Революционный метод дважды меченой воды
Благодаря методу Лифсона — более известному как метод дважды меченой воды — мы наконец можем точно измерить ежедневные затраты энергии в повседневной жизни людей. Сегодня такие лаборатории, как моя, могут определять ежедневные затраты энергии человека, используя метод дважды меченой воды, примерно за шестьсот долларов. За три десятилетия, прошедшие с тех пор, как Шеллер адаптировал эту процедуру для исследований на людях, удалось измерить показатели тысяч людей с разной продолжительностью жизни по всему миру. Так в чем же суть? Сколько калорий мы тратим каждый день? Это зависит от многих факторов, но, конечно, не от тех, о которых вы подумали в первую очередь.
Самые главные предикторы ежедневного расхода энергии — это размер и строение вашего тела. У крупных людей больше тканей, а чем больше клеток, выполняющих метаболическую работу, тем больше калорий сжигает человека. И, как мы уже знаем, некоторые органы и ткани тратят больше калорий, чем другие. Самое главное, жировые клетки расходуют намного меньше энергии каждый день, чем мышцы и другие органы. Если жировые клетки составляют большую часть веса тела, вы будете сжигать меньше калорий каждый день, чем человек, который весит столько же, но выглядит худее вас. Поскольку у женщин, как правило, больше жира в организме, чем у мужчин, они обычно сжигают меньше калорий каждый день, чем представители сильного пола с аналогичной массой тела.
Я собрал данные сотен измерений методом дважды меченой воды у мужчин, женщин и детей в график ежедневных энергетических затрат в зависимости от массы тела (Рис. 3.4). Как видно из этих графиков, суточные затраты энергии (ккал в день) растут с увеличением массы тела (которая выражается в кг) криволинейным образом, подобно закону Клайбера, который оценивал затраты энергии в зависимости от размеров животных (Рис. 3.3).
Уравнения на Рис. 3.4 дают надежные оценки ежедневных энергетических затрат для всех людей, от младенцев до долгожителей, от худых до полных. Вы можете использовать свой вес в соответствующем уравнении и рассчитать примерные ежедневные затраты энергии. Обратите внимание, однако, на функцию ln. Это означает, что вам нужно взять натуральный логарифм веса, прежде чем умножить результат на 786 (у женщины) или 1105 (у мужчины) и вычесть соответствующий коэффициент. Если ваши математические навыки не очень хороши, вы также можете просто предположить, каково ваше значение на Рис. 3.4, чтобы вычислить предполагаемые ежедневные затраты энергии. У женщины весом 63 кг расчетный ежедневный расход энергии составляет 2300 ккал, а для человека весом 72 кг — 3000 ккал.
Влияние массы тела на энергетические затраты поразительно. Форма зависимости от него похожа на кривую закона Клайбера для разных видов (Рис. 3.3). Суточные затраты резко возрастают с увеличением массы тела у детей. Их клетки расходуют гораздо больше энергии каждый день, чем клетки более крупных и пожилые людей. Если вы когда-нибудь прижимали к себе ребенка и чувствовали, как бьется его сердце в крошечной груди, то понимаете, как напряженно работает его тело. Каждый килограмм обычного трехлетнего ребенка сжигает около 77 ккал в день. Это число неуклонно снижается в позднем детском и подростковом возрасте, достигая примерно 33 ккал на кг после 12 лет.
Криволинейная зависимость между весом тела и ежедневным расходом энергии означает, что мы должны с осторожностью сравнивать затраты у разных индивидов. Часто люди (в том числе исследователи и врачи, которые должны это знать) просто делят затраты энергии на вес, чтобы сравнить скорость метаболизма людей разного веса. Предположение, лежащее в основе этого подхода, состоит в том, что затраты энергии на килограмм должны быть одинаковыми для всех. Но это так не работает. Поскольку соотношение между размером и энергетическими затратами так искривлено (Рис. 3.4), маленькие люди по своей природе сжигают больше энергии на килограмм, чем крупные. Именно так работают биология и арифметика. Если сравнивать ежедневные затраты энергии (или скорость основного обмена, если уж на то пошло), просто разделив скорость метаболизма на размер тела, мы получим ошибочное представление, что маленькие и крупные люди сильно отличаются, в то время как на самом деле это не так.
Рис. 3.4. Суточные энергетические затраты человека (ккал в сутки).
Толстые кривые линии тренда и уравнения дают ожидаемый ежедневный расход энергии в зависимости от массы тела. Чтобы определить ваши предполагаемые ежедневные затраты, найдите свой вес на горизонтальной оси x и проследите ее прямо вверх, до линии тренда. Затем следуйте по горизонтали влево до вертикальной оси y, чтобы найти предполагаемый энергетический расход энергии. Вы также можете использовать уравнения. Для детей весом менее 9 кг используйте график, сделанный для женщин. Каждая серая точка представляет собой средний вес и расход для одной из 284 популяций, результаты которых были получены с помощью метода дважды меченой воды. Вариативность очень важна. Нет ничего необычного в том, что ежедневные затраты человека отклоняются от ожидаемого значения на ±300 ккал в день. Более светлые линии показывают процентили расхода.
[29]
Лучший способ узнать, имеет ли человек или популяция особенно быстрый или медленный метаболизм, — это изобразить их значения в виде диаграммы, подобной Рис. 3.4, и посмотреть, как они соотносятся с линией тренда. Это тот же самый подход, который педиатры используют, когда указывают рост или вес ребенка на диаграмме роста. Диаграмма (или, в нашем случае, Рисунок 3.4) позволяет увидеть, будут ли показатели выше или ниже среднего.
Маленькие серые точки на Рис. 3.4 — это средние значения изученных показателей 284 популяций, состоящих из мужчин и женщин. Толстая черная кривая — это линия тренда для энергетических затрат: среднесуточных показателей для любой заданной массы тела. Как и в любом случае, половина населения имеет показатели выше линии тренда, а другая — ниже. Мы можем сказать, что у тех, чьи показатели выше линии тренда, более высокие, чем ожидалось, ежедневные затраты энергии. А у людей, чьи показатели ниже, более низкие ежедневные энергетические затраты.
На Рис. 3.4 следует обратить внимание на величину изменения суточных энергетических затрат, даже после учета массы тела. Показатели многих популяций опускаются выше или ниже линии тренда — ожидаемого ежедневного расхода — на 300 ккал в день или более. Это грязный маленький секрет онлайн-калькуляторов скорости основного обмена и ежедневных затрат энергии: существует множество вариаций в скорости метаболизма даже после того, как мы учитываем точный вес и пол. Когда вы получаете информацию о суточном расходе или скорости основного обмена таких образом — или если высчитываете показатели с помощью Рисунка 3.4, — нужно помнить, что к этой информации следует относиться скептически. Можно ошибиться на несколько сотен килокалорий. Идея о том, что у одних людей быстрый метаболизм, а у других медленный, — это не просто газетная утка. Это реальность.
