Изнакурнож. Про метаболизм.
Скопирую сюда текст на животрепещущую для всех хорошо питающихся людей тему: как похудеть не перестав жрать.:) Интуитивно я знаю, что чудес не бывает и формула "закрыть рот" мне известна. Но моя голова так устроена, что недостаточно в неё есть. Она (то есть, я) должна хорошо себе представлять, что происходит с каждым проглоченым ею куском - иначе никак. И вот, наконец, у меня имеется разложенный аккуратно по полочкам пищеварительный процесс с разоблачением магии. Ура!
Приключения Булки с Маслом или Метаболизм-Жир-Спорт.
автор: Alexander Koshkaryev
“Когда жиру много, накалять зубец не след, все одно в жиру остынет. Ты щипчики возьми и сало слегка отдери…” Трудно быть богом.
------------------------------------------------------------------------
ВВЕДЕНИЕ
В одной из своих предыдущих научных инкарнаций я вел семинары по биохимии человеческого метаболизма у второго курса студентов медиков в Еврейском университете. В этот же период жизни я сильно подсел на пауэрлифтинг (это когда ты должен поднять максимум за один раз в трех упражнениях: присед, тяга и жим лежа) и много, очень много времени проводил в качалке. Будучи существом любопытным и отчасти нудным (Дева по гороскопу, ну вы поняли), мне было интересно все, что связано со спортивным метаболизмом. И поскольку именно этот самый метаболизм я преподавал, то разобраться в его прикладной части мне проблем не составляло.
Каково же было мое удивление и отчасти шок, когда я обнаружил, что уровень познаний среднестатического спортсмена-качка на соответствующих инетовских тематических форумах был не просто дремучим, а катастрофически удручающим. Популярные журналы по этой тематики тоже не блистали глубиной знаний. Слава богу Пабмед был всегда под рукой, и я накопал немало научных публикаций на эту тему, причем вполне солидного уровня. В тот момент меня интересовал в основном вопрос, как научно обоснованно нарастить мышцу и силовые показатели. Соответственно читал я про метаболизм мышц, типы силовых тренировок, о пользе или чаще всего бесполезности различных спортивных пищевых добавок (протеины, аминокислоты, креатин и витамины), ну и конечно про гормоны и другие разные запрещенные допинговые препараты (которых я сам не применял и вам не советую, разве что врач пропишет при соответствующих показаниях).
Через пару лет таскания тяжелых железок, высокопротеиновой диеты в виде поедания цельной курицы за обед и выпивания протеиновых коктейлей на ночь моя тушка с 74 кг разрослась до 95 кг, и очень хотелось бы сказать что это были сплошные мышцы, ан нет, такое бывает только в рекламе Men’s Health Magazine и Sport Illustrated. Короче, захотелось мне опять странного (с), причем по варианту древнерусской пословицы: “и на кол сесть и бублик съесть”. А именно, обезжирить тушку и при этом сохранить силовые показатели, на сколько это возможно. Поэтому я переключил свое внимание на метаболизм жиров и биохимию аэробных тренировок.
Признаюсь честно, бублик съесть мне не удалось, в том смысле что поднимаемые веса резко упали. Без гормональных препаратов сбросить вес и сохранить силовые показатели оказалось практически невозможно. Таких циклов набора и сброса веса в диапазоне 8-10 кг за сезон у меня было три или четыре. Как сказала тогда одна моя хорошая знакомая: “ты на своей тушке играешь как на баяне” ))).
Знаниями, нарытыми в те светлые времена, я и хочу поделиться с уважаемой публикой.
Предупреждаю сразу, я не диетолог и не врач-эндокринолог, потому ответов на вопросы относящиеся к гормональным нарушениям и советов про чтобы такого съесть чтобы похудеть вы от меня не дождетесь. В первом случае я просто не знаю, во втором совесть не позволит. Потому как постарел, стал слаб духом, жрать люблю вкусно и много, и вешу опять за 90 кг )))
Мы же поговорим о биохимии и метаболизме жиров и углеводов. Как все это взаимосвязано друг с другом, что происходит с нашим метаболизмом при занятиях спортом и как научно избавиться от лишнего жирка.
Если термины, которые я использовал в статье вам незнакомы, их полная расшифровка находится в конце статьи в алфавитном порядке.
--------------------------------------------------------------------
Этап 1. ПОЖРАЛИ
Давайте представим, что вы стрескали булку с маслом. Большой такой батон, с толстым слоем сливочного масла и для вкусности политый сверху медком. Няма. Булка, попав в желудок, будет обработана соляной кислотой, и под воздействием энзимов начнет расщепляться на глюкозу (или другой простейший сахар), аминокислоты и жирные кислоты. Далее вся эта вкуснотища переходит в тонкий кишечник, с последующим и окончательным разложением на простые молекулы, которые затем пассивно через диффузию или с помощью разных рецепторов в мембране эпителиальной клетки будут всасываться в кровь. Тут я конечно сильно упростил, но для понимания процесса этого более чем достаточно.
Главное биохимическое событие после приема пищи - это повышение концентрации глюкозы в кровотоке. Уровень глюкозы у взрослого здорового человека находится в диапазоне 0.7-1 грамм/литр. И жестко регулируется с помощью инсулина. Как только концентрация глюкозы превышает допустимую, клетки поджелудочной железы, которые очень чувствительны к концентрации глюкозы, начинают выбрасывать инсулин в кровь. Инсулин, в свою очередь, через специальные рецепторы ускоряет абсорбцию глюкозы из крови в клетки печени, жировой и мышечной тканей. А также запускает анаболические процессы синтеза гликогена (см. термины), триглицеридов и протеинов.
Вообще, возможности человеческого организма накапливать углеводы не велики. Всего в крови циркулирует одна чайная ложка глюкозы (4 г). Ее избыток в первую очередь откладывается в виде гликогена в печени (до 100 г) и мышцах (200-400 г в зависимости от тренированности человека). Любой избыток глюкозы подвергается в клетках печени гликолизу, и полученный в конце этой реакции ацетил КоA (см. термины) становится субстратом для синтеза жирных кислот (липогенез). Жирные кислоты с помощью специальных липопротеинов (VLDL) из печени доставляются в жировую ткань, где связываются с глицерином (тоже синтезированным из глюкозы), и в такой форме накапливаются внутри адипоцитов жировой ткани.
Это что касается судьбы пищевых углеводов. Масло же, которым мы намазали булку, при всасывании из кишечника, формирует хиломикроны (см. термины) и далее в таком виде транспортируется через кровь в печень, мышечную и жировую ткани, где откладывается в виде триглицеридов (см. термины).
-----------------------------------------------------------------------
Этап 2. ОТЛОЖИЛИ ЖИРОК
Жировая ткань (ЖТ) - это не просто место накопления жиров в организме. Это также очень важный ОРГАН в организме, отвечающий, в первую очередь, за наш энергетический запас.
К примеру, энергетический потенциал всех углеводов в организме у мужчины составляет всего около 2000 килокалорий (наша суточная потребность в пище). Этого достаточно всего минут на 90 бега. Тогда как на запасе жира (110 тыс килокалорий) человек мог бы пробежать около 120 часов.
Так называемая бурая ЖТ отвечает за поддержание постоянной температуры тепла с помощью термогенеза.
ЖТ - это также важный гормональный орган, выделяющий гормоны и цитокины, регулирующие многие процессы метаболизма. Например, ЖТ производит гормон ЛЕПТИН, который отвечает за подавление аппетита. Мышки с нокаут мутацией по этому гену жрут без остановки и страдают тяжелой формой ожирения. То есть чем больше ЖТ у человека, тем больше производится лептина, тем меньше хочется есть. Таким образом ваша тушка пытается предотвратить ожирение.
К сожалению, этот механизм работает не всегда. Парадоксальным образом, у людей страдающих ожирением лептина вырабатывается много, но также повышается сопротивляемость к его действию, подобно к сопротивляемости к инсулину при диабете второго типа. Лептина много, но он не работает, что ведет ко все большему накоплению ЖТ.
Кроме лептина, ЖТ вырабатывает гормоны адипонектин (регулирует чувствительность к инсулину), резистин (увеличивает сопротивляемость к инсулину), интерлейкин-6 (регуляция воспаления и сопротивление к инсулину), tumor necrosis factor alpha (опять же регуляция воспаления и сопротивление к инсулину). Глядя на этот список легко догадаться почему ожирение часто связано еще и с развитием диабета type II, при котором с самим инсулином все ОК, но он не работает, потому у клеток развилась сопротивляемость к нему.
Ну, и в конце концов, ЖТ просто физически защищает важные внутренние органы у человека. Поэтому у девочек попа к примеру есть, чтобы защитить свои репродуктивные органы, а у мальчиков попа так себе, всего лишь мышца для поднимания ног.
ЖТ орган конечно важный, но когда его становится too much, то это ведет к obesity (ожирению) и всяким разным болячкам, которые это самое ожирение вызывает. Но даже если ваш индекс массы тела (масса в кг деленная на рост в метрах в квадрате), всего чуток превышает оптимальные 19-25 кг/м.кв, и вы не страдаете клиническим ожирением, вам в голову наверняка приходила мысль, что же со всем этим, нажитым непосильным трудом, добром делать?
----------------------------------------------------------------------------
Этап 3. “ЧТО ДЕЛАТЬ, ЧТО ДЕЛАТЬ ? Сухари сушить!!!” Н.Г. Чернышевский в застенках Петропавловского каземата.
Ну вот мы и подошли к самому главному: что же делать с лишним жирком? Мы вкусно, много и часто кушали, а любая физическая активность была для нас насилием над свободой личности. Но тут случилось неприятное, ваша девушка вдруг заявляет после Нового Года, что она вас полюбила красивым и стройным мачо, а не толстым пузатым пивным бочонком. Вы, кряхтя, натягиваете ставшую вам малой на пару размеров старую футболку и идете записываться в джим. И даже начинаете в нем заниматься. Скажем, пару месяцев честно отзанимались, встали на весы, а весы показали вам большую фигу. Хе-хе, с маслом ))))
Чтобы объяснить ЧТО ДЕЛАТЬ, я должен сначала рассказать о катаболическим состоянии организма. Простейшая ситуация, это когда вы проснулись поздно утром, и при этом не лазили в холодильник посреди ночи за булкой с маслом, и. более того, были хорошей девочкой и на ранний ужин скушали лишь чуток салата с курочкой.
За ночь уровень глюкозы у вас упал до величин близких к критическим (0.4-0.5 грамм на литр). Это вызвало активацию гормона глюкагона, который инициировал распад гликогена на глюкозу. Но гликоген в печени у вас быстро закончился (его всего то грамм 100 там), а гликоген в мышцах не чувствителен к уровню этого гормона, потому что утром, когда вы проснетесь, у вас должно остаться достаточно энергии для мышц чтобы доползти до холодильника. Эволюция, она такая, она не дура.
Чтобы поддержать работу так вам необходимых даже во сне сердца, мозга, почек и печени, глюкагон также запускает процессы бета оксидации жиров, и глюконеогенеза (см. термины).
Глюконеогенез происходит в печени, и в качестве источника для производства глюкозы использует молочную кислоту, глицерин (который образуется при распаде триглицеридов в жировых клетках) и аминокислоты аланин и глютамин (которые выделяются при деградации мышечных протеинов).
В процессе оксидации жиров вырабатывается много ацетил КоА, который в свою очередь входит в цикл Кребса для производства необходимой энергии в виде АТФ. Избыток ацетил КоА, который не вошли в Цикл Кребса, идет на производства кетонов. Кетоны в свою очередь используются нашим мозгом в качестве единственно возможного заменителя глюкозы как источника энергии.
То есть как мы видим, при голодании организм в первую очередь пытается использовать имеющийся у него источник углеводов (гликоген и глюконеогенез), и только затем переключается на жиры.
Одним из главных игроков в оксидации жиров являются энзимы относящиеся к группе липаз (см. термины). В нашем случае наиболее интересны гормон-чувствительные липазы (Hormone sensitive lipases), которые находятся в клетках ЖТ и отвечают за распад триглицеридов на жирные кислоты.
Активность и экспрессия этих самых липаз отличается в различных частях человеческого тела, а также разнится у мужчин и женщин, и от человека к человеку. Например, мы все знаем, что когда мы пытаемся скинуть вес, то у девушек до последнего сопротивляется попочный жирок, а у мужиков жир на боках и животе. Это связано с тем, что эволюционно экспрессия липаз в этих частях ЖТ меньше, чем скажем в районе рук и лица. При этом у женщин активность липаз вообще меньше чем у мужчин, что сказывается на большем проценте ЖТ. И это одна из причин почему девочкам скинуть вес бывает сложней, чем мальчикам.
Другой причиной является разница в соотношении мышечной массы к массе тела, которая у мужского населения эволюционно выше. Дело в том, что мышцы способны использовать бета оксидацию жиров, даже когда они ничего не делают. То есть чем больше у вас мышц, тем быстрее и эффективнее вы будете сжигать жир.
Кроме обычного голодания, мощнейшим триггером вызывающим сжигание жира является стресс. “С лица спал” - выражение о человеке под стрессом возникло не на пустом месте. При стрессе у человека выделяются гормоны норадреналин и адреналин (см. термины), которые мобилизуют ресурсы организма, в том числе запуская процессы оксидации жиров.
Теперь перейдем к практической части. САМЫЙ ГЛАВНЫЙ совет по похудению вы точно все знаете. И звучит он тривиально: ЖРАТЬ НАДО МЕНЬШЕ,А ПОПОЙ ДВИГАТЬ БОЛЬШЕ. Дьявол как всегда в деталях. А именно, как и когда жрать и как и когда двигать попой.
Мой личный совет. Никаких экстремальных голоданий. Но количество потребляемых калорий надо держать процентов на 10-20% меньше вашего базового уровня, который обычно составляет 2000-2500 килокалорий в зависимости от веса, пола, возраста и ежедневной физической активности. Еще один совет, сделайте табличку в excel или скачайте какой нибудь apps. Первое время взвешивайте ваши порции и считайте калории, а также процент протеинов, жиров и углеводов.
Питание должно быть более или менее сбалансированным. С уклоном в высоко-протеиновую и низко-углеводную/жировую. Рассчитывайте, что протеинов в вашей еде должно быть 60-70 процентов. Углеводы лучше выбирать с низким гликемическим индексом (овощи, определенные фрукты ) , чтобы избежать быстрого увеличения уровня углеводов в крови. Никаких булочек, картофеля и прочих вкусностей с гликемическим индексом выше 70%. Про сало, и другие колбасные изделия забудьте от слова совсем. Алкоголь сократить до чуть чуть красного вина в качестве антиоксиданта.
Ваша еда должна выглядеть как овощной салат с отварной говядиной, курицей или рыбой. Есть лучше часто, но маленькими порциями. Скажем 4 раза в день по 400 килокалорий в порции.
В идеале ваш последний прием пищи должен быть часа 4 до сна. Совсем замечательно было бы, если после очень легкого ужина вы сможете устроить себе часовую пробежку средней интенсивности. После чего ложитесь спать на голодный желудок. В такой ситуации вы используете большую часть своего гликогена и всю ночь будете сжигать жир, как единственный источник энергии. А уж если вы хотите, чтобы было совсем эффективно, то утром снова пройдитесь или пробегите на голодный желудок. Тогда вы достигните эффекта, который марафонцы называют второе дыхание (hit the wall), это когда полностью истощается запас углеводов и вы переходите на жир как единственный источник энергии.
Теперь собственно о тренировках. Никакой еды как минимум за час, два до занятий. Утром на голодный желудок будет лучше всего. Если не получается утром, то тренировка вечером тоже должна быть на пустой желудок, с очень легким низкоуглеводным ужином.
Понятное дело тренировки должны быть аэробными (одними железками или тренажером вы себе ничего не сожжете), средней и/или высокой интенсивности и достаточно продолжительными. Оптимально было бы чередовать короткие импульсы высокой интенсивности (ускорения) когды вы загоняете свой пульс до 90% от максимального на пару минут, с более продолжительными периодами при пульсе 60-70% от максимума. Меньше чем 45 минут делать тренировку нет никакого смысла. Вы просто сожжете гликоген, при минимальном использовании жира в качестве источника энергии. Поев после тренировки вы снова восстановите свой гликоген, и так будете повторять этот бессмысленный цикл снова и снова без какой либо пользы для нашей цели.
Лично я практиковал 30-40 минут занятий с железом при относительно низких весах (когда то это был присед со 80-100 килограммовой штангой) и большим количеством повторений (15-20 раз по три четыре подхода), с последующим бегом трусцой еще 30-40 минут. Цель все та же. Сначала сжечь гликоген и потом перейти на жир как источник энергии.
В КАЧЕСТВЕ ЗАКЛЮЧЕНИЯ.
Главную идею при сбросе веса вы уже поняли. Организм должен находиться достаточно долгое время в катаболическом режиме. Достичь этого можно сочетанием диеты и физической активности. Которая, кстати, сродни стрессу, так как выделение адреналина при высоких физических нагрузках - это всем хорошо известный факт. Ваша конечная цель переключиться с углеводов, как источника энергии, на жиры. Поскольку мы все разные, то результаты тоже будут достигаться разными темпами. Но они будут. Это гарантированно. Все зависит только от вас и вашей силы воли. Так что если вы дочитали эту статью до конца, то сила воли у вас точно есть ))).
Спасибо за внимание.
---------------------------------------------------------------------------------
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ
Адипоцит (Adipocyte) - жировая клетка, накопитель жиров в организме и главная составляющая жировой ткани.Основной объем этой клетки составляет шарик из жира. Адипоцит имеет очень небольшую цитоплазму, с небольшим количеством митохондрий.
Анаболизм - совокупность биохимических процессов ведущих к синтезу высокомолекулярных соединений (протеины, липиды, полисахариды, нуклеиновые кислоты и т.д.).
АТФ (ATP, аденозинтрифосфа́т) - универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах. Синтезируется в процессе гликолиза и в цикле Кребса.
Aцетил Коэнзим А (Acetyl-CoA) -важная промежуточная молекула с которой начинаются и заканчиваются синтез и разложение сахаров, жиров и протеинов в организме. Главная функция - это доставка ацетильной группы в цикл Кребса, с последующим производством энергии.
Глюкоза - простой углевод, главный источник энергии для организма.
Гликолиз (Glycolysis) - многоступенчатый процесс окисления глюкозы (и других простейших сахаров) ведущий к формированию молекул АТФ и acetyl-CoA.
Глюконеогенез (Gluconeogenesis) - синтез глюкозы из неуглеводных источников таких как молочная кислота, глицерин, и некоторых аминокислот. Проистекает исключительно в печени и почках.
Гликоген (Glycogen) - это глюкоза в полимерном виде. Ближайший родственник всем известного растительного крахмала. Гликоген является основным запасом углеводов у человека. Накапливается в основном в печени и мышцах. Первичный источник быстрого реагирования для поддержания уровня глюкозы в крови.
Глюкагон (Glucagon) - катаболический гормон, активирующийся при низком содержании глюкозы в крови. Вызывает эффект противоположный инсулину. Активирует разложение гликогена в печени, что ведет к выбросу глюкозы в кровь. Глюкагон являетися основным регулятором катаболитических процессов (см. катаболизм). В этой роли запускает процесс липолиза (разложение жиров).
Гликемический индекс (glycemic index) - величина которая показывает как потребляемый продукт влияет на уровень глюкозы в крови. 100% значит что эффект такой же как если бы вы скушали чистую глюкозу. Меньше 55 % - это хорошо (большинство фруктов, овощи, коричневый рис, овсянка, рожь и всякие файберс), 55-70% так себе (сахар обыкновенный, пшеница, соки,банан), 70-100% - проходите мимо таких продуктов белый хлеб, белый рис, кукуруза, картошка).
Жирная кислота (fatty acid) - карбоновая кислота, с цепочкой разной длины (14-24 атома углерода) и наличием или отсутствием двойных связей (те самые ненасыщенные и насыщенные жиры). В этом виде жир путешествует по организму связанный разными видами липопротеинов.
Жировая ткань - очень нужный орган. Состоит из адипоцитов, макрофагов, клеток иммунной системы. Смотреть подробней в тексте.
Инсулин - самый главный анаболический гормон регулирующий уровень глюкозы в крови. При повышении содержания глюкозы запускает разные механизмы метаболизма.
Катаболизм - процесс метаболического разложения на более простые вещества или окисления какого-либо вещества, обычно протекающий с высвобождением энергии в виде тепла и в виде АТФ.
Кетоз (Ketosis) - состояние когда при долгом голодании или длительной физической нагрузке все источники глюкозы исчерпаны и организм переходит на кетоны (ketone bodies) как основной источник энергии. В отличии от триглицеридов, кетоны могут проникать в мозг и поэтому является единственной альтернативой глюкозы для нашей думалки.
Лептин - гормон, производимый жировой тканью и отвечающий за подавление аппетита через мозг. Мутация в гене, отвечающем за экспрессию лептина приводит к постоянному желанию жрать и ожирению, по крайней мере у мышек.
Липазы - это большая группа энзимов, которые отвечают за транспорт, переваривание и обработку жиров.
Липогенез (Lipogenesis) - биохимический процесс синтеза жирных кислот. Часть анаболического метаболизма, активируется инсулином. Протекает в печени. После синтеза жирные кислоты доставляются с помощью липопротеинов в жировую ткань, где они формируют триглицериды и откладываются внутри адипоцитов.
Норадреналин (Norepinephrine) - гормон/нейромедиатор вырабатываемый в мозге и надпочечниках, является более сильным по эффекту аналогом адреналина. Уровень норадреналина в крови повышается при стрессе, вообще это гормон активности. Имеет множественные механизмы на разные системы организма. В плане интересующего нас метаболизма активирует процессы синтеза глюкозы и окисление жиров.
Окисление жиров (Fat beta-oxidation) - метаболический процесс деградации жирных кислот. Является более эффективным источником АТФ, чем гликолиз.
Триглицериды (Triglycerides) - это основная химическая форма в которой жир хранится в человеческом организме. Представляет собой соединение трехатомного спирта глицерина и трех жирных кислот. Является основным содержимым клеток жировой ткани.
Цикл Кребса (Citric acid cycle) - это центральная часть всех каталитических процессов и ключевой этап дыхания в любой клетке. Сахара, жирные кислоты и даже определенные аминокислоты, все могут закончить в этом цикле, произведя на выходе энергию в виде АТФ и других важных биохимических молекул. Цикл Кребса также самая большая страшилка для студентов изучающих биохимию.
Хиломикрон (Chylomicron) - комплекс из фосфолипидов, триглицеридов, холестерина и белков. Отвечает за транспорт экзогенных жиров из тонкого кишечника в кровь и далее везде по организму.
------------------------------------------------------------------------------------
ССЫЛКИ
Nelson, D. L.; Cox, M. M. Lehninger, Principles of Biochemistry (7th ed.). 2017.
Jeukendrup AE, Saris WH, Wagenmakers AJ. Fat metabolism during exercise. Int J Sports Med. 1998.
Luo L, Liu M. Adipose tissue in control of metabolism. J Endocrinol. 2016.
Wurtman RJ, Wurtman JJ. Brain serotonin, carbohydrate-craving, obesity and depression. Obes Res. 1995.
Spriet LL. New insights into the interaction of carbohydrate and fat metabolism during exercise. Sports Med. 2014
Приключения Булки с Маслом или Метаболизм-Жир-Спорт.
автор: Alexander Koshkaryev
“Когда жиру много, накалять зубец не след, все одно в жиру остынет. Ты щипчики возьми и сало слегка отдери…” Трудно быть богом.
------------------------------------------------------------------------
ВВЕДЕНИЕ
В одной из своих предыдущих научных инкарнаций я вел семинары по биохимии человеческого метаболизма у второго курса студентов медиков в Еврейском университете. В этот же период жизни я сильно подсел на пауэрлифтинг (это когда ты должен поднять максимум за один раз в трех упражнениях: присед, тяга и жим лежа) и много, очень много времени проводил в качалке. Будучи существом любопытным и отчасти нудным (Дева по гороскопу, ну вы поняли), мне было интересно все, что связано со спортивным метаболизмом. И поскольку именно этот самый метаболизм я преподавал, то разобраться в его прикладной части мне проблем не составляло.
Каково же было мое удивление и отчасти шок, когда я обнаружил, что уровень познаний среднестатического спортсмена-качка на соответствующих инетовских тематических форумах был не просто дремучим, а катастрофически удручающим. Популярные журналы по этой тематики тоже не блистали глубиной знаний. Слава богу Пабмед был всегда под рукой, и я накопал немало научных публикаций на эту тему, причем вполне солидного уровня. В тот момент меня интересовал в основном вопрос, как научно обоснованно нарастить мышцу и силовые показатели. Соответственно читал я про метаболизм мышц, типы силовых тренировок, о пользе или чаще всего бесполезности различных спортивных пищевых добавок (протеины, аминокислоты, креатин и витамины), ну и конечно про гормоны и другие разные запрещенные допинговые препараты (которых я сам не применял и вам не советую, разве что врач пропишет при соответствующих показаниях).
Через пару лет таскания тяжелых железок, высокопротеиновой диеты в виде поедания цельной курицы за обед и выпивания протеиновых коктейлей на ночь моя тушка с 74 кг разрослась до 95 кг, и очень хотелось бы сказать что это были сплошные мышцы, ан нет, такое бывает только в рекламе Men’s Health Magazine и Sport Illustrated. Короче, захотелось мне опять странного (с), причем по варианту древнерусской пословицы: “и на кол сесть и бублик съесть”. А именно, обезжирить тушку и при этом сохранить силовые показатели, на сколько это возможно. Поэтому я переключил свое внимание на метаболизм жиров и биохимию аэробных тренировок.
Признаюсь честно, бублик съесть мне не удалось, в том смысле что поднимаемые веса резко упали. Без гормональных препаратов сбросить вес и сохранить силовые показатели оказалось практически невозможно. Таких циклов набора и сброса веса в диапазоне 8-10 кг за сезон у меня было три или четыре. Как сказала тогда одна моя хорошая знакомая: “ты на своей тушке играешь как на баяне” ))).
Знаниями, нарытыми в те светлые времена, я и хочу поделиться с уважаемой публикой.
Предупреждаю сразу, я не диетолог и не врач-эндокринолог, потому ответов на вопросы относящиеся к гормональным нарушениям и советов про чтобы такого съесть чтобы похудеть вы от меня не дождетесь. В первом случае я просто не знаю, во втором совесть не позволит. Потому как постарел, стал слаб духом, жрать люблю вкусно и много, и вешу опять за 90 кг )))
Мы же поговорим о биохимии и метаболизме жиров и углеводов. Как все это взаимосвязано друг с другом, что происходит с нашим метаболизмом при занятиях спортом и как научно избавиться от лишнего жирка.
Если термины, которые я использовал в статье вам незнакомы, их полная расшифровка находится в конце статьи в алфавитном порядке.
--------------------------------------------------------------------
Этап 1. ПОЖРАЛИ
Давайте представим, что вы стрескали булку с маслом. Большой такой батон, с толстым слоем сливочного масла и для вкусности политый сверху медком. Няма. Булка, попав в желудок, будет обработана соляной кислотой, и под воздействием энзимов начнет расщепляться на глюкозу (или другой простейший сахар), аминокислоты и жирные кислоты. Далее вся эта вкуснотища переходит в тонкий кишечник, с последующим и окончательным разложением на простые молекулы, которые затем пассивно через диффузию или с помощью разных рецепторов в мембране эпителиальной клетки будут всасываться в кровь. Тут я конечно сильно упростил, но для понимания процесса этого более чем достаточно.
Главное биохимическое событие после приема пищи - это повышение концентрации глюкозы в кровотоке. Уровень глюкозы у взрослого здорового человека находится в диапазоне 0.7-1 грамм/литр. И жестко регулируется с помощью инсулина. Как только концентрация глюкозы превышает допустимую, клетки поджелудочной железы, которые очень чувствительны к концентрации глюкозы, начинают выбрасывать инсулин в кровь. Инсулин, в свою очередь, через специальные рецепторы ускоряет абсорбцию глюкозы из крови в клетки печени, жировой и мышечной тканей. А также запускает анаболические процессы синтеза гликогена (см. термины), триглицеридов и протеинов.
Вообще, возможности человеческого организма накапливать углеводы не велики. Всего в крови циркулирует одна чайная ложка глюкозы (4 г). Ее избыток в первую очередь откладывается в виде гликогена в печени (до 100 г) и мышцах (200-400 г в зависимости от тренированности человека). Любой избыток глюкозы подвергается в клетках печени гликолизу, и полученный в конце этой реакции ацетил КоA (см. термины) становится субстратом для синтеза жирных кислот (липогенез). Жирные кислоты с помощью специальных липопротеинов (VLDL) из печени доставляются в жировую ткань, где связываются с глицерином (тоже синтезированным из глюкозы), и в такой форме накапливаются внутри адипоцитов жировой ткани.
Это что касается судьбы пищевых углеводов. Масло же, которым мы намазали булку, при всасывании из кишечника, формирует хиломикроны (см. термины) и далее в таком виде транспортируется через кровь в печень, мышечную и жировую ткани, где откладывается в виде триглицеридов (см. термины).
-----------------------------------------------------------------------
Этап 2. ОТЛОЖИЛИ ЖИРОК
Жировая ткань (ЖТ) - это не просто место накопления жиров в организме. Это также очень важный ОРГАН в организме, отвечающий, в первую очередь, за наш энергетический запас.
К примеру, энергетический потенциал всех углеводов в организме у мужчины составляет всего около 2000 килокалорий (наша суточная потребность в пище). Этого достаточно всего минут на 90 бега. Тогда как на запасе жира (110 тыс килокалорий) человек мог бы пробежать около 120 часов.
Так называемая бурая ЖТ отвечает за поддержание постоянной температуры тепла с помощью термогенеза.
ЖТ - это также важный гормональный орган, выделяющий гормоны и цитокины, регулирующие многие процессы метаболизма. Например, ЖТ производит гормон ЛЕПТИН, который отвечает за подавление аппетита. Мышки с нокаут мутацией по этому гену жрут без остановки и страдают тяжелой формой ожирения. То есть чем больше ЖТ у человека, тем больше производится лептина, тем меньше хочется есть. Таким образом ваша тушка пытается предотвратить ожирение.
К сожалению, этот механизм работает не всегда. Парадоксальным образом, у людей страдающих ожирением лептина вырабатывается много, но также повышается сопротивляемость к его действию, подобно к сопротивляемости к инсулину при диабете второго типа. Лептина много, но он не работает, что ведет ко все большему накоплению ЖТ.
Кроме лептина, ЖТ вырабатывает гормоны адипонектин (регулирует чувствительность к инсулину), резистин (увеличивает сопротивляемость к инсулину), интерлейкин-6 (регуляция воспаления и сопротивление к инсулину), tumor necrosis factor alpha (опять же регуляция воспаления и сопротивление к инсулину). Глядя на этот список легко догадаться почему ожирение часто связано еще и с развитием диабета type II, при котором с самим инсулином все ОК, но он не работает, потому у клеток развилась сопротивляемость к нему.
Ну, и в конце концов, ЖТ просто физически защищает важные внутренние органы у человека. Поэтому у девочек попа к примеру есть, чтобы защитить свои репродуктивные органы, а у мальчиков попа так себе, всего лишь мышца для поднимания ног.
ЖТ орган конечно важный, но когда его становится too much, то это ведет к obesity (ожирению) и всяким разным болячкам, которые это самое ожирение вызывает. Но даже если ваш индекс массы тела (масса в кг деленная на рост в метрах в квадрате), всего чуток превышает оптимальные 19-25 кг/м.кв, и вы не страдаете клиническим ожирением, вам в голову наверняка приходила мысль, что же со всем этим, нажитым непосильным трудом, добром делать?
----------------------------------------------------------------------------
Этап 3. “ЧТО ДЕЛАТЬ, ЧТО ДЕЛАТЬ ? Сухари сушить!!!” Н.Г. Чернышевский в застенках Петропавловского каземата.
Ну вот мы и подошли к самому главному: что же делать с лишним жирком? Мы вкусно, много и часто кушали, а любая физическая активность была для нас насилием над свободой личности. Но тут случилось неприятное, ваша девушка вдруг заявляет после Нового Года, что она вас полюбила красивым и стройным мачо, а не толстым пузатым пивным бочонком. Вы, кряхтя, натягиваете ставшую вам малой на пару размеров старую футболку и идете записываться в джим. И даже начинаете в нем заниматься. Скажем, пару месяцев честно отзанимались, встали на весы, а весы показали вам большую фигу. Хе-хе, с маслом ))))
Чтобы объяснить ЧТО ДЕЛАТЬ, я должен сначала рассказать о катаболическим состоянии организма. Простейшая ситуация, это когда вы проснулись поздно утром, и при этом не лазили в холодильник посреди ночи за булкой с маслом, и. более того, были хорошей девочкой и на ранний ужин скушали лишь чуток салата с курочкой.
За ночь уровень глюкозы у вас упал до величин близких к критическим (0.4-0.5 грамм на литр). Это вызвало активацию гормона глюкагона, который инициировал распад гликогена на глюкозу. Но гликоген в печени у вас быстро закончился (его всего то грамм 100 там), а гликоген в мышцах не чувствителен к уровню этого гормона, потому что утром, когда вы проснетесь, у вас должно остаться достаточно энергии для мышц чтобы доползти до холодильника. Эволюция, она такая, она не дура.
Чтобы поддержать работу так вам необходимых даже во сне сердца, мозга, почек и печени, глюкагон также запускает процессы бета оксидации жиров, и глюконеогенеза (см. термины).
Глюконеогенез происходит в печени, и в качестве источника для производства глюкозы использует молочную кислоту, глицерин (который образуется при распаде триглицеридов в жировых клетках) и аминокислоты аланин и глютамин (которые выделяются при деградации мышечных протеинов).
В процессе оксидации жиров вырабатывается много ацетил КоА, который в свою очередь входит в цикл Кребса для производства необходимой энергии в виде АТФ. Избыток ацетил КоА, который не вошли в Цикл Кребса, идет на производства кетонов. Кетоны в свою очередь используются нашим мозгом в качестве единственно возможного заменителя глюкозы как источника энергии.
То есть как мы видим, при голодании организм в первую очередь пытается использовать имеющийся у него источник углеводов (гликоген и глюконеогенез), и только затем переключается на жиры.
Одним из главных игроков в оксидации жиров являются энзимы относящиеся к группе липаз (см. термины). В нашем случае наиболее интересны гормон-чувствительные липазы (Hormone sensitive lipases), которые находятся в клетках ЖТ и отвечают за распад триглицеридов на жирные кислоты.
Активность и экспрессия этих самых липаз отличается в различных частях человеческого тела, а также разнится у мужчин и женщин, и от человека к человеку. Например, мы все знаем, что когда мы пытаемся скинуть вес, то у девушек до последнего сопротивляется попочный жирок, а у мужиков жир на боках и животе. Это связано с тем, что эволюционно экспрессия липаз в этих частях ЖТ меньше, чем скажем в районе рук и лица. При этом у женщин активность липаз вообще меньше чем у мужчин, что сказывается на большем проценте ЖТ. И это одна из причин почему девочкам скинуть вес бывает сложней, чем мальчикам.
Другой причиной является разница в соотношении мышечной массы к массе тела, которая у мужского населения эволюционно выше. Дело в том, что мышцы способны использовать бета оксидацию жиров, даже когда они ничего не делают. То есть чем больше у вас мышц, тем быстрее и эффективнее вы будете сжигать жир.
Кроме обычного голодания, мощнейшим триггером вызывающим сжигание жира является стресс. “С лица спал” - выражение о человеке под стрессом возникло не на пустом месте. При стрессе у человека выделяются гормоны норадреналин и адреналин (см. термины), которые мобилизуют ресурсы организма, в том числе запуская процессы оксидации жиров.
Теперь перейдем к практической части. САМЫЙ ГЛАВНЫЙ совет по похудению вы точно все знаете. И звучит он тривиально: ЖРАТЬ НАДО МЕНЬШЕ,А ПОПОЙ ДВИГАТЬ БОЛЬШЕ. Дьявол как всегда в деталях. А именно, как и когда жрать и как и когда двигать попой.
Мой личный совет. Никаких экстремальных голоданий. Но количество потребляемых калорий надо держать процентов на 10-20% меньше вашего базового уровня, который обычно составляет 2000-2500 килокалорий в зависимости от веса, пола, возраста и ежедневной физической активности. Еще один совет, сделайте табличку в excel или скачайте какой нибудь apps. Первое время взвешивайте ваши порции и считайте калории, а также процент протеинов, жиров и углеводов.
Питание должно быть более или менее сбалансированным. С уклоном в высоко-протеиновую и низко-углеводную/жировую. Рассчитывайте, что протеинов в вашей еде должно быть 60-70 процентов. Углеводы лучше выбирать с низким гликемическим индексом (овощи, определенные фрукты ) , чтобы избежать быстрого увеличения уровня углеводов в крови. Никаких булочек, картофеля и прочих вкусностей с гликемическим индексом выше 70%. Про сало, и другие колбасные изделия забудьте от слова совсем. Алкоголь сократить до чуть чуть красного вина в качестве антиоксиданта.
Ваша еда должна выглядеть как овощной салат с отварной говядиной, курицей или рыбой. Есть лучше часто, но маленькими порциями. Скажем 4 раза в день по 400 килокалорий в порции.
В идеале ваш последний прием пищи должен быть часа 4 до сна. Совсем замечательно было бы, если после очень легкого ужина вы сможете устроить себе часовую пробежку средней интенсивности. После чего ложитесь спать на голодный желудок. В такой ситуации вы используете большую часть своего гликогена и всю ночь будете сжигать жир, как единственный источник энергии. А уж если вы хотите, чтобы было совсем эффективно, то утром снова пройдитесь или пробегите на голодный желудок. Тогда вы достигните эффекта, который марафонцы называют второе дыхание (hit the wall), это когда полностью истощается запас углеводов и вы переходите на жир как единственный источник энергии.
Теперь собственно о тренировках. Никакой еды как минимум за час, два до занятий. Утром на голодный желудок будет лучше всего. Если не получается утром, то тренировка вечером тоже должна быть на пустой желудок, с очень легким низкоуглеводным ужином.
Понятное дело тренировки должны быть аэробными (одними железками или тренажером вы себе ничего не сожжете), средней и/или высокой интенсивности и достаточно продолжительными. Оптимально было бы чередовать короткие импульсы высокой интенсивности (ускорения) когды вы загоняете свой пульс до 90% от максимального на пару минут, с более продолжительными периодами при пульсе 60-70% от максимума. Меньше чем 45 минут делать тренировку нет никакого смысла. Вы просто сожжете гликоген, при минимальном использовании жира в качестве источника энергии. Поев после тренировки вы снова восстановите свой гликоген, и так будете повторять этот бессмысленный цикл снова и снова без какой либо пользы для нашей цели.
Лично я практиковал 30-40 минут занятий с железом при относительно низких весах (когда то это был присед со 80-100 килограммовой штангой) и большим количеством повторений (15-20 раз по три четыре подхода), с последующим бегом трусцой еще 30-40 минут. Цель все та же. Сначала сжечь гликоген и потом перейти на жир как источник энергии.
В КАЧЕСТВЕ ЗАКЛЮЧЕНИЯ.
Главную идею при сбросе веса вы уже поняли. Организм должен находиться достаточно долгое время в катаболическом режиме. Достичь этого можно сочетанием диеты и физической активности. Которая, кстати, сродни стрессу, так как выделение адреналина при высоких физических нагрузках - это всем хорошо известный факт. Ваша конечная цель переключиться с углеводов, как источника энергии, на жиры. Поскольку мы все разные, то результаты тоже будут достигаться разными темпами. Но они будут. Это гарантированно. Все зависит только от вас и вашей силы воли. Так что если вы дочитали эту статью до конца, то сила воли у вас точно есть ))).
Спасибо за внимание.
---------------------------------------------------------------------------------
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ
Адипоцит (Adipocyte) - жировая клетка, накопитель жиров в организме и главная составляющая жировой ткани.Основной объем этой клетки составляет шарик из жира. Адипоцит имеет очень небольшую цитоплазму, с небольшим количеством митохондрий.
Анаболизм - совокупность биохимических процессов ведущих к синтезу высокомолекулярных соединений (протеины, липиды, полисахариды, нуклеиновые кислоты и т.д.).
АТФ (ATP, аденозинтрифосфа́т) - универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах. Синтезируется в процессе гликолиза и в цикле Кребса.
Aцетил Коэнзим А (Acetyl-CoA) -важная промежуточная молекула с которой начинаются и заканчиваются синтез и разложение сахаров, жиров и протеинов в организме. Главная функция - это доставка ацетильной группы в цикл Кребса, с последующим производством энергии.
Глюкоза - простой углевод, главный источник энергии для организма.
Гликолиз (Glycolysis) - многоступенчатый процесс окисления глюкозы (и других простейших сахаров) ведущий к формированию молекул АТФ и acetyl-CoA.
Глюконеогенез (Gluconeogenesis) - синтез глюкозы из неуглеводных источников таких как молочная кислота, глицерин, и некоторых аминокислот. Проистекает исключительно в печени и почках.
Гликоген (Glycogen) - это глюкоза в полимерном виде. Ближайший родственник всем известного растительного крахмала. Гликоген является основным запасом углеводов у человека. Накапливается в основном в печени и мышцах. Первичный источник быстрого реагирования для поддержания уровня глюкозы в крови.
Глюкагон (Glucagon) - катаболический гормон, активирующийся при низком содержании глюкозы в крови. Вызывает эффект противоположный инсулину. Активирует разложение гликогена в печени, что ведет к выбросу глюкозы в кровь. Глюкагон являетися основным регулятором катаболитических процессов (см. катаболизм). В этой роли запускает процесс липолиза (разложение жиров).
Гликемический индекс (glycemic index) - величина которая показывает как потребляемый продукт влияет на уровень глюкозы в крови. 100% значит что эффект такой же как если бы вы скушали чистую глюкозу. Меньше 55 % - это хорошо (большинство фруктов, овощи, коричневый рис, овсянка, рожь и всякие файберс), 55-70% так себе (сахар обыкновенный, пшеница, соки,банан), 70-100% - проходите мимо таких продуктов белый хлеб, белый рис, кукуруза, картошка).
Жирная кислота (fatty acid) - карбоновая кислота, с цепочкой разной длины (14-24 атома углерода) и наличием или отсутствием двойных связей (те самые ненасыщенные и насыщенные жиры). В этом виде жир путешествует по организму связанный разными видами липопротеинов.
Жировая ткань - очень нужный орган. Состоит из адипоцитов, макрофагов, клеток иммунной системы. Смотреть подробней в тексте.
Инсулин - самый главный анаболический гормон регулирующий уровень глюкозы в крови. При повышении содержания глюкозы запускает разные механизмы метаболизма.
Катаболизм - процесс метаболического разложения на более простые вещества или окисления какого-либо вещества, обычно протекающий с высвобождением энергии в виде тепла и в виде АТФ.
Кетоз (Ketosis) - состояние когда при долгом голодании или длительной физической нагрузке все источники глюкозы исчерпаны и организм переходит на кетоны (ketone bodies) как основной источник энергии. В отличии от триглицеридов, кетоны могут проникать в мозг и поэтому является единственной альтернативой глюкозы для нашей думалки.
Лептин - гормон, производимый жировой тканью и отвечающий за подавление аппетита через мозг. Мутация в гене, отвечающем за экспрессию лептина приводит к постоянному желанию жрать и ожирению, по крайней мере у мышек.
Липазы - это большая группа энзимов, которые отвечают за транспорт, переваривание и обработку жиров.
Липогенез (Lipogenesis) - биохимический процесс синтеза жирных кислот. Часть анаболического метаболизма, активируется инсулином. Протекает в печени. После синтеза жирные кислоты доставляются с помощью липопротеинов в жировую ткань, где они формируют триглицериды и откладываются внутри адипоцитов.
Норадреналин (Norepinephrine) - гормон/нейромедиатор вырабатываемый в мозге и надпочечниках, является более сильным по эффекту аналогом адреналина. Уровень норадреналина в крови повышается при стрессе, вообще это гормон активности. Имеет множественные механизмы на разные системы организма. В плане интересующего нас метаболизма активирует процессы синтеза глюкозы и окисление жиров.
Окисление жиров (Fat beta-oxidation) - метаболический процесс деградации жирных кислот. Является более эффективным источником АТФ, чем гликолиз.
Триглицериды (Triglycerides) - это основная химическая форма в которой жир хранится в человеческом организме. Представляет собой соединение трехатомного спирта глицерина и трех жирных кислот. Является основным содержимым клеток жировой ткани.
Цикл Кребса (Citric acid cycle) - это центральная часть всех каталитических процессов и ключевой этап дыхания в любой клетке. Сахара, жирные кислоты и даже определенные аминокислоты, все могут закончить в этом цикле, произведя на выходе энергию в виде АТФ и других важных биохимических молекул. Цикл Кребса также самая большая страшилка для студентов изучающих биохимию.
Хиломикрон (Chylomicron) - комплекс из фосфолипидов, триглицеридов, холестерина и белков. Отвечает за транспорт экзогенных жиров из тонкого кишечника в кровь и далее везде по организму.
------------------------------------------------------------------------------------
ССЫЛКИ
Nelson, D. L.; Cox, M. M. Lehninger, Principles of Biochemistry (7th ed.). 2017.
Jeukendrup AE, Saris WH, Wagenmakers AJ. Fat metabolism during exercise. Int J Sports Med. 1998.
Luo L, Liu M. Adipose tissue in control of metabolism. J Endocrinol. 2016.
Wurtman RJ, Wurtman JJ. Brain serotonin, carbohydrate-craving, obesity and depression. Obes Res. 1995.
Spriet LL. New insights into the interaction of carbohydrate and fat metabolism during exercise. Sports Med. 2014