Центр сытости, вас просят подняться на сцену

Нейробиолог из Университета Пенсильвании Харви Грилл занимается изучением ствола головного мозга – сложного отдела, который присоединяет головной мозг к спинному. С точки зрения эволюции мозговой ствол является самым древним отделом мозга. Он управляет базовыми инстинктами, работа которых осуществляется бессознательно – это пищеварение, дыхание и основные двигательные шаблоны (см. рис. 38). Грилл последние 40 лет занимался изучением мозгового ствола и пришел к выводу, что он занимает ключевую позицию в процессе насыщения.

Рис. 38. Мозговой ствол.

«Я начал постдокторантуру в 1974 году в Институте Рокфеллера вместе с Ральфом Норгеном», – вспоминает Грилл. «В то время еще не существовало никаких практических данных, у нас была только теория». В те года доминирующим предположением было то, что гипоталамус является единственным отделом мозга, который отвечает за регуляцию приема пищи. Однако Грилл и Норген знали, что мозговой ствол получает и обрабатывает сигналы от кишечника и изо рта. Также он отправляет выходные сигналы, которые контролируют двигательные функции, связанные с приемом пищи, например жевание. «Нам необходимо было выяснить, что связывает эти два процесса и насколько сильна эта связь».

В течение года Грилл совершенствовал метод, который позволял исследователям хирургическим путем отключать работу всех отделов мозга подопытных крыс, кроме мозгового ствола и прилежащих структур. Децеребрационные крысы не могли пользоваться большей частью мозга, в том числе гипоталамусом. Для исследователей стало неожиданностью следующее открытие. Крысам вкладывали в рот еду, они прожевывали пищу и глотали ее. Далее животным продолжали вкладывать в рот порции корма, и они съедали ровно столько, сколько обычно съедают полностью здоровые крысы за один прием пищи. Затем они решительно отказывались продолжать принимать еду. Это было просто удивительно. «Они могли совершать полноценные приемы пищи!» – восклицает Грилл, все еще взволнованный своим важным открытием, которое сделал четыре десятка лет назад.

Сходства со здоровыми крысами на этом не закончились. Децеребрационные крысы реагировали на различные сигналы «сытости» так же, как и обычные грызуны: они съедали меньше, если перед едой им давали немножко перекусить. Также они съедали меньше, если чувствовали гормон сытости, который производит кишечник во время еды. Этот эксперимент без тени сомнения указывает на способность мозгового ствола в одиночку контролировать состояние кишечника и генерировать сигнал насыщения, которым заканчивается прием пищи.

Благодаря работам Грилла и других ученых мы четко представляем себе весь процесс насыщения. Когда мы едим, пища попадает к нам в желудок и растягивает его. После того как пища частично переварится, она отправляется дальше, в тонкий кишечник. Здесь особые клетки в стенках тонкого кишечника определяют количество и качество питательных веществ, поступивших в желудочно-кишечный тракт с пищей, то есть углеводы, жиры и белки. Растяжение желудка и питательные вещества направляют сигналы к мозгу главным образом через блуждающий нерв. Он осуществляет коммуникацию органов пищеварения и мозга (рис. 39). В то же время питательные вещества активируют работу кишечника и поджелудочной железы – выбрасывают гормоны, которые запускают работу блуждающего нерва или воздействуют на мозг напрямую.

Рис. 39. Ядро одиночного пути и блуждающий нерв.

Сигналы, которые несут в себе информацию о количестве и качестве только что съеденной пищи, устремляются в ядро одиночного пути. Этот отдел мозга соединяет блуждающий нерв с мозговым стволом. Ядро одиночного пути интегрирует различные сигналы, которые поднимаются из пищеварительного тракта. Результатом его работы становится уровень сытости, который ядро устанавливает в зависимости от того, что вы съели. Эти сложные вычисления происходят без участия нашего сознания. Единственная информация, которая доходит до сознательной части мозга, это ощущение, что мы наелись или не наелись.

Несмотря на то что область гипоталамуса раньше носила звание центра сытости, а лептин называли фактором сытости, сегодня мы считаем, что мозговой ствол является основным отделом мозга, который напрямую контролирует состояние насыщения от одного приема пищи до другого.

Лептин и гипоталамус осуществляют регуляцию энергетического баланса и адипозности в долгосрочной перспективе. Эксперименты Грилла показывают, что децеребрационные крысы при умении принимать пищу в нормальном объеме не могут подстроиться под ситуацию, когда им дают недостаточно корма. Если крыс недокармливать, то они не могут компенсировать недостаток энергии, увеличивая объем пищи, съедаемой в следующий раз. Другими словами, система насыщения крыс работает прекрасно, но липостат не справляется со своими задачами. Для осуществления работы липостатической системы требуется работа гипоталамуса. Ему стоит дать более корректное название – центр адипозности, а лептин в этом случае следует называть фактором адипозности. Но все же это определение ролей нельзя определить как окончательное. По данным Грилла, мозговой ствол до некоторой степени участвует в регуляции адипозности, а гипоталамус может оказывать влияние на объем съедаемой пищи.

Эта информация должна в дальнейшем достигнуть нейронной цепи, которая отвечает за выбор двигательного шаблона, и сказать мозгу, нужно ли продолжать есть или пора остановиться. Хотя нам известно, что гипоталамус и мозговой ствол соединены множеством связей с базальными ганглиями и родственными структурами, мы по-прежнему не имеем четкого представления о том, как они влияют на принятие решений, связанных с пищей. Исследования Пальмитера и Лоуэлла привели нас к небольшому отделу мозга, который называется парабрахиальным ядром. Оно получает входящий сигнал (прямой и опосредованный) от NPY-, ПОМК-нейронов и нейронов из ядра одиночного пути. Парабрахиальное ядро, возможно, окажется главной управляющей структурой чувств голода и сытости, которая имеет доступ к двигательным шаблонам. Но это еще предстоит выяснить.

Наконец, от размера порций зависит общее количество потребляемых калорий, а также постепенное увеличение массы тела. Отчасти это зависит от работы мозгового ствола, который включает чувство насыщения во время приема пищи, и вы постепенно теряете интерес к еде. Известно, что гипоталамус влияет на адипозность путем корректировки объема потребляемой пищи. Как это происходит? Гипоталамус воздействует на нейронные связи сытости в стволе головного мозга, если состояние адипозности изменяется в течение длительного времени. Проще говоря, когда вы сидите на диете и уже успели потерять лишний жир, гипоталамус уверяет ваш организм, что отныне придется съедать больше пищи, чтобы наступил момент насыщения. Мозг отодвигает предел сытости, и вы не чувствуете удовлетворения, пока не съедите достаточно калорий, чтобы восполнить истощившиеся жировые запасы.

Вот почему кажется, что у человека, сидящего на диете, бездонный желудок и он никак не может насытиться. В обратной ситуации, если вы переедаете и набираете лишний вес, то мозг понижает порог чувства сытости, и объем порций становится меньше на какое-то время. Так мы представляем себе работу гипоталамуса и мозгового ствола, которые контролируют аппетит и состояние адипозной ткани.

Так как гипоталамус оказывает воздействие на связи в ядре головного мозга и руководит чувством насыщения, то любое повреждение липостатической системы может привести к увеличению объемов потребляемой пищи. Иначе человек просто не чувствует себя сытым. Именно это происходит с людьми, страдающими от ожирения, их мозг вырабатывает резистентность к лептину. Когда страдающий от ожирения человек принимает пищу, она не подавляет реакцию мозга на пищевые раздражители в такой же степени, в какой воздействует на мозг стройного человека. Участки мозга, отвечающие за голод и мотивацию к еде, продолжают интенсивно работать и принуждают человека есть больше, чем нужно. Возможно, ситуация сейчас кажется безнадежной, но есть способ сдержать этот процесс.

Система передачи информации от органов пищеварения неидеальна. Она неточно определяет энергетическую ценность пищи, то есть количество калорий, и передает эту не всегда корректную информацию в мозг. Иначе говоря, некоторые продукты кажутся нам более сытными, чем другие, даже если обладают одинаковой калорийностью. Мы можем изучить все причуды системы насыщения и таким образом сможем естественно сократить (или увеличить) объем потребляемых калорий без малейшего вреда.

В 1995 году Сюзанна Хольт совместно с коллегами опубликовала первое в своем роде исследование, которое помогло нам понять, как обмануть мозг и заставить его чувствовать себя сытым от небольшого количества калорий. Суть исследования была достаточно проста. Хольт пригласила для участия в эксперименте группу добровольцев. Им предлагали съесть 38 блюд объемом в 240 ккал. Продукты были самыми обыкновенными: хлеб, овсяная каша, говядина, арахис, конфеты, виноград и т. д. Добровольцы съедали порцию пищи и в течение двух следующих часов наблюдали за своим состоянием. Каждые 15 минут им нужно было записывать, насколько сытыми они себя чувствуют. Хольт и ее помощники на основе полученных данных определили «индекс сытности» для каждого тестируемого продукта. Он выражался в степени насыщения на одну калорию. Затем они провели анализ всех данных и определили, какие качества пищи больше всего связаны с появлением ощущения наполненности.

Как и ожидалось, по сравнению с другими продуктами белый хлеб имеет низкий индекс сытности. Он доставляет минимальное ощущение сытости на калорию. Цельнозерновой хлеб, напротив, обладает более высокой способностью к насыщению. Высококалорийные хлебопекарные изделия, такие как торты, круассаны и пончики обладают самым низким индексом сытности из всех продуктов, участвовавших в эксперименте. Фрукты, мясо и бобы характеризуются высоким уровнем сытости. Но ничто не смогло сравниться с картофелем, который оказался очень сытным продуктом. Хольт заметила, что наиболее сытными являются простые «цельные» продукты, такие как фрукты, картофель, стейк и рыба.

Исследовательская группа под руководством Хольт пришла к выводу, что сытность продукта зависит от его определенных характеристик. Во-первых, это плотность калорий, то есть тот объем еды, который приходится на одну калорию. Например, овсяная каша в основном состоит из воды, поэтому плотность калорий здесь гораздо ниже, чем в печенье. Энергетическая ценность печенья и овсяной каши одинаковы, но в печенье почти нет воды. Ученые выяснили, что чем ниже плотность калорий в продукте, тем выше его сытность. Это не удивительно, потому что растяжимость желудка – это один из важнейших сигналов регуляции сытости, который обрабатывает нерв одиночного пути. Если в желудке находится большой объем пищи, то человек чувствует себя насытившимся, даже если его обед был низкокалорийным. Однако стоит заметить, что этот метод «обмана» хорошо работает только до известных пределов – полный желудок листьев салата не принесет желаемого удовлетворения.

Наряду с плотностью калорий фигурирует еще одно важное качество пищи, а именно вкус. Чем еда вкуснее, тем сложнее ею насытиться. И снова этому есть научное объяснение. Вкусная еда, особенно магазинная «вкуснятина», расценивается мозгом как наиболее ценная. Мозг с готовностью снимает ограничения на потребление такой пищи. Существует предположение о том, как именно вкусовые особенности влияют на работу мозга. Одна из областей гипоталамуса, латеральный гипоталамус, является связующим звеном между энергетическим балансом и функцией пищевого подкрепления (это лишь одна из многих его функций). В прошлом ученые определили, что стимуляция латерального гипоталамуса у животных приводит к неконтролируемому перееданию, а изоляция этой области помогает животным обрести стройную форму тела. Как показали эксперименты, «вкуснятина» активизирует работу латерального гипоталамуса, который связан пучком нервных волокон с ядром одиночного пути в стволе головного мозга, а значит, воздействует прямо на нейроны, регулирующие чувство насыщения. На этом основании можно говорить о том, что еда с усилителями вкуса оказывает влияние на нейроны сытости. По этой причине люди часто переедают именно продукты с добавками и усилителями, а для десерта неожиданно открывается второе дыхание и находится место в переполненном желудке. Если стараться питаться простыми продуктами и традиционными блюдами, то уровень потребляемых калорий можно удерживать в пределах нормы и при этом не чувствовать голода.

Третий и очень влиятельный фактор, определяющий качество пищи, это жирность. Чем выше жирность продукта, тем ниже индекс его сытности.

Многим людям кажется, что это противоречит реальным фактам, ведь если съесть жирной пищи, то чувствуешь себя очень сытым. Не стоит забывать, что мы говорим о сытности на одну калорию. Если вы съедите кусок сливочного масла, вы почувствуете насыщение, но ведь вы съедаете более 800 ккал за один раз. А это эквивалент двух с половиной больших печеных картофелин. Сливочное масло и растительные жиры обладают самой большой плотностью калорий. Пока в диете человека никакой другой продукт не может оспорить их первенство. На один грамм жира приходится девять ккал, а на один грамм углеводов и протеинов – только четыре ккал. Жиры повышают вкусовые качества пищи. Если заправлять ее маслом, то можно эффективно повысить объем потребляемых калорий, при этом не повышая сытности продукта. Также верно и обратное: ограничение жиров способствует снижению объема потребляемых калорий без ущерба для насыщения.

Не стоит буквально избегать жиров, если вы стремитесь контролировать потребление калорий. Исследования подтвердили, что мы съедаем жирной пищи больше, потому что она обладает большей плотностью калорий и кажется нам вкуснее. Если плотность калорий в жирной пище сравнительно небольшая, то такая пища насыщает так же быстро, как углеводные продукты. Иначе говоря, такие продукты, как мясо, рыба, яйца, молочные продукты, орехи и авокадо очень сытные и содержат много жиров. Но так эти продукты являются натуральными и нерафинированными, то их можно есть, даже если перед вами стоит задача сбросить лишний вес. Да, они имеют высокую жирность, но в них не таится убийственное сочетание калорийности и вкусовых добавок, как, например, в картофельных чипсах и печенье.

Четвертое условие насыщения – это клетчатка. Чем больше пищевых волокон содержится в пище, тем быстрее ею наедаешься. По этой причине цельнозерновой хлеб считается более сытным, чем белый, несмотря на одинаковую плотность калорий.

И, наконец, протеины играют немаловажную роль в процессе насыщения. В подтверждение этому выступают результаты многих исследований. Протеин обладает большей сытностью, чем углеводы и жиры. Стенки тонкого кишечника и поджелудочная железа реагируют на появление белка и направляют информацию в ядро одиночного пути. По пока неизученным причинам «протеиновый» сигнал чрезвычайно важен в процессе насыщения. Если добавить сюда то, что мы узнали о взаимодействии протеина и липостата в предыдущей главе, то становится понятно, почему люди на белковой диете активно теряют лишний вес, не испытывая чувство голода.

Результаты работы Хольт приоткрывают тайну удивительного явления, при котором крысы и люди неудержимо объедаются обработанными продуктами из супермаркета и фастфудом, и почему переедание становится ежедневной практикой помимо нашей воли. Регуляция сытости протекает бессознательно в нескольких отделах мозга, включая ядро одиночного пути. Мозгу важно оценить пищу по следующим параметрам: объем, количество протеина, пищевых волокон и вкусовые качества. Большинство современных обработанных продуктов питания обладают набором свойств, которые не воздействуют на центры сытости в такой же степени, как натуральные, цельные продукты. Пицца, мороженое, торты, газировка и картофельные чипсы могут похвастаться внушительными характеристиками, которые делают их невидимыми для радаров насыщения. Большинство людей воспринимает чувство насыщения как сигнал к тому, что пора прекращать есть. Перечисленные мною продукты способны увести нас далеко за пределы восполнения необходимого количества калорий. При этом мы даже не осознаем, что переедаем. Потому что после еды чувствуем себя такими же голодными, как и до принятия пищи.

Традиционные блюда у разных народов мира в целом имеют схожие тенденции: низкая плотность калорий, умеренная аппетитность и высокое содержание пищевых волокон (высокая концентрация белка необязательна). Самым ярко выраженным антиподом фастфудного рациона выступает сегодня современная палеолитическая диета. За основу в этой диете взято меню охотников и собирателей из далекого прошлого, а именно цельные, сытные продукты с большим набором необходимых характеристик – высокое содержание белка, пищевых волокон, низкая плотность калорий и умеренные вкусовые качества. Палеолитическая диета вопреки распространенному мнению не ограничивается только одним мясом (охотники и собиратели никогда не ели бекон, извините). Также обязательным условием не является низкое содержание углеводов, зато приветствуется большое количество свежих фруктов и овощей. Исследования подтверждают, что палеолитический рацион очень сытный и естественным образом сводится к пониженному потреблению калорий. Во время клинических испытаний диета наших предков проявила себя лучше большинства стандартных диет, направленных на похудение или улучшение обмена веществ. Поэтому она не зря набирает такую популярность.

В заключении Хольт и ее коллеги предлагают следующий вывод: «На основе полученных результатов мы можем говорить о том, что современная западная диета, которая характеризуется искусственными усилителями вкуса, низким содержанием пищевых волокон, а также быстротой и удобством потребления, обладает наименьшей сытностью по сравнению с рационом людей прошлого или традиционными кухнями развивающихся и неразвитых стран». К счастью, мы можем воспользоваться выводами Хольт, чтобы изменить ситуацию.

Стоит отметить, что не все люди одинаково реагируют на современное пищевое окружение. Некоторые люди не подвержены перееданию, большинство склонны к перееданию и накоплению лишнего жира, а также существует небольшая группа счастливчиков, которые от души переедают и не полнеют. Как можно объяснить эти различия?

Еда для утоления голода

Если вы поставили перед собой цель есть меньше калорий и не мучиться чувством голода, то вам стоит переключиться на сытные продукты. В них должны сочетаться низкая плотность калорий, умеренные вкусовые качества, высокая концентрация белка, и/или большое количество пищевых волокон. Это могут быть бобовые, чечевица, свежие овощи и фрукты, картофель и сладкий картофель (батат), свежее мясо, морепродукты, овсяная каша, авокадо, йогурт и яйца. Исключительная сытность картофеля объясняет успех «картофельной диеты», о которой мы узнали из главы 3. Но если вы решите сдобрить картофель высококалорийными продуктами, например сливочным маслом или сыром, или приготовить из него картошку фри, то битва за стройность будет проиграна.