немного про МЕТАБОЛИЗМ
Автор Олег Терн- healthlabs.ru
Энергетический баланс
В самом простом выражении идея энергетического баланса в отношении человеческого организма (в соответствии с первым началом термодинамики ) может быть сформулирована в виде уравнения:
Поступление энергии = траты энергии + изменения в энергетических запасах
Энергия в организме запасается в виде энергии связей в химических веществах, а значит, при положительном балансе будет наблюдаться увеличение запасов таких веществ, а при отрицательном — снижение.
Поступление энергии
Происходит за счет питательных веществ — белков, жиров, углеводов (в т. ч. клетчатки), алкоголя.
Ключевой практический вопрос заключается в том, соответствует ли поступление энергии надписям на упаковках продуктов или табличкам с энергетической и питательной ценностью? Ответ на этот вопрос не так прост, как может показаться на первый взгляд. Но точно не такой простой, как «организм не печка, поэтому калорийность в нем не работает». Работает, просто нужно учитывать ряд нюансов. Давайте разбираться.
Строго говоря, некоторое количество энергии поступает не только за счет калорийности питательных веществ, но и за счет температуры самой пищи. Горячий сладкий чай помимо того, что является раствором сахара с соответствующей калорийностью, еще и нагревает тело. Запасти эту энергию напрямую организм не может, но в энергетическом балансе она тоже участвует. Например, зимой это позволяет некоторое количество калорий экономить на обогрев тела, а летом требует дополнительных затрат на охлаждение. И наоборот, если пить много холодной воды, организму понадобится тратить энергию на то, чтобы ее согреть.
Расчетные данные в отношении любой еды берутся усредненными. Два яблока, которые выросли на разных деревьях, могут иметь разный состав и калорийность, и хотя разница совсем уж незначительная, но она есть даже между двумя яблоками с одного дерева. В случае более сложных составных блюд реальная калорийность все больше будет отклоняться от расчетных показателей. Между разными порциями может быть выраженный разброс (больше мяса или больше риса в плове?), хотя средние значения могут быть весьма похожи на табличные данные.
Разные питательные вещества организм усваивает с разной эффективностью. Так, усвояемость некоторых видов животного белка достигает 90-95%, в то же время, растительный белок усваивается на 80-85%; усвояемость жиров обычно достигает 95-97 %, но в некоторых случаях может быть снижена, например, из-за заболеваний органов пищеварения; в зависимости от количества клетчатки в углеводистой пище она может усваиваться на 80-95%.
Сама клетчатка представляет собой смесь углеводов, калорийность которых соответствует калорийности любых других углеводов (4,1 ккал/г), в реальности же большая часть клетчатки не разрушается и проходит пищеварительную систему транзитом, но часть метаболизирует при участии микрофлоры кишечника и усваивается организмом. Реальная калорийность клетчатки составляет примерно 1,2-1,5 ккал/г (иногда указывают до 1,9 ккал).
Во время метаболизма клетчатки бактерии в кишечнике могут производить некоторое количество дополнительных питательных веществ и витаминов. Впрочем, для этого они потребляют другие нутриенты, что тоже проявляется в суммарной усвояемости. Насколько сильно это влияет на обменные процессы — предмет текущих исследований, интерес к этой сфере в последние годы очень большой.
В то же время, если продукт, содержащий клетчатку, подвергнуть термической или химической (ферментные препараты) обработке, количество усвоенных калорий может несколько увеличиться. Собственно, в этом одна из ключевых задач кулинарии — сделать съедобным и легко усвояемым то, что таковым не являлось.
Основной метаболизм — минимальное количество энергии, необходимое для того, чтобы организм мог осуществлять основные жизненные процессы, включая дыхание, кровообращение и восстановление тканей. Есть определенные сложности с определением того, что именно включает в себя основной (или базовый) метаболизм, поэтому в исследованиях часто происходит измерение метаболизма в покое, по сравнению с основным обменом цифра получается на 5-15% больше.
Термический эффект пищи (Thermic effect of food - TEF), или специфическое динамическое действие пищи — повышение энергозатрат организма, обусловленное приемом, перевариванием и усвоением пищи.
Простым языком говоря, это та энергия, которая тратится на переработку пищи, а также на дополнительные метаболические процессы, которые происходят после еды (здесь тоже не все просто, ускорение метаболизма происходит на самых ранних этапах пищеварения, а не просто как следствие поступления и обработки пищи, но в данном разговоре эти процессы можно оставить вне поля внимания, вся их сумма и определяется как TEF).
У разных нутриентов термический эффект различный. Самый высокий он у белка и может достигать 20-30% от поступивших с этим белком калорий (порой это описывают как ускорение всего метаболизма на 20-30%, но это неправильно, по крайней мере, пока вы не едите один белок). У углеводов термический эффект ниже, около 5-10%, зависит от вида самих углеводов. Самый низкий TEF у жиров — около 2-3 %.
Это тоже не константа. Например, превращение углеводов в жир (что, правда, происходит крайне редко) или белка в углеводы потребует больших трат энергии, но этим можно пренебречь, т.к. вклад таких особых ситуаций в общие энерготраты будет небольшой.
По этой причине диета с разным соотношением нутриентов имеет разный термический эффект. Так, траты калорий могут быть выше при диете, включающей больше углеводов и белка, по сравнению с более жирной и менее насыщенной белком и углеводами схемой питания.
Это одна из причин успешности белковых диет — при замене каждых 100 ккал углеводов или жиров на белок, вы тратите на 15-20 ккал больше на термический эффект; переходя с низкобелковой на высокобелковую диету вы можете увеличить расход энергии на 50-80 ккал (обычно такая диета еще и более сытная, поэтому потребление энергии падает еще больше). Следует только учитывать, что организм к этому тоже адаптирует, и снижение потребления углеводов может снижать двигательную активность, компенсируя разницу в балансе энергии.
Кстати, разные виды белка тоже имеют разный термический эффект, возможно, нам следует ожидать в будущем узкоспециализированные белковые диеты.
В среднем суммарный термический эффект пищи при обычной западной диете составляет около 10% от общего потребления энергии. Например, если человек употребляет 2500 ккал, то он будет составлять около 250 ккал. Если «сядет» на диету в 1500 ккал, то расходы на TEF снизятся до 150 ккал.
Острая пища может повышать TEF, отсюда рекомендации есть больше перца и горчицы для ускорения потери веса и включение острого перца в добавки для похудения.
Некоторые исследования показывают, что у лиц с резистентностью к инсулину TEF может быть ниже, что, возможно, является одним из звеньев патогенеза ожирения и сахарного диабета 2 типа. Кроме того, TEF снижается с возрастом, что адекватно общему снижению уровня обмена веществ.
А вот на бытовые активности человек может тратить довольно много энергии, если он много двигается (для таких трат в англоязычной литературе есть даже отдельное название — Non-exercise Activity Thermogenesis, NEAT). И на такие траты способны люди даже с выраженным избыточным весом или ожирением, поэтому любые оздоровительные мероприятия начинаются с предложений больше двигаться и ходить пешком, следить за количеством пройденных в день шагов. В то же время, сокращение двигательной активности существенно сказывается на энергетическом балансе современных жителей больших городов и является одной из причин тотального распространения ожирения.
Особенно много калорий уходит в случае, если человек не просто много двигается, а в целом отличается живым темпераментом, суетливостью и беспокойством. К сожалению, такой темперамент в большей степени определяется генетикой, сознательно воспроизвести это довольно сложно.
Стимуляторы (в былые времена помощнее, а сегодня в основном кофеин) в похудательных БАДах применяются с целью увеличения расходов на двигательную активность в быту. Это отчасти имитирует беспокойный темперамент, потому что кофеин не особо помогает фокусироваться, скорее заставляет тратить энергию впустую.
Траты калорий на поддержание постоянной температуры тела
Об этом компоненте энергозатрат следует также говорить отдельно, потому что он может довольно существенно меняться в различных условиях. В холодном, теплом и жарком климате один и тот же человек будет тратить разное количество калорий на поддержание постоянной температуры тела. День на пляже в тени зонтика и день в воде, пусть лишь на пару градусов ниже температуры тела, но обладающей очень высокой теплопроводностью, — и затраты на обогрев тела отличаются весьма существенно. Во время лихорадки при воспалении общий обмен веществ может повыситься на 10% и даже больше, даже при условии снижения потребления пищи (а значит, и ее термического эффекта).
Затраты на физическую активность — это та энергия, которая необходима на передвижение тела в пространстве и передвижение различных предметов с его помощью (например, если вы любите 3-4 раза в неделю поднимать тяжелые железные предметы и возвращать их на место в компании других людей, зеркал и железных снарядов). Итоговый энергетический баланс смотрим на картинке, а данный текст вы читаете в группе изнанка фитнеса.
Разгоним метаболизм тренировками?!
В общем смысле, тренировки приводят к повышению трат калорий, и это можно в известной мере зачесть за ускорение метаболизма.
Как много калорий люди тратят на тренировки?
Например, во время бега средние траты составляют примерно 1 ккал на 1 кг на 1 км. Т. е. если человек весом в 70 кг будет бегать час в умеренном темпе, скажем, со скоростью 8 км/час, то он пробежит 8 км и потратит около 560 ккал.
Обычно пробегать по 8 км в день на регулярной основе способны уже достаточно тренированные люди, например, профессиональные легкоатлеты в периоды снижения тренировочных нагрузок или спортсмены любители во время активных тренировок.
Если же вы не тренированы, то надежды ускорить метаболизм за счет бега, обычно это делают ради похудения, к сожалению, обречены на провал. Здесь порочный круг: вы не можете тратить достаточно много калорий, потому что вы не тренированы, вы не тренированы, потому что вы не тратите достаточно много калорий на тренировки. Как только вы начинаете тратить достаточно много калорий на тренировки, у вас повышается аппетит, потому что для повышения тренированности нужно достаточно питаться.
Поэтому, экспертные организации типа ACSM указывают, что именно ограничения в питании — это стратегия выбора при похудении, тренировки лишь помогают достичь результатов быстрее и закрепить их после прекращения диеты.
Еще один вопрос — «разгоняют» ли тренировки обмен во время отдыха, что уже можно реально считать ускорением метаболизма, т.е. не надо ничего дополнительно делать, чтобы это происходило?
Действительно, такая дополнительная энергия тратится на процессы восстановления. В первую очередь на покрытие так называемого кислородного долга, в западной литературе EPOC (Excess post-exercise oxygen consumption). Т. е. если тренировка проходила в режимах, в которых организм не успевал все процессы выполнять в штатном аэробном режиме, то на утилизацию продуктов метаболизма и окисление разных субстратов потребуется дополнительная энергия (или дополнительный кислород, что прямо связано).
В среднем EPOC составляет 5-15% от трат калорий во время тренировки (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17101527). Если вы бегали час в расслабленном темпе и потратили 550 ккал, то после занятий вы можете дополнительно потратить 20-50 ккал, если вы бегали очень интенсивно, то эти траты могут вырасти до 70-80 ккал.
После силовой тренировки EPOC несколько выше, но не спешите сильно радоваться. Дело в том, что во время самой силовой тренировки человек находится под нагрузкой, пусть и очень интенсивной, лишь часть тренировочного времени, остальное время он отдыхает и особо калории не тратит. Если речь идет не о элитных атлетах, то тоннаж тренировки обычно тоже довольно скромный. Поэтому обычно силовая тренировка любителя фитнеса приводит к довольно скромным тратам калорий (не надо путать с усталостью, которая ощущается после такой тренировки — это больше связано с утомлением центральной нервной системы, чем с потраченными калориями). И даже если предположить, что EPOC после таких трат достигнет существенных 15-20%, то это будут все те же 50-80 ккал, вряд ли больше.
Кроме ЕРОС затраты энергии могут быть на такие процессы, как синтез белка для построения скелетной мускулатуры. Это процесс энергозатратный, но тут следует учитывать, что во-первых, мышцы растут весьма медленно, поэтому дополнительные суточные траты на их построение тоже не будут внушительными, а во-вторых, эффективно рост мышечной ткани происходит только при избытке калорий, в случае дефицита калорий синтез белка снижается.
Таким образом, ожидания «разгона метаболизма» на многие часы, а то и сутки в результате тренировок, мягко говоря, перегреты сочинителями «суперэффективных» тренировочных программ, «ускоряющих» похудение. Рассчитывать, что это как-то скажется на похудении не стоит (http://www.nsca.com/Education/Articles/Hot-Topic-Role-of-EPOC-in-Weight-Loss/).
