Углеводный обмен у детей, подчиняясь основным закономерностям, установленным у взрослых людей, имеет целый ряд своеобразных возрастных особенностей.
Углеводы — прежде всего горючий материал, потенциальная энергия которого используется организмом для претворения в кинетическую форму — тепло и работу. Углеводы имеют большое значение для теплообразования и теплорегуляции, а также сильно влияют на обмен белков, жиров и воды. Они являются одним из факторов, обеспечивающих нормальное щелочно-кислотное равновесие организма. Наконец, с углеводами поступают в организм и некоторые витамины.
Углеводы пищи, расщепленные, как указывалось выше, многочисленными карбогидразами пищеварительных соков до стадии моносахаридов (глюкозы, левулезы и галактозы), всасываются главным образом в тонких кишках; впрочем, не исключена возможность частичного поступления в общую циркуляцию и декстринов. У грудных детей, начиная с первых недель жизни, при всех способах вскармливания отмечается высокая усвояемость углеводов (около 98—99%). Об этом же говорят исследования и у старших детей.
Определить точно, какая часть углеводов пищи расщепляется за счет действия ферментов кишечника и всасывается здесь, вряд ли возможно, так как некоторая часть углеводов подвергается расщеплению за счет бактерийного брожения. При условии нормальной перистальтики кишечника в стуле здоровых детей не удается доказать наличия моносахаридов. При нарушении энергии ферментов пищеварительных соков, особенно часто при усилении перистальтики кишечника, содержимое последнего и даже стул содержат нерасщепленный сахар и крахмал.
Моносахариды в ворсинках кишечника под влиянием кишечной фосфатазы подвергаются фосфорилированию; часть моносахаридов в эпителиальных клетках превращается в глюкозу.
В крови сахар циркулирует главным образом в виде глюкозы; количество его здесь довольно постоянно, обнаруживаются сравнительно небольшие индивидуальные колебания в зависимости от возраста и других моментов. Натощак в крови грудных детей количество сахара колеблется около 0,07—0,09 г%, у более старших детей — около 0,08—0,1 г% и у детей в возрасте 12 — 14 лет — в пределах 0,09—0,12 г%. После приема углеводов количество сахара в крови нарастает на 50—75 и даже 100%; наступает так называемая пищеварительная гипергликемия.
Часть глюкозы распадается на воду и углекислый газ, что сопровождается освобождением энергии, которая и используется организмом. Большая часть всосавшихся углеводов синтезируется в гликоген, образуя депо последнего в печени и мышцах.
Гормон поджелудочной железы — инсулин — усиливает окисление углеводов и повышает способность печени откладывать гликоген.
Из приводимой схемы Рингер-Баумана (рис. 42) видно, что уровень глюкозы в крови пополняется поступлением сахара из кишечника, из гликогенных депо печени и мышц и, наконец, из безазотистого остатка дезаминированных в печени аминокислот.
При нормальном уровне сахара в крови глюкоза либо сгорает и, следовательно, используется на кинетические потребности организма, либо участвует в образовании жира; при повышении количества сахара в крови, например после приема пищи, происходит отложение его в печени и мышцах в виде гликогена, и, наконец, если концентрация сахара достигает в крови 0,2%, реже 0,15—0,16%, наступает выделение глюкозы с мочой — глюкозурия.
Рис. 42. Схема факторов, регулирующих концентрацию сахара в крови.
Некоторое представление о состоянии интермедиарного обмена углеводов дает изучение гликемической кривой периферической крови в период пищеварения. Максимальный подъем гликемической кривой наступает большей частью уже через 30 минут после приема пищи; через час кривая начинает снижаться и приблизительно через 2 часа возвращается к норме или отмечается даже кратковременная и незначительная гипогликемия; чем моложе ребенок, тем слабее выражена у него пищеварительная гипергликемия. Это указывает на повышенную выносливость детей к углеводам. Действительно, у грудного ребенка лактозурия наступает при назначении ребенку 3,5—4 г молочного сахара на 1 кг веса, тогда как у взрослого — уже при нагрузке 1 г на единицу веса. К различным углеводам выносливость у детей далеко не одинакова; она меняется в зависимости от индивидуальных особенностей ребенка, его возраста, состояния питания, состояния желудочно-кишечного тракта, от концентрации вводимого сахара, а также и от особенностей других одновременно назначаемых ребенку пищевых ингредиентов.
Восходящая часть гликемической кривой, по-видимому, отчасти отражает состояние желудочно-кишечного тракта, в частности всасывания моносахаридов, и главным образом характеризует процесс гликогенолиза. Нисходящий отрезок до некоторой степени характеризует функцию гликогенообразования (рис. 43, а). При повторной нагрузке сахаром при нормальном течении межуточных процессов углеводного обмена второго подъема, как правило, не бывает (рис. 43, б). Конечно, на гликемической кривой отражается совокупность весьма различных моментов обмена веществ, а не только одних углеводов.
Рис. 43. Гликемическая кривая у здорового ребенка.
а — при однократной нагрузке сахаром; б — при двукратной нагрузке сахаром.
Конфигурация сахарных кривых крови у детей отличается меньшим постоянством, чем у взрослых, и значительно видоизменяется в зависимости от характера даваемой ребенку пищи, главным образом от корреляции белков, жиров и углеводов. Это указывает на крайнюю лабильность и определенную напряженность углеводного обмена в детском возрасте.
Одним из продуктов интермедиарного расщепления сахара является молочная кислота. Гликолиз наиболее резко выражен в тканях, растущих особенно интенсивно, например в клетках эмбриона, новообразований и т. д. Чем моложе ребенок, тем интенсивнее протекает у него гликолиз и тем больше в крови его содержится молочной кислоты. У детей содержание молочной кислоты колеблется в зависимости от возраста ребенка от 14 до 19 мг%; при этом у детей 1-го года жизни молочной кислоты в крови содержится приблизительно на 30% больше, чем у взрослых. Во время переваривания пищи в кишечнике, при крике, а также весной при усилении энергии процессов роста процессы гликолиза усиливаются, и соответственно этому в крови увеличивается количество молочной кислоты.
Регуляция обмена углеводов и у детей осуществляется нервно-гуморальным путем; в этом процессе, кроме инсулина, участвуют гормоны гипофиза и надпочечников, соответствующие центры продолговатого мозга, волокна симпатической и парасимпатической системы, регулируемые корой головного мозга.
Некоторая часть углеводов пищи подвергается в кишечнике расщеплению не за счет действия ферментов пищеварительных соков, а путем брожения, вызываемого кишечными бактериями. Интенсивность последнего зависит от характера и сочетания углеводов, от особенностей среды, в которой они вводятся, и, наконец, от особенностей бактерийной флоры пищеварительного тракта. Сильнее всего бродит молочный сахар, затем свекловичный, питательный и, наконец, мука; два углевода вместе бродят слабее, чем один, три — слабее, чем два.
Брожение надо считать вполне физиологичной формой расщепления углеводов в кишечнике ребенка. Возникающие при этом в умеренном количестве низшие жирные кислоты даже полезны для организма: они возбуждают перистальтику кишечника, улучшают азотистый и минеральный обмены. Чрезмерно усилившееся брожение вредно, так как те же жирные кислоты, но в избыточном количестве, усиливают перистальтику, вызывают появление частого и жидкого стула, содействуют бактерийной инвазии в верхние отделы кишечника, угнетают нормальное течение обмена веществ и ухудшают усвоение продуктов кишечного переваривания.
Минимум углеводов, необходимый детям различного возраста, индивидуально весьма различен и в значительной мере зависит от количества и качества одновременно вводимых других пищевых ингредиентов.
В грудном возрасте на 1 кг веса должно вводиться около 10—12 г углеводов, за счет которых и должно покрываться около 40% всей калорийной потребности ребенка. В последующие годы количество углеводов в зависимости от индивидуальных особенностей ребенка колеблется от 10 до 15 г на 1 кг веса, причем за их счет покрывается уже до 50—60% всех вводимых калорий. В первом полугодии жизни вся потребность ребенка в углеводах покрывается за счет дисахаридов; с 6 месяцев возникает потребность в полисахаридах.