Белки, жиры и углеводы в энергетическом цикле

 

В ходе катаболических реакций белки пищи распадаются до аминокислот, часть которых организм использует для синтеза собственных белков, а остальные встраиваются в энергетический цикл на двух разных уровнях. При этом отщепляются и удаляются с мочой азотистые остатки. Жиры тоже могут использоваться как источник энергии, они расщепляются до глицерина и жирных кислот. Глицерин метаболизируется сходно с углеводами, а жирные кислоты преобразуются в ацетил‑КоА и вступают в цикл Кребса. Именно к циклу Кребса сходятся катаболические пути всех питательных веществ. Итогом этих реакций будет образование энергии. Если мы не активны и не используем энергию, которую получили из пищи, то она должна как‑то запасаться впрок.

Белки запасаться не могут – из аминокислот их образуется ровно столько, сколько нужно в настоящий момент работающим клеткам. И з белков строятся мышечные и другие нежировые ткани. Это происходит, когда протекают анаболические процессы, связанные с физической активностью, ростом, регенерацией. Невостребованные аминокислоты могут расходоваться для синтеза АТФ или превращаться в глюкозу, а также запасаться в виде жира. Из глюкозы, которая получилась при распаде крахмала, синтезируется и откладывается в печени и мышцах сложный углевод гликоген, либо сахара превращаются в жиры. Ненужные как источники энергии жирные кислоты и глицерин объединяются в жировые молекулы и тоже становятся частью жировых депо. Запасы жира, в отличие от гликогена, могут расти неограниченно; при этом увеличиваются количество и объем жировых клеток.

В 2012 году проводилось исследование Food & Health Survey, в котором обычных людей спрашивали, как они питаются, каких правил при этом придерживаются, что думают о еде и физической активности. Только трое из десяти опрошенных правильно считали, что любые лишние калории, независимо от их пищевых источников, способствуют тому, что человек поправляется. Большинство винило в наборе веса углеводы и жиры. Как это мне знакомо! «Я не ем хлеб и детям не даю, от хлеба толстеют». «Свинина? Вы, наверное, шутите, доктор!» И так далее. Что ни возьми, всё вредно для талии. На самом деле любая еда, независимо от того, белковая она, жировая или углеводная, может сделать нас толстыми, если мы едим больше, чем нужно. При положительном энергетическом балансе избыток энергии накапливается в виде жира в жировой ткани. У нас всего два варианта – либо мы тратим энергию, полученную с пищей, либо она запасается.

 

Обмен веществ – метаболизм – состоит из двух типов биохимических реакций, которые существуют в динамическом равновесии. Это анаболизм – процессы синтеза, строительства, накопления и катаболизм – разложение и распад.

Аденозинтрифосфат (АТФ) – это источник энергии для всех биохимических реакций. Он постоянно синтезируется в энергетических станциях клетки – митохондриях – и расходуется на жизнь.

Энергия из белков, жиров и углеводов либо используется для производства АТФ, либо запасается в виде гликогена или жира. Белки запасаться не могут: их образуется ровно столько, сколько нужно для работающих тканей.

Клеточное дыхание – это базовый, основополагающий энергетический цикл, связанный с окислением питательных веществ до углекислого газа и воды; при этом выделяющаяся энергия запасается в виде АТФ. За исследования разных его частей и открытие АТФ учёные получили несколько Нобелевских премий.

 

 

Энергетические потребности и затраты

 

В «Дневнике Бриджит Джонс» героиня взвешивается три раза за ночь и ужасно огорчается, что поправилась за восемь часов на полтора килограмма. К счастью, это всего лишь перераспределение воды. Невозможно за день и даже за неделю особенно похудеть или набрать вес. Слухи о ленивом обмене веществ, при котором один взгляд на сдобную булочку не обойдется без последствий, сильно преувеличены.

 

Бюджет калорий

 

Чтобы мозг думал, желудок переваривал еду, печень обезвреживала яды, почки фильтровали мочу, билось сердце, образовывались и обновлялись клетки – нужна энергия. Вся энергия, которая тратится на работу внутренних органов, относится к основному обмену. Метаболические процессы в клетках происходят автономно, независимо от нашей воли и сознания. Это самая большая статья расходов – 50–70 % в зависимости от уровня активности (рис. 2.2). Самый низкий уровень обмена веществ во сне: это связано со снижением тонуса мышц и активности нервной системы.

Ещё мы расходуем энергию на переваривание и всасывание еды – это термический (или специфический динамический) эффект пищи. Если мы замерзли, чтобы быстрее согреться, надо поесть – такова метаболическая реакция тела на еду. Она продолжается около пяти часов после того, как мы закончили завтракать, обедать или ужинать. На обеспечение термического эффекта пищи расходуется 5–10 % от общего количества энергии. Сидящие на диете будут тратить меньше калорий – когда еды нет, переваривать особенно нечего, вот энергия и экономится.

 

Рис. 2.2. Энергетические нужды организма

 

Третий компонент нашего энергетического бюджета – физическая активность. Это не только спорт или занятия в зале, но и поддержание позы, любое движение – абсолютно всё, что мы делаем, используя мышцы. Это самый вариабельный показатель – 15–50 %. Понятно, что у диванного овоща (1600 ккал/сут) и у профессионального пловца (до 6000 ккал/сут, многочасовые интенсивные тренировки) расход энергии на движение будет сильно различаться. Мы, обычные люди, в середине схемы. Не надо думать, что достаточно двигается только тот, кто практикует кроссфит, бегает на длинные дистанции или поднимает штангу. Достаточная физическая активность – это, к примеру, тридцать и более минут в день быстрой ходьбы, что доступно каждому из нас.

 

«Быстрый» и «медленный» обмен веществ – правда или ложь?

 

Читая этикетки на продуктах, узнаешь много занимательного. Средний человек съедает 2000 ккал. Для этого безымянного едока пишут, сколько процентов от его дневной нормы кальция в стаканчике с йогуртом, сколько жира ему следует потребить с мороженым и витамина C с квашеной капустой. Пишут и о калориях, которые на самом деле единицы количества теплоты, а не то, от чего растет зад.

Чтобы определить энергетическую ценность еды, её сжигают в калориметре и измеряют выделившееся количество тепла. Одна калория тратится на нагревание 1 грамма воды на 1 °C. Это очень маленькая величина. Для того чтобы оценить энергетическую ценность пищи и не запутаться в нулях, мы пользуемся килокалориями (ккал). Одна килокалория тратится на нагревание уже не грамма, а целого килограмма воды.

Эти самые килокалории мы получаем с едой и тратим на жизнь. Идеально, когда мы живём по средствам и расходуем столько же энергии, сколько получаем. Энергетический баланс, при котором вес остаётся более‑менее стабильной величиной, для многих из нас предел мечтаний. С одной стороны этого уравнения еда, с другой – энергетические нужды. Как понять, сколько мы расходуем и не слишком ли много едим?

Самая большая статья расходов – основной обмен. Если собрать десяток людей, которые живут на 2000 ккал в день, то их основной обмен согласно нашей формуле может быть от 1000 до 1500 ккал. Разница довольно значительная. От чего она зависит? От того, насколько активен йодозависимый гормон щитовидной железы тироксин, регулирующий основной обмен. От площади поверхности тела: чем больше ваш рост и вес, тем больше энергии вам нужно. От того, каково соотношение мышечных и жировых тканей в теле: метаболически активным тканям – мышцам – нужно больше энергии. Если вы беременная женщина или ребёнок, ваш основной обмен выше: для процессов роста нужно дополнительное топливо, хотя есть за двоих необязательно.

Лихорадка, низкая температура окружающей среды также ускоряют основной обмен. Гормоны стресса заставляют нас более активно расходовать энергию; те же гормоны в микродозах выделяются при курении и подавляют аппетит, вот почему бросившие курить часто полнеют. С возрастом основной обмен замедляется, это связано с тем, что человек становится менее подвижным и теряет мышечные ткани. Этот процесс начинается после 30 лет; по данным разных исследований, каждое десятилетие уровень основного обмена снижается на 2–5 %. Этот процесс можно замедлить, если оставаться активным.

 

Диеты и основной обмен

 

Огромное количество факторов влияет на скорость нашего обмена, и с большей их частью мы ничего поделать не можем. Тысячелетиями реальностью человечества был голод. Приспособиться и пережить его могли люди, способные накопить достаточно жира на чёрный день. Экономия энергии и медленный обмен – это эволюционные приспособления для выживания. Сейчас, в эпоху пищевого изобилия, они не нужны, но биология человека не меняется за сто лет по щучьему велению.

Голодание, несбалансированное питание, диетические ограничения замедляют основной обмен. Организм включает режим экономии и начинает использовать поступающую еду значительно эффективнее. Каждая свободная калория переводится в жир. А что делать, надо же как‑то не умереть с голода?!

Прямо сегодня вы никак не сможете разогнать свой основной обмен. Травы, добавки, имбирь и грейпфруты, которые якобы обладают свойством его ускорять, на самом деле совершенно бесполезны. Можно влиять на третий компонент нашего энергетического бюджета – произвольную активность. Занимаясь день за днем, вы увеличите количество метаболически активных тканей. Основной обмен при этом постепенно будет расти, потому что на обслуживание мышц тратится больше энергии.

Необходим разумный и сбалансированный подход: чтобы нагрузки нравились, не были слишком высокими или интенсивными и вы получали из еды достаточно энергии для занятий. Пытаться с помощью больших физических нагрузок контролировать вес, не меняя при этом пищевого поведения, – стратегия более или менее бесполезная. Это как заливать в трубу все больше и больше воды, не обращая внимания на то, что она выливается через дыры наружу.

 

Как измеряют метаболизм?

 

Интернет набит всякими формулами подсчета энергетических трат. Не знаю, откуда они взялись, сомневаюсь, что можно им верить. У двух совершенно одинаковых людей энергетические потребности могут значительно различаться, поэтому, чтобы получить хотя бы средние, ориентировочные цифры, надо изучать большие группы.

 

Таблица 2.1. Энергетические потребности в зависимости от возраста, пола и активности

 

 

За основу таблицы взяты рекомендации Института медицины (США) по потреблению энергии для референтных (с определенным весом, ростом и индексом массы тела) групп.

Стандарты рассчитаны на женщин ростом 163 см и весом 57 кг, мужчин ростом 178 см и весом 70 кг.

Для тех, кто не совпадает с параметрами расчетной группы, реальное потребление энергии отличается. У людей с бóльшим ростом и весом энергетические нужды выше.

Большинство женщин по энергетическим потребностям попадает в диапазон +/– 160 ккал, большинство мужчин +/– 200 ккал к расчетному уровню, указанному в таблице. Иногда разница с расчетными показателями может достигать +/– 320 ккал у женщин и +/– 400 ккал у мужчин.

В группу не входят беременные и кормящие женщины, которым нужно больше энергии.

70 % людей ведут сидячий, малоподвижный образ жизни.

Малая активность – стиль жизни, который включает только легкие физические нагрузки повседневной жизни.

Умеренная активность – к повседневным физическим нагрузкам добавляется физическая активность, эквивалентная ходьбе на 2,5–5 км в день со скоростью 5–6,5 км/ч (30 мин – 1 час быстрой ходьбы).

Активный образ жизни – к повседневным физическим нагрузкам добавляется физическая активность, эквивалентная ходьбе на расстояние более 5 км в день со скоростью 5–6,5 км/ч.

 

Индивидуальные методы определения энергетических трат (непрямая калориметрия, метод дважды меченной воды) – сложные, дорогие, требующие специального оборудования и обученного персонала.