположены как в периферических органах (в поджелудочной железе), так и в ЦНС – в гипоталамусе. Сигнал об изменении концентрации глюкозы в крови поступает из гипоталамуса к другим нервным центрам (в частности, к центру голода) и к эндокринным железам. Нервный сигнал, принятый центром голода в головном мозге, приводит к формированию пищедобывательного поведения. Нервные и гуморальные сигналы, поступившие к железам, изменяют синтез и секрецию гормонов, регулирующих обмен углеводов. Кроме того, по автономной нервной системе передаются сигналы, изменяющие активность периферических органов, важнейшим из которых является печень. Происходящие в ней процессы определяют состояние углеводного обмена.

Рассмотрим превращения углеводов, поступающих в организм с пищей (рис. 2.11).

Рис. 2.11.Схема превращения углеводов в организме (Е означает «энергия»). Поступление глюкозы в кровь происходит в результате того, что в желудочно-кишечном тракте углеводы (полисахариды) расщепляются до своей элементарной единицы – глюкозы, которая всасывается в кровь. Часть глюкозы запасается в форме гликогена (в печени и мышцах) и жиров. При необходимости гликоген легко расщепляется на молекулы глюкозы. Глюкоза транспортируется в клетки. Основной расход глюкозы связан с получением энергии. Для этого может расходоваться и сама глюкоза, и гликоген. Процесс получения энергии из глюкозы с участием кислорода (окислительное фосфорилирование) очень эффективен, но при интенсивной мышечной работе он прекращается уже через несколько секунд. Тогда для получения энергии используется гликолиз, при котором энергия получается из глюкозы или гликогена без участия кислорода. В ходе гликолиза образуется молочная кислота, поэтому постоянно идет процесс ее превращения в глюкозу (глюконеогенез). Глюконеогенез восстанавливает запасы глюкозы, превращая в нее не только молочную кислоту, но и жиры и при необходимости белки. Особенностью нервной ткани является то, что в отличие от других тканей энергия в ее клетках может быть получена только в результате окислительного фосфорилирования. Поэтому ЦНС исключительно чувствительна к недостатку глюкозы и кислорода. Незначительное снижение содержания глюкозы в крови ведет к ослаблению психических функций. Глюкокортикоиды, секреция которых увеличивается при стрессе, – единственная группа гормонов, которые активируют транспорт глюкозы в нейроны ЦНС