Рис. 2.3. Клеточное дыхание Когда мы это всё определили, я предложу вам встать и подвигаться в респираторе. Для оценки активного метаболизма давайте используем степ-тест. Надо будет подниматься на ступеньку заданной высоты и спускаться с неё, сначала медленно, затем со средней скоростью. Мы практически сразу же увидим, как увеличиваются потребление кислорода и метаболический эквивалент. Легкая нагрузка – 2–3 МЕТ; если вы чуть прибавите скорости, то нагрузка уже будет средней интенсивности – 4–6 МЕТ. Минутный объём расходуемого кислорода будет расти пропорционально нагрузке, вы будете дышать чаще и глубже. При нагрузках средней интенсивности одной глюкозы уже недостаточно для обеспечения энергетических нужд, начинают активно расходоваться жиры, что можно проследить по уменьшающемуся дыхательному коэффициенту. При окислении жиров в среднем на каждые 70 молекул углекислого газа приходится 100 молекул кислорода. Дыхательный коэффициент при продолжающейся нагрузке будет снижаться до 0,7. Если нагрузка выше средней интенсивности, вы будете тратить энергии больше, чем в шесть раз по сравнению с состоянием покоя (>6 МЕТ). Непрямая калориметрия ещё и неплохой тест на функциональные возможности. Если у вас нет проблем с нагрузками в 5–7 МЕТ, то вы в хорошей форме. Спортсмены олимпийского уровня способны разогнать свой метаболизм до 20 МЕТ. Это, конечно, вызывает восхищение возможностями человеческого тела, но что случится с их обменом веществ, если они получат травму или просто закончат спортивную карьеру? Энергетические потребности складываются из основного обмена, термического эффекта пищи и физической активности. Вся энергия, которая тратится на работу внутренних органов, относится к основному обмену. Голодание, несбалансированное питание, диетические ограничения замедляют основной обмен. Организм снижает энергетические траты и значительно эффективнее начинает использовать поступающую еду. С возрастом основной обмен замедляется, потому что человек становится менее активным, теряет мышечные и приобретает жировые ткани. Этот процесс начинается после 30 лет; по данным разных исследований, каждое последующее десятилетие уровень основного обмена снижается на 2–5 %. Непрямая калориметрия – метод косвенной оценки энергетических трат по количеству потребленного кислорода и выделенного углекислого газа. «Для выражения степени интенсивности физической активности широко используется метаболический эквивалент (МЕТ). МЕТ – это отношение уровня метаболизма человека во время физической активности к уровню его метаболизма в состоянии покоя». (ВОЗ) 2.3. Как мы теряем и набираем вес Поступление и расход энергии Когда я рассказываю о том, как измерять энергетические траты, часть слушателей просит немедленно отправить их на это исследование. Мне не жалко, надо только понимать, что это долго, дорого и нужно далеко не каждому. У врача есть более простые методы определения бюджета калорий. Можно посмотреть, сколько энергии человек получает с едой. Расчёт будет приблизительным, потому что мы используем еду с разной эффективностью. Часто пищевого дневника бывает достаточно, чтобы понять, где гнездятся проблемы и почему человек систематически перебирает калорий. Если же вы сохраняете стабильный вес месяцы и годы, поступление энергии и её траты сбалансированы. Это не значит, что сегодня и ежедневно вы будете весить одинаково. В течение дня может меняться количество жидкости в теле: вот почему взвешиваться надо утром натощак, после туалета. Меняется синтез гормонов, которые влияют на интенсивность обмена; в холодные сезоны может запасаться больше жира для теплоизоляции. Человек не автомобиль, которому на каждые сто километров пробега по трассе нужно одинаковое количество бензина. Энергетические потребности день ото дня могут существенно отличаться. Никакие внешние системы контроля, включая подсчёт калорий на входе или на выходе, не могут сравниться по точности с гипоталамусом – структурой мозга, контролирующей приход и расход энергии путём стимуляции чувства голода и насыщения. Энергетический баланс – состояние, при котором поступление энергии равно её расходу и человек сохраняет стабильный вес, – не является чем-то застывшим и окаменелым. Популярная англоязычная литература о питании рекомендует для потери каждого фунта жира (450 г) сжигать 3500 ккал. Этот взгляд устаревший и неверный, потому что не учитывает индивидуальные особенности метаболизма, опыт предыдущих диет и эффективность пищеварения. Очевидная на первый взгляд мысль о том, что если увеличить расход энергии, то вес будет снижаться, не учитывает динамичность энергетического баланса. Допустим, вы решили похудеть и начали бегать, но при этом постоянно чувствуете себя голодным, едите больше и почему-то не худеете. Дело в том, что увеличение расхода энергии по-разному влияет на её поступление: уменьшает, увеличивает или не оказывает никакого действия. Физические нагрузки могут и стимулировать аппетит, и снижать его. Чувство голода и насыщения, физическая активность, метаболические параметры, вес и энергетический баланс взаимно влияют друг на друга (рис. 2.4). Рис. 2.4. Энергетический баланс, активность и метаболизм Как мы теряем и набираем вес? Что бы вы сказали, если бы ради науки вас попросили есть в два раза больше чем обычно? Сейчас такие исследования не очень популярны, но в 1970-х годах об этике думали меньше, поэтому эндокринолог из Вермонтского университета Итен Симс набрал группу добровольцев из заключённых, которые не возражали растолстеть на дармовщинку. Все волонтёры были стройными и здоровыми людьми; с их помощью Симс хотел узнать, каким образом происходит набор и снижение веса. Чтобы вес увеличивался, надо много есть и мало двигаться, что и было сделано. Заключённых усиленно кормили, но некоторые почти не поправлялись, поэтому их рацион увеличили вдвое. Одному из подопытных пришлось давать более 10 000 ккал в день, чтобы набор веса продолжался! Волонтёры с большим трудом выдерживали такой режим питания. Некоторые чувствовали отвращение к бесплатным деликатесам, не могли заставить себя есть и сходили с дистанции. В итоге примерно за полгода заключённые поправились на 9–12 кг. Пропорционально набору веса увеличились энергетические траты. Когда же волонтеры стали питаться и двигаться как раньше, они постепенно похудели и вернулись к своему весу до эксперимента. Только двум добровольцам похудеть до первоначального уровня не удалось. Они быстрее всей группы набирали вес и медленнее его теряли. Оказалось, что эти заключённые имеют семейную историю, связанную с ожирением на протяжении ряда поколений. Не только внешние факторы, такие, как количество калорий и движения, влияют на наш энергетический баланс. Тело само обладает механизмами, которые обеспечивают стабильность веса. Оно управляет поступлением и расходованием энергии, обеспечивая энергетическое равновесие и поддерживая вес более-менее постоянным. Наследственность тоже имеет свои права. Склонные к ожирению испытуемые генетически предрасположены к поддержанию более высоких значений веса, а высококалорийная диета и дефицит движения запускают этот процесс. Теория установочного веса Наше тело любит всё контролировать. Его температура, содержание глюкозы в крови, кислотно-щелочное равновесие поддерживаются постоянно и очень жёстко. Похожим образом тело как гигантский термостат регулирует вес, изменяя метаболизм в сторону увеличения или уменьшения расхода энергии. Для каждого из нас характерен свой собственный установочный вес и объём жировых запасов (не обязательно совпадающий с гламурными стандартами), при котором телу хорошо живётся и работается. Если под действием хронического переедания и сидячей жизни мы медленно год за годом поправляемся, наш установочный вес так же постепенно сдвигается в бóльшую сторону. Если садимся на диету, пытаясь похудеть, при уменьшении жировых запасов тело включает режим экономии, замедляет основной обмен и в итоге возвращается к установочному весу. Диета – не сказка, в которой, раз похудев, тело навсегда таким останется; особенно это касается быстрых диет и сильного похудения. Система так не работает. Стоит только обратиться к нормальному питанию, как вес начнёт возвращаться. Пролетев установочную точку, он станет даже больше, чем был до диеты. Дженет Поливи, одна из ведущих исследователей пищевого поведения, с горечью пишет, что обществу давно пора осознать, насколько диеты ответственны за его непрерывно увеличивающуюся массу. В основе теории установочного веса – обратная связь между мозгом и гормонами. Жировая ткань вырабатывает гормон лептин, который вызывает чувство сытости, воздействуя на гипоталамус. Установочный вес определяется размерами и количеством жировых клеток, уровнем лептина в крови и чувствительностью к нему рецепторов. Когда содержание жира и вместе с ним гормонов поднимается выше или падает ниже определённого уровня, активируются физиологические и психологические механизмы, которые поощряют возврат к исходному весу. Мы это видим как на примере людей, которых перекармливали, так и по тем, кто худел. Исследований, где за добровольцами продолжают наблюдать после того, как они закончили диету, довольно много. Суть в том, чтобы наблюдение продолжалось не меньше двух лет, а вообще чем дольше, тем лучше. Учёные Маастрихтского университета исследовали здоровых людей с избыточным весом и с ожирением, которым удалось на диете сбросить 4–11,5 кг. Ряд параметров измерялся до диеты, после диеты и через 2–8 лет после её окончания. Показатели основного обмена после диеты в среднем снижались на 150 ккал/сутки. Группа за годы наблюдения не только постепенно вернула все сброшенные килограммы, но и добавила к ним 13,8 %. Пациенты мои, услышав о теории установочного веса, обычно не очень радуются и начинают спрашивать, как обмануть мозг. Мы ведь не можем ждать милостей от природы, взять их у нее – наша задача. Диеты так же, как и бездумное, варварское преобразование окружающего мира создают больше проблем, чем решают. Стабильный вес, даже если он избыточный, с точки зрения здоровья лучше циклов его потери и набора. Мы можем обмануть себя, но не мозг. Самое важное – вовсе не похудение, а долговременная стабилизация веса после его снижения. Сама по себе диета этого обеспечить не может. Гипоталамус – структура мозга, которая, кроме прочих функций, регулирует обмен веществ и контролирует приход и расход энергии путём стимуляции чувства голода и насыщения. Энергетический баланс – состояние, при котором поступление энергии равно её расходу, что позволяет сохранять стабильный вес. В основе теории установочного веса (set-point theory) лежит обратная связь между мозгом и гормонами. Когда содержание жира и вместе с ним гормонов поднимается выше или падает ниже определённого уровня, активируются механизмы, которые поощряют возврат к исходному весу. У большинства людей диеты способствуют не снижению, а набору веса в долговременной перспективе. Циклы потери веса с последующим постепенным его увеличением неблагоприятны для здоровья. 2.4. Голод и насыщение Как гипоталамус и гормоны регулируют еду Кажется, что мы выбираем пищу и едим абсолютно сознательно, на самом же деле нами движет мощный биологический инстинкт, который завязан на сохранении постоянства внутренней среды. Первичные мотивации, такие как еда и сон, обеспечивают жизнь. Желание подкрепиться, количество и выбор еды, чувство насыщения контролируются и мозговыми структурами, и пищеварительной системой. Дирижирует процессом гипоталамус – часть промежуточного мозга, которая управляет обменом веществ, терморегуляцией, работой эндокринной системы. Центры голода и насыщения в гипоталамусе состоят из нервных клеток, которые взаимодействуют с гормонами желудочно-кишечного тракта и вырабатывают собственные гормоны – нейромедиаторы. Система лучше работает с чувством голода, потому что его сигналы сильнее и настойчивее. Многие из нас пропускают или не могут верно оценить более слабые сигналы насыщения. Небольшая часть сигнальных молекул, которые регулируют систему «голод – насыщение», представлена на рисунке 2.5. Рис. 2.5. Регуляция голода и насыщения Мозг и желудочно-кишечный тракт с помощью сенсорных проводящих путей, нервных клеток, нейромедиаторов, гормонов и пищевых молекул либо зажигают зелёный свет для утоления голода – и тогда мы едим, – либо создают чувство насыщения, и мы останавливаемся, как машины на красный. Голод – чувство сильное и неприятное, оно сопровождается определёнными сигналами тела – появлением сосущего ощущения в желудке, урчанием, невозможностью сосредоточиться, даже головокружением и головной болью, если поесть не удаётся слишком долго. Это связано с тем, что желудок освобождается от еды и пустеет, в крови снижается количество питательных веществ, мозгу не хватает глюкозы. Пустой желудок вырабатывает гормон грелин, который активирует в гипоталамусе нейромедиаторы, например нейропептид Y. Он, в свою очередь, действует на центр голода, и человек ест. После диеты концентрация грелина в крови выше, что вызывает более сильное ощущение голода. Существуют и другие механизмы, заставляющие нас искать еду. Когда в крови снижается содержание питательных веществ, глюкозы и инсулина, это тоже возбуждает аппетит. Гормон стройности Девочке было восемь лет, она весила 86 кг. Родители возили её в инвалидном кресле, потому что чудовищная полнота мешала ей ходить самостоятельно. Мальчику, её двоюродному брату, было два года, он достиг уже 29 кг и продолжал толстеть. Дети ели больше, чем остальные их братья и сестры, больше, чем родители. Двухлетний малыш за несколько минут расправлялся с завтраком в 2500 ккал и просил добавки. Девочка и мальчик никогда не чувствовали себя сытыми, они ели и не наедались. Это началось у обоих в четыре месяца, и с тех пор бедные дети не могли остановиться. Родители стали запирать еду, но тогда брат с сестрой отправлялись на промысел к мусорным бакам. Как жители блокадного Ленинграда или узники концлагеря, они были зациклены на еде. У брата с сестрой не было ни нарушений в работе мозга и эндокринной системы, ни очевидных генетических мутаций. Их родители приходились друг другу кузенами (родственные браки – обычное дело в Пенджабе, из которого эти семьи переехали в Лондон). Дело происходило в 1997 году. За три года до этого был открыт гормон лептин, причём исследования велись на мышах, а биологическую роль лептина у человека только предстояло изучить. Стивен О’Райли, который занимался исследованиями причин ожирения и диабета в Кембридже, заинтересовался этим случаем. Врачи, которым показывали детей, не могли понять причин их патологического аппетита. О’Райли, проверив всё, что только можно, решил измерить у них содержание лептина. Сначала его не нашли вообще, и только исследование другими методами выявило мизерные уровни этого гормона и его функциональную неполноценность. Это было интересно. Лептин, который производят жировые клетки, тормозит в гипоталамусе центр голода и вызывает чувство насыщения. При генетическом исследовании обнаружилось, что ген, ответственный за синтез лептина, у обоих детей содержит мутацию – в нем отсутствует одна нуклеиновая кислота, а это значит, что гормон не может синтезироваться должным образом. Из-за близкородственных браков от каждого из своих родителей дети получили дефектный ген лептина. Гормон вырабатывался неполноценным и не действовал, брат с сестрой толстели. В качестве экспериментальной терапии детям стали делать инъекции лептина. Рисковали все, но других вариантов не было.