Роль повышенного сахара в крови как источника мышечной энергии

Значение повышенного содержания сахара в крови как источника мышечной энергии. При изучении эмоциональной гликозурии был найден ключ к объяснению значения повышенного содержания сахара в крови в предположении У. Мак-Дугалла о взаимоотношении «инстинкта бегства» с «эмоцией страха» и «инстинкта драки» с «эмоцией ярости». В естественных условиях за эмоциями страха и гнева может последовать усиленная деятельность организма (например, бегство или драка), которая требует продолжительного и интенсивного напряжения большой группы мышц. Мобилизация сахара в крови может оказать важную услугу работающим мышцам. Боль (а драка почти всегда сопровождается болевым ощущением) вызывает даже более значительное мышечное напряжение. Ч. Дарвин писал: «Во время мучительной боли почти каждая мышца тела приходит в состояние усиленной деятельности, ибо сильная боль возбуждает всех животных и возбуждала их на протяжении бесконечного ряда поколений, делая их более сильными и увертливыми в избежании опасности».

[Альтернативные взгляды на воздействие боли и эмоций]. Некоторые исследователи считают, что как боль, так и сильные эмоции могут вызывать иногда скорее озлобление, чем усиление мышечного напряжения. Так, например, Мартин и Лэси показали, что болевые раздражители могут вызвать падение кровяного давления: они склонны считать, что повышение кровяного давления, наблюдаемое при боли, обусловлено психическими факторами, сопровождающими болевое ощущение. Конечно, существует связь между осознанием возможности бегства (с психическими последствиями этой возможности) и степенью возбуждения. Так, например, боль, возникающая из внутренних источников или под влиянием обиды, усиливается при движении, но не всегда ведет к нему. С другой стороны, кнут и шпоры являются иллюстрацией хорошо известного возбуждающего действия болевого раздражения. Точно так же в случае сильных эмоций эффект может быть парализующим, пока не появится необходимость в совершении известного действия. Таким образом, страх может быть наиболее угнетающим из всех эмоций, но, как указал Ч. Дарвин: «Человек или животное, доведенное страхом до отчаяния, приобретает огромную силу и становится вследствие этого в высшей степени опасным».

Углеводы как основной энергосубстрат мышечного сокращения. То, что мышечная работа выполняется за счет энергии углеродосодержащих веществ, доказывается значительным повышенным образованием CO₂ при напряженной мышечной работе, причем количество CO₂ во время работы может в двадцать раз превышать нормальное. Кроме того, о роли углеводов (сахар или гликоген) как главного источника энергии для работающих мышц свидетельствует ряд фундаментальных фактов:

· Накопление гликогена в мышцах и потребление этого гликогена деятельными мышцами.

· Уменьшение гликогена после чрезмерных мышечных сокращений, вызванных стрихнином.

· Ослабление работоспособности мышц в том случае, когда содержание гликогена в них понижено.

· Простое химическое отношение между количеством сахара и молочной кислоты, появляющейся при продолжительной мышечной деятельности.

Биохимические исследования дыхательного коэффициента. Вывод о ключевой роли углеводов подтверждается исследованиями Ф. Г. Бенедикта и Э. П. Катхарта, которые показали, что во время мышечной работы происходит незначительное, но вполне заметное повышение в отношении между выдыхаемой CO₂ и поглощаемым O₂ (дыхательный коэффициент) в течение данного периода, причем за этим повышением следует понижение коэффициента, которое указывает на то, что во время мышечной работы сжигается гораздо больше углеводов, чем до или после работы.

Утилизация циркулирующего сахара работающими мышцами. Вопрос о том, может ли циркулирующий в крови сахар непосредственно утилизироваться работающими мышцами, долгое время был предметом спора. Взгляд Шово и Т. Кауфманна, что мышцы в деятельном состоянии поглощают в три с половиной раза больше содержащегося в крови сахара, чем во время покоя, хотя и подтверждается Ф. Кэнко и П. Мора и П. Дюфуром, все же отрицается Ф. В. Пэви, которому не удалось установить какое-либо различие в содержании сахара в артериальной и венозной крови при сокращении мышцы. А. Магнус-Леви полагает, что изменение в содержании сахара в крови, омывающей мышцу, весьма незначительно и лежит в пределах ошибки анализа.

Эксперименты на изолированном сердце и сердечно-легочных препаратах. С другой стороны, кровь или рингеровский раствор, повторно протекающие через сокращающуюся сердечную мышцу, обнаруживают вполне отчетливо, что содержащийся в них сахар может более или менее полно потребляться:

· Ф. С. Локк и О. Розенгейм нашли, что от 5 до 10 сантиграммов декстрозы исчезает из рингеровского раствора при повторном пропускании его через изолированное сердце кролика в течение восьми или девяти часов.

· М. Петерсон и Э. Старлинг показали, что если кровь пропускать повторно через сердечно-легочный препарат в течение трех или четырех часов и сердце постоянно возбуждать адреналином, прибавляемым к крови, то сахар крови целиком исчезает.

· В том же случае, когда прибавление сахара продолжается, потребление его может увеличиться до 8 миллиграммов на один грамм веса сердечной мышцы в течение одного часа, то есть в четыре раза больше обычного потребления.

· Если удалить органы брюшной полости, то можно наблюдать, как препарат, в котором мышцы омываются их собственной кровью, нагнетаемой сердцем и обогащающейся кислородом в легких, демонстрирует непрерывное падение процентного содержания сахара в крови вследствие того, что утилизация его тканями не компенсируется пополнением из печени.

[Экспериментальные доказательства утилизации декстрозы]. Хотя анализы сахара в крови, притекающей и оттекающей из работающих мышц, в течение короткого периода позволяют точно установить какое-либо различие, вышеприведенные опыты показывают, что при повторном омывании, когда доставка сахара ограничена, замечается убыль в большей или меньшей степени. Конечно, можно предположить, что сахар, разрушаемый таким образом, не утилизируется непосредственно, а должен быть сначала превращен в гликоген, однако имеется мало оснований для такого предположения.

С другой стороны, известно, что увеличение содержания сахара в крови непосредственно повышает мышечную деятельность:

· Ф. С. Локк доказал: если солевой раствор, содержащий кислород, пропускать через изолированное кроличье сердце, то сердцебиения ослабевают спустя один–два часа; если же теперь прибавить к пропускаемой жидкости 0,1% раствора декстрозы, то удары сердца тотчас же начинают заметно усиливаться и могут продолжаться без заметного ослабления в течение семи часов.

· Э. Шрумберг указывает: когда он совершал довольно большую работу всем телом (потребляя таким образом сахар в крови), а затем испытывал сокращение среднего пальца на эргографе, то работоспособность мышцы была выше, когда он пил сахарный раствор, а не обыкновенный сладкий раствор дульцина (при этом во время опыта он не знал, какой раствор выпивал, что было подтверждено Прантнером, Штовассером и Френтцелем).

· В опытах на кошках Ф. С. Ли и П. Гаррольд нашли: если вызвать с помощью флоридзина уменьшение сахара в организме, то передняя большеберцовая мышца быстро утомляется; если же после опыта с флоридзином животному дать обильное количество сахара, то мышца обнаруживает повышенную работоспособность.

Адаптивное значение гипергликемии при физиологическом стрессе. На основании вышеприведенных экспериментальных данных очевидно, что мышечная работа совершается главным образом за счет энергии сахара, что значительная мышечная работа способна заметно понизить количество запасного гликогена и циркулирующего сахара и что при условиях, уменьшающих содержание сахара, повышение сахара в крови значительно усиливает способность мышц к продолжительной работе.

Заключительный вывод о роли сахара в крови. Итак, нам кажется вполне справедливым заключение, что повышение содержания сахара в крови, сопровождающее сильные эмоции и боль, может принести непосредственную пользу организму при энергичном мышечном напряжении, происходящем во время бегства, столкновения или попытках освободиться.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Вальтер Кеннон

Источник: Физиология эмоций. Телесные изменения при боли, голоде, страхе и ярости

Данная публикация будет полезна физиологам и психологам, а также широкому кругу образованных читателей, владеющих элементарными основами физиологии и интересующихся вопросами влияния эмоций и физиологических реакций на организм.