Рассмотрим два связанных друг с другом вопроса:
- Как метаболизм связан с лишним весом.
- Почему с годами многие люди набирают лишний вес и не могут от него избавиться.
Что такое метаболизм
Метаболизм — это совокупность химических реакций, происходящих в организме и обеспечивающих то, что называется жизнью.
Часто говорят: мой метаболизм замедлился или у меня медленный метаболизм, поэтому я набираю вес. При этом различных процессов, составляющих метаболизм, в организме настолько много, что непонятно, как определить, что там с ним происходит, замедляется ли он, ускоряется или остается неизменным.
Вы наверняка видели большие запутанные схемы метаболических путей отдельных клеток или целых организмов. Вот одна из таких схем, на которой показаны метаболические процессы эукариотной клетки. Из таких клеток состоят организмы человека и животных.
Каждая точка на схеме обозначает какое-то вещество, а линии между этими точками — химические реакции, в результате которых вещества превращаются друг в друга. Последовательность реакций называет метаболическим путем.
Вот более сложная схема, которая показывает метаболические пути не отдельной клетки, а всего нашего организма. Здесь есть пути синтеза и распада глюкозы, регуляция углеводного обмена, метаболизм гликогена, глюконеогенез, цикл Кребса, глиоксилатный цикл, синтез и деградация жирных кислот, цикл мочевины, дыхательная цепь переноса электронов и митохондриальных переносчиков восстановительных эквивалентов, показан принцип работы карнитинового челнока и другие процессы.
Глядя на эту схему, трудно представить, как стакан лимонной воды, выпитый утром, может «запустить метаболизм», а зубчик чеснока, свекольный сок или перец чили его ускорить. И уж совсем непонятно, как, каким инструментом измерить скорость всех этих процессов. Но, оказывается, это возможно.
Химические реакции превращения веществ друг в друга, ежесекундно протекающие в организме, относятся к двум типам.
Катаболические реакции или процессы расщепления больших сложных молекул на простые. Они происходят с выделением энергии.
Анаболические реакции противоположны катаболическим. Это процессы построения сложных структур из простых молекул. Они протекают с поглощением энергии.
Так вот, количество поглощаемой организмом энергии, которая обеспечивает все многообразие метаболических процессов, и есть мера метаболизма. Ну а скорость метаболизма — это количество этой энергии в единицу времени. Точно так же, как спорость машины — это количество километров, которые автомобиль проезжает за один час, скорость метаболизма — это количество энергии, которое наш организм потребляет за одни сутки.
Энергия измеряется в джоулях или калориях. Поэтому, если ваш организм вдруг начал потреблять в сутки больше калорий, значит, ваш метаболизм ускорился. А если потребление калорий уменьшилось, метаболизм замедлился.
Теперь давайте разберемся, из чего состоит общий метаболизм организма и какие процессы вносят в него вклад.
Три составные части метаболизма
Выделяют три компонента метаболизма [1, 2]:
- Базовый метаболизм (BMR) или основной обмен.
- Термогенез физической активности (TEA).
- Термический эффект пищи (TEF).
Самый большой из них — это так называемый базовый метаболизм (BMR) или основной обмен — количество энергии, которое требуется нашим органам и тканям, чтобы они выполняли свои функции. Чтобы билось сердце, воздух поступал в легкие, шли биохимические процессы в печени, почках, кишечнике, мышцах, мозгу и всех других органах. Базовый метаболизм измеряют во сне.
Отмечу, что на практике чаще оперируют не базовым метаболизмом, а метаболизмом в состоянии покоя (RMR). Он измеряется утром перед едой, во время спокойного отдыха и примерно на 5-15% больше базового метаболизма — даже в покое мы сжигаем чуть-чуть больше калорий, чем во сне.
Исследование за исследованием показывают, что метаболизм в покое, то есть количество энергии, необходимое организму для поддержания самого себя, составляет 65-70% всех наших энергетических затрат. Указанный диапазон обусловлен полом, разницей в составе тела, генетическими особенностями [3, 4, 5, 6, 7].
Термогенез физической активности (TEA) — это второй компонент метаболизма. Он связан с затратами энергии на механическое движение. Бег, ходьба, жестикуляция, моргание и жевание, поддержание стабильного положения тела в пространстве, подмигивание друзьям и смех над дураками — все это составляющие второго слагаемого метаболизма.
У того же нетренированного, неспортивного и, в общем, малоподвижного человека затраты на физическую активность составляют 20% от общего метаболизма.
Кстати говоря, всю нашу активность принято делить на тренировочную или спортивную — EAT (exercise-related activity thermogenesis) и нетренировочную, бытовую — NEAT (non-exercise activity thermogenesis). Интересно, что если вы не профессиональный спортсмен, но все-таки как-то чем-то занимаетесь два, три или даже четыре раза в неделю, то ваша спортивная активность будет давать не более 5% (скорее всего, меньше) вклада в общий метаболизм.
И, наконец, третий компонент метаболизма — термический эффект пищи, TEF (thermic effect of food). Это затраты на переваривание еды, которые составляют оставшиеся 10% общего метаболизма.
Давайте теперь пристально вглядимся во все три компонента метаболизма и посмотрим, как они меняются с возрастом и влияют на изменение нашего веса. И начнем с самой большой части, основного обмена или базового метаболизма.
Базовый метаболизм
До недавнего времени считалось, что основной обмен замедляется с течением времени. Ну, правда, наш организм с годами не становится лучше, деградируют органы и ткани и метаболизм замедляется. Именно поэтому люди, не меняя свою питание и, в целом, образ жизни, с возрастом постепенно набирают вес.
Однако, как выяснилось, все обстоит несколько иначе [8]. В жизни каждого человека есть четыре периода, в течение которых основной метаболизм ведет себя по-разному.
Когда мы только рождаемся, то наш организм, конечно, с поправкой на массу тела, потребляет столько же калорий, сколько организм взрослого человека. То есть, базовый метаболизм новорожденного не отличается от базового метаболизма его 25-летних родителей.
А затем метаболизм начинает стремительно расти и достигает максимума примерно к году. Органы и ткани 9–15-месячных младенцев потребляют в полтора раза больше энергии, чем органы и ткани их родителей.
После года очень медленно базовый метаболизм замедляется и стабилизируется, в среднем, к 20 годам.
В период с 20 и до 60 лет базовый метаболизм не изменяется. Он настолько стабилен, что даже если вы случайно (или планово) забеременеете, потребление энергии вашими мышцами, сердцем, мозгом, печенью, почками, жировой тканью и прочими органами не изменится. Несмотря даже на сильные гормональные сдвиги и новую жизнь, растущую внутри вас.
Ну а после 60 лет основной обмен начинает замедляться, каждый год сокращаясь на 0,7%. Много это или мало? Если ваш базовый метаболизм составляет 1300 ккал, то каждый год он будет уменьшаться на 9 ккал, что соответствует 1,5 граммам шоколада. Согласитесь, это не та величина, из-за которой может заметно вырасти вес. Да и что-то не слышно историй, чтобы худощавые люди начинали массово пухнуть после 60-летнего возраста.
Итак, в течение взрослой жизни основной обмен не меняется. Здесь есть одно важное обстоятельство, на которое я хочу обратить ваше внимание. Если по каким-то причинам, вы наберете вес, то ваш базовый метаболизм все-таки изменится. Да, потребление энергии органами и тканями в пересчете на единицу их веса останется прежним. Но ведь количество этих тканей и вес некоторых органов увеличится. Иначе почему вы набрали вес?
Допустим, вы весили 60 кг и за несколько лет поправились до 85 кг. В основном, это всегда происходит за счет жира. Но не только. Увеличивается также и мышечная масса, несмотря на то, что в тренажерный зал вы не ходите. Почему? Да потому что вам теперь приходится «носить» более тяжелое тело. А это вынужденно развивает мышцы.
Также немного увеличится ваше сердце. В организме станет больше крови и т.д. В общем, вас станет больше.
Килограмм жировой ткани потребляет в сутки 4,5 ккал. В то время, когда вы весили 60 кг, пусть ваша жировая масса составляла 17 кг. Значит, она потребляла 17 х 4,5 = 77 ккал ежедневно. Поправившись до 85 кг вы нарастили 23 кг жира, и 2 кг пришлось на другие органы. Значит, теперь в вашем теле 17 + 23 = 40 кг жира. А значит, он потребляет уже 40 х 4,5 = 180 ккал — в два с лишним раза больше.
Только за счет жира ваш базовый метаболизм ускорился. А есть еще мышечная ткань. Да, ее прибавилось всего-то 2 кг. Но каждый килограмм мышц требует целых 13 ккал. И все это в покое. А при движении затраты энергии тоже возрастают, причем пропорционально увеличившейся массе. То есть с ростом веса ваш метаболизм растет.
Неожиданный вывод, правда? Ведь многие люди уверены, что вес растет из-за того, что метаболизм замедляется. А на самом деле все обстоит точно наоборот: растет вес и ускоряется метаболизм [9].
Из исследований хорошо известно, что базовый метаболизм прямо связан с массой тела и в общем случае, когда речь не идет об истощении, чудовищной степени ожирения или нездоровой мышечной гипертрофии, достигнутой элитными спортсменами с помощью фармакологических препаратов, составляет 31 килокалорию на килограмм общей массы в сутки у женщин и 35 ккал/кг у мужчин.
Используя этот факт, вы можете очень просто оценить свою калорийность поддержки. Для этого, если вы женщина, умножьте свой вес на 31 или, если вы мужчина, на 35. Полученное число и будет, с большой долей достоверности, вашей поддерживающей калорийностью, то есть количеством калорий, которое вам нужно потреблять в сутки, чтобы ваш вес не снижался и не увеличивался.
Просто для сведения ниже приведены потребности в энергии некоторых органов нашего тела [10]. Обратите внимание, что указан расход калорий на килограмм массы органа. Это значит, что если сердце расходует 438 ккал на килограмм своего веса, но его масса 300 граммов, то в сутки оно будет тратить 438 х 0,3 = 130 ккал. Точно та же история и с почками, которые у взрослого человека весят по 150 граммов каждая, а значит, в день расходуют столько же калорий, сколько и сердце — 130 ккал.
Рассуждая о росте метаболизма с увеличением веса, я упомянул расход энергии при движении. А это уже вторая составная часть нашего общего метаболизма — затраты на физическую активность. Давайте посмотрим, что происходит с ними.
Затраты на физическую активность (механическое движение)
Как было сказано выше, когда ваш вес увеличивается, затраты энергии на движение возрастают. Это происходит потому, что с увеличением перемещаемой массы увеличивается и механическая работа, совершаемая при ее перемещении.
Казалось бы, как хорошо: вы поправились и кроме базового метаболизма, увеличился и расход калорий при движении. Красота! Ведь чем больше вы тратите, тем больше можете есть, не рискуя поправиться.
Но на самом деле все не так радужно. К сожалению, несмотря на то, что тучные люди действительно тратят при ходьбе и других движениях больше калорий, но вот двигаются они значительно меньше. Просто движение доставляет им неудобства: учащенное сердцебиение, повышенная потливость, одышка, давление, боль в суставах — все это не способствует физической активности.
В результате, чем больше вес, тем пассивнее человек. Согласно исследованиям, в среднем, тучные люди проходят в день на 5,5 км меньше, чем худые [11]. Мало того, полные люди еще и меньше стоят, а больше, чем худые, сидят и лежат. В результате в день тратят на 300 ккал меньше [12, 13].
Речь здесь не о целенаправленной активности, когда вы планируете какие-то пробежки или прогулки, а об активности спонтанной, когда вы просто расхаживаете по комнате, решаете подняться по лестнице, а не ехать на лифте, идете по эскалатору, ходите, когда разговариваете по телефону или курите и т.п.
Но и с помощью сознательных усилий полным людям трудно начать больше двигаться или приступить к тренировкам. Все по той же причине: двигаться с лишним весом тяжело и больно.
А вот еще один грустный факт. Когда худеют и тучные люди, и люди с нормальным весом, то их базовый метаболизм изменяется одинаково. А вот общий расход калорий — нет. Тучные люди снижают расход энергии на 8 ккал/кг, а худые всего на 6 ккал. И то же самое происходит при наборе веса. Тучные люди увеличивают расход энергии на 8 ± 4 кк/кг, тогда как худые ускоряются сильнее, начиная тратить больше на 9 ± 7 кк/кг постной массы [14].
Другими словами, худея, полные люди замедляются сильнее, чем люди без ожирения, а набирая вес, «разгоняют» метаболизм слабее. Вот такая несправедливость.
И здесь обращаю ваше внимание на то, что не метаболизм влияет на изменение веса, а наоборот, изменившийся вес является причиной изменения затрат энергии на движение.
Термический эффект пищи
Затраты на переваривание еды — это третий компонент общего метаболизма. И данные исследований на его счет противоречивые. Согласно одним, организм тратит одинаковое количество энергии на усвоение пищи, независимо от того, как меняется наш вес. Согласно другим, при увеличении веса, затраты на переваривание еды… снижаются [9, 15, 16].
Представляете, какая несправедливость! Возможно, когда вы худеете, ваш организм начинает работать более расточительно.
Но это не точно. Надежных данных о том, как меняется термический эффект пищи с изменением веса человека, нет. Возможно, потому, что эффект настолько мал, что его нельзя отделить от смешивающих факторов. Или потому, что это очень редкая индивидуальная особенность, присущая совсем маленькому количеству людей.
Но даже если вам не повезло, и эта особенность ваша, обратите внимание, что и здесь зависимость обратная. Не метаболизм вызывает изменение веса, а изменившийся вес «портит» ваш метаболизм.
Метаболизм: итоги
Как видно из сказанного выше, не метаболизм влияет на вес, а наоборот, изменения веса приводят к изменению метаболизма. Причем не так, как об этом думает большинство людей. На самом деле, когда ваш вес увеличивается, вы начинаете расходовать больше энергии, то есть ваш метаболизм ускоряется.
Это факт, следующий из законов физики, физиологии и подтверждённый многочисленными исследованиями.
Почему же тогда у большинства людей с возрастом растет вес, а избавиться от него чем дальше, чем сложнее? Этому есть объяснение.
Почему с возрастом увеличивается вес
Как показывают исследования, максимум веса и мужчины, и женщины набирают отнюдь не в старшем возрасте, а между 20 и 30 годами [17]. В это время и метаболизм, и гормоны, да и здоровье вообще в полном порядке.
Почему так происходит?
Во-первых, к 20 годам все мы достигаем минимального по сравнению с детским и подростковым возрастом метаболизма. А пищевые привычки, привитые в семье, остаются. Как говорится в известном анекдоте, ложку за маму, ложку за папу, так и научили жрать в три горла. Это, конечно шутка, но доля правды в ней равна примерно 100%. Из этой же серии и знаменитое «Пока все не съешь, из-за стола не выйдешь!».
Во-вторых, между 20 и 30 годами резко снижается двигательная активность. Дети и подростки подвижны, много гуляют, часто занимаются спортом и даже у самых ленивых из них есть несколько уроков физкультуры в неделю. С окончанием учебы в школе или институте, как правило, заканчиваются и физкультура со спортом.
В это время многие обзаводятся постоянной и, в основном, сидячей работой, на которую приезжают на собственной машите. А вечером на машине же возвращаются домой, где их ждет вкусный домашний ужин, удобный диван и телевизор, а не пляски в клубе до полуночи.
Денег становится больше, а значит, больше вкусной, калорийной еды, которая всегда под рукой. Появляется возможность регулярно обедать и ужинать в ресторанах, где еда еще более калорийная и вкусная, поэтому съесть ее удается больше обычного.
Физическая активность значительно снижается, а потребление калорий возрастает. Закономерный результат — взрывной рост веса, который тормозится к тридцати годам, благодаря эффектам метаболической адаптации. Помните, что с ростом веса увеличивается метаболизм. Вот он слегка и замедляет, но не останавливает совсем, дальнейшее ожирение.
Ну а почему же чем дальше, тем труднее от лишнего веса избавиться?
В этом виноваты пищевые и поведенческие привычки, привычки к весьма комфортной жизни, которые не отпускают просто так. Очень трудно не лежать после рабочего дня, а отправиться на прогулку, пробежку или тренировку. Очень трудно поменять меню, к которому привыкал тридцать лет. Непонятно, почему куда-то нужно идти пешком, когда есть машина. Трудно готовить себе ужин, вместо того, чтобы поехать (снова ехать!) в ресторан.
Все эти изменения кажутся жутко неудобными, требуют усилий, работы над собой. Именно поэтому большинство людей никогда не меняют привычки, продолжая медленно, год за годом набирать вес, списывая это на замедление метаболизма.
Источники данных
1. PMID: 30149423 Non-exercise activity thermogenesis (NEAT): a component of total daily energy expenditure
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6058072
2. PMID: 23443826 Measuring energy expenditure in clinical populations: rewards and challenges
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3928639
3. Investigation of the relationship between basal metabolic rate and body composition in young adults using CHAID analysis
https://www.mattioli1885journals.com/index.php/progressinnutrition/article/view/9761
4. The Relation of Metabolic Rate to Body Weight and Organ Size
https://www.nature.com/articles/pr196720.pdf
5. Relationship Between Basal Metabolic Rate, Gender, Age, and Body Composition in 8,780 White Obese Subjects
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1038/oby.2009.162
6. Energy
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK234938
7. Resting Energy Expenditure
https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/resting-energy-expenditure
8. PMID: 34385400 Daily energy expenditure through the human life course
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34385400
9. PMID: 2750332 Energy metabolism in human obesity
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2750332
10. PMID: 20962155 Specific metabolic rates of major organs and tissues across adulthood: evaluation by mechanistic model of resting energy expenditure
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20962155
11. PMID: 18003759 The role of free-living daily walking in human weight gain and obesity
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18003759
12. PMID: 18223609 Differences in daily energy expenditure in lean and obese women: the role of posture allocation
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18223609
13. PMID: 15681386 Interindividual variation in posture allocation: possible role in human obesity
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15681386
14. PMID: 7632212 Changes in energy expenditure resulting from altered body weight
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/7632212
15. PMID: 9449148 The thermic effect of food and obesity: a critical review
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9449148
16. PMID: 4025189 Thermic effect of feeding carbohydrate, fat, protein and mixed meal in lean and obese subjects
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/4025189
17. PMID: 35574515 10-Year Weight Gain in 13,802 US Adults: The Role of Age, Sex, and Race
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35574515
