Иммунная функция
Как ясно показала всем нам пандемия COVID-19, мир полон опасных патогенов. Но легкий доступ к эффективной медицинской помощи — один из триумфов цивилизации — привел к своего рода культурной амнезии. Мы склонны забывать, насколько страшны инфекционные болезни. В племени хадза 4 из 10 детей умирают от острых инфекций еще до пятнадцатилетия. Такие же мрачные показатели и в других обществах охотников и собирателей. Родители в развитых странах, имеющие наглость отказывать своим детям в лекарствах и вакцинах, должны поговорить с некоторыми матерями хадза.
Наш организм постоянно атакуют бактерии, вирусы и паразиты, которые жаждут попасть внутрь и использовать его как бордель. В грязном органическом мире за пределами наших стен, вдали от сантехники и дезинфекции, болезни неизбежны. У меня есть приятель, который работает в глубоких тропических лесах Индонезии и изучает там орангутангов и гиббонов. Вдохновленный наблюдателями за птицами, ведущими учет всех видов, которые они видели за годы работы, он создал список всех тропических болезней, которыми когда-либо болел. И это перечень совсем не короткий. После возвращения с полевых выездов он неизбежно пропивает курс «Фрагила»
[24], чтобы убить всех микробов, которые заполонили его кишечник. Принимая препарат, нельзя употреблять алкоголь. А это для моего приятеля — самая неприятная часть возвращения из тропических лесов.
Для того, чтобы побороть инфекцию, клетки иммунной системы размножаются и производят широкий спектр молекул. Вся эта метаболическая работа сжигает калории. Исследование двадцати пяти американских студентов, обратившихся в поликлинику, показало, что во время заболевания скорость основного обмена у них была в среднем на 8 % выше, чем обычно. Примечательно, что из эксперимента исключали мужчин, у которых была лихорадка. Повышение температуры тела при борьбе с инфекцией — древняя защитная реакция всех млекопитающих — еще больше увеличивает этот показатель.
Майкл Гурвен и его коллеги, работающие с жителями сельских районов Боливии, измерили ежедневные затраты на иммунную защиту в тех популяциях, у которых нет доступа к антисептическим преимуществам современного мира. Племя цимане живет в маленьких отдаленных деревушках в тропических лесах Амазонки. Они ведут многоукладное хозяйство: охотятся и собирают дикорастущую пищу, а также выращивают бананы, рис, маниок или кукурузу вручную. Некоторые представители племени, которые живут ближе к городам, зарабатывают деньги ручным трудом. Все они постоянно находятся на открытом воздухе в лесу и у реки, взаимодействуют с природным миром и множеством бактерий, вирусов и паразитов, которые так и норовят найти себе хозяина. Неудивительно, что уровень заболеваемости очень высок. Около 70 % населения имеет паразитарную инфекцию (обычно глисты), и количество лейкоцитов (клеток иммунной системы, используемых организмом для борьбы с инфекцией) у них в десять раз больше, чем у взрослых американцев. Вся эта деятельность иммунной системы требует энергии. Скорость основного обмена взрослых членов племени цимане на 250–350 ккал в день выше, чем у представителей промышленно развитых стран.
Чрезмерные энергетические затраты на борьбу с инфекцией могут иметь серьезные последствия для роста детей. Сэм Урлахер, молодой доктор наук в моей лаборатории в Дьюкском университете, на протяжении многих лет работал с детьми племени хиваро, проживающем в Эквадоре. Их повседневность очень похожа на жизнь цимане: охота, собирательство и простое земледелие в тропических лесах Амазонки. В обоих племенах наблюдается высокий уровень заболеваемости. Сэм обнаружил, что у детей от пяти до двенадцати лет скорость основного обмена примерно на 200 ккал в день выше, чем у детей в США и Европе — различие примерно на 20 %. И потребность организма в энергии для борьбы с инфекцией буквально крадет силы, которые иначе пошли бы на рост. Когда иммунная система реагирует на патоген, она производит ряд молекул (иммуноглобулины, антитела и другие белки), которые циркулируют в крови — предательские признаки сражений с бактериями, вирусами и паразитами. Сэм обнаружил, что дети хиваро, у которых к крови было обнаружено большее количество этих маркеров, росли медленнее, чем те, у кого их было меньше. Энергетическая «стоимость» иммунитета, с точки зрения калорий и роста, вероятно, является одной из главных причин того, что представители коренных народов, таких как хиваро, цимане и хадза, как правило, недоразвиты.
Рост и воспроизводство
Фундаментальный закон природы гласит: масса и энергия не могут быть созданы или уничтожены, а только перемещены и преобразованы из одной формы в другую. Создание человека ничем не отличается: будь то мать, вынашивающая ребенка, или растущие дети — рост требует пищи и энергии. Точнее, энергетическое содержание новой ткани должно быть равно энергетическому содержанию питательных веществ, используемых для ее построения. Так сколько же «стоит» килограмм массы тела?
Организм человека построен из белков, жиров и углеводов — тех же макронутриентов, которые мы едим. Энергетическая ценность этих строительных блоков такая же, как и в пище: 4 ккал на грамм углеводов (как гликоген) или белков (как мышцы), 9 ккал на грамм жиров (см. Главу 2). Живая ткань также включает большое количество воды (около 65 %), которая не содержит калорий. По мере того как дети растут, содержание энергии в новой ткани, которая представляет собой смесь примерно 75 % мышц и 25 % жира, достигает около 3300 на кг. К этому мы должны добавить энергию, затрачиваемую для выполнения работы по усвоению питательных веществ из пищи и превращения их в ткани, что составляет около 1500 ккал на кг. «Стоимость» роста, таким образом, составляет около 4800 ккал за кг.
Создание новых тканей тоже требует энергии. Добавление более высокой доли жира «стоит» дороже, а мышц — дешевле, потому что содержание энергии в жире превышает количество калорий в белке более чем в два раза. Один из способов увидеть эту разницу — посмотреть на энергию, сжигаемую при похудении, — зеркальное отражение роста. Энергия, которую мы тратим на похудение, должна быть равна этому показателю в ткани, которая была потеряна. Поскольку ткани, которые мы теряем во время похудения, в основном состоят из жира, можно вывести такое общее правило: чтобы сбросить один килограмм веса, требуется сжечь около 7700 ккал.
Масса и энергия не могут быть созданы или уничтожены, а только перемещены и преобразованы из одной формы в другую.
Для матерей затраты на рост составляют лишь часть расхода на беременность и кормление грудью. Новорожденный ребенок весит в среднем 3–3,5 кг. И, чтобы вырастить такого его в утробе, матери нужно сжечь примерно 17 000 ккал. Но к этому также нужно добавить и энергетические затраты на вес женщины во время беременности (типичный прирост массы тела составляет около 10–13 кг). К тому же нельзя забывать о том, что у матерей есть ежедневные метаболические затраты на поддержание всей этой новой ткани — плода и своей собственной. Именно поэтому общая энергетическая «стоимость» здоровой девятимесячной беременности составляет около 80 000 ккал. Это на 27 % больше энергии, чем обычная женщина племени хадза тратит на ходьбу в течение года.
