Об углеводах

Нередко, в начале диеты и биомеда многие обращают внимание лишь на обязательную замену сахара на фруктозу. Другие, увидев в анализе крови пониженную глюкозу, решают, что ребенку совершенно необходимо давать сахар или глюкозу в чистом виде. А третьи, наоборот, кидаются в кетогенную диету, которая вообще отменяет почти все углеводы. Давайте же разберемся, какие бывают углеводы, и какие из них на самом деле нужны.

Виды углеводов.

Углево́ды (сахара) — органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода, являются основным источником энергии в нашем организме. Углеводы делятся на
- простые (моносахариды) и
- сложные (полисахариды) - это сложные углеводы, состоящие из цепочки простых углеводов. Отдельно среди них выделяют:
- дисахариды, молекула которых состоит из двух моносахаридов. Далее перечислены наиболее распространенные виды моно- и поли-сахаридов (но далеко не все).

Моносахариды:
Моносахариды состоят из одной молекулы. Они могут непосредственно всасываться в кишечнике и поступать в кровь. Они не нуждаются в расщеплении (переваривании). Среди моносахаридов можно выделить:
- глюкоза, основной вид углеводов, который используется телом для получения энергии, в свободном виде глюкозу можно найти во фруктах, меде;
- фруктоза, углевод, в большом количестве присутствующий в фруктах и меде.
- галактоза редко обнаруживается в природе. Чаще она обнаруживается в составе соединения с глюкозой, образуя дисахарид лактозу.

Дисахариды:
Дисахариды состоят из двух молекул моносахаридов. Дисахариды по своему размеру слишком велики, чтобы всосаться в кишечнике, поэтому в организме есть специальные ферменты для их расщепления - дисахаридазы.

Наиболее известные дисахариды:
- Сахароза – обычный столовый сахар, расщепляется на молекулы глюкозы и фруктозы ферментом сахараза;
- Мальтоза – солодовый сахар (солод), расщепляется на две молекулы глюкозы с помощью фермента мальтаза;
- Лактоза – молочный сахар, расщепляется на молекулу глюкозы и галактозы с помощью фермента лактаза.
В отличие от сахарозы и мальтозы, в которых молекулы моносахаридов связаны альфа-цепью, в лактозе молекулы глюкозы и галактозы связаны бета-цепью, которая труднее разрывается. Это отличие делает лактозу особенно трудной для расщепления у многих людей.

Полисахариды
Полисахариды еще больше, чем дисахариды. Они состоят из множества сцепленных молекул моносахаридов.
Наиболее важные полисахариды в питании человека:
- крахмал, основной углевод, получаемый нами в кашах и картошке.
- целлюлоза (клетчатка),
- гликоген.
Крахмал и гликоген формы сложных углеводов, состоящие из цепочек глюкозы, связанных альфа-цепью. Человеческий организм вырабатывает специальные ферменты для разрыва этих связей, в результате чего высвобождаются молекулы глюкозы, которые уже могут быть использованы организмом для получения энергии. Гликоген также полисахарид, который образуется в печени и сохраняется в печени и мышцах как запас энергии. В отличие от крахмала, он имеет более ветвистую структуру, которая может быть расщеплена быстрее.
Другой вид полисахаридов – целлюлоза (клетчатка). Она составлена из моносахаридов, связанных бета-цепью, которую не могут разорвать ферменты человека, и поэтому считается неперевариваемой.

Пищеварение углеводов

Для превращения в энергию, которая может быть использована организмом, сложные углеводы должны быть расщеплены. Часто приготовление пищи помогает этому процессу. Когда крахмалы нагреваются, они разбухают, и в таком виде их легче расщепить.
● В ротовой полости фермент амилаза, содержащаяся в слюне, смешивается с пищей и расщепляет некоторые крахмалы на меньшие цепочки. Однако, как только пища достигает кислотной среды желудка, амилаза дезактивируется.
● После того, как углеводы покинули желудок, они попадают в тонкую кишку, куда выделяются ферменты поджелудочной железы и тонкой кишки, и там происходит основное расщепление и усвоение углеводов. Панкреатическая амилаза расщепляет крахмал на дисахариды (мальтозу, например) и полисахариды с небольшим количеством молекул.
● Окончательное расщепление и усвоение этих веществ производится с помощью ферментов в мембранах ворсинок (villi), выстилающих тонкую кишку. Ферменты дисахаридазы, выделяющиеся из клеток ворсинок на стенках тонкой кишки, расщепляют оставшиеся дисахариды на моносахариды. Клетчатка в тонкой кишке не переваривается.
● Простые углеводы - глюкоза, галактоза, фруктоза, - не требуют дальнейшего расщепления, они впитываются ворсинками тонкой кишки и поступают в кровь.

Усвоенная глюкоза может непосредственно использоваться органами для энергии. Альтернативно, излишек глюкозы может быть запасен в виде гликогена в печени, для дальнейшего использования, или же может быть конвертирован для хранения в виде жира. Галактоза и фруктоза не используются напрямую, но в печени они могут конвертироваться в глюкозу.

В толстую кишку попадает жидкий остаток после завершения переваривания и усвоения пищи. Этот остаток состоит в основном из воды и непереваренных веществ (типа целлюлозы). В то время, как в норме содержимое тонкой кишки стерильно, толстая кишка содержит огромную популяцию микроорганизмов. Большинство из них безвредно, то есть они являются симбиотами. Некоторые из них полезны, например, они могут синтезировать витамины или расщеплять полисахариды, для которых у нас нет ферментов (например, целлюлозу).

Теперь, поняв, как работает пищеварение и усвоение углеводов, давайте разберемся, какие проблемы с ними могут возникнуть.

Нарушение пищеварения и дизбиоз - Порочный круг

Если баланс в кишечнике нарушен, в результате разрастается патогенная кишечная флора.  Разрастание патогенных бактерий может быть спровоцировано злоупотреблением антацидов, уменьшением кислотности желудка, ослаблением иммунной системы, из-за изменения бактериального состава в результате приема антибиотиков. Бактерии мигрируют в тонкую кишку и желудок, угнетая пищеварение и захватывая питательные вещества.

Как мы уже выяснили, в процессе пищеварения сложные углеводы расщепляются сначала до уровня дисахаридов, и только потом  - до моносахаридов. Усваиваются в кровь только моносахариды, т.к. даже дисахариды слишком велики для усвоения в кровь. Поскольку дисахаридазы выделяются ворсинками тонкого кишечника, при любом его воспалении способность расщеплять дисахариды (сахар и особенно лактозу) нарушается. 
Нерасщепленные и неусвоенные поли- и дисахариды отправляются кормить патогенную флору. Бактерии "переваривают" эти неиспользованные углеводы посредством ферментации. Отходами ферментации являются газы, такие, как метан, углекислый газ и водород, также молочная и уксусная кислота, и другие токсины. Все это раздражает и и еще более повреждает кишечник. Ферменты на поверхности стенок тонкой кишки разрушаются этими бактериями, и это еще более разрушает пищеварение и усвоение углеводов, запуская таким образом ПОРОЧНЫЙ КРУГ.

Как разорвать порочный круг?

Итак, если мы уже имеем дело с дизбиозом в кишечнике, просто отмены сахара и сладостей может быть недостаточно. Непереваренные крахмалы и другие углеводы  также могут стать пищей для патогенов в воспаленном кишечнике. В этом случае некоторые предлагают ограничивать не только столовый сахар и фрукты, но и крахмалы (все крупяные и зерновые, а также картошка). На этом основаны Специальная Углеводная Диета (СУД), которая исключает из питания сложные полисахариды и дисахариды, но разрешает продукты, содержащие моносахариды, например, мед. Также GAPS, еще более экстремальная диета, которая исключает источники не только сложных, но и простых углеводов. Их идея основана на том,  чтобы исключить наличие углеводов в кишечнике и таким образом "выморить патогенов голодом". Некоторые добиваются на этом успеха, однако у этих диет есть свои ограничения. СУД предполагает употребление высокого количество протеинов, и не у всех они хорошо перевариваются, что приводит к повышению аммония и к разрастанию гнилостной флоры. На GAPS и кетогенной диете, богатой жирами и бульонами, некоторые срывают поджелудочную, после чего приходится ее долго восстанавливать.

Поэтому, для маленьких детей мы предпочитаем другой способ ограничить пиршество патогенных бактерий – применение ферментов.
Мы рекомендуем применять растительные ферменты. Они, в отличие от панкреатической амилазы, не деактивируются желудочной кислотой, и таким образом, начинают работу по расщеплению сложных углеводов даже еще до поступления в тонкую кишку. Это увеличивает шансы на то, что все сложные углеводы будут должным образом расщеплены и усвоены. Разумеется, все это должно сопровождаться и мерами по нормализации флоры - натуральные антибактериальные средства, пробиотики, метабиотики.

Углеводы и Контроль глюкозы в крови, глюкозотолерантность

Еще один важный момент пищеварения, связанный с углеводами - контроль уровня глюкозы в крови. Мы знаем, что этот уровень должен быть достаточно стабилен. Если он низок, человек испытывает симптомы гипогликемии, среди них возбуждение, беспокойство, тревога, страх, избыточная потливость, учащенное сердцебиение, мышечная дрожь, бледность кожи, головокружение, обморочное состояние. Повышенный уровень глюкозы обычно не вызывает острых  симптомов, кроме жажды и повышенного мочеиспускания, но хроническое повышение глюкозы (диабет I и II типа) опасно своими последствиями, которые хорошо известны и мы не будем на этом здесь останавливаться.

Употребление значительного количества быстро усваиваемых углеводов за один прием приводит к быстрому повышению уровня глюкозы в крови. У здоровых людей поджелудочная железа быстро обеспечит дополнительный инсулин для использования этой глюкозы клетками или создания запаса в форме гликогена. Но, если поступление глюкозы было очень высоким, вскоре после такого броска мы можем наблюдать реактивную гипогликемию - из за того, что в ответ на бросок глюкозы было выработано много инсулина, и вся глюкоза была слишком быстро израсходована.

Если же такие броски глюкозы происходят слишком часто, поджелудочная истощается, и больше не сможет вырабатывать достаточное количество инсулина, или же клетки могут потерять чувствительность к инсулину. Это приведет к неконтролируемым скачкам уровня глюкозы в крови. У наших детей такие "преддиабетические" состояния встречаются довольно часто. Частые броски повышения сахара в крови приводят к образованию конечных продуктов гликирования (КПГ, AGEs) и нарушениям, типичным для диабетиков -  нейропатия (нарушение чувствительности пальцев, конечностей, оральной моторики), нефропатия, нарушения зрения (ретинопатия), и пр. и пр.

Таким образом, очень важно поддержание стабильного уровня глюкозы. Мало плохо, и много тоже плохо. С одной стороны, хочется ограничивать количество углеводов, чтобы избежать проблем бросков глюкозы. Но с другой стороны, мы не можем лишить детей углеводов совсем, т.к. печень у них слабая, и способность запасать энергию в виде гликогена у них часто ослаблена.
Исключение углеводов в питании может приводить некоторых детей к гипогликемии и даже к кетозу или кетоацидозу. Впрочем, стоит отметить, что на кетогенной диете именно кетоза и добиваются, но такая диета требует обязательного наблюдения врачей. Ведь небольшое отклонение, и вместо желаемого кетоза вы можете  привести ребенка в состояние кетоацидоза, а это уже опасно. Кроме того, кетодиета предполагает употребление довольно высокого процента жиров, и не у всех детей поджелудочная и печень могут столько переработать.

Поэтому мы рекомендуем обеспечивать углеводное питание таким образом, чтобы не вызывать резкие броски глюкозы в крови. Наилучшим видом углеводов для питания детей являются сложные углеводы (крахмалы), с низким гликемическим индексом, которые расщепляются медленно и обеспечивают ребенка энергией на длительное время. Это означает, что нежелательны рафинированные углеводы - сахар, кристаллическая фруктоза, фрукты в большом количестве. Предпочтительны каши, углеводистые овощи.  Приготовление пищи с добавлением жиров и белков замедляет усвоение углеводов и снижает их гликемический индекс.

Можно ли накормить углеводами впрок?

по утрам после пробуждения и подъема с кровати плачет, как накормлю сразу перестает. Вы писали, что это может быть гипогликемия, но Настя много ест углеводов (рис) и думаю с глюкозой в крови все в порядке должно быть, наверное, она просто с утра голодная и не хочет ждать

Нет, сколько бы вы не дали углеводов в предыдущий день, это не спасет от гипогликемии сегодня.
Итак, вечером вы дали ребенку достаточно углеводов. В процессе пищеварения крахмал риса расщепился на моносахариды (глюкоза и фруктоза), которые усвоились в кровь. Но мы не едим непрерывно, поэтому организм должен делать запасы, чтобы обеспечивать себя глюкозой ночью или во время других перерывов в еде. Это делается за счет того, что излишки глюкозы конвертируются в гликоген (гликогенез) и откладываются в печени. Затем, по мере необходимости, гликоген опять конвертируются в глюкозу. Нормальная печень может содержать достаточный запас гликогена для снабжения крови глюкозой в течение 12—24 часов. После этого печень для поддержания нормального уровня глюкозы в крови начнет превращать в глюкозу другие вещества, главным образом аминокислоты, а затем и жиры. При достаточном поступлении в организм белков печень способна превращать в глюкозу до 60 % аминокислот пищи. Таким образом, именно печень обеспечивает постоянство глюкозы в крови, и это не должно зависеть от того, сколько углеводов мы мы съели за один присест.

С утра, после долгого сна, наиболее высокая вероятность, что слабенькие запасы гликогена успели исчерпаться и может наступить гипогликемия, даже если вы вчера употребили 5 кило углеводов. Это даже еще хуже, потому что такой большой излишек скорее просто вывелся с мочой или превратился в жиры. Если печень не может запасти достаточно гликогена, то при нехватке глюкозы она начинает производить ее из аминокислот или жиров (кетоз). Вот почему у ослабленных детей по утрам мы часто наблюдаем по утрам не просто гипогликемию, а нередко и Ацетонемию/кетоацидоз.  
Поэтому, для детей, испытывающих утреннюю гипогликемию, можно рекомендовать кормить их сложными углеводами с жирами (каша) попозже вечером, возможно прямо перед сном. И конечно, важна поддержка печени и поджелудочной.

О фруктозе
В свете всего вышесказанного может показаться, что фруктоза идеальный подсластитель. Она не требует расщепления и усваивается в кровь непосредственно, и не приводит к резкому скачку глюкозы (низкий гликемический индекс), т.к. сначала должна быть переработана в печени.
Но фруктозой увлекаться также нельзя. Избыточное потребление фруктозы вынуждает печень перерабатывать ее в жиры, приводя к нарушению липидного обмена, и в результате к жировому гепатозу и инсулинорезистентности. Максимальное количество фруктозы в день, которое может обработать печень - 20 г, в этом количестве надо учитывать не только кристаллическую фруктозу, но также и фруктозу фруктов. Имейте в виду, что кукурузный сироп, сироп агавы и топинамбура (см.ниже) являются высокофруктозными продуктами.
Фруктоза, как и другие очищенные сахара, не рекомендуется при кандидозе. Хуже того, установлено, что фруктоза может усиливать резистентность кандиды к флуконазолу.

Сироп топинамбура не является полезным заменителем сахара
Сам топинамбур богат инулином, и полезен для поддержания здоровья кишечника у здоровых в целом людей. Впрочем, попытка начать употреблять топинамбур на фоне дизбиоза может наоборот, усугубить разрастание патогенов. См. темы: Протокол Немечека, Всем ли полезен инулин?

Но дело в том, что сироп топинамбура по своим свойствам не имеет ничего общего с топинамбуром. В процессе его производства, в результате тепловой обработки, практически весь инулин топинамбура расщепляется до фруктозы. Готовый сироп топинамбура содержит 90–95% фруктозы и 5–10% глюкозы в расчете на сухое вещество. Конечно, в этом качестве он пригоден для диабетиков (см.выше). Однако со всеми теми же проблемами, которые есть у фруктозы.

О применении стевии и других некалорийных сахарозаменителей
Стевия - почти идеальный подсластитель, вполне безвредный, который вообще не является углеводом, и потому не кормит патогенов, и вроде бы не влияет на уровень глюкозы. Однако и здесь есть свой подводный камень, который впрочем относится и ко всем другим  некалорийным заменителям сахара.
Не стоит использовать стевию для подслащивания воды, которую ребенок пьет натощак. Сладкий вкус обманывает мозг, и он посылает команду на необходимость дополнительного инсулина, а дополнительной глюкозы в крови и нет. Это риск спровоцировать гипогликемию. Более того, при регулярном употреблении это приведет к снижению выброса инсулина в ответ на сладкий вкус вообще, даже когда вы  употребите не стевию, а сахар.
Но вы можете совершенно спокойно добавлять стевию в выпечку, поскольку там достаточно углеводов. Если же вы хотите добавить стевию в лимонад, который даете между едой, добавьте туда чуть-чуть глюкозы.

Из других сахарозаменителей можно рекомендовать ксилит, с учетом сказанного выше. Подробнее о ксилите и других сахарозаменителях - в теме Сахарозаменители.

О механизме вредного воздействия фруктозы

Мы уже отмечали влияние фруктозы на развитие жирового гепатоза (ожирения печени). Способность фруктозы, которой много в сушеном инжире и финиках, вызывать ожирение печени, была известна еще древним египтянам, которые кормили уток и гусей сухофруктами, чтобы приготовить свою версию фуа-гра (блюдо из ожиревшей печени гусей). Фруктоза в два-три раза более активно, чем глюкоза, способствует увеличению жира в печени. Широкое распространение потребление безалкогольных напитков, содержащих фруктозу, привело взрывному росту заболеваемости НАЖБП.

Исследователи из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего  обнаружили, что фруктоза отрицательно влияет на печень уже тогда, как только достигает кишечника, где сахар разрушает эпителиальный барьер, защищающий внутренние органы от бактериальных токсинов в кишечнике.

Фруктоза расщепляется ферментом фруктокиназа, который вырабатывается как печенью, так и кишечником. В печени фруктокиназа участвует в цепи реакций по синтезу гликогена из фруктозы, основного способа запаса энергии. Однако в кишечнике ее эффект не так полезен. Используя мышиные модели, исследователи обнаружили, что чрезмерный метаболизм фруктозы в клетках кишечника этим ферментом снижает выработку белков, которые поддерживают кишечный барьер — слой плотно упакованных эпителиальных клеток, покрытых слизью, которая предотвращает утечку бактерий и их метаболитов (эндотоксинов)  из кишечника в кровь.

Таким образом, чрезмерное потребление фруктозы повышает риск разрушения кишечного барьера и увеличения его проницаемости, что может привести к хроническому воспалительному состоянию, называемому эндотоксемией (накопление эндотоксинов в крови). Эти эндотоксины, достигая печени, провоцируют повышенную выработку воспалительных цитокинов и стимулируют преобразование фруктозы и глюкозы в отложения жирных кислот.
Ученые предположили, что именно этот механизм разрушения кишечного барьера лежит в основе воздействия фруктозы на ожирение печени. Впрочем, когда потребление фруктозы было снижено ниже определенного порога, у мышей не наблюдалось никаких побочных эффектов, что позволяет предположить, что риск для здоровья представляет только чрезмерное и длительное потребление фруктозы. Умеренное потребление фруктозы при обычном употреблении фруктов переносится хорошо.

----
☞  Для нас эта информация важна еще и тем, что фруктоза и сахар, помимо источника питания для патогенов, могут вносить свой дополнительный вклад в разрушение кишечного барьера.