Въглехидратите, протеините и мазнините са от съществено значение за поддържането на здравето, растежа, размножаването, имунитета и изцелението. Дефицитът или излишъкът от някое от тези хранителни вещества може да компрометира тези процеси, което води до лоши здравни резултати, които варират в зависимост от въпросния макронутриент и етапа на живот на засегнатото лице.

хранене

През последните десетилетия изследванията върху храненето и болестите често се фокусираха върху проблемите, причинени от диети, които осигуряват недостатъчен прием на протеини, калории или микроелементи. Понякога са подходящи опасенията, че такива дефицитни диети могат да доведат до лош растеж и развитие или да доведат до загуба на тегло при възрастни хоспитализирани лица. Излишъкът от макронутриенти обаче е далеч по-голяма заплаха за здравето и благосъстоянието в развитите страни, както и в много развиващи се страни. Промяната в хранителните навици се превърна в движеща сила зад често срещаните хронични заболявания.

Тази глава се фокусира върху основите на макронутриентите - техните роли, източници и изисквания. Всички макронутриенти осигуряват енергия. Въглехидратите и протеините осигуряват 4 kcal/g, а мазнините - 9 kcal/g. Единственото друго хранително вещество, което доставя енергия, е алкохолът, допринасящ за 7 kcal/g.

Въглехидратите под формата на нишесте и захари са основният енергиен източник в човешката диета, като обикновено осигуряват 50% или повече от общите калории. Храните, съдържащи въглехидрати, могат да бъдат класифицирани по няколко клинично значими начина:

Прости срещу сложни въглехидрати

Терминът прости въглехидрати се отнася до монозахариди и дизахариди. Общите монозахариди включват глюкоза и фруктоза, докато обикновените дизахариди включват захароза и лактоза. Фигура 1, Фигура 2 и Фигура 3 представляват химичните структури на глюкозата, фруктозата и захарозата. Храните с високо съдържание на прости въглехидрати включват плодове, трапезна захар и мляко.

Фигура 1: Глюкоза (монозахарид)

Фигура 2: Фруктоза (монозахарид)

Фигура 3: Захароза (дизахарид)

Комплексни въглехидрати се отнася до полизахариди и включва нишесте, гликоген и фибри. Нишестето и фибрите се намират в растителните храни, а следите от гликоген се намират в храни на животинска основа, включително мускулна и чернодробна тъкан. Целулозата и амилозата (фигури 4 и 5) са примери съответно на фибри и нишесте. Храните с високо съдържание на нишесте и фибри включват зърнени храни, бобови растения и нишестени зеленчуци (имайте предвид, че цели плодове също са с високо съдържание на фибри, макар и не нишесте).

Фигура 4: Целулоза

Фигура 5: Частична структура на амилозата

Рафинирани срещу нерафинирани въглехидрати

Рафинирането е процес, при който влакнестата външна обвивка на трици и богатият на хранителни вещества зародиш на зърната се отстраняват. Чрез този процес кафявият ориз се превръща например в бял ориз, или пълнозърнестото се превръща в бяло брашно, което значително намалява съдържанието на фибри и хранителни вещества. Имайте предвид, че храната може да бъде богата на сложни въглехидрати, но също така да бъде рафинирана. Белият ориз и белият хляб например са рафинирани зърнени продукти, но те запазват сложните си въглехидрати.

Диетичните фибри се отнасят до въглехидрати, които се противопоставят на храносмилането в тънките черва на човека. Фибрите се намират изключително в растителни храни, включително плодове, зеленчуци, бобови растения, ядки, семена и пълнозърнести храни и се срещат в два вида: Разтворим фибрите набъбват в контакт с течности, докато неразтворим фибрите не.

Диетите с високо съдържание на въглехидрати и фибри и ниско съдържание на мазнини и холестерол имат клинична полза при профилактика и лечение на няколко заболявания, включително затлъстяване, диабет, сърдечни заболявания и хипертония. Диетичните фибри насърчават ситостта и приемът им е обратно свързан с телесното тегло и телесните мазнини. [1] По-високият прием на фибри също изглежда има благоприятен ефект върху чревната микробиота. [2], [3] Повечето американци консумират недостатъчно фибри.

Гликемичен индекс.Гликемичният индекс (GI) е представен за първи път през 1981 г. като средство за количествено определяне на ефектите на богатите на въглехидрати храни върху концентрацията на глюкоза в кръвта. [4] GI на храната се определя чрез хранене на порция, съдържаща 50 g въглехидрати, на 10 здрави хора след гладуване през нощта. Кръвната глюкоза се тества на интервали от 15 до 30 минути през следващите 2 часа и резултатите се сравняват с тези, получени чрез хранене със същото количество глюкоза или бял хляб. GI под 100 означава, че храната има по-малък ефект върху кръвната захар в сравнение с глюкозата. По-голямото число означава, че изпитваната храна има по-голям ефект. [4]

Различията между различните видове въглехидрати са клинично важни. Диетите с високо съдържание на захари и рафинирани въглехидрати могат да повишат плазмените концентрации на триглицериди. Някои проучвания показват намаляване на триглицеридите с диети с нисък GI [5], докато други проучвания съобщават за намаляване на общия и HDL холестерол, без ефект върху триглицеридите. [6]

В проучвания на лица с диабет, мета-анализ на 11 предишни проучвания показва, че диетите, наблягащи на храни с нисък ГИ, намаляват хемоглобина А1с (основната клинична мярка за дългосрочен контрол на кръвната захар) с около 0,5 процентни пункта. Проучванията показват подобна полза както за диабет тип 1, така и за тип 2 [7].

Въпреки че диетичните въглехидрати осигуряват глюкоза, наличните данни сочат, че хората, които консумират приблизително 3 порции пълнозърнести храни на ден, имат 20-30% по-нисък риск от развитие на диабет тип 2, отколкото хората, консумиращи

Непоносимост към лактоза. Непоносимостта към някои видове въглехидрати е често срещана и може да имитира медицински нарушения. Лактазата, ензимът в йеюнума, който разцепва млечната захар лактоза, обикновено изчезва някъде след възрастта на отбиването. Неговото изчезване е постепенно и изключително различно във възрастта на настъпване. За някои ензимът изчезва в ранното детство; при други тя отслабва в късната зряла възраст. Неперсистирането на лактазата някога се е считало за ненормално състояние, наричано непоносимост към лактоза. Сега е известно, че това е биологичната норма, срещаща се при по-голямата част от индивидите. За повечето бели обаче лактазата се запазва през целия живот, състояние, посочено като персистиране на лактазата.

След изчезването на лактазата консумацията на мляко или други продукти, съдържащи лактоза, може да причини подуване на корема, спазми, диария и метеоризъм, което може да бъде объркано с редица стомашно-чревни заболявания. [14] Някои власти съветват хората с тези симптоми да ограничат консумацията на продукти, съдържащи лактоза, до малки количества, консумирани през целия ден, или да използват не млечни напитки на растителна основа или третирани с лактаза млечни продукти. След възрастта на отбиването обаче няма хранителни изисквания нито за мляко, нито за заместители на млякото и включването им в диетата се основава на предпочитанията, а не на хранителните нужди.

Дефицит на сукраза. Това състояние е рядко сред широката общественост. Съобщава се при възрастни с бъбречни калкули [15], а едно проучване установява дефицит на захараза при 31% от популацията на лица с ХИВ. [16]

Флактозна малабсорбция. Флактозната малабсорбция може също да причини значителни стомашно-чревни симптоми (напр. Подуване на корема, спазми, осмотична диария), които може да не реагират на лекарства или хирургични интервенции. [17] Въпреки това, фруктозната малабсорбция е вероятно да бъде проблематична само за лица, консумиращи концентрирани количества от тази захар (напр. Напитки с царевичен сироп с високо съдържание на фруктоза), за разлика от тези, които ядат разумни количества плодове. [18] Изглежда, че малабсорбцията е проблем главно при приема на фруктоза над 25 g на хранене, въпреки че при пациенти с функционално заболяване на червата може да настъпи малабсорбция с количества

Протеинът поддържа поддържането и растежа на телесните тъкани. Аминокиселините, които изграждат протеините, се използват за синтеза на нуклеинови киселини, клетъчни мембрани, хормони, невротрансмитери и плазмени протеини, които обслужват транспортните функции и упражняват колоидното осмотично налягане, необходимо за поддържане на течността в съдовото пространство. Протеинът е и вторият по големина енергиен запас, втори по мастна тъкан поради голямото количество мускулна тъкан, която е лабилен източник на аминокиселини за глюконеогенеза, въпреки че въглехидратите (под формата на гликоген) се използват между храненията като основен източник.

Съветът по храните и храненето на Медицинския институт установи, че 9 аминокиселини са незаменими за всички възрастови групи. [21] Те трябва да бъдат получени от диетата, за да осигурят количества, необходими за поддържане на здравето, въпреки че тялото в различна степен синтезира както незаменими, така и несъществени аминокиселини. Основните аминокиселини са:

По време на растежа и при различни болестни състояния, няколко други аминокиселини (аргинин, цистеин, глутамин, глицин, пролин, тирозин) се считат за условно необходими. [22] Този термин се прилага, когато ендогенният синтез не може да отговори на метаболитните нужди (например при специални патофизиологични обстоятелства, включително недоносеност при кърмачета и тежък катаболен стрес при възрастни). [22]

Ефектите на някои условно незаменими аминокиселини могат да представляват интерес за клиницистите, участващи в грижите за критично болни пациенти. Един от тях е глутаминът, предшественик както на аденозин трифосфат (АТФ), така и на нуклеинови киселини. [23] Изчерпването на глутамин чрез хиперкатаболно/хиперметаболитно заболяване може да доведе до гладуване на ентероцити и имуноцити [24], а обогатяването на глутамин от ентерално или парентерално хранене ограничава загубата на азот и подобрява резултата (значително намаляване на бактериемията, сепсиса и престоя в болница) при критично болни пациенти, които са след операция или в интензивното отделение. [25], [26] В допълнение, глутаминът значително увеличава плазмените концентрации на таурин, [27] аминокиселина с антихипертензивни, антиаритмични и положителни инотропни ефекти. [25] Това може да е важно за пациенти с хронично бъбречно заболяване, при които ниските вътреклетъчни концентрации на таурин са често срещани и които са изложени на висок риск от сърдечни събития.

Цистеинът е условно необходима аминокиселина при кърмачета, която може да насърчи задържането на азот при незрели бебета [28]. Като предшественик на глутатиона, цистеинът също играе важна роля в антиоксидантната защита и регулирането на клетъчните събития (включително генна експресия, синтез на ДНК и протеини, клетъчна пролиферация и апоптоза, предаване на сигнали, производство на цитокини и имунен отговор). [29] Пациентите с чернодробно заболяване не могат да отговорят на изискванията си за цистеин поради намалена активност на транссулфурационните пътища. [21] Значението на цистеина се подчертава и от ролята му в синтеза на N-ацетилцистеин, предшественик на глутатион с важни клинични и превантивни ефекти. Те включват намаляване на риска от обостряния и подобряване на симптомите при пациенти с хроничен бронхит [30], значително намаляване на риска от индуцирана от радиоконтраст нефропатия [31] и намаляване на експресията на редица маркери за рак при хората. [32] Пациентите с цироза могат да се възползват от добавки със специфични (напр. Разклонена верига) аминокиселини (вж. Глава Цироза).

Някои състояния могат да бъдат причинени или влошени от излишък на протеин, особено животински протеин. Те включват остеопороза, камъни в бъбреците, хронични бъбречни заболявания и вероятно някои видове рак. Храната от растителни източници може да достави протеини в количество и качество, подходящи за всички възрасти. [33], [34]

Основната разлика между диетите, осигуряващи животински протеини, и тези, които осигуряват растителни протеини, изглежда е, че докато растителните храни съдържат всички незаменими аминокиселини, някои са ограничени в лизин или сяра-съдържащи аминокиселини. Аминокиселините, предоставяни от различни растителни храни, обаче са склонни да се допълват взаимно и не е необходимо умишлено да се комбинират храни. [35] Естествените комбинации от храни в типичните вегетариански диети осигуряват повече от достатъчно количество пълноценни протеини. Соевите продукти осигуряват протеин с биологична стойност толкова висока, колкото тази на животинския протеин. Тъй като растителните източници на протеини не съдържат холестерол и са с ниско съдържание на наситени мазнини и осигуряват диетични фибри и различни фитохимикали, те представляват предимства пред животинските протеинови източници.

Нуждите от протеин се увеличават при определени условия. Те включват тежко остро заболяване, нараняване от изгаряне и краен стадий на бъбречно заболяване (вж. Главите "Изгаряния и бъбречни заболявания в краен стадий"). В някои проучвания на обитатели на домове за възрастни, недостигът на протеини се очертава като проблем при тези, които не ядат нормални количества храна. [36] Изискванията към протеини за спортисти за сила и издръжливост могат да варират от 1,2 - 1,7 g/kg/ден. [37] Дори при тези нива на прием на протеини, растителните източници на протеин са достатъчни. Тъй като много пациенти имат въпроси относно получаването на адекватни протеини, а някои може да търсят храни с високо съдържание на протеини или продукти, които имат вредни последици, е важно да се осигури увереност, че няма изискване за животински протеин.

Нуждите от протеини се влияят от етапа на живота. Нуждите от протеини са най-високи през годините на растеж, като кърмачетата до 12 месеца и децата на възраст от 1 до 3 години изискват съответно 1,5 g/kg и 1,1 g/kg. Изискванията за протеини остават високи спрямо нуждите на възрастните през периода от растеж до пубертета (на възраст от 4 до 13 години), при 0,95 g/kg, и са намалени до нива почти за възрастни (0,85 g/kg) от 14 до 18 години на възраст. Бременността и кърменето също увеличават нуждата от протеини до 1,1 g/kg тегло на майката за бременност за първите и 1,3 g/kg за вторите. [38]

За здрави възрастни, прогнозното средно изискване (EAR), определено от Института по медицина (IOM), е значително по-ниско (0,66 g/kg/d), съответно 47 и 38 g на ден за мъже и жени. [35] Освен това приемът на адекватни протеиносъхраняващи калории (виж по-долу) позволява поддържане на чиста телесна маса приблизително на това ниво на прием. [33] Повечето възрастни в западните страни консумират повече протеин от препоръчаната EAR и препоръчителната дневна доза (RDA) от 0,66 g/kg/d и 0,8 g/kg/d, съответно. В проучването 2011/2012 „Какво ядем в Америка“ възрастните мъже и жени консумират средно 98,8 и 68,1 g протеин на ден, съответно. [39] Тези суми са приблизително два пъти повече от EAR. Прекомерният прием може да допринесе за риск от някои хронични заболявания (вж. По-долу).

Адекватността на енергията щади протеините. Когато се обмислят нуждите от протеини, е важно да се вземе предвид броят на калориите, налични за пестене на азот (т.е. калории както от въглехидрати, така и от протеини). Съотношение от 150 непротеинови калории на грам азот (осигурено от 6,25 g протеин) се счита за достатъчно за пестене на протеини. По този начин здрава 60-килограмова жена, консумираща 0,8 g протеин на килограм телесно тегло, би консумирала приблизително 7,7 g азот и ще изисква приблизително 1152 калории, за да остане в азотно равновесие. Без тези енергийни източници протеините ще се дезаминират и ще се използват за задоволяване на енергийните нужди. При заболяване, пестенето на протеини не се проявява в значителна степен (вж. По-долу). [40]

Болестта причинява белтъчен катаболизъм и засяга интерпретацията на стойностите на серумния протеин. При добре хранени индивиди, страдащи от леко до умерено заболяване, в краткосрочен план може да възникне отрицателен азотен баланс, главно в скелетните мускули. Съхранението на протеини ще бъде възстановено, след като апетитът, приемът и активността възобновят нивата преди заболяването. В този контекст не се изисква допълнителен хранителен протеин.

При пациенти с метаболитен стрес, както неадекватните, така и прекомерните протеини могат да причинят проблеми. Дори кратките периоди на лишаване от протеини и калории могат да накарат баланса от анаболизъм до катаболизъм при критично болни пациенти. Изискванията за протеини в диапазона от 1,2 до 2,0 g/kg са препоръчани за критично болни пациенти с индекс на телесна маса 35% от общия енергиен прием, опасностите включват хипераминоацидемия, хиперамонемия, хиперинсулинемия, гадене и диария. [50] Други опасности, свързани с излишния прием на протеин, са свързани главно с животински протеини. Те включват подагра и някои видове рак (вж. Отделни глави в тази книга за допълнителна информация).

Диетичните мазнини са най-малко необходимият макронутриент, като само няколко грама на ден са необходими за усвояването на мастноразтворимите витамини A, D, E и K, наред с други функции. Храните съдържат комбинации от наситени и ненаситени мазнини. Значителни количества наситени мазнини се намират в млечните продукти, яйцата, месото и тропическите масла (палмово и кокосово), докато ненаситените мазнини преобладават в течните мазнини (напр. Растителните масла). Последните се подразделят на мононенаситени мазнини (преобладаващи в маслата от авокадо и маслини и рапица) и полиненаситени мазнини (открити в ядките, семената, семената и в по-малка степен в месото).

Само полиненаситените мастни киселини (PUFA) са от съществено значение за човешкото хранене, тъй като тялото не ги синтезира. PUFA имат роля като структурни компоненти на клетъчните мембрани и като сигнални молекули (напр. Ейкозаноиди). [51] Основните мастни киселини (EFA) включват линолова киселина (омега-6 мастна киселина) и алфа-линоленова киселина (омега-3 мастна киселина). Някои примери за хранителни източници на омега-6 мастни киселини са растителните масла, авокадото и орехите, докато омега-3 мастните киселини могат да бъдат намерени в ядки, семена, масла и риба. Въпреки че хората, спазващи веганска и вегетарианска диета, обикновено имат по-нисък прием на омега-3 мастни киселини от всеядните, преглед от 2014 г. съобщава, че няма доказателства, че в резултат на това изпитват неблагоприятни ефекти.

МОМ препоръчва съотношение между приема на динолна линолова (омега-6) и алфа-линоленова (омега-3) киселина от 10: 1; тази цифра обаче е спорна (някои предполагат по-висок прием на омега-3). Предложените адекватни количества за всеки EFA за различни възрастови групи са изброени в таблица 1, изисквания за EFA (g/d). [38]

Препоръчително съотношение на линолова киселина към алфа-линоленова мастна киселина,