Чому калорія порушена

"Я якось злий на наукове співтовариство, що не придумало чогось кращого".

коментарі читачів

Поділіться цією історією

"Для мене калорія - це одиниця виміру, яка є справжнім болем ззаду".

Бо Нешу 38 років. Він живе в Арлінгтоні, штат Техас, де він працює технологічним директором у видавництві підручників. У нього є дружина та дитина. А йому 5’10 ”і 245 фунтів - це означає, що він класифікується як ожиріння.

Прагнучи схуднути, Наш використовує додаток для фіксації споживаних калорій та діапазон Fitbit для відстеження витраченої енергії. Ці інструменти приносять видиму точність: Неш може кількісно визначити калорії в кожному хруснутому крекері та піднятих сходах. Але коли справа стосується набору ваги, він виявляє, що не всі калорії рівні. Скільки ваги він набирає або втрачає, здається, залежить менше від загальної кількості калорій і більше від того, звідки беруться калорії і як він їх споживає. За його словами, блок має "туманну якість".

Тара Хаель також страждає ожирінням. У неї народився другий син на День Святого Патріка в 2014 році, і вона не змогла схуднути на 70 кг, що набрала за час вагітності. Хаел - незалежний науковий журналіст, який базується в штаті Іллінойс. Вона розуміє науку схуднення, але, як Неш, не бачить, як це перетвориться на практику. "З математичного, наукового і навіть вісцерального рівня має сенс, що те, що ви вводите і те, що виймаєте, вимірюється в окремій одиниці калорій, має збалансувати", - говорить Хаел. "Але, здається, це не працює так".

Неш і Хаель перебувають у хорошій компанії. Понад дві третини дорослих американців мають надлишкову вагу або ожиріння. Для багатьох з них ліками є дієта: кожен третій намагається схуднути таким чином у будь-який момент. Проте існує безліч доказів того, що дієти рідко призводять до стійкої втрати ваги. Це дорогі збої. Ця нездатність стримувати надзвичайну поширеність ожиріння коштує США понад 147 млрд доларів на охорону здоров'я, 4,3 млрд доларів на відсутність роботи та ще більше на втрату продуктивності.

В основі цього випуску лежить одна одиниця виміру - калорія - і деяка, здавалося б, проста арифметика. "Щоб схуднути, ви повинні витратити більше калорій, ніж вживаєте", повідомляє Центр з контролю та профілактики захворювань. Такі дієти, як Неш і Хаель, могли їсти всю їжу в Макдональдсі і все одно худнути за умови, що вони спалюють достатню кількість калорій, говорить Маріон Нестле, професор з питань харчування, харчових досліджень та охорони здоров'я в університеті Нью-Йорка. "Дійсно, це все, що потрібно".

Але Неш і Хаель не вважають контроль над вагою настільки простим. І частина проблеми виходить далеко за межі індивідуального самоконтролю. Номери, зареєстровані в Fitbit Nash або надруковані на етикетках продуктів, які Гаель читає релігійно, - це в кращому випадку гарна здогадка. Гірше того, що вчені все частіше виявляють, що деякі з цих показників калорій є абсолютно неправильними - наприклад, більш ніж достатньо, щоб знищити калорії, які Хаель спалює, пробігши додаткову милю на біговій доріжці. Калорія - це не просто калорія. І наша помилкова віра в силу цього, здавалося б, простого вимірювання може перешкоджати боротьбі з ожирінням.

Звідки беруться калорії

Процес підрахунку калорій починається в анонімному офісному блоці в штаті Меріленд. У будівлі знаходиться Бельтсвільський науково-дослідний центр з питань людського харчування, який працює під управлінням Міністерства сільського господарства США. Коли ми відвідуємо цей готель, персонал кухні готує вечерю для людей, яких записали на навчання. На пластикові обідні підноси викладають м'ясний рулет, картопляне пюре, кукурудзу, коричневий хліб, булочку з шоколадною стружкою, ванільний йогурт та банку томатного соку. Персонал зважує та пакує кожен предмет, іноді додаючи додаткову двосантиметрову частинку хліба, щоб вміст таці відповідав точним вимогам калорій кожного учасника. "Ми насправді отримуємо компліменти щодо їжі", - говорить Девід Баер, фізіолог з наглядових досліджень Департаменту.

Робота, яку виконують Баер та його колеги, спирається на багатовікові техніки. Nestle прослідковує сучасні спроби зрозуміти їжу та енергію ще до французького аристократа та хіміка Антуана Лавуазьє. На початку 1780-х років Лавуазьє розробив металеву каністру з тристінними стінками, достатньо велику для розміщення морської свинки. Усередині стін був шар льоду. Лавуазьє знав, скільки енергії потрібно для танення льоду, тому він міг оцінити тепло, яке виділяла тварина, вимірявши кількість води, що капала з каністри. Те, чого Лавуазьє не усвідомлював - і так і не встиг з’ясувати; він був підданий гільйотині під час Революції - це те, що вимірювання тепла, яке виділяли його морські свинки, було способом оцінки кількості енергії, яку вони витягли з їжі, яку вони перетравлювали.

Донедавна вчені з Бельтсвіля використовували, по суті, масштабовану версію каністри Лавуазьє, щоб оцінити енергію, яку використовують люди: невелика кімната, в якій людина могла спати, їсти, виділяти їжу та ходити на біговій доріжці, а датчики температури вбудовані в стіни вимірювали тепло, що виділяється, і, таким чином, спалені калорії. (Зараз ми вимірюємо цю енергію в калоріях. Грубо кажучи, одна калорія - це тепло, необхідне для підвищення температури одного кілограма води на один градус Цельсія.) Сьогодні ці калориметри "прямого нагріву" в основному замінено на "непрямі теплові системи, в яких датчики вимірюють споживання кисню та видих вуглекислого газу. Вчені знають, скільки енергії використовується під час метаболічних процесів, які створюють вуглекислий газ, який ми видихаємо, тому вони можуть працювати назад, щоб зробити висновок, що, наприклад, людина, яка видихнула 15 літрів вуглекислого газу, мала витратити 94 калорії енергії.

Три непрямі калориметри цього закладу знаходяться в коридорах дослідної кухні. "Вони в основному є нічим іншим, як вхідними кулерами, модифікованими, щоб дозволити людям жити тут", - пояснює фізіолог Вільям Рамплер, коли проводить нас навколо. Всередині кожної білої кімнати односпальне ліжко складене до стіни, поряд з туалетом, раковиною, невеликим письмовим столом і стільцем та короткою біговою доріжкою. Кілька шлюзових шлюзів дозволяють передавати проби їжі, сечі, фекалій та крові туди-сюди. Окрім цих нагадувань про призначення кімнати, оздоблені люмінесцентними лампами вінілові підлоги нагадують кімнату гуртожитку 1970-х. Румплер пояснює, що суб'єкти зазвичай проводять всередині калориметра від 24 до 48 годин, дотримуючись строго структурованого графіка. Повідомлення, прикріплене до дверей, описує протокол останнього дослідження:

6:00 до 18:45 - вечеря,
23:00 - Останній час сну, обов’язкове вимкнення світла,
З 23:00 до 6:30 ранку - спи, залишайся в ліжку, навіть якщо не спиш.

У перервах між прийомами їжі, аналізами крові та спорожненням кишечника мешканцям калориметра пропонується ходити на біговій доріжці зі швидкістю 3 милі на годину протягом 30 хвилин. Вони наповнюють решту дня тим, що Румплер називає "низькою активністю".

"Ми закликаємо людей приносити в'язання або книги для читання", - говорить він. "Якщо ви дасте людям вільні руки, ви будете здивовані тим, що вони будуть робити всередині палати". Він розповідає нам, що один із його менш кооперативних суб'єктів контрабандирував мішок M & Ms, а потім віддав себе, кинувши їх на підлогу.

Використовуючи банк екранів безпосередньо біля кімнат, Rumpler може контролювати, скільки калорій спалює кожен суб’єкт в будь-який момент. Протягом багатьох років він та його колеги накопичували ці індивідуальні результати, щоб отримати загальнодоступні цифри: скільки калорій спалює жінка вагою 120 фунтів під час бігу зі швидкістю 4 милі на годину, скажімо, або калорій, необхідних сидячому чоловікові у 60-х роках споживати щодня. Це середні показники, отримані з тисяч надзвичайно точних вимірювань, які надають цифри в трекері руху Бо Неша і допомагають Тарі Хаель встановити цільову норму щоденного споживання калорій, яка базується на її зрості та вазі.

Вимірювання калорій в їжі спирається на чергову модифікацію приладу Лавуазьє. У 1848 році ірландський хімік на ім'я Томас Ендрюс зрозумів, що він може оцінити вміст калорій, підпалюючи їжу в камері та вимірюючи зміну температури в навколишній воді. (Спалювання їжі хімічно схоже на способи, за допомогою яких наше тіло розщеплює їжу, незважаючи на те, що воно набагато швидше і менш кероване.) Версії Ендрюсського «бомбового калориметра» сьогодні використовуються для вимірювання калорій у їжі. У центрі Бельтсвіля зразки м’ясного рулету, картопляного пюре та томатного соку спалювали в лабораторному калориметрі. "Ми заморожуємо, сушимо в порошок і розпалюємо", - говорить Баер.

Звичайно, люди не є калориметрами-бомбами, і ми не витягуємо кожну калорію з їжі, яку ми їмо. Ця проблема була вирішена наприкінці 19 століття в одному з найбільш епічних експериментів в історії науки про харчування. Уілбур Атвотер, вчений з Департаменту сільського господарства, розпочав з вимірювання калорій, що містяться у понад 4000 продуктах харчування. Потім він годував ці продукти добровольцями та збирав їх фекалії, які спалював у калориметрі бомби. Після віднімання енергії, що вимірюється у фекаліях, від енергії, що міститься в їжі, він дійшов до значень Атвотера, цифр, що представляють доступну енергію в кожному грамі білка, вуглеводів та жиру. Ці вікові цифри залишаються основою сучасних стандартів. Коли Баер хоче знати кількість калорій на грам для того нічного м’ясного рулету, він коригує результати калориметра бомби, використовуючи значення Atwater.