Тело человека представляет собой загадку упорядоченного хаоса. Ежесекундно каждая из 37 триллионов клеток усердно работает, потребляя питательные вещества, синтезируя новые молекулы и выполняя множество других задач, поддерживая жизнедеятельность организма. Вся эта активность требует огромного количества энергии. Наш метаболизм – это совокупность процессов получения и выделения энергии, которую мы ежедневно расходуем (калории, которые мы сжигаем). Источником энергии для организма служит пища, которую мы едим. При сжигании питательных веществ в топках биохимических реакций и образуется энергия, потребности в которой регулируются нашим метаболизмом.
Энергетический бюджет
Эволюционные биологи часто думают о метаболизме, как об энергетическом бюджете организма. Основные жизненные задачи, включая рост, размножение, восстановление клеток и тканей, поддержание функций органов и систем – всё это требуют энергии. И каждая живая особь должна сбалансировать свой обмен веществ, грамотно затрачивая энергетическую валюту организма – калории.
Человек является ярким примером такого эволюционного «бухгалтерского» учёта в действии. Черты, отличающие нас от наших предков – человекообразных обезьян, включая большой головной мозг, крупных детёнышей и значительную продолжительность жизни требуют большое количество энергии. Мы оплачиваем некоторые из этих затрат, тратя меньше на функционирование пищеварительной системы, поскольку обладаем более коротким кишечным трактом и меньшим объёмом печени. Но при этом у людей увеличены скорость метаболизма и размер энергетического бюджета. Обладая большим размером тела, человек потребляет и ежедневно сжигает больше калорий, чем любая обезьяна. Это факт: наши клетки эволюционировали, чтобы работать усерднее.
Трудности подсчёта
Объём работы, которую выполняет наш организм, меняется с возрастом, активность наших клеток сначала возрастает, а затем ослабевает к периоду старости. Проведённый анализ изменений в метаболизме на разных этапах развития мог бы обеспечить как лучшее понимание работы, которую выполняют наши клетки в каждом возрастном периоде, так и меняющиеся потребности в калориях. Но получить чёткий аудит метаболизма на протяжении всей человеческой жизни до совсем недавнего времени было очень трудно.
Очевидно, что взрослым требуется больше калорий, чем младенцам — у более крупных людей больше клеток, выполняющих больше работы, поэтому они сжигают больше энергии. Мы также знаем, что пожилые люди, как правило, едят меньше, хотя в преклонном возрасте часто характерна потеря массы тела, особенно мышечной. Но если мы хотим знать, насколько активны наши клетки и ускоряется или замедляется ли метаболизм по мере того, как мы растём и стареем, нам нужно разделить влияние возраста и размера тела, что весьма непросто. Для этого необходима большая выборка с людьми всех возрастов, измеренная одними и теми же методами. В идеале требуется учитывать показатели общего ежедневного расхода энергии и полный подсчёт потребляемых за день калорий.
Что в реальности?
Учёные измеряют скорость метаболизма в состоянии покоя уже более ста лет, и есть некоторые доказательства более быстрого метаболизма у детей и более медленного метаболизма у пожилых людей. Однако это только часть энергозатрат. В состоянии покоя на метаболизм приходится около 60% калорий, сжигаемых в течение 24 часов. Базовый метаболизм не включает энергию, которая тратится на физические упражнения и другую активность.
Производители онлайн-калькуляторов заявляют, что они якобы учитывают затраты калорий на занятия спортом, но на самом деле это всего лишь предположение, основанное на нашем собственном весе и физической активности. В отсутствии убедительных доказательств хитрые торговцы, продающие ускорители метаболизма, разработали своего рода мем, который сами же поддерживают и культивируют. Общепринятым является мнение, что метаболизм увеличивается в период полового созревания, а затем постепенно замедляется во взрослом периоде, и особенно при менопаузе. А также, что у мужчин он быстрее, чем у женщин. Однако ни одно из этих утверждений на самом деле не основано на реальной науке.
Новые методы
Герман Понцер с группой единомышленников начали заполнять этот пробел в научном знании. В 2014 году Джон Спикман, исследователь метаболизма из лабораторий Абердинского Университета в Шотландии и Китайской Академии наук в Шэньчжэне, организовал международную кампанию по разработке базы данных метаболизма человека. Важно отметить, что эта база данных будет сосредоточена на общих ежедневных затратах энергии, измеренных с использованием метода двойной маркировки воды, методики, заключающейся в отслеживании изотопов, которая оценивает количество углекислого газа, вырабатываемого организмом (а, следовательно, количество сожжённых калорий) в течение одной–двух недель. Вода с двойной маркировкой является золотым стандартом для определения ежедневных затрат энергии, однако это очень дорогостоящее и трудоёмкое исследование – проведение изотопного анализа требует наличия специализированной лаборатории. Поэтому, несмотря на то, что этот метод существует уже несколько десятилетий, число подобных исследований до сих пор ограничено. Тем не менее уже было проведено более 6400 измерений энергозатрат людей, начиная от младенцев всего восьми дней отроду и заканчивая мужчинами и женщинами в возрасте 90 лет.
Создание метаболической карты
В 2021 году после многих лет совместных усилий вышло в свет первое всеобъемлющее исследование, демонстрирующее влияние возраста и размера тела на ежедневные затраты энергии. Как и предполагалось ранее, учёные обнаружили, что скорость метаболизма растёт с увеличением объёма тела: большие люди сжигают больше калорий. Так же было установлено, что масса тела пересчитанная без учёта жира, является единственным наиболее верным показателем ежедневных затрат энергии. И в этом есть здравый смысл. Адипоциты (жировые клетки) не так активны, как клетки печени, мозга и других тканей и не вносят большого вклада в ежедневные энергетические расходы. На основе тысяч измерений была чётко установлена связь между массой тела и скоростью метаболизма, и исследователям удалось, наконец, проверить, был ли метаболизм в каждом возрастном периоде быстрее или медленнее, чем ожидалось изначально, но уже с поправкой на размеры тела.
Результаты стали настоящим откровением и первой чёткой картой метаболизма на протяжении всей человеческой жизни. Было обнаружено, что с точки зрения обмена веществ младенцы рождаются, как крошечные взрослые, что отражает их развитие, как часть энергетического бюджета их матери, с которой они были связаны посредством плаценты. Однако в течение первого года жизни метаболизм стремительно ускоряется, и к своему первому дню рождения дети сжигают на 50% больше энергии, чем можно было бы ожидать исходя из роста и веса. Их клетки работали гораздо интенсивнее, чем клетки взрослых людей, усердно трудясь над ростом и развитием.
Исследования, измеряющие поглощение глюкозы мозгом в детском возрасте, показали, что значительная часть этой работы связана с ростом нейронов и развитием синапсов. Развитие других органов и систем, несомненно, также вносит свой вклад в общее количество энергозатрат. Метаболизм остаётся повышенным в детском возрасте, постепенно замедляясь в подростковом периоде, достигая уровня взрослого человека примерно к 20 годам. Скорость обмена веществ мальчиков снижается более плавно, чем у девочек, что согласуется с их более медленным развитием, но в период полового созревания ни у юношей, ни у девушек, как ни удивительно, не наблюдается резкого скачка.
Сюрпризы исследования
Возможно, самым большим сюрпризом стала стабильность нашего метаболизма во взрослом возрасте. Ежедневные затраты энергии остаются на удивление стабильными в возрасте от 20 до 60 лет. Никакого замедления в среднем возрасте, никаких изменений в связи с менопаузой не происходит. Поэтому увеличение веса, с которым многие люди сталкиваются во взрослом возрасте, никак нельзя списывать на снижение обмена веществ.
Герман Понцер говорит: «Будучи мужчиной за 40, я отчасти верил в распространённое мнение о том, что с возрастом обмен веществ замедляется. Моё тело определённо чувствует себя иначе, чем 10 или 20 лет назад. Но это похоже на охоту на снежного человека, когда вы смотрите, но там ничего нет. То же самое касается широко разрекламированных метаболических различий между мужчинами и женщинами».
В среднем у женщин ежедневные затраты энергии ниже, но это только потому, что женщины, как правило, меньше ростом и их бо́льшая по сравнению с мужчинами часть массы тела представлена в виде жировой ткани.
Если сравнить мужчин и женщин с одинаковой массой тела и идентичным процентным содержанием жира в организме, то разница в обмене веществ исчезнет.
Учёные действительно обнаружили снижение метаболизма с возрастом, но этот эффект не проявляется, пока человеку не исполнится 60. После шестидесятилетия метаболизм замедляется примерно на 7% за декаду. К тому времени, когда мужчины и женщины достигают возраста 90 лет, их ежедневные расходы становятся в среднем на 20–25% ниже, чем у 50-ти летних взрослых. Такие результаты стало возможно получить после того как исследователи учли поправку, связанную с размером тела и процентом жировой ткани. Снижение расходов энергии в этом возрасте связано с потерей веса, в том числе за счёт снижения мышечной массы. Конечно, как и во всех возрастных группах, существует значительная индивидуальная вариабельность, но общая тенденция является очевидной. Поддержание более быстрого метаболизма в пожилом возрасте может быть признаком хорошего состояния здоровья в этом периоде и, возможно, защищать от болезней сердца, деменции и других возрастных заболеваний. После появления метаболической карты перед учёными открывается совершенно новые перспективы как фундаментальных исследований метаболизма, так и медицинских аспектов поддержания здоровья с возрастом.
Сегодня на планете проживает восемь миллиардов человек. Мы научились увеличивать энергетические бюджеты цивилизации, используя ископаемое топливо, изменяющийся климат и, наводняя наш мир дешёвыми продуктами питания. Калории теперь стали настолько доступны, что очень немногие из людей проводят свои дни в поисках пищи. Этот масштабный сдвиг образа жизни стал благом для человечества и положил начало коллективному творчеству, позволив многим посвятить свою жизнь карьере художников, врачей, учителей, учёных – целому ряду профессий, не связанных с производством продуктов питания. Однако теперь, исключив из уравнения жизни естественный отбор и создав свою собственную странную нишу далёкую от законов, управляющих остальным миром природы, люди в своей эволюции могут рассчитывать только на самих себя.
Платформа Дзен по определённым причинам меняет алгоритмы показов. Если вы уверены, что подписаны на канал рекомендуется проверить это в связи с возможной автоматической отпиской.
Также материалы по теме «Человек и его здоровье»: