По данным ВОЗ, еще в 2016 году у трети людей на планете был лишний вес, а у 650 млн – ожирение. Ученые рассмотрели динамику изменений индекса массы тела жителей Земли за последние 40 лет и пришли к выводу: если так пойдет и дальше, то к 2025 году уже у каждого пятого человека на Земле будет ожирение. Почему оно превратилось в эпидемию?
Формально, метаболизм человека подчиняется первому закону термодинамики: масса и энергия не могут возникать из ниоткуда и исчезать в никуда, они могут только преобразовываться друг в друга. Это означает: поступающая в организм сверх нормы энергия преобразуется в массу тела (мышечную, но, в основном, в жировую). В будущем она может быть снова превращена в энергию, если организму будет не хватать того, что поступает с едой. В этом смысле, главный виновник ожирения – длительный положительный энергетический баланс: месяцами, годами приходит больше, чем успевает тратиться. Современный западный человек ест много высококалорийной, доступной 24/7 еды, а двигается мало, получая от этого проблемы с весом и здоровьем.
При этом, многие ученые считают, что скорость распространения ожирения до уровня эпидемии нельзя объяснить одним только нездоровым образом жизни, и точная причина все еще не известна – возможно, потому что ее нет. Но в последние годы выяснилось, что кроме базовых вещей вроде переедания и малоподвижного образа жизни на энергетический баланс могут влиять и другие факторы.
Гены
Сегодня известны десятки генов, мутации в которых могут располагать к тяжелому ожирению с самого детства (так, один из самых изученных генов, связанных с ожирением, — ген FTO, fat mass and obesity-associated gene).
Почти все они влияют на лептин – гормон, который вырабатывается жировой тканью и управляет долгосрочным энергетическим балансом: либо из-за мутаций в генах его вырабатывается мало, либо нарушается чувствительность рецепторов мозга к нему.
Все это влияет на пищевое поведение: такой человек чувствует голод острее и чаще, а насыщение во время еды практически не приходит, пока не будет съедено слишком много. Кроме этого, дефицит лептина (реальный или воспринимаемый таковым мозгом) делает человека более экономным в плане трат энергии – “включает” усталость, снижает термогенез. В обычной ситуации дефицит лептина наблюдается при серьезной потере веса, и организм включает все эти адаптации, чтобы отложить голодную смерть и восстановить потерянные жировые запасы.
С ожирением связаны мутации в генах, которые кодируют лептин (у 1% детей с ожирением). У 2-3% рецепторы гипоталамуса генетически не чувствительны к лептину: жира в теле много, лептина много, но мозг его не видит и включает все те адаптации к воображаемой потере веса, о которых написано выше: голод, плохое насыщение, снижение уровня активности.
Ещё ученые считают, что можно родиться с предрасположенностью как к физической активности, так и к малоподвижному образу жизни. Четкая связь пока найдена между генами drd1, drd2 и nhlh2. Первые два отвечают за уровень дофамина (гормон, который отвечает глобально за мотивацию). Третий снова связан с лептином, но его кодируемые белки является предшественниками эндорфинов. Таким образом, гены могут влиять на уровень физической активности человека через мотивацию и удовольствие от нее.⠀
В любом случае, рост темпов ожирения за последние 30 лет показывает, что «неудачные гены» сами по себе не заставляют накапливать жир из воздуха, и причина лишнего веса — всё ещё положительный энергетический баланс. Другими словами, в «естественной» среде с «естественной» диетой почти все будут стройными, но когда добавляются факторы, стимулирующие ожирение, генетика определяет, насколько устойчивым к ним будет каждый отдельный человек.
Бактерии ЖКТ
У разных людей разный состав кишечной микрофлоры, которая может влиять на вес разными путями:
- Менять количество усвоенной из еды энергии.
- Управлять системным воспалением и через это – чувствительностью к лептину, а через лептин – голодом и насыщением.
- Вырабатывать сигнальные молекулы, которые влияют на центр насыщения в мозге, снижая аппетит.
Правда, все исследования, которые показывают, что бактерии кишечника влияют на потребление энергии, ее усвоение из еды и ее расход, проведены на грузунах. Предполагается, что-то похожее может быть и у человека, и что манипуляции микрофлорой могут стать потенциальным лечением ожирения. Но пока данных мало, и нужны дальнейшие исследования на людях с манипуляциями пребиотиками (волокнами), пробиотиками (самими бактериями) и составом диеты.
Так же нужны исследования изменений микрофлоры с помощью прямой пересадки, питания, приема про- или пребиотиков у людей с разными соматотипами (с ожирением, похудевшими или никогда не имевшими лишнего веса). Это поможет найти поведенческие, микробные и метаболические фенотипы, которые смогут предсказывать реакцию людей на разные подходы к похудению — поведенческие, лекарственные, про- и пребиотические или хирургические.
Ученые говорят, что область перспективная, но делать выводы о том, как “править микрофлору” с помощью питания, БАДов и пересадки фекальной микробиоты пока рано. Подробнее читайте в отдельной статье.
Вирус
То, что ожирение может быть связано с вирусом, – мягко говоря, далекая от мэйнстрима идея.
Похожая история была с “вирусом рака”. Больше века назад доктор Пейтон Рус впервые обнаружил, что вирус может вызвать рак. Реакция научного сообщества была настолько враждебной, что он отказался от исследований на целых 20 лет. В 1933 году Ричард Шоуп обнаружил, что вирус папилломы может вызывать рак у кроликов. Прошло пятьдесят пять лет, и Рус получил Нобелевскую премию за свое открытие. Но потребовалось еще 40 лет, прежде чем изобрели вакцину против вируса папилломы человека и разрешили использовать ее для профилактики рака шейки матки у женщин.
Впервые о связи ожирения с вирусной инфекцией ученые заговорили в 80-х, обнаружив это у животных. За последние двадцать с лишним лет уже накопилось достаточно данных, подтверждающих связь некоторых вирусов с ожирением. На сегодняшний день лучше всего изучен аденовирус 36: ученые выделяли его у больных животных, заражали здоровых, и те быстро толстели.
Очевидно, что экспериментов, где людей будут заражать вирусом и смотреть, потолстеют ли они и насколько быстро, не будет, но косвенным образом находят корреляции и у человека. Например, исследование Atkinson, 2005: среди 360 человек с ожирением были заражены вирусом 30%, а среди 142 человек с нормальным весом – 11%. Исследование Trovato, 2009: среди 68 человек с ожирением были заражены вирусом 65%, а среди 135 человек с нормальным весом – 33%. Atkinson, 2010: среди 83 детей с ожирением и лишним весом были заражены вирусом 30%. Исследование Gabbert, 2010: среди 67 детей с ожирением были заражены вирусом 22%, а среди 57 детей с нормальным весом – 7%. Другие исследования (хотя и не все) показывают аналогичные результаты: распространенность инфицирования АД36 возрастает по отношению к индексу массы тела.
Как работает вирус? Ученые заражали извлеченную после липосакции жировую ткань и обнаружили, что вирус превращает ее стволовые клетки преадипоциты в полноценные жировые (это предрасполагает к набору веса, но заполнятся они жиром или нет, зависит от питания и образа жизни). Еще ученые обнаружили воспаление в жировой ткани как иммунную реакцию на инфекцию. Это воспаление ухудшает клеточные сигнальные пути и липидный обмен. И еще вирус может повысить аппетит за счет снижения уровня норадреналина и лептина.
Стойкие органические загрязнители
Сегодня мы производим очень много пластика. С одной стороны, он попадает в окружающую среду, где не биодеградирует, а только распадается на микрочастицы, которые попадают в еду и воду и накапливаются в организме человека. С другой стороны, микропластик переходит в еду из пластиковой упаковки продуктов питания и даже из чайных пакетиков.
⠀
Недавно общество эндокринологии США выпустило “всесторонний обзор литературы по темам, для которых имеются сильные механистические, экспериментальные, животные и эпидемиологические доказательства эндокринных нарушений, связанных с микропластиком, а именно: ожирения и диабета, нарушения мужской и женской фертильности, гормонально-чувствительных раковых заболеваний у женщин, рака щитовидной железы, рака предстательной железы”.
⠀
Микропластик выделяет химические вещества (бисфенол А и фталаты, полихлорированные бифенилы, диоксины и др.), которые не метаболизируются в организме и накапливаются в жировой ткани. Там они могут имитировать или блокировать клеточные сигналы, которые регулируют аппетит, метаболизм, вес и т.д. Среди них, например, – ухудшение чувствительности к лептину и инсулину.
От бисфенола А в производстве пластмасс и упаковки сегодня постепенно отказываются из-за его токсичности и способности нарушать работу эндокринной системы. Широко распространенной становится другая форма бисфенола – AF (BPAF), которая оказалась ничуть не лучше. Недавно ученые обнаружили, что бисфенол AF нарушает метаболическую функцию жировых клеток человека, функции и структуры митохондрий, что, в свою очередь, нарушает липидный и углеводный метаболизм в жировой клетке. Четырехдневное воздействие BPAF ускорило деление незрелых жировых клеток и активизировало воспалительные сигнальные пути в жировой ткани.
Правда, такие исследования проведены не на людях, а на изолированной жировой ткани.
Микроволновые печи
В природе теплокровные животные расходуют энергию для переваривания холодной пищи, чтобы довести ее до температуры тела.
До широкого распространения микроволновок приходилось либо ждать приготовления еды или долгого ее разогрева на плите, либо есть еду в холодном виде. Исследование Kanazawa & von Buttlar, 2019 обнаружило: широкое использование микроволновых печей, которые повышают температуру пищи за секунды, может быть еще одним небольшим вкладом в эпидемию ожирения, который до сих пор игнорировался.
Анализ показал, что когда из данных исключаются разные влияющие на энергетический баланс факторы (пищевые привычки, физические нагрузки, генетическая предрасположенность и разные другие демографические факторы), использование микроволнок ассоциируется с увеличением индекса массы тела на 0,78 кг/м2, а веса – на 2.1 кг.
Но все относительно: мороженое, запитое холодной колой, по-прежнему приносит больше калорий, чем горячий здоровый обед из микроволновки, даже с поправкой на расход энергии для нагрева еды до температуры тела.
Глобальное потепление
Подобно тому, как теплокровные должны тратить энергию для нагрева еды в желудке до температуры тела, они должны также тратить ее на повышение температуры воздуха, который попадает в легкие. И контролируемые лабораторные эксперименты подтверждают это: в специальных камерах люди тратят больше энергии, даже если температура окружающей среды опускается всего на несколько градусов (раз, два, три, четыре, пять, шесть).
Ученые считают, что при прочих равных, люди, живущие в более холодном климате и вынужденные тратить энергию на нагрев холодного воздуха в легких, могут весить меньше, чем жители тропиков.
Для поиска связи глобального потепления и веса ученые использовали Национальное продольное исследование здоровья подростков и взрослых (Add Health). Участники были отобраны в младших классах школы в 1994-1995 годах (20745 человек, средний возраст = 15.6 лет), вторая волна исследования – в 1996 году (14738 человек, средний возраст = 16.2 года), третья – в 2001-2002 годах (15197 человек, средний возраст = 22 года) и четвертая волна – в 2007-2008 годах (15701 человек, средний возраст = 29.1 год).
Как и предполагалось, климат имел положительную связь с индексом массы тела и весом. Когда ученые убрали из данных факторы, которые могли бы повлиять на вес (пол, возраст, расу, образование, заработок, место проживания, физические нагрузки), большее количество холодных дней и осадков было связано с меньшим весом. И наоборот: преобладание жарких дней, максимальная дневная температура, количество солнечных часов были связаны с бОльшим весом тела.
В этом исследовании температура среды имела такую же статистически сильную связь с массой тела, как возраст и плотность населения. Так, возраст положительно связан с набором веса из-за снижения некоторых компонентов метаболизма (уровня активности, потери мышечной массы). А высокая плотность населения встречается в крупных городах, где лучше развит транспорт, и люди меньше ходят пешком.
Еще анализ показал, что среднестатистический американец может потерять 6.8 кг, переехав из Феникса (штат Аризона) со среднегодовой максимальной дневной температурой 30 С в самый северный город США на Аляске (Барроу) со среднегодовой максимальной дневной температурой -8 С. И даже один и тот же человек может потерять 2.5 кг, переехав из Феникса всего на 240 км к северу – во Флагстафф той же Аризоны, где максимальная дневная среднегодовая температура всего в два раза ниже – 16 С.
Правда, как и в любом наблюдательном исследовании, здесь невозможно провести причинно-следственные связи. Поэтому авторы пишут, что нельзя исключать влияния других факторов на больший вес жителей южных регионов. Например, влияние кулинарной культуры: традиционная южная кухня использует больше жиров, так что причина может быть не в более теплом вдыхаемом воздухе, а в более калорийной еде.
Что касается глобального потепления, то по сравнению с географическим перемещением человека из южных регионов в северные, оно, как считают ученые, будет иметь гораздо меньшие масштабы влияния на вес. По последним оценкам, наихудший сценарий – повышение температуры на планете на 2.6-4.8 С к 2100 году. Если исключить основные влияющие на вес переменные, то это может привести к увеличению веса на ~1 кг, индекса массы тела на 0.37 и на 12% повысит шансы на ожирение у среднестатистического американца.
Другими словами, глобальное потепление даже при худшем из возможных сценариев имело бы всего в два раза более сильнее влияет на вес, чем владение микроволновкой. Так что, скорее всего, ожирение не является проблемой глобального потепления.
Интересно, что есть и противоположная версия: некоторые ученые считают, что сама эпидемия ожирения может способствовать глобальному потеплению.
Во-первых, люди больше ездят на транспорте, вместо того, чтобы ходить пешком, что приводит к увеличению выбросов углекислого газа.
Во-вторых, развитие пищевой промышленности заставляет производителей увеличивать поголовье крупного рогатого скота, который выделяет метан.
В-третьих, сельское хозяйство использует все больше и больше техники, чтобы производить все больше и больше урожая, чтобы прокормить все больше и больше людей.
Снижение температуры тела
Новое исследование Myroslava Protsiv et al. (2020) проанализировало 677423 измерений температуры тела за последние 197 лет. Оказалось, что она снизилась на 1.6%. В 19 веке средняя температура тела была 37°С, а сегодня она ближе к 36,5°C.
Пол-градуса – разве это важно? Вероятно, да, потому что это отражает систематические изменения в физиологии человека за последние 200 лет – например, снижение скорости метаболизма в покое.
Одним из объяснений этого может быть уменьшение хронических вялотекущих и острых воспалений у людей. В целом, человечество стало более здоровым, гигиена улучшилась, люди ухаживают за зубами, появились антибиотики, медицина теперь умеет быстро диагностировать и лечить инфекции.
Ещё одной причиной учёные называют жизнь круглый год в условиях более-менее постоянной температуры среды благодаря отоплению и кондиционерам. Это позволяет современному человеку поддерживать температуру тела с меньшими затратами энергии на нагрев и охлаждение, что может приводить к более низкой скорости метаболизма в покое, чем раньше.
Что с этим знанием делать, пока не ясно. Одни учёные называют это небольшим вкладом в эпидемию ожирения, а другие снижение метаболизма в состоянии покоя за последние 200 лет считают одним из факторов увеличения продолжительности жизни.
***
Может быть, когда-нибудь учёные узнают, как исправлять “неудачные” гены, управлять микробиотой, защититься от вирусов и почистить мировой океан от пластика. А пока для всех остается всё тот же ЗОЖ: есть здоровые продукты большую часть времени, не переедать, есть больше растительной еды, больше двигаться, высыпаться и не стрессовать.
