Науковий термін «метаболізм» стає все більш популярним серед неспеціалістів. Все частіше в популярних статтях - рекламних і не тільки - пишуть про прискорення, підвищення та поліпшення метаболізму, про ефективне виведення метаболічних шлаків. Ну, а після тривалих свят багатьох турбує лише одне питання, «метаболічне»: як би схуднути?
Термін «метаболізм» походить від грецького слова, що означає «обмін», «руйнування». Сьогодні під «метаболізмом» розуміють сукупність хімічних реакцій, які протікають в живих організмах і необхідні для підтримання життя.
Метаболізм включає в себе два обов'язкових компоненти: катаболізм - реакції, в яких органічні речовини руйнуються з вивільненням енергії, і анаболізм - реакції синтезу біологічних молекул і структур, в яких енергія споживається.
Крім того, фармакологи і токсикологи використовують термін «метаболізм» для позначення біохімічних перетворень чужорідних речовин (наприклад, ліків, отрут) в живому організмі. Оскільки такі речовини не синтезуються в організмі людини, а тільки руйнуються, то для них метаболізм ідентичний катаболізму. У живих організмах хімічні реакції протікають у багато разів швидше, ніж ті ж реакції «в пробірці», завдяки ферментам - складним білковим молекулам, кожна з яких прискорює тільки одну або кілька схожих реакцій.
Років сто - сто п'ятдесят тому вчені вивчали окремі реакції або послідовності з декількох реакцій. Такі дослідження були дуже важливі для формування основ біохімії. Однак на тлі тисяч взаємопов'язаних біохімічних перетворень опис окремих реакцій можна порівняти з відомою притчею про сліпих мудреців, які навпомацки «вивчали» слона. Один взявся за ногу і вирішив, що це стовп, другий вперся в бік і сказав, що це стіна, третій намацав хвіст і зробив висновок, що перед ним змія.
В останні десятиліття накопичилася така кількість біохімічної інформації, що з мозаїки окремих фактів, нарешті, почала складатися загальна (хоч і не дуже чітка) картина метаболізму. Ситуація багатократно ускладнюється тим, що метаболізм - це не «скріншот», а динамічна система з багатьох взаємопов'язаних процесів. Нова дисципліна - системна біологія - за допомогою комп'ютерів намагається змоделювати цілісну динамічну картину метаболізму. Такі моделі були створені для деяких бактерій і дріжджів, геноми яких вивчені вздовж і впоперек.
Перша комплексна модель метаболізму людини, розроблена групою вчених під керівництвом професора Бернхарда Полссона (Bernhard O. Palsson) з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго (University of California), була опублікована в 2007 році в Працях національної академії наук США (Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA). Модель включає в себе близько трьох тисяч трьохсот окремих біохімічних реакцій, інформацію про які розробники «накопали» з півтора тисяч наукових публікацій. Автори чекають, що комплексні моделі метаболізму людини дозволять прогнозувати, як зміна однієї метаболічної реакції (наприклад, під дією ліків) буде впливати на інші реакції і на стан організму в цілому.
Ефективні глобальні моделі метаболізму можуть радикально змінити біохімічні та фармакологічні дослідження, частково замінити трудомісткі експерименти «наосліп». Глобальні (і діючі) моделі метаболізму для біології в якійсь мірі аналогічні класичним законам механіки для техніки, які дозволяють інженерам заздалегідь розраховувати властивості машин і споруд.
Прогрес у фундаментальній біохімії відбивається і на нашому звичайному житті. Один з модних рекламованих принципів схуднення - «прискорення» («підвищення», «покращення») метаболізму. Вважається, що якщо метаболізм «прискорити», людина схудне. Для «прискорення метаболізму» рекомендують, наприклад, каву або препарати з рослин, які містять речовини, подібні до кофеїну, такі як гуарана.
Однак насправді «прискорення» зовсім не гарантує схуднення. У дрібних тварин метаболізм набагато швидший, ніж у людини, але це не заважає їм накопичувати на зиму великі запаси жиру. Згадайте хоча б бабаків. Вся справа в співвідношенні швидкостей надходження і витрат «енергоносіїв». Закон збереження енергії діє і для живих організмів: енергія, що надійшла з поживними речовинами, повинна витрачатися на фізичну роботу, ріст, підтримку життєвих функцій. Залишок енергії, що надійшла, запасається в жировій тканині.
Коректно говорити про швидкості не метаболізму, а катаболізму - тобто метаболічних процесів, в яких органічні молекули «згоряють». Саме швидкість катаболізму оцінюють експериментально (по виділенню тепла і вуглекислого газу і за споживанням кисню), і вона відображає швидкість руйнування жирових запасів. А прискорити катаболізм дуже просто - за допомогою будь-якої фізичної активності.
Одне з радикальних рішень проблеми переїдання, яке «подарувала» людству фармакологія, це речовини, що пригнічують апетит. Найвідоміші препарати з цієї групи - амфетаміни. Вони дійсно зменшують апетит, стимулюють катаболічні реакції (в яких згорають калорії), підвищують тонус, служать ефективним допінгом, тому їх нелегально вживають спортсмени і легально - військові.
У результаті споживач амфетамінів успішно втрачає вагу. Але в навантаження до цих «позитивних» ефектів, амфетаміни викликають тахікардію, підвищують артеріальний тиск, призводять до потенційно летальних ушкоджень серцевих клапанів, збільшують ризик серцевого нападу, а головне - призводять до формування наркотичної залежності. Тому застосування амфетамінів для придушення апетиту вже давно заборонено в цивілізованому світі.
Виробники ліків виявили, що потужний «амфетаміновий» ефект робить комбінація кофеїну, ефедрину (стимулятора центральної нервової системи, що отримується з деяких видів ефедри) і фенілпропаноламіну (синтетичного стимулятора, схожого до амфетамінів). Коли виявилися тяжкі побічні ефекти цієї «потрійної» таблетки для схуднення, така комбінація також була заборонена Управлінням з контролю за продуктами і ліками США (FDA). Питання безпеки «чистого» ефедрину поки залишається спірним. Управління заборонило його застосування для схуднення, але суд скасував це рішення. Громадськість схильна вважати натуральні ліки нешкідливими, хоча «зелена аптека» постачає людство, крім корисних речей, ще й кокаїном, опієм, коноплями, наркотичними грибами.
Фармацевтичні компанії інтенсивно розробляють нові, менш небезпечні ліки для придушення апетиту. Не дивно: потенційний ринок ліків проти ожиріння тільки в США оцінюється в $ 61 млрд. Один зі світових лідерів фармацевтичної індустрії - компанія Merck - завершує випробування нового препарату Taranabant, який діє на ті ж рецептори центральної нервової системи, що й активні компоненти марихуани, але викликає протилежні ефекти: марихуана призводить до збільшення апетиту та ейфорії, а Taranabant - навпаки, зменшує апетит і призводить, як з'ясувалося, до стану неспокою і пригніченості, який спостерігався у 30% випробовуваних в недавньому дослідженні, результати якого опубліковані в журналі Cell Metabolism.
До недавнього часу для тих, хто не може собі відмовити у солоденькому, існували тільки замінники цукру на кшталт сахарину. Радикальне рішення - зробити нечутливими рецептори солодкого смаку на язиці, щоб не отримувати задоволення від солодких продуктів, тобто перетворитися на такого собі «гастрономічного євнуха». Такого ефекту можна досягти за допомогою місцевого анестетика бензокаїну. Зменшують чутливість до солодкого і гіркого також компоненти з рослини гімнема лісова (Gymnema sylvestris). Учені поки не розібралися, чи супроводжується «смакова кастрація» побічними біохімічними ефектами, але більш ніж імовірно, що така зміна в сприйнятті навколишнього світу буде впливати на настрій людини.
Принципово новим рішенням проблеми ожиріння, а також відповіддю на небезпечні препарати на зразок амфетамінів став орлістат (Orlistat), який продається під різними комерційними назвами. Ця речовина перешкоджає роботі ферментів, які розщеплюють в травному тракті найбільш калорійні компоненти їжі - жири. Нерозщеплені жири не можуть всмоктуватися, тому виходять з кишечника природним чином в незмінному вигляді. Орлістат в принципі не може викликати серйозні побічні ефекти: він діє в кишечнику, не проникаючи не тільки в клітини, але навіть в кров, а тому не контактує ні з якими життєво важливими структурами організму. Такий побічний ефект, як «жирний» кал, для здоров'я не небезпечний. Однак орлістат - не панацея від ожиріння: по-перше, він «вимикає» розщеплення жирів не на 100%, по-друге, ніяк не впливає на надходження калорій з вуглеводами. Крім того, деякі вітаміни (А, D, Е, К) всмоктуються у кишечнику, тільки якщо вони розчинені в жирах, тому тривале регулярне вживання орлістату може призводити до браку цих вітамінів в організмі.
Короткочасне голодування або дієта з явно недостатньою калорійністю - найпоширеніший спосіб схуднути, який відповідає психології більшості з нас: «з понеділка починаю нове життя». Але організм складніший, ніж машина з мотором і бензобаком. При недоліку надходження «пального» ззовні в першу чергу мобілізуються резерви не з жирової тканини, а полісахарид глікоген, що міститься в печінці. Потім разом з жирами починають «згорати» білки, в першу чергу м'язової тканини.
Тут два підступи: по-перше, для «хорошої» фігури краще мати побільше м'язів; по-друге, м'язова тканина, на відміну від жирової, дуже метаболічно активна: навіть не виконуючи фізичної роботи, м'язові клітини «проїдають» набагато більше калорій, ніж жирові. Зменшивши масу м'язової тканини, людина автоматично скорочує реальні потреби організму в калоріях в стані спокою, а звичка наїдатися відповідно до колишніх потреб залишається і після тижня «голодної» дієти. Ще один підступ витікає з відмінності густини м'язової та жирової тканин. Кубічний сантиметр м'язів важить помітно більше, ніж кубічний сантиметр жиру. Тому, по-перше, зменшення м'язів при голодуванні вражаюче виглядає на вагах, хоча нічого хорошого в цьому немає. А по-друге, зменшення жирової тканини і паралельний ріст м'язів (звичайний результат фізичних вправ) може призводити до збільшення ваги і розчарування («мені вправи не допомагають позбавитися від зайвої ваги!»), при цьому людина ніби забуває, що прагне позбутися не стільки від зайвої ваги, скільки від зайвого об'єму.
Актуальний для періоду бурхливих свят вираз «жерти горілку» можна розуміти і буквально: спирт чудово включається в ланцюзі хімічних реакцій, які забезпечують організм людини енергією. Причому калорії, що містяться в нехитрій молекулі C2Н5ОН, вивільняються ще швидше, ніж калорії молекули глюкози - найшвидшого зі звичайних джерел енергії. Тому ті, хто рахує з'їдені калорії, повинні пам'ятати і про «випиті» калорії: стакан горілки за калорійністю може суперничати зі шматком торта.
А як бути, якщо у святковий тиждень не хочеться розбиратися у всій цій біохімії метаболічних реакцій? Як не дивно, прості принципи здорового харчування сформулювали в країні гурманів - у Франції. На рекламі продуктів харчування присутній обов'язковий напис: «Не їжте занадто багато солодкого, жирного і солоного».
