ОСТАННІЙ ПОДКАСТ
Підписуйся на найнауковішу розсилку!
І отримуй щотижневі новини науки і технологій

    Ми під'їдаємо крихти cookies за вами. Навіщо це нам?

    Читати

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Повідомлення успішно надіслано

    Для пошуку
    введіть назву запису
    Людина — 08.09.20
    ТЕКСТ: Євгенія Лошкарьова
    Ілюстрації: Каталіна Маєвська
    Ми любимо тексти без помилок. Якщо ви все ж таки щось знайшли, виділіть фрагмент і натисніть
    Ctrl+Enter.
    Їжа для мозку: на що наш організм витрачає енергію

    Розповідаємо, на що наш організм витрачає енергію і чому деякі дієти погано працюють. А ще ‒ скільки треба їсти вагітним і як дізнатися оптимальну кількість калорій для себе (спойлер: це дуже непросто).

    Зустріч Товариства з вивчення ожиріння 2007 року у Новому Орлеані видалась спекотною. Ще б пак, адже  британський дослідник з промовистим прізвищем Джон Спікмен  розкритикував теорію економного генотипу (thrifty genotype), що з моменту появи у 1960-х роках встигла стати класичною в еволюційній біології й цілком логічно пояснювала, чому темпи ожиріння серед людської популяції зростають. Її творець, Джеймс Ніл, вважав, що у голодні часи краще виживали ті наші предки, які легше запасали жир і повільніше його втрачали. З еволюційної точки зору такий генотип давав більше шансів вижити у період голоду, тому згодом «економних» особин ставало дедалі більше. Тому й у сучасному суспільстві так швидко поширюється ожиріння – адже еволюційно ми схильні запасати жир на «чорний день». Джон Спікмен вказав на низку суттєвих недоліків цієї теорії: періоди тривалого голоду траплялися не так часто, мали недостатню тривалість та недостатню смертність, аби вплинути на відбір генів; немає доказів, що товстіші люди краще переносили голод, адже насамперед гинули особи молодого та похилого віку; спостереження за сучасними племенами, які займаються полюванням та збиральництвом, не виявили, що вони посилено набирають жир у проміжки часу між періодами голоду.  

     

    На противагу теорії економного генотипу, біолог запропонував теорію дрейфувального генотипу (drifty genotype): зміни у генах, завдяки яким ми стали легше накопичувати жир, пов’язані зовсім не з можливістю робити запаси на чорний день, а з тим, що на рівні популяції людству перестали загрожувати хижаки. На цю думку дослідника наштовхнуло вивчення механізмів регуляції маси тіла польових мишей, яке він проводив в Абердинському університеті. Виявилося, що існують як механізми, які дозволяють підтримувати достатній рівень жиру в організмі (щоб мати запас енергії на випадок тривалого дефіциту їжі), так і механізми, які контролюють верхній рівень накопичення жиру, адже з надлишковою жировою масою тварина має набагато більші ризики стати здобиччю хижака. Австралопітеки перебували в постійній небезпеці через хижаків, тому, ймовірно, мали схожі механізми регуляції маси тіла. А от представники Homo erectus (людини прямоходячої) вже володіли вогнем і мали зброю, що дозволяло більш-менш ефективно захищатися від хижаків. Тому необхідність у контролі верхньої межі вмісту жиру в організмі втратила практичне значення для виживання. Як наслідок, відбувся дрейф відповідних генів, і верхня межа рівня жиру в організмі почала розпливатися.1 

     

    Але хоч там як, ніхто не сперечається, що накопичення жиру і, як наслідок, ожиріння, є способом запасати енергію. А от на що ті запаси, зрештою, можна витратити?

     

    Економіка організму

     

    Усі енерговитрати за добу припадають на три компоненти: основний обмін, специфічна динамічна дія їжі та фізична активність.2 Основний обмін недарма має таку назву – адже це витрати на підтримання життєдіяльності. Навіть якщо ми лежимо і нічого не робимо, наші органи все одно працюють: серце б’ється, легені дихають, нирки фільтрують кров, печінка виконує своє численні функції тощо.   

     

     Найбільше енергії потребують тканини серця та нирок (440 ккал на кг на добу). Проте важать ці органи лише 300 г (на прикладі чоловіка вагою 70 кг), тому витрачають 8-9% енергії основного обміну. Найбільше ж споживають енергії печінка (21%), мозок (20%) та м’язи (22%). М’язи, навіть якщо ми не рухаємося, все одно вимагають енергії на своє утримання. І хоча це наче не багато – 13 ккал на 1 кг м’язової тканини, але вони беруть кількістю. У стандартного чоловіка вагою 70 кг їхня вага становить 28 кг, тому й виходить суттєво.2 Більша м’язова маса та маса органів – одна з головних причин того, чому у чоловіків основний обмін зазвичай більший, ніж у жінок. Жирова тканина, яку в останні десятиліття відносять до органів ендокринної системи3 (адже адипоцити – жирові клітини – синтезують гормони та інші біологічно активні речовини), теж споживає енергію у стані спокою. Небагато порівняно із іншими – 4,5 ккал на кілограм – проте й маса жирової тканини зазвичай більша, ніж маса внутрішніх органів. В середньому енерговитрати жирової тканини становлять 4-5% від основного обміну. Отримувати життєво важливі сервіси 24/7 у режимі нон-стоп – то дороге задоволення, тому у стандартної малоактивної людини на основний обмін припадає 60-80% від усіх добових енерговитрат. На прикладі того самого чоловіка з масою тіла 70 кг – це 1680 ккал на добу на основний обмін при добових енерговитратах 2400-2800 ккал.2

     

    Основний обмін не є сталою величиною для конкретної людини. Він може як збільшуватися, так і зменшуватися залежно від умов. На його величину впливають як коливання маси тіла і окремих її компонентів (м’язи, жирова тканина, органи), так і функціональні зміни, зокрема викликані коливанням рівнів гормонів щитоподібної залози та наднирників. У жінок наприкінці менструального циклу основний обмін збільшується на 100-300 ккал на добу4 – до речі, це одна із причин підвищення апетиту у цей період. А от під час вагітності, навпаки, основний обмін дещо уповільнюється на ранніх термінах (природа діє за принципом «найкраще – дітям»). Лише на 2-3 триместрі основний обмін зростає, в середньому на 300 ккал на добу в останньому триместрі.2 Таку кількість енергії містить 45 г волоських горіхів або ж невеликий (100-150 г) шматок піци.5  Тому рекомендація під час вагітності «їсти за двох» не має під собою наукового підґрунтя.

     

    Впливає на основний обмін і температура – як тіла, так і довкілля. Підвищення температури тіла на 1° С супроводжується його зростанням на 13-15%. А от щодо температури довкола, то мінімальні значення основного обміну спостерігаються за температури 26°С. Підвищення або зниження температури призводить до зростання інтенсивності метаболічних процесів2.

    Основний обмін зменшується під час тривалого голодування – організм вмикає «режим виживання» і починає економити енергію. Тому дієти із занадто низькою калорійністю (нижчі за основний обмін) призводять до уповільнення основного обміну та не є ефективними у довгостроковій перспективі.

    Також основний обмін зменшується із віком. Це пов’язують як зі зменшенням м’язової маси, так і зі зменшенням маси мозку, адже він витрачає у 18,5 разів більше енергії на одиницю маси,  ніж м’язи у стані спокою.2

     

    Дізнатися точні цифри свого основного обміну без спеціальних досліджень важко, адже численні таблиці його визначення на основі даних про зріст, масу тіла, вік та стать містять лише усереднені нормативні дані. Більш точні значення можна отримати на підставі даних про склад тіла, зокрема кількості безжирової (кістки, органи, м’язи) та жирової маси тіла. Більшість приладів для визначення складу тіла мають опцію автоматичного розрахунку основного обміну на основі цих параметрів, проте ці значення також не дуже точні, адже не враховують функціональні особливості, які можуть вплинути на основний обмін, зокрема, коливання гормонів або генетичні особливості. Наразі одним із найточніших методів є непряма калориметрія – основний обмін обчислюють на підставі даних про споживання кисню у стані спокою, для цього людина має 15-30 хвилин лежати у розслабленому стані й дихати у спеціальну маску, яка під’єднана до газоаналізатора. Існує і пряма калориметрія – у спеціальній камері фіксують виділення тепла тілом людини, проте через складність проведення таких досліджень у практиці таке обладнання є лише у декількох дослідницьких центрах у світі.2

     

    Це треба перетравити

     

    Наступна стаття витрат має складну назву – специфічна динамічна дія їжі. Ці витрати йдуть на перетравлення та засвоєння їжі й залежать і від кількості спожитої їжі, і від її якісного складу. Найбільше енергії потребують білки – до 40% від власної калорійності. Вуглеводи – 5-10%, а жири – найменше, 3-5%. Це пов’язано із тим, що далі із амінокислот синтезуються білки нашого організму, частина вуглеводів йде на синтез глікогену, а жир у клітинах накопичується без суттєвих енерговитрат.4

     

    А от продуктів із так званою «від’ємною» калорійністю – це коли буцімто на перетравлення продукту треба більше енергії, ніж він містить у собі, – не існує.

     

    Загалом при змішаному харчуванні на специфічну динамічну дію їжі припадає 6-10 % від добових енерговитрат.4

     

    До сьомого поту

     

    Отже, органи працюють, їжа перетравлюється, тепер настав час і розім’ятися.  Остання стаття витрат припадає на фізичну активність. Вона може бути як пов’язаною із вправами, так і побутовою. Виділяють також спонтанну фізичну активність – це коли людина буквально не може всидіти на місці та ходить колами по кімнаті, дригає кінцівками або крутиться на стільці. Кількість кілокалорій, які можна витрати під час фізичної активності, залежить від її інтенсивності та маси тіла того, хто її виконує. Це, за своєю суттю, чиста фізика – що більша маса об’єкта, то більше енергії треба докласти для його переміщення. Так, за умови однакових вихідних умов, людина вагою 50 кг за годину бігу зі швидкістю 6,4 км/год витрачає 300 ккал, а вагою 80 кг – вже 480 ккал.6

     

    Але й після завершення тренування організм може спалювати більше калорій, ніж у стані спокою. Як після силових, так і після тренувань на витривалість, основний обмін може бути підвищеним до 48 годин після завершення тренування. Вчені пов’язують такий ефект з підвищенням активності симпатичної нервової системи та посиленням білкового обміну.2

     

    Втім, певні фактори можуть стимулювати так званий адаптивний термогенез – це коли у відповідь на певний подразник відбуваються зміни у виділенні тепла (підвищення або зниження), а отже, і у витраті калорій. Тимчасове посилення термогенезу (виділення тепла) може тривати від декількох годин до декількох діб. Викликати його можуть зміни температури навколишнього середовища, стрес, прийом певних медикаментів тощо. Нідерландський дослідник Сандер Віджерс з колегами дійшов висновків, що індивідуальні відмінності у адаптивному термогенезі  можуть суттєво сприяти надлишковій вазі та ожирінню.4

     

    Отже, енергію, яку ми отримуємо із їжі (та досить легко можемо запасати у вигляді жиру), наше тіло використовує на підтримання життєдіяльності, перетравлення їжі та фізичну активність. А якщо ви не професійний спортсмен, то найбільшу кількість енергії ваш організм витрачає якраз на підтримання процесів життєдіяльності (основний обмін). Із віком це кількість енергії знижується, тому адекватні фізичні навантаження не тільки допомагають витрачати зайві калорії, але й дозволяють запобігти віковій втраті м’язової маси та уповільненню обміну.

    ТЕКСТ: Євгенія Лошкарьова
    Ілюстрації: Каталіна Маєвська
    Посилання
    Статті
    Наука
    Екологічно чиста отрута: уривок з книжки «Зоологічна екскурсія супермаркетом»

    Чому краще утриматися від «дикого» промислу морепродуктів, особливо у водоймах, де цвіте вода?

    Наука
    Передумови приходу диктаторів до влади: Італія, Німеччина, РФ

    Що стало передумовами приходу диктаторів до влади на прикладі фашистської Італії, нацистської Німеччини та путінської росії? Розповідає співавтор і ведучий каналу «Історія Без Міфів» Владлен Мараєв.

    Людина
    Як кожен з нас може подякувати військовим і допомогти їм з адаптацією

    Як змінюється світосприйняття військових і що ми можемо зробити, аби висловити їм вдячність і допомогти в адаптації до мирного життя?

    Біологія
    Не тільки в історії. Який слід залишить війна в наших генах

    Як війни, голод та важкі психологічні травми залишають слід у геномі людини й чи можемо ми на це якось повпливати?

    Космос
    Що таке сонячні плями і чи впливають вони на людей

    Чи можуть спалахи на Сонці та магнітні бурі провокувати погане самопочуття в людей?

    Ідеї
    Пропаганда у російському кіно

    Як кіно стало частиною пропагандистської та політичної ідеології росії та чи можна якось дати цьому раду?