Что ожирение обычно ухудшает здоровье, знают все. А вот откуда оно берется, не так уж очевидно. Компания Novo Nordisk (производитель Оземпика, лекарства-блокбастера против избыточного веса) собрала группу специалистов-нутрициологов с разных континентов на воркшоп в Копенгагене, чтобы сформулировать, как сейчас выглядит научный консенсус в этой области. По результатам обсуждений участники воркшопа опубликовали статью в журнале Nature Metabolism — про две конкурирующие теории ожирения и про то, почему до сих пор не получается выяснить, какая из них ближе к истине. Вот ее краткий пересказ.

В чем вопрос

На клеточном уровне все, казалось бы, ясно: жизнь возможна благодаря сложной сети биохимических реакций. Для многих из них необходима энергия, часто в виде АТФ. Поэтому каждая клетка должна уметь добывать энергию из разных источников и запасать ее, чтобы использовать при необходимости (о том, откуда и как можно получить энергию, мы сделали целый гайд).

Велик соблазн перенести это представление на уровень организма в целом. Тогда получится, что избыток жира откладывается в двух случаях: или когда человек слишком много ест, или когда он слишком мало тратит. Поэтому сейчас большинство рекомендаций по борьбе с ожирением сводятся к ограничительным диетам или физкультуре. Но у такого подхода есть один важный недостаток: он предполагает, что «после» значит «вследствие». Хотя это совсем не обязательно.

Один из участников воркшопа, журналист Гэри Тоубс, в своем эссе описал логическую ошибку, которая возникает в ходе подобных рассуждений: «— Откуда у нас берется жир? Потому что мы переедаем. — Откуда мы знаем, что мы переедаем? Ну, почему-то же мы становимся толще. — А почему мы становимся толще? Потому что переедаем. И так по кругу».

В то же время, события могут развиваться строго наоборот. В основе эпидемии ожирения может лежать какой-нибудь другой фактор — например характеристики еды, влияние среды или работа эндокринной системы, — который заставляет жир откладываться в тканях. А дальше организму, чтобы адаптироваться к новым размерам и структуре запасов, приходится меньше тратить или больше есть. Тогда получится, что сначала появляется ожирение, а баланс расходов и доходов нарушается уже потом.

Куда уходит энергия

Основная часть энергии, которую организм получает из пищи, тратится на: 

- работу жизненно важных органов («основной обмен», один мозг забирает до 20% дневного бюджета калорий),
- физическую активность;
- собственно переваривание еды («термический эффект пищи»).

Расходы по этим статьям не фиксированы и могут меняться. Это касается не только затрат на двигательную активность, но и основного обмена. Все зависит от того, как организм распределяет ресурсы между тканями: сколько достается жировой ткани, а сколько — нежировым (например, мышцам). А это уже регулируется через нервную и эндокринную системы. Когда кишечник получает новую порцию еды, он сигнализирует об этом пищеварительным железам и мозгу, а те, соответственно, управляют распределением пищи по тканям и общими энергозатратами. При этом в мозг поступает информация и от других органов — про их запасы энергии, состояние и потребности, и еще, естественно, стимулы из внешней среды.

Что в этой сложной системе может пойти не так? Вариантов множество: как врожденных, так и приобретенных, включая разные редкие болезни и генетические поломки. У каждого человека проблема может быть своя. Но ученых интересует в первую очередь, какой вариант самый распространенный — потому что именно он, скорее всего, виноват в эпидемии ожирения. Некоторые видят корень проблемы в социальном неблагополучии, изменении климата (которое снижает затраты на движение и термогенез) или даже распространении аденовирусов, вызывающих отложение жира. Но большинство исследователей придерживаются одной из двух самых популярных гипотез.

Модель энергетического баланса: дело в количестве

Эта гипотеза ближе к классическому представлению о том, что в основе ожирения лежит переедание. Она предполагает, что люди стали получать больше энергии, чем тратить. Сидячая работа, распространение личного транспорта и служб доставки привели к тому, что люди меньше двигаются. Однако это не означает, что они стали меньше тратить энергии: отчасти потому, что, чем тяжелее тело, тем больше энергии нужно, чтобы перемещать его в пространстве.

А еще у людей за последнюю сотню лет снизились расходы на основной обмен (не очень ясно, почему; может быть, дело в том, что температура тела в среднем стала ниже, а может быть, это как-то завязано на изменения в рационе). Итого: затраты на физическую активность не изменились, затраты на основной обмен — скорее всего, снизились. И в то же время — в этом исследователи не сомневаются — люди стали больше есть.

Но вину за это они возлагают не на самих людей, а на еду, которую им предлагают в магазинах и ресторанах: дешевую, легкодоступную, разрекламированную, высококалорийную, с низким содержанием волокон и белка. Она или мешает органам подать верный сигнал о том, сколько у них энергетических запасов, или мешает мозгу эти сигналы получить и интерпретировать. В результате человек ест больше, чем необходимо, и излишки откладываются в виде жира, вне зависимости от того, из какого типа еды организм их получил.

Правда, пока непонятно, какие именно свойства нездоровой еды приводят к такому эффекту. И какие именно механизмы в нем замешаны, тоже предстоит выяснить. Варианты могут быть, например, такие:

- белковый голод  (пища содержит слишком мало белка, и человек ест больше, чтобы его добрать);
- взаимодействие кишечника и мозга, которое обеспечивает  положительное подкрепление от еды (причем не обязательно связанное с приятным запахом или вкусом);
- проблема на уровне гипоталамуса и центра контроля аппетита.

Иными словами, в рамках этой модели получается, что какие-то вещества в составе пищи виноваты в том, что человек начинает слишком много есть. После этого уже неважно, каких именно веществ он ест слишком много, — достаточно того, что калорий поступает больше, чем тратится. 

Углеводно-инсулиновая модель: беда с качеством

В рамках этой гипотезы переедание и ожирение возникают в другой последовательности. И проблема выглядит иначе: дело не в том (или не столько в том), сколько человек съел, а в том, что организм выбирает запасать поглощенные питательные вещества, а не превращать их в энергию. В результате мозг получает сигналы о том, что энергии не хватает, и принимает решение либо еще меньше тратить, либо еще больше есть.

Свойства еды, которые приводят к перееданию, с этой точки зрения как раз понятны: это легко перевариваемая пища с большим количеством углеводов и высоким гликемическим индексом, а также еда и напитки, богатые фруктозой. Когда сахар попадает в кровь, он вызывает выброс инсулина — гормона, который заставляет клетки поглощать и запасать глюкозу. Но если сахара слишком много, то инсулина становится сильно больше, чем глюкагона, который провоцирует клетки, наоборот, тратить ресурсы.

Точно так же сдвигается еще один баланс: концентрация GLP-1 (глюкакогоноподобного пептида) становится меньше, чем GIP (желудочного ингибирующего пептида). А именно GIP, в отличие от GLP-1, стимулирует отложение жира.

В результате обмен веществ в клетках меняется: они начинают больше откладывать и меньше сжигать. Это приводит к тому, что через несколько часов после еды в крови падает содержание глюкозы, жирных кислот и кетоновых тел (это три основных источника энергии). И мозг начинает получать сигналы от периферических тканей о том, что энергии недостаточно. Дальше он может действовать двумя путями: или дополнительно притормозить обмен веществ, или — что обычно гораздо проще реализовать — начать больше есть.

Кто прав 

Принципиальная разница между двумя гипотезами — не только в последовательности событий, но и в том, на каком уровне возникает проблема. Первая модель — энергетического баланса — предполагает, что что-то ломается в мозге, или по крайней мере на уровне поступающих сигналов о количестве энергии. И поэтому организм больше ест и, следовательно, больше откладывает. Вторая, углеводно-инсулиновая, модель ищет причину на периферии: с мозгом и сигналами все в порядке, проблема на уровне распределения энергии. Сначала организм откладывает жир вместо того, чтобы получить из него энергию, а потом, из-за возникшей нехватки энергии, начинает переедать.

И хотя оба варианта развития событий заканчиваются одним и тем же, каждая модель предлагает свой вариант решения проблемы. Если беда в том, что люди едят слишком много, то нужно ограничивать доступность и калорийность еды. Если же проблема в быстрых углеводах, то нужно менять состав легко доступной пищи и регулировать содержание в ней фруктозы и продуктов с высоким гликемическим индексом, не обращая внимание на размер порций.

Осталось выяснить, кто прав. Можно даже представить себе, как поставить такой эксперимент. Например, если человек устоит перед соблазном поесть побольше, то, в соответствии с моделью энергетического баланса, в его организме ничего не должно измениться — поскольку причина изменений в количестве еды. А углеводно-инсулиновая гипотеза предсказывает, что в такой ситуации у него должны снизиться или масса нежировых тканей, или расход энергии — потому что мозг получает сигнал о том, что энергии не хватает.

Но реализовать такой эксперимент в современных условиях очень непросто. Во-первых, потому что нужны очень точные измерения — расход энергии в разных тканях может зависеть от множества физиологических параметров, включая стадию ожирения. Во-вторых, потому что исследования питания на людях вообще проводить трудно: нужно поместить их в сопоставимые друг с другом условия и тщательно контролировать, что они едят и сколько тратят. В-третьих, потому что на такие эксперименты, как всегда, не хватает денег. С мышами было бы проще, но результаты работ на мышах нельзя напрямую перенести на людей.

А еще, замечают ученые, важно понимать, что, даже если мы найдем причину мировой эпидемии ожирения, мы не сможем так просто эту эпидемию прекратить — подобно тому, как отказ от курения не может вылечить уже развившийся рак легких. Для того, чтобы лечить ожирение, понадобятся другие методы. Но разобравшись, откуда оно берется, мы могли бы остановить эпидемию, например, в Африке или Юго-Восточной Азии — там, где ожирение пока не настолько распространено, или среди детей и подростков, у которых оно еще не развилось .