Белки расщепляются на аминокислоты. Организм использует их как строительный материал для восстановления тканей, а излишек отправляет на хранение. Жиры напрямую усваиваются организмом. Углеводы расщепляются на составные части, то есть на разные формы сахара. Белки, жиры и углеводы дают телу энергию, то есть калории, но они совершенно по-разному влияют на процесс обмена веществ. Что, в свою очередь, приводит к разным гормональным стимулам.
Уменьшение калорийности не является основным фактором успешного снижения веса
Почему появляется лишний вес? Чаще всего говорят, что переизбыток калорий приводит к ожирению. Рост проблемы ожирения в Соединенных Штатах Америки с 1971 по 2000 годы связывают с увеличением суточного потребления калорий на 200300 единиц (1). Однако необходимо помнить, что корреляция не означает, что есть причинная зависимость.
Более того, корреляция между появлением лишнего веса и возросшими объемами потребляемых калорий не так давно получила опровержение (2). За время работы Национальной программы проверки здоровья и качества питания (NHANES), проводимой с 1990 по 2010 годы, исследователям не удалось установить связь между увеличением количества потребляемых калорий и лишним весом. Проблема ожирения ежегодно возрастает на 0,37 %, при этом объем потребляемых калорий остается достаточно стабильным. В среднем в сутки женщины стали потреблять немного больше калорий, сместившись с 1761 ккал до 1781 ккал. А мужчины, наоборот, стали есть меньше калорий, и теперь их средний показатель изменился с 2616 ккал до 2511.
Эпидемия ожирения в Великобритании развивается параллельно эпидемии в Северной Америке. И снова связь между повышением количества калорий и килограммов не было установлена (3). По данным британских исследователей, ни объем потребляемых калорий в целом, ни количество пищевых жиров в частности не соответствует степени развития ожирения. То есть причинно-следственная связь между ними отсутствует. В действительности количество потребляемых калорий снизилось, а показатели ожирения возросли. Другие факторы, в том числе источники потребляемых калорий, претерпели изменения.
Одна калория оливкового масла не равна одной калории сахара. Эти продукты запускают разные гормональные и обменные реакции, поэтому нет смысла просто считать калории.
Мы можем воспринимать свое тело как ручные весы для измерения количества калорий и представлять, что перевес одной из чаш весов со временем приводит к накоплению лишнего жира.
Потребляемые калориисжигаемые калории = количество жира
Если объем сжигаемых калорий сохраняется стабильным, то уменьшение объема потребляемых калорий должно привести к похудению. Первый закон термодинамики гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена внутри изолированной системы. Этот закон часто вспоминают, чтобы доказать легитимность модели потребляемые калории/сжигаемые калории. Выдающийся исследователь проблемы ожирения Жюль Хирш из опубликованной в 2012 году статьи в Нью-Йорк Таймс дает следующее объяснение (4):
«Существует строгий закон физикипотребленная энергия точно равняется числу калорий, покидающих систему, когда запасы жира остаются неизменными. Калории покидают систему, когда пища расходуется на нужды организма. Чтобы снизить толщину жировой прослойки, похудеть, необходимо сократить потребление калорий, или повысить физическую активность, или сделать и то и другое. Это утверждение справедливо для любых источников калорий, будь то тыква, арахис или фуа-гра».
Но закон термодинамики невозможно применить к биологии человека по той простой причине, что тело не является изолированной системой. Энергия постоянно поступает и расходуется. Принятие пищи, поведенческий акт, который в данном случае вызывает у нас наибольший интерес, помещает энергию в систему. Энергия пищи выводится из организма в виде испражнений. Я целый год изучал в университете термодинамику и могу вас уверить, что во время всего курса преподаватель ни разу не упоминал ни калории, ни лишний вес.
Если мы сегодня съели на 200 ккал больше, то ничто не мешает организму превратить эти лишние калории в тепло. Или 200 ккал выйдут вместе с продуктами жизнедеятельности. Или, возможно, печень использует добавочные 200 килокалорий. Мы фанатично увлекались подсчетом потребляемых калорий, не подозревая, что их расход имеет куда большее значение.
Что определяет энергетическую производительность системы? Предположим, человек употребил 2000 ккал химической энергии (еды) в течение дня. Какой будет метаболическая судьба этих 2000 ккал? К потенциальным возможностям их расходования относятся:
производство тепла;
производство белка;
формирование костей;
формирование мышц;
когнитивные процессы (мозг);
увеличение частоты сердечных сокращений;
усиление сокращений сердца;
упражнения/физические нагрузки;
детоксификация (печень);
детоксификация (почки);
пищеварение (поджелудочная железа и кишечник);
дыхание (легкие);
дефекация (кишечник и прямая кишка) и
производство жира.
Мы ничего не имеем против, когда энергия превращается в тепло или используется для строительства белка. Но мы совершенно не согласны с тем, чтобы энергия превращалась в жир. У организма есть практически бесконечное количество возможностей сжечь дополнительную энергию вместо того, чтобы отправлять ее в жировые депо.
С позиции уравнения энергетического баланса (поглощаемые/сжигаемые калории) получается, что накопление и сжигание жира не регулируется гормонами. То есть накопление жира и похудение управляются сознанием. Но так не работает ни одна система организма. Каждая система человеческого тела находится под контролем гормонов. Тиреоидная (щитовидная), паратиреоидная, симпатическая, парасимпатическая, респираторная, кровеносная, печеночная, почечная, желудочно-кишечная и надпочечниковая системы регулируются гормонами. Подкожный жир не является исключением. В организме работают несколько систем, которые контролируют вес тела человека.
Легче следить за приходом калорий, чем за их расходом. Нельзя заранее сказать, отложит ли их организм в виде жира, превратит в тепло или выведет с продуктами жизнедеятельности.
Проблема аккумуляции жираэто прежде всего проблема распределения энергии. Переизбыток энергии направляется на хранение в жировую ткань вместо того, чтобы, например, превратиться в тепло. Большая часть энергетического обмена находится под автоматическим контролем. Только физические упражнения являются сознательным фактором расходования энергии. Например, мы не можем решить, сколько энергии хотим потратить на формирование костей, а сколько отправить на хранение в жировую ткань. Так как метаболические процессы невозможно точно рассчитать, то предполагают, что они всегда протекают достаточно стабильно. В частности, принято считать, что сжигаемые калории не изменяются вслед за потребляемыми калориями. Мы предполагаем, что они являются независимыми переменными.
Давайте проведем аналогию. Возьмем денежные доходы и расходы. Предположим, вы обычно зарабатываете 100 000 долларов в год. Если доходы вдруг сократятся до 25 000 долларов в год, то что случится с расходами? Вы будете продолжать тратить в год по 100 000 долларов? Скорее всего, вы не настолько глупы, чтобы довести себя подобными действиями до банкротства. Вы сократите расходы до 25 000 в год, чтобы сбалансировать свой бюджет. Доходы и расходы являются взаимозависимыми переменными, так как изменение одной переменной приводит к изменению другой.
Давайте применим этот же разумный подход к ожирению. Сокращение потребляемых калорий работает только в том случае, если количество сжигаемых калорий остается стабильным. Но вместо этого происходит другое: вместе с сокращением потребляемых калорий сокращается и расход энергии, вследствие чего лишний вес не уходит. Тело пытается сбалансировать энергетический бюджет. Несколько экспериментов по сокращению калорий, проведенных в прошлом, указывают как раз на подобный исход.
Сокращение калорий: экстремальные эксперименты и неожиданные результаты
Изучить такое явление, как сокращение потребляемых калорий, можно с помощью эксперимента. Нужно пригласить людей, давать им систематически мало еды и наблюдать за тем, как они худеют и затем живут счастливо всю оставшуюся жизнь. Все. Дело закрыто. Созывайте нобелевский комитет. Ешь меньше, двигайся больше и вылечишься от ожирения. Сокращение калорийдействительно лучший способ похудения.
К счастью для нас, такие эксперименты уже провели в прошлом.
Подробное изучение общего расхода энергии в условиях ограниченного потребления калорий было осуществлено в 1919 году в Институте Карнеги в Вашингтоне (5). Испытуемые, добровольно принявшие участие в эксперименте, получали «полуголодный» паек объемом от 1400 до 2100 ккал в сутки. Получаемый объем калорий был меньше обычной суточной нормы почти на 30 %. Кстати многие современные программы похудения и диеты нацелены на такой же пониженный объем потребляемых калорий. Исследователи поставили перед собой задачу выяснить, снизится ли общий расход энергии (сжигаемые калории) в ответ на пониженное потребление энергии (потребляемые калории). Что им удалось пронаблюдать?
Участники эксперимента на 30 % сократили объем затрачиваемой энергии. Перед началом эксперимента средний показатель сжигаемых калорий равнялся 3000 ккал, а под влиянием скудной диеты снизился до 1950 ккал. Уже почти сто лет назад ученым стало доподлинно известно, что количество сжигаемых калорий напрямую зависит от количества потребляемых калорий. Потребление калорий снизилось на 30 %, вслед за этим расход энергии снизился на те же самые 30 %. Энергетический бюджет сбалансирован. Первый закон термодинамики не нарушен.
Несколько десятилетий спустя, в 1944 и 1945 годах, доктор Ансель Кис провел наиболее полный и всесторонний эксперимент по изучению голоданияМиннесотский голодный эксперимент. Результаты эксперимента были опубликованы в 1950 году в двухтомнике «Биология голодающего человека» (6). После Второй мировой войны миллионы людей вынуждены были вести полуголодное существование. Но еще никто не знал о возможных физиологических последствиях голодной жизни, и никто из ученых не брался за их изучение. Миннесотский эксперимент был проведен с намерением изучить обе фазы голодания: ограничение потребляемых калорий и период реабилитации. Полученные знания должны были помочь Европе выйти из кризиса. По завершении эксперимента было написано практическое руководство, в котором подробнейшим образом излагались физиологические аспекты голода и истощения (7).
От лишних килограммов не удастся избавиться, сокращая количество пищи. Почувствовав голод, тело замедлит обменные процессы и экономно будет расходовать запасы топливажира.
Для участия в эксперименте отобрали тридцать шесть молодых мужчин. Средний рост испытуемых был 1,78 м, а средний вес около 69,3 кг. Первые три месяца испытуемые получали нормальное питание со стандартной энергетической ценностью 3200 ккал в сутки. Последующие шесть месяцев участники эксперимента сидели на голодной диете и получали в среднем всего 1570 ккалорий в день. При этом объем потребляемых участниками в течение эксперимента калорий постоянно модифицировался таким образом, чтобы к концу срока каждый из них потерял 24 % от массы своего тела (по сравнению со своим весом в начале эксперимента). Это означало, что человек должен был худеть на 1,1 кг в неделю. По мере развития эксперимента некоторым мужчинам приходилось получать менее 1000 ккал в день, чтобы достичь поставленной цели. Участники эксперимента получали углеводную пищукартофель, репу, хлеб и макароны, чтобы максимально приблизить их рацион к военному времени в Европе. Мясо и молочные продукты поступали очень редко. В дополнение к новой диете в качестве физических упражнений испытуемые проходили пешком по 35 километров в неделю. Вслед за фазой ограниченного поступления калорий шла фаза трехмесячной реабилитации, во время которой голодающим постепенно повышали суточную норму калорий (8).
Даже сам доктор Кис был озадачен всей сложностью эксперимента. Мужчины переживали значительные физиологические и психологические изменения. Самым устойчивым было постоянное чувство холода, которое испытывали все участники эксперимента. Один из них так описывал свое состояние: «Мне холодно. В солнечный июльский день я гулял по городу в рубашке и свитере, чтобы как-то согреться. Ночью мой сосед, который не участвовал в эксперименте и нормально питался, спал поверх простыней, я же лежал, съежившись, под двумя одеялами» (9).
Скорость метаболизма в состоянии покоя снизилась на 40 %. Интересно, что эта цифра схожа с показателями предыдущего эксперимента, где скорость метаболизма сократилась на 30 %. После измерений силы всех участников эксперимента выяснилось, что и эти показатели значительно снизилисьна 21 %. Частота сердечных сокращений также значительно упала: с пятидесяти пяти ударов в минуту до тридцати пяти. Интенсивность работы сердечной мышцы снизилась на 20 %. Средняя температура тела упала до 35 градусов Цельсия (10). Физическая выносливость сократилась вполовину. Упало артериальное давление. Мужчины постоянно чувствовали усталость и головокружение. У них начали выпадать волосы и расслаиваться ногти.
Наравне с физическим упадком психика испытуемых также подвергалась разрушительному воздействию. Мужчины потеряли интерес ко всему, кроме пищи. Они восхищались едой, были одержимы ей. Некоторые участники даже коллекционировали поваренные книги и посуду. Их изводил постоянный неутолимый голод. Некоторые мужчины потеряли способность концентрироваться и вынуждены были покинуть учебные заведения. Несколько раз случались вспышки откровенно невротического поведения.
Давайте еще раз подробно взглянем на то, что с ними творилось. Перед началом эксперимента участники потребляли и сжигали примерно 3000 ккал в сутки. Затем неожиданно для организма они начали потреблять только 1500 ккал в день. Все функции организма, которым требовалась энергия, испытали мгновенный шок и повсеместно снизили свою продуктивность на 30 или 40 %. Нарушение работы всех систем привело к полной катастрофе. Давайте разберем по пунктам:
калории необходимы для согревания тела. Калорий стало не хватать, поэтому температура тела снизилась. Результат: постоянное чувство холода;
калории необходимы сердцу для того, чтобы качать кровь. Калорий стало не хватать, поэтому частота сердечных сокращений снизилась. Результат: замедлился пульс и снизилась интенсивность сердечных сокращений;
калории необходимы для поддержания артериального давления. Калорий стало не хватать, поэтому организм понизил тонус сосудов. Результат: пониженное давление;
калории необходимы для мозга, так как мозгэто метаболически активный орган. Калорий стало не хватать, поэтому когнитивные способности значительно снизились. Результат: апатия и неспособность сконцентрироваться;
калории необходимы для работы опорно-двигательного аппарата. Калорий стало не хватать, поэтому движения тела стали ослабленными. Результат: слабость во время физической активности;
калории нужны для обновления волос и ногтей. Калорий стало не хватать, поэтому волосы и ногти перестали обновляться. Результат: ломкие ногти и выпадение волос.
Тело начинает экономить энергию. Причина такой реакции проста: оно не желает умирать. Что произойдет, если тело будет продолжать затрачивать по 3000 калорий в день, потребляя при этом только 1500 ккал? Запасы жира быстро иссякнут, следом за жиром организм начнет сжигать белки и в итоге человек умрет. Потрясающе. Но тело делает разумный выбор и сокращает потребление энергии до 1500 ккал в день, чтобы сохранить энергетический баланс. Количество сжигаемых калорий может быть даже немного меньше, скажем, 1400 ккал в сутки, для того, чтобы оставить «неприкосновенный запас». Именно так поступает тело.
Теряя вес, вы ощущаете холод и апатиюэто организм включил режим энергосбережения, чтобы пережить трудные времена. Но как только еда вернется, он быстро восполнит недостающее.
Другими словами, тело выключается. Чтобы спасти себя, организм снижает потребление энергии на всех уровнях и во всех системах. Необходимо осознать, что таким способом организм обеспечивает выживание человека в экстремальных условиях.
Да, состояние человека будет никуда не годным, но он все-таки останется жив и сможет рассказать о своих злоключениях. Лучшее, что может сделать организм в стрессовой ситуации, это снизить энергетические затраты. Если организм будет сжигать энергию, которой у него нет, то человек погибнет. Энергетический бюджет должен быть сбалансирован.