Текст книги "Код метаболизма. Как перезапустить свой обмен веществ"

Если вы не можете похудеть, то, скорее всего, митохондрии в большой беде. Все митохондрии организма в совокупности составляют фундаментальную основу метаболизма, на которую опираются три другие, более сложные системы жиросжигания. Таким образом, дисфункция митохондрий является главной причиной нарушения жиросжигания, которая приводит к целому ряду нарушений обмена веществ, которые вы, возможно, испытываете уже сейчас. Возвращение митохондрий в рабочее состояние, чтобы они функционировали нормально и обеспечивали энергопитание клеток на полную мощность, важно не только для снижения веса, но и для здорового долголетия и качества жизни в целом.

В данной ситуации вам может быть интересно узнать, что же такое митохондрии.

Митохондрии – это крошечные камеры внутри клеток, которые в учебниках обычно изображаются в виде детской колыбели. Они служат в качестве миниатюрных генераторов энергии внутри каждой клетки организма, их работа не прекращается ни на одно мгновение; работая каждую минуту каждого дня, они вырабатывают ровно столько энергии, сколько нужно для удовлетворения потребностей клеток. Точно так же, как домам нужна энергия для отопления, охлаждения, уборки, приготовления пищи и других систем, клеткам организма нужна энергия для работы всех других маленьких механизмов – тех, которые производят белок и ДНК, доставляют питательные вещества, выводят шлаки, токсины, отходы жизнедеятельности и так далее. Но в то время, как большинство домов потребляют энергию от внешней электросети, митохондрии больше похожи на независимые генераторы энергии, каждый из которых обеспечивает энергией свою собственную клетку. Чем активнее клетка, тем больше энергии вырабатывают митохондрии.

Когда вы получаете счет за электроэнергию, общее количество энергии, израсходованной вашим домохозяйством, измеряется в ваттах. Когда речь идет об энергии, которая обеспечивает функционирование клеток, мы чаще всего используем килокалории или просто калории. Калории и ватты – это просто разные единицы измерения энергии, и на самом деле они взаимозаменяемы. Сидя на месте и читая, вы сжигаете около 1 калории в минуту, а в течение часа израсходуете количество энергии, приблизительно равное 1 ватту. Независимо от того, откуда поступают эти калории – из жира или из сахара, внутри митохондрий они превращаются в энергию. Каждая калория, которую вы когда-либо сжигали в своей жизни, сжигалась внутри митохондрий.

Дисфункция митохондрий приводит к нарушению обмена веществ и мешает процессу жиросжигания.

Помните, я говорила, что здоровый метаболизм не быстрее нездорового? Это действительно так, но он более эффективен, точно также как двигатель нового автомобиля более эффективен, чем двигатель старого автомобиля. В этой аналогии митохондрии подобны двигателю, то есть являются частью клетки, в которой происходит неэффективная выработка или потеря энергии. Если митохондрии функционируют эффективно, клетки могут постоянно получать всю необходимую им энергию, что дает им возможность функционировать на максимуме. Но если митохондрии функционируют неэффективно, клетки не получают достаточного количества энергии и не всегда могут функционировать должным образом.

Почему митохондрии могут стать менее эффективными, чем должны быть? Оказывается, что точно так же, как и механические двигатели, наши биологические двигатели предназначены для сжигания определенного вида топлива. Если вы обеспечиваете митохондрии тем топливом, на сжигание которого они рассчитаны, они будут работать с максимальной эффективностью. Но если вы снабжаете митохондрии не таким топливом, которое им нужно, они не будут функционировать с достаточной эффективностью. Эта эффективность или ее отсутствие – самый важный фактор, определяющий общее состояние вашего здоровья.

НЕМНОГО НАУКИ: ВАШ ДОМ РАБОТАЕТ НА ЭЛЕКТРИЧЕСТВЕ, ВАШИ КЛЕТКИ РАБОТАЮТ НА АТФ

Вам необходим воздух, потому что организму нужен кислород. Кислород позволяет митохондриям использовать энергию из пищи. Кислород очень реакционноспособен, поэтому его должны переносить по кровотоку особые молекулы, которые могут его контролировать. Молекулы, которые могут безопасно переносить кислород по организму с помощью крови, содержат железо, которое становится красным при окислении, поэтому ржавое железо бывает рыжеватого цвета, а кровь красная.

Митохондрии используют кислород для преобразования АДФ (аденозиндифосфат) в АТФ (аденозинтрифосфат). Для наглядности можно представить АДФ в виде аккумуляторной батареи, которую необходимо перезарядить, а ATФ в виде полностью заряженной батареи. После «перезарядки» АТФ покидает митохондрии и плавает внутри клетки, где любой из клеточных механизмов, которые называются энзимами, может захватить это соединение и использовать для выполнения своих функций.

Когда в машинах заканчивается топливо, они останавливаются и прекращают работу. Но как только вы их дозаправите, они сразу же заработают снова. Однако в отличие от машин, организм не может допустить, чтобы у него закончилось топливо.

Если бы у всех клеток нашего организма сразу закончилось топливо, мы бы умерли примерно через шесть секунд. И даже вливание топлива внутривенно не заставит наши «двигатели» заработать снова после того, как они слишком долго оставались без энергии. Чтобы все клетки и организм в целом могли благополучно пережить тяжелые времена, наши клетки устроены так, что они могут использовать гораздо более широкий ассортимент топлива, чем любая машина.

Митохондрии могут использовать огромное количество различных видов топлива. Они могут генерировать энергию из всех трех макроэлементов: сахара, аминокислот, которые служат строительными блоками белков, или жирных кислот. К этим категориям относится подавляющее большинство молекул в нашем питании. Иначе говоря, в нашей пище содержится очень мало веществ, которые мы не можем использовать для получения энергии. Даже те молекулы, которые наш организм не может использовать в качестве строительных блоков, будут подходящим топливом для митохондрий для выработки энергии.

Невероятная способность митохондрий использовать такой широкий ассортимент топлива стала возможна благодаря тому, что другие органеллы внутри клетки работают в сотрудничестве с митохондриями, разбивая все виды молекул на двухуглеродные фрагменты, которые называются ацетильными группами. Эти двухуглеродные фрагменты являются основным топливом, которое митохондрии используют для выработки энергии. Большинство молекул содержат более двух атомов углерода – такие молекулы разбиваются на две части и при необходимости меняют форму в соответствии с точными характеристиками ацетильной группы. Например, чтобы получить молекулу глюкозы с шестью атомами углерода, скажем, из куска хлеба, специальная группа энзимов, содержащихся в митохондриях, рассекает молекулу с шестью атомами углерода пополам, образуя две молекулы с тремя атомами углерода – этот процесс называется гликолиз, или расщепление глюкозы. Затем другая группа энзимов внутри митохондрий отрубает еще один атом углерода, чтобы образовалась двухуглеродная ацетильная группа. Теперь эта двухуглеродная ацетильная группа внутри митохондрий готова к сжиганию и выработке энергии. Чтобы подготовить к использованию совершенно другую молекулу, скажем, восьмиуглеродную жирную кислоту из масла МСТ (среднецепочечного триглицерида) или кокосового масла, другая группа энзимов внутри митохондрий отделяет двухуглеродные фрагменты с помощью процесса, который называется бета-окислением, каждый раз образуя двухуглеродную ацетильную группу, идентичную ацетильным группам, полученным при расщеплении глюкозы. Чтобы подготовить аминокислоты для митохондрий, большое количество энзимов действуют согласованно, чтобы разделить, согнуть, скрутить, сжать или как-то еще изменить исходную молекулу таким образом, чтобы в конечном итоге превратить ее в ацетильную группу. Эти ацетильные группы – единственная форма топлива, которое наши митохондрии могут использовать для выработки энергии.

Можно провести следующую аналогию: митохондрии похожи на печь, работающую на гранулированном топливе, а ацетильные группы – это те самые гранулы. Хорошим сырьем для изготовления гранул, которые используются в качестве топлива для такой печи, может быть любая прессованная биомасса: древесина, газеты, кукурузные початки. Точно так же хорошим сырьем для двухуглеродных ацетильных групп служат аминокислоты (получаемые из белка), сахара и жирные кислоты. В природе существует очень мало соединений, которые энзимы организма не могут преобразовать в ацетильную группу и использовать для получения энергии. Для упрощения я буду использовать термин «топливо» для описания исходного вещества, которое клетки преобразуют в ацетильные группы.

Несмотря на то, что митохондрии могут использовать в качестве топлива огромное количество разнообразных биомолекул, эксперименты по исследованию влияния определенного вида топлива на выработку энергии показали, что одни исходные материалы работают лучше, чем другие.

Доступный выбор топлива для митохондрий зависит прежде всего от рациона питания. Если в вашем рационе много подходящего топлива, митохондрии работают хорошо и вырабатывают много энергии. Если в рационе много неподходящего топлива, митохондриям может быть трудно обеспечивать энергетические потребности клеток. А если клетки не могут функционировать на максимуме, то и вы не можете сохранять высокую работоспособность.

Как ни странно, в этой области проводилось очень мало исследований. Я собрала самые авторитетные из доступных данных, чтобы понять, какие из наиболее распространенных соединений в продуктах питания, входящих в наш рацион, являются лучшими, а какие худшими для митохондрий.

В этой части главы сравниваются наиболее распространенные виды топлива: сахар, кетоны, аминокислоты (строительные блоки белка) и жирные кислоты.

Не забывайте о том, что в клетках используется смесь любых доступных видов топлива. Доля топлива, которое доступно из кровотока, изменяется в зависимости от рациона, времени суток, уровня активности, гормональных воздействий и других факторов. Из-за этих естественных изменений даже у человека с метаболизмом, сильно зависящим от сахара, некоторые клетки иногда сжигают жир. При этом даже у самых лучших жиросжигателей клетки не всегда сжигают только жир.

Чтобы выяснить, какое топливо лучше для нашего организма, давайте для начала рассмотрим сахар.

Когда врач проверяет у вас уровень сахара в крови, то определяет уровень глюкозы, который является наиболее распространенным сахаром в кровотоке. Организм может преобразовывать фруктозу и многие другие сахара в глюкозу.

Плюсы

• В кровотоке всегда содержится небольшое количество глюкозы, и ее всегда можно использовать в качестве легкодоступного топлива.

• Упражнения и стресс могут увеличить количество сахара в крови благодаря гормонам стресса кортизолу и адреналину.

Минусы

• Весь сахар вязкий и липкий, поэтому избыток сахара в тканях может вызвать проблемы.

• Количество сахара в кровотоке не может быть сильно увеличено во время упражнений и стресса: обычно его бывает недостаточно для удовлетворения всех потребностей организма, поэтому вы начинаете ощущать потерю энергии, если не можете сжигать телесный жир.

• Потребление сахара для повышения уровня глюкозы в крови может перекрыть доступ к отложениям телесного жира и помешать использовать этот жир в качестве топлива.

• Глюкоза содержит шесть атомов углерода, но только четыре из них можно использовать для выработки энергии. Два других выделяются в виде углекислого газа.

• Углекислый газ в больших количествах может окислять митохондрии.

• Кислота в митохондриях снижает так называемый протонный градиент (градиент концентрации протонов), что означает, что митохондрии не могут достаточно эффективно вырабатывать АТФ в качестве источника энергии.

В главе 3 вы узнали, что кетоны – это небольшие молекулы, которые наша печень производит из более длинноцепочечных жирных кислот, которые слишком велики, чтобы проникать через гематоэнцефалический барьер.

Плюсы

• Используя одинаковое количество кислорода, клетки производят больше АТФ (энергии) при сжигании кетонов, чем при сжигании сахара.

• Клетки мозга, получившие доступ к кетонам, могут выдержать даже очень низкий уровень сахара в крови – до одной десятой от нормы.

• При наличии доступных кетонов клетка может получить доступ к большему количеству топлива, чем в том случае, когда она может рассчитывать только на сахар. Белок-переносчик, который доставляет кетоны из крови внутрь клетки, работает более эффективно, чем переносчик глюкозы.

• Поскольку кетоны могут быть получены из жировых отложений, у вас есть возможность вырабатывать их в течение продолжительного срока.

Минусы

• Организм не накапливает кетоны, и они не поступают с пищей, поэтому доступ к кетонам у клеток бывает только тогда, когда печень их вырабатывает.

• Печень вырабатывает только ограниченное количество кетонов и только при определенных условиях, а при нарушениях метаболизма кетоны вырабатываются очень редко.

• Здоровые люди производят кетоны из жировых отложений, а при метаболических нарушениях организм может также вырабатывать кетоны из белков, а это разрушает мышцы.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ: САХАР ПРОТИВ КЕТОНОВ

В качестве источника энергии для сердечной мышцы кетоны лучше сахара. Это важное открытие было сделано в 1990-х годах исследователями из Национального института здоровья, которые провели оригинальный эксперимент, чтобы увидеть, что помогает сердцу биться сильнее. Они подключили изолированные крысиные сердца к крошечным капельницам для внутривенного введения, которые имитировали кровоснабжение и искусственные легкие. Эти эксперименты показали, что кетоны существенно превосходят сахар, так как позволяют сердечной мышце перекачивать почти на 30 процентов больше крови при каждом сокращении. Специалисты считают, что это существенная разница, поэтому в принципе кетоны можно использовать спасения жизни человека, если ввести их в кровоток во время сердечного приступа или травмы.

Когда я спросила руководителя этих исследований доктора Йошихиро Кашивая, считает ли он, что у жирных кислот будут такие же преимущества по сравнению с сахаром, как у кетонов, он ответил, что почти уверен в том, что у жирных кислот, особенно у некоторых, тоже будут преимущества перед сахаром. Фактически единственная причина, почему в этом эксперименте использовались именно кетоны, а не жирные кислоты, заключалась в том, что ученые не смогли удержать жирные кислоты во взвешенном состоянии в той модели крови, которую они применяли.

Тот факт, что на кетонах или каких-то определенных жирах сердце бьется сильнее, чем на сахаре, очень важен для спортсменов. Независимо от того, каким видом спорта вы занимаетесь, будь то бег, кроссфит, баскетбол или футбол, ваши сила, скорость и выносливость будут повышаться, если сердце сможет перекачивать больше крови, направляя ее в ткани. При хорошем жиросжигании сердце будет получать больше жиров и кетонов, чем при употреблении сахаросодержащих продуктов. (О том, как потребление сахара снижает доступность жиров и кетонов, вы узнаете больше в следующих главах). Задумайтесь об этом хотя бы на секунду! А теперь проанализируйте тот момент, что большинство тренеров и спортивных диетологов советуют перед тренировкой съесть или выпить что-нибудь, чтобы «подпитывать» свои результаты. Но когда вы едите или пьете что-нибудь, содержащее сахар или белок, выработка кетонов прекращается.

Большинство спортивных диетологов учат, что профессиональные спортсмены должны «заправляться» сахаром до, во время и после игр, чтобы поддерживать свой уровень энергии. Но я с этим не согласна. В 2011–2016 годах мне выпала честь работать консультантом по питанию в американском баскетбольном клубе «Лос-Анджелес Лейкерс». Как и следовало ожидать, изначально моя программа была воспринята как очень спорная и противоречивая. Но как только спортсмены, которые работали со мной особенно плотно, начали сжигать жир и вырабатывать кетоны, у них заметно повысился уровень энергии, что побудило других спортсменов присоединиться к моей методике. Преимущества использования в качестве топлива телесного жира и кетонов были особенно очевидны в четвертом периоде игры, когда все остальные спортсмены начинали отставать, несмотря на вливания сахара, а жиросжигающие игроки все еще были полны сил.

Все, что вы видите, глядя на себя в зеркало, сделано из белка. Ваша кожа, волосы, ногти и многие другие части тела состоят примерно из двадцати различных аминокислот, которые образуют строительные блоки белков. В отличие от жира, который мы накапливаем и храним в больших количествах, и даже в отличие от сахара, который мы храним в меньшем количестве, чем жир, в организме почти нет места для хранения лишнего белка. Поэтому, когда мы едим белка больше, чем нужно, организм должен его сжигать или преобразовывать излишки в жир или сахар для хранения.

Плюсы

• Некоторым клеткам тонкого кишечника могут требоваться аминокислоты в качестве топлива.

• В кровотоке всегда присутствует избыток аминокислот в виде основного белка крови, который называется альбумином. Но, несмотря на избыток альбумина, лишь немногие клетки действительно используют его для получения энергии.

Минусы

• Как и в случае с сахаром и жирными кислотами, аминокислоты тоже должны быть преобразованы в ацетат для использования их в качестве топлива.

• Превращение аминокислот в ацетат – гораздо более сложный процесс, поскольку аминокислоты содержат азот, который обладает высокой реакционной способностью и должен выводиться почками и/или печенью.

• Человек, который использует слишком много белка в качестве топлива, подвергает эти органы (почки и печень) воздействию большого количества азота.

• Распространенным осложнением использования белка в качестве топлива является подагра – заболевание, которое возникает от того, что в суставах формируются кристаллы мочевой кислоты, вызывающие боль и отек. Высокий уровень мочевой кислоты вызывает подагру, и когда организму нужно вывести много азота, уровень мочевой кислоты может подняться.

МИФЫ О БЕЛКАХ, КОТОРЫЕ ВЫ СЛЫШИТЕ В ТРЕНАЖЕРНОМ ЗАЛЕ

В тренажерном зале можно услышать следующие мифы, которые используются для продажи энергетических напитков и протеиновых коктейлей.

Миф: во время тренировки нужно подпитываться сахаром, иначе организм начнет расщеплять белок. Факт: потребление сахара перед тренировкой блокирует сжигание жира.

Миф: Вам необходимо употреблять белковые продукты в течение тридцати минут после тренировки, иначе мышцы начнут разрушаться.

Факт: физические упражнения запускают сигнал для роста мышц, и для употребления белка у вас есть окно от двадцати четырех до сорока восьми часов, прежде чем этот сигнал исчезнет. Если вы не перекачанный бодибилдер, то с легкостью можете употреблять белка больше, чем реально нужно организму, что заставит клетки превращать избыток белка в жир.

Миф: избыток протеина помогает нарастить мышечную массу.

Факт: слишком много чего бы то ни было – это всегда плохо. Употребление избыточного количества белка приведет к увеличению телесного жира точно так же, как и избыток сахара и жира в рационе.

ИСТОРИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ПОТРЕБЛЕНИИ ЖИРОВ

Качество продуктов, которые можно купить в продуктовых магазинах, за последние несколько поколений сильно изменилось, и одно из этих многочисленных изменений гораздо больше повлияло на наше здоровье, чем все остальные вместе взятые, хотя об этом почти никто не говорит.

Это важнейшее изменение – удаление натурального жира, который, как правило, присутствует в обычной пище (из-за чего мы теперь едим в основном только обезжиренные продукты – от куриных грудок без кожи до ароматизированного йогурта без сливок) и добавление растительных масел буквально во все переработанные продукты и полуфабрикаты промышленного производства – от сушеной черники до заправки для салата. Этой участи не избежали даже смеси приправ и детское питание. Если в настоящее время вы питаетесь как средний американец, то растительные масла составляют около 80 процентов ваших ежедневных жировых калорий.

Используя страх перед насыщенными жирами, ведущие компании пищевой промышленности смогли резко снизить пищевую ценность того, что мы покупаем, и продавать эти обедненные по составу продукты в больших количествах. Поскольку за нашим здоровьем никто не следит, государственная политика сельскохозяйственных субсидий резко изменила природу жиров, которые попадают в нашу пищу. Раньше, когда фермы принадлежали семьям и все готовили еду дома из подручных продуктов, люди употребляли в основном натуральные нерафинированные жиры различных животных, которых выращивали фермеры и мясо которых умели готовить все. Это продолжалось тысячелетиями, практически с тех пор, когда на заре истории человечества было изобретено сельское хозяйство.

Однако сейчас сельское хозяйство кардинально изменилось. Сегодняшние фермы – в основном монокультурные хозяйства, где выращивают только одну сельскохозяйственную культуру, и вместо того, чтобы получать жиры в основном от животных, мы получаем их в основном из растений. Это не представлялось бы серьезной проблемой для здоровья, если бы климат в Северной Америке был другим и можно было бы выращивать достаточно оливок, авокадо и кокосов – прекрасных источников жиров, которые организм может использовать для получения энергии. К сожалению, у нас нет подходящих земель, чтобы вырастить достаточно теплолюбивых деревьев. В Северной Америке мы можем выращивать в основном морозостойкие однолетние растения – кукурузу, сою и рапс. Проблема с выращиванием такого большого количества этих культур заключается в том, что теперь мы едим их больше, подвергаясь воздействию огромного количества полиненасыщенных жирных кислот, которые сильно отличаются от жиров в оливках, авокадо и кокосах.