Y khoa Ykhoa, y học, y tế, kiến thức, lâm sàng, cận lâm sàng, chẩn đoán, điều trị, phác đồ, diễn đàn y khoa, hệ sinh thái y khoa online, mới nhất và đáng tin cậy.
CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG VÀO RA Ở TRẠNG THÁI BỀN VỮNG
Carbohydrates, chất béo và proteins đi vào cung cấp năng lượng cho các chức năng khác nhau của cơ thể hoặc được dự trữ để sử dụng về sau. Sự ổn định của cân nặng và kết cấu cơ thể được duy trì qua thời gian dài là nhờ sự cân bằng của năng lượng vào – ra. Khi một người ăn quá nhiều khiến số năng lượng nhận vào vượt quá số tiêu thụ, phần lớn năng lượng dư thừa sẽ được dự trữ thành chất béo, và cân nặng sẽ tăng lên; ngược lại, sự giảm khối lượng cơ thể và thiếu ăn xảy ra khi năng lượng cung cấp không đủ đáp ứng nhu cầu chuyển hóa của cơ thể. Do các loại thức ăn khác nhau có tỉ lệ khác nhau giữa proteins, carbohydrates, chất béo, khoáng chất và vitamins, nên sự cân bằng cần được duy trì giữa các thành phần này nhằm đảm bảo hệ thống chuyển hóa của cơ thể được cung cấp đầy đủ các loại nguyên liệu cần thiết. Chương này thảo luận về các cơ chế theo đó lượng thức ăn vào được điều chỉnh phù hợp với nhu cầu chuyển hóa và một số vấn đề trong việc đảm bảo cân bằng giữa những loại thức ăn khác nhau
Cân bằng dinh dưỡng
Năng lượng tiềm tàng trong thức ăn
Năng lượng giải phóng ra khi oxy hóa 1 gam carbohydrate thành carbon dioxide và nước là 4.1 Calories (1 Calorie bằng 1 kilocalorie), và với 1 gam chất béo là 9.3 Calories. Năng lượng giải phóng từ chuyển hóa mỗi gam một protein loại trung bình thành carbon dioxide, nước và urea là 4.35 Calories. Ngoài ra, tỉ lệ trung bình được hấp thụ qua đường tiêu hóa của các chất cũng khác nhau: carbohydrate là khoảng 98%, với chất béo là 95% còn protein là 92 %.. Do đó, năng lượng tiềm tàng sinh lý trong mỗi gam của ba loại thực phẩm là như sau:
Mặc dù tồn tại sự sai biệt đáng kể giữa các cá nhân, và giữa các ngày khác nhau của cùng một người, chế độ ăn thông thường của người Mỹ cung cấp 15% tổng năng lượng từ protein, 40% từ chất béo và 45% từ carbohydrate. Ở các quốc gia không phải phương Tây, phần năng lượng có nguồn gốc từ carbohydrates vượt xa phần có nguồn gốc từ proteins và chất béo. Quả thực, tại một số vùng trên thế giới nơi mà thịt là khan hiếm, tổng số năng lượng được cung cấp từ chất béo và protein có thể không vượt quá từ 15 đến 20%. Bảng 72-1 liệt kê dinh dưỡng của các thực phẩm được chọn, đặc biệt nó cho thấy tỷ lệ cao của chất béo và protein trong các sản phẩm từ thịt và tỷ lệ cao của carbohydrate trong ngũ cốc và phần lớn các loại rau củ. Mỡ gây nhầm lẫn trong khẩu phần vì nó thường chứa gần 100% chất béo, ngược lại proteins và carbohydrates có trong các thực phẩm nhiều nước, vì thế bình thường mỗi chất chỉ chiếm dưới 25% trọng lượng. Do đó, chất béo của một lát bơ trộn khoai tây giúp miếng khoai tây chứa nhiều năng lượng hơn một mình bản thân nó.
Nhu cầu protein trung bình mỗi ngày là 30 đến 50 gam.
20 đến 30 gam protein của cơ thể được thoái hóa hằng ngày để sản xuất những chất khác. Do đó, tất cả các tế bào đều phải tổng hợp protein mới để thay thế phần bị phá hủy, và vì mục đích này nên việc cung cấp protein trong khẩu phần là cần thiết. Một người trung bình có thể duy trì dự trữ protein bình thường nếu lượng cung cấp hằng ngày từ 30 đến 50 gam. Một số loại protein không có đủ lượng amino acids cần thiếtvà do đó không thể sử dụng để thay thế protein bị thoái hóa. Những protein này được gọi là protein không đầy đủ, và khi chúng có mặt với số lượng lớn ở trong khẩu phần, nhu cầu protein hằng ngày sẽ cao hơn bình thường. Nhìn chung, protein có nguồn gốc từ động vật sẽ hoàn thiện hơn protein có nguồn gốc từ rau quả và ngũ cốc. Ví dụ, protein trong ngô hầu như không có tryptophan, một trong những amino acids cần thiết. Do đó, những người tiêu thụ bột ngô như là nguồn protein chính thường phát triển hội chứng thiếu hụt protein gọi là kwashiorkor, bao gồm sự kém phát triển, chậm chạp, tinh thần ủ rũ, và phù gây ra bởi nồng độ protein thấp trong huyết tương.
Carbohydrates và chất béo là “Protein dự trữ”
Khi khẩu phần của một người chứa quá nhiều carbohydrates và chất béo, phần lớn năng lượng của cơ thể đều lấy từ hai
chất trên, và rất ít có nguồn gốc từ protein. Do đó, cả carbohydrates và chất béo đều được coi như protein dự trữ. Ngược lại, trong trạng thái đói, sau khi carbohydrates và chất béo đã cạn kiệt, nguồn protein dự trữ của cơ thể nhanh chóng được tiêu thụ để giải phóng năng lượng, đôi khi ở mức vài trăm gam mỗi ngày, lớn hơn nhiều so với mức bình thường là 30 đến 50 gam.
Phương pháp xác định sự chuyển hóa của lượng carbohydrates, chất béo và protein sử dụng
“Thương số hô hấp” tỷ lệ Carbon Dioxide sinh ra trên lượng oxy sử dụng có thể được dùng để ước tính lượng carbohydrate và chất béo sử dụng. Khi carbohydrates được chuyển hóa cùng với khí oxy, mỗi một phân tử carbon dioxide hình thành tương ứng với một phân tử oxy được tiêu thụ. Tỷ lệ carbon dioxide hình thành/oxy tiêu thụ được gọi là thương số hô hấp, vì thế thương sooshoo hấp của carbohydrates là 1.0 Khi chất béo được oxy hóa trong các tế bào của cơ thể, trung bình cứ 70 phân tử carbon dioxide được hình thành tương ứng với 100 phân tử oxy được tiêu thụ. Thương số hô hấp của chuyển hóa chất béo do đó trung bình là 0.70. Khi protein được oxy hóa bởi tế bào, thương số hô hấp trung bình là 0.80. Lý do thương số hô hấp của chất béo và proteins thấp hơn carbohydrates là do một phần oxy khi chuyển hóa với các chất này đã gắn với lượng nguyên tử hydro dư thừa của chúng, vì thế lượng carbon dioxide được tạo ra ít liên quan hơn với lượng oxy được sử dụng. Bây giờ chúng ta hãy xem làm thế nào mà có thể sử dụng thương số hô hấp để xác định việc sử dụng các loại thức ăn khác nhau của cơ thể. Đầu tiên, nhớ lại ở chương 40 rằng lượng carbon dioxide giải phóng ra ở phổi chia cho lượng oxy hấp thụ trong cùng một khoảng thời gian gọi là tỷ lệ trao đổi hô hấp. Trong mỗi khoảng thời gian một giờ hoặc hơn, tỷ lệ trao đổi hô hấp chính xác bằng thương số hô hấp trung bình của phản ứng chuyển hóa trong cơ thể. Nếu một người có thương số hô hấp là 1.0, anh ta hoặc cô ta hầu như chỉ chuyển hóa carbohydrates , bởi vì thương số hô hấp của sự chuyển hóa cả chất béo và protein đều ít hơn đáng kể so với 1.0. Tương tự như vậy, nếu thương số hô hấp là 0.70, chuyển hóa của cơ thể chủ yếu là chất béo, hầu như không có carbohydrates và proteins. Và, cuối cùng, nếu chúng ta loại trừ phần nhỏ của chuyển hóa protein thông thường, thương số hô hấp nằm giữa 0.70 và 1.0 mô tả tỉ lệ gần đúng của chuyển hóa carbohydrate với chất béo. Để cho chính xác hơn, đầu tiên có thể xác định lượng protein sử dụng bằng cách định lượng nitơ thoát ra như đề cập ở phần tiếp theo. Sau đó, sử dụng các công thức toán học thích hợp, chúng ta có thể tính lượng sử dụng của ba loại thực phẩm. Một số phát hiện quan trọng được rút ra từ các nghiên cứu về thương số hô hấp: 1. Ngay lập tức sau một bữa ăn gồm cả carbohydrates, protein và chất béo, phần lớn thức ăn được chuyển hóa là carbohydrates, vì thế thương số hô hấp tại thời điểm đó tiệm cận 1.0. 2. Khoảng 8 đến 10 tiếng sau bữa ăn, cơ thể đã sử dụng hầu hết carbohydrates có sẵn của nó, và thương số hô hấp lúc này xấp xỉ chuyển hóa của chất béo, khoảng 0.70. 3. Trong đái tháo đường không được điều trị, rất ít carbohydrate có thể được sử dụng bởi các tế bào dưới bất kỳ điều kiện nào bởi vì insulin được đòi hỏi cho sử dụng. Do đó, khi đái tháo đường trở nên nghiêm trọng, phần lớn thời gian thương số hô hấp gần với chuyển hóa của chất béo, tức là 0.70.
Sự bài tiết Nitơ có thể được dùng để đánh giá chuyển hóa Protein.
Tính trung bình protein có 16% là nitơ. Trong chuyển hóa protein, khoảng 90% lượng nitơ được bài tiết qua nước tiểu dưới dạng ure, uric acid, creatinine, và các sản phẩm có chưa nitơ khác. 10% còn lại được đào thải qua phân. Do đó, lượng protein thoái hóa trong cơ thể có thể được ước chừng bằng cách tính lượng nitơ trong nước tiểu, sau đó cộng thêm với 10% nitơ ở trong phân, và nhân với 6.25 (là 100/16) là tính ra tổng số gam protein chuyển hóa mỗi ngày . Do đó, bài tiết 8 gam nitơ trong nước tiểu mỗi ngày tương đương 55 gam protein thoái hóa. Nếu lượng protein bổ sung hằng ngày ít hơn lượng protein thoái hóa, một người sẽ có cân bằng nitơ âm, điều này nghĩa là lượng protein dự trữ trong cơ thể của anh ta hoặc cô ta giảm hằng ngày.
SỰ ĐIỀU CHỈNH LƯỢNG THỨC ĂN ĂN VÀO VÀ DỰ TRỮ NĂNG LƯỢNG
Sự ổn định của khối lượng cũng như thành phần cơ thể trong một thời gian dài đòi hỏi sự phù hợp giữa sản xuất và tiêu thụ năng lượng. Như đã đề cập ở chương 73, chỉ có khoảng 27% năng lượng hấp thụ vào sử dụng cho các hệ thống chức năng của tế bào và phần lớn năng lượng này chuyển hóa thành nhiệt, đó là kết quả của quá trình chuyển hóa protein, hoạt động cơ và hoạt động của rất nhiều loại mô cơ quan trong cơ thể. Năng lượng dư thừa hấp thụ vào được dự trữ chủ yếu dưới dạng chất béo, trong khi sự thiếu hụt của năng lượng hấp thụ vào gây ra sự mất khối lượng cơ thể cho đến khi năng lượng tiêu thụ bằng năng lượng hấp thụ vào hoặc cái chết xảy ra. Mặc dù có sự khác biệt đáng kể trong khối năng lượng dự trữ ở mỗi cá nhân ( khối mỡ) , duy trì sự cung cấp năng lượng đầy đủ là cần thiết cho sinh tồn. Do đó, cơ thể được ưu ái với hệ thống kiểm soát sinh lý mạnh mẽ giúp duy trì sự cung cấp năng lượng đầy đủ. Vi dụ, nếu có sự thiếu hụt của năng lượng dự trữ sẽ nhanh chóng kích hoạt nhiều cơ chế gây ra cảm giác đối và khiến một người đi tìm thức ăn. Ở vận động viên và người lao động, sự tiêu thụ năng lượng ở mức độ cao cho hoạt động của cơ có thể tới 6000 đến 7000 Calories mỗi ngày, nếu như chỉ 2000 Calories mỗi ngày nếu ta so sánh với các cá nhân ít hoạt động. Bởi vậy, lượng lớn năng lượng tiêu thụ kết hợp với hoạt động thể chất thường kích thích gia tăng một lượng lớn calo hấp thu. Những cơ chế sinh lý nào giúp cảm nhận thay đổi trong cân bằng năng lượng và ảnh hưởng tới sự tìm kiếm thức ăn? Duy trì sự cung cấp năng lượng đầy đủ trong cơ thể quan trọng đến nỗi mà rất nhiều các cơ chế kiểm soát ngắn hạn và dài hạn tồn tại không chỉ điều chỉnh năng lượng hấp thu mà cả năng lượng tiêu thụ và năng lượng dự trữ. Trong vài đoạn tiếp theo chúng ta mô tả một vài hệ thống kiểm soát và hoạt động của chúng trong hệ thống sinh lý, cũng như trạng thái béo phì và thiếu ăn.
TRUNG TÂM THẦN KINH ĐIỀU KHIỂN SỰ ĂN
Cảm giác đói liên quan đến sự thèm muốn thức ăn và một số ảnh hưởng sinh lý khác, chẳng hạn như sự co bóp nhịp nhàng của dạ dày và sự bồn chồn bứt rứt, những điều này làm cho một người phải đi tìm thức ăn. Sự thèm ăn là cảm giác khao khát muốn có thức ăn, thường là một loại nào đó, và rất có ích trong việc giúp đỡ lựa chọn loại thực phẩm để ăn . Nếu việc tìm thức ăn được thỏa mãn, cảm giác no sẽ xuất hiện. Mỗi một loại cảm giác trên được ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường và văn hóa, cũng như sự kiểm soát sinh lý do các trung tâm đặc hiệu của não, đặc biệt là vùng hạ đồi.
Vùng hạ đồi chứa các trung tâm đói và no.
Một số trung tâm thần kinh của vùng dưới đồi tham gia vào kiểm soát sự ăn. Nhân bên của vùng hạ đồi hoạt động như trung tâm nuôi dưỡng, và kích thích vào vùng này ở động vật gây ra chứng ăn vô độ (hyperphagia). Ngược lại, phá hoại vùng hạ đồi thị bên dẫn đến giảm sự thèm ăn và tiến tới gầy mòn, một trạng thái đặc trưng bởi giảm cân nặng, yếu cơ, và giảm chuyển hóa. Trung tâm nuôi dưỡng ở vùng hạ đồi thị bên hoạt động bằng cách điều khiển hoạt động cơ học để tìm thức ăn. Nhân bụng trong của vùng hạ đồi hoạt động như một trung tâm no chủ yếu. Trung tâm này được cho là gửi những nhận cảm về cảm giác hài lòng về dinh dưỡng nhằm ức chế trung tâm ăn uống. Kích thích điện vào vùng này gây ra no hoàn toàn, và mặc dù có những thức ăn khoái khẩu, con vật vẫn không chịu ăn (aphagia). Ngược lại, sự phá hủy nhân bụng trong gây ra sự thèm ăn và con vật tiếp tục ăn cho đến khi trở nên béo phì nghiêm trọng, một số trường hợp cân nặng tăng gấp bốn lần bình thường. Nhân cạnh não thất, nhân lưng trong, và nhân cung của vùng hạ đồi đóng vai trò chủ yếu trong việc điều chỉnh ăn uống. Ví dụ, tổn thương của nhân cạnh não thất gây ra ăn uống quá mức, trong khi tổn thương nhân lưng trong thường làm giảm sút hành vi ăn uống. Được đề cập sau đây, nhân cung nằm ở vị trí trong vùng hạ đồi nơi mà nhiều hormone giải phóng từ đường tiêu hóa và mô mỡ tập trung lại để điều chỉnh quá trình ăn uống, cũng như tiêu thụ năng lượng. Nhiều trao đổi hóa học xảy ra giữa các tế bào thần kinh ở vùng hạ đồi, và đồng loạt, những trung tâm này cùng phối hợp hoạt động trong quá trình kiểm soát hành vi ăn uống và tri giác về no. Những nhân hạ đồi này ảnh hưởng đến việc tiết nhiều loại hormones đóng vai trò quan trọng trong cân bằng chuyển hóa và năng lượng, bao gồm tuyến giáp tuyến thượng thận cũng như các tế bào đảo tụy. Vùng hạ đồi tiếp nhận (1) tín hiệu thần kinh từ ống tiêu hóa cung cấp thông tin nhận cảm về mức độ đầy của dạ dày (2) tín hiệu hóa học từ các chất dinh dưỡng trong máu (glucose, amino acids, và acid béo) biểu hiện no; (3) tín hiệu từ các hormones tiêu hóa; (4) tín hiệu của hormones giải phóng bởi mô mỡ; và (5) tín hiệu từ vỏ não (thị giác, khứu giác và vị giác) ảnh hưởng đến hành vi dinh dưỡng. Một số tín hiệu tới vùng hạ đồi được chỉ ra ở Hình 72-1. Các trung tâm dinh dưỡng và no vùng hạ đồi có mật độ cao các receptors của các chất dẫn truyền thần kinh và hormone ảnh hưởng đến hành vi ăn uống. Một vài chất trong số chúng được chỉ ra là đã làm thay đổi sự ngon miệng và cảm giác ăn uống trong nghiên cứu thực nghiệm được liệt kê ở Bảng 72-2 và thường được phân loại là (1) chất orexigenic kích thích ăn uống (2) chất đối orexigenic (anorexigenic) ức chế ăn uống.
Neuron và chất dẫn truyền thần kinh ở vùng hạ dồi kích thích hoặc ức chế ăn uống.
Hai loại neuron riêng biệt trong nhân cung hạ đồi thị đặc biệt quan trọng trong kiểm soát sự ngon miệng và tiêu hao năng lượng (Hình 72-2): (1) pro-opiomelanocortin (POMC) neuron sản xuất α melanocyte-stimulating hormone (α-MSH) cùng với cocaine – amphetamine-related transcript (CART) vàd (2) neuron sản xuất chất orexigenic neuropeptide Y (NPY) và agouti-related protein (AGRP). Hoạt hóa neuron POMC làm giảm ăn uống và tăng tiêu thụ năng lượng, trong khi hoạt hóa neuron NPY-AGRP có tác dụng ngược lại, tăng ăn uống và giảm tiêu thụ năng lượng. Có sự liên hệ đáng kể giữa các neuron này, như
Hình 72-1. Cơ chế feedback kiểm soát sự ăn uống. Receptor cảm nhận sự căng của dạ dày hoạt hóa con đường hướng tâm của dây phế vị và ức chế sự ăn uống. Peptide YY (PYY),cholecystokinin (CCK), và insulin là những hormones đường tiêu hóa được giải phóng khi ăn và ngăn cản việc ăn nhiều hơn. Ghrelin được giải phóng ra bởi dạ dày, đặc biệt khi ăn chay, và kích thích ngon miệng. Leptin là hormon được sản xuất bởi các tế bào mỡ, nhất là khi chúng tăng trưởng về kích cỡ. Nó ức chế sự ăn uống.đề cập dưới đây, neuron POMC/CART và AGRP/NPY xuất hiện như là đích chủ yếu của các hormone kiểm soát ngon miệng, bao gồm leptin, insulin, cholecystokinin (CCK), và ghrelin. Thực tế là, neuron của nhân cung xuát hiện ở vị trí tập trung nhiều tín hiệu thần kinh và ngoại vi điều chỉnh năng lượng dự trữ. Neuron POMC giải phóng α-MSH, tác động lên melanocortin receptor có mặt trên neuron của nhân cạnh não thất. Mặc dù tồn tại ít nhất 5 loại receptor melanocortin (MCR), MCR-3 và MCR-4 đặc biệt quan trọng trong điều chỉnh ăn uống và cân bằng năng lượng. Hoạt hóa những receptors này giảm sự ăn uống trong khi tăng tiêu thụ năng lượng. Ngược lại, ức chế MCR-3 và MCR-4 tăng nhanh chóng sự ăn uống và giảm tiêu thụ năng lượng. Ảnh hưởng của việc hoạt hóa MCR-4 là tăng tiêu thụ năng lượng xuất hiện qua trung gian, ít nhất là một phần, bởi hoạt hóa con đường thần kinh từ nhân
gửi
Hình 72-2. Điều hòa cân bằng năng lượng bằng hai loại neuron ở nhân cung: (1) pro-opiomelanocortin (POMC) neurons giải phóng αmelanocyte-stimulating hormone (α-MSH) và cocaine-amphetamine-regulated transcript (CART), làm giảm ăn uống và tăng tiêu thụ năng lượng; (2)neurons sản xuất ra agouti-related protein AGRP) và neuropeptideY (NPY), làm tăng ăn uống và tiêu thụ năng lượng. α-MSH giải phóng bởi POMC neurons kích thích melanocortin receptors (MCR-3 và MCR-4) ở nhân cạnh não thất (PVN), sau đó hoạt hóa con đường thần kinh bắt đầu từ nhân bó đơn độc và tăng cường hoạt động hệ thần kinh giao cảm cũng như tiêu thụ năng lượng. AGRP hoạt động như chất đối kháng lại MCR-4. Insulin, leptin, và cholecystokinin (CCK) là những hormon ức chế AGRP-NPY neurons nhưng lại kích thích POMC-CART neurons, bằng cách ấy giảm sự ăn uống. Ghrelin, hormone chế tiết từ dạ dày, hoạt hóa AGRP-NPY neurons và kích thích ăn uống. LepR, leptin receptor; Y1R, neuropeptide Y1 receptor. (Modified from Barsh GS, Schwartz MW: Genetic approaches to studying energy balance: perception and integration. Nature Rev Genetics 3:589, 2002.)
Bảng 72-2 Các chất dẫn truyền thần kinh và hormone ảnh hưởng đến trung tâm ăn uống và no vùng hạ đồi thị.
cạnh não thất đến nhân bó đơn độc (nucleus tractus solitarius – NTS) và kích thích hệ thần kinh giao cảm. Mặc dù vậy, POMC neurons và MCR-4 có mặt trong thân não, bao gồm cả NTS, nơi có nhiệm vụ điều chỉnh việc ăn uống cũng như tiêu thụ năng lượng. Hệ thống hormone của vùng hạ đồi có vai trò quyết định trong dự trữ năng lượng của cơ thể, và những sai sót trong tín hiệu của con đường này liên quan đến chứng béo phì nghiêm trọng. Thực tế là, đột biến của MCR-4 đại diện cho hầu hết những đột biến đã biết (đơn gen) gây ra béo phì ở người, và một số nghiên cứu gợi ý rằng đột biến MCR-4 có thể xảy ra với tần suất từ 5 đến 6% trong giai đoạn sớm của béo phì trầm trọng ở trẻ em. Ngược lại, sự hoạt hóa quá mức hệ thống hormone hạ đồi làm giảm sự ngon miệng. Một số nghiên cứu cũng gợi ý sự hoạt hóa này có thể đóng một vai trò trong việc gây ra chứng biếng ăn liên quan nhiễm trùng nặng, ung thư, hoặc ure máu. AGRP giải phóng từ orexigenic neurons của vùng hạ đồi là chất đối kháng tự nhiên với MCR-3 và MCR-4 và có lẽ làm tăng ăn uống nhờ ức chế ảnh hưởng của αMSH để kích thích các receptors của hormon vùng hạ đồi (nhìn Hình 72-2). Mặc dù vai trò của AGRP trong việc điều hòa sinh lý ăn uống là chưa rõ, hình thành quá nhiều
AGRP ở chuột và người do đột biến gen liên quan đến tăng ăn uống và béo phì. NPY được giải phóng ra từ orexigenic neurons ở nhân cung. Khi năng lượng dự trữ trong cơ thể trở nên quá thấp, orexigenic neurons được hoạt hóa để giải phóng NPY, kích thích sự ngon miệng. Trong cùng thời điểm, kích thích với POMC neurons giảm đi, do đó giảm hoạt động của con đường melanocortin và cũng kích thích sự ngon miệng.
Trung tâm thần kinh ảnh hưởng tới quá trình cơ học của ăn uống. Một khía cạnh khác của dinh dưỡng là quá trình cơ học của ăn uống. Nếu não được cắt dưới vùng hạ đồi nhưng trên trung não, con vật có thể thực hiện được quá trình ăn uống cơ học căn bản. Nó có thể chảy nước bọt, liếm môi, nhai thức ăn và nuốt. Do đó, cơ chế ăn uống được kiểm soát bởi các trung tâm nằm ở não giữa. Chức năng của các trung tâm khác trong việc ăn uống là kiểm soát lượng thức ăn hấp thụ và kích thich các trung tâm ăn uống cơ học hoạt động. Các trung tâm thần kinh cao hơn vùng hạ đồi đóng một vai trò quan trọng trong kiểm soát ăn uống, đặc biệt là kiểm soát sự ngon miệng. Các trung tâm này bao gồm thể hạnh nhân và vỏ não thùy trán, có sự liên hệ mật thiết với vùng hạ đồi. Được nhắc lại từ phần thảo luận về khứu giác từ Chương 54 các phần của thể hạnh nhân là một phần quan trọng của hệ thống thần kinh khứu giác. Tổn thương phá hủy thể hạnh nhân chứng tỏ một vài khu vực của thể hạnh nhân gây ra tăng ăn uống, trong khi một vài khu vực khác lại ức chế. Hơn nữa, kích thích một số vùng ở thể hạnh nhân chỉ ra cơ chế hoạt động của ăn uống. hậu quả nghiêm trọng của việc phá hủy thể hạnh nhân ở cả hai bên não là sự mù tâm lý trong việc lựa chọ thức ăn. Nói cách khác, động vật (và phỏng đoán con người cũng như vậy) mất toàn bộ hoặc một phần cảm giác ngon miệng trong việc xác định loại và chất lượng thức ăn.
CÁC YẾU TỐ ĐIỀU CHỈNH SỐ LƯỢNG THỨC ĂN ĂN VÀO Sự điều chỉnh lượng thức ăn ăn vào có thể được chia thành điều chỉnh ngắn hạn, nó quan tâm chủ yếu tới việc hạn chế lượng thức ăn trong một bữa, và điều chỉnh dài hạn, kiểm soát chủ yếu là duy trì số lượng bình thường dự trữ năng lượng trong cơ thể. Điều chỉnh ngắn hạn sự ăn uống Khi một người vì đói mà ăn nhanh và ngấu nghiến, điều gì giúp anh ấy hoặc cô ấy dừng việc ăn lại sau khi đã đủ no? Chưa đủ thời gian để thay đổi trong dự trữ năng lượng của cơ thể xảy ra, và phải mất hàng giờ mới đủ cho các yếu tố dinh dưỡng được hấp thu vào máu để gây ra ức chế việc ăn. Do đó, là rất quan trọng để một người không ăn quá mức và anh ấy hoặcAGRP ở chuột và người do đột biến gen liên quan đến tăng ăn uống và béo phì. NPY được giải phóng ra từ orexigenic neurons ở nhân cung. Khi năng lượng dự trữ trong cơ thể trở nên quá thấp, orexigenic neurons được hoạt hóa để giải phóng NPY, kích thích sự ngon miệng. Trong cùng thời điểm, kích thích với POMC neurons giảm đi, do đó giảm hoạt động của con đường melanocortin và cũng kích thích sự ngon miệng.
Trung tâm thần kinh ảnh hưởng tới quá trình cơ học của ăn uống.
Một khía cạnh khác của dinh dưỡng là quá trình cơ học của ăn uống. Nếu não được cắt dưới vùng hạ đồi nhưng trên trung não, con vật có thể thực hiện được quá trình ăn uống cơ học căn bản. Nó có thể chảy nước bọt, liếm môi, nhai thức ăn và nuốt. Do đó, cơ chế ăn uống được kiểm soát bởi các trung tâm nằm ở não giữa. Chức năng của các trung tâm khác trong việc ăn uống là kiểm soát lượng thức ăn hấp thụ và kích thich các trung tâm ăn uống cơ học hoạt động. Các trung tâm thần kinh cao hơn vùng hạ đồi đóng một vai trò quan trọng trong kiểm soát ăn uống, đặc biệt là kiểm soát sự ngon miệng. Các trung tâm này bao gồm thể hạnh nhân và vỏ não thùy trán, có sự liên hệ mật thiết với vùng hạ đồi. Được nhắc lại từ phần thảo luận về khứu giác từ Chương 54 các phần của thể hạnh nhân là một phần quan trọng của hệ thống thần kinh khứu giác. Tổn thương phá hủy thể hạnh nhân chứng tỏ một vài khu vực của thể hạnh nhân gây ra tăng ăn uống, trong khi một vài khu vực khác lại ức chế. Hơn nữa, kích thích một số vùng ở thể hạnh nhân chỉ ra cơ chế hoạt động của ăn uống. hậu quả nghiêm trọng của việc phá hủy thể hạnh nhân ở cả hai bên não là sự mù tâm lý trong việc lựa chọ thức ăn. Nói cách khác, động vật (và phỏng đoán con người cũng như vậy) mất toàn bộ hoặc một phần cảm giác ngon miệng trong việc xác định loại và chất lượng thức ăn.
CÁC YẾU TỐ ĐIỀU CHỈNH SỐ LƯỢNG THỨC ĂN ĂN VÀO
Sự điều chỉnh lượng thức ăn ăn vào có thể được chia thành điều chỉnh ngắn hạn, nó quan tâm chủ yếu tới việc hạn chế lượng thức ăn trong một bữa, và điều chỉnh dài hạn, kiểm soát chủ yếu là duy trì số lượng bình thường dự trữ năng lượng trong cơ thể.
Điều chỉnh ngắn hạn sự ăn uống
Khi một người vì đói mà ăn nhanh và ngấu nghiến, điều gì giúp anh ấy hoặc cô ấy dừng việc ăn lại sau khi đã đủ no? Chưa đủ thời gian để thay đổi trong dự trữ năng lượng của cơ thể xảy ra, và phải mất hàng giờ mới đủ cho các yếu tố dinh dưỡng được hấp thu vào máu để gây ra ức chế việc ăn. Do đó, là rất quan trọng để một người không ăn quá mức và anh ấy hoặc cô ấy ăn số lượng thức ăn xấp xỉ nhu cầu dinh dưỡng của mình. Rất nhiều loại tín hiệu feedback nhanh khá quan trọng cho mục đích này, được mô tả ở phần dưới đây
Sự đầy của hệ tiêu hóa ức chế việc ăn.
Khi đường tiêu hóa trở nên căng, đặc biệt là dạ dày và tá tràng, tín hiệu ức chế sự căng được truyền chủ yếu theo dây thần kinh phế vị để ức chế các trung tâm ăn uống, do đó làm giảm hứng thú với thức ăn (nhìn Hình 72-1).
Các yếu tố hormone của hệ tiêu hóa ức chế việc ăn.
CCK, chất được giải phóng chủ yếu để đáp ứng với chất béo và protein trong tá tràng, vào trong máu và hoạt động như một hormone ảnh hưởng tới nhiều chức năng hệ tiêu hóa như co túi mật, làm trống dạ dày, nhu động ruột và tiết gastric acid được thảo luận ở Chương 63,64 và 65. Mặc dù vậy, CCK cũng hoạt hóa các receptors ở thần kinh cảm giác tại chỗ trong tá tràng, gửi thông tin về não qua dây thần kinh phế vị góp phần cảm thấy thỏa mãn và ngừng ăn. Ảnh hưởng của CCK là ngắn hạn, và sự kéo dài hoạt động CCK không tác động lớn đến cân nặng của cơ thể. Vì lẽ ấy, chức năng của CCK chủ yếu là ngăn cản việc ăn quá mức trong bữa ăn nhưng không đóng vai trò quan trọng trong tần suất của các bữa ăn hoặc tổng năng lượng tiêu thụ. Peptide YY (PYY) được tiết từ toàn bộ đường tiêu hóa, nhưng đặc biệt ở hồi tràng và đại tràng. Thức ăn đi vào giải phóng ra PYY, với nồng độ trong máu đạt đỉnh từ 1 đến 2 giờ sau khi ăn. Những đỉnh của PYY bị ảnh hưởng bởi số lượng và thành phần của thức ăn với mức PYY cao quan sát được sau bữa ăn giàu chất béo.Mặc dù khi tiêm PYY vào chuột thấy làm giảm lượng thức ăn ăn vào trong vòng 12 giờ hoặc hơn, tầm quan trọng của hormon đường tiêu hóa này trong việc điều chỉnh sự ngon miệng ở người vẫn chưa rõ ràng. Vì những lý do chưa được hiểu biết rõ ràng, sự có mặt của thức ăn trong đường tiêu hóa kích thích ruột tiêt ra glucagon-like peptide (GLP), làm tăng sản xuất và tiết insulin phụ thuộc glucose từ tuyến tụy. Cả GLP và insulin đều làm giảm ngon miệng. Vì vậy, ăn một bữa sẽ kích thích giải phóng nhiều hormones đường tiêu hóa có thể gây cảm giác no và giảm lượng thức ăn ăn vào (nhìn Hình 72-1).
Ghrelin, hormone đường tiêu hóa, tăng ăn uống.
Ghrelin là một hormone được giải phóng chủ yếu từ tế bào viền của dạ dày, và một lượng nhỏ hơn bởi ruột. Mức độ ghrelin trong máu tăng trong lúc đói, đạt đỉnh trước khi ăn, và xuống rất nhanh sau bữa ăn cho thấy vai trò kích thích việc ăn uống. Ngoài ra, ghrelin tăng việc ăn uống ở động vật thực nghiệm, củng cố khả năng nó là một hormone orexigenic. Mặc dù vậy, vai trò sinh lý ở người vẫn chưa được hiểu rõ.
Receptors ở miệng đo lượng thức ăn ăn vào.
Khi một con vật có lỗ dò thực quản được cho ăn với số lượng lớn,mặc dù thức ăn ngay lập tức mất ra bên ngoài, cảm giác đói giảm đi sau khi một số lượng thức ăn vừa đủ đi qua miệng. Kết quả này xảy ra mặc dầu mặc dù thực tế là đường tiêu hóa không bị đầy. Do đó, có thể cho rằng có rất nhiều yếu tố miệng liên quan đến ăn, như là nhai, tiết nước bọt, nuốt và nếm, đo được lượng thức ăn đi qua miệng, và sau khi một số lượng nhất dịnh đi qua, trung tâm ăn uống vùng dưới đồi sẽ bị ức chế. Mặc dù vậy, sự ức chế bằng cơ chế đo này yếu hơn và ngắn hơn thường kéo dài từ 20 đến 40 phútso với sự ức chế bởi sự đầy của đường tiêu hóa.
Sự điều chỉnh ăn uống trung hạn và dài hạn
Một con vật bị bỏ đói trong một thời gian dài sẽ ăn một lượng thức ăn lớn hơn rất nhiều so với một con vật được khẩu phần đầy đủ thường xuyên. Ngược lại, một con vật được ăn uống thừa mứa nhiều tuần ăn rất ít khi được phép ăn uống thoải mái. Do đó, cơ chế kiểm soát ăn uống của cơ thể là hướng tới trạng thái cân bằng dinh dưỡng.
Ảnh hưởng của nồng độ Glucose, Amino Acids và Lipids trong máu tới cảm giác đói và ăn uống.
Đã từ lâu người ta biết rằng giảm nồng độ glucose máu sẽ gây đói, được gọi là lý thuyết glucose điều chỉnh cảm giác đói và ăn uống (glucostatic theory of hunger and feeding regulation). Những nhiên cứu tương tự đã chỉ ra những ảnh hưởng giống nhau của nồng độ amino acid trong máu và nồng độ các sản phẩm thoái hóa của lipids trong máu như keto acids và một số acids béo, dẫn đến lý thuyết amino và lipid điều chỉnh cảm giác đói và ăn uống (aminostaticand lipostatic theories of regulation). những nguyên lý đó là, khi sự có sẵn của ba loại chất chính giảm đi, nhu cầu ăn uống tăng lên, cuối cùng nồng độ các chất trong máu sẽ trở về bình thường. Các quan sát từ những nghiên cứu về sinh lý thần kinh về chức năng các vùng cụ thể của não bộ cũng ủng hộ lý thuyết glucostatic, aminostatic, and lipostatic: (1) Sự tăng mức độ glucose máu tăng tỷ lệ của hoạt động neurons glucoreceptor ở trung tâm no trong nhân bụng trong và nhân cạnh não thất vùng hạ đồi, và (2) sự tăng glucose máu tương ứng làm giảm hoạt động neurons glucosensitive ở trung tâm đói của nhân bên vùng hạ đồi. Hơn nữa, một số chất amino acids và lipid ảnh hưởng đến tỷ lệ hoạt động của các neurons tương tự hoặc các neurons liên quan.
Thay đổi nhiệt độ và ăn uống. Khi một con vật gặp lạnh, nó có xu hướng ăn nhiều lên; còn khi nó cảm thấy nóng thì sẽ có xu hướng giảm lượng calo hấp thụ vào. Hiện tượng này gây ra bởi sự tương hỗ trong vùng hạ đồi giữa hệ thống điều chỉnh thân nhiệt (xem Chương 74) và hệ thống ăn uống. Việc tăng lượng thức ăn ăn vào là vô cùng quan trọng bởi (1) tăng tỷ lệ chuyển hóa và (2) tăng cung cấp chất béo để giữ ấm, cả hai hệ quả trên đều làm đỡ lạnh.
Tín hiệu feedback từ mô mỡ điều chỉnh ăn uống.
Phần lớn năng lượng dự trữ của cơ thể tồn tại dưới dạng chất béo, số lượng của chúng có sự sai biệt đáng kể ở các cá nhân khác nhau. Cái gì điều chỉnh việc dự trữ năng lượng này, và tại sao lại có sự khác biệt lớn đến như vậy giữa người này với người khác? Nghiên cứu trên người và trên động vật thực nghiệm chứng tỏ rằng vùng hạ đồi nhận cảm hoạt động dự trữ năng lượng thông qua hoạt động của leptin, một peptide hormone giải phóng từ tế bào mỡ. Khi số lượng mô mỡ tăng lên (cảnh báo việc quá thừa năng lượng dự trữ), tế bào mỡ tăng sản xuất leptin, đượ giải phóng vào máu. Leptin sau đó vào tuần hoàn đến não, nó đi qua hàng rào máu não bằng cách khuyeechs tán được thuận hóa và chiếm leptin receptors tại rất nhiều vị trí của vùng hạ đồi, đặc biệt là POMC và AGRP/NPY neurons của nhân cung và neurons của nhân cạnh não thất. Sự kích thích leptin receptors ở các nhân vùng hạ đồi khởi đầu cho một loạt những hoạt động nhằm làm giảm chất béo dự trữ, bao gồm (1) giảm sản xuất các chất kích thích ngon miệng ở vùng hạ đồi, như là NPY và AGRP; (2) hoạt hóa POMC neurons, giải phóng α-MSH và hoạt hóa melanocortin receptors; (3) tăng sản xuất các chất ở vùng hạ đồi, như là corticotropin-releasing hormone, làm giảm ăn; (4) tăng hoạt động của hệ thần kinh giao cảm (thông qua sự liên hệ thần kinh từ vùng dưới đồi tới các trung tâm vận mạch), làm tăng tỷ lệ chuyển hóa và tiêu thụ năng lượng; và (5) giảm tiết insulin bởi các tế bào beta ở tụy, làm giảm dự trữ năng lượng. Do đó, leptin là cách quan trọng mô mỡ dùng để thông tin cho não rằng đã đủ năng lượng dự trữ và không cần thiết phải ăn thêm nữa. Ở chuột hoặc ở người có đột biến làm cho tế bào mỡ không thể sản xuất leptin hoặc đột biến gây thiếu hụt leptin receptors ở vùng hạ đồi, ăn quá nhiều và béo phì sẽ xảy ra. ở phần lớn bệnh nhân béo phì, mặc dù vậy, thường không thiếu hụt sản xuất leptin bởi vì mức độ huyết tương tăng tỷ lệ với tăng mô mỡ. Do đó,một số nhà sinh lý học tin rằng béo phì có thể kết hợp với kháng leptin; do đó, con đường tín hiệu bằng leptin receptors hoặc postreceptor bình thường được hoạt hóa bằng leptin thì nay không thể hoạt hóa leptin ở người béo phì, và họ sẽ tiếp tục ăn dù có mức leptin cao. Một cách giải thích khác cho sự thất bại của leptin trong việc ngăn chặn tăng mô mỡ ở những người béo phì là nhiều cơ chế dự phòng trong kiểm soát hành vi ăn uống, cũng như các yếu tố xã hội và văn hóa có thể gây ra việc ăn uống quá mức ngay cả khi có sự hiện diện với nồng độ cao của leptin.
Tổng kết về điều chỉnh dài hạn.
Mặc dù những hiểu biết của chúng ta về các yếu tố feedback khác nhau trong điều chỉnh ăn uống dài hạn là chưa rõ ràng, có thể khái quát như sau: Khi dự trữ năng lượng của cơ thể thấp hơn bình thường, trung tâm ăn uống của vùng hạ đồi cũng như các vùng khác trong não được hoạt hóa cao độ, và một người sẽ thể hiện điều đó bằng cảm giác đói, cũng như hành vi tìm kiếm thức ăn. Ngược lại, khi năng lượng dự trữ (chủ yếu là dự trữ chất béo) đã trở nên dồi dào, một người mất đi cảm giác đói và thấy no. Mặc dù hệ thống feedback rõ ràng trong việc điều chỉnh ăn uống và tiêu thụ năng lượng chưa được hiểu biết đầy đủ, đã có sự tiến bộ rất nhanh trong lĩnh vực nghiên cứu này vài năm gần đây, với sự khám phá ra nhiều yếu tố orexigenic và anorexigenic mới.
Tầm quan trọng của việc có cả hai hệ thống điều chỉnh việc ăn uống ngắn hạn và dài hạn
Hệ thống điều chỉnh ăn uống dài hạn, bao gồm cơ chế feedback năng lượng dinh dưỡng, giúp duy trì liên tục kho dự trữ dinh dưỡng trong các mô, ngăn cản chúng xuống quá ít hoặc lên quá nhiều. Điều chỉnh ngắn hạn nhằm hai mục đính. Thứ nhất, chúng có xu hướng làm một người ăn ít hơn trong mỗi bữa, do đó làm cho thức ăn đi qua đường tiêu hóa với một tốc độ ổn định giúp cơ chế hấp thu và tiêu hóa làm việc với mức độ tối ưu thay vì bị quá tải. Thứ hai, nó giúp ngăn chặn nguy cơ một người ăn một số lớn thức ăn trong mỗi bữa khiến quá tải hệ dự trữ và chuyển hóa một khi các chất dinh dưỡng được hấp thu toàn bộ.
Béo phì
Béo phì có thể định nghĩa là sự dư thừa chất béo trong cơ thể. Đại diện cho hàm lượng chất béo là chỉ số khối cơ thể (BMI), tính theo công thức:
Trên lâm sàng, một người có BMI trong khoảng 25 đến 29.9 kg/m2 được gọi là thừa cân, và một người có BMI trên 30 kg/m2 được gọi là béo phì. BMI không phản ánh chính xác lượng mỡ và and và cũng không tính đến thực tế rằng một số cá nhân có BMI cao là do khối lượng cơ lớn. Cách tốt nhất để xác định béo phì là đo phần trăm tổng lượng chất béo trong cơ thể. Béo phì thường được định nghĩa là lượng chết béo trên 25% ở nam và trên 35% ở nữ. Mặc dù phần trăm tổng lượng mỡ trong cơ thể có thể được xác định bằng rất nhiều phương pháp, như là đo độ dày của nếp gấp da, điện trở sinh học hoặc cân dưới nước, những phương pháp này hiếm khi được sử dụng trên lâm sàng, lĩnh vực mà BMI được sử dụng phổ biến để xác định béo phì. Nguy cơ béo phì ảnh hưởng đến nhiều bệnh lý khác nhau như xơ gan, tăng huyết áp, bệnh lý tim mạch, đột quỵ, và bệnh thận xuất hiện liên quan nhiều tới béo tạng (béo bụng) hơn là tăng dự trữ mỡ dưới da, hoặc dự trữ chất béo phần thấp cơ thể như là hông. Vì vậy, nhiêù bác sĩ lâm sàng coi chu vi vòng eo như gợi ý về béo bụng. Tại Mỹ chu vi vòng eo trên 102 centimeters ở nam và 88 centimeters ở nữ hoặc tỷ lệ eo/hông lớn hơn 0.9 ở nam và 0.85 ở nữ thường được xác định là béo bụng trên người lớn. Mức độ phổ biến của béo phì ở cả trẻ em và người lớn tại Mỹ cũng như các nước công nghiệp hóa tăng lên nhanh chóng, lên tới hơn 30% trong thập kỷ vừa qua. Xấp xỉ 65% người lớn ở Mỹ bị thừa cân, và khoảng 33% bị béo phì.
Béo phì là kết quả của việc quá dư thừa năng lượng hấp thụ vào so với mức tiêu thụ
Khi một lượng lớn năng lượng (dưới dạng thức ăn) vào cơ thể vượt quá số tiêu thụ, cân nặng sẽ tăng lên, và hầu hết năng lượng dư thừa dự trữ dưới dạng chất béo.Do đó, quá thừa mỡ (béo phì) gây ra do việc năng lượng đầu vào quá thừa so với đầu ra. Cứ mỗi 9.3 calories năng lượng dư thừa vào trong cơ thể là xấp xỉ 1 gam chất béo được dự trữ. Chất béo được dự trữ chủ yếu tại tế bào mỡ trong các mô dưới da và khoang màng bụng, mặc dù gan và các mô khác thường chứa một lượng đáng kể lipids ở những người béo phì. Quá trình chuyển hóa liên quan đến dự trữ chất béo đã được đề cập ở Chương 69. Trước đây người ta cho rằng số lượng tế bào mỡ chỉ có thể gia tăng ở thời kỳ sơ sinh và trẻ em và sự hấp thu quá dư thừa năng lượng trong thời kỳ này sẽ dẫn tới béo phì quá sản , liên quan đến việc tăng số lượng tế bào mỡ nhưng làm thay đổi rất ít kích thước loại tế bào này. Ngược lại, bệnh béo phì ở người lớn phát triển là do tế bào mỡ tăng kích thước, hậu quả dẫn đến bệnh béo phì quá cỡ. Mặc dù vậy, các nghiên cứu chỉ ra rằng tế bào mỡ mới có thể biệt hóa từ nguyên bào sợi – như là các tiền tế bào mỡ tại bất cứ giai đoạn nào trong cuộc đời và sự tiến triển bệnh béo phì ở người lớn đi kèm với sự gia tăng cả số lượng và kích thước tế bào mỡ. Một người bị béo phì nghiêm trọng có thể có số lượng tế bào mỡ gấp bốn lần, mang số lượng lipid gấp hai lần một người gầy. Khi một người trở nên béo phì và cân nặng trở lại ổn định, năng lượng vào một lần nữa sẽ cân bằng với năng lượng ra. Để giảm cân, năng lượng vào phải ít hơn năng lượng tiêu thụ.
Giảm hoạt động thể lực và bất thường trong điều chỉnh ăn uống gây ra béo phì Nguyên nhân gây ra béo phì rất phức tạp. Mặc dù gen đóng vai trò quan trọng trong thiết lập các cơ chế sinh lý mạnh mẽ để kiểm soát ăn uống và chuyển hóa năng lượng, các yếu tố lối sống và môi trường có thể đóng vai trò chủ yếu ở nhiều bệnh nhân béo phì. Tỷ lệ béo phì gia tăng nhanh chóng trong 20 đến 30 năm qua nhấn mạnh tầm quan trọng của các yếu tố lối sống và môi trường bởi vì những thay đổi về gen không thể xảy ra nhanh như vậy. Tuy vậy, yếu tố di truyền có thể khiến nhiều người chịu ảnh hưởng của môi trường làm tăng tỷ lệ béo phì ở những quốc gia công nghiệp phát triển nhất.
Lối sống tĩnh tại là nguyên nhan củ yếu gây ra béo phì.
Hoạt động và luyện tập thể lực thường xuyên giúp tăng khối cơ và giảm khối lượng mỡ, trong khi lười hoạt động liên quan đến giảm khối cơ và tăng lượng mỡ. Ví dụ, các nghiên cứu đã chỉ ra mối liên quan gần gũi giữa ít hoạt động, chẳng hạn ngồi trước màn hình quá nhiều (xem ti vi), và béo phì. Khoảng 25 đến 30% năng lượng được sử dụng mỗi ngày ở người bình thường cho hoạt động cơ, còn đối với người lao động, hoạt động này chiếm tới 60 đến 70%. Ở những người béo phì, tăng hoạt động thể lực là tăng năng lượng tiêu thụ nhiều hơn hấp thu vào, kết quả là giảm cân. Ngay cả một lần tập tiêu tốn sức cũng làm tăng tiêu hao năng lượng cơ bản trong vòng vài giờ sau khi dừng lại. Bởi vì hoạt động cơ bắp cho đến nay là cách tiêu hao năng lượng quan trọng nhất của cơ thể, Tăng hoạt động thể lực là một phương pháp hiệu quả để giảm dự trữ chất béo.
Hành vi dinh dưỡng bất thường gây ra béo phì.
Mặc dù các cơ chế sinh lý mạnh mẽ điều chỉnh việc ăn uống, các yếu tố môi trường và tâm lý có thể gây ra hành vi dinh dưỡng bất thường, tăng năng lượng đầu vào, và béo phì. Như đã thảo luận trước đó, tầm quan trọng của các yếu tố môi trường là điều rõ ràng từ sự gia tăng nhanh chóng tỷ lệ béo phì ở hầu hết các nước công nghiệp phát triển, trong đó trùng hợp với sự phong phú của các loại thực phẩm cao năng (đặc biệt là các loại thực phẩm giàu chất béo) và lối sống tĩnh tại. Yếu tố tâm lý có thể góp phần vào béo phì ở một số bệnh nhân. Ví dụ, mọi người thường tăng cân trong hoặc sau khi ở trạng thái stress, cha mẹ qua đời, bệnh hiểm nghèo, hoặc trầm cảm. Có lẽ ăn uống là một biện pháp để giảm thiểu stress.
Dinh dưỡng quá mức cho trẻ có thể dẫn đến béo phì.
Yếu tố góp phần vào béo phì là quan điểm đang thịnh hành rằng thói quen ăn uống lành mạnh đòi hỏi ba bữa mỗi ngày và mỗi bữa đều phải ăn no. Nhiều trẻ bị ép buộc theo thói quen này bởi các bậc phụ huynh quá quan tâm, và các em tiếp tục làm như vậy trong suốt cuộc đời. Tỷ lệ tổng hợp tế bào mỡ mới đặc biệt nhanh trong năm đầu tiên của cuộc đời, tỷ lệ dự trữ chất béo lớn hơn, số lượng tế bào mỡ cao hơn. Số lượng tế bào mỡ ở một đứa trẻ béo phì gấp ba lần đứa trẻ bình thường. Do đó, nó gợi ý rằng cho trẻ ăn quá nhiều đặc biệt là trong giai đoạn sơ sinh, và mức độ ít hơn trong những năm sau của thờ thơ ấucó thể dẫn đến béo phì.
Bất thường thần kinh gây ra béo phì.
chúng ta đã đề cập ở trên rằng tổn thương nhân bụng trong của vùng hạ đồi làm cho động vật thực nghiệm ăn quá mức và dẫn tới béo phì. Bệnh thường phát triển ở người có u tuyến yên và xâm lấn vào vùng hạ đồi, chứng tỏ rằng bệnh béo phì trên người, có thể từ nguyên nhân tổn thương hạ đồi thị. Mặc dù tổn thương hạ đồi là nguyên nhân thần kinh chủ yếu được phát hiện ở người béo phì , có thể thấy rằng tổ chức chức năng của vùng hạ đồi cũng như các trung tâm dinh dưỡng khác ở bệnh nhân béo phì có sự khác biệt so với người bình thường. Hơn nữa, các chất dẫn truyền thần kinh hoặc cơ chế nhận cảm bất thường có thể tồn tại trong con đường thần kinh của vùng hạ đồi kiểm soát việc dinh dưỡng. Để hỗ trợ giả thuyết này, một bệnh nhân béo phì đã giảm về mức cân nặng bình thường do thực hiện chế độ dinh dưỡng nghiêm ngặt thường có cảm giác đói dữ dội hơn những người không béo phì. Hiện tượng này chứng tổ rằng điểm đặt của hệ thống kiểm soát dinh dưỡng ở người béo phì đặt dự trữ dinh dưỡng ở mức cao hơn những người bình thường. Nghiên cứu trên động vật thực nghiệm chứng tỏ rằng khi thức ăn bị hạn chế với những con béo phì, sự thay đổi số lượng các chất dẫn truyền thần kinh xảy ra ở vùng hạ đồi nhằm tăng cảm giác đói và chống lại sự giảm cân. Một số thay đổi bao gồm tăng tổng hợp chất dẫn truyền thần kinh orexigenic như là NPY và giảm tổng hợp chất anorexigenic như là leptin và α-MSH. Nghiên cứu trên người cũng xác nhận chế độ ăn kiêng góp phần gia tăng mức độ của hormone kích thích cảm giác đói (ví dụ ghrelin) và giảm hormones làm hạn chế cảm giác này (ví dụ leptin). Những thay đổi này của hormone tiếp tục ít nhất một năm sau giảm cân, có thể giải thích phần nào lý do đa số mọi người rất khó theo đuổi được một chế độ ăn kiêng đơn thuần.
Yếu tố di truyền gây ra béo phì.
Béo phì cũng có mang tính chất gia đình. Mặc dầu vậy, rất khó xác định vai trò chính xác của gen trong việc dẫn đến béo phì bởi vì các thành viên trong gia đình thường cùng nhau chia sẻ thói quen ăn uống và sinh hoạt. Những bằng chứng hiện nay cho thấy khoảng từ 20 đến 25% béo phì là do nhân tố di truyền. Gen có thể gây ra béo phì bởi các bất thường của (1) một hoặc nhiều cách điều chỉnh việc ăn uống (2) tiêu thụ năng lượng và dự trữ chất béo. Ba trong số các đơn gen gây ra béo phì là (1) đột biến MCR-4, dạng đơn gen được biết đến phổ biến nhất cho tới nay gây bệnh béo phì; (2) thiếu hụt leptin bẩm sinh bởi đột biến leptin gene, dạng này rất hiếm; và (3) đột biến leptin receptor, cũng rất hiếm. Tất cả những dạng đơn gen gây béo phì chỉ chiếm một số phần trăm rất nhỏ. Có lẽ nhiều gen đã tương tác với các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến số lượng và phân bố mỡ trong cơ thể.
Điều trị béo phì
Điều trị béo phì phụ thuộc vào việc giảm năng lượng đầu vào thấp hơn năng lượng tiêu thụ và tạo một can bằng năng lượng âm bền vững cho đến khi đạt được sự giảm cân mong muốnnói cách khác, cả giảm năng lượng vào và tăng năng lượng ra. Guideline mới đây của Viện sức khỏe quốc gia (NIH) giảm lượng caloric đầu vào khoảng 500 kilocalories mỗi ngày cho thừa cân và chủ béo phì mức độ vừa (BMI >25 but <35 kg/m2) để giảm được xấp xỉ 1 pound mỗi tuần. Giảm 500 đến 1000 kilocalories được khuyến cáo cho người có BMI trên 35 kg/m2. Thông thường, với sợ giảm hấp thu năng lượng, nếu có thể đạt được và duy trì, có thể giảm được từ 1 đến 2 pounds mỗi tuần, hoặc 10% cân nặng sau 6 tháng. Với đa số mọi người muốn nỗ lực giảm cân, tăng cường hoạt động thể lực là một phần không thể thiếu để việc giảm cân kéo dài thành công. Để giảm năng lượng đầu vào, chế độ dinh dưỡng được thiết kế với một số lượng lớn bulk, với thành phần chủ yếu là từ các chất cellulose phi dinh dưỡng. Các chất này lấp đầy dạ dày và do đó giảm đi phần nào cảm giác đói. Trong nghiên cứu trên động vật, phương pháp đơn giản này làm chúng ăn nhiều hơn, nhưng con người có thể tự đánh lừa bản thân vì lượng thức ăn mà chúng ta hấp thu đôi khi được kiểm soát bởi những thói quen như đói. Được nhấn mạnh tại phần sau trong mối liên hệ với sự thiếu ăn, rất quan trọng để ngăn chặn thiếu hụt vitamin trong suốt quá trình ăn kiêng. Rất nhiều thuốc làm giảm cảm giác đói được sử dụng trong điều trị béo phì. Thuốc được sử dụng rộng rãi nhất là amphetamines (hoặc dẫn xuất của amphetamine), nó ức chế trung tâm dinh dưỡng ở não. Một loại thuốc điều trị béo phì kết hơp phentermine, một chất cường giao cảm làm giảm ăn uống và tăng tiêu thụ năng lượng, với topiramate, chất được sử dụng như một loại thuốc chống co giật. Sự nguy hiểm khi sử dụng thuốc mang tính cường giao cảm là chúng kích thích quá mức hệ giao cảm và gây ra tăng huyết áp. Một loại thuốc cường giao cảm được dùng phổ biến, sibutramine, đã bị loại khỏi thị trường Mỹ từ năm 2010 để điều trị béo phì vì các nghiên cứu lâm sàng đã chỉ ra nó tăng nguy cơ nhồi máu cơ tim và đột quỵ. Một loại thuốc khác được chấp nhận để điều trị béo phì là lorcaserin, nó hoạt hóa serotonin receptors ở trong não và thúc đẩy tăng biểu hiện của POMC. Mặc dù vậy, cân nặng thường chỉ giảm không quá 5 đến 10%. Một nhóm thuốc khác hoạt động bằng cách thay đổi hấp thu lipid ở ruột. Ví dụ, orlistat, một chất ức chế lipase, giảm việc tiêu hóa chất béo của ruột non, làm cho một phần chất béo ăn vào được đào thải qua phân và do đó giảm số năng lượng hấp thu. Mặc dù vậy, mất chất béo qua phân có thể gây ra nhiều hậu quả cho đường tiêu hóa, chẳng hạn làm đào thải qua phân các vitamin tan trong dầu.. Sự giảm cân khá hiệu quả ở nhiều bệnh nhân béo phì tăng cường hoạt động thể lực. Tập luyện nhiều hơn, năng lượng tiêu thụ mỗi ngày nhiều hơn và béo phì nhanh chóng biến mất hơn. Do đó, tập luyện với cường độ cao là một phần khôn thể thiếu của điều trị. Guidelines gần đây cho điều trị béo phì khuyến cáo thay đổi lối sống bao gồm tăng hoạt động thể lực gắn với giảm lượng caloric ăn vào. Đối với bệnh nhân béo phì có BMI lớn hơn 40, hoặc có BMI lớn hơn 35 kèm theo tăng huyết áp hoặc Đái tháo đường type II , những thứ có thể khiến bệnh nhân mắc thêm các bệnh lý nghiêm trọng, các phương pháp phẫu thuật khác nhau có thể được dùng để giảm lượng chất béo trong cơ thể hoặc giảm số lượng thức ăn nạp vào mỗi bữa Phẫu thuật tiêu hóa bypass liên quan đến tạo thành một túi nhỏ ở phần gần của dạ dày, sau đó nối với hỗng tràng là phần dài nhất của ruột non; túi này ngăn cách với phần còn lại của dạ dày bằng một dải. Phẫu thuật buộc dải dạ dày này liên quan đến việc tạo ra một vòng dây gần đầu trên dạ dày; phương pháp này hình thành nên một túi dạ dày nhỏ ở đầu trên dạ dày. Một phương pháp thứ ba đang được sử dụng khá rộng rãi hiện nay là cắt dạ dày dọc, tức là cắt bỏ một phần lớn dạ dày và sau đó nối những phần còn lại với nhau. Những phương pháp này giúp giảm trọng lượng đáng kể ở những bệnh nhân béo phì. Phương pháp bypass và cát dạ dày dọc thường dẫn đến sự thuyên giảm của bệnh đái tháo đường type II một cách nhanh chóng, một biến chứng nghiêm trọng của béo phì, thậm chí trước cả khi sự giảm trọng lượng xảy ra. Những phương pháp này là cách thức chủ yếu, mặc dù vậy, ảnh hưởng lâu dài của chúng đối với sức khỏe và tỷ lệ tử vong vẫn chưa được biết rõ.
Gầy mòn, Chán ăn và Suy nhược
Gầy mòn ngược lại với béo phì và đặc trưng bởi sự sụt cân trầm trọng. Nó được gây ra bởi sự thiếu hụt thực phẩm hoặc tình trạng bệnh lý làm giảm sự ngon miệng, bao gồm các rối loạn tâm lý, bất thường vùng hạ đồi, và các yếu tố giải phóng từ mô ngoại vi. Trong nhiều trường hợp, đặc biệt là những người có bệnh nặng như ung thư, giảm ngon miệng có thể phối hợp với tăng tiêu thụ năng lượng, hậu quả là sụt cân nghiêm trọng. Chán ăn được định nghĩa như là giảm lượng thực phẩm ăn vào chủ yếu do giảm ngon miệng, trái ngược với định nghĩa thông thường là không ăn . Định nghĩa này nhấn mạnh tầm quan trọng của các cơ chế thần kinh trung ương trong bệnh sinh của chán ăn ở các bệnh như ung thư, hoặc khi các vấn đề phổ biến khác, như là đau và buồn nôn, cũng có thể làm cho một người tiêu thụ ít thực phẩm hơn. Chán ăn tâm thần là một trạng thái tâm lý bất thường trong đó một người mất tất cả hứng thú với thức ăn thậm chí buồn nôn vì thực phẩm; hậu quả dẫn đến gầy mòn trầm trọng. Suy kiệt là một bệnh lý chuyển hóa trong đó tăng năng lượng tiêu thụ dẫn đến giảm cân nhiều hơn là do ăn ít đơn thuần. Chán ăn và suy kiệt thường xảy ra đồng thời ở nhiều bệnh ung thư hoặc trong hội chứng suy mòn quan sát ở những bệnh nhân bị hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải (AIDS) và bệnh viêm mạn tính. Hầu hết các loại ung thư gây ra cả chán ăn và suy kiệt, và hội chứng suy kiêtchán ăn phát triển ở hơn một nửa số bệnh nhân ung thư trong quá trình mắc bệnh của mình. Thần kinh trung ương và các yếu tố ngoại vi được cho là đóng góp vào sự gia tăng chán ăn và suy kiệt ở bệnh ung thư. Nhiều cytokines viêm, bao gồm các yếu tố hoại tử u factor-α, interleukin-6, interleukin-1β, và yếu tố phân giải protein, được chỉ ra là gây chán ăn và suy kiệt. Phần lớn các cytokines viêm xuất hiện để giải quyết chán ăn bằng cách hoạt hóa hệ thống melanocortin ở vùng hạ đồi. Cơ chế chính xác mà các cytokin hoặc sản phẩm của u tương tác với con đường melanocortin để giảm sự ăn uống chưa rõ ràng, nhưng việc phong tỏa các melanocortin receptors ở vùng dưới đồi xuất hiện hầu như ngăn cản chán ăn và hậu quả suy kiệt ở động vật thực nghiệm. Mặc dù vậy, các nghiên cứu bổ sung là cần thiết để hiểu biết rõ hơn về cơ chế sinh bệnh học chán ăn và suy kiệt ở những bệnh nhân ung thư cũng như phát triển các liệu pháp để cải thiện tình trạng dinh dưỡng và sự sống của người bệnh.
Sự thiếu đói
Sự suy giảm dự trữ các chất trong các mô khi bị thiếu đói.
Mặc dù các mô thích dùng carbohydrate hơn là chất béo hay protein để có năng lượng, số lượng carbohydrate bình thường dự trữ trong toàn cơ thể chỉ là vài trăm grams (chủ yếu là glycogen trong gan và cơ), và nó chỉ đủ cung cấp nhu cầu năng lượng cho các hoạt động của cơ thể trong vòng nửa ngày. Do đó, ngoại trừ trong vài giờ đầu, hậu quả chủ yếu của thiếu ăn là sự sụt giảm mô mỡ và protein. Bởi vì chất béo là nguồn năng lượng chính (100 lần nhiều hơn năng lượng carbohydrate được dữ trữ ở người bình thường), tỷ lệ sụt giảm chất béo không hề thấp đi, như ta thấy trong Bảng 72-3, cho đến khi hầu hết chất béo trong cơ thể đã cạn kiệt. Protein trải qua ba giai đoạn suy giảm: giảm nhanh trong giai đoạn đầu tiên, tiếp theo là sự giảm chủ yếu nhưng chậm, và cuối cùng lại giảm nhanh trong một thời gian ngắn trước khi tử vong. Sự giảm nhanh ban đầu là do sử dụng dễ dàng protein được huy động cho chuyển hóa trực tiếp hoặc chuyển thành glucose và sau đó glucose được chuyển hóa chủ yếu bởi não. Sau khi nguồn dự trữ protein được huy động được dùng hết sau giai đoạn sớm của thiếu ăn, phần protein còn lại không dễ dàng được giải phóng. Thời điểm này, tỷ lệ tân tạo glucose giảm từ 1/3 đến 1/5 so với trước đó, và tỷ lệ suy giảm protein cũng trở nên thấp hơn đáng kể. Sự thiếu hụt glucose sẵn có khởi đầu một loạt các sự kiện dẫn đến sử dụng chất béo quá mức và chuyển đổi một số sản phẩm giáng hóa chất béo thành thể ketone, chẳng hạn sản xuất ketosis, đã được đề cập ở Chương 69. Thể ketone, giống như glucose, có thể đi qua hàng rào máu não và được tế bào não sử dụng để cung cấp năng lượng. Do đó, khoảng hai phần ba năng lượng não sử dụng có nguồn gốc từ các thể ketone,
chủ yếu từ β-hydroxybutyrate. Chuỗi sự kiện này giúp bảo toàn một phần kho protein dự trữ của cơ thể. Cuối cùng đến lúc kho dự trữ chất béo hoàn toàn cạn kiệt, và chỉ còn nguồn năng lượng duy nhất là protein. Thời điểm này, kho protein dự trữ một lần nữa bước vào giai đoạn suy giảm nhanh chóng. Bởi vì protein là sống còn để duy trì chức năng tế bào, cái chết sẽ đến khi protein trong cơ thể chỉ còn một nửa so với mức bình thường. Thiếu hụt vitamin trong thiếu đói. Kho dự trữ một số loại vitamins, đặc biệt là vitamin tan trong nước vitamin nhóm B vitamin C không thể duy trì lâu dài trong khi thiếu ăn. Do đó, sau một hoặc vài tuần thiếu đói, sự thiếu hụt vitamin nhẹ bắt đầu xuất hiện và sau nhiều tuần, thiếu hụt vitamin trầm trọng sẽ xảy ra. Những thiếu hụt này có thể góp phần tăng sự suy kiệt dẫn đến tử vong.
Vitamins
Nhu cầu vitamin hằng ngày.
Vitamin là một hợp chất hữu cơ với số lượng nhỏ cần thiết cho chuyển hóa bình thường mà cơ thể không tự tổng hợp được. Sự thiếu hụt vitamin trong khẩu phần có thể gây ra những rối loạn chuyển hóa nghiêm trọng. Bảng 72-3 liệt kê nhu cầu hằng ngày các loại vitamin của một người trung bình. Nhu cầu này có thể rất thay đổi, phụ thuộc vào những yếu tố như kích thước cơ thể, tỷ lệ tăng trưởng, luyện tập và mang thai. Dự trữ vitamin trong cơ thể. Vitamin được dự trữ với số lượng nhỏ trong tất cả các tế bào. Một số được dự trữ với số lượng lớn hơn ở trong gan. Ví dụ, số lượng vitamin A dự trữ ở trong gan đủ đáp ứng cho nhu cầu của một người từ 5 đến 10 tháng mà không cần bổ sung thêm. Số lượng vitamin D dự trữ trong gan thì đủ cho nhu cầu từ 2 đến 4 tháng mà không cần bổ sung. Kho dự trữ của phần lớn các vitamin tan trong nước, đặc biệt là vitamin C và hầu hết vitamin B, khá là ít ỏi. Sự vắng mặt của vitamin C trong khẩu phần có thể gây ra hội chứng trong vòng vài tuần rồi dẫn đến cái chết do bệnh Scorbut(scurvy)
trong vòng 20 đến 30 tuần. Khi khẩu phần ăn của một người bị thiếu hụt vitamin B, triệu chứng lâm sàng có thể xuất hiện trong vòng vài ngày (ngoại trừ vitamin B12, nó có thể tồn tại ở gan dưới dạng phức hợp tới một năm hoặc lâu hơn).
Vitamin A
Vitamin A có trong mô động vật dưới dạng retinol. Vitamin này không có trong thực phẩm có nguồn gốc thực vật, nhưng tiền chất (provitamin) để tổng hợp vitamin A khá phong phú trong nhiều loại rau củ. Những provitamins này là vàng và sắc tố carotenoid đỏ, hơn nữa cấu trúc hóa học của những chất này tương tự như vitamin A, có thể được chuyển thành vitamin A ở trong gan.
Thiếu hụt vitamin A gây ra bệnh “Quáng gà” và sự phát triển bất thường của tế bào biểu mô.
Một chức năng cơ bản của vitamin A là tổng hợp sắc tố retinal của mắt, như được đề cập trong Chương 51. Vitamin A cần thiết để tổng hợp sắc tố thị giác, bởi vậy, ngăn chặn bệnh quáng gà. Vitamin A cần thiết cho sự phát triển bình thường của tế bào trong cơ thể đặc biệt là sự sinh trưởng và phát triển của các loại biểu mô khác nhau. Khi thiếu hụt vitamin A, cấu trúc biểu mô trở nên phân tầng và bị sừng hóa. Sự thiếu hụt vitamin A thể hiện bởi (1) da đóng vảy và có mụn; (2) kém phát triển ở động vật non, bao gồm ngừng phát triển xương; (3) hạn chế sinh sản, đặc biệt liên quan với sự teo của tế bào mầm tinh hoàn và đôi khi là gián đoạn chu kỳ kinh nguyệt ở nữ giới; và (4) sừng hóa giác mạc, hậu quả là đục giác mạc và mù lòa. Trong thiếu hụt vitamin A, những cấu trúc biểu mô bị tổn thương dễ bị nhiễm trùng (ví dụ., kết mạc mắt, biểu mô phủ đường tiết niệu và hô hấp ). Vitamin A do đó còn được gọi là vitamin chống nhiễm khuẩn
Thiamine (Vitamin B1)
Thiamine hoạt động trong hệ thống chuyển hóa của cơ thể chủ yếu là thiamine pyrophosphate; chức năng của phức hợp này là một cocarboxylase, nhiệm vụ chủ yếu là gắn với một protein decarboxylase để khử carboxyl của pyruvic acid và α-keto acids, như đã đề cập trong chương 68. Thiếu hụt thiamine (beriberi) khiến cho mô giảm sử dụng pyruvic acid và một số amino acids nhưng tăng sử dụng chất béo. Do đó, thiamine đặc biệt cần thiết cho sự chuyển hóa cuối cùng của carbohydrates và nhiều amino acids. Giảm sử dụng những chất dinh dưỡng này chịu trách nhiệm cho nhiều biểu hienj suy nhược do thiếu thiamine . Thiếu hụt thiamine làm tổn thương hệ thần kinh trung ương và ngoại vi.Hệ thống thần kinh trung ương phụ thuộc gần như hoàn toàn vào quá trình chuyển hóa carbohydrate để cung cấp năng lượng cho hoạt động của nó. Trong thiếu hụt thiamine, sử dụng glucose bởi mô thần kinh giảm từ 50 tới 60% và được thay thế bằng cách sử dụng các thể ketone có nguồn gốc từ chuyển hóa chất béo. Các tế bào của hệ thần kinh trung tương thường xuyên bị tiêu sắc và phù trong thiếu hụt thiamine, những thay đổi đó là đặc trưng của tế bào thần kinh với dinh dưỡng kém. Những thay đổi này có thể làm gián đoạn liên hệ tại nhiều phần của hệ thần kinh trung ương. Thiếu hụt thiamine có thể gây ra thoái hóa bao myelin của sợi thần kinh trong cả hệ thần kinh trung ương và ngoại vi. Tổn thương các dây thần kinh ngoại vi thường xuyên làm chúng trở nen cực kì nhạy cảm, kết quả là viêm đa dây thần kinh ngoại vi, đặc trưng bởi đau lan dọc theo đường đi của một hoặc nhiều dây thần kinh ngoại vi. Hơn nữa, các sợi trong tủy có thể bị thoái hóa đến mức gây ra liệt; thậm chí kể cả khi không có liệt, cơ cũng bị teo dẫn đến giảm vận động.
Thiếu hụt thiamine làm giảm hoạt động tim avà gây ra giãn mạch ngoại biên.
Suy tim thường phát triển ở những người thiếu hụt thiamine trầm trọng do sự suy yếu của cơ tim. Hơn nữa, máu từ tĩnh mạch về tim có thể tăng lên gấp hai lần bình thường, bởi vì thiếu hụt thiamine dẫn đến giãn mạch ngoại biên khắp hệ tuần hoàn, đó là kết quả của việc giảm chuyển hóa năng lượng ở các mô, dẫn đến giãn mạch tại chỗ. Hậu quả lên tuần hoàn của thiếu thiamine là một lượng máu lớn dồn về tim và là nguyên nhân ban đầu làm cơ tim suy yếu. Phù ngoại biên và cổ trướng là kết quả của thiếu hụt thiamine ở một số người, chủ yếu là do suy tim. Thiếu hụt thiamine gây ra rối loạn ở đường tiêu hóa. Các triệu chứng tiêu hóa của thiếu hụt thiamine là khó tiêu, táo bón nặng, chán ăn, mất trương lực dạ dày, và rối loạn nghi bệnh. tất cả những hậu quả này bắt nguồn từ các cơ trơn và tuyến của đường tiêu hóa giảm hấp thu năng lượng có nguồn gốc từ chuyển hóa carbohydrate. Bức tranh tổng thể của thiếu hụt thiamine bao gồm viêm đa dây thần kinh ngoại vi, triệu chứng tim mạch, và rối loạn tiêu hóa thường được gọi là beriberiđặc biệt là khi triệu chứng tim mạch chiếm ưu thế.
Niacin
Niacin, còn gọi là nicotinic acid, trong cơ thể đóng vai trò là coenzymes ở dạng nicotinamide adenine dinucleo-tide (NAD) và NAD phosphate. Những coenzymes này là chất nhận hydro và gắn với nguyên tử hydro khi chúng được tách ra khỏi cơ chất bởi nhiều loại dehydrogenases. Hoạt động của các coenzymes này được đề cập ở Chương 68. Khi tồn tại thiếu hụt niacin, không thể duy trì được tỷ lệ bình thường của phản ứng khử hydro; do đó, năng lượng oxy hóa từ cơ chất tới chức năng của các tế bào không xảy ra ở mức bình thường . Ở giai đoạn sớm của thiếu hụt niacin, những thay đổi sinh lý như yếu cơ hoặc giảm tiết các tuyến có thể xảy ra, nhưng trong trường hợp thiếu hụt nghiêm trọng, mô sẽ chết sau đó. Tổn thương bệnh học xuất hiện ở nhiều phần của hệ thần kinh trung ương, hệ quả là mất trí nhớ vĩnh viễn hoặc rối loạn tâm thần. Thêm vào đó, da xuất hiện nhiều vết rạn, sắc tố vảy hình thành ở những khu vực chịu kích thích cơ học hoặc ánh sáng mặt trời; do đó, iở một người thiếu hụt niacin, da không có khả năng sửa chữa những tổn thương. Thiếu hụt niacin gây ra kích thích dữ dội và viêm ở màng nhầy của miệng và các phần khác của ống tiêu hóa, hậu quả là nhiều bất thường của đường tiêu hóa có thể dẫn đến xuất huyết tiêu hóa diện rộng trong những trường hợp nặng. Lý giải cho tình trạng này là do sự suy giảm chuyển hóa ở biểu mô đường tiêu hóa và sự hạn chế sửa chữa biểu mô. Lâm sàng gọi là pellagra và còn được biết dưới cái tên lưỡi đen chủ yếu gây ra bởi thiếu hụt niacin. Pellagra càng trầm trọng ở những người có chế độ ăn là ngô vì ngô rất thiếu amino acid tryptophan, có thể chuyển thành một số lượng hạn chế niacin trong cơ thể.
Riboflavin (Vitamin B2)
Bình thường riboflavin ở trong mô gắn với phosphoric acid thành hai coenzymes, flavin mononucleotide (FMN) và flavin adenine dinucleotide (FAD). Chúng là những chất mang hydro trong hệ thống oxy hóa quan trọng của ty thể. NAD, hoạt động bằng cách gắn với dehydrogenases đặc hiệu, thường nhận hydro được tách ra từ các cơ chất khác nhau và sau đó chuyển hydro tới FMN hoặc FAD; cuối cùng, hydro được giải phóng dưới dạng ion vào chất nền của ty thể để rồi được oxy hóa bỉ oxy (mô tả ở Chương 68). Thiếu hụt riboflavin ở động vật thực nghiệm gây ra viêm da nặng, nôn, tiêu chảy, co cứng cơ cuối cùng dẫn đến yếu cơ, hôn mê, giảm nhiệt độ cơ thể, cuối cùng dẫn đến tử vong. Do đo, thiếu hụt trầm trọng riboflavin nhiều hậu quả tương tự như thiếu niacin trong khẩu phần; Có lẽ, kết quả suy kiệt này này là do giảm quá trình oxy hóa ở trong tế bào. Ởngười, chưa biết đến trường hợp nào mà sự thiếu hụt riboflavin đủ nghiêm trọng để gây ra những hệ quả được công bố như nghiên cứu với động vật, nhưng thiếu hụt mức độ nhẹ riboflavin có lẽ khá phổ biến. Thiếu hụt gây ra rối loạn tiêu hóa, phá hủy thụ cảm ở da và mắt, nứt góc miệng, đau đầu, trầm cảm, hay quên, … Mặc dù biểu hiện của thiếu hụt riboflavin thường tương đối nhẹ, thiếu hụt này thường liên quan với thiếu hụt thiamine, niacin, hoặc cả hai. Nhiều hội chứng thiếu hụt, gồm pellagra, beriberi, sprue, và kwashiorkor, quả thật thường gắn kết với sự thiếu hụt các vitamins, như là một khía cạnh khác của suy dinh dưỡng.
Vitamin B12
Nhiều hợp chất cobalamin có một nhóm chung gọi là vitamin B12 hoạt động. Nhóm chung này chứa cobalt, tương tự như sắt gắn với phân tử hemoglobin. Có lẽ chức năng của nguyên tử cobalt cũng theo cùng một cách như của các nguyên tử sắt khi được gắn thuận nghịch với các chất khác. Thiếu hụt vitamin B12 gây ra thiếu máu ác tính Vitamin B12 thực hiện các chức năng chuyển hóa của nó trong vai trò coenzyme nhận hydro. Chức năng quan trọng nhất của nó là hoạt động như một coenzyme để chuyển từ ribonucleotides
Edited thành deoxyribonucleotides, một bước tối cần trong việc sao chép các gen và giải thích các chứ năng chủ yếu của vitamin B12: (1) thúc đẩy tăng trưởng và (2) thúc đẩy hình thành và trưởng thành của hồng cầu. Chức năng của hồng cầu được mô tả chi tiết ở Chương 33 liên quan đến thiếu máu ác tính, một loại thiếu máu gây ra bởi suy giảm trưởng thành của hồng cầu khi thiếu hụt vitamin B12.
Thiếu hụt vitamin B12 gây ra phá hủy myelin của các sợi thần kinh lớn ở tủy sống.
Sự phá hủy myelin thần kinh ở người với thiếu hụt vitamin B12 xảy ra đặc biệt ở cột sau, và đôi khi ở cột bên của tủy sống. Hậu quả tất yếu, nhiều bệnh nhân thiếu máu ác tính mất cảm giác ngoại vi và trong những ca nặng, thậm chí liệt. Nguyên nhân thường gặp của thiếu vitamin B12 không phải là do thiếu vitamin trong thức ăn mà thiếu hụt trong tổng hợp yếu tố nội, bình thường được chế tiết bởi tế bào viền của tuyến dạ dày và cần thiết cho sự hấp thụ vitamin B12 bởi niêm mạc hồi tràng. Chủ đề này đã được thảo luận ở Chương 33 và 67.
Folic Acid (Pteroylglutamic Acid)
Một số pteroylglutamic acids biểu hiện ảnh hưởng folic acid . Chức năng của folic acid là một chất mạng các nhóm hydroxymethyl và formyl. Chức năng quan trọng nhất là tổng hợp purines và thymine, phục vụ cho tổng hợp DNA. Do đó, folic acid, giống như vitamin B12, cấp thiết cho sự tổng hợp bộ gen tế bào và giải thích một trong những chức năng quan trọng nhất của folic acid thúc đẩy tăng trưởng. Thật vậy, khi khẩu phần thiếu acid folic, con vật sẽ phát triển rất ít. Folic acid là một nhân tố thúc đẩy tăng trưởng mạnh hơn vitamin B12 và, giống như vitamin B12, nó quan trọng cho sự trưởng thành của hồng cầu, như được đề cập ở Chương 33. Mặc dù vậy, vitamin B12 và folic acid đều thực hiện những phản ứng hóa học đặc trưng và khác nhau trong việc thúc đẩddaayphats triển và trưởng thành của hồng cầu. Một trong những hậu quả cơ bản của thiếu hụt folic acid là sự phát triển của bệnh thiếu máu nguyên hồng cầu khổng lồ, tương tự như xảy ra trong bênh thiếu máu ác tính. Căn bệnh này có thể được điều trị hiệu quả bằng folic acid đơn độc. Pyridoxine (Vitamin B6) Pyridoxine tồn tại dưới dạng pyridoxal phosphate trong tế bào và chức năng như một coenzyme cho nhiều phản ứng hóa học liên quan đến chuyển hóa amino acid và protein. Vai trò quan trọng nhất của coenzyme này là trong quá trình vận chuyển amin để tổng hợp amino acids. Kết quả là, pyridoxine đóng nhiều vai trò quan trọng trong chuyển hóa, đặc biệt là chuyển hóa. Ngoài ra, người ta tin rằng nó hoạt động như chất vận chuyển một số amino acids qua màng tế bào. Khẩu phần thiếu pyridoxine ở động vật thí nghiệm có thể gây ra viêm da, giảm tỷ lệ tăng trưởng, phát triển gan nhiễm mỡ, thiếu máu, và bằng chứng của rối laonj tâm thần. Hiếm hơn, ở trẻ con, thiếu hụt pyridoxine được ghi nhận có thể gây ra co giật, viêm da, rối loạn tiêu hóa như nôn và buồn nôn.
Pantothenic Acid Pantothenic acid chủ yếu được kết hợp trong cơ thể thành coenzyme A (CoA), đóng nhiều vai trò chuyển hóa ở trong tế bào Hai trong số các vai trò này được đề cập ở Chương 68 và 69 (1) chuyển từ decarboxylated pyruvic acid thành acetyl-CoA trước khi đi vào chu trình citric acid và (2) thoái hóa phân tử acid béo thành nhiều phân tử acetyl-CoA. Do đó, thiếu pantothenic acid có thể dẫn đến giảm chuyển hóa carbohydrates và chất béo. Thiếu hụt pantothenic acid ở động vật thực nghiệm có thể gây ra chậm phát triển, suy giảm sinh sản, lông xám, viêm da, gan nhiễm mỡ, và hoại tử xuất huyết vỏ thượng thậns. Ở người, không có hội chứng thiếu hụt nào được chắc chắn chứng minh, có lẽ vì sự có mặt rộng rãi của loại vitamin trong hầu hết thực phẩm và vì một lượng nhỏ có thể tổng hợp trong cơ thể. Điều này không có nghĩa là pantothenic acid không có giá trị trong hệ thống chuyển hóa của cơ thể; thật vậy, nó cũng cần thiết như các laoij vitamin khác.
Ascorbic Acid (Vitamin C)
Thiếu hụt ascorbic acid làm yếu sợi Collagen trong cơ thể. Ascorbic acid cần thiết cho hoạt hóa enzyme prolyl hydroxylase, nó thúc đẩy bước hydroxyl hóa trong tổng hợp hydroxyproline, một thành phần không thể thiếu của collagen. Không có ascorbic acid, sợi collagen được tổng hợp từ tất cả các tế bào trong cơ thể đều không hoàn chỉnh và yếu. Do đó, vitamin này cần thiết cho sự tăng trưởng và dẻo dai của các sợi trong mô dưới da, sụn, xương, và răng. Thiếu hụt ascorbic acid gây ra scurvy. Thiếu ascorbic acid từ 20 đến 30 tuần, thường xảy ra trong các chuyến hải trình dài xa xưa, gây ra bệnh scurvy. Một trong những hậu quả quan trọng nhất của scurvy là sự chậm lành vết thương. Nguyên nhân là bởi tế bào không có được những sợi collagen và các chất liên kết nội bào. Hậu quả là, vết thương muốn lành phải chờ hàng tháng thay vì chỉ cần vài ngày. Thiếu ascorbic acid gây ra ngừng phát triển xương. Các tế bào ở sụn tăng trưởng tiếp tục phân chia, nhưng không có collagen mới đặt giữa các tế bào, và xương dễ dàng gãy ở điểm tăng trưởng vì không được cốt hóa. Hơn nữa, khi gãy xương ở một người thiếu hụt ascorbic acid, các tạo cốt bào không thể hình thành nền xương mới. Hậu quả là, xương bị gãy không lành. Thành mạch trở nên vô cùng yếu ở người bị scurvy vì(1) các tế bào nội mô không được liên kết với nhau đúng cách và (2) không tổng hợp được sợi collagen bình thường ở thành mạch. Các mao mạch đặc biệt dễ vỡ, và hậu quả là, nhiều điểm xuất huyết nhỏ rải rác khắp cơ thể. Xuất huyết dưới da tạo thành các nốt, đôi khi ở khắp cơ thể. Trong những trường hợp scurvy nặng, các tế bào cơ đôi khi bị phân hủy; tổn thương lợi xảy ra với sự lung lay của răng; nhiễm trùng miệng phát triển; nôn máu, đi ngoài ra máu, xuất huyết não có thể xảy ra. Cuối cùng, sốt cao thường dẫn đến tử vong.
Vitamin D
Vitamin D tăng hấp thu calci từ đường tiêu hóa và giúp kiểm soát sự lắng đọng của calci trong xương. Cơ chế vitamin D tăng hấp thu calci chủ yếu là kích thích vận chuyển tích cực calci qua biểu mô hỗng tràng. Cụ thể hơn, nó làm tăng hình thành protein gắn calci ở tế bào biểu mô ruột non nhằm hấp thu calci. Chức năng của vitamin D trong mối liên quan với bức tranh tổng thể của chuyển hóa calci và hình thành xương được đề cập ở Chương 80.
Vitamin E
Nhiều phân tử tương tự nhau được gọi chung là vitamin E hoạt động. Một vài trường hợp vô cùng hiếm hoi chứng minh sự thiếu hụt vitamin E xảy ra ở con người. Ở động vật thực nghiệm, thiếu hụt vitamin E có thể gây ra sự thoái hóa của tế bào biểu mô mầm trong tinh hoàn và, do đó, có thể gây ra vô sinh ở con đực. Thiếu vitamin E có thể gây ra sự đào thải bào thai sau khi thụ thai ở nữ. Bởi vì những ảnh hưởng này, vitamin E đôi khi được gọi là vitamin chống vô sinh. Thiếu hụt vitamin E ngăn cản phát triển bình thường và đôi khi gây ra thoái hóa tế bào ống thận và tế bào cơ. Vitamin E được cho là đóng vai trò bảo vệ trong việc ngăn chặn sự oxy hóa của chất béo không bão hòa. Sự vắng mặt của vitamin E làm giảm đi số lượng chất béo không bão hòa trong tế bào, gây ra bất thường về cấu trúc và chức năng của các bào quan như ty thể, lysosomes, và thâm chí cả màng tế bào.
Vitamin K
Vitamin K là một đồng yếu tố thiết yeus để enzym tại gan gắn thêm một nhóm carboxyl vào yếu tố II (prothrombin), VII (pro-convertin), IX, và X, tất cả chúng đều đóng vai trò quan trọng trong quá trình đông máu. Không có sự carboxyl hóa, những yếu tố đông máu này không được hoạt hóa. Bởi vậy, khi thiếu hụt vitamin K xảy ra, cục máu đông sẽ chậm hình thành. Chức năng của vitamin này và mối liên quan của nó với một số thuốc chống đông, như là dicumarol, đã được đề cập rất chi tiết ở Chương 37. Một số hợp chất tự nhiên và tổng hợp là vitamin K hoạt động. Bởi vì vitamin K được tổng hợp bởi vi khuẩn trong đại tràng, hiếm có người nào bị xuất huyết vì thiếu vitamin K trong thức ăn. Mặc dù vậy, khi vi khuẩn trong đại tràng bị tiêu diệt do tác động của một số lượng lớn thuốc kháng sinh, thiếu hụt vitamin K xyar ra nhanh chóng vì số lượng ít của hợp chất này trong khẩu phần bình thường.
Chuyển hóa khoáng chất
Chất năng của rất nhiều khoáng chất, như là Na, k và Cl đã được trình bày tại rất nhiều điểm trong giáo trình này. Chí có những chức năng đặc trưng chưa nhắc đến ở đâu thì được đề cập ở đây. Số lượng trong cơ thể của các khoáng chất quan trọng nhất được liệt kê tại Bảng 72-4, và nhu cầu hằng ngày được cung cấp trong Bảng 72-5. Magnesium. Magnesium là một trong sáu nguyên tố phổ biến nhất trong tế bào cũng như K. Magnesium là chất xúc tác cần thiết cho nhiều phản ứng enzym nội bào, đặc biệt là những phản ứng liên quan đến chuyển hóa carbohydrate. Nồng độ magnesium trong dịch ngoại bào là khá thấp, chỉ từ 1.8 đến 2.5 mEq/L. Tăng nồng độ magnesium ngoại bào làm giảm hoạt động của hệ thần kinh, cũng như sự co cơ xương. Hậu quả sau có thể bị ngăn chặn nhờ calci. Nồng độ magnesium gây ra tăng kích thích hệ thần kinh, giãn mạch ngoại vi, và rối loạn nhịp tim, đặc biệt là sau nhồi máu cơ tim cấp.
Calcium.
Calci tồn tại chủ yếu trong cơ thể ở dạng calcium phosphate trong xương. Chủ đè này được thảo luận chi tiết ở Chương 80, cũng như calci ở trong dịch ngoại bào. Nồng độ cao của ion calci trong dịch ngoại bào có thể làm tim ngừng trong thì tâm thu và hoạt động như ức chế thần kinh. Ở thái cực khác, nồng độ calci thấp có thể gây ra các xung động thần kinh tự phát, kết quả là dẫn đến cơn tetany, được thảo luận ở Chương 80.
Phosphorus.
Phosphate là anion chủ yếu trong dịch nội bào. Phosphates có khả năng gắn thuận nghich với nhiều hệ thống coenzyme và với nhiều phân tử khác cần thiết cho hoạt động của quá trình chuyển hóa. Nhiều phản ứng quan trọng của phosphates đã được liệt kê tại nhiều điểm trong giáo trình này, đặc biệt là mối liên quan với chức năng của adenosine triphos-phate, adenosine diphosphate, phosphocreatine,… Ngoài ra, xương có chứa một lượng lớn calcium phosphate, được thảo luận trong Chương 80.
Sắt.
Chức năng của sắt trong cơ thể, đặc biệt trong mối liên quan với tổng hợp hemoglobin đã được đề cập ở Chương 33. Hai phần ba sắt trong cơ thể dùng để tổng hợp hemoglobin, mặc dù một số lượng nhỏ hơn tồn tại ở một dạng khác, đặc biệt là trong gan và tủy xương. Các chất mang điện tử có chứa sắt (đặc biệt là cyto-chromes) tồn tại trong ty thể tất cả các tế bào cơ thể và cần thiết cho phần lớn quá trình oxy hóa diễn ra trong tế bào . Do đó, sắt là tuyệt đối cần thiết cho sự vận chuyển oxy tới các mô cũng như quá trình oxy hóa của tế bào, mà nếu không có chúng thì sự sống sẽ không tồn tại quá vài giây.
Những nguyên tố vi lượng trong cơ thể.
Một vài nguyên tố có mặt trong cơ thể với số lượng nhỏ đến nỗi chúng được gọi là các nguyên tố vi lượng. Số lượng những nguyên tố này trong thức ăn cũng thường rất ít. Không có chúng, một hội chứng thiếu hụt đặc hiệu có thể xuất hiện. Ba trong số những nguyên tố vi lượng quan trọng nhất là iodine, kẽm, và fluorine. Iodine. Nguyên tố vi lượng được biết nhiều nhất là iodine. Nguyên tố này được đề cập chi tiết ở Chương 77 trong mối liên quan giữa việc tổng hợp và chức năng của hormon tuyến giáp; được chỉ ra trong Bảng 72-4, trung bình toàn bộ cơ thể chỉ chứa 14 milligrams. Iodine cần thiết cho tổng hợp thyroxine và triiodothyronine, hai hormones tuyến giáp thiết yếu cho chuyển hóa bình thường của tất cả cá tế bào cơ thể.
Kẽm.
Kẽm là một phần không thể thiếu của rất nhiều enzymes, một trong số những enzym quan trọng nhất là carbonic anhydrase, có nồng độ cao trong hồng cầu. Enzym này chịu trách nhiệm cho việc gắn nhanh chóng carbon dioxide với nước ở trong hồng cầu của mao mạch ngoại vi và nhanh chóng giải phóng carbon dioxide từ mao mạch phổi vào phế nang. Carbonic anhydrase có mặt với số lượng lớn ở niêm mạc đường tiêu hóa, ống thận, biểu mô nhiều tuyến trong cơ thể. Do đó, kẽm với số lượng nhỏ là thiết yếu cho thực hiện những phản ứng liên quan đến chuyển hóa carbon dioxide. Zinc cũng là thành phần của lactic dehydrogenase và do đó đóng vai trò quan trọng trong chuyển đổi giữa pyruvic acid và lactic acid. Cuối cùng, kẽm là thành phần của một số peptidases nên quan trọng trong tiêu hóa proteins ở đường tiêu hóa.
Fluorine.
Fluorine không phải là nguyên tố cần thiết cho chuyển hóa, nhưng sự có mặt của một lượng nhỏ fluorine ở cơ thể trong quá trình khi răng được hình thành, sau đó bảo vệ để chống lại sâu răng. Fluorine không làm răng chắc hơn nhưng có vai trò chưa được biết rõ trong việc hạn chế quá trình phá hủy răng. Người ta cho rằng fluorine được lắng đọng và kết hợp trong những tinh thể hydroxyapatite của men răng, và chức năng của những khối kim loại vi lượng này là kích hoạt enzym của vi khuẩn gây sâu răng. Do đó, khi có mặt fluorine , những enzymes này không được kích hoạt và không gây ra sâu răng. Bổ sung quá nhiều fluorine gây ra fluorosis, biểu hiện ở mức độ nhẹ là những vết lốm đốm ở răng còn trong tình trạng nghiêm trọng hơn là quá phát xương. Người ta nhận thấy trong điều kiện này, fluorine gắn với các kim loại vi lượng trong enzymes chuyển hóa, bao gồm cả phosphatases, vì vậy nhiều hệ thống trao đổi chất bị bất hoạt. Theo giả thiết này, răng đốm và xương quá phát là do hệ thống enzyme bất thường ở tạo cốt bào và nguyên bào răng. Mặc dù răng đốm có khả năng cao chống lại sự phát triển của sâu răng, cấu trúc vững chắc của răng có thể bị giảm đi đáng kể bởi quá trình này.
Bài viết được dịch từ sách ” Guyton and Hall text book of Medicine and Physiology”
