Метаболизм (обмен веществ) — что это и как меняется с возрастом

Фото: Julien Tromeur / Unsplash

Что такое метаболизм и на что он влияет

Метаболизм, или обмен веществ, — это весь набор биохимических реакций, которые превращают питательные вещества из еды в энергию и строительный материал для тканей. Каждая клетка организма — от нейрона до клетки печени — работает как небольшая химическая фабрика: она получает молекулы белков, жиров и углеводов, расщепляет их и использует высвобожденную энергию для собственных нужд — деления, восстановления, передачи сигналов.

Основная валюта этих реакций — аденозинтрифосфат (АТФ). Он образуется в митохондриях клеток и расходуется практически на любой процесс: сокращение мышц, работу мозга, синтез гормонов, поддержание температуры тела. Именно поэтому обмен веществ влияет не только на массу тела, но и на работу иммунной системы, состояние кожи, качество сна и даже когнитивные функции.

Скорость метаболизма принято описывать через общий расход энергии за сутки. Он складывается из трех основных компонентов: базового обмена (энергия на поддержание жизнедеятельности в покое — работу сердца, дыхание, температуру тела), термического эффекта пищи (энергия на переваривание и усвоение еды) и физической активности. У большинства людей базовый обмен занимает наибольшую долю — до 60–70% суточных энергозатрат.

Основные этапы метаболизма

С биохимической точки зрения обмен веществ принято делить на два противоположных, но неразрывно связанных этапа.

Что такое анаболизм

Анаболизм — это этап синтеза: из простых молекул организм строит более сложные. Аминокислоты соединяются в белки, глюкоза превращается в гликоген, жирные кислоты — в триглицериды. Эти реакции требуют затрат энергии и лежат в основе роста тканей, восстановления мышц после нагрузки и обновления клеток. Анаболические процессы регулируются гормонами — инсулином, соматотропином, половыми гормонами, которые определяют, насколько активно организм строит новые структуры.

Что такое катаболизм

Катаболизм — обратный процесс: расщепление сложных молекул на более простые с высвобождением энергии. Именно катаболические реакции превращают жиры, углеводы и белки в АТФ, углекислый газ и воду. Скорость этих реакций зависит от активности ферментов и работы митохондрий — клеточных структур, отвечающих за производство энергии. Баланс между анаболизмом и катаболизмом определяет, растет масса тела, снижается или остается стабильной.

Что влияет на скорость обмена веществ

Скорость метаболизма — величина индивидуальная, и на нее одновременно влияет несколько факторов.

Генетика. Индивидуальные различия в генах, кодирующих ферменты обмена веществ и работу митохондрий, объясняют часть вариаций базового обмена между людьми даже при одинаковом весе и составе тела.

Мышечная масса. Мышечная ткань метаболически активнее жировой: она потребляет больше энергии даже в состоянии покоя. Поэтому люди с большей долей мышц обычно имеют более высокий базовый обмен.

Гормональный фон. Гормоны щитовидной железы — тироксин и трийодтиронин — напрямую регулируют скорость химических реакций в клетках. При их избытке метаболизм ускоряется, при недостатке — замедляется, что подтверждено многочисленными эндокринологическими исследованиями.

Пол и размер тела. Мужчины в среднем имеют больше мышечной массы, поэтому их базовый обмен выше, чем у женщин того же веса. Общий расход энергии также растет пропорционально площади поверхности тела.

Питание. Термический эффект пищи различается в зависимости от макронутриентов: переваривание белка требует больше энергии, чем переваривание жиров или углеводов.

Фото: Jonathan Borba / Unsplash

Правда ли, что после 30-40 лет метаболизм замедляется

Долгое время считалось, что после 30–40 лет скорость обмена веществ начинает неуклонно снижаться. Однако крупное исследование, опубликованное в журнале Science в 2021 году, помогло ученым пересмотреть эту картину. Ученые проанализировали расход энергии у более чем 6400 человек в возрасте от восьми дней до 95 лет из 29 стран, используя метод дважды меченой воды — золотой стандарт измерения энергозатрат.

Результаты показали, что энергетический обмен, скорректированный на массу тела, резко растет в младенчестве, достигает пика примерно к году жизни, затем постепенно снижается и стабилизируется примерно к 20 годам. После этого — вплоть до 60 лет — суточный расход энергии остается практически неизменным, несмотря на беременность, менопаузу и другие возрастные изменения гормонального фона. Заметное снижение метаболизма начинается только после 60 лет и составляет около 0,7% в год, что авторы связывают с замедлением работы клеток и снижением их энергетической активности на клеточном уровне.

Таким образом, набор веса в 30–40 лет объясняется не столько замедлением обмена веществ, сколько снижением физической активности, потерей мышечной массы при малоподвижном образе жизни и изменением пищевых привычек — то есть факторами, которые действуют параллельно с возрастом, а не являются его прямым следствием.

Как узнать больше о своем метаболизме

Точную скорость обмена веществ определяют методом непрямой калориметрии — по объему потребляемого кислорода и выделяемого углекислого газа организм оценивает расход энергии в состоянии покоя. 

Более доступный, хотя и приблизительный способ — расчетные формулы (например, Миффлина — Сан Жеора), которые учитывают вес, рост, возраст и пол. Понимание метаболического здоровья в целом требует оценки не только скорости обмена, но и таких показателей, как уровень глюкозы, липидов и артериальное давление.

Признаки нарушения обмена веществ

О сбоях в обмене веществ могут свидетельствовать резкие колебания веса без изменения питания, хроническая усталость, нарушения сна, изменения температуры тела, выпадение волос, сухость кожи. Эти симптомы неспецифичны и характерны для десятков различных состояний. Установить точную причину можно только с помощью лабораторной диагностики и консультации врача.

Можно ли ускорить метаболизм питанием

Прямой и устойчивый способ радикально повысить скорость обмена веществ только через рацион с научной точки зрения не подтвержден. Термический эффект пищи дает реальный, но небольшой вклад: на переваривание белка организм тратит около 20–30% от его калорийности, на углеводы — 5–10%, на жиры — 0–3%. Эта разница ощутима в рамках суточного баланса, но не способна кардинально изменить общий расход энергии.

Так называемые «жиросжигающие» продукты — острый перец, зеленый чай, кофеин — действительно способны кратковременно и незначительно повышать термогенез за счет стимуляции симпатической нервной системы, что показано в ряде небольших исследований. Однако эффект измеряется единицами процентов и быстро проходит, поэтому не может заменить основные факторы, определяющие энергетический баланс организма.

Фото: Kimzy Nanney / Unsplash

Метаболизм и спорт

Физическая активность влияет на обмен веществ сразу по нескольким направлениям. Во время тренировки расход энергии растет напрямую — мышцы потребляют больше кислорода и глюкозы для сокращения. После силовых нагрузок возникает эффект избыточного потребления кислорода (EPOC): организм еще некоторое время после тренировки тратит повышенное количество энергии на восстановление поврежденных мышечных волокон и ресинтез АТФ.

Долгосрочный эффект тренировок связан с изменением состава тела: регулярные силовые нагрузки увеличивают мышечную массу, а она, в отличие от жировой ткани, метаболически более активна даже в состоянии покоя. Кроме того, физическая активность улучшает чувствительность клеток к инсулину и повышает плотность митохондрий в мышечных волокнах, что напрямую отражается на эффективности энергетического обмена.