Какое «топливо» лучше всего подходит человеческому организму? Тема относится к непростой биохимии, но, чтобы не попасться на уловки тех, кто выдает худшую диету за лучшую, полезно иметь хотя бы базовые знания. Постараюсь объяснить максимально просто — так, чтобы было понятно неспециалистам.
Наш организм использует два питательных вещества как источник энергии: основное топливо — углеводы, вспомогательное — жиры. Самые необходимые для выживания человека углеводы после приема пищи в процессе пищеварения расщепляются и всасываются в виде глюкозы (glucose). Глюкоза — питательное вещество, которое легко превращается в энергию (АТФ) в митохондриях — «энергетических фабриках» клетки, поэтому человек инстинктивно предпочитает именно это топливо.
Почему главным топливом для человека является глюкоза, а не жир?
Организм в первую очередь расходует глюкозу, поступившую с пищей, а оставшаяся глюкоза с помощью инсулина запасается в печени и мышцах в виде гликогена (glycogen) — формы краткосрочного хранения энергии. Гликоген печени в основном поддерживает уровень глюкозы в крови и обеспечивает базовые жизненные функции, а гликоген мышц преимущественно расходуется при работе соответствующих мышц.
Однако объем гликогена, который можно накопить в печени и мышцах, ограничен, и избыток превращается в триглицериды — форму долгосрочного хранения энергии — и откладывается в жировых клетках, увеличивая жировую массу и приводя к набору веса [1].
Мозг составляет всего около 2% массы тела, но потребляет столько энергии, что на него приходится примерно 20% суточной калорийности рациона. Это орган с очень высоким энергопотреблением [2].
Поскольку глюкоза — ключевой источник энергии для мозга, уровень сахара в крови должен постоянно поддерживаться выше определенного порога. Если человек не ест 2–3 дня, из-за дефицита углеводов падает уровень глюкозы в крови, мозг перестает нормально функционировать и возникает серьезная проблема — угнетение сознания. Чтобы этого не допустить, организм автоматически выделяет из поджелудочной железы глюкагон (glucagon), который запускает образование глюкозы из запасенного в печени и мышцах гликогена и тем самым повышает уровень сахара в крови.
Какая аварийная система включается в организме при отказе от углеводов?
Если поступление углеводов продолжает отсутствовать, а запасы гликогена истощаются, организм воспринимает это как чрезвычайную ситуацию и запускает глюконеогенез (gluconeogenesis) — процесс синтеза глюкозы из белков или жиров [3].
В первые 2–3 дня после прекращения поступления углеводов глюкоза производится из аминокислот, полученных при распаде мышечного белка. Но белок крайне важен для выживания, поэтому если дефицит углеводов сохраняется еще несколько дней, организм включает другой механизм — «сбережение белка» (protein-sparing effect) [4].
Запускается процесс получения энергии из триглицеридов — компонентов жировой ткани и «долгосрочного энергетического склада», то есть кетогенез (ketogenesis) (*рисунок ниже хорошо показывает, что в начале голодания используются аминокислоты из мышц, а при более длительном голодании организм переходит на жир как топливо) [5].
При распаде триглицерида (triglyceride), состоящего из 1 молекулы глицерола (glycerol) и 3 молекул жирных кислот (fatty acid), высвобождающийся глицерол превращается в глюкозу [6].
Жирные кислоты превращаются в кетоны (ketones, также называемые ketone bodies; состоят из ацетона, ацетоацетата и бета-гидроксибутирата). Затем ацетон выводится с дыханием (появляется характерный фруктовый запах, Rotten apple breath), а оставшиеся два вещества используются как заменитель глюкозы [7].
В обычных условиях мозг использует глюкозу как основное топливо, но в такой чрезвычайной ситуации энергетическая система перестраивается: кетоны, образованные при кетогенезе, проходят через гематоэнцефалический барьер (blood-brain-barrier) и используются как альтернативное топливо [8].
Кетоны могут служить заменителем глюкозы не только для мозга, но и для большинства органов — мышц, сердца, почек и т. д. Однако есть исключения: печень и эритроциты не способны использовать кетоны и могут получать энергию только из глюкозы [9, 10].
Поэтому даже при состоянии «кетоза» (ketosis), когда кетонов много из-за высокого потребления жиров, организм, чтобы поддерживать работу печени и эритроцитов, вынужден постоянно синтезировать и поставлять глюкозу через глюконеогенез (gluconeogenesis) — из аминокислот мышц и глицерола жиров.
Секрет того, почему на низкоуглеводной диете с высоким содержанием жиров вес «легко» уходит, таков. У здорового человека глюкоза, которая не была израсходована в повседневной жизни, запасается в печени и мышцах в определенной пропорции в виде гликогена — краткосрочного энергетического резерва.
Например, у взрослого мужчины массой 70 кг можно условно считать, что в печени запасается около 100 г, а в мышцах — около 400 г. Для справки: если перевести эти 500 г гликогена в калории, получится примерно 2000 ккал (4 ккал на 1 г углеводов × 500 г), то есть примерно суточная рекомендованная трата энергии для взрослого мужчины. Иными словами, организм удивительным образом заранее держит запас энергии примерно на один день голодания (рисунок ниже) [11].
Для хранения 1 г гликогена требуется 3–4 г воды, поэтому общий вес «гидратированного гликогена» (hydrated glycogen) в норме составляет примерно 1,5–2,0 кг. Следовательно, если прекратить поступление углеводов и полностью израсходовать гликоген, запасенный в печени и мышцах, масса тела автоматически снизится примерно на 1,5–2,0 кг [12].
Быстрое снижение веса в начале низкоуглеводной диеты с высоким содержанием жиров — это истощение исходных запасов гликогена и потеря воды, связанной с этим гликогеном. Кроме того, кетоны, образующиеся при распаде жиров, являются анионами, которые плохо реабсорбируются; при выведении через почки они дополнительно «уводят» воду, вызывая мочегонный эффект.
Раннее снижение веса на «низкоуглеводной с высоким содержанием жиров», почему его трудно считать «уменьшением жировой массы»?
Если кетоз сохраняется, чтобы поддерживать печень и эритроциты, которые не могут использовать кетоны, организм запускает процесс превращения аминокислот мышечного белка в глюкозу и снабжает ею печень и эритроциты. В результате мышцы постепенно разрушаются, и масса тела снижается еще сильнее [13].
В первые 1–2 недели на низкоуглеводной диете с высоким содержанием жиров вес легко уходит на 2–3 кг, и люди очень довольны, но на деле это потеря «воды» и «мышечного белка», а не снижение ненужной «жировой массы» — истинной цели похудения. В итоге со временем из-за различных побочных эффектов страдает здоровье.
Поэтому для коммерческих авторов — владельцев YouTube-каналов о «диетах», блогов или книг — это удобная тема, чтобы вводить людей в заблуждение и зарабатывать деньги, но с медицинской точки зрения рекомендовать такой подход как настоящее похудение нельзя: жир не уходит. Это разновидность «псевдодиеты» (Gimmick diet).
Однако широкая публика восторгается тем, что вес уходит сразу, не зная правды, и сегодня снова поддается на «низкоуглеводную с высоким содержанием жиров», тратит деньги впустую и подрывает здоровье.
Во все времена там, где крутятся деньги, кишат мошенники, поэтому в латинском языке есть выражение “Caveat emptor”. Оно означает «пусть покупатель будет осторожен»: покупатель должен до покупки проверить качество товара и наличие дефектов и принять взвешенное решение, а после завершения сделки трудно требовать ответственности от продавца. В вопросах здоровья тоже действует принцип: «знание — сила».
Сон Му-хо, доктор медицинских наук, специалист по ортопедии и медицине образа жизни
Список литературы
1. M Dashty. A quick look at biochemistry: carbohydrate metabolism. Clinical biochemistry 2013;46(15):1339-1352.
2. ME Raichle, DA Gusnard. Appraising the brain's energy budget. Proc Natl Acad Sci USA 2002;99(16):10237-10239.
3. Y Schutz. Protein turnover, ureagenesis and gluconeogenesis. Int J Vitam Nutr Res 2011;81(2):101-107.
4. JA Vazquez, SA Adibi. Protein sparing during treatment of obesity: Ketogenic versus nonketogenic very low calorie diet. Metabolism 1992;41(4):406-414.
5. PK Fazeli, ML Steinhauser. A critical assessment of fasting to promote metabolic health and longevity. Endocrine reviews 2025;46(6):856-876.
6. Clinidiabet https://clinidiabet.com/en/infodiabetes/cardiodiabetes/15.htm
7. L Laffel. Ketone bodies: a review of physiology, pathophysiology and application of monitoring to diabetes. Diabetes/metabolism research and reviews 2000;15(6): 412-426.
8. P Mergenthaler, U Lindauer, GA Dienel, et al. Sugar for the brain: the role of glucose in physiological and pathological brain function. Trends Neurosci 2013;36(10):587-597.
9. Wikipedia https://en.wikipedia.org/wiki/Ketone_bodies
10. R Van Wijk, WW Van Solinge. The energy-less red blood cell is lost: erythrocyte enzyme abnormalities of glycolysis. Blood 2005;106(13):4034-4042.
11. MA Denke. Metabolic effects of high-protein, low-carbohydrate diets. American Journal of Cardiology 2001;88(1):59-61.
12. SN Kreitzman, AY Coxon, KF Szaz. Glycogen storage: illusions of easy weight loss, excessive weight regain, and distortions in estimates of body composition. Am J Clin Nutr 1992;56(1 Suppl):292S-293S.
13. KD Hall, KY Chen, J Guo, et al. Energy expenditure and body composition changes after an isocaloric ketogenic diet in overweight and obese men. Am J Clin Nutr 2016;104(2):324-33.
