Голодный мозг. Как перехитрить инстинкты, которые заставляют нас переедать

Неиндустриализованные сообщества сегодня продолжают жить так, как жили их предки на протяжении долгих лет. В этих сообществах, конечно, есть проблемы со здоровьем, например инфекции и несчастные случаи, однако они очень стойко противостоят тем недугам, которые убивают и лишают жизненных сил прогрессивные нации.

Как вскоре выяснилось, на тот момент Ютала не был жителем острова: он приезжал в гости. Когда они встретились с Линдебергом, Ютала уже 15 лет жил и вел бизнес в Алотау, маленьком городке на западной оконечности Папуа – Новой Гвинеи. Осмотрев мужчину, Линдеберг обнаружил, что его вес на 23 килограмма превышал средний вес китаванского мужчины. Также он был на шесть килограммов тяжелее самого крупного человека на острове.[8 - Индекс массы тела Юталы составил 28, средний индекс массы тела среди китаванцев – около 20.] Был и еще один показатель, который отличал его от всего остального населения общины, – Ютала имел самое высокое кровяное давление. Жизнь в современных условиях наградила бывшего китаванца современным телом.

Ютала стал предвестником влияния индустриализации на состояние здоровья человека.[9 - Бесспорно, индустриализация принесла человеку и благо, например вакцины и антибиотики.] Уход от традиционного рациона и образа жизни с последующим набором лишнего веса – вот сценарий, по которому развивались события во множестве наций и культур по всему земному шару. Этому воздействию подверглись и все мы. При этом в Соединенных Штатах культурное смещение произошло несмотря на поток информации о способах контроля веса, правильном питании и здоровом образе жизни. Пробираясь от одного свидетельства к другому, мы сможем составить полную картину причин переедания. Выясним, почему мозг заставляет нас набирать лишний вес, сводя на нет все праведные усилия. Давайте для начала посмотрим, как вес американцев изменился за последние сто лет.

Цена прогресса

Индустриализация принесла в Новую Гвинею, равно как и во множество других уголков нашей планеты, повальное ожирение и повышенный риск развития хронических заболеваний. Если заглянуть в далекое прошлое, то можно обнаружить следы этого же процесса, однажды свершившегося в Соединенных Штатах.

Америка в 1890 году была совершенно не такой страной, как сегодня: 43 процента трудоспособных граждан составляли фермеры, более 70 процентов профессий предполагали ручной труд. Холодильники, супермаркеты, газовые и электрические плиты, стиральные машины, эскалаторы и телевидение еще не существовали, а мототранспортом могли управлять только инженеры и богатые чудаки.

На добывание и приготовление пищи приходилось затрачивать усилия, а в быту было много физических нагрузок.

Насколько было распространено ожирение среди американцев того поколения? Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи Лоренс Хэлмчен и Макс Хендерсон перебрали медицинские карточки более 12 тысяч белых мужчин среднего возраста, принимавших участие в Гражданской войне. На основании показателей их роста и веса ученые вывели некую цифру, которую назвали индексом массы тела (ИМТ). ИМТ указывает на вес, который соответствует конкретному росту. Поэтому мы можем опираться на показатели оптимального веса для людей разного телосложения. Согласно индексу люди бывают стройные, полные и страдающие ожирением (стройные – до 25 единиц, полные – от 25 до 29,9, страдающие ожирением – от 30 и выше). Сопоставив результаты, Хэлмчен и Хендерсон обнаружили, что незадолго до наступления XX века ожирением страдал только каждый 17-й человек (белый мужчина средних лет).

Затем исследователи подсчитали степень ожирения среди людей с теми же демографическими признаками в период с 1999 по 2000 год. Они использовали данные Центров по контролю и профилактике заболеваний в США. Результаты показали, что у людей среднего возраста степень ожирения не превышала 24 процента, а ближе к пенсии этот показатель возрастал до 41 процента.[10 - Возраст от сорока до сорока девяти лет, от шестидесяти до шестидесяти девяти.] (10) Если сопоставить результаты исследования за 1890 и 1999 годы, то огромная разница в цифрах вас изумит (рис. 1).

Рис. 1. Показатели ожирения у белых американцев среднего возраста в периоды 1890–1900 и 1999–2000. Данные взяты из научной работы Хэлмчена, Annals of Human Biology 31 (2004): 174.

Напрашивается вывод о том, что ожирение в США было гораздо менее распространено до наступления XX века. Люди были в такой же форме, как и те, кто продолжает сегодня жить в соответствии со своим традиционным жизненным укладом. Знать страдала ожирением на протяжении тысяч лет, на это указывает внушительная мумия египетской царицы Хатшепсут, которая жила 3500 лет назад. Но на протяжении всей человеческой истории ожирение еще никогда не разрасталось до таких угрожающих масштабов, как сегодня.

Давайте подробнее рассмотрим вторую половину XX столетия, так как мы располагаем наиболее надежными и полными данными за этот период. Самые серьезные изменения в цифрах как раз приходятся на это время. В 1960 году каждый седьмой взрослый гражданин США страдал от избыточного веса, а к 2010 году – уже каждый третий (рис. 2). За этот период времени показатели крайней степени ожирения сильно увеличились – с каждого 111-го до каждого 17-го. Страшно сказать, но распространенность ожирения у детей возросла почти в пять раз. Поворотной точкой стал 1978 год, и затем ситуация ухудшалась с головокружительной скоростью.

Рис. 2. Степень ожирения у взрослого населения США в возрасте от 20 до 74 лет, 1960–2010. Возраст скорректирован. Данные предоставлены центрами по контролю и предотвращению заболеваний.

Официально представители системы здравоохранения называют этот феномен эпидемией ожирения, которая поразила США и другие страны с высоким уровнем качества жизни, угрожая здоровью и благополучию населения. Результаты недавних исследований говорят о том, что мы серьезно недооцениваем проблему ожирения и ее последствия – одна треть от всех смертей взрослого населения США происходит по причинам, связанных с перееданием. Число страдающих диабетом неуклонно растет, как и число пациентов с ортопедическими нарушениями, которые развились на фоне ожирения. Почти две сотни тысяч американцев ежегодно обращаются к хирургам для проведения гастропластики и шунтирования желудка с целью избавиться от лишнего веса. В магазинах сегодня можно найти одежду ошеломляющих размеров вплоть до XXXXXXXXL.

Почему мы стали такими толстыми? Ответ нужно искать в ежедневном рационе и его прямой связи с толщиной жировой прослойки. Мы скоро начнем свое исследование, но сперва давайте разберемся, как тело преобразует еду в энергию.

Рождение калорий

Многие ошибочно полагают, что термин «калория» был придуман производителем закусок Snack-Well с низким содержанием жира. На самом деле понятие возникло в начале 1800-х годов и использовалось учеными как единица измерения энергии во всем ее многообразии: тепло, свет, движение и потенциальная энергия химических связей. Химические связи есть в хлебе, мясе, пиве и большинстве других продуктов. В момент сгорания они высвобождают свою потенциальную энергию в виде тепла и света, точно так же, как дрова или бензин.

В 1887 году отец современной диетологии Уилбур Этуотер описал, как потенциальная энергия пищи способна разжечь огонь в горниле человеческого организма:

Энергия солнечного света запечатана в белках, жирах и углеводах, которые мы употребляем в пищу. Сегодня физиологи могут объяснить, как энергия преобразуется в тепло, которым мы согреваем наше тело, и в силу, которая нам необходима для работы и мыслительных процессов.

Этуотер рассматривал энергию как способ глубже познать особенности человеческого тела. Он и его коллеги стали первыми исследователями, которые основательно подсчитали количество калорий в разных продуктах при помощи изобретенного им калориметра.

Если вы захотите узнать степень калорийности сухого завтрака, то прочтите мелкий текст сбоку на коробке. Калории рассчитывают по формулам, которые Этуотер вывел во время экспериментов с потенциальной энергией пищи. Он предложил рассматривать количество калорий в продуктах через призму всех хитросплетений пищеварения и метаболизма.[11 - Энергетическая ценность жира, углеводов и белков составляет примерно девять, четыре и четыре килокалорий на 1 грамм соответственно.] По предложению Этуотера энергетическую ценность измеряют в килокалориях, то есть за одну единицу измерения принимают тысячу калорий.

Этуотер совместно с коллегами сконструировал гигантский калориметр для изучения обменных процессов человека. Внутри этого устройства было достаточно места, чтобы отвечать скромным жизненным потребностям, и испытуемый мог находиться в нем в течение нескольких дней. Система Этуотера оказалась настолько эффективной, что позволила изучить энергообмен внутри человеческого тела с точностью свыше 99 процентов. Оказалось, что человек со стабильным весом потребляет и затрачивает одинаковое количество энергии. Другими словами, если человек не толстеет и не худеет, то он сжигает ровно столько калорий, сколько съедает.[12 - Еще некоторое количество калорий выводится с калом и мочой. Исследования Этуотера подтверждают, что человеческое тело – это не волшебный инструмент, который находится вне законов физики (если говорить точнее, то тело подчиняется первому закону термодинамики).]

Это утверждение можно представить в виде уравнения энергетического баланса:

Изменение энергии тела = потребляемая энергия – затрачиваемая энергия

Энергия попадает в организм вместе с едой и выводится из него в виде тепла. Организм расходует энергию на процесс обмена веществ, функцию кровообращения, дыхания, переваривание пищи и физическую активность. В период роста энергия используется для развития костей и мышечной ткани. Оставшаяся энергия, которая оказалась лишней после удовлетворения всех потребностей организма, сохраняется в виде жира, иначе говоря накапливается виде адипозной ткани. Это настоящий энергетический склад, чья вместимость неограниченна. Если вы едите больше калорий, чем сжигаете, то они отправляются на хранение прямиком в адипозную ткань. При этом адипозность организма, то есть лишний вес, увеличивается. Все просто и понятно, однако позже мы убедимся, что подоплека не так проста, как может показаться на первый взгляд.

Этуотер открыл, что химическая энергия, содержащаяся в разных продуктах, богатых углеводами, жирами, белками, а также в алкоголе, эффективно преобразовывается в теле. Грубо говоря, все калории сжигаются одинаково в «печи» человеческого тела. В ходе недавних исследований показано, что соотношение жиров, углеводов и белков в пище не влияет на состояние адипозной ткани. В расчет берут только калории. Ученые, проводившие такого рода эксперименты, тщательно подсчитывали потребляемые калории, при этом людям предлагали разнообразное питание с различным содержанием жиров, углеводов и белков. Разнообразие пищи никак не сказывалось на адипозности, невзирая на то, какие цели стояли перед исследователями: снижение, поддержание или набор веса. Эта информация перечеркивает распространенное мнение о том, что продукты с высоким содержанием углеводов и жиров угрожают фигуре сильнее, чем предполагает их энергетическая ценность. От некоторых продуктов человек, безусловно, полнеет быстрее, чем от других. Но это случается главным образом потому, что этих продуктов хочется есть больше, а значит, потреблять больше калорий. Сами продукты не оказывают какого-то особого воздействия на метаболизм.[13 - По последним данным некоторые системы питания, например диеты с пониженным содержанием углеводов и жиров или с повышенным содержанием белка способны немного ускорить обменные процессы в организме. Но сегодня пока нет доказательств того, что этот эффект имеет сколько-нибудь значимое воздействие на адипозную ткань. Допускается, что благодаря диетам с рекордно низким содержанием углеводов и жиров метаболизм улучшается, что способствует быстрой потере веса. Однако экстремальные диеты оказывают практически такое же действие, как и умеренные с пониженным содержанием углеводов и жиров, если количество калорий строго учитывается.]

Разобравшись в этом вопросе, мы можем по-новому записать уравнение энергетического баланса, чтобы оно отразило долгосрочную перспективу изменений в адипозной ткани.

Изменения адипозности = потребляемые калории – сжигаемые калории

Чтобы набрать вес, человеку нужно потреблять больше калорий, а сжигать меньше или и то и другое. Чтобы сбросить лишний вес, нужно есть меньше калорий, а сжигать больше или и то и другое. Формула очень проста, но применить ее для похудения на практике удивительно сложно. Многие из нас знают об этом слишком хорошо.

Если это положение записано верно, то очевидно, что американцы начали потреблять больше калорий и/или сжигать их меньше, поэтому наши фигуры и расползлись. Остановимся на этом подробнее.

Потребляемые калории: как изменились наши отношения с пищей

Чтобы подсчитать потребляемые калории в масштабах целой страны, нужно немало усилий. Однако ученым удалось сделать это тремя разными способами. Первый метод заключается в том, чтобы подсчитать количество производимой пищи, отнять от этой цифры объем экспорта, прибавить объем импорта, попытаться подсчитать количество пищевых отходов и затем по оставшейся сумме сделать заключение о количестве калорий на человека. Второй способ предлагает репрезентативную выборку. Иными словами, спросить у людей, что они едят, и подсчитать калории, основываясь на этих данных. Третий способ – математически смоделировать отношения между весом и потребляемыми калориями и затем использовать эту модель для расчета изменения в потреблении калорий, которое привело к увеличению веса.

Рис. 3. Количество потребляемых калорий взрослым населением США с 1978-го по 2006 год. Данные взяты из отчетов министерства сельского хозяйства США (USDA) с учетом оценки пищевых отходов и доступности продовольствия, из программы Обследование состояния здоровья и питания (NHANES) Центра по контролю и профилактике заболеваний (CDC) и из статьи К. Холла в журнале PLOSOne 4 (2009): е7940. Мы выражаем отдельное спасибо К. Холлу за предоставленные первичные данные.

На рис. 3 показана оценка потребления калорий на основе данных всех трех методов, которые имеют расхождения. Но все три графика схожи в одном. Потребление калорий существенно увеличилось, когда население Америки быстро набрало избыточный вес (218–367 дополнительных килокалорий в день в период с 1978 по 2006 гг.) Исследование, проведенное по третьему способу Кевином Холлом из Национального института здравоохранения США (черный график), пожалуй, наиболее точно отражает количество лишних калорий, которые люди стали потреблять в период эпидемии ожирения: 218 ккал. Примечательно, что этот скачок сам по себе объясняет причину эпидемии в обозначенный период времени без необходимости дополнительно просчитывать уровень физической активности и другие показатели.

Прямо сейчас я чувствую, как вы превращаетесь в скептиков. В одном фунте жира (0,4 кг) содержится 3500 килокалорий. Следовательно, если мы действительно переедали на 218 Ккал ежедневно, то должны были бы набирать фунт жира (0,4 кг) каждые 16 дней, а значит, 23 фунта (10 кг) каждый год. В итоге через 10 лет мы, по идее, смогли бы перемещаться только при помощи автопогрузчика! Несмотря на то что подобными грубыми расчетами пользуются средства массовой информации, представители органов здравоохранения, врачи и даже некоторые крупные исследователи, они не иллюстрируют работу адипозной (жировой) ткани. Холл и его коллеги доказали, что такая оценка изменений в адипозной ткани ошибочна, и серьезные последствия этой ошибки вылились в неправильное отношение к набору и потере веса.

В рамках ошибочного восприятия адипозности мы не принимаем в расчет тот факт, что в связи с изменением объемов тела энергообмен тоже претерпевает изменения. Чтобы лучше это понять, давайте вместо адипозной ткани поговорим о счете в банке. Вы открываете счет, и сумма ваших сбережений составляет 10 000 долл. При ежемесячном доходе в 1000 долл. и ежемесячных затратах в 1000 долл. через год сумма сбережений останется неизменной – 10 000 долл. Теперь представьте, что ваша зарплата увеличилась до 2000 долларов. Поначалу ваш стиль жизнь оставался неизменным, вы по-прежнему тратили 1000 в месяц, а 1000 откладывали. Но постепенно вас начали посещать мысли о покупке нового компьютера или дорогой пары сапог. Вы переезжаете в квартиру с лучшими условиями. Ваш уровень жизни повышается, а значит, увеличиваются и затраты. Через шесть месяцев после повышения вы тратите 1500 долл. в месяц, а через год – все 2000. В течение этого года сумма сбережений на счете росла с постепенно снижающимся темпом до тех пор, пока рост полностью не прекратился. Это случилось, когда доходы сравнялись с расходами. Сумма сбережений на счете достигла плато примерно на отметке 16 000 долларов. Эта цифра будет стабильной до тех пор, пока ваши доходы или расходы не изменятся.

Тот же самый принцип можно применить к адипозности. Когда увеличивается потребление калорий, увеличивается масса тела, которая сжигает калории.[14 - Увеличение скорости метаболизма должно приводить главным образом к увеличению мышечной массы (сюда относится все, кроме жира), за счет чего должен увеличиваться вес.] По мере того как размеры тела увеличиваются, расход калорий уравнивается с количеством дополнительно потребляемых калорий. Вы достигаете плато. Вы отныне не потребляете больше калорий, чем сжигаете, а значит, ваш вес и степень адипозности стабилизируются на более высокой отметке. Тот же самый эффект плато происходит и в обратном направлении, когда человек снижает количество потребляемых калорий.

Как можно воспользоваться этой информацией на практике? Прежде всего становится понятно, что набрать или сбросить вес можно только через значительные изменения в потреблении калорий.

Если незначительно изменять свою диету, например съедать на один тост меньше обычного, то в адипозной ткани также произойдут некоторые изменения, и жир перестанет бесконтрольно накапливаться. Так возникло новое правило похудения, основанное на научных данных: человеку необходимо потреблять на 10 ккал меньше из расчета на каждый килограмм, которые человек хочет потерять. Пользуясь этим эмпирическим правилом, человек добирается до нужного стабильного веса только через несколько лет, однако большинству такие сроки не подходят. Люди стремятся сильнее урезать калории, чтобы быстрее добраться до желаемого веса, а затем переходят на правило десяти ккал, чтобы поддерживать свою новую форму.

Благодаря этой информации мы можем понять причину горя многих добросовестных людей, которые тщательно соблюдают свою диету: высокое плато потери веса. Человек старательно сокращает количество потребляемых калорий и успешно теряет избыточный вес, но процесс его потери останавливается прежде, чем человек достигает желаемой цели. Даже несмотря на то, что человек продолжает сидеть на той же самой диете, которая до сих пор давала положительные результаты. Эта проблема вполне реальна, и Холл предлагает две возможные причины ее возникновения. В первом случае размер тела уменьшается и ему требуется меньше топлива для поддержания своих функций. Со временем организм перестает страдать от недостатка калорий, и процесс снижения веса останавливается. В другом случае снижение веса приводит к увеличению аппетита, а при таких условиях крайне тяжело придерживаться сниженного количества калорий. Позже я объясню, почему это происходит. Чтобы возобновить потерю веса после выхода на плато, человеку необходимо снова сократить потребление калорий, хотя это весьма непросто осуществить.

Согласно трем независимым методам подсчета мы начали потреблять существенно большее количество калорий в период эпидемии ожирения. Этот фактор можно рассматривать как главную причину появления лишнего веса. Проще говоря, мы прибавили в весе, потому что начали есть больше.

Теперь давайте на минутку отвлечемся. Мы рассматривали недавнее прошлое, потому что оно дает наиболее обширную информацию по адипозности. А что же первая половина XX века? Посмотрите на рис. 4. Я составил график потребления калорий в течение прошлого века на основе предоставленных министерством сельского хозяйства США (второй метод подсчета потребляемых калорий) данных о расходовании продуктов питания. Эти данные не отличаются высокой точностью, зато они хорошо демонстрируют общую тенденцию на протяжении обозначенного времени.[15 - Я считаю эти данные приблизительными, потому что с течением времени увеличивалось количество пищевых отходов, а этот фактор не учитывали при проведении расчетов. А это привело к искусственному увеличению потребления калорий в недавнем прошлом (как на этом графике, так и на предыдущем). Вот почему по данным министерства сельского хозяйства США потребление калорий среди населения значительно выше, чем в двух других графиках. К. Холл написал на эту тему потрясающую работу.]

Рис. 4. Количество потребляемых калорий на человека в день в США с 1909 по 2009 год. График составлен на основе данных министерства сельского хозяйства США и службы оценки доступности пищевых продуктов. Мы составили схему, сложив вместе калории, полученные из протеинов, жиров и углеводов, отняли общий процент пищевых отходов 28,8 % с учетом изменения метода оценки жидких масел с 1999 по 2000 годы

Как вы видите, в 1909 году калорий потребляли больше, чем в 1960-м. Хотя, как мы уже выяснили, в 1909 году не было эпидемии ожирения. Но почему?

Сжигаемые калории: как изменилась наша физическая активность

Чтобы ответить на это вопрос, мы должны рассмотреть второй фактор, влияющий на состояние адипозной, то есть жировой ткани: количество затрачиваемой человеком энергии. Энергия нужна организму, чтобы осуществлять функции метаболизма, обеспечивать кровообращение и газообмен. Кроме того, энергия необходима для сокращения мышц, чтобы мы могли ходить, пропалывать огороды, стоговать сено, доить коров, месить тесто, стирать руками грязную одежду и налаживать дела на фабрике. Очевидно, что сотню лет назад люди больше были заняты трудом такого рода, чем сегодня. Получается, что они больше ели, чтобы вести жизнь со сравнительно высоким уровнем физической активности.

Вот критический момент. В 1909 году высокая степень потреблении калорий соответствовала нуждам организма. Так как в последующие 50 лет наш стиль жизни постепенно изменился в связи с появлением бытовой техники, то уровень физической активности значительно снизился. Очень немногие продолжали работать в поле с плугом и мотыгой, все больше людей садились за руль автомобиля. Вы можете убедиться по графику на рис. 5, как сильно возросло число зарегистрированных машин в тот период. До 1913 года автомобиль мог себе позволить только каждый сотый американец. Сегодня на 10 американцев приходится восемь автомобилей.

Рис. 5. Количество зарегистрированных автомобилей на 1000 человек в США с 1900 по 2010 год. Данные министерства энергетики США.

Поскольку Америка стала «сидячей» нацией, к 1960 году снизился показатель потребляемых калорий. Люди меньше трудились, у них снизился аппетит, и поэтому они стали меньше есть.

Затем, примерно в 1978 году, что-то изменилось: мы стали потреблять очень много калорий.