Обмен веществ у детей и подростков

Источник: «Питание юных спортсменов».
Автор: Н.Д. Гольдберг Изд.: Советский спорт, 2012 г.

Особенности обмена веществ у детей и подростков

Все живые организмы характеризуются двумя принципиальными особенностями: обменом веществ и энергии и способностью к воспроизведению. В детском возрасте происходят разнообразные изменения обменных процессов, при этом обмен веществ и энергии подвергается не только количественным, но и качественным изменениям. Каждому возрастному периоду соответствует состояние метаболизма, обеспечивающее оптимальное для роста и развития ребенка соотношение пластических и биоэнергетических процессов. У растущего ребенка постепенно изменяются соотношения между основными фазами метаболизма - катаболизмом и анаболизмом.

Особенности метаболизма у детей и подростков определяют следующие факторы:

1) специфические потребности в пластическом материале, обусловленные приростом массы тела и развитием органов;

2) изменение ряда метаболических путей и циклов на различных этапах роста, что определяется дерепрессией генов-регуляторов, индукцией или подавлением синтеза белков-ферментов;

3) развитие устойчивой нейроэндокринной регуляции обмена и возрастные изменения чувствительности тканей-мишеней к метаболическому действию гормонов;

4) смена периодов роста и дифференцировки тканей, не совпадающая по времени в различных органах;

5) изменение пропорций внутренних органов и мышечной ткани по отношению к массе тела;

6) увеличение энергетических резервов организма в процессе роста;

7) относительное уменьшение объема внутренней среды (внеклеточной жидкости) за счет увеличения клеточной массы.

Растущему организму присуще свойство, названное гомеорезисом, т.е. поддержание постоянства в развивающихся системах. Гомеорезис - это проявление генной регуляции роста и анаболической направленности обмена веществ и энергии в организме ребенка.

Обмен белков и нуклеиновых кислот

Развитие функций органов и систем прямо или косвенно связано с состоянием и метаболизмом белков. Интенсивное развитие организма характеризуется также сменой форм и организации ферментативных процессов, включая изменения тканевых ферментных спектров и молекулярных форм в пределах одной изоферментной группы. Ведущую роль при этом играют как генетическая программа, так и нейроэндокринная система.

Интенсивность синтеза белков определяется соотношением нуклеиновых кислот в тканях, при этом существует прямая зависимость между приростом массы тела, содержанием белка и соотношением РНК и ДНК. На первом году жизни ребенка содержание ДНК в тканях наиболее высокое, в дальнейшем ее синтез постепенно замедляется из-за снижения активности ДНК-полимераз. В сердечной мышце, например, содержание ДНК постепенно снижается к 15 годам и в дальнейшем не изменяется. В мозге содержание ДНК начинает снижаться уже в первые месяцы жизни, тогда как синтез белка и миелина нарастает. Угнетение репликации ДНК сочетается с нарастанием синтеза ДНК-зависимой РНК-полимеразы. Этим объясняется высокое содержание в тканях миокарда, мышц, печени рибосомальной РНК, причем оно не меняется от годовалого возраста до глубокой старости. В ткани головного мозга происходит постепенное снижение РНК от 1 года до 90 лет.

В тканях детского организма преобладают гидрофильные быстро обновляющиеся белки, и только к пубертатному периоду увеличивается количество склеропротеинов, отличающихся более жесткой структурой и меньшей гидрофильностью. В мышечной ткани с возрастом происходит быстрое накопление к периоду половой зрелости сократительных белков по сравнению с цитоплазматическими белками и миостроминами. Повышение концентрации коллагена в тканях в процессе роста связано с замедлением скорости его обновления, и скорость его синтеза превышает скорость образования других белков. Нарастает и жесткость структуры коллагена, что связано с большим значением коллагена в создании механической опоры органов. Содержание миоглобина в скелетных мышцах увеличивается у детей 7—11 лет до 7,9 г, 12-13 лет - до 8,4 г, 16-17 лет - до 10,5 г.

С возрастом изменяется белковый спектр плазмы крови. На 13-й неделе внутриутробного развития определяются уже 10 фракций белков плазмы (у взрослого человека можно обнаружить до 200 белков). Содержание общего белка в плазме при рождении составляет 47-55 г/л, с возрастом постепенно увеличивается, достигая к 14 годам уровня взрослого человека (табл. 2).

Таблица 2 Содержание общего белка и соотношение фракций белков сыворотки крови в зависимости от возраста (% к концентрации общего белка)

Возраст	Общий белок, г/л	Альбумины	Глобулины
			альфа1	альфа2	бета	гамма
Новорожденные	47-65	65,6	5,2	7,1	7,5	14,6
До 1 года	57-73	62,1	5,7	11,5	10,1	10,8
До 3 лет	59-79	62,4	5,2	10,8	9,5	12,3
До 6 лет	62-78	61,9	5,0	8,9	9,9	14,3
До 14 лет	67-91	63,3	5,6	6,7	9,4	15,1
Взрослые	65-85	53,8-62,1	2,7-5,1	7,4-10,2	11,7-15,3	15,6-21,4

Содержание гемоглобина в крови при рождении несколько выше, чем у взрослых, но к концу первого года жизни постепенно снижа­ется до 105-110 г/л. Со второго года жизни происходит повыше­ние концентрации общего гемоглобина, и в период полового со­зревания он становится таким же, как у взрослых.

В организме новорожденных детей 80-90% концентрации об­щего гемоглобина составляет фетальный гемоглобин (HbF, а2, Уг)> затем содержание его резко снижается и у детей старше 3 лет становится постоянным — 0,5-1,0%.

Обмен аминокислот у ребенка протекает весьма активно (осо­бенно в печени), обеспечивая поддержание процессов роста и раз­вития. К 2 годам активность процессов превращения аминокислот в печени приближается к уровню взрослых.

Для интенсивного синтеза белков в организме ребенка тре­буется достаточное количество полноценных белков, богатых незаменимыми аминокислотами. Потребность в белках у детей 4-6 лет — 3,5 г/кг массы тела в сутки, 7-11 лет — 3 г/кг, 12-15 лет — 2,5 г/кг. Суточная потребность детей школьного возраста в незаменимых аминокислотах составляет от 19 мг (гистидин) до 196 мг (лейцин).

Отсутствие или недостаточное количество хотя бы одной аминокислоты проявляется общими симптомами: прекращение роста, потеря веса, склонность к различным инфекционным заболеваниям, отрицательный азотистый баланс.

Азотистый баланс как один из важнейших показателей обмена белков в растущем организме всегда является положительным. Сте­пень ретенции азота (задержки азота в % от введенного с пищей) в организме прежде всего определяется периодом развития и пря­мо пропорциональна константе роста. Чем моложе организм, тем значительнее эта задержка (табл. 3).

Таблица 3 Ретенция азота у детей различного возраста

Возраст	Ретенция, %
З года	25,2
7-10 лет	20,5
11—13 лет	13,8
14-17 лет	11,0

Обмен углеводов и липидов

Обмен углеводов и липидов у детей практически не отличается от их метаболизма у взрослого человека. В первые дни жизни ребенка происходит стабилизация углеводного обмена и переход от анаэробного гликолиза, характерного для плода, к аэробному окислению. Уровень глюкозы в крови ребенка соответствует уровню взрослого человека. Однако у детей дошкольного и раннего школьного возраста имеется склонность к гипогликемии (понижению концентрации глюкозы в крови) при недостаточном ее поступлении с пищей. Это связано с несовершенством нейроэндокринной регуляции мобилизации гликогена печени и повышенной утилизацией глюкозы тканями. Утилизация глюкозы приходит к типу взрослых постепенно в возрасте 8-14 лет. Потребность в углеводах у ребенка довольно высока и составляет 10-15 г/кг массы тела для детей младшего школьного возраста и 15 г/кг и более старшего школьного возраста.

Каждому периоду онтогенеза человека свойственны особенности обмена липидов различных классов. Роль жиров в обеспечении энергетическим и пластическим материалом тем выше, чем меньше возраст ребенка. С момента рождения и до 6 лет размер адипоцитов (клеток жировой ткани) увеличивается в 3 раза, достигая размеров клеток взрослого человека в возрасте 12 лет. Количество адипоцитов увеличивается до 10-16-летнего возраста. Рост жировых депо происходит нелинейно, жир накапливается постепенно в течение первых 9 месяцев жизни, затем незначительный прирост к 7 годам. Далее вновь наблюдается рост жировых депо с резким накоплением в подростковом периоде, зависящим от пола ребенка. В онтогенезе изменяется не только структура жировой ткани, но и ее состав. Жировая ткань новорожденных содержит 56,5% воды и 35,5% липидов, у взрослого человека - 71,7% липидов и 26,3% воды. С возрастом ребенка увеличивается отношение «ненасыщенные жирные кислоты/насыщенные жирные кислоты»; жирнокислотный состав жировой ткани стабилизируется к 5 годам.

Обмен жиров у детей носит неустойчивый характер. При значительном расходе углеводов может иметь место истощение жировых запасов. У детей до 10 лет наблюдается повышенная склонность к образованию кетоновых тел - продуктов неполного окисления жирных кислот - и кетозу (снижению pH крови за счет накопления кетоновых тел). При этом уровень кетоновых тел в крови отражает состояние не только липидного, но и углеводного и белкового метаболизма.

Уровень холестерина в сыворотке крови при рождении в 3-4 раза ниже, чем у взрослых, причем как свободного, так и связанного. Значительный прирост концентрации холестерина (в 1,5-2 раза) за счет связанной формы происходит к концу первого года жизни. В дальнейшем к 12 годам уровень холестерина повышается за счет обеих его фракций. Более высокие изменения показателей липидного обмена возникают в период полового созревания и зависят от концентрации андрогенов и эстрогенов. У девочек установлены более высокие показатели в крови общего холестерина, холестерина в липопротеидах низкой плотности (ЛПНП) и липопротеидах высокой плотности (ЛПВП). С возрастом уровень ЛПВП снижается, ЛПНП - повышается. Уже у детей от 2 до 14 лет содержание ЛПНП существенно не изменяется, но у мальчиков 11-14 лет их концентрация ниже, чем у девочек, что связано с половыми различиями в гормональной регуляции обмена веществ.

Функциональные и метаболические особенности, присущие детям и подросткам, являются одними из факторов, определяющих физическую работоспособность и развитие аэробной и анаэробной производительности в онтогенезе.