BADAVIMO PATOFIZIOLOGIJA

Pirminis mitybos nepakankamumas – badavimas – dažnai pasitaiko ekonomiškai neišsivysčiusiose šalyse (trūksta maisto), karų, stichinių nelaimių atvejais, o taip pat seniems žmonėms, alkoholikams bei nesilaikantiems mitybos režimo asmenims. Badavimas gali būti fiziologinis – pvz., kai kurių gyvūnų badavimas žiemos miego metu (ežiai, starai, meškos) ir patologinis. Patologinis badavimas gali būti suskirstytas į absoliutų (negaunama nei maisto, nei vandens), visišką ( negaunama maisto, bet gaunama vandens), nevisišką ( kiekybinį) ir dalinį (kokybinį). Nevisišku badavimu vadinamas toks badavimas, kai organizmas gauna vvisas maisto medžiagas, tačiau maisto kaloringumas yra pernelyg mažas, o daliniu badavimu – kai organizmas gauna nepakankamai vienos ar kelių maisto medžiagų ( baltymų, riebalų, angliavandenių ar vitaminų), nors bendras maisto kaloringumas yra pakankamas.

Visiškai badaujant , kai organizmas negauna maisto medžiagų, tačiau gauna vandens, išgyvenimo trukmė priklauso nuo išorinių ir vidinių sąlygų. Visos išorinės aplinkos sąlygos, didinančios energijos eikvojimą, trumpina išgyvenimo trukmę badaujant. Tokioms sąlygoms priklauso žema aplinkos temperatūra, didelė drėgmė ir vėjuotumas ir pan. Vidinėms sąlygoms, lemiančioms išgyvenimo trukmę bbadaujant, priklauso organizmo riebalų ir baltymų atsargos, medžiagų apykaitos intensyvumas, amžius, lytis, nėštumas ir kt.

Dėl įvairių medžiagų apykaitos ypatumų organizmo sukauptų energetinių medžiagų atsargų sudėtis labai skiriasi nuo suvalgomo maisto medžiagų sudėties. Tipiško europiečio dietą sudaro 45% angliavandenių, 35-40% rriebalų ir 15-20% baltymų, tuo tarpu organizme angliavandeniai sudaro labai mažą sukauptų energetinių medžiagų dalį: 70 g kepenų glikogeno, 200 g raumenų glikogeno ir 20 g kraujyje esančios gliukozės energetinė vertė tesudaro tik 4620 KJ (1100 kkal) ir šios energijos nepakanka patenkinti net 1 dienos organizmo energijos poreikiui. Sukauptas glikogenas yra labai svarbus energijos smegenims šaltinis, aprūpinantis jas būtinu gliukozės kiekiu laikotarpiu tarp vakarienės ir pusryčių. Toks santykinai nedidelis angliavandenių kiekis organizme kaupiamas ne tik dėl to, kad jų energetinė vertė (16,8 J, arba 4 kkal) yra žymiai mažesnė, negu riebalų ( 37,8 J, arba 9 kkal), bet ir dėl to, kad, kaupiantis glikogenui, kaupiasi ir daug vandens (4 ml kiekvienam glikogeno gramui). Taigi, sukaupus angliavandenių atsargų pavidalu tą patį kkalorijų kiekį, kurį sukaupia riebalų atsargos, kūno masė turėtų būti bent 8 kartus didesnė. Todėl didžiausias organizmo energijos atsargas sudaro riebalai, kaupiami triacilglicerolių pavidalu. Normalaus nenutukusio žmogaus kūno riebalai sudaro apie 20% jo kūno masės, o jų energetinė vertė – apie 130000 – 140000 kkal, kas sudaro apie 80% visų organizmo energijos atsargų. Tokio kalorijų kiekio, žmogui visiškai badaujant, turėtų užtekti apie 2 mėnesiams. Nutukusio žmogaus riebalų atsargų energetinė vertė gali siekti 500000 kkal, kurių badaujant (teoriškai) galėtų pakakti net vvisiems metams.

Tenka pastebėti, kad gyvenimo trukmė visiškai badaujant priklauso ne tiek nuo riebalų ir angliavandenių atsargų praradimo, kiek nuo baltymų kiekio sumažėjimo organizme. Didžiausias baltymų kiekis yra raumenyse ( apie 10 kg), kurių energetinė vertė yra apie 168000 KJ, arba 40000 kkal. Atsižvelgiant į tai, kad baltymai yra labai svarbus visų organizmo ląstelių struktūrinis elementas, sumažėjus jø kiekiui 30-50%, atsiranda nesuderinami su gyvybe organizmo pokyčiai, nepaisant dar likusių riebalų atsargų.

Kitas labai svarbus faktorius, nuo kurio priklauso gyvenimo trukmė visiškai badaujant, yra pagrindinės apykaitos intensyvumas. Jį lemia kūno paviršiaus plotas, tenkantis kūno masės vienetui. Kuo šis santykis mažesnis, tuo mažiau energijos reikia normaliai kūno temperatūrai palaikyti ir tuo ilgesnė išgyvenimo trukmė. Suaugęs žmogus, visiškai badaudamas, vidutiniškai išgyvena 60-70 parų ( tai priklauso nuo amžiaus, lyties, riebalų atsargų organizme ir kt.). Labai trumpai gyvena badaujantys naujagimiai.

Visiškai badaudamas žmogus gyvena savo vidinių energijos atsargų dėka.

Medžiagų apykaitos pokyčiai tokio badavimo metu galėtų būti suskirstyti į 3 periodus: 1) neekonomiško energijos eikvojimo periodas ( 2-4 dienos); 2) maksimalaus prisitaikymo periodas (40-50 dienų); 3) audinių irimo, organizmo intoksikacijos ir žuvimo periodas (3-5 dienos). (Jei badavimas naudojamas kaip gydymo priemonė, gali būti skiriami tokie periodai: 1) padidėjusio apetito periodas (2-4 dienos), 2) acidozės ir silpnumo periodas ( 33-10 dienos) ir 3) kompensacijos periodas (10-20 dienos), kai pagerėja savijauta, praeina silpnumas. Trečiosios tokio badavimo savaitės pabaigoje atsiranda vilko apetitas (bulimija), kas yra signalas badavimą nutraukti. Tokio badavimo metu kūno masė kasdien mažėja 100-200 g).

Vienas iš ankstyviausių badavimo požymių yra alkis, kuris po kelių badavimo dienų dėl alkio centro perdirginimo praeina. ( Šiaip jau sotumo pojūtį lemia: 1) skrandžio ištempimas ir gausi aferentinė impulsacija į pagumburį; 2) pavalgius kraujyje pagausėja cholecistokinino ir insulino, kurie veikia pagumburį ir sukelia sotumo pojūtį; 3) pagumburyje, veikiant sotumą sukeliantiems hormonams, sumažėja neuropeptido Y (NPY) kiekis, kurio kiekio didėjimas sukelia alkio pojūtį. Sotumo jutimui turi įtakos ir grįžtamieji (atgaliniai) signalai iš adipocitų. Adipocite susikaupus pakankamam triacilglicerolių kiekiui, jis pradeda sekretuoti hormoną leptiną, kuris jungiasi su pagumburio branduolių receptoriais ir mažina NPY kiekį, dėl ko suaktyvinama sotumo centro funkcija).

Badaujant palaipsniui mažėja kūno masė – greičiausiai pirmajame ir trečiajame perioduose, lėčiau – antrajame. Įvairūs organai ir audiniai nevienodu greičiu praranda savo masę: labiausiai mažėja riebalinis audinys ( iki 97%), mažiau ramenys, blužnis, kepenys, mažiausiai – nervinis audinys (3,9%) ir širdis (3,6%).

Visiškai badaujant, organizme vyksta tipiški endokrininių liaukų veiklos pokyčiai ir dėl to atsiranda medžiagų apykaitos sutrikimai.

Visiškai negaunant maisto, mažėja gliukozės koncentracija kraujyje, dėl to sumažėja insulino, oo padidėja gliukagono sekrecija, kuris aktyvina adenilatciklazę ir suaktyvėja glikogenolizė . Stresiniai stimulai skatina katecholaminų, kortikotropino ir gliukokortikoidų sekreciją, kas aktyvina glikogenolizę, lipolizę ir gliukoneogenezę.

Pirmąją badavimo parą gliukozės koncentracija kraujyje palaikoma skylant kepenų glikogeno atsargoms, ir ją pirmiausia savo poreikiams panaudoja smegenys (apie 140 g per dieną), kiek mažiau – kiti audiniai . Tuo pat metu kitus organus ir audinius (raumenis, širdį, kepenis, inkstus ir kt.) pradedama aprūpinti energija, gaunama iš riebalinio audinio – riebiosiomis rūgštimis, atsipalaiduojančiomis suintensyvėjusios lipolizės metu.

Organizme glikogeno atsargų užtenka tik maždaug vienai parai. Jam pasibaigus, gliukozės šaltiniu tampa aminorūgštys. Sumažëjus insulino ir padaugėjus gliukagono bei kortizolio kraujyje, skatinama gliukoneogenezė. Kepenys iš kraujo intensyviai savinasi alaniną, kuris pradžioje būna pagrindinis gliukoneogenezės substratas. Kortizolio poveikyje raumenyse suintensyvėja proteolizė ir iš jų atsipalaidavusios aminorūgštys kepenyse papildo gliukoneogenezei reikalingų medžiagų kiekį. Šį procesą rodo neigiamas azoto balansas, organizmas per parą netenka 10-12 g azoto ( t.y., per parą suskyla 75-100 g baltymų).

Apart suaktyvėjusios gliukoneogenezės, badaujančiame organizme intensyvėja ir lipolizė, susidaro laisvųjų riebiųjų rūgščių (LRR) perteklius kraujyje, kuris, stokojant insulino ir esant gliukagono pertekliui, hepatocitų mitochondrijose virsta ketoninėmis medžiagomis. Trečiąją badavimo dieną kepenys riebiųjų rūgščių sunaudoja dvigubai daugiau, negu badavimo pradžioje, ir jose per parą pasigamina 75-100 g ketoninių medžiagų.

Vykstant tokio

intensyvumo gliukoneogenezei ir proteolizei, kokia ji būna badavimo pradžioje, žmogaus organizmas per 4-6 savaites prarastų 30-50% kūno baltymų (tai jau yra su gyvybe nesuderinamas pokytis) ir tai įvyktų žymiai anksčiau, negu būtų išnaudotos riebalų atsargos. Tuo tarpu tiriant ilgai badaujančius nutukėlius (6 savaitės ir ilgiau) gydomojo badavimo ligoninėje metu, ypatingų patologinių pasekmių neatsiranda. Tai lemia organizmo adaptacinių mechanizmų įsijungimas, lemiantis laipsnišką baltymų irimo mažėjimą ( baltymų irimas sumažėja iki 20 g per parą jau antrajame badavimo periode). Mažėjant baltymų irimui, llygiagrečiai mažėja ir gliukoneogenezė. Taigi, ilgai badaujant greitai turėtų atsirasti didelė hipoglikemija, dėl ko turėtų sutrikti smegenų funkcijos. Praktiškai pasirodė, kad ilgo badavimo metu pradžioje (pirmomis dienomis) gliukozės koncentracija kraujyje sumažėja ir toliau nekinta, kas nėra žalinga smegenų funkcijai. Labai sumažėjus gliukozės gamybai iš baltymų, organizmas adaptuojasi ir pagrindiniu smegenų energijos šaltiniu tampa ketoninės medžiagos – jos gali patenkinti daugiau nei 50% energetinių smegenų poreikių. Jau antrą badavimo dieną smegenyse suaktyvėja ketonus oksidinantis fermentas – hidroksisviesto rūgšties dehidrogenazė. Hiperketonemija ilgo bbadavimo metu ne tik padeda smegenims apsirūpinti energija, bet yra ir signalas raumenims, dėl ko juose mažėja proteolizė.

Antrajame badavimo periode organizmas adaptuojasi naujoms egzistavimo sąlygoms, jo pagrindinė medžiagų apykaita sumažėja 15-20%. Manoma, kad tokio medžiagų apykaitos sulėtėjimo priežastis yra tiroksino aapykaitos pokyčiai, kur badaujant didesnė jo dalis, užuot virtusi aktyvesniu trijodtironinu, virsta neaktyvia “atbuline” trijodtironino forma (rT3). Tą lemia fermento 5-dejodinazės aktyvumo sumažėjimas.

Šio badavimo periodo trukmė priklauso nuo riebalinio audinio kiekio organizme: kuo daugiau riebalų, tuo jis tęsiasi ilgiau, nes pagrindinis energijos šaltinis šiame periode yra riebalai. Reikia pasakyti, kad organizmas prisitaiko pakartotiniems badavimams: pakartotinių badavimų metu padidėja žmogaus atsparumas badavimui, pailgėja išgyvenimo trukmė.

Išsekus riebalų atsargoms, prasideda trečiasis badavimo periodas, kuomet organizmas energiją gauna skylant baltymams. Pradžioje skyla raumenų, jungiamojo audinio baltymai, vėliau – gyvybiškai svarbių organų – širdies, smegenų, plaučių, kraujo – baltymai, kurių irimas trikdo gyvybiškai būtinas funkcijas ir organizmas žūva.

Visiškai badaujant, be aprašytų endokrininių ir medžiagų apykaitos sutrikimų, pasireiškia ir daugybė kitų patofiziologinių pokyčių, priklausančių nuo individualių oorganizmo ypatybių, jo atsparumo badavimui. Mažėjant kūno masei, sutrinka vandens apykaita, dėl hipoproteinemijos vanduo kaupiasi tarpląsteliniame audinyje, susidaro kacheksinės brankos. Trūkstant baltymų, sutrinka imuninis reaktyvumas, mažėja imunoglobulinų sintezė, silpsta T limfocitų, NK ląstelių funkcijos, mažėja peptidinių hormonų sekrecija. Kraujyje mažėja K, Na, Mg koncentracija. Ilgai badaujant, sutrinka rūgščių-šarmų pusiausvyra, atsiranda metabolinė ketoacidozė. Dažnai pasireiškia hiperurikemija, kurią lemia -hidroksisviesto rūgšties koncentracijos padidėjimas kraujyje, dėl ko padidėjusi jos sekrecija inkstų kanalėlių epitelyje nustelbia šlapimo rūgšties išskyrimą. Tai gali sukelti podagros priepuolius ir ššlapimo rūgšties akmenų susidarymą inkstuose.

Visiškai badaujant, sumažėja kraujo spaudimas. Išsekus gyvybiškai svarbių organų baltymams, mirštama dėl plaučių uždegimo, išsivystančio dėl kvėpavimo raumenų funkcijų sutrikimo.

Kai kurių būklių metu organizmo reagavimas į badavimą būna pakitęs, stipresnis ir greitesnis. Itin ryškūs gliukozės ir ketoninių medžiagų apykaitos pokyčiai kraujyje būna nėštumo metu ir alkoholikams.

Nėštumo metu pagrindinis vaisiaus energijos šaltinis yra motinos organizmo gliukozė, nes riebiosios rūgštys beveik nepraeina pro placentą. Vaisius gliukozės vartoja daug ir dideliu greičiu – 6 mg/kg/min., tuo tarpu suaugęs žmogus – tik 2 mg/kg/min. Be gliukozės, pro placentą yra aktyviai pernešamos ir amino rūgštys, kurios naudojamos vaisiaus baltymų sintezei. Kadangi vaisius savo apykaitai suvartoja daug motinos gliukozės, tai, motinai visiškai badaujant, nėščiosios kraujyje greitai labai sumažėja gliukozės koncentracija, dėl ko atsiranda didelė hipoinsulinemija ir ketozė. Ketozė nėščiosios organizme labai žalingai veikia vaisių: ketoninės medžiagos patenka į vaisiaus kraujo apytaką ir toksiškai veikia vaisiaus smegenis, sutrikdydamos jo psichinį vystymąsį.

Geriant daug alkoholio ir beveik nevalgant, labai greitai išsivysto ketoacidozė, kraujo pH dažnai sumažėja iki 7,2, labai sumažėja gliukozės koncentracija, nes alkoholis slopina pagrindinius gliukoneogenezės fermentus kepenyse, be to, alkoholis skatina ketoninių medžiagų sintezę, tiesiogiai aktyvindamas lipolizę, slopindamas Krebso ciklą ir aktyvindamas riebiųjų rūgščių oksidinimą mitochondrijose. Norint sumažinti ketoacidozę alkoholikams, reikia švirkšti gliukozės tturinčių tirpalų.

Taigi, visiškas badavimas yra tipiškas patologinis procesas, kurio metu organizmas adaptuojasi naujoms gyvenimo sąlygoms, siekiant taupyti gyvybiškai svarbias organizmo struktūras, eikvojant mažiau svarbias. Prisitaikymo periode pagrindinis organizmo energijos šaltinis yra ketoninės medžiagos, susidarančios iš riebiųjų rūgščių, o baltymai šiame periode yra taupomi ir tai prailgina gyvenimo badaujant trukmę.

Absoliutus badavimas – badavimas be vandens – ištveriamas ir vyksta žymiai sunkiau, žmogaus išgyvenimo trukmė žymiai trumpesnė – apie 7 dienas. Vystosi autointoksikacija audinių griuvimo produktais.

Kiekybinis badavimas (nevisiškas) atsiranda tada, kai organizmas ilgą laiką gauna nepakankamą energetiniams poreikiams patenkinti kalorijų kiekį (pvz., vietoje 2500-3500 kcal gauna 1500 kcal). Kiekybinio badavimo pradžioje atsiranda prisitaikomieji reiškiniai: sumažėja pagrindinė apykaita ( net labiau, negu visiško badavimo metu – 30-35% vietoje 10-12%). Organizmas pradeda labai ekonomiškai eikvoti energijos resursus. Labai anksti pradeda mažėti kūno masė, vystosi hipotermija, raumenų silpnumas, hipodinamija, hipoproteinemija, hipogamaglobulinemija. Vėliau labai žymiai sumažėja kūno masė (50%), didėja hipoproteinemija (40-50 g/l), vystosi pabrinkimai, ascitas, bradikardija, hipotenzija, endokrininių liaukų atrofija, silpsta imuninis reaktyvumas (dažniau sergama dizenterija, tuberkulioze, pneumonijomis ir kt.). Vystantis alimentinei distrofijai atsiranda komos būklė.

Kokybinis (dalinis) badavimas atsiranda tada, kai maiste trūksta kurios nors sudedamosios dalies. Trūkstant angliavandenių, kepenyse aktyvėja ketogenezė, nes, kepenyse sumažėjus glikogeno, prasideda lipolizė. Trūkstant riebalų, juos, kaip energijos šaltinį, ggali pakeisti angliavandeniai ir baltymai, tačiau organizmas kasdien turi gauti 4-6 g nesočiųjų riebiųjų rūgščių ( arachidono, linolio ir linoleno), kurių organizmas nesintezuoja, be to, su riebalais organizmas pasisavina vitaminus A, D, E ir K, todėl riebalų badas sukelia ir vitaminų badą. Baltymų badas atsiranda tuomet, kai su maistu patenkantieji baltymai neužtikrina azoto balanso ir atsiranda neigiamas jo balansas. Organizmo poreikiai baltymams nevienodi : jie priklauso nuo organizmo fiziologinės būklės bei nuo baltymų kokybės (tik piene, mėsoje ir kiaušiniuose yra visos nepakeičiamos amino rūgštys). Trūkstant maiste nors vienos nepakeičiamos amino rūgšties, atsiranda būdingi sutrikimai. Ilgai trunkantis neprivalgymas, ypač trūkstant baltymų, sukelia alimentinę distrofiją.