Четыре сезона

Подсчет энергозатрат позволил разделить человеческую жизнь на четыре периода

Полина Лосева, N+1

Человек не всегда тратит столько энергии на жизнедеятельность, сколько «положено» при его массе тела. К такому выводу пришла группа ученых, которая проанализировала интенсивность обмена веществ более чем у шести тысяч человек. Исследователи обнаружили, что маленькие дети тратят почти в полтора раза больше своей «нормы», а пожилые люди, наоборот, постепенно сокращают издержки. Правда, выяснилось, что периоды человеческой жизни, определенными таким способом, совсем не похожи на детство, молодость, зрелость и старость в бытовом понимании. Работа опубликована в журнале Science (Pontzer et al., Daily energy expenditure through the human life course).

Сегодня нарушения обмена веществ считаются важной составляющей множества болезней. Ожирение и избыточный вес – факторы риска для самых разных патологий, от ковида до атеросклероза, а ограничение калорий предлагают использовать даже при терапии рака и борьбе со старением. Но при этом мы довольно мало знаем о том, сколько калорий в норме потребляет организм человека и как этот показатель меняется в течение жизни. А это знание оказалось бы очень полезным, если бы мы действительно, например, начали ограничивать потребление калорий для продления жизни.

Существует несколько способов измерить энергозатраты организма. Самый простой – измерить количество выдыхаемого углекислого газа и пересчитать его на число сжигаемых молекул глюкозы. Но такой метод позволяет вычислить только базовый уровень обмена веществ – то, что человек тратит на поддержание жизнедеятельности (кровообращение, работу дыхательной мускулатуры и мозга и так далее) в состоянии покоя. Но как только мы хотим узнать, сколько всего энергии организму нужно в течение суток – с учетом прогулок и занятий спортом – этот метод перестает быть применимым.

Альтернатива – метод двойной меченой воды (double labeled water). Суть его в том, что человек выпивает воду с тяжелыми изотопами водорода и кислорода. Затем в течение дня эти изотопы постепенно выходят из организма: кислород – в составе воды (с мочой и потом) и углекислого газа (с выдыхаемым воздухом), а водород – только в составе воды. Поэтому, если в конце дня измерить содержание обоих изотопов в крови человека, то можно рассчитать, сколько он выдохнул углекислого газа – и, опять же, пересчитать это в потраченные калории.

Метод двойной меченой воды (Garnotel et al. / J Appl Physiol, 2018).

Метод двойной меченой воды гораздо более точный, но еще и более дорогой. Поэтому, чтобы получить достаточно много данных об энергозатратах людей, Херману Понцеру (Herman Pontzer) из Университета Дьюка пришлось объединить усилия с коллегами из США, Китая, Европы и Африки. Всего исследователи собрали информацию о 6421 человеке возрастом от 8 дней до 95 лет из 29 стран мира. Из них у 2008 человек удалось измерить базовый обмен веществ (с помощью анализа выдыхаемого воздуха), и к этим данным авторы работы присоединили опубликованные результаты исследований на новорожденных и беременных женщинах.

Понцер и коллеги предположили, что интенсивность обмена вещества может сильно изменяться от человека к человеку – в зависимости от его массы тела. Поэтому они нормировали уровень энергозатрат на массу тела без учета жировой ткани. Но это оказалось непросто: исследователи быстро обнаружили, что энергозатраты зависят от массы нелинейно. Поэтому они построили логарифмическую модель, с помощью которой пересчитали массу тела в соответствующие ей энергозатраты. А затем для каждого человека из базы данных высчитали относительную интенсивность обмена веществ. Например, 120 процентов означали, что человек тратит на 20 процентов больше калорий, чем можно ожидать по массе его тела.

Нелинейное соотношение между массой тела и общими энергозатратами у разных возрастных групп (синим отмечены мужчины, желтым – женщины, пустые круги – среднее для выборки). Рисунок из статьи Pontzer et al.

Когда авторы работы построили усредненную траекторию того, как изменяется относительная интенсивность энергообмена в течение жизни, они заметили, что в этой кривой можно выделить четыре периода. Первый – новорожденные, до года. Они начинают жизнь примерно со 100 процентов (то есть тратят столько, сколько от них ожидает модель), но к семи месяцам «разгоняются» почти до 150 процентов.

После этого наступает второй период, молодость, и длится от года до 20 лет. В это время общая интенсивность обмена веществ растет, но ее относительное значение медленно падает – и после 20 лет возвращается к 100 процентам.

Третий период, зрелость, длится почти до 60 лет, и представляет собой плато – относительные энергозатраты покоятся около 100 процентов, вне зависимости от пола и других состояний вроде беременности.

Так изменяется относительная интенсивность обмена веществ в течение жизни человека (из статьи Pontzer et al.).

Дальше в какой-то момент затраты начинают снижаться. Конкретную точку перелома кривой исследователи определить не смогли из-за небольшого количества данных, но подозревают, что она приходится примерно на 60 лет (по крайней мере, где-то между 45 и 65 годами). После этого обмен веществ падает примерно на 0,7 процента за год, достигая −26 процентов после 90 лет.

Таким образом, авторы работы разделили жизнь человека на четыре периода по мощности метаболизма – и оказалось, что эти периоды не совпадают с привычными нам границами. В этой трактовке детство заканчивается уже в год, никакого перелома в районе полового созревания нет, а «метаболическое старение» начинается только после 60 (в то время как по другим признакам старение может начаться еще в материнской утробе). Дальше исследователям предстоит разбираться в том, какие биологические механизмы стоят за этими переходами и как на них повлиять, чтобы, например, «укрепить» детство или отложить старость.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru