Арифметика базового метаболизма
Итак, давайте еще раз вспомним, из чего складываются энергетические потребности нашего организма. Это, во-первых, базовый метаболизм, или та энергия, которую "сжигают" наши органы и системы в состоянии покоя, то есть вне зависимости от движения. И, во-вторых, энергетический метаболизм, который в основном связан с работой мышц.
А теперь давайте вспомним, что примерно 75–80 % наших энергозатрат обусловлено базовым метаболизмом и только 20–25 % – активным. Вот вам и ответ на вопрос, почему умеренные любительские упражнения мало что дают нам в смысле снижения избыточного веса. Даже если мы сможем за счет этого увеличить свой активный метаболизм в два (!) раза, наш общий энергетический метаболизм вырастет при этом лишь чуть более чем на 10 %. (Положим, наш базовый метаболизм составляет 1500 килокалорий, активный – 300 килокалорий, а общий – соответственно 1800 килокалорий. При повышении активного метаболизма в 2 раза за счет тренировок мы получим новую цифру активного метаболизма в 600 килокалорий, за счет чего общий метаболизм возрастет до 2100 килокалорий, что по сравнению с исходными 1800 килокалориями составит всего 16,5 %). А вот если нам каким-то образом удастся параллельно повысить еще и свой базовый метаболизм, в этом случае увеличение расхода энергии будет почти линейным и, значит, очень заметным.
Способов повысить базовый метаболизм довольно много, но большинство из них совершенно не подходят для обычного человека.
Например, в условиях хронического и изнуряющего холода наш организм начнет в буквальном смысле "жечь" энергию для поддержания оптимальной температуры тела. В этом случае базовый метаболизм может возрасти в два, три и более раз! (Вспомните примеры из русской литературы, когда сбившиеся с дороги лошади всего лишь за одну морозную ночь теряли практически весь запас подкожного жира и мышц и доходили до состояния "кожа да кости").
Аналогичный температурный эффект будет наблюдаться и при испепеляющей жаре, только тогда организм будет тратить энергию уже на охлаждение. Каждый из вас наверняка хоть раз испытывал этот эффект, "свалившись" на несколько дней с какой-либо тяжелой инфекцией, когда температура тела была под сорок градусов, вы стремительно теряли в весе и чувствовали себя абсолютно обессиленными из-за крайнего дефицита энергии. Однако и в случае холода, и в случае жары это должно быть очень продолжительное и экстремальное температурное воздействие, а не погружение в прорубь единожды в год и не баня один раз в неделю.
Хронический стресс также резко увеличивает расход энергии и повышает базовый метаболизм. Постоянный выброс гормонов стресса приводит к быстрому "сгоранию" любых источников энергии – углеводов, белков, жиров. Все это без разбора идет в топку лишь для того, чтобы заткнуть "энергетическую дыру", образующуюся при хроническом стрессе. Но не стоит путать его с выговором от начальства, экзаменами, семейными проблемами и т. д. От таких стрессов мы обычно, наоборот, полнеем, заедая их утешительными сладостями. Настоящих истощающих стрессов – когда в буквальном смысле речь идет о жизни и смерти – к счастью, у нас практически не бывает. Так что и этот способ повышения базового метаболизма мало применим к нашей ситуации.
Менее радикальный и результативный, но гораздо более легкий и практичный способ повышения базового метаболизма – это переход на белково-жировое питание. Организму требуется гораздо больше энергии для усвоения белков (особенно цельного мяса) и жиров, чем для переваривания современной высокоуглеводной пищи, чаще всего рафинированной и глубоко переработанной. Отчасти именно с таким ускорением базового метаболизма и связан эффект палеодиеты или диеты Аткинск. Однако и в этом случае необходим длительный период воздействия для того, чтобы получить заметный результат.
И, наконец, самое главное: базовый метаболизм можно значительно повысить, нарастив мышечную массу. Но подробно мы поговорим об этом в следующем разделе, а пока сделаем важное резюме. Повышение уровня активного метаболизма за счет наращивания двигательной активности приводит к очень быстрому, но незначительному увеличению общего энергетического обмена. К тому же со временем этот эффект будет ослабевать из-за адаптации организма к нагрузке. Повышение же базового метаболизма происходит медленно и поэтому требует постоянного и продолжительного воздействия. Но зато если это происходит, расход энергии действительно возрастает и при этом очень значительно и надолго.
Тема № 2. О штанге, бицепсах и горящих сотнями килокалориях
Наши мышцы – это самый большой орган (мы говорим, разумеется, о здоровом, правильно развитом и относительно молодом человеке). Более того, это орган с очень высоким энергетическим метаболизмом (который не характерен, например, для также весьма объемных костей или жировой ткани). Соответственно, мышцы тратят много энергии на поддержание своей жизнедеятельности. Но самое главное, что, в отличие от других органов (жировая ткань не в счет), мы можем в несколько раз увеличить мышечную массу и, значит, в разы повысить свой базовый метаболизм.
Еще раз вспомним, что базовый метаболизм – это энергия, необходимая для работы наших органов и систем в состоянии покоя Покоя?! Но ведь мышцы в этом случае не функционируют! По логике – да, если мышца не работает, она должна тратить очень мало энергии, но на самом деле для определенного вида мышечной ткани это совсем не так. Для какого? Давайте разберемся.
Мышцы-экономисты и мышцы-транжиры
У нас есть два типа мышечных волокон: сильные и выносливые Первые позволяют нам выдерживать значительные нагрузки, но очень короткое время (например, когда мы поднимаем тяжелейшую штангу). Отсюда другое их название – быстрые мышцы. Выносливые мышечные волокна помогают нам справляться с небольшими и средними нагрузками, но в течение длительного времени (например, когда мы участвуем в марафонском забеге). И поэтому их еще называют медленными мышцами.
Так вот, энергетический обмен в сильных мышечных волокнах "заточен" на то, чтобы выдать максимальный объем энергии за минимальное время. Понятно, что для этого используются самые доступные, а значит, и неэффективные источники энергии. Из-за этого ее расход в сильных мышцах невероятно огромен. Поэтому даже в состоянии покоя мышечная масса поглощает очень много энергии, необходимой даже не для работы, а просто для поддержания своего значительного объема. И этот расход еще более увеличивается, если вы будете постоянно давать нагрузку на такие мышечные волокна и тем самым сохранять их неестественно большой объем.
Энергетический обмен в выносливых мышечных волокнах, наоборот, обладает предельно высоким КПД. Энергетические системы этих мышц извлекают максимальное количество энергии из имеющихся у них энергоносителей. И хотя этот процесс требует немалого времени, в данном случае это вовсе не проблема, так как нагрузка на данные мышцы никогда не бывает одномоментной и запредельной. Зато благодаря такой высочайшей энергоэффективности указанные мышцы могут поддерживать свою работоспособность долгое время.
Для того чтобы справиться со своими нагрузками, сильные мышечные волокна создают огромный мышечный объем (вспомните мышцы бодибилдера), так как им нужно где-то разместить множество малоэффективных энергогенерирующих внутриклеточных структур, которые только в сумме могут дать необходимое количество энергии.
Выносливые мышечные волокна, наоборот, весьма "поджарые" (мышцы марафонца), поскольку, во-первых, им нужно гораздо меньше "энергогенераторов" вследствие высочайшей эффективности энергетического обмена, а во-вторых, они не могут позволить себе громадный объем, так как для них это важнейший способ экономии энергии. И если бы чемпион мира по бодибилдингу встал на старт марафонской дистанции, он не пробежал бы и километра наравне с марафонцами и, обессиленный, просто рухнул бы на землю – за эти две минуты его огромные мышцы потребовали бы столько энергии, сколько не нашлось бы во всем его организме.
Беговая дорожка или штанга?
Когда мы встаем на беговую дорожку с целью увеличить расход энергии в организме, мы прицельно тренируем выносливые мышечные волокна. Сначала, пока мы еще совсем физически не подготовленные, это значительно повышает расход энергии, так как наши ранее практически отсутствовавшие мышцы просто принимаются быстро расти. И, само собой, уже в первую неделю мы видим результат на наших весах. Однако через некоторое время наши выносливые мышечные волокна, понимая, что нагрузка стала постоянной, начинают к ней адаптироваться, перестраивать свой метаболизм и раз за разом повышать КПД. Соответственно, изначально высокий расход энергии заметно снижается, и стрелка весов в конце концов останавливается.
Более того, эти выносливые мышечные волокна – опять же из-за своей невероятной экономичности и энергоэффективности – делают очень небольшой вклад в базовый метаболизм. Они и при интенсивной работе чрезвычайно экономно расходуют энергию, что уж говорить о состоянии покоя. И именно благодаря всему этому наши предки смогли передать нам эстафетную палочку эволюции, а не исчезнуть с лица земли из-за дефицита пищевых ресурсов. Ведь с таким крайне экономным мышечным аппаратом они могли долгое время активно перемещаться в поисках пищи даже в условиях длительного дефицита энергии.
А вот если мы, не забывая, конечно, и о беговой дорожке, начнем нагружать свои мышцы тяжелыми весами, мы будем стимулировать рост сильных мышечных волокон. Через некоторое время процент таких мышц достигнет критической точки, после которой произойдет скачкообразное повышение базового метаболизма. Наш организм даже в состоянии покоя (!) начнет потреблять намного больше энергии. Парадоксально, но факт: нагружая свои сильные мышцы всего несколько раз в неделю по 40–60 минут, мы обеспечиваем постоянное сжигание дополнительной энергии 24 часа в стуки! На самом деле этому приятному для нас парадоксу есть простое объяснение.
Дело в том, что большинство людей не имеют генетической предрасположенности к формированию большого числа сильных мышечных волокон. Наоборот, у нас в массе слабые или средние силовые данные. И связано это именно с тем, что сильные мышечные волокна для наших предков были не благом, а смертельной угрозой. Польза от них была очень условной, так как в своей истории мы редко сталкивались с большими тяжестями или со значительными статичными нагрузками и нам гораздо полезнее было иметь выносливые мышцы для длительных марафонских нагрузок. А вот вред был очевиден – силовая мускулатура поглощала бы огромное количество энергии, причем не только в момент самой нагрузки, но, что самое страшное, и все оставшееся время вследствие своего высокого базового метаболизма.
И поэтому совершенно справедливо естественный отбор оставлял в живых особей с преобладанием выносливых мышечных волокон и безжалостно расправлялся с "силачами". То, что приводит к экономии энергии и эффективному ее использованию, абсолютно соответствует течению эволюции и максимально поощряется. То, что ей противоречит, – беспощадно уничтожается.
Когда мы встаем на беговую дорожку и тренируем сердечно-сосудистую систему, органы дыхания и выносливые мышечные волокна, это в конечном итоге приводит к возрастанию энергоэффективности организма. Когда эти системы достигают максимальной тренированности, мы тратим минимально возможное количество энергии на выполнение единицы работы, а наш базовый метаболизм при этом может даже снижаться (!) по сравнению с метаболизмом нетренированных субъектов. В данном случае мы органично движемся в русле эволюции. И поэтому поддержание себя в оптимальной физической форме не будет стоить нам особых усилий – достаточно всего раз в одну-две недели давать себе продолжительную беговую нагрузку.
Если же мы начинаем нагружать и заставляем расти сильные мышечные волокна, мы тем самым резко уменьшаем энергетическую эффективность организма. Во-первых, такие мышцы сжигают намного больше энергии по сравнению с выносливыми мышечными волокнами. Для примера вернитесь еще раз к таблице 1 и сравните затраты энергии при очень быстром беге (около 1000 килокалорий в час) и при циклических силовых упражнениях (около 500 килокалорий в час). Казалось бы, при быстром беге сжигается в два раза больше энергии, но это только на первый взгляд. Бежать с такой скоростью большинство людей сможет не более 10–15 минут, после чего они будут чувствовать себя совершенно выдохшимися. А вот заниматься с тяжелыми весами мы без видимого утомления сможем и 40, и даже 60 минут. То есть расход калорий во время подобной силовой тренировки будет в итоге, наоборот, в два раза выше, чем при беге. И происходит это именно потому, что сильные мышцы крайне неэффективно расходуют энергию. Они работают далеко не на пределе своих возможностей, по этой причине мы почти не устаем, и итоговый расход энергии оказывается значительно более высоким, чем в случае быстрого бега, когда наши мышцы трудятся буквально на износ.
Во-вторых, и это самое важное, поскольку большой объем силовой мускулатуры является для большинства людей генетически и эволюционно противоестественным, то все, что мы "натренируем" свыше эволюционной нормы, будет для нашего организма чуждым и лишним. Это заставит его выделить незапланированные энергетические ресурсы для поддержания такого совершенно неожиданного "довеска". Понятное дело, что расход энергии и, главное, базовый метаболизм резко возрастут.
В таблице 2 можно более подробно рассмотреть зависимость величины базового метаболизма от соотношения объемов мышечной и жировой тканей. Для этого мы воспользовались формулой Кетча–Макардла. Согласно ей, величина базового метаболизма равна массе тела без учета объема жировой ткани (в кг), умноженной на коэффициент 21,6, к которой далее еще прибавляется поправочный коэффициент 370. (Если вы захотите вычислить величину своего индивидуального базового метаболизма, то для расчета удельного веса жировой ткани в своем организме можно воспользоваться напольными весами с функцией анализа состава тела).
При внимательном анализе этой в сущности очень простой формулы можно сделать один крайне важный в практическом смысле вывод. Наш базовый метаболизм (если не брать во внимание какие-то патологические или экстремальные состояния) на самом деле зависит исключительно от соотношения жировой и мышечной массы. Не от пола, не от возраста – как многие привыкли думать и отчасти этим себя оправдывать, – а от соотношения этих двух параметров. И то, что у женщин или у пожилых людей базовый метаболизм заметно меньше, следствие лишь того, что, и у тех и у других процент мышечной массы намного меньше. На самом деле это очень хорошая новость, ведь на пол и возраст мы повлиять никак не можем, а вот объем мышечной ткани – производное наших усилий.
Но давайте опять вернемся к формуле расчета базового метаболизма и на всякий случай проверим ее правильность. Так вот, согласно ей, у среднестатистической женщины с массой тела, равной 70 кг, и удельным весом жира в организме, составляющем 30 %, свободная от жира масса тела составит: 70 кг х 70 % = 49 кг. А базовый метаболизм в таком случае будет равен: (49 кг х 21,6) + 370 = 1428 килокалорий. То есть мы получили те самые среднестатистические 1500 килокалорий, о которых пишут в руководствах и о которых мы тоже много говорили в начале этой книги. Значит, формула верна!
Теперь представим себе, что у нас есть пять человек одного возраста и с одинаковым весом в 80 кг. При этом один из них – профессиональный силовой атлет с долей жира не более 5 %, второй – легкоатлет с долей жира 10 %, третий – обычный человек без лишнего веса и с долей жира 20 %, четвертый – человек с небольшим избыточным весом и долей жира 30 % и, наконец, пятый – человек с патологическим ожирением и долей жира более 50 %.
Таблица 2. Динамика базового метаболизма (рассчитанного по формуле Кетча–Макардла) у людей с одинаковой массой тела (80 кг), но с разным соотношением объемов жировой и мышечной тканей.
Как видно из таблицы, наиболее высокие показатели базового метаболизма обеспечиваются преимущественно за счет силовых мышц, поскольку выносливые мышцы не могут расти свыше какого-то своего предельного объема, ибо в противном случае возникнет конфликт с возможностями очень эффективного, но медленно работающего энергетического аппарата выносливых мышечных волокон. Данный аппарат просто в силу своего биохимического устройства не сможет выдавать энергии больше некоего максимального количества в единицу времени, и этим количеством будет определяться предельно возможная мышечная масса (именно поэтому, например, все марафонцы по своему телосложению очень похожи друг на друга).
Но, главное, обратите внимание на то, какой колоссальной может быть разница в базовом метаболизме у людей с выраженной силовой мускулатурой по сравнению с лицами, страдающими ожирением. Почти 800 килокалорий! А это значит, что если обоих посадить на сутки перед одним и тем же телевизором и заставить заниматься одним и тем же ничегонеделанием, суточный расход энергии у атлета все равно будет намного больше – на эти самые фантастические 800 килокалорий! Если же позволить им двигаться, то разница становится совершенно неприличной.
Вот и получается, что жировая ткань – это не просто резервуар запасной энергии, но совершенный энергосберегающий механизм. Чем больше у нас в организме жира, тем меньше мы тратим энергии за счет базового метаболизма, а чем меньше наши энергетические траты, тем больше излишек свободной энергии и тем быстрее увеличивается объем жировой ткани. Чем быстрее увеличивается удельный вес жира в организме, тем меньше мы способны двигаться, а чем скромнее двигательная нагрузка, тем меньше объем мышечной ткани и тем больше снизится наш базовый метаболизм. Просто поразительное энергосбережение!
Качать бицепс – это же так неестественно!
Искусственно поддерживая большой объем сильной мышечной ткани, круглосуточно "жгущей" нашу энергию, мы очевидно идем против эволюции. И, само собой, наш организм будет сопротивляться этому. Под любым предлогом он попытается в буквальном смысле уничтожить эти лишние мышечные волокна, чтобы они не тратили драгоценную энергию, а, наоборот, ее отдали, ведь огромный запас мышечного белка можно быстро сжечь с образованием энергии. Чтобы этого не допустить, нам нужно нагружать свои сильные мышцы практически постоянно, все время сохранять физическую форму и, главное, высокий расход энергии и высокий базовый метаболизм.
Но зато благодаря этим усилиям мы, условно говоря, приобретаем новый орган, который абсолютно антиэволюционно, крайне неэкономно и в очень больших масштабах начинает "жечь" нашу энергию. Причем 24 часа в сутки. Более того, для поддержания работы этого "органа" нам придется не только изматывать себя в тренажерном зале, но и перейти на преимущественно белковое питание, необходимое для строительства и поддержания мышц. А это, как мы говорили выше, еще один весьма существенный фактор повышения базового метаболизма.