Десятилетиями людям внушали, что их метаболизм зависит от возраста — замедляется с годами, и тогда люди склонны легче набирать вес. А еще о том, что этой тенденции особенно подвержены женщины, ведь их метаболизм протекает медленнее по сравнению с мужчинами. Или что в подростковом возрасте и во время беременности происходит прямо-таки всплеск метаболизма… Однако исследования ученых опровергают эти мифы, пишет научный журнал Science.
Во всем виноваты клетки…
Метаболизм — это не просто то, как организм обрабатывает питательное топливо и конвертирует его в пригодную для использования энергетическую валюту. Метаболизм включает в себя синтез, модификацию и обмен основных веществ, из которых строится организм, выступает и показателем, и регулятором клеточной деятельности, при этом отдельные моменты в метаболических путях по-разному влияют на клеточные реакции. Значительное количество ежедневно продуцируемой энергии уходит на простое поддержание жизни; энергетические потребности для физической, умственной, эмоциональной активности задействуют огромный комплекс механизмов.
Метаболический статус связан с бессчетным числом заболеваний и расстройств, включая те, которые появляются с возрастом. Эволюционный антрополог, профессор Университета Дьюка (США) Герман Понтцер и его коллеги проанализировали энергозатраты более чем 6 400 мужчин и женщин из 29 стран мира в возрасте от 8 дней до 95 лет и обнаружили наличие нескольких метаболических фаз во время роста и развития организма, активной жизни и старения.
Оценку энергозатрат исследователи получили с помощью непрямой калориметрии, которая измеряет газообмен и теплопродукцию, или методом дважды меченой воды, состоящей из более тяжелых изотопов атомов водорода и кислорода. Подсчитывалось число сожженных калорий, отслеживалось количество углекислого газа, выдыхаемого участниками эксперимента во время повседневной деятельности. Немалые затраты на дозирование изотопов ограничивали исследования относительно небольшими когортами, однако совместными усилиями научного сообщества (участвовало более 80 ученых!) удалось собрать большие данные по множеству когорт.
Метаболического всплеска не наблюдается ни во время полового созревания, ни во время беременности, не заметно и его замедления во время менопаузы. У новорожденного младенца, вопреки ожиданиям, метаболизм далек от заоблачных показателей, но затем происходит резкий скачок: ведь, по словам Германа Понтцера, «в годовалом возрасте клетки невероятно загружены работой, а вот когда мы видим снижение с возрастом, это означает лишь то, что клетки перестают работать». Высокий метаболизм в первые годы жизни заставляет задуматься, насколько важен этот период для развития и почему последствия неправильного питания в детстве остаются с нами на всю жизнь.
Вертикальные линии жизни
В исследовании команды Понтцера расход энергии был скорректирован с учетом мышечной массы и объема жира, что позволило выявить внутренние изменения в метаболическом статусе в процессе развития, взросления и старения.
Авторы определили переломные точки, своеобразные границы четырех различных фаз. Из полученных данных следует, что младенцы и подростки — это две различные метаболические категории. То, что даже представители юного возраста делятся на отдельные категории по метаболическому статусу, следует учитывать при разработке рекомендаций по питанию и физической активности, дозировке фармацевтических препаратов. Оставшиеся две фазы охватывают зрелый и пожилой возраст. Энергозатраты в целом стабильны с 20 до 60 лет, после чего наблюдается постепенное снижение (см. рисунок).
Рисунок. Метаболизм на протяжении жизни.
Измерения энергетических затрат (с поправкой на безжировую массу) выявляют три переломные точки в течение жизни человека. Энергозатраты увеличены в младенчестве и детстве, а затем снижаются после завершения подросткового периода, фаза плато длится на протяжении всей взрослой жизни, вторая фаза снижения наступает после 60 лет. Заметный рост заболеваемости хроническими патологиями с окончания периода среднего возраста совпадает с изменением энергозатрат и потерей жировой массы, что позволяет сделать предположение: метаболизм может быть движущей силой в биологии старения.
Считается, что снижение с 60 лет отражает изменение тканеспецифического метаболизма — энергии, затрачиваемой на поддержание жизнедеятельности. Не может быть совпадением тот факт, что именно в этот период, когда метаболизм падает, начинается рост заболеваемости старческими недугами и расстройствами. Эти результаты важно учитывать при исследовании этиологии ассоциированных с возрастом заболеваний.
Факторы, которые легко поддаются воздействию у растущего молодого организма, могут быть не столь чувствительны или вовсе не вызывать ответной реакции у пожилых.
В целом эта формула работает для всех, но есть и индивидуальные различия. У некоторых уровень метаболизма на 25 % ниже среднего для их возраста, а у других на четверть выше, чем ожидается. Но такие пограничные значения не меняют общей картины, отражающей траекторию скорости метаболизма в течение жизни.
Влияние размеров и массы тела на скорость метаболизма исследуется на протяжении десятилетий. Общие энергозатраты диморфны по половому признаку и их уровень ниже у женщин (у мужчин в среднем больше мышечная масса, которая расходует больше энергии), однако метаболизм у мужчин изначально не быстрее, чем у женщин. Для того чтобы вычислительные модели соответствовали наблюдаемым данным, важно учитывать вклад физической активности и тканевой скорости метаболизма, которые изменяются в течение жизни человека. Герман Понтцер и команда обнаружили существенную неоднородность состава тела у разных людей, но с поправкой на безжировую массу некоторые различия снимаются, зато легче выявляются внутренние сдвиги в метаболизме, которые соответствуют определенному жизненному этапу.
Розалин Андерсен, антрополог из Университета Висконсина, соавтор исследования:
Существует миф о вечной молодости, однако биология его опровергает. Примерно в 60 лет, независимо от того, как молодо люди выглядят, они кардинально меняются. Неизбежно наступает момент, когда все уже не так, как было раньше.
Причинные факторы возрастной уязвимости к заболеваниям, несомненно, кроются в изменениях клеточной биологии, физиологии тканей и системного гомеостаза. Было бы интересно изучить, как та или иная предрасположенность в середине жизни влияет на результаты в пожилом возрасте и насколько бремя болезней у отдельных людей связано с возрастными изменениями в их тканеспецифическом метаболизме.
Джон Спикман, профессор Университета Абердина, соавтор исследования:
Это картина, которую мы ранее не видели, и в ней полно сюрпризов. Больше всего удивляет, что во взрослом возрасте не происходит никаких изменений, — и если к 40 годам вас «разнесет», вы больше не сможете винить в этом снижение метаболизма.