Метаболизм — это процесс, посредством которого тело преобразует то, что мы едим и пьём, в энергию. Этот сложный процесс обеспечивает энергией всё, что человек делает, от дыхания и движения до роста и снабжения мозга.
В каких процессах задействован метаболизм?
Понятие метаболизм относится ко всем химическим процессам, непрерывно происходящим внутри тела, которые обеспечивают жизнь и нормальное функционирование (поддержание нормального функционирования в организме называется гомеостазом). Эти процессы включают те, которые расщепляют питательные вещества из пищи, и те, которые создают и восстанавливают клетки тела. Создание и восстановление тела требует энергии, которая в конечном итоге поступает из пищи.
Организм сжигает калории, в которых измеряется энергия, постоянно, независимо от того, активен ли человек или находится в состоянии покоя:
Базовые функции организма: даже когда человек отдыхает или спит, организму нужна энергия для поддержания жизненно важных функций, таких как дыхание, циркуляция крови и восстановление клеток. Это использование энергии называется базовой скоростью метаболизма (БСМ).
Повседневная деятельность: движение, ходьба, разговоры и выполнение повседневных задач также сжигают калории.
Упражнения: физические нагрузки, такие как бег, плавание или поднятие тяжестей, увеличивают количество калорий, используемых организмом.
Скорость сжигания калорий и метаболизм
Количество энергии, измеряемое в килоджоулях (кДж), которое организм сжигает в любой момент времени, зависит от метаболизма. Достижение или поддержание здорового веса — это баланс. Если мы регулярно с едой или жидкостями получаем больше килоджоулей, чем нужно для метаболизма, организм запасает их в основном в виде жира.
Большая часть энергии, которую мы используем каждый день, используется для поддержания правильного функционирования всех систем нашего организма. Это находится вне нашего контроля. Однако мы можем заставить метаболизм работать на нас, когда занимаемся спортом. Когда вы активны, организм сжигает больше энергии (килоджоулей).
Скорость метаболизма во многом зависит от генетики. Но есть некоторые изменения образа жизни, которые помогают повысить скорость метаболизма.
Два процесса метаболизма: катаболизм и анаболизм
Наш метаболизм сложен: он состоит из двух частей, которые тщательно регулируются организмом, чтобы оставаться в равновесии:
Катаболизм — расщепление пищевых компонентов (таких как углеводы, белки и пищевые жиры) на более простые формы, которые затем могут использоваться для получения энергии и основных строительных блоков, необходимых для роста и восстановления.
Анаболизм — часть метаболизма, в которой строится или восстанавливается тело. Анаболизм требует энергии, которая в конечном итоге поступает из пищи. Когда мы едим больше, чем нужно для ежедневного анаболизма, избыток питательных веществ обычно хранится в организме в виде жира.
Скорость метаболизма
Скорость метаболизма организма (или общий расход энергии) можно разделить на три компонента:
Скорость основного обмена веществ, базового метаболизма (BMR или БСМ) — даже в состоянии покоя организму нужна энергия (килоджоули) для поддержания правильного функционирования всех систем, таких как дыхание, поддержание работы сердца для циркуляции крови, рост и восстановление клеток и регулирование уровня гормонов. Скорость базового метаболизма (BMR) организма составляет наибольшее количество энергии, расходуемой ежедневно (от 50 до 80% ежедневного потребления энергии).
Термический эффект пищи (также известный как термогенез) —организм использует энергию для переваривания потребляемых продуктов и напитков, а также для поглощения, транспортировки и хранения их питательных веществ. Термогенез составляет около 5-10 % затрат энергии.
Энергия, используемая во время физической активности — это энергия, используемая при движении, и она больше всего зависит от того, сколько энергии используется каждый день. Физическая активность включает в себя запланированные упражнения, например, пробежку или занятия спортом, но также включает в себя всю случайную активность, например, развешивание белья, игры с собакой или даже ёрзание на стуле.
Для человека со средней активностью (30-45 минут умеренной физической активности в день) этот компонент обеспечивает 20% ежедневного потребления энергии.
Скорость основного обмена веществ (BMR), или скорость базового метаболизма
BMR относится к количеству энергии, необходимой организму для поддержания гомеостаза. BMR в значительной степени определяется общей мышечной массой, поскольку для поддержания мышечной массы требуется много энергии.
Всё, что уменьшает мышечную массу, снижает и скорость базового обмена веществ. Поскольку BMR составляет большую часть общего потребления энергии, важно сохранять или даже увеличивать мышечную массу с помощью упражнений, когда вы пытаетесь сбросить вес.
Это означает сочетание упражнений (особенно силовых и упражнений с отягощениями для наращивания мышечной массы) с изменениями в сторону более здорового питания, а не только изменение диеты, поскольку употребление слишком малого количества килоджоулей побуждает организм замедлять обмен веществ для экономии энергии.
Поддержание сухой мышечной массы также помогает снизить риск получения травм во время тренировок, а занятия спортом увеличивают ежедневный расход энергии.
Средний показатель BMR у мужчины составляет около 7100 кДж в день, а у женщины — около 5900 кДж в день. Расход энергии непрерывен, но его скорость меняется в течение дня. Скорость расхода энергии обычно самая низкая рано утром. Учёные из Калифорнийского университета в исследовании влияния интервального голодания на метаболическое здоровье связывают ограничение вечерних и ночных приёмов пищи с ускорением обмена веществ, что ведёт к потере веса.
Факторы, влияющие на скорость базового метаболизма
На основной обмен веществ влияет множество факторов, работающих в сочетании, в том числе:
Размер тела — у более крупных взрослых людей больше метаболизирующей ткани и выше основной обмен веществ.
Количество сухой мышечной ткани — мышцы быстро сжигают килоджоули.
Количество жира в организме — жировые клетки «медлительны» и сжигают гораздо меньше килоджоулей, чем большинство других тканей и органов тела. Исключение: бурый жир.
Жёсткие диеты, голодание или пост — употребление слишком малого количества килоджоулей заставляет организм замедлять метаболизм для сохранения энергии. BMR может снизиться на 15%, а если также теряется мышечная ткань, это еще больше снижает скорость обмена веществ.
Возраст — обмен веществ замедляется с годами из-за потери мышечной ткани, а также из-за гормональных и неврологических изменений.
Рост — у младенцев и детей потребность в энергии на единицу массы тела выше из-за энергетических потребностей роста и дополнительной энергии, необходимой для поддержания температуры тела.
Пол — как правило, у мужчин более быстрый обмен веществ, поскольку они в среднем крупнее женщин.
Генетическая предрасположенность — скорость метаболизма может частично определяться генами.
Гормональный и нервный контроль — обмен веществ контролируется нервной и гормональной системами. Гормональный дисбаланс может влиять на то, как быстро или медленно организм сжигает килоджоули.
Температура окружающей среды — если температура очень низкая или очень высокая, организму приходится прилагать больше усилий для поддержания нормальной температуры тела, что ускоряет основной обмен веществ.
Инфекция или болезнь — основной обмен веществ ускоряется, поскольку организму приходится прилагать больше усилий для создания новых тканей и формирования иммунного ответа.
Количество физической активности — работающим мышцам нужно много энергии для сжигания. Регулярные упражнения увеличивают мышечную массу и учат организм сжигать килоджоули быстрее, даже в состоянии покоя.
Некоторые химические соединения, такие как кофеин или никотин и ряд лекарственных препаратов, могут ускорять основной обмен веществ.
Дефицит питательных веществ — например, диета с низким содержанием йода снижает функцию щитовидной железы и замедляет обмен веществ.
Врезка
Избыток сна, по данным научного обзора учёных Уральского государственного университета, связан с метаболическими нарушениями и может провоцировать развитие сахарного диабета 2 типа. С другой стороны, если говорить о лишнем весе, недосып вызывает повышенное выделение гормона голода грелина, что также может привести к перееданию.
Термический эффект пищи на скорость метаболизма
Скорость обмена веществ повышается после еды, потому что вы используете энергию для еды, переваривания и метаболизма пищи. Ускорение происходит вскоре после начала еды и достигает пика через 2—3 часа. Это повышение BMR может варьироваться от 2% до 30% в зависимости от объёма и типа съеденной пищи. Разные продукты повышают BMR на разную величину.
Например:
- Жиры повышают основной обмен веществ на 0-5%.
- Углеводы повышают основной обмен веществ на 5-10%.
- Белки повышают основной обмен веществ на 20-30%.
Острая и пряная пища (например, продукты, содержащие перец чили, хрен и горчицу) может оказывать значительный термический эффект.
Затраты энергии во время физической активности
Во время напряжённой или энергичной физической активности мышцы могут сжигать до 3000 кДж в час. Расход энергии мышцами составляет всего около 20% от общего расхода энергии в состоянии покоя, но во время напряженной нагрузки он может увеличиться в 50 раз и более.
Энергия, используемая во время упражнений, является единственной формой расхода энергии, которую мы можем контролировать. Однако оценить количество энергии, затрачиваемой во время упражнений, сложно, поскольку истинное значение для каждого человека будет варьироваться в зависимости от таких факторов, как вес, возраст, состояние здоровья и интенсивность выполнения каждого вида деятельности.
Как оценить интенсивность физических нагрузок? Вот примерный ориентир:
Умеренные физические нагрузки означают, что вы можете разговаривать во время упражнений, но не можете петь.
Интенсивные упражнения означают, что вы не можете разговаривать и заниматься спортом одновременно.
Метаболизм и увеличение веса с возрастом
Мышечная ткань требует много энергии. Чем больше у человека мышечной массы, тем больше килоджоулей он сжигает. Люди склонны набирать жир с возрастом, отчасти потому, что организм теряет мышечную массу.
Неясно, является ли потеря мышечной массы результатом процесса старения или это происходит потому, что многие люди с возрастом становятся менее активными. Но исследования учёных из University of Turin показали, что силовые тренировки могут уменьшить или предотвратить эту возрастную потерю мышечной массы.
Гормональные нарушения обмена веществ и скорость обмена веществ
Гормоны помогают регулировать метаболизм. Некоторые из наиболее распространённых гормональных расстройств влияют на щитовидную железу. Эта железа выделяет гормоны для регулирования многих метаболических процессов, включая расход энергии (скорость сжигания килоджоулей).
Заболевания щитовидной железы включают:
Гипотиреоз (недостаточная активность щитовидной железы) — метаболизм замедляется, поскольку щитовидная железа не вырабатывает достаточно гормонов. Распространённой причиной является недостаток йода в пище, а также аутоиммунное заболевание — болезнь Хашимото. Некоторые из симптомов гипотиреоза включают необычное увеличение веса, вялость, депрессию и запор.
Гипертиреоз (гиперактивная щитовидная железа) — железа выделяет больше гормонов, чем необходимо, и ускоряет обмен веществ. Некоторые из симптомов гипертиреоза включают повышенный аппетит, потерю веса, нервозность и диарею.
Генетические нарушения обмена веществ
Человеческие гены — это схемы белков в организме, а белки отвечают за пищеварение и метаболизм. Иногда дефектный ген означает, что организм производит белок, который неэффективен обработке пищи, что приводит к нарушению обмена веществ.
В большинстве случаев генетические нарушения обмена веществ можно контролировать под наблюдением врача, уделяя пристальное внимание диете. Симптомы генетических нарушений обмена веществ могут быть очень похожи на симптомы других расстройств и заболеваний, что затрудняет определение точной причины.
Некоторые генетические нарушения обмена веществ включают:
Непереносимость фруктозы — неспособность расщеплять фруктозу, тип сахара, содержащийся во фруктах, фруктовых соках, сахаре (например, тростниковом сахаре), мёде и некоторых овощах.
Галактоземия — неспособность преобразовывать углевод галактозу в глюкозу. Галактоза сама по себе в природе не встречается. Она образуется, когда лактоза расщепляется пищеварительной системой на глюкозу и галактозу. Источниками лактозы являются молоко и молочные продукты, такие как йогурт и сыр.
Фенилкетонурия (ФКУ) — неспособность преобразовывать аминокислоту фенилаланин в тирозин. Высокий уровень фенилаланина в крови может вызвать повреждение мозга. Необходимо избегать продуктов с высоким содержанием белка и продуктов, содержащих искусственный подсластитель аспартам.
Диета и обмен веществ: что есть, чтобы разогнать метаболизм?
Многие сидят на диетах или придерживаются ограничительных схем питания, чтобы похудеть. Но ограничительные диеты иногда могут иметь обратный эффект, замедляя метаболизм. Это происходит потому, что организм замедляет скорость базового обмена веществ, сжигая меньше калорий с течением времени, когда он рассматривает снижение потребления калорий как угрозу голода.
Так как же выбрать продукты, которые ускорят, а не замедлят метаболизм? Исследования показали, что некоторые продукты могут влиять на термогенез, вызванный диетой, что может ускорить скорость метаболизма в состоянии покоя. Продукты, которые могут оказывать такой эффект, включают:
Белок. Здоровые источники белка включают постную курицу, рыбу, бобы, йогурт, орехи, семена чиа и обезжиренный творог.
Неочищенные углеводы. Продукты, богатые клетчаткой, которые не подвергаются высокой обработке, могут увеличить расход энергии, поскольку они дольше перевариваются. Примерами служат овощи, фрукты, цельнозерновой хлеб, коричневый рис и бобовые.
Кофеин. Например, в кофе и зелёном чае. Зелёный чай содержит около 25 мг кофеина на чашку объемом 250 мл. Употребление около трех чашек зеленого чая в день может помочь сжигать около 100 дополнительных калорий в день.
Исследования учёных из Lorestan University of Medical Sciences показали, что зелёный чай содержит соединение, называемое галлатом эпигаллокатехина, которое может увеличить количество сжигаемых калорий и жира. А метаанализ, опубликованный в журнале Obesity Reviews, показал, что употребление около 250 миллиграммов галлата эпигаллокатехина, что эквивалентно примерно трём чашкам зелёного чая, помогло ускорить метаболизм настолько, чтобы сжигать в среднем 100 дополнительных калорий в день.
Кроме того, эксперты утверждают, что приём больших порций пищи в начале дня, нежели в конце, может помочь сжечь больше калорий.
Хотя для похудения требуется сжигать больше калорий, чем потреблять, организму всё равно нужно достаточно топлива и питательных веществ для функционирования. Вместо того, чтобы просто меньше есть, лучше сосредоточиться на потреблении питательных продуктов и увеличении физической активности.
Стоит ли наращивать мышечную массу для улучшения обмена веществ?
Силовые тренировки могут повысить метаболизм за счет наращивания мышечной ткани. Мышцы сжигают больше калорий, чем жир. И в отличие от жира, мышцы сжигают калории даже в состоянии покоя. Это означает, что чем больше у человека мышечной массы, тем выше будет скорость базового обмена веществ. Фактически, общая мышечная масса вместе с генетическим составом являются самыми сильными детерминантами базового метаболизма.
Кроме того, силовые тренировки имеют пролонгированный эффект сжигания калорий после тренировки, что известно как избыточное потребление кислорода после тренировки. После интенсивных тренировок организму требуется больше кислорода для восстановления состояния покоя, что приводит к сжиганию дополнительных калорий после физической активности.
Исследования учёных из Institute of Sports Sciences and Medicine показывают, что высокоинтенсивные интервальные тренировки (HIIT) также могут повышать метаболизм на некоторое время после занятия. HIIT включает в себя короткие всплески интенсивных упражнений, за которыми следуют короткие периоды отдыха или низкоинтенсивной активности.
Почему не на всех тренировки действуют одинаково? Учёные их биотехнологической исследовательской группы Genomics выяснили, что на это влияют гены. Влияние генетики на ИМТ сильнее всего в молодом и среднем возрасте, а генетический фон является ключевым фактором его показателя индекса массы тела, ИМТ.
И количество упражнений для поддержания стабильного веса, также сильно зависит от набора генов. Например, людям с относительно высокими показателями генетического риска приходится проходить в среднем на 10 000 шагов в день больше, чтобы поддерживать стабильный ИМТ, чем тем, кому в этом смысле повезло с наследственностью.
