Burn, Baby, Burn: The New Science of Metabolism
В качестве директора Лаборатории энергетического метаболизма в Центре питания Министерства сельского хозяйства США в Университете Тафтса, штат Массачусетс, Сьюзан Робертс провела большую часть последних двух десятилетий, изучая способы борьбы с эпидемией ожирения, которая продолжает поражать большую часть западного мира.
Но снова и снова Робертс и другие эксперты по ожирению во всем мире сталкивались с повторяющейся проблемой. В то время как заставить людей с избыточным весом сбросить лишние килограммы часто относительно просто в краткосрочной перспективе, помешать им снова набрать потерянный вес гораздо сложнее.
По данным the University of Michigan, около 90% людей, которые теряют значительное количество веса, будь то с помощью диет, структурированных программ или даже радикальных мер, таких как операция на желудке, в конечном итоге почти полностью набирают вес.
Почему это происходит? Ученые считают, что ответ кроется в работе нашего метаболизма, сложном наборе химических реакций в наших клетках, которые превращают калории, которые мы потребляем, в энергию, необходимую нашему телу для дыхания, поддержания функций органов и в целом поддержания жизни.
Когда кто-то садится на новую диету, мы знаем, что метаболизм сначала падает — потому что мы внезапно потребляем меньше калорий, тело реагирует, сжигая их медленнее, возможно, это эволюционная реакция, чтобы предотвратить голодание, — но что потом происходит в следующие недели, месяцы и годы менее ясно. (Примечание автора блога -врач из Австралии Джозеф Проетто сделал исследование и пришел к выводу, что существует скоординированный защитный механизм, состоящий из множества компонентов, направленных на то, чтобы заставить нас набрать вес и это объясняет высокий процент неудач в лечении ожирения, по результатам исследования была опубликована статья в 2008 году https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa1105816).
«Обмен веществ продолжает снижаться, больше, чем должен, — спрашивает Робертс, — или он сначала снижается, а затем приходит в норму? Это чрезвычайно спорная тема, и мы стремимся ее рассмотреть». (Примечание автора блога- здесь неясности нет. Метаболизм потом не восстанавливается — и по исследованиям Рудольфа Лейбела, и согласно исследованиям с участие участников шоу Big Looser как это http://galinaleb.com/biggest-looser/ )
В течение следующих трех-четырех лет мы можем получить некоторые ответы. Робертс является одним из руководителей нового исследования, финансируемого Национальным институтом здравоохранения США, в ходе которого в течение многих месяцев будут наблюдать за 100 людьми, которые сначала теряют, а затем набирают вес, измеряя все, от расхода энергии до изменений в крови, до физиологии мозга и мышц, чтобы попытаться увидеть, что происходит.
Последствия для того, как мы боремся с ожирением, могут быть огромными. Если метаболизм падает и продолжает оставаться низким во время потери веса, это может означать, что диета запускает врожденные биологические изменения, которые в конечном итоге заставляют нас есть больше. Если он восстанавливается до нормального уровня, это говорит о том, что набор веса происходит из-за рецидива прошлых вредных привычек, а социальные и культурные факторы побуждают нас вернуться к перееданию.
«Если чей-то метаболизм действительно падает во время потери веса и не восстанавливается, это показывает, что мы должны в первую очередь вкладывать все наши деньги в предотвращение увеличения веса», — говорит Робертс. «Потому что, как только это случилось, ты обречен. Если метаболизм восстанавливается, это означает, что уроки о меньшем потреблении пищи из-за того, что ваше тело стало меньше, не были усвоены должным образом. Таким образом, нам, возможно, придется побуждать людей, которые похудели, обращаться к психологам для работы над формированием привычек. Это настолько разнородные выводы, что нам действительно нужно все правильными понять».
Это лишь один из многих путей, по которым развивается наше понимание метаболизма. В последние годы многие из традиционных предположений, которые долгое время считались истиной — что физические упражнения могут ускорить метаболизм, что метаболизм неуклонно снижается с 20 лет — были поставлены под сомнение. Для ученых, занимающих передовые позиции в этой области, эти ответы могут изменить многие аспекты общественного здравоохранения.
Миф о возрастных изменениях
В середине августа 2021 года в журнале Science появилась статья, ставящая под сомнение одну из универсальных истин теории метаболизма. В течение десятилетий ученые считали, что метаболизм начинает замедляться в раннем взрослом возрасте, инициируя устойчивое снижение, которое продолжается в среднем возрасте и в более позднем возрасте, что неизбежно приводит к явлению, известному как «распространение в среднем возрасте».
Но на самом деле это может быть не так. За последние несколько лет Герман Понцер, адъюнкт-профессор эволюционной антропологии в Университете Дьюка, Северная Каролина, и более 80 других ученых собрали данные о более чем 6400 человек в возрасте от восьми дней до 95 лет, которые показывают совсем другое. .
Оказывается, в возрасте от 20 до 60 лет наш метаболизм остается почти полностью стабильным, даже во время серьезных гормональных сдвигов, таких как беременность и менопауза. Согласно новым данным, 50-летняя женщина будет сжигать калории так же эффективно, как и 20-летняя.
Вместо этого в нашем метаболизме происходят только два основных жизненных сдвига, первый из которых происходит в возрасте от одного до 15 месяцев. Научное исследование показало, что младенцы сжигают энергию с такой скоростью, чтобы поддерживать свое развитие, что их метаболизм в возрасте одного года более чем на 50% выше, чем у взрослого. Второй переход происходит примерно в возрасте 60 лет, когда наш метаболизм снова начинает снижаться, этот процесс продолжается, пока мы не умрем.
«Большую часть вашей жизни ваше тело как бы пыхтит по траектории того, насколько занятыми будут ваши клетки», — говорит Понцер. «Ваши клетки следуют дорожной карте, и их очень сложно сбить с этой дорожной карты».
Итак, что это значит? Большая часть процесса старения и обычно наблюдаемое увеличение веса в среднем возрасте происходит не из-за снижения метаболизма, а из-за генетики, гормональных изменений и факторов образа жизни, таких как стресс, сон, курение и, что, возможно, наиболее важно, из-за диеты. Понцер утверждает, что если калории, которые мы сжигаем, остаются в значительной степени одинаковыми на протяжении всей жизни, то реальным источником ожирения должно быть количество потребляемой нами пищи, особенно чрезмерное потребление продуктов с высокой степенью переработки.
На протяжении многих лет одним из основных маркетинговых инструментов, используемых для продвижения различных режимов упражнений и оздоровительных добавок, были заявления о том, что они ускоряют метаболизм. Понцер говорит, что это по большей части чепуха.
Исследования, в которых сравнивались коренные племена охотников-собирателей в северной Танзании, которые проходят в среднем 19 000 шагов в день, с оседлым населением Европы и США, показали, что и у тех и у других общее количество сожженных калорий в основном одинаково. Другие исследования, изучающие, меняется ли обмен веществ, если вы организуете мыши режим регулярных физических упражнений, или сравниваются не-человекообразные приматовы, живущиех в зоопарке или тропическом лесу, обнаружили аналогичную закономерность.
Некоторые ученые считают, что это происходит потому, что тело запрограммировано удерживать свой средний ежедневный расход энергии в определенном диапазоне. Несмотря на ежедневные колебания, организм по-прежнему сжигает одинаковое количество калорий в целом, но регулирует то, как они используются, в зависимости от нашего образа жизни. Чтобы объяснить теорию, Понцер приводит пример увлеченного велосипедиста-любителя, который по выходным принимает участие в велопробегах на 100 км. В целом, этот человек по-прежнему не будет сжигать в среднем больше калорий, чем человек, ведущий малоподвижный образ жизни, но его средний расход энергии будет смещен в сторону обеспечения мышц топливом. Сидячий человек будет сжигать такое же количество калорий, но на фоновых функциях организма, которые мы не замечаем, включая менее здоровые выходы, такие как воспаление и стресс.
«Я думаю, что этому есть глубокая эволюционная причина», — говорит Понцер. «В промышленно развитом мире было бы здорово сжигать больше энергии, чем потреблять, но в дикой природе это плохая стратегия. Причина, по которой мы набираем вес, заключается не только в том, что еды больше, чем мы ожидаем в процессе эволюции, но и в том, что это современные промышленные продукты, предназначенные для переедания. Итак, у вас есть идеальный шторм для того, чтобы заставить людей страдать ожирением».
Но эти новые открытия в области метаболизма не только меняют наше понимание того, как бороться с ожирением: они имеют разветвления во всем мире медицины. Учитывая, что метаболизм заметно замедляется после 60 лет, врачам теперь необходимо знать, должны ли пожилые люди получать несколько иные лекарственные дозы, в то время как исследование вызовет вопросы о связи между более медленным метаболизмом и началом хронических заболеваний у пожилых людей.
Индивидуальные различия
Хотя статья в журнале Science проиллюстрировала общие популяционные тенденции изменения метаболизма в разных возрастных группах, мы все еще относительно мало знаем об индивидуальных различиях, и о том, что они могут собой представлять. Если у детей особенно быстрый метаболизмом, развиваются ли они быстрее и лучше? И означают ли различия в окружающей среде, в которой они растут, особенно такие как социальная депривация, то, что у них немного более медленный метаболизм, чем у их сверстников?
Пока это все предположения, но ученые знают, что обмен веществ может значительно различаться у разных людей, даже после учета таких факторов, как размер и состав тела. Мы до сих пор точно не знаем, почему возникает эта вариация, но считается, что существует целый ряд факторов, от генетики до размеров органов, иммунной системы и даже видов бактерий в кишечном микробиоме.
Даже с новейшими цифровыми технологиями людям очень сложно отслеживать собственную скорость метаболизма. Понцер говорит, что это связано с тем, что ни одно из текущих приложений на рынке не может учитывать индивидуальные различия в скорости метаболизма в состоянии покоя.
Однако один из ключевых вопросов заключается в том, могут ли эти вариации создавать предрасположенность к заболеваниям, особенно болезням, связанным с метаболической дисфункцией, таким как рак и диабет 2 типа. «Существует так много метаболических нарушений здоровья», — говорит Эрик Равуссин, директор Исследовательского центра диетического ожирения в Пеннингтонском биомедицинском исследовательском центре в Батон-Руж, штат Луизиана. «На это влияет ваша диета и ваш вес. Когда вы набираете вес, у вас больше шансов получить гипертонию, у вас больше шансов получить воспаление».
В настоящее время множество стартапов по всему миру изучают способы использования наших знаний о метаболизме для помощи в разработке персонализированных программ лечения. Поскольку наши кишечные микробы играют решающую роль в энергетическом обмене, расщепляя пищу, которую мы едим, дисфункциональный дисбаланс в микробиоме кишечника связывают с развитием ряда метаболических заболеваний.
Компания Bio-Me из Осло изучает микробиомы кишечника пациентов с диабетом 2 типа, глютеновой болезнью, воспалительными заболеваниями кишечника и некоторыми видами рака, используя секвенирование ДНК образцов фекалий для определения точных видов бактерий, присутствующих в их кишечнике. Затем можно сравнить эту информацию с существующими данными о микробиоме этой группы пациентов, доступными в популяционных биобанках, и использовать ее для прогнозирования диетических режимов или лечебных мероприятий, которые могут быть особенно полезными для этих людей.
Генеральный директор Bio-Me Мортен Исаксен говорит, что это можно использовать, чтобы предсказать, будут ли хорошо работать обычные лекарства, такие как метформин, лекарство от диабета, для конкретного пациента. «Было обнаружено, что метформин работает потому, что кишечные бактерии превращают лекарство в его активную форму», — говорит Исаксен. «Поэтому, если у вас нет нужных бактерий в кишечнике, лекарство не сработает. Поэтому знание того, какие бактерии присутствуют, действительно важно для определения правильного лечения».
Поскольку дисфункциональный клеточный метаболизм играет центральную роль в развитии рака, определяя, как формируются опухоли, а также как быстро они растут и распространяются, признаки метаболической дисфункции могут быть использованы для ранней диагностики некоторых видов рака. Стокгольмская биотехнологическая фирма Elypta испытывает систему, которая обнаруживает небольшие молекулы, известные как метаболиты, которые производятся клетками рака почки. В будущем это можно будет использовать как часть жидкой биопсии при заболевании.
Примечание автора блога- вот ссылка на начало серии постов по книге доктора Сейфрайда о том, что рак- метаболическое заболевание http://galinaleb.com/what-causes-cancer-part-1/
«Как только раковые клетки начинают размножаться, что действительно меняется, так это метаболические потребности по сравнению со здоровыми клетками», — говорит Франческо Гатто, соучредитель Elypta. «Поэтому мы думаем, что можем использовать этот слой информации из метаболизма, чтобы помочь выявить несколько типов рака на ранней стадии неинвазивным способом».
Теперь Понцер планирует продолжить научное исследование, углубившись в крайности метаболизма как у молодых, так и у пожилых людей. «Мы попытаемся изучить эту изменчивость как у очень маленьких детей, так и у людей старше 60 лет», — говорит он. «Мы хотим попытаться понять, влияет ли это на людей, чей метаболизм меняется в большей или меньшей степени, быстрее или медленнее, на их здоровье или развитие их тела? А может это вообще не связано. Поэтому мы попытаемся выяснить эти вещи».
David Cox is a freelance health journalist and former neuroscientist.