Многоликий азот: одним — польза, другим — вред | Научные открытия и технические новинки из Германии | DW
Атмосфера Земли более чем на три четверти состоит из азота. Казалось бы, какая опасность для окружающей среды может от него исходить? Однако дело в том, что если элементарный азот химически чрезвычайно инертен, то различные его соединения, напротив, проявляют весьма высокую реакционную активность.
В то же время азот является элементом, без которого существование животных и растений невозможно: он входит в состав всех нуклеиновых кислот, белков, хлорофилла и так далее. Однако связывать элементарный атмосферный азот высшие растения и животные не могут. В усваиваемую ими форму молекулы азота переводят определенные виды микроорганизмов.
Антропогенный фактор
Круговорот азота в природе — это цепочка сложных реакций и превращений, сформировавшаяся в процессе эволюции жизни на Земле и, казалось бы, устоявшаяся очень прочно. «Высокореактивный азот в природе, по вполне понятным причинам, редок, — говорит британский исследователь Марк Саттон (Mark Sutton), сотрудник Центра экологии и гидрологии в Эдинбурге. — Между тем, использовать его растения и животные могут только в такой форме. Поэтому биосфера за многие миллионы лет приспособилась обходиться малым количеством азота».
Однако с конца 19 века все заметнее становится влияние деятельности человека на эти процессы. В окружающую среду попадает все больше азотистых соединений: нитраты вносятся в почву в качестве искусственных минеральных удобрений, оксиды выбрасываются в атмосферу при сжигании ископаемых углеводородов, аммиак выделяется стадами коров, свиней, овец и прочих сельскохозяйственных животных.
Первая экспертная оценка
И вот теперь группа из 200 европейских экспертов во главе с Марком Саттоном представила результаты своего 5-летнего исследования, в ходе которого впервые был не только обобщен ущерб, наносимый окружающей среде избытком азота, но и ему была дана материальная оценка. «Мы получили теперь первое общее представление о положении вещей», — говорит руководитель проекта. Правда, некоторое удивление вызывает очень широкий диапазон в материальной оценке ущерба — по мнению Марка Саттона и его коллег, в Европе ущерб составляет от 70 до 320 миллиардов евро в год.
Ученый поясняет: «Это связано, прежде всего, с тем, что до сих пор не вполне понятно, как соотносить экологические факторы с экономическими. Очень трудно предложить денежный эквивалент, например, исчезновению какого-то вида растений или уменьшению продолжительности жизни вследствие загрязнения воздуха. Поэтому названные нами цифры носят очень приблизительный характер, а столь значительный разброс лишний раз это подчеркивает».
Сколько эффектов, столько и методик
Скажем, оценка ущерба, причиняемого здоровью оксидами азота в выхлопных газах, основывается на результатах опроса, в ходе которых респонденты сообщили, сколько они были бы готов заплатить, чтобы предотвратить этот ущерб. Каждый эффект, вызываемый избытком азота, оценивался по своей методике. Несмотря на такую приблизительность результатов, непричастные к этому исследованию специалисты отзываются о нем очень высоко.
В частности, американец Джеймс Геллоуэй (James N. Galloway), профессор Вирджинского университета в Шарлотсвилле, вот уже 30 лет занимающийся азотом, говорит: «Это великолепная работа. Это первое крупное региональное исследование, оценивающее не только биогеохимические аспекты круговорота азота, но и их воздействие на благополучие всего общества. Пусть даже конкретные цифры не вполне точны, важно, что первый шаг в нужном направлении сделан. Кроме того, этот документ и в нынешнем виде может послужить серьезным подспорьем для политиков при принятии решений».
Если бы все европейцы были вегетарианцами
Может показаться странным, что такое исследование не было проведено раньше, однако это объясняется сложностью процессов круговорота азота. Скажем, оксиды азота загрязняют атмосферу и вызывают кислотные дожди. Пролившись на лес, такой дождь служит удобрением для тех или иных растений, нарушая видовое равновесие экосистемы. А попав в водоемы, азот способствует их эвтрофикации, то есть перенасыщению питательными веществами, и, соответственно, повышению биопродуктивности.
Весь этот сложный каскад событий в окружающей среде, связанных с круговоротом азота, открылся исследователям лишь в последние годы. Теперь же они разрабатывают практические рекомендации. Например, оптимизация технологии внесения удобрений поможет сократить их количество на две трети. А еще европейцам следовало бы есть поменьше мяса — ведь при производстве животных белков в окружающую среду попадает гораздо больше азота, чем при производстве такого же количества растительных белков. Если бы вдруг все европейцы стали вегетарианцами, 70 процентов азотистых удобрений оказались бы лишними.
Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Дарья Брянцева
Азот
Азот
Описание
Содержимое в человеческом организме
Биологическая роль
Источники
Суточная потребность
Недостаток
Избыток
Токсичность
Описание
(вернуться к оглавлению)
Азот представляет собой бесцветный газ без запаха и вкуса, плохо растворимый в воде, с низкими температурами плавления (-210°С) и кипения (-196°С). Простое вещество в виде N
Круговорот азота в природе тесно связывает геосферу и биосферу, подтверждая их единство. Существует множество бактерий, способных легко переводить одни соединения азота в другие, причем с изменением степени окисления азота. Так, например, в биосфере связывание атмосферного азота N2 и его превращение в аммиак NH3 протекает более легким способом с участием фермента — нитрогеназы. Микроорганизмы, участвующие в этой реакции, присутствуют в корневых клубеньках некоторых растений, а также в сине-зеленых водорослях. Фермент нитрогеназа, содержащий белки, а также молибден Мо и железо Fe, активен только в анаэробных условиях, то есть без участия кислорода.
В природе протекают и другие взаимные превращения соединений азота: нитрификация или окисление NH3 до NO2, а также восстановление нитратиона из удобрений под действием ферментов растений или анаэробных бактерий до NO2 или даже до NH3.
При обычных условиях способность азота реагировать с другими веществами невелика, и он иногда используется как инертный газ. Определяется это исключительно большой прочностью связи в молекуле N
Азот взаимодействует с активными металлами, например, Mg и Li с образованием нитридов. Также он взаимодействует с неметаллами, такими как О2, Н2, галогенами и другими, однако эти реакции возможны, как правило, при высокой температуре и в присутствии катализаторов.
Оксиды азота существуют главным образом за счет ковалентных химических связей N – O, обладают высокой способностью реагировать с другими веществами, поэтому неустойчивы.
N2O – закись азота представляет собой бесцветный газ, растворимый в воде. Называется также «веселящим газом», так как является наркотическим веществом. Применяется в анестезии. Неустойчив, легко разлагается. При повышенной температуре является сильным окислителем.
NO представляет собой бесцветный газ, плохо растворимый в воде. С кислородом NO взаимодействует очень легко с образованием бурого NO2. Молекула NO, по современным представлениям, несмотря на кажущуюся трудность её образования из простых веществ, присутствует в атмосфере в огромных количествах. Считают, что до 7?107 тонн атмосферного азота N2 в год реагируют с кислородом О2 в результате таких высокотемпературных процессов, как сжигание топлива в промышленности и работа транспорта. Показано, что оксиды азота, как и озон, способны взаимодействовать с продуктами неполного сгорания топлива с образованием высокотоксичных пероксонитратов. Под действием солнечной радиации в верхних слоях атмосферы протекают фотохимические реакции с участием NO
N2O3 – азотистый ангидрид представляет собой жидкость голубого цвета, существующую только при низкой (ниже чем – 100°С) температуре. Хорошо растворяется в холодной воде с образованием азотистой кислоты (HNO2).
NO2 представляет собой бурую летучую жидкость хорошо растворимую в воде.
N2O5 – ангидрид азотной кислоты (HNO3), при нормальных условиях бесцветное, летучее, кристаллическое гигроскопичное вещество. Медленно разлагается при комнатной температуре. С водой бурно реагирует с образованием азотной кислоты. N
Практически самым важным соединением азота является его гидрид NH3 – аммиак. NH3 представляет из себя бесцветный газ, в 1,7 раза легче воздуха. По своим физико-химическим свойствам сильно отличается от молекулярного азота. Он легко сжимается и более реакционоспособен. Аммиак хорошо растворим в воде, при этом он вступает с водой в химическое взаимодействие. NH3 проявляет восстановительные свойства, в атмосфере кислорода горит.
Азот имеет две кислородсодержащие кислоты — HNO2 и HNO3.
Азотная кислота (HNO3) – наиболее важное соединение азота. Это одна из самых сильных кислот, а концентрированная азотная кислота является сильным окислителем. Однако в зависимости от условий HNO3 восстанавливается до различных продуктов. На ход процесса влияют природа восстановителя, концентрация реагента и температура. Соли азотной кислоты – нитраты – называются селитрами. Нитраты хорошо растворимы, водные растворы нитратов окислительными свойствами не обладают, но их расплавы – сильные окислители. Термическое разложение нитратов протекает по-разному, в зависимости от природы катиона соли.
Азотистая кислота (HNO2) – непрочное соединение, известна только в холодных водных растворах, легко распадается. Это слабая кислота, проявляющая свойства окислителя и восстановителя. Соли азотистой кислоты – нитриты более устойчивы чем сама кислота и также обладают окислительно-восстановительной двойственностью. Нитриты более термически устойчивы чем нитраты и большинство из них хорошо растворимы в воде. Нитриты щелочных металлов плавятся без разложения.
Содержание в человеческом организме
(вернуться к оглавлению)
Азот входит в состав разнообразных органических соединений — аминокислот, пептидов, пуриновых оснований и многих других, являющихся основой жизнедеятельности. В следствие этого в организме человека он весьма распространен. Он является четвертым по содержанию в человеческом организме биогенным элементом после кислорода, водорода и углерода. Его содержание в теле составляет 3% от массы, из них в мышечной ткани – 7,2%, в костной ткани – 4,3.
В свободной форме N2 поступает с вдыхаемым воздухом. Содержание небелкового азота в цельной крови и плазме почти одинаково и составляет в крови 15–25 ммоль/л. Небелковый азот крови включает азот мочевины (50% от общего количества небелкового азота), аминокислот (25%), эрготионеина (соединение, входящее в состав эритроцитов) (8%), мочевой кислоты (4%), креатина (5%), креатинина (2,5%), аммиака и индикана (0,5%) и других небелковых веществ, содержащих азот (полипептиды, нуклеотиды, нуклеозиды, глутатион, билирубин, холин, гистамин и др.). Таким образом, в состав небелкового азота входит главным образом азот конечных продуктов обмена простых и сложных белков.
Небелковый азот, называется также остаточным, то есть остающимся после осаждения белков. В состав остаточного азота входит также азот аминокислот и полипептидов. В крови постоянно содержится некоторое количество свободных аминокислот. Часть из них попадает в кровь из пищеварительной системы, другая часть аминокислот образуется в результате распада белков ткани. Почти пятую часть содержащихся в плазме аминокислот составляют глутаминовая кислота и глутамин. Содержание свободных аминокислот в сыворотке и плазме крови практически одинаково, но отличается от уровня их в эритроцитах. В норме отношение концентрации азота аминокислот в эритроцитах к содержанию азота аминокислот в плазме колеблется от 1,52 до 1,82. Это отношение отличается большим постоянством, и только при некоторых заболеваниях наблюдается его отклонение от нормы.
К важным небелковым азотистым веществам крови относится также мочевая кислота C5H4N4O3, которая является конечным продуктом обмена белков. В норме концентрация мочевой кислоты в цельной крови составляет 0,18–0,24 ммоль/л (в сыворотке крови – около 0,29 ммоль/л).
Также в результате обмена белков в организме образуется аммиак NH3, который, в свою очередь, является токсичным соединением, в следствие чего, его уровень должен поддерживаться в безопасных пределах. В организме существуют механизмы обезвреживания аммиака. Часть аммиака используется на биосинтез аминокислот. Он связывается при биосинтезе глутамина и аспарагина. Некоторое количество аммиака выводится с мочой в виде аммонийных солей. Наибольшее количество аммиака расходуется на синтез мочевины, которая выводится с мочой в качестве главного конечного продукта белкового обмена в организме человека и животных.
Биологическая роль
(вернуться к оглавлению)
Как уже было сказано выше, азот входит в состав органических соединений, из которых состоят органические формы жизни. Он входит в состав белков, нуклеиновых кислот, гормонов, ферментов, витаминов, то есть можно сказать, что азот в той или иной степени важен для всех органов и систем живого организма, и всех, протекающих в них процессов, поддерживающих его жизнедеятельность.
Известно, что молекулы NO способны проникать в клетки стенок кровеносных сосудов и регулировать кровоток. Кроме того, NO контролирует секрецию инсулина, почечную фильтрацию, репаративные процессы в тканях. Таким образом, NO – двуликая молекула, проявляющая как токсичное, так и несомненно полезное действие. В организме человека NO образуется в количестве примерно равным 100 мг в сутки из аргинина.
Оксид азота является важнейшим для иммунной системы человека веществом. Он стимулирует борьбу организма с патогенами, в том числе и внутриклеточными. Помимо этого, оксид азота играет большую роль в процессе передачи нервных импульсов, в том числе и сам может выступать в роли нейромедиатора, то есть передавать электрохимические импульсы в организме человека. Также оксида азота принимает участие в процессах уничтожения отслуживших свой срок молекул ферментов и «старых» клеток организма.
Оксид азота способствует образованию вещества, которое снижает силу сердечных сокращений. Однако действие NO кратковременное, несколько секунд, локализованное – вблизи места его синтеза. Подобный эффект, но более длительный оказывает нитроглицерин, который медленнее освобождает NO.
Источники
(вернуться к оглавлению)
Основными источниками азота является вдыхаемый человеком воздух, а также продукты питания, как животного, так и растительного происхождения, содержащие в себе белок.
Суточная потребность
(вернуться к оглавлению)
Суточная потребность азота в составе вышеперечисленных органических веществ с пищей, установлена в размере 8-16 г. Подсчитано, что в состоянии азотистого равновесия организм взрослого здорового человека потребляет и соответственно выделяет примерно 15 г азота в сутки; из экскретируемого с мочой количества азота на долю мочевины приходится около 85%, креатинина – около 5%, аммонийных солей – 3%, мочевой кислоты – 1% и на другие формы – около 6%.
Недостаток
(вернуться к оглавлению)
Вряд ли, представляется возможным оценить, как на организм влияет недостаток азота, поскольку он входит в состав множества необходимых человеку веществ. Поэтому можно оценивать влияние нехватки лишь конкретных его соединений. Например, результатом дефицита азота, как составляющей части белка, является общее замедление роста организма.
Избыток
(вернуться к оглавлению)
У здорового человека колебания в содержании небелкового (остаточного) азота крови незначительны и в основном зависят от количества поступающих с пищей белков. При ряде патологических состояний уровень небелкового азота в крови повышается. Это состояние носит название азотемии. Существуют различные причины возникновения азотемии. Это может быть недостаточное выделение азотсодержащих продуктов с мочой. Это может быть связано с нарушением функции почек и снижением уровня кровообращения, а также препятствием оттока мочи из почки после ее образования. Продукционная азотемия развивается при избыточном поступлении азотсодержащих продуктов в кровь, как следствие усиленного распада тканевых белков при обширных воспалениях, ранениях, ожогах, кахексии и др. Нередко наблюдаются азотемии смешанного типа.
Как отмечалось, в количественном отношении главным конечным продуктом обмена белков в организме является мочевина (NH2)2CO. Принято считать, что мочевина в 18 раз менее токсична, чем остальные азотистые вещества. При острой почечной недостаточности концентрация мочевины в крови достигает 50–83 ммоль/л (норма 3,3–6,6 ммоль/л). Нарастание содержания мочевины в крови до 16–20 ммоль/л (в расчете на азот мочевины) является признаком нарушения функции почек средней тяжести, до 35 ммоль/л – тяжелым и свыше 50 ммоль/л – очень тяжелым нарушением с неблагоприятным прогнозом.
Повышение содержания мочевой кислоты в крови (гиперурикемия) – главный симптом подагры. При подагре уровень мочевой кислоты в сыворотке крови возрастает до 0,5–0,9 ммоль/л и даже до 1,1 ммоль/л.
Токсичность
(вернуться к оглавлению)
Неорганические соединения азота, как правило, токсичны, за исключением простого вещества N2 и в небольших количествах N2O.
Другие оксиды азота NO2, N2O3 сильно токсичны и способны вызвать удушье и отек легких. Особенно токсичен нитрит-ион NO2-, потому что он окисляет метгемоглобин и нарушает процесс переноса О2 в организме. Кроме этого, нитрит-ион образует в желудке канцерогенный нитрозоамин. Однако, NaNO2 применяли раньше как сосудорасширяющее средство при стенокардии и спазмах сосудов головного мозга. В последнее время от NaNO2 из-за его несомненной токсичности отказались, заменив его нитроглицерином или нитросорбитом, которые не имеют таких побочных эффектов.
Вдыхание паров аммиака NH3 в больших количествах вредно, так как аммиак создает сильнощелочную среду на поверхности слизистых оболочек гортани и легких, что вызывает их раздражение и отек.
Вся правда о белках, здоровье, белковая пища: продукты и польза
Белок – одна из основных составляющих человеческого организма. Белки, или протеины, – это высокомолекулярные вещества, состоящие из альфа-аминокислот, которые могут синтезироваться организмом, а могут быть незаменимыми.
Эти вещества очень сложные по своей структуре. В их состав входят углерод, водород, сера, фосфор, а основу составляет азот. И здесь мы подходим к одному важному моменту. Организм получает азот еще и в процессе обмена веществ. Поэтому очень важно помнить об азотистом балансе, который выполняет важные функции в процессе формирования мышц.
Белки выполняют множество функций. Они участвуют в образовании клеточных структур, транспортируют кислород из легких во все органы и клетки, регулируют обмен веществ, защищают организм от чужеродных микроорганизмов (образуя антитела), обеспечивают сокращение мышц, прием сигналов из внешней среды и передачу команд клеткам, ускоряют биохимические реакции в организме.
Важно обращать внимание не только на необходимое для организма количество белка, но и на его качество, на источники происхождения. При этом ни в коем случае нельзя обеднять рацион за счет жиров и углеводов (о них мы поговорим немного позже). Белки бывают животного и растительного происхождения, и соотношение их должно составлять приблизительно 70% к 30%. По степени усвояемости различают быстрые белки, из которых организм получает элементарные компоненты в кратчайшие сроки, и медленный, для усвоения которых необходимо достаточно много времени.Источником растительных белков выступают бобовые культуры – фасоль, горох, чечевица и прежде всего соя. Хотя вегетарианство становится все более распространенным сегодня, следует отметить, что растительные белки – неполные по своему составу. Полностью обеспечить организм аминокислотами могут мясо, молоко и яйца. Исходя из этого и стоит составлять свой дневной рацион.Как и во всем, необходимо соблюдать баланс при употреблении белка, так как его переизбыток не менее вреден для организма, чем недостаток. Если вы употребляете много белковой пищи, нужно соответственно расходовать много энергии. Чем же вреден переизбыток белка? Как не сложно догадаться, он способствует образованию лишнего веса и формированию токсинов в организме, что в свою очередь тянет за собой целый «букет» последствий, среди которых вполне серьезные заболевания – онкологические и сердечно-сосудистые. Если организм получает слишком много белка, это создает нагрузку на почки, которые начинают работать в усиленном режиме, чтобы вывести избыточный азот из организма. Большое количество кальция выводится из костной системы, что может привести к развитию остеопороза и образованию камней в почках.
Организму нужно постоянно обновлять запасы белка, так как это вещество не накапливается подобно жирам и углеводам. Во время стрессов он быстро разрушается. В таком случае нужно употреблять белковую пищу с целью восстановления мышц, тканей, костей, крови и гормонов.
Недостаток белка в организме негативно сказывается на здоровье. Это приводит к нарушению деятельности желез внутренней секреции и изменению гормонального фона. Ухудшается процесс усвоения питательных веществ. Также ухудшается общая работоспособность, могут возникнуть серьезные изменения в печени.
Есть несколько моментов, которые стоит учитывать при выборе белковой пищи. Организм лучше усваивает белки, полученные из продуктов с низким содержанием жира. Белки лучше усваиваются после тепловой обработки, но в то же время ценность некоторых аминокислот снижается.В некоторые периоды потребность организма в белках становится более выраженной. Это случается во время болезней, операций и выздоровления, во время соревнований и подготовки к ним. Интенсивно растущий организм также требует больше белка. Организм также нуждается в большем количестве белка в холодное время года, когда больше сил тратит на обогрев. В теплое время года все как раз наоборот. Люди в возрасте также не нуждаются в большом количестве этого вещества, так как обновление их организма происходит достаточно медленно.
Жидкий азот, применение: криотерапия для лица, лечение холодом и заморозка жидким азотом
В последние годы в практике дерматологов и косметологов все большее применение находит жидкий азот.
Методические рекомендации:
Методика криотерапии жидким азотом.
Лечение гипертрофических рубцов жидким азотом.
Лечение угрей.
Лечение некоторых форм алопеций.
В Московском научно-исследовательском институте косметологии Министерства здравоохранения РСФСР жидкий азот применяется с 1960 г. для лечения вульгарных, подошвенных и плоских бородавок, папиллом, сенильного кератоза, гипертрофических рубцов, вульгарной угревой сыпи, розовых угрей, а также для лечения некоторых форм алопеций.
Жидкий азот представляет собой прозрачную жидкость, без цвета и запаха, с температурой кипения -195.8 °С при нормальном атмосферном давлении, не огнеопасен, не взрывается. При испарении 1 л жидкого азота образуется примерно 700 литров газообразного.
Для хранения жидкого азота применяют специальные резервуары — сосуды Дьюара объемом от 6 до 40 литров. Для медицинских учреждений лучше использовать сосуды сосуды Дьюара серии YDS Lab американской компании Chart Industries (США), произведенные на заводе Chart Cryogenic Equipment (Chengdu) в Китае YDS-6L (емкость 6 л) и YDS-15L (емкость 16 л). Они удобны при транспортировке, в них жидкий азот может храниться до 35 суток.
Для работы во врачебном косметическом кабинете можно использовать обычный (пищевой) термос емкостью 0.5-2 литра (рекомендуются термоса с колбой из нержавеющей стали). Из сосудов Дьюара в термос жидкий азот наливают через воронку или с помощью специального переливного устройства (по типу сифона).
Жидкий азот обладает высокой терапевтической активностью, методика его применения проста, удобна и дает хорошие косметические результаты.
В основе лечебного действия жидкого азота лежит его низкая температура. В зависимости от методики применения, действие его на ткани может быть различным.
В одних случаях замораживание вызывает деструкцию и гибель тканей, в других лишь сужение кровеносных сосудов с последующим расширением не только действующих, но и резервных капилляров, что значительно усиливает приток крови к месту аппликации (М.А. Левин).
Деструкция и гибель тканей наблюдается при воздействии жидкого азота с целью глубокого замораживания удаляемого новообразования. В этих случаях должна быть более длительная экспозиция (более 30 секунд) с плотной фиксацией алпликатора над удаляемым элементом под небольшим давлением. В случаях, когда необходимо создать сосудистую реакцию, оказать более поверхностное воздействие на кожу, жидкий азот применяется кратковременно (10-15 секунд) в виде криомассажа.
Методика криотерапии жидким азотом.
Замораживание жидким азотом проводят с помощью аппликатора, представляющего собой деревянную палочку длиной 25-30 см. На ее конец плотно фиксируют тампон из ваты. Следует учесть, что размеры тампона должны быть несколько больше размеров удаляемого элемента.
Кроме аппликатора-палочки с ватным тампоном может использоваться криоаппликатор, представляющий собой тубус-резервуар для жидкого азота со сменными металлическим наконечниками различной конфигурации (в том числе, с насадками для криомассажа).
Кожу и очаг поражения перед процедурой обрабатывают 70° спиртом.
Техника криотерапии вульгарных бородавок с умеренным гиперкератозом состоит в обработке каждого элемента в отдельности. Аппликатор с ватным тампоном опускают в термос с жидким азотом, а затем быстрым движением прикладывают перпендикулярно к бородавке с небольшим давлением.
Время экспозиции замораживания зависит от величины и локализации бородавки (10-30 секунд).
По мере испарения жидкого азота с ватного тампона (в среднем 20 секунд), его следует смочить и повторно снова приложить к замораживаемой бородавке. Необходимо следить за точным соответствием аппликатора и замораживаемого элемента, его равномерным, достаточно глубоким промораживанием. Обязательно следует заморозить и узкое кольцо в 1-1.5 мм здоровой кожи вокруг бородавки.
По мере замораживания жидким азотом бородавка начинает бледнеть, становится белой и плотной, по периферии ее появляется белый венчик, свидетельствующий о необходимости прекращения замораживания. Субъективно в этот момент отмечаются легкое жжение, покалывание, боль. Степень выраженности указанных явлений определяется количеством и локализацией бородавок, а также их размерами. Боль, как правило, кратковременна (несколько минут), что позволяет применять жидкий азот в детской практике.
Через 40-60 секунд после замораживания появляется гиперемия и отек бородавки, а спустя несколько часов (6-24 часа) образуется эпидермиальный пузырь с серозным или геморрагическим содержимым. Пузырь обычно держится 5-7 дней. Постепенно содержимое пузыря уменьшается и на его месте образуется плотная корочка, которая через 10-12 дней отторгается, оставляя малозаметное розовое пятно. При наличии больших пузырей, препятствующих работе, их следует вскрыть у основания ножницами, обработать спиртовым раствором 1-2 % бриллиантовой зелени, жидкостью Кастеллани и наложить асептическую повязку на 3-5 дней.
При случайном срыве пузыря или корочки, необходимо асептически обработать раневую поверхность и наложить повязку с 5-процентной синтомициновой эмульсией или смазать бактерицидным клеем.
При лечении околоногтевых и подошвенных бородавок требуется более длительная экспозиция с большим давлением (30-60 секунд). Одного сеанса обычно недостаточно, замораживание повторяют 3-5 раз с интервалом в 3-5 дней.
При наличии резко выраженного гиперкератоза, аппликации жидким азотом должна предшествовать подготовка, заключающаяся в максимальном удалении гиперкератического (ороговевшего) слоя, окружающего бородавку. В случаях множественных бородавок, особенно у детей, первичная криотерапия проводится дробно в 2-3 сеанса.
При лечении распространенных плоских юношеских бородавок жидкий азот применяется в виде криомассажа — туширования кожи. Аппликатор с ватным тампоном располагают параллельно поверхности кожи и быстрыми вращательными движениями при небольшом давлении перемещают по обрабатываемому участку до легкого побледнения кожи. Процедура повторяется 3-4 раза с короткими интервалами (в 1-2 минуты). Более выраженные, выпуклые бородавки замораживают дополнительно каждую (аппликатор при этом располагают перпендикулярно к коже).
Повторные сеансы проводятся по исчезновению реакции (гиперемии), вызванной предыдущей процедурой. Через 5-7 дней поверхность кожи темнеет, отшелушивается, бородавки исчезают. Уход за кожей в период лечения и шелушения состоит в протирании ее 2 % раствором салицилового спирта.
При лечении всех видов бородавок, во избежание рецидива, необходим повторный осмотр врача. В случаях рецидива бородавок или недостаточного эффекта лечения следует повторить криотерапию жидким азотом.
Криотерапия жидким азотом папиллом проводится аппликатором небольшого размера, без давления в течение 10-15 секунд, не затрагивая окружающей кожи. При этом папиллома должна приобрести выраженную плотность. Через 1-2 дня папилломы, как правило, темнеют, становятся плотными и через 7-8 дней отторгаются, оставляя розовое пятно, которое в дальнейшем исчезает бесследно.
Для криотерапии элементов сенильного кератоза необходима предварительная консультация и заключение онколога. Элементы сенильного кератоза промораживают жидким азотом глубоко до появления вокруг элемента белого венчика шириной в 1-1.5 мм. Экспозиция длится 30-40 секунд. Иногда требуется повторное воздействие через 5-6
дней, которое при необходимости можно повторить 2-3 раза.
После отторжения корочки может быть иногда малозаметный атрофический рубчик. Больные должны находиться под наблюдением врача в течение года.
Лечение гипертрофических рубцов жидким азотом.
При лечении гипертрофических рубцов замораживание должно быть достаточно глубоким, обязательно сопровождаться последующей пузырной реакцией. С этой целью проводится 2-3 смазывания жидким азотом за один сеанс. Затем процедура повторяется неоднократно (2-4 раза) через 2 недели. После 2-3 процедур рубцы обычно уплощаются до уровня нормальной кожи.
В связи с тем, что рубцы склонны к росту, после криотерапии жидким азотом целесообразно провести облучение лучами Букки или применить электрофорез с липазой.
При атрофических пигментированных рубцах, травматической пигментации (после ожогов, ушибов и т.д.), веснушках, криотерапия жидким азотом проводится в виде туширования, массажа до появления шелушения.
Лечение угрей.
Хорошие результаты дает криотерапия жидким азотом в случаях различных форм угревой сыпи и жирной себореи лица в сочетании с общими методами лечения. Особенно показано применение жидкого азота при тяжелых и распространенных формах угревой сыпи (флегмонозных, шаровидных, келоидных угрях). При этом жидкий азот применяют в виде туширования и глубокого промораживания воспалительных инфильтратов.
Туширование проводят аппликатором большого диаметра, для чего на конец деревянной палочки плотно фиксируют ватный тампон длиной 7-10 см (в виде «камыша»). Аппликатор смачивают жидким азотом, располагают параллельно поверхности обрабатываемого участка и непрерывными вращательными движениями, под легким давлением правой руки перемещают по пораженной поверхности до появления быстро исчезающего побеления кожи. Пациент ощущает чувство холода и жжения.
После исчезновения чувства жжения процедура повторяется 2-3 раза в течение 5-10 минут. Через 5-6 часов появляется стойкая гиперемия кожи, которая держится 24-36 часов, а затем кожа постепенно темнеет, на 3 сутки появляется пластинчатое шелушение, а через 5-6 дней потемневшие слои эпидермиса полностью отторгаются.
Отдельные большие воспалительные инфильтраты угрей, нагноившиеся атеромы и гипертрофические рубцы дополнительно обрабатывают жидким азотом с целью их более глубокого промораживания.
На очагах, подвергавшихся дополнительной аппликации, часто образуются пузыри с последующим образованием корочек, которые отторгаются через 8-10 дней. В дальнейшем сеансы лечения проводятся 2 раза в неделю с меньшей экспозицией, вызывая более слабые явления реактивного воспаления кожи. На курс назначается 10-15 процедур. В процессе лечения угревой сыпи, жирной себореи лица жидким азотом пациенту в домашних условиях назначают протирание кожи 2 % салициловым спиртом и припудривание очагов шелушения тальком. Наряду с этим проводятся и общие методы лечения: иммунотерапия, прием внутрь комплекса витаминов, препаратов серы, антибиотики и т.д.
При лечении розовых угрей криомассаж жидким азотом проводят более легкими движениями по всей пораженной поверхности кожи лица. Отдельные узелковые и пустулезные элементы замораживают дополнительно с кратковременной экспозицией до 10-15 секунд. Сеансы повторяют 1-2 раза в неделю, на курс надо 10-15 процедур в зависимости от распространенности процесса. Уход за кожей лица в процессе лечения состоит в протирании ее дезинфицирующими лосьонами.
Лечение некоторых форм алопеций.
При жирной себорее волосистой части головы с явлениями поведения волос, а также в случаях круговидного облысения, жидкий азот оказывает благотворное действие при условии одновременного применения общих методов воздействия на организм в целом (общеукрепляющее лечение, витаминотерапия и др.). Жидкий азот в этих случаях применяется в виде массажа волосистой части головы. При этом аппликатор располагают параллельно поверхности кожи и легкими вращательными движениями массируют кожу головы вниз по проборам. Продолжительность обработки каждого участка — 3-5 секунд до небольшого поселения кожи, по окончании криомассажа появляется стойкая эритема. Процедура в среднем занимает 10-20 минут (криомассаж всей волосистой части головы).
При гнездной плешивости проводится обработка жидким азотом только очага облысения прерывисто в течение 1-2 минут. Процедура повторяется через 2-3 дня, на курс необходимо 15-20 процедур. Через месяц перерыва курс лечения необходимо повторить. Всего больные получают 2-3 курса. Следует помнить, что низкая температура жидкого азота вызывает сухость и ломкость волос, поэтому в процессе лечения следует внимательно следить за состоянием салоотделения. Кроме того, при проведении криотерапии жидким азотом необходимо учитьшать и общее состояние больного. Гипертоническая болезнь, эпилепсия, ангиоспазмы являются противопоказанием для криотерапии на волосистой части головы, лица и др.
Методика лечения жидким азотом проста, доступна и может с успехом применяться в условиях косметических и дерматологических учреждений.Большим достоинством метода является то, что жидкий азот не вызывает образования келоидных рубцов, малоболезнен, обладает высокой терапевтической эффективностью.
Сера в почве и в растении
В растении азот и сера являются важными строительными блоками для белков. Дефицит серы серьезно снижает эффективное использование азота и ограничивает синтез белка. Со времени индустриализации большое количество серы в почву поступало из двуокиси серы, содержащейся в загрязненном воздухе (из-за сжигания ископаемого топлива). Снижение выбросов сокращают этот источник серы в атмосфере, делая сбалансированное внесение удобрений еще более важным.
Сера может усваиваться растениями только из почвенного раствора в виде сульфата. Как и в случае с легкодоступным нитратом, она может утрачиваться в результате вымывания. Поэтому рекомендуется внесение сульфатных удобрений весной, чтобы растение могло усваивать их в период активного роста, как в случае нитрата. Сера необходима наряду с азотом для образования белков, причем время поглощения такое же.
Элементарная сера
В отличие от сульфатного удобрения, которое сразу готово к усвоению, элементарная сера должна, прежде чем она станет доступна растению, быть преобразована в сульфат в результате деятельности живущих в почве бактерий. Продолжительность такого процесса окисления непредсказуема и может составлять несколько месяцев: из-за этого необходимый растению сульфат может быть недоступен именно тогда, когда он особенно нужен.
Синтез белкаСера необходима для многих функций роста растений – как и азот, она является важным компонентом белка. Следовательно, существует тесная взаимосвязь между количеством азота и серы в культурах, при этом большинство из них потребляет около 1 кг серы (2,5 кг SO3) на каждые 12 кг азота.
ПОГЛОЩЕНИЕ SO3 ПШЕНИЦЕЙ, КАРТОФЕЛЕМ И КАПУСТОЙ В ПЕРИОД ВЕГЕТАЦИИ
Для капустных культур, таких как масличный рапс, капуста и браунколь, требуется гораздо большее количество сульфата. Им требуется дополнительное количество серы для производства глюкозинолатов, которые используются в растениях в качестве защитного механизма.
После поглощения, в отличие от азота, сера не движется против транспирационного тока и не может быть взята из старых листьев, например, для поддержки новообразования. Таким образом, для удовлетворения всех потребностей растущих культур требуется достаточное и непрерывное поступление ее в почву.
Признаки дефицита включают пожелтение молодых листьев или новообразования. Напротив, пожелтение из-за недостатка азота в первую очередь поражает старые листья.
У масличного рапса с дефицитом серы могут быть багровые и коробление восходящих молодых листьев, замедленное и продолжительное цветение, бледные цветки и меньшее количество стручков меньшего размера.
Риск дефицита серы может возрасти в странах, где уровень серы в атмосфере — в результате загрязнения воздуха из-за сжигания ископаемого топлива — снижается. В США и ЕС выбросы диоксида серы резко сократились. По данным обсерватории Земли (которая использует данные исследований НАСА), даже в Азии, регионе мира, где производится больше всего диоксида серы, наблюдается снижение содержания серы в атмосфере. Выбросы диоксида серы в Китае в течение двух периодов первых двух десятилетий этого столетия демонстрируют неуклонное снижение в загрязненном воздухе, что, как и в других постиндустриальных регионах мира, приведет к уменьшению попадания серы в почву.
МНОГОЛЕТНИЕ СРЕДНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ДИОКСИДА СЕРЫ, ИЗМЕРЕННЫЕ OMI ЗА 2005–2007 гг.
Источник: Обсерватория Земли НАСА
МНОГОЛЕТНИЕ СРЕДНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ДИОКСИДА СЕРЫ, ИЗМЕРЕННЫЕ OMI ЗА 2011–2014 гг.
Источник: Обсерватория Земли НАСА
О водорослях, кислороде и современной биологии
Галина Алексеевна Белякова, кандидат биологических наук, доцент кафедры микологии и альгологии Биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, заместитель декана Биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова по дополнительному образованию, провела в «Сириусе» лекции, посвященные современной многоцарственной системе органического мира, а также разнообразию и важной роли в жизни планеты таких организмов, как водоросли.
О новом взгляде на фундаментальную науку, «кислородных мини-фабриках» и межпредметности в биологии Галина Алексеевна рассказала в интервью.
— Галина Алексеевна, одна из Ваших лекций в «Сириусе» посвящена водорослям. Почему они так важны для нашей планеты?
— На сегодняшний день, водоросли – это группа, которой в школьном учебнике посвящается буквально пару параграфов. Ребята даже не представляют, как эти организмы обеспечивают жизнь нашей планеты. Если завтра случится крупная катастрофа в океане и погибнут одноклеточные водоросли – а они дают каждый второй глоток кислорода на Земле – для человечества это может оказаться фатальным. Все думают, что лёгкие Земли – тайга и леса Амазонии. Но большую часть кислорода вырабатывают мельчайшие «кислородные фабрики» – водоросли. Другой вид водорослей, цианобактерии, способны фиксировать азот и давать его в тех формах, которые могут использовать другие организмы. Азот – один из основных компонентов, входящих в состав белков, без него нет жизни.
— Что может угрожать водорослям?
— Водоросли, в основном, живут в водоемах, и органическое загрязнение может повлечь за собой пагубные последствия. Некоторые водоросли выживут в любом случае, они легко приспосабливаются. Но загрязнение приводит к тому, что многие из этих организмов переходят на новый тип питания, как у животных, – в итоге они не производят кислород, а только потребляют. Угроза исходит и от самих водорослей: среди них есть те, которые продуцируют токсичные вещества – очень сильные яды. Все слышали об отравлении моллюсками, но причина отравлений не в самих моллюсках, а в токсинах, ведь моллюски – фильтраторы и они накапливают в себе вредные вещества, которые синтезируют водоросли.
— Получается, водоросли приносят как пользу, так и вред?
— Безусловно. Среди этих организмов встречаются паразиты, которые приводят к заболеваниям человека и животных. Например, в Новой Зеландии и некоторых европейских странах большая проблема – мастит у коров, спровоцированный водорослью под названием прототека. Попадая в организм человека, эта водоросль вызывает ряд системных заболеваний – зарегистрированы даже случаи менингита. Также в процессе жизнедеятельности водорослей выделяется много химических соединений, которые повреждают озоновый слой. И если к этому природному воздействию добавить «вклад» человека, мы можем сместить равновесие. Водоросли приносят и пользу, и вред, но самое главное – не нарушить природный баланс.
— Как люди научились использовать водоросли в своих целях?
— Сейчас многие косметические фирмы используют антиоксиданты, которые выделяют водоросли. Тот же провитамин А зачастую производят отнюдь не из моркови, а из грибов и из водорослей. Кроме того, водоросли могут связывать свободные радикалы и, например, защищать от ультрафиолета.
— Почему в современной биологии нужны межпредные знания?
— На сегодняшний день многие неправильно понимают биологию. Современная биология – это комплекс предметных наук плюс аппарат из межпредметных знаний по математике, химии и даже физики. Сейчас развиваются такие направления, как биофизика, биохимия, биоинженерия и так далее.
— Сложно ли было адаптировать лекции по современной биологии для школьников?
— Биология – это наука, которая сейчас очень быстро развивается. Даже в фундаментальной биологии многое за последние годы переосмыслено. Но школьная программа мало отражает современную науку, поэтому лекции пришлось адаптировать. Приятно удивили вопросы участников образовательной смены, которые выходили за рамки школьной программы. Я впервые в «Сириусе» и очень рада, что в нашей стране так много мотивированных детей и появился такой образовательный центр. Независимо от выбранного направления, мотивированные дети восприимчивы к любому новому знанию. Здесь ребята получают не только образование, но и опыт взаимодействия в социуме, становятся лидерами, что очень важно для школьников, которые проявляют неординарные способности.
Высотная адаптация. Как человеческий организм приспосабливается к жизни в горах
Откровенно говоря, организм среднестатистического человека донельзя плохо приспособлен к условиям высокогорья. Эволюция создавала нас явно не для этого. Становление биологического облика Homo sapiens происходило вовсе не на заоблачных Гималайских высотах — в каких-то жалких сотнях метров над уровнем моря. Поэтому наш организм хорошо переносит лишь небольшой диапазон атмосферных давлений, а жизнь человека на высотах от 2500 метров натыкается на ряд проблем. С ростом высоты атмосферное давление снижается по экспоненте. Например, на высоте пять тысяч метров оно составляет лишь около половины от нормального давления на уровне моря. Так как общее давление воздуха падает, то и давление каждого из его компонентов (парциальное давление), в том числе и кислорода, уменьшается. А значит, альпинисту на пятикилометровой высоте с каждым вздохом будет доставаться в два раза меньше кислорода, чем скучному обывателю, живущему на уровне моря.
Чаще всего восходители сталкиваются с острой горной болезнью — именно ее симптомы автор этих строк ощутил на себе. Механизм ее развития до сих пор не изучен до конца, но, вероятно, он имеет общие корни с другим опаснейшим врагом альпинистов — высотным отеком мозга.
В условиях низкого атмосферного давления и нехватки кислорода (гипоксии) в мозге происходит цепочка процессов, приводящих к нарушению кровообращения, легкому отеку и увеличению внутричерепного давления. В той или иной мере горная болезнь появляется почти у всех восходителей, и чаще всего ее симптомы исчезают через несколько дней. Если же дело дошло до высотного отека мозга, жизнь альпиниста оказывается в смертельной опасности и требуется немедленная эвакуация.
Еще одна, по-настоящему парадоксальная высотная болезнь — высотный отек легких. Природа всегда экономна, и для оптимизации кровоснабжения органа дыхания в нашем организме работает механизм гипоксического сужения сосудов (по-научному — вазоконстрикции). При разном положении тела различные участки легкого могут сдавливаться и недополучать воздух. Если какой-то части легкого не хватает кислорода, то сосуды в ней сокращаются. В идеале это должно приводить к перераспределению кровотока между участками легких и обеспечивать организму максимальное поступление кислорода в любой ситуации. Так и происходит при нормальном атмосферном давлении. А в горах, при острой гипоксии, этот механизм приводит к судорожному сокращению всей сосудистой сети легких, что еще больше затрудняет и без того нелегкое добывание кислорода из разреженного воздуха. Одновременно вазоконстрикция поднимает давление в сосудах, заставляя плазму крови просачиваться через стенки капилляров. Заполняя просветы альвеол, она вспенивается при каждом вдохе и снижает эффективный объем легких. Высотный отек легких крайне опасен для жизни и настигает в среднем 4% альпинистов выше отметки в 4500 метров.
Гора Канкар-Пунсум. Ее высота — 7 570 метров над уровнем моря. Вероятно, самая высокая непокоренная вершина в мире. Фото: Gradythebadger / WikipediaКрасные кровяные тельца, эритроциты, — ключевой компонент системы транспорта кислорода в организме. Именно они, а точнее белок гемоглобин, которым они забиты под завязку, улавливает кислород в легких, разносит его по телу и отдает тканям в капиллярах наших органов. Через одну-две недели пребывания на высоте количество эритроцитов, а значит, и содержание гемоглобина в крови возрастает. Одновременно растет ее кислородная емкость и устойчивость человека к гипоксии. Но до сих пор оставался непонятен феномен быстрой акклиматизации. Почему часто всего несколько дней, проведенных на высоте, ставят на ноги человека, страдающего острой горной болезнью? Недавняя статья, опубликованная в журнале Journal of Proteome Research, проливает свет на этот процесс. Оказывается, все самые захватывающие события в эти первые несколько суток на высоте происходят не снаружи, а внутри наших эритроцитов.
Физиологам давно известно, что гемоглобин эффективнее связывает кислород в более щелочной среде (при повышении значения pH), а отдача кислорода лучше происходит при увеличении кислотности (низкие рН). Углекислый газ, растворяясь в крови, дает слабую углекислоту. При этом углекислый газ образуется в тканях, а удаляется из организма в легких с выдохом. Получается, что большое количество углекислого газа в тканях заставляет гемоглобин охотнее отдавать кислород, а его малая концентрация в легких, наоборот, стимулирует гемоглобин захватывать кислород. Этот эффект получил у физиологов название эффект Бора. Он прекрасно работает на уровне моря, но вот в горах этот изящный природный механизм начинает барахлить. С высотой давление воздуха, а значит, и парциальное давление углекислого газа в нем стремительно падает. Углекислый газ уходит из крови, а кровь защелачивается. Гемоглобин начинает все хуже отдавать связанный кислород в тканях. Выход из сложившейся ситуации очевиден: нужно срочно закислить кровь, ну или хотя бы цитоплазму эритроцитов. Исследования показали, что так все и происходит.
Если эритроцит находится в состоянии нормоксии, то есть нормально обеспечен кислородом, разложение глюкозы в нем идет по пентозофосфатному пути. Этот путь — каскад биохимических реакций, за счет которых синтезируется вещество НАДФ•H — очень ценная молекула-восстановитель. Она необходима эритроциту для ремонта постоянно окисляемой клеточной мембраны. Ведь через мембрану непрерывно проходит огромный поток агрессивного окислителя — кислорода, буквально обугливая ее молекулы-фосфолипиды.
Вулкан Эльбрус — самая высокая горная вершина России и Европы. Ее высота — 5642 метра над уровнем моря. Фото: LxAndrew / WikipediaПараллельно существует другой важнейший метаболический путь — гликолиз, генерирующий энергию и вырабатывающий кислый продукт обмена — молочную кислоту. Однако при нормоксии он максимально заторможен. Так происходит из-за того, что ферменты, необходимые для его реализации, прочно связаны с мембранным белком, имеющим странное название — анионный транспортный белок полосы 3 (он называется так потому, что при разделении белков эритроцитов методом гель-электрофореза его нашли в третьей полосе).
А теперь хозяин наших эритроцитов оказывается в высокогорье, и у него начинается нехватка кислорода — гипоксия. Как только в клетке появляется достаточно гемоглобина, свободного от кислорода, он взаимодействует с белком полосы 3, выпуская на волю ферменты гликолиза, начинающие разлагать глюкозу до молочной кислоты. Уже на следующий день после подъема на высоту этот сдвиг начинает медленно, но верно увеличивать содержание молочной кислоты в клетке, компенсируя недостаток углекислоты и заставляя гемоглобин лучше отдавать кислород в тканях. К началу третьей недели на высоте эти метаболические изменения выходят на плато, и акклиматизацию альпиниста можно считать законченной.
Вообще, уникальность высокогорья в том, что оно поставило человека в тяжелые условия, выработать к которым культурную адаптацию оказалось решительно невозможно. Теплая одежда, крыша над головой и огонь в очаге просты и отлично защитят от холода и непогоды. Но что делать с недостатком кислорода? Газовые баллоны и барокамеры предполагают высокий уровень технологии, ставший доступным только в последние 100 лет. Но неугомонную эволюцию всегда было тяжело поставить в тупик. И там, где технология оказалась бессильна, на помощь пришел беспощадный естественный отбор. Тысячи лет жизни на высоте обеспечили коренным народностям горных регионов уникальные механизмы устойчивости.
Наиболее исследованы андский и тибетский типы адаптации. У коренного населения Анд — индейцев кечуа и аймара — объем легких больше, а частота дыхания на высоте ниже, чем у пришельцев снизу. По сравнению с жителями равнины и даже с тибетцами в их крови гораздо больше эритроцитов, переносящих кислород, а значит, и гемоглобина. Это позволяет их крови эффективнее захватывать кислород в легких и переносить его в ткани.
Женщина народа кечуа на соляных террасах в перуанских Андах. Фото: Christian Vinces / Фотодом / ShutterstockГенетические анализы показывают наследственность этих признаков, но одновременно все они очень похожи на изменения, происходящие в организме человека, недавно поселившегося в высокогорье. Кечуа и аймара пришли в Анды примерно 11 тысяч лет назад. Этого времени едва хватило для начала эволюционных процессов. Такой «поверхностный» тип адаптации привел к тому, что кечуа и аймара чувствуют себя на высоте гораздо увереннее жителей равнины. Но одновременно это принесло свои проблемы. Среди аборигенного населения Анд высока распространенность состояния, получившего название хронической горной болезни (не путать с острой!). Высокое содержание эритроцитов в крови приводит к ее загустению и увеличивает давление в сосудах легких. И без того умеренный темп дыхания, характерный для аймара и кечуа, с возрастом снижается, приводя к постоянному недостатку кислорода и еще большему росту содержания гемоглобина. Хроническая горная болезнь появляется лишь при длительной жизни в высокогорье, обычно в пожилом возрасте, и исчезает при переселении вниз.
Гораздо более глубокие адаптации обнаружились у горцев Центральной Азии. Выяснилось, что у тибетцев и этнически близких к ним шерпов резко повышена частота дыхания. При этом, вопреки ожиданиям, у них лишь слегка увеличен гемоглобин — 16,9 г/100 мл при норме в 13−15 г для человека на уровне моря. В то же время по сравнению с обычными людьми их ткани производят почти в два раза больше окиси азота — одного из главных сосудорасширяющих факторов в организме человека. Именно поэтому их капиллярное русло намного шире, чем у жителей более низких районов. А главное, это помогает им избежать одной из главных физических проблем всех альпинистов — гипоксической вазоконстрикции. В норме у большинства тибетцев и шерпов этот гибельный для альпинистов рефлекс вообще не работает. Поэтому высотный отек легких у них — редкость.
Носильщик в Непале. Фото: Rickson Davi Liebano / Фотодом / ShutterstockИсследования показывают, что коренное население Тибета и Гималаев мигрировало в эти места около 25 000 лет назад. Этого времени эволюции уже хватило, чтобы приспособить их организмы к суровым горным условиям на качественно лучшем уровне, чем у индейцев Анд. Исследования генома тибетцев показали, что они обладают своеобразными вариантами генов EGLN1, PPARA и EPAS1, кодирующих белки, которые участвуют в созревания новых эритроцитов. Еще одним важнейшим геном этого ряда оказался EPAS1. По-видимому, тибетские варианты этих генов блокируют избыточное образование эритроцитов, не доводя дело до хронической горной болезни. Однако самое захватывающее выяснилось при анализе однонуклетидных полиморфизмов — отличий в структуре гена на отдельный нуклеотид. Оказалось, что тибетский вариант гена EPAS1, ассоциированный со сниженным содержанием гемоглобина в крови, уникален и совпадает с вариантом этого гена, найденного в геноме денисовского человека. Того самого загадочного гоминида, чья фаланга пальца была найдена в Денисовой пещере на Алтае и который умудрился оставить свой след в геноме меланезийцев и, как мы теперь знаем, помог тибетцам приспособиться к суровым горным условиям.
Дмитрий Лебедев
Почему так важен баланс азота
Белок — ключевой источник азота в организме. Когда белок лишается азота и используется в качестве энергии, азот выводится с мочой. Количество выводимого из организма является показателем доступности аминокислот. Он используется в качестве меры состояния белка, известного как азотный баланс (баланс азота). В идеале, азот, выводимый из организма, должен быть в равновесии с количеством азота из потребляемого белка.
Все макроэлементы содержат кислород, углерод и водород.Но это единственный белок, который содержит дополнительную молекулу азота.
Почему так важен баланс азота?
Человеческое тело каждый день строится и перестраивается из белков. Если баланс азота отрицательный, организм разрушает собственные мышцы, чтобы удовлетворить свои основные жизненно важные потребности. Организм будет сохранять белок для этих нужд и может не так эффективно выполнять другие обязанности, такие как исцеление и иммунная функция. Положительный азотный баланс необходим для создания анаболической среды, позволяющей телу наращивать новые мышцы и помогающей восстановиться после напряженных упражнений и активности.
Азотное равновесие
Азотное равновесие — это когда организм ежедневно поддерживает одинаковое количество белка в тканях (вход = выход). Это относится к большинству здоровых взрослых и необходимо для поддержания мышечной массы.
Положительный азотный баланс
Если потребление азота из белков и других источников больше, чем выход азота, организм находится в положительном балансе азота. Это необходимо, помимо прочего, для роста мышц и беременности.
Отрицательный баланс азота
Когда организм теряет белок, он находится в отрицательном балансе азота. Это происходит при недостаточном потреблении белка, ожогах, тяжелых травмах, инфекции и лихорадке. Отрицательный баланс азота приведет к разрушению собственных белковых структур организма, таких как мышцы, чтобы получить необходимые организму аминокислоты.
Как добиться положительного баланса азота?
- Основное правило — улучшить качество белка.Потребляйте больше полноценных белков. Рекомендуется потреблять минимум 30-40 граммов белка за один прием пищи.
- После тренировки и перед сном потребляйте медленно высвобождающийся белок, такой как казеин, чтобы помочь восстановить мышцы и сохранить их силу во время катаболического периода.
- Дайте вашему телу полноценный отдых. Синтез белка происходит только в том случае, если вы позволяете мышцам отдыхать. Это очень важно, чтобы спастись от отрицательного азотного баланса.
- После того, как вы обеспечили свое тело полноценным белком со всеми незаменимыми аминокислотами и достаточным отдыхом, вы можете выбрать тренировки.
Если вам нравится статья, подпишитесь, поставьте лайк и поделитесь
10 причин, по которым почвенные питательные вещества похожи на питательные вещества для человека — питательные вещества для жизни
«Покажи мне свои руки! Вау, они выглядят слишком чистыми! Давайте их испачкаем! » Школа становится намного веселее, когда ученики начинают копаться в ней! Я регулярно работаю волонтером в школьном саду, и ученикам нравится видеть меня в коридоре, потому что они знают, что испачкаются, пока учатся.
Почти на каждом уроке садоводства мы говорим о важности плодородной почвы.Чтобы сделать это актуальным для студентов, я часто сравниваю их потребности с потребностями растений. У людей и растений есть потребности в питании. Независимо от того, находитесь ли вы в саду, на кухне или в школе, вы тоже можете рассказать о важности питания человека и растений.
Вот десять причин, по которым питательные вещества почвы похожи на питательные вещества человека.
- Питательные вещества для растений в основном поступают из почвы.
- Питательные вещества для человека поступают в основном из продуктов питания, часто из продуктов, выращенных в почве.
- Калий помогает человеку контролировать мышцы и ритм сердца.В растениях калий помогает растениям контролировать воду и эффективно использовать ее.
- В контексте потребностей растений углерод, кислород и водород называются неминеральными питательными веществами. Это тоже нужно людям.
- Полный список основных питательных веществ, необходимых как людям, так и растениям, включает марганец, магний, молибден, железо, медь, углерод, азот, кислород, водород, фосфор, серу и хлор.
- Этикетки с пищевыми продуктами и этикетками на мешках с удобрениями дают четкое представление о добавленных питательных веществах.Если бы мне не приходилось беспокоиться о надоедливых калориях, как горох!
- Все основные питательные вещества, в которых нуждаются растения и человек, можно найти в Периодической таблице элементов.
- Железо в организме человека помогает перемещать кислород. Железо помогает организму вырабатывать гемоглобин, который перемещает кислород и гемоглобин через кровь. Это похоже на то, как фосфор перемещает энергию по растению.
- Кальций для человека означает крепкие кости. В то время как у растений азот помогает вырастить крепкие стебли.
- Фосфор помогает растениям в фотосинтезе.Он накапливает и перемещает энергию по растению. У человека около 85% фосфора содержится в костях и зубах. Это также помогает организму использовать и накапливать энергию.
У нас есть бесплатные плакаты с периодической таблицей, которые помогут преподать этот урок. Для заказа посетите сайт: www.nutrientsforlife.org
Обучение — это весело, если применить его к здоровым умам и грязными руками!
природных изотопных сигнатур вариаций потоков азота в организме: анализ компартментной модели
Понимание изотопного трофического сдвига и межтканевых вариаций Δ
15 N путем выявления метаболических процессов, вызывающих фракционирование изотоповНаши экспериментальные данные, а также модельные прогнозы для тканей Δ 15 значений N согласуются с немногочисленными выводами, доступными в литературе по грызунам [13], [33], [34], [48] — [52]. ] (Таблица S5).Напротив, в то время как в литературе обычно сообщается, что в моче содержится 15 N-обедненных по сравнению с диетой [13] — [15], [53] — [59], в этом исследовании мы наблюдали и моделировали Δ 15 Значения N в моче, которые достоверно не отличались от нуля. Учитывая, что азот с мочой составляет большую часть потерь азота, изотопный состав потерь азота в целом был аналогичен таковому при поступлении азота (т. Е. Нулевое значение Δ 15 N в потерях азота). В результате количества поступления и потерь 15 N были равны, что обеспечивало глобальное нахождение тела в изотопном устойчивом состоянии во время измерений.Отрицательное значение Δ 15 N в потерях азота часто выдвигалось для объяснения трофического сдвига (т. Е. Положительное значение Δ 15 N в тканях тела), но это означало бы постоянное и бесконечное увеличение Δ 15 N у взрослых. ткани тела. Поскольку у взрослого животного в устойчивом изотопном состоянии не происходит чистого прироста 15 N или чистой потери 14 N, трофический сдвиг, вероятно, является результатом накопления 15 N в течение периода роста до взрослого возраста, когда животные находятся в положительном состоянии. Баланс N.Поскольку N, депонированный в тканях, обогащен N на 15 по сравнению с выделенным N, чистый прирост N в тканях во время роста должен быть связан с преимущественным биоаккумуляцией 15 N. Кроме того, более высокое содержание N 15 , наблюдаемое в P, чем в фракциях AA в тканях, является новым и важным открытием, о котором ранее не сообщалось, поскольку ткани обычно анализируются в целом, без различия между AA и P фракции. Следует отметить, что некоторые другие N-содержащие соединения, такие как нуклеотиды в тканях, креатин в мышцах и мочевая кислота в плазме, вероятно, присутствуют, но в относительно небольших концентрациях, в том, что мы считали фракциями «свободных АК», поскольку нет способ отделения этих второстепенных соединений от основных свободных АК.Однако, исходя из их известных относительных концентраций, эти потенциальные загрязнители не могут существенно повлиять на наши оценки значений свободных изотопов АК.
Согласно результатам исследований in vitro [9], [60] — [64], наша модель подтвердила, что некоторые метаболические пути связаны с изотопными эффектами, которые объясняют хорошо известный, но все еще плохо изученный, δ 15 N трофический шаг, а также наблюдаемые, но также неправильно понятые, Δ 15 N различия между тканями и внутри них.Несмотря на то, что в литературе очень мало количественных данных, касающихся амплитуды фракционирования изотопов, связанного с метаболическими путями in vivo , одним из основных моментов нашей работы является то, что она позволила локализовать и количественно оценить эти изотопные эффекты (Таблица S3, значения ε) . В глобальном масштабе, согласно нашей модели, никакие чистые изотопные эффекты не могут быть связаны с путями, включающими простой транспорт N без метаболической трансформации (например, обменные потоки АК между плазмой и тканями, перенос азота по желудочно-кишечному тракту и потери азота с фекалиями, волосами и шелушение и т. д.), поскольку эти изотопные эффекты не требовались для воспроизведения внутрииндивидуальных вариаций Δ 15 N. Напротив, мы идентифицировали существование изотопных эффектов, связанных с окислением АК в тканях и путями продукции мочевины. Эти прогнозы согласуются с тем фактом, что наиболее вероятными процессами, вызывающими изотопное фракционирование, являются те, которые включают ферментативный перенос аминогрупп, такой как реакции дезаминирования и трансаминирования [9], [11], [17]. Однако, хотя нам удалось подтвердить существование изотопного эффекта, связанного с дезаминированием, мы показали, что сам по себе этот механизм явно не может объяснить трофический сдвиг δ 15 N в тканях.Простые модели для всего тела, которые не делают различий между различными тканями тела и рассматривают все тела P как единый отсек, заключают, что изотопное фракционирование, связанное с катаболизмом АК и элиминацией N, достаточно, чтобы объяснить накопление 15 N в тканях [11] , [12], [16], [65]. Но благодаря мульти-тканевому представлению нашей модели мы смогли продемонстрировать, что изотопные эффекты с различными амплитудами обязательно участвуют в нескольких метаболических путях, что приводит к вариациям Δ 15 N, наблюдаемым среди тканей и среди фракций азота в тканях. .В частности, мы предсказали различные ненулевые значения ε, связанные с выработкой мочевины и потоками экскреции с мочой, а также с потоками синтеза P в тканях и некоторыми потоками кишечной секреции и реабсорбции. Следует отметить, что ненулевые факторы ε в нашей модели не представляют строго изотопные эффекты, связанные с конкретными отдельными химическими процессами, а скорее объединяют несколько процессов фракционирования, которые могут происходить по разным путям. Вообще говоря, ненулевые коэффициенты ε могут отражать неоднородность пула предшественников и тот факт, что только подмножество соединений в пуле предшественников (например, некоторые конкретные АК) с различными δ 15 N используется в заданный путь.В случае обмена, который включает противоположные реакции (например, кишечное всасывание и секреция или синтез и расщепление фосфора), ненулевые ε-факторы обычно представляют чистый эффект фракционирования, связанный с двунаправленным обменом (см. Текст S1 для дальнейшего обсуждения физиологическая достоверность наших расчетных значений ε). Чтобы избежать чрезмерной параметризации модели, мы также решили представить все ее N потоков линейной динамикой первого порядка. Действительно, из соображений экономии не было необходимости делать уравнения модели нелинейными и более сложными (например,g. с использованием насыщаемых законов переноса), поскольку результаты моделирования были признаны удовлетворительными с учетом общих знаний о функционировании метаболической системы N и наших экспериментальных данных.
Определение способности значений Δ
15 N определять метаболическое воздействие изменений условий питанияНа основе моделирования мы наблюдали, что вызванные питанием изменения в обмене P и потоках катаболизма АК привели к изменениям Δ 15 N, которые могут быть различной степени и продолжительности (кратковременными или постоянными).Более того, при сравнении начального и конечного устойчивых состояний мы обнаружили, что изменения в размерах и Δ 15 N пулов N тела не были систематически связаны: размеры отсеков могут различаться между двумя устойчивыми состояниями без связанных различий в Δ 15 N значения, и наоборот . Например, в случае чистого прироста или истощения фосфора, значения Δ 15 N были одинаковыми в начальном и конечном устойчивых состояниях, в то время как стационарные состояния элементов были разными.Δ 15 N были только временно изменены в течение периода, необходимого для достижения нового устойчивого состояния (то есть, когда потоки синтеза P и деградации были несбалансированными). Более конкретно, постоянное накопление P (или, наоборот, истощение) было связано с временным уменьшением (или увеличением) значения P Δ 15 N в ткани (Рисунки 3A – D). Поскольку, согласно нашим предсказаниям, изотопные вариации, вызванные изменениями в потоках синтеза P и деградации, являются временными и имеют небольшую амплитуду, их, вероятно, будет очень трудно обнаружить на практике.Следовательно, такие модуляции потоков не являются ни достаточными, ни необходимыми для объяснения различий Δ 15 N, которые можно наблюдать между двумя различными метаболическими состояниями. Тот факт, что значения Δ 15 N ткани не отражают всю историю анаболических и катаболических фаз P, которые, в частности, являются результатом временного дисбаланса между синтезом и деградацией P, вероятно, ограничивает степень как меж-, так и внутри-индивидуального Δ 15 Вариабельность N в данной ткани. В отличие от ограниченного воздействия модуляции двунаправленных потоков, вариации потоков, участвующих в метаболических разветвленных путях, например, модификации относительной ориентации тканевых АК по отношению к их различным метаболическим путям и путям переноса, по прогнозам, приведут к длительным изменениям в Δ 15 значений N (т.е., с различными конечными и начальными изотопными установившимися состояниями), даже без сопутствующих изменений в элементарном установившемся состоянии (Рисунки 3E – H). Вообще говоря, на основании как наших аналитических (уравнения модели, в таблице S1), так и численных (моделирование, рисунки 3–4) результатов мы можем предсказать, что установившаяся изотопная сигнатура данной ткани должна напрямую зависеть от самой себя. метаболизм и косвенно на изотопные сигнатуры других тканей. В самом деле, в периферических тканях, таких как мышцы, вариации метаболизма будут напрямую влиять на значения AA и P в тканях Δ 15 N через изменения доли катаболизма AA по отношению к чистому синтезу фосфора и внешнему транспорту (что представлено интегральным индексом p). .Кроме того, из-за обменов АК кровь-ткань индуцированное метаболизмом изменение Δ 15 N в данной ткани может изменять значения Δ 15 N в плазме и, таким образом, также, во вторую очередь, значения в других тканях организма без обязательного метаболизма последних. меняется. В чревных тканях, которые занимают более центральное и связное положение в метаболической сети, на установившиеся значения Δ 15 N, по прогнозам, влияет местный тканевой метаболизм, а также относительный вклад других метаболических путей, таких как рециркуляция мочевины. и спасение за счет кишечной реабсорбции (подробные уравнения см. в таблице S1).Кроме того, при моделировании траекторий Δ 15 N в различных тканях тела после метаболических изменений, специфически влияющих на внутренние ткани, мы предсказали, что значения Δ 15 N варьируются во всех тканях, но в соответствии с разной кинетикой, новые изотопные устойчивые состояния достигаются при разные скорости (Рисунок S3). Эти результаты представляют особый интерес с точки зрения определения времени, необходимого для того, чтобы такие метаболические изменения стали изотопно обнаруживаемыми, в зависимости от исследуемой ткани.Эта кинетическая характеристика также открывает путь к использованию изотопных измерений, полученных одновременно в нескольких тканях, для оценки времени метаболических изменений или, при использовании в экологических исследованиях, для вывода времени смены диеты или миграционного движения в контексте диетического питания. δ 15 N изменений [17], [66]. Для таких экологических применений прогнозируемые периоды полураспада и время, необходимое тканям для достижения своего изотопного устойчивого состояния после диетических и / или метаболических изменений, имеют большое значение (Таблица S4).
Мы также использовали модель, чтобы исследовать, как значения Δ 15 N ткани могут изменяться при определенных изменениях в потреблении фосфора с пищей и какие изменения потока N, скорее всего, будут ответственны за сообщаемые изменения Δ 15 N в таких условиях. В глобальном масштабе, при умеренных качественных или количественных изменениях в потреблении фосфора с пищей, которые сохраняют баланс азота во всем организме, наше моделирование показало, что Δ 15 N будет минимальным, когда потребление фосфора будет оптимально соответствовать потребности в аминокислотах и азоту.Действительно, мы предсказали более высокие значения Δ 15 N в тканях, когда потребление N качественно или количественно отклонялось от оптимального. Это является следствием того факта, что изменение качества фосфора в рационе из-за менее сбалансированного состава АК или чрезмерного потребления фосфора приводит к большей относительной ориентации АК в тканях по отношению к катаболическим и анаболическим путям и, как следствие, к менее эффективным. синтез P в тканях и его анаболическое использование с пищей. Эти прогнозы согласуются с результатами исследований, проведенных на нескольких различных видах, которые показали, что Δ 15 N снижается по мере увеличения биологической ценности фосфора в рационе или эффективности использования анаболиков [36], [67], [68].
В частности, мы смоделировали различные сценарии модуляции потока N, которые могут возникнуть в результате изменения качества фосфора в рационе. Эти сценарии заключались в основном в увеличении потоков окисления АК в тканях (т. Е. В снижении эффективности синтеза фосфора в тканях) в различных тканях и в различной степени. Модель предсказывает, что увеличение катаболизма АК в внутренних или периферических тканях приведет к контрастным изменениям Δ 15 N (увеличению или уменьшению, соответственно) в ткани P.Поскольку опубликованные исследования в основном сообщают о более высоких значениях Δ 15 N в тканях с пищевым P более низкого качества [8], [13], [33], [34], [68], наши результаты моделирования показывают, что более высокое производство мочевины вызванный P более низкого качества, вызван увеличением окисления внутренних органов, а не периферических АК. Модель также предсказывает, что амплитуда увеличения значений Δ 15 N в ткани после увеличения внутреннего окисления АК будет тем больше, поскольку результирующее увеличение производства мочевины не полностью уравновешивается увеличением рециркуляции мочевины, а скорее, связано с изменением периферического метаболизма (рис. 4).Однако значения Δ 15 N для ткани, вероятно, не будут представлять собой специфические маркеры относительных изменений рециркуляции мочевины и всего периферического метаболизма, поскольку аналогичные значения Δ 15 N могут быть получены с различными наборами эффективности рециркуляции мочевины и значений периферической доставки АК. . Кроме того, предсказанные отклонения Δ 15 N в моче и мочевины тела являются результатом многочисленных и, возможно, противоположных изотопных вариаций во внутренних и периферических тканях, так что отклонения Δ 15 N в моче и мочевине тела в изотопном устойчивом состоянии являются вероятно, не будет информативным о модуляциях потока азота в организме.Напротив, фекалии Δ 15 N могут представлять интересный маркер эффективности рециркуляции энтерогепатической мочевины (Рисунок S5). В глобальном масштабе моделирование демонстрирует, что комбинированные измерения изменений Δ 15 N в различных тканях и пулах азота могут помочь разобраться в лежащих в основе сложных метаболических модуляциях, связанных с изменениями качества фосфора в рационе.
Наша модель также дает представление об изотопных вариациях при более строгих пищевых изменениях метаболических потоков, например, во время пищевого стресса, голодания или голодания.Хотя мышечное истощение фосфора было хорошо описано при длительном голодании, вовлеченные в него модуляции потока не были полностью идентифицированы [69]. Наше моделирование показало, что резко сниженное или нулевое потребление N может вызвать глобальное увеличение δ 15 N в большинстве пулов организма и выведения. Амплитуды смоделированных вариаций δ 15 N различались между тканями и зависели от модуляций потока азота, ответственных за потерю массы фосфора (рис. 5). Прогнозируемое увеличение δ 15 N в моче и большинстве тканей (кроме красных кровяных телец) в ответ на голодание соответствует большинству литературных значений, сообщаемых для млекопитающих, испытывающих дисбаланс азота [14], [15], [40], [42] ], хотя противоречивые результаты были получены для различных тканей, видов и условий ограничения питания [5], [6], [29], [30].Например, некоторые исследования показали общее увеличение значений δ 15 N в различных тканях у голодных или лишенных фосфора птиц [29], [30], тогда как в других исследованиях сообщалось об изменениях δ 15 N только в некоторых тканях (например, , в печени, слизистой оболочке SI и сердце, но не в мышцах, у голодных арктических сусликов во время гибернации [40]) или нет изменений δ 15 N в тканях, несмотря на увеличение экскрементов δ 15 N [45], [45], [ 46]. Наша модель смогла качественно воспроизвести такие разные результаты, и наши симуляции показывают, что вариации δ 15 N при голодании могут быть разными в зависимости от того, как и какие метаболические потоки изменяются.Мы действительно обнаружили, что потеря мышечной массы, которая в основном вызвана увеличением деградации мышечного фосфора, должна приводить к аналогичному увеличению значений δ 15 N во всех тканях тела, что согласуется с сообщениями о перепелах при голодании [ 39]. Напротив, когда потеря мышечной массы вызвана изменением синтеза мышечного фосфора вместе с повышенным окислительным использованием мышечной АК, мы прогнозировали большее увеличение δ 15 N в висцеральных тканях и почти полное отсутствие вариаций δ 15 N в мышцы, как сообщалось у зимующих белок [40].Глобальное увеличение δ 15 N тела в ответ на голодание также было предсказано предыдущими простыми моделями в литературе [11], [16], которые рассматривали все тела P как уникальные и однородные компартменты. В таких моделях экскреция азота с мочой рассматривалась как единственный процесс фракционирования с предпочтением 14 N, так что δ 15 N в единичном пуле фосфора систематически увеличивалось в соответствии с увеличением доли выделяемого vs. проглоченный N. В отличие от этих чрезмерно упрощенных моделей, наша модель для нескольких тканей учитывает возможные процессы изотопного фракционирования, связанные с потоками азота между тканями и внутри них, что объясняет наши, казалось бы, расходящиеся экспериментальные результаты.Действительно, наша модель может объяснить тканеспецифические вариации δ 15 N, о которых сообщалось во время голодания, как результат не только усиленной экскреции с мочой, но также, возможно, тканеспецифичного увеличения эндогенной деградации фосфора, что приводит к усиленному повторному использованию 15 N-обогащенные АК для синтеза фосфора после их межорганного перераспределения. В более общем плане, в ситуациях дисбаланса азота наша модель способна различать вариации в синтезе фосфора и потоки пробоя, приводящие к аналогичным вариациям массы фосфора.
Выводы
Таким образом, результаты нашего моделирования демонстрируют физиологическую правдоподобность разработанной нами модели. Поведение модели согласуется с общими знаниями о функционировании метаболической системы N и с фрагментированными данными, которые были сообщены об изменениях Δ 15 N, вызванных питанием. Благодаря мульти-тканевому представлению наша модель обеспечивает подробное и комплексное представление о разделении различных метаболических потоков азота между тканями и внутри них, а также более четкое понимание метаболических процессов, вызывающих фракционирование изотопов, и их взаимодействия.Мы показали, что, вопреки распространенной гипотезе, образование мочевины — не единственный процесс, ответственный за хорошо известный, но плохо изученный трофический сдвиг δ 15 N (т.е. положительные значения Δ 15 N в тканях). . Многие другие метаболические процессы, такие как синтез фосфора, внутриклеточный метаболизм АК, кишечная абсорбция и рециркуляция мочевины через толстую кишку, на самом деле, вероятно, участвуют в накоплении 15 N в тканях. Интересно, что наши результаты показывают, что Δ 15 N ткани может использоваться в качестве индикатора того, насколько хорошо диета соответствует метаболической потребности тканей в АК.Существование такого природного изотопного биомаркера открывает путь к лучшей оценке понятия качества фосфора в рационе при различных физиопатологических состояниях. Кроме того, используя моделирование, мы смогли выделить, что значения Δ 15 N ткани тесно связаны с распределением потоков азота внутри тела, и что измерения Δ 15 N, следовательно, могут быть использованы в качестве биомаркеров метаболического влияние условий питания. Хотя в данной ткани Δ 15 N часто кажется чувствительным, но редко специфическим маркером определенных диетических и метаболических условий, мы показали, что одновременные измерения Δ 15 N в различных тканях могут быть использованы для характеристики конкретного метаболического состояния. .Таким образом, настоящее исследование представляет собой доказательство концепции, согласно которой естественное содержание изотопа N является интерпретируемым биомаркером метаболического воздействия условий питания. Подход к мульти-тканевому механистическому моделированию, подобный тому, который был разработан в ходе этого исследования, для понимания механизмов, лежащих в основе естественных изотопных сигнатур, является предпосылкой для дальнейших исследований по их использованию в питании и физиопатологии в дополнение к их обычным приложениям в экологии и физиопатологии. антропология [5].Таким образом, изотопные сигнатуры на естественных уровнях изобилия, по-видимому, представляют собой новый и многообещающий инструмент для исследования того, как различные потоки азота могут быть реорганизованы или изменены скоординированным образом для адаптации к конкретным пищевым или физиопатологическим условиям. Они предлагают интересные приложения для простого и раннего выявления таких состояний и оценки воздействия стратегий питания.
Ключ к росту мышц
Любой культурист с элементарным пониманием этого вида спорта знает, что ключ к набору мышц — это потребление белка.Конечно, тренировки, отдых и другие питательные вещества улучшают анаболизм и рост, но белок (являющийся ключевым питательным веществом для увеличения размера тела) абсолютно необходим, когда дело доходит до того, что он набирает вес — 60-70% белка тела содержится в мышцах.
Фактически, белок является ключевым питательным веществом для «строительства» множества тканей тела, многие из которых поддерживают рост мышц (ферменты, кожа, волосы, ногти, кости и соединительная ткань состоят из белков). Белок составляет 15-20% веса тела и, таким образом, после воды является вторым по содержанию веществом в организме.
Неизбежный факт остается фактом: белок, и только белок, является сырьем, из которого строятся мышцы и многие другие ткани тела. Сами белки состоят из аминокислот, 20 из которых состоят как из незаменимых, так и из заменителей.
Несущественные аминокислоты могут вырабатываться печенью. Тем не менее, незаменимые аминокислоты должны поступать с пищей, прежде чем можно будет синтезировать какие-либо мышцы. Следовательно, правильное соотношение незаменимых и заменимых аминокислот должно быть доступно в достаточных количествах, прежде чем можно будет произвести любую мышцу.
Незаменимые аминокислоты:
- Гистидин
- Изолейцин
- лейцин
- Валин
- Лизин
- метионин
- фенилаланин
- Треонин
- Триптофан
Незаменимые аминокислоты:
Чтобы получить правильное соотношение незаменимых и заменимых аминокислот, необходимо употреблять в пищу полноценные источники белка, такие как яйца, мясо и молоко. Как уже говорилось, белок критически важен для роста мышц, однако (на более базовом уровне) он является строительным блоком аминокислот, который должен присутствовать в правильных пропорциях для обеспечения оптимальной анаболической среды.
Употребление достаточного количества полноценных белков — лучший способ достичь этого, но как узнать, способствует ли их диета росту мышц, учитывая такие сложные факторы, как индивидуальная изменчивость (скорость обработки белка) и отдых (в это время происходит синтез белка) , часто сводят на нет предполагаемое оптимальное потребление белка.
Источники полных белков:
- Яичные белки
- Грудка индейки
- Рыба
- Моллюски (креветки, омары, крабы, моллюски и т. Д.)
- Куриная грудка
- Нежирное красное мясо (верхняя часть, нежирная вырезка и паштет)
- Нежирные или нежирные молочные продукты
- Протеиновые порошки (например, сывороточный протеин)
Азотный баланс
Хорошая новость для тех, кто не уверен в том, получают ли они достаточное количество протеина, заключается в том, что статус протеина можно определить с помощью анализа азота.Что такое азот? Азот — это соединение, уникальное для белков, которое может напрямую определять статус аминокислот (белков). Все макроэлементы (белки, углеводы и жиры) содержат углерод, водород и кислород.
Из них только белок содержит дополнительную молекулу азота. Таким образом, выделение азота (то есть количество белка, выводимого из организма) может быть измерено для определения количества белка, присутствующего в организме, и учитывая, что до 70% белка содержится в мышечной ткани, это является отличным показателем потенциал наращивания мышечной массы тела.
Если организм выделяет больше азота, чем потребляется, это посылает предупреждающий сигнал о том, что следует немедленно увеличить полное потребление белка, чтобы компенсировать этот дефицит азота.
Фактически, тестирование азота является наиболее широко распространенным лабораторным тестом, используемым для определения анаболического статуса организма — он показывает баланс азота в организме или степень, в которой организм поддерживает достаточный баланс белка.
Есть три основных состояния азотного баланса
- Положительный результат: Это оптимальное состояние для роста мышц, когда потребление азота превышает выход азота.По сути, это показывает, что организм достаточно восстановился после последней тренировки. Чем больше азотный баланс, тем быстрее восстанавливается тренировка. Это анаболическое состояние организма.
- Отрицательно: Это наихудшее состояние, в котором может оказаться бодибилдер — потеря азота больше, чем потребление азота. Азот забирается не только из мышц, где он необходим для роста, он также забирается из жизненно важных органов, где может произойти серьезное повреждение. Конечно, отрицательный баланс азота также разрушает мышцы и, следовательно, считается катаболическим состоянием.
- Равновесие: Это состояние должно быть тем, чего культурист может достичь при самом минимальном уровне — когда потребление и потеря азота равны. Тренер в этом состоянии не регрессирует и на самом деле не набирает каких-либо заметных мускулов.
Как измеряется азот
В научной практике изначально азотный баланс проверялся путем тщательного измерения содержания азота в пищевых продуктах. Затем это содержание сравнивается с количеством выделяемого азота.
Полученное значение представляет собой текущий азотный баланс этого тела. Более простой, более распространенный и точный метод включает измерение потерь азота мочевины с мочой, так как 90% азота теряется с мочой, через почки.
Какой бы метод ни использовался, по существу статус азота определяется путем измерения количества азота в рационе за вычетом количества, выделяемого за 24-часовой период.
Как может возникать отрицательный баланс азота: на что обращать внимание
Как упоминалось ранее, потребление белка имеет решающее значение для улучшения азотного баланса.Отрицательный баланс азота может быть результатом употребления недостаточного количества белков с высокой биологической ценностью, белков низкого качества (например, мяса для обеда, жирного мяса и овощей) или источников белка, в которых отсутствует оптимальный баланс незаменимых аминокислот.
На более серьезном уровне, продолжающийся отрицательный баланс азота приведет к тому, что организм будет потреблять продукты собственной крови для поддержки внутренних органов.
Острая нехватка белка означает меньшее количество антител, необходимых для борьбы с инфекцией — это может привести к бактериальным инфекциям.Вздутие живота (наблюдаемое во многих странах третьего мира) в конечном итоге является результатом бактериальных инфекций, вызванных отрицательным азотным дисбалансом, и вскоре после этого наступает смерть.
Важность белков в данном случае подчеркивается тем фактом, что независимо от того, сколько питательных веществ потреблено в этот момент, смерть наступит, если белок не будет доставлен.
Недостаточное потребление углеводов и жиров. Чтобы поддерживать синтез белка, для получения энергии должны быть доступны жиры и углеводы хорошего качества.Если человек потребляет в основном белок, не учитывая важность других макроэлементов, организм может метаболизировать белок для энергетических целей, тем самым снижая баланс азота — ценные аминокислоты будут доставлены в жизненно важные органы, тем самым лишив мышцы именно того, что им нужно для роста. .
Перетренированность: тренировка предполагает разрушение мышечной ткани. Белок и отдых помогают регенерировать эти ткани. Слишком много тренировок в сочетании с недостаточным потреблением белка ускорит отрицательный баланс азота.
После тренировки мышцы впитывают питательные вещества (в том числе белок), как губка. Если тренировки проводятся часто, эти питательные вещества могут в конечном итоге не поддерживать непрерывный рост.
Как добиться положительного баланса азота
Правило 1
Основное правило при стремлении увеличить азотный баланс — потреблять достаточное количество полноценных белков.
Действительно, для поддержания положительного баланса азота необходимо постоянно поддерживать избыток калорийности белка.Рекомендуется есть около шести приемов пищи (каждое с интервалом в два-три часа), каждое из которых содержит около 30-40 граммов белка в день.
Источники белка, перечисленные в этой статье, являются наиболее полными источниками, и их следует употреблять в каждый из этих приемов пищи. В самом деле, идея состоит в том, чтобы постоянно увеличивать усвоение аминокислот мышцами. Имея это в виду, можно следовать некоторым ключевым указателям:
- Чтобы предотвратить распад мышечного белка во время тренировки, увеличьте количество инсулина (анаболический гормон, который увеличивает поглощение аминокислот и глюкозы мышцами), потребляя жидкую пищу, содержащую белок и углеводы, за час до тренировки.
- Сразу после тренировки употребляйте тот же протеиновый / углеводный напиток, чтобы насытить мышцы аминокислотами и улучшить синтез протеина.
- Непосредственно перед сном выпейте напиток, содержащий как сыворотку, так и белок с медленным высвобождением, такой как мицеллярный казеин, чтобы привести мышцы в норму во время этого катаболического периода (голодания).
Правило 2
Добейтесь достаточного отдыха.
Давать мышцам отдых после интенсивных тренировок необходимо для синтеза протеина.Если тренировки проводятся слишком часто, избыток белка может использоваться для подпитки тренировочных усилий, а не для поддержания положительного баланса азота.
Помните, что если у человека отрицательный азотный баланс, следует прекратить все тренировки и значительно увеличить потребление белка. Если тренировки продолжаются, мышцы могут и дальше ухудшаться.
Правило 3
Тренируйтесь анаболическим способом.
Идея тренировки с целью максимизировать положительный азотный баланс состоит в том, чтобы стимулировать наибольшее количество волокон с наименьшим разрушением мышц.
По окончании тренировки мышцы должны находиться в анаболическом состоянии, так как это ускорит положительный азотный баланс. Длительные сеансы обычно приводят к отрицательному истощению мышц, в результате чего тело остается в катаболическом состоянии. В анаболические тренировки входят:
- Тренировка, когда организм достаточно отдохнул после последней тренировки — другими словами, при положительном балансе азота.
- Тренировки должны быть короткими и интенсивными — продолжительность тренировки от 30 до 45 минут, по два-три упражнения на каждую часть тела.
- Тренируйте тело снова, только когда оно отдохнет.
Дориан Йейтс, кровь и кишки, и стили тяжелых тренировок Майка Ментцера, как правило, копировали этот анаболический метод, и, если результаты этих ребят хоть как-то подходят, они, безусловно, достигли положительного баланса азота.
Общее правило, с точки зрения потребления белка для увеличения размера, в течение некоторого времени составляло один грамм белка на фунт веса тела. Конечно, рекомендуемая суточная (RDA) для населения в целом составляет 0.8 граммов на килограмм веса — это далеко не предел для бодибилдеров и других силовых атлетов.
Исследование азотного баланса бодибилдеров продемонстрировало повышенную потребность в белке по сравнению с контрольной группой и оценило суточную суточную норму потребления для бодибилдеров в 1,7 г / кг в целом.
В другом исследовании впечатляющее увеличение силы на 5% и размера на 6% было замечено за несколько месяцев силовых тренировок у тяжелоатлетов мирового класса, когда они увеличили свой диетический белок с 1,8 до 3,5 г / кг веса тела в день.
Оба этих исследования подчеркивают большую потребность силовых атлетов в более высоком потреблении белка. Для среднего, непрофессионального культуриста лучше проявить осторожность и потреблять больше, чем рекомендовано в 1 грамм на фунт, чтобы обеспечить максимальное удержание азота.
Заключение
Основным условием любой программы бодибилдинга является достаточное потребление полноценных белков. Положительный баланс азота является точным показателем того, что человек потребляет достаточное количество белка.
Действительно, поддержание насыщения мышц азотом, учитывая, что это прямая мера белкового статуса, возможно, является самой важной переменной, которую может оценить бодибилдер. Следуйте рекомендациям в этой статье, чтобы компенсировать ужасный отрицательный азотный баланс и расти.
Каталожные номера:
- Фриц Б. (1991). Баланс: что такое рост. Мышцы и фитнес. Декабрь 1991 г.
- Лимон, Питер: «Спортсменам нужно больше белков и аминокислот?» Международный журнал спортивного питания, S 39-61, 1995
- Тарнопольский М. Оценка потребности в белке тренированных силовых атлетов.»Журнал прикладной физиологии, VOl 73, № 5, pgs 1986-1995, 1993 »
Питательные вещества в воде | Качество воды в штате Юта
ЧТО ТАКОЕ ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА?
Питательные вещества, в частности азота, и фосфора, — это химические вещества, которые необходимы для роста растений. Мы добавляем питательные вещества, когда удобряем наши сады и поля, и таким же образом добавляем питательными веществами для воды удобряет водные растения.Питательные вещества обычно попадают в очень низкие концентрации по сравнению с потребностями растений. Уровни питательных веществ меняются на протяжении всего года, когда растущие растения поглощают питательные вещества, а умирающие растения высвобождают их обратно в вода.
ПОЧЕМУ ЗАНИМАЙТЕСЬ ПИТАТЕЛЬНЫМИ КОМПОНЕНТАМИ
Когда водные пути становятся чрезмерно удобренными азотом или фосфором, интенсивный рост растений может возникнуть.Чрезмерный рост растений может снизить эстетическую ценность воды, потому что вонючих разлагающихся матов растительности, и это может вызвать цветение водорослей, которые может быть токсичным. Кроме того, когда бактерии разлагают мертвый растительный материал, они расходуют растворенный кислород, который важен для выживания макробеспозвоночных и других водных организмов. Если в водоеме не хватает питательных веществ для поддерживать рост растений, то дефицитное питательное вещество называется лимитирующим.
Узнайте больше о азота и фосфора .
ЧТО ТАКОЕ АЗОТ?
ИНФОРМАЦИЯ ПО АЗОТУ
Существуют две основные группы азота: органические и неорганические. Органический азот включает весь азот, который входит в состав живых животных, отходов животного происхождения и останков живых существ.Органические формы азота необходимо разложить на неорганические. для использования растениями. Примеры неорганического азота: N 2 , N0 3 , NH 3 , N0 2 . Нитрат (N0 3 ) является наиболее распространенной формой неорганического азота, обнаруживаемой в водных путях. Растения могут напрямую используйте эту форму азота для создания белков.
ПОЧЕМУ ЗАНИМАТЬСЯ АЗОТОМ?
Окружающая среда
Когда водные пути становятся чрезмерно удобренными азотом, может произойти сильный рост растений.Чрезмерный рост растений может снизить эстетическую ценность воды из-за вонючие разлагающиеся маты растительности. Также, когда бактерии разлагают мертвый растительный материал они потребляют растворенный кислород, который важен для выживания макробеспозвоночных и других водных организмов.
Здоровье человека / животных
Нитраты не имеют запаха, цвета и вкуса, поэтому важно проверять корм и питьевая вода для определения уровня нитратов.Высокая концентрация нитратов в питье вода может вызвать метгемоглобинемию (также известную как синдром голубого ребенка). Концентрации более 10 частей на миллион может быть вредным для маленьких детей, и его следует избегать кормящими матерями. Концентрация нитратов более 100 частей на миллион токсична. животноводству Узнайте больше о нитратах.
Стандарты питательных веществ, штат Юта
- Максимальная концентрация нитратов в питьевой воде: 10 мг / л
- Более 4 мг / л в поверхностных водах указывает на загрязнение
ПРИРОДНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА АЗОТ
- Сток — В штате Юта концентрации обычно наиболее высоки весной, когда сток от таяния. снег переносит в воду питательные вещества с газонов, ферм и других территорий.Много людей в Юте воду для кулинарии берут из грунтовых вод из городов или частных колодцев. Грунтовые воды естественно имеет более высокую концентрацию нитратов.
- Поглощение растениями — в весенние и летние месяцы растения растут, вызывая концентрацию нитратов быть низким в это время. Зимой и осенью, когда растения перестают расти и погибают, большая часть азота снова попадает в воду, увеличивая концентрацию азота.
ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА АЗОТ
- Удобрения- Поскольку растениям необходим азот, фермеры часто добавляют азот в виде удобрений, иногда нитраты попадают в системы грунтовых вод. Удобрения также можно мыть в поверхностные воды и увеличивают продуктивность, вызывая эвтрофикацию.
- Навоз — Фекалии содержат азот, поэтому при смывании навоза в поверхностные воды (среди других проблем с загрязнителями) избыток азота может вызвать эвтрофикацию.
- Неисправные септические системы — Аналогично навоз домашнего скота, когда септическая система выщелачивает в землю бактерии и питательные вещества может попасть в системы грунтовых и поверхностных вод.
- Сброс из канализационных сооружений. Кислые осадки — Кислотные осадки могут вызвать закисление водного объекта. Подкисление, как и эвтрофикация может привести к уменьшению разнообразия водных видов.
ЧТО ТАКОЕ ФОСФОР
Фосфор очень важен для растений.Он встречается в двух формах: органической и неорганической. и очень медленно движется по окружающей среде. Растения используют неорганический фосфор называется ортофосфатом, и его обычно мало в воде, потому что он прикрепляется к отложениям в воде.
ПОЧЕМУ ЗАНИМАТЬСЯ ФОСФОРОМ?
Фосфор часто является питательным веществом, ограничивающим рост растений в водоеме, поэтому добавление немного может легко вызвать избыточный рост растений.Когда эти растения умирают, цветут водоросли часто возникают, и иногда они могут быть токсичными. Кроме того, когда они умирают, они расходуют кислород что влияет на рыб и макробеспозвоночных.
Стандарты по фосфору, штат Юта
- Концентрации 0.05 мг / л или выше в ручье или реке указывает на загрязнение
- Концентрация 0,025 мг / л или выше в озере указывает на загрязнение
ПРИРОДНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ФОСФОР
- Сток- Во время весеннего стока или при высоких потоках больше наносов собирается в ручьях. и реки.Фосфор присоединяется к осадку, поэтому вода может также более высокая концентрация фосфора.
ФАКТОРЫ ЧЕЛОВЕКА, ВЛИЯЮЩИЕ НА ФОСФОР
- Строительные работы — Городское строительство, при котором удаляются растения по краю ручья или другого водоема. подавляет способность растений фильтровать отложения в поверхностных стоках.Берега ручья сами могут стать нестабильными и раствориться в потоке.
- Ущерб прибрежной растительности — Когда прибрежная зона повреждена или разрушена, фосфор не используется растениями, вместо этого он смывается прямо в водоем.
- Сток от удобрений — Удобрения, стекающие с газонов, полей для гольфа и сельскохозяйственных полей во время снегопада таяние, ливни или сильное орошение могут вымыть излишки питательных веществ в реки и ручьи.
- Плохо функционирующие септики — Когда септик выходит из строя, он может выделять фосфор в грунтовые воды.
- Ресурсы для ограничения человеческого влияния: Защитите свою воду
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ
Utah Water Watch — Узнайте, как волонтеры в штате измеряют питательные вещества.
Stream Side Science — Изучите различные планы уроков, в которых используются питательные вещества, и посмотрите, как они применимы к основные учебные программы для классов k-12.
Защитите свою питьевую воду
Азот и фосфор — Фонд Чесапикского залива
Чертеж чистой воды Чесапика определяет максимальное количество азота, фосфора и отложений, которое каждое государство в водоразделе Чесапикского залива может сбросить в залив, и все же исключить наш эстуарий из списка «грязных вод».Узнайте больше о том, что делается. >>
Слишком много азота и фосфора вредно для залива
Питательные вещества — в первую очередь азот и фосфор — необходимы для роста всех живых организмов в Чесапикском заливе. Однако избыток азота и фосфора ухудшает качество воды в заливе.
В период своего наиболее здорового развития в начале 1600-х годов водораздел Чесапика в основном состоял из лесных буферов, водно-болотных угодий и земель ресурсов (лугов и некоторых сельскохозяйственных угодий), которые поглощали и фильтровали питательные вещества.Случайное развитие лишило водораздел этих буферов, и сегодня загрязнения в неразбавленном виде стекают в водные пути. По мере изменения характера землепользования и роста населения водосбора количество азота, фосфора и наносов, попадающих в воды залива, значительно увеличивается. Каждый год около 300 миллионов фунтов азота, загрязняющего окружающую среду, достигает Чесапикского залива — примерно в шесть раз больше, чем в заливе в 1600-х годах. Индекс здоровья CBF, названный State of the Bay Report , показывает, что водораздел Чесапикского залива получил 100 баллов по 100-балльной шкале в 1600-х годах.В 2018 году отчет оценил залив в 33 балла из 100. Качество воды настолько плохое, что Чесапикский залив включен в список «грязных вод» Агентства по охране окружающей среды.
Цветение водорослей и мертвые зоны
10 июл 2013 0:15:00
И азот, и фосфор питают цветущие водоросли, которые блокируют солнечный свет подводным травам и поглощают жизненно необходимый кислород, когда они умирают и разлагаются.Эти образующиеся «мертвые зоны» с низким содержанием кислорода или его отсутствием могут вызвать стресс и даже убить рыбу и моллюсков. Цветение водорослей также может вызвать скачки уровня pH, вызывая стресс у рыб, и создавать условия, которые стимулируют рост паразитов.
Токсичные водоросли, такие как некоторые сине-зеленые водоросли (цианобактерии), также могут вызывать заболевание у людей, но животные особенно восприимчивы. Эти токсины влияют на печень и нервную систему животного и могут привести к смерти. Это видео Агентства по охране окружающей среды предупреждает владельцев домашних животных о необходимости защищать своих питомцев.«
Основные источники азота и фосфора
Большая часть загрязнения азотом и фосфором происходит от очистных сооружений, участков кормов для животных и загрязненных стоков с сельскохозяйственных угодий, городских и пригородных территорий. Кроме того, загрязнение воздуха (выхлопными газами транспортных средств) и промышленные источники, такие как электростанции, составляют примерно 1/3 всего загрязнения азотом. (см. диаграмму)
Самым большим источником загрязнения залива является сельскохозяйственный сток , на который приходится примерно 40 процентов азота и 50 процентов фосфора, попадающих в Чесапикский залив.
Самым быстрорастущим источником загрязнения залива азотом являются загрязненные стоки.
Что нужно сделать?
Сельское хозяйство может быть самым большим источником загрязнения, но оно также представляет самые большие возможности. Осуществление природоохранных мер на фермах — один из наиболее экономически эффективных способов уменьшить загрязнение наших местных ручьев, рек и залива. Эти практики включают:
- Осуществление планов управления питательными веществами и сохранения;
- Посев покровных культур;
- Ограждение животных из ручьев;
- Установка и уход за травяными или засаженными деревьями буферными полосами вдоль сельскохозяйственных полей.
Фермеры проявили готовность внедрить эти методы, но для этого им нужна финансовая и техническая помощь. Вот почему CBF боролся и будет продолжать борьбу на уровне штата и на федеральном уровне за финансирование природоохранных мероприятий для фермеров залива.
Другие решения проблемы загрязнения азотом и фосфором включают модернизацию систем ливневых вод и очистных сооружений, надлежащую эксплуатацию септических систем, использование технологий удаления азота в септических системах и сокращение количества удобрений, вносимых на газоны.
Поскольку примерно одна треть загрязнения азотом происходит из воздуха, мы можем снизить нагрузку на биогенные вещества за счет экономии энергии, что приведет к снижению требований к электростанциям, выбрасывающим азот, и меньшему вождению, что снижает выбросы транспортных средств, которые также вносят вклад в переносимый по воздуху азот. нагрузки.
Важные природные фильтры, такие как леса, устрицы, водно-болотные угодья и подводные травы, нуждаются в защите и восстановлении. В целом залив потерял 98 процентов устриц, около 80 процентов трав и почти 50 процентов лесных запасов.
Тест на азот мочевины крови (АМК)
Обзор
Обычный анализ крови, определение азота мочевины крови (АМК), позволяет получить важную информацию о том, насколько хорошо работают ваши почки. Тест BUN измеряет количество азота мочевины в крови.
Вот как ваше тело обычно образует и избавляется от азота мочевины:
- Ваша печень производит аммиак, содержащий азот, после расщепления белков, используемых клетками вашего тела.
- Азот соединяется с другими элементами, такими как углерод, водород и кислород, с образованием мочевины, которая является химическим отходом.
- Мочевина попадает из печени в почки через кровоток.
- Здоровые почки фильтруют мочевину и удаляют другие продукты жизнедеятельности из крови.
- Отфильтрованные отходы покидают ваше тело с мочой.
A Тест BUN может выявить, выше ли уровень азота мочевины, чем обычно, предполагая, что ваши почки могут не работать должным образом.
Продукты и услуги
Показать больше продуктов от Mayo ClinicЗачем это нужно
Вам может понадобиться тест BUN :
- Если ваш врач подозревает, что у вас заболевание или повреждение почек
- Если необходимо оценить функцию почек, особенно если у вас хроническое заболевание, такое как диабет или высокое кровяное давление
- Для определения эффективности лечения диализом, если вы получаете гемодиализ или перитонеальный диализ
- В составе группы анализов крови для диагностики ряда других состояний, таких как повреждение печени, непроходимость мочевыводящих путей, застойная сердечная недостаточность или желудочно-кишечное кровотечение — хотя аномальный результат теста BUN сам по себе не подтверждает ни одно из этих состояний
Если проблема с почками является основной проблемой, уровень креатинина в крови, вероятно, также будет измерен, когда ваша кровь будет проверена на уровень азота мочевины.Креатинин — это еще один продукт жизнедеятельности, который здоровые почки выводят из организма с мочой. Высокий уровень креатинина в крови может быть признаком повреждения почек.
Ваш врач может также проверить, насколько хорошо ваши почки удаляют отходы из крови. Для этого у вас может быть взят образец крови для расчета предполагаемой скорости клубочковой фильтрации (СКФ). GFR оценивает процентную функцию почек у вас.
Как вы готовитесь
Если ваш образец крови проверяется только на BUN , вы можете нормально есть и пить перед анализом.Если ваш образец крови будет использоваться для дополнительных анализов, вам может потребоваться голодание в течение определенного времени перед обследованием. Ваш врач даст вам конкретные инструкции.
Что вас может ожидать
Во время теста BUN член вашей медицинской бригады берет образец крови, вводя иглу в вену на руке. Образец крови отправляется в лабораторию для анализа. Вы можете немедленно вернуться к своим обычным занятиям.
Результаты
Результаты теста BUN измеряются в миллиграммах на децилитр (мг / дл) в США и в миллимолях на литр (ммоль / л) во всем мире.В целом нормальным считается от 6 до 24 мг / дл (от 2,1 до 8,5 ммоль / л ).
Но нормальные диапазоны могут отличаться в зависимости от эталонного диапазона, используемого лабораторией, и вашего возраста. Попросите врача объяснить ваши результаты.
Уровень азота мочевины имеет тенденцию к увеличению с возрастом. У младенцев уровни ниже, чем у других людей, и диапазон у детей варьируется.
Как правило, высокий уровень BUN означает, что ваши почки не работают. Но повышенный БУН может быть также из-за:
- Обезвоживание, вызванное недостаточным употреблением жидкости или по другим причинам
- Обструкция мочевыводящих путей
- Застойная сердечная недостаточность или недавний сердечный приступ
- Желудочно-кишечное кровотечение
- Удар
- Сильные ожоги
- Некоторые лекарства, например некоторые антибиотики
- Диета с высоким содержанием белка
Если повреждение почек вызывает беспокойство, спросите своего врача, какие факторы могут способствовать этому повреждению и какие шаги вы можете предпринять, чтобы попытаться их контролировать.