Как измеряют метаболизм?
Интернет набит всякими формулами подсчета энергетических трат. Не знаю, откуда они взялись, сомневаюсь, что можно им верить. У двух совершенно одинаковых людей энергетические потребности могут значительно различаться, поэтому, чтобы получить хотя бы средние, ориентировочные цифры, надо изучать большие группы.
Таблица 1
Энергетические потребности в зависимости от возраста, пола и активности
1. За основу таблицы взяты рекомендации Института медицины (США) по потреблению энергии для референтных (с определенным весом, ростом и индексом массы тела) групп.
2. Стандарты рассчитаны на женщин ростом 163 см и весом 57 кг, мужчин ростом 178 см и весом 70 кг.
3. Для тех, кто не совпадает с параметрами расчетной группы, реальное потребление энергии отличается. У людей с бóльшим ростом и весом энергетические нужды выше.
4. Большинство женщин по энергетическим потребностям попадает в диапазон +/− 160 ккал, большинство мужчин +/− 200 ккал к расчетному уровню, указанному в таблице. Иногда разница с расчетными показателями может достигать +/− 320 ккал у женщин и +/− 400 ккал у мужчин.
5. В группу не входят беременные и кормящие женщины, которым нужно больше энергии.
6. 70 % людей ведут сидячий, малоподвижный образ жизни.
Малая активность – стиль жизни, который включает только легкие физические нагрузки повседневной жизни.
Умеренная активность – к повседневным физическим нагрузкам добавляется физическая активность, эквивалентная ходьбе на 2,5–5 км в день со скоростью 5–6,5 км/ч (30 мин – 1 час быстрой ходьбы).
Активный образ жизни – к повседневным физическим нагрузкам добавляется физическая активность, эквивалентная ходьбе на расстояние более 5 км в день со скоростью 5–6,5 км/ч.
Индивидуальные методы определения энергетических трат (непрямая калориметрия, метод дважды меченной воды) – сложные, дорогие, требующие специального оборудования и обученного персонала.
В калориметрической лаборатории
Сейчас раннее утро, я надеюсь, что вы хорошо выспались и готовы к исследованию. Сначала на вас наденут что-то вроде респиратора, который будет плотно закреплен на голове. Ложитесь, пожалуйста, на кушетку; всё, что нужно делать на этом этапе, – около часа спокойно лежать и дышать. Энергетический бюджет будет оцениваться косвенно по количеству потребленного кислорода и выделенного углекислого газа. Это и понятно, если мы вспомним ключевую формулу клеточного дыхания (рис. 3).
Пока вы лежите и думаете о чем-то хорошем, прибор измеряет, сколько энергии вы потратили, сколько миллилитров кислорода в минуту вдохнули и сколько углекислоты выдохнули. Подсчитывается дыхательный коэффициент – соотношение минутного объёма углекислого газа к кислороду (VCO2/VO2). Поскольку при использовании глюкозы в качестве источника энергии количество молекул кислорода эквивалентно углекислоте (шесть на шесть, как видно из формулы), дыхательный коэффициент будет близок к единице. Если вы сторонник физиологической смешанной диеты, то используются жиры и белки, а дыхательный коэффициент будет чуть больше 0,8. Мы увидим на мониторе и метаболический эквивалент (MET). Один МЕТ – это количество энергии, затрачиваемое человеком в состоянии покоя и эквивалентное сжиганию 1 ккал/кг/час.
Рис. 3. Клеточное дыхание
Когда мы это всё определили, я предложу вам встать и подвигаться в респираторе. Для оценки активного метаболизма давайте используем степ-тест. Надо будет подниматься на ступеньку заданной высоты и спускаться с неё, сначала медленно, затем со средней скоростью. Мы практически сразу же увидим, как увеличиваются потребление кислорода и метаболический эквивалент.
Легкая нагрузка – 2–3 МЕТ; если вы чуть прибавите скорости, то нагрузка уже будет средней интенсивности – 4–6 МЕТ. Минутный объём расходуемого кислорода будет расти пропорционально нагрузке, вы будете дышать чаще и глубже. При нагрузках средней интенсивности одной глюкозы уже недостаточно для обеспечения энергетических нужд, начинают активно расходоваться жиры, что можно проследить по уменьшающемуся дыхательному коэффициенту. При окислении жиров в среднем на каждые 70 молекул углекислого газа приходится 100 молекул кислорода. Дыхательный коэффициент при продолжающейся нагрузке будет снижаться до 0,7.
Если нагрузка выше средней интенсивности, вы будете тратить энергии больше, чем в шесть раз по сравнению с состоянием покоя (>6 МЕТ). Непрямая калориметрия ещё и неплохой тест на функциональные возможности. Если у вас нет проблем с нагрузками в 5–7 МЕТ, то вы в хорошей форме. Спортсмены олимпийского уровня способны разогнать свой метаболизм до 20 МЕТ. Это, конечно, вызывает восхищение возможностями человеческого тела, но что случится с их обменом веществ, если они получат травму или просто закончат спортивную карьеру?
Энергетические потребности складываются из основного обмена, термического эффекта пищи и физической активности. Вся энергия, которая тратится на работу внутренних органов, относится к основному обмену.
Голодание, несбалансированное питание, диетические ограничения замедляют основной обмен. Организм снижает энергетические траты и значительно эффективнее начинает использовать поступающую еду.
С возрастом основной обмен замедляется, потому что человек становится менее активным, теряет мышечные и приобретает жировые ткани. Этот процесс начинается после 30 лет; по данным разных исследований, каждое последующее десятилетие уровень основного обмена снижается на 2–5 %.
Непрямая калориметрия – метод косвенной оценки энергетических трат по количеству потребленного кислорода и выделенного углекислого газа.
«Для выражения степени интенсивности физической активности широко используется метаболический эквивалент (МЕТ). МЕТ – это отношение уровня метаболизма человека во время физической активности к уровню его метаболизма в состоянии покоя». (ВОЗ)
