Голодание. Часть 1 (физиология)

Итак, полное голодание вплоть до 1-2 месяцев не является каким-то эволюционным форс-мажором. Скорее наоборот, пищевые блага цивилизации в количестве 3000–5000 калорий в сутки (и при этом постоянно) можно считать эволюционным нонсенсом.

Что же происходит в организме исходно здорового человека, если он начнет голодать? Научных исследований на эту тему накопилось довольно много. Все они, конечно, выполнялись на одиночных волонтерах, но, тем не менее, на основе всего этого массива данных можно сделать вполне достоверные выводы.

Например, очень хорошее исследование (причем лишенное всякого современного хайпа на эту модную тему) провели еще в 1982 году P. Kerndt с коллегами (West J Med 1982 Nov; 137:379-399). На него в основном я и буду ссылаться. Тем более что в этой статье можно найти результаты многих других подобных экспериментов.

Волонтер, который был объектом данного эксперимента, выдержал 36 дней полного голодания. (Процесс пришлось прервать из-за развития тяжелой гипотонии.) За эти 36 дней (плюс еще два дня после возобновления питания, когда потеря веса еще продолжалась) он потерял 16,6 кг при исходном весе в 68 кг, или почти четверть своего веса.

Однако потеря веса не была равномерной. Быстрое снижение массы тела наблюдалось только в первые пять дней (0,9 кг в сутки), после чего скорость процесса значительно замедлилась. К концу третьей недели голодания суточная потеря составляла лишь 0,3 кг и далее оставалась на этом низком уровне вплоть до конца эксперимента (что полностью совпадает с данными других исследований).

Очевидно, что быстрая потеря веса в первые дни голодания связана не столько с потерей гликогена, жира или белка, сколько с перестройкой водно-солевого баланса и массивной потерей жидкости. Это происходит в результате того, что в организме голодающего резко нарастает концентрация кетоновых тел (об этом ниже), которые выделяются из организма через почки.

Так как кетоновые тела являются по своим химическим свойствам кислотами, они закономерно стремятся образовать соли, и натрий мочи как нельзя лучше подходит на эту роль. Понятно, что вслед за потерей натрия организм ускоренно теряет и воду. Через несколько дней, когда интенсивность образования кетоновых тел достигает максимума, организм включает защитный механизм и начинает активно синтезировать аммоний, который заменяет собой натрий, и потеря жидкости останавливается.

Итак, первый важный промежуточный вывод заключается в том, что полное голодание НЕ сопровождается быстрой потерей веса. После того, как в течение первой недели стабилизируется водно-солевой обмен и организм окончательно перейдет с белка на жиры в качестве предпочтительного источника энергии, средняя потеря веса составит всего 0,25–0,3 кг в сутки.

Это с одной стороны объясняется тем, что жиры являются максимально эффективным источником энергии (особенно в условиях метаболической перестройки на фоне голодания), а с другой – тем, что организм резко снижает свои энергетические затраты в условиях отсутствия пищи. (В частности, резко снижается активность гормонов щитовидной железы, играющих главную роль в энергетическом обмене.)

Теперь обратимся к результатам биохимических анализов, чтобы понять, какие изменения энергетического обмена происходят при длительном голодании.

В течение первых 24–48 часов голодания организм обеспечивает себя энергией за счет гликогена, то есть стратегических запасов глюкозы в печени. В мышцах тоже есть немного гликогена, но он может использоваться только самими мышцами. В любом случае на второй день уровень исходно запасенной глюкозы в организме падает до нуля.

Одновременно со снижением глюкозных депо организм начинает «жечь» свои собственные белки, так как из аминокислот он может заново синтезировать глюкозу. Это процесс называется глюконеогенезом и достигает своего пика на 5–7 день голодания.

Однако поскольку белок – слишком дорогое топливо и его потеря в размере 30–50% не совместима с жизнью, организм сразу же запускает процесс сжигания жировых запасов, которые, начиная со второй недели голодания и до конца, становятся главным источником энергии. (Хотя белки в небольшом объеме все равно продолжают расходоваться, так как организму нужна глюкоза.)

Что происходит с нашими жирами при голодании и почему именно их природа выбрала в качестве резервного топлива?

При мобилизации жировых запасов в кровь начинают активно поступать свободные жирные кислоты и глицерин (из которых и образованы молекулы триглицеридов, образующих то, что мы называем жиром). Свободные жирные кислоты могут далее окисляться с образованием большого количества энергии, а из глицерина организм может синтезировать дефицитную глюкозу (пусть и немного).

Из одной молекулы жирной кислоты организм получает минимум в 3-4 раза больше АТФ (главный эквивалент биологической энергии), чем из молекулы глюкозы. Но если брать средние значения – то в 5–10 раз больше! Понятно, что даже на небольшом количестве такого супертоплива можно ехать очень долго.

Это как с раздолбанного и прожорливого уазика (коим является наш организм на жестком фастфуде) пересесть на гибридное авто последней модели и удивляться тому, что топливный бак словно заколдовали. В условиях голодания мы переходим в максимально эффективный энергетический режим – и это второй важный вывод.

Однако важнее всего с точки зрения выживания даже не это. Природа научилась делать из жиров суперпищу для мозга, эритроцитов и других органов, которые не могут окислять жирные кислоты и в обычных условиях полностью зависят от глюкозы.

Речь идет о так называемых кетоновых телах – промежуточных продуктах распада жирных кислот. Бета-гидроксибутират и отчасти ацетоацетат служат прекрасными и очень эффективными источниками энергии.

В частности, головной мозг в условиях полного голодания лишь на треть обеспечивает свои энергетические потребности за счет глюкозы, а в остальном – за счет кетоновых тел. Тем самым природа помогает нам сэкономить белки, которые в противном случае были бы быстро сожжены для образования дефицитной глюкозы.

Получается, что человек не хуже пингвина или медведя может долго и без существенного урона здоровью обходиться без пищи. И тут возникает главный вопрос: а сколько мы можем так протянуть?

Если мы берем среднего 70-килограммового здорового человека с нормальной массой тела, то он будет обладать следующими энергетическими резервами на случай длительного голодания (по данным Cahill GF с соавторами, Adv Enzyme Regul 1968:6;134-150).

1. Гликоген – около 250 г, что соответствует примерно 1000 ккал.

2. Белок (только то, что организм может позволить себе использовать в качестве источника энергии (для синтеза глюкозы) – около 6 кг в эквиваленте 24 000 ккал.

3. Жир – 15 кг, или примерно 140 000 ккал.

Итого имеющихся у нас на черный день калорий в количестве 165 000 ккал нам может вполне хватить на 100–120 дней при «малоподвижном» голодании и на 30–40 дней – при сохранении активного двигательного режима (как у наших предков).

В целом это вполне соответствует результатам исследования, о котором мы говорили в самом начале. Испытуемый начиная с третьей недели (после нормализации водно-солевого обмена и переключения организма на жировой обмен) вышел на ежесуточную потерю веса в 0,2–0,3 кг, а это значит, что упомянутых 21 кг белка и жиров ему бы хватило минимум на 60–70 дней.

А теперь представьте, что у человека с небольшим избыточным весом (коих сегодня большинство) есть дополнительно еще 15 кг жира. С точки зрения природы он вообще ничем не рискует и может легко поголодать месяц-другой, поправив заодно еще и свое здоровье. Почему же у полных людей это получается гораздо хуже, чем у людей с нормальным весом? Об этом поговорим в следующем посте.