Парадокс упражнений. Научный взгляд на физическую активность, отдых и здоровье. Дэниел Либерман
полного покоя. Часть энергии расходуется на переваривание пищи, которую вы потребили накануне, регуляцию температуры тела, а также мышечные усилия, не позволяющие вашему телу сползти со стула на пол. Для вычисления поправки на вышеназванные энергозатраты мы могли бы измерить ваш расход энергии, когда вы в постели сразу после пробуждения от восьмичасового сна в темноте при температуре 21,1℃ и после двенадцатичасового воздержания от пищи. Этот показатель, называемый основным (или базальным) обменом и обозначаемый как BMR (basal metabolic rate), будет приблизительно на 10 % ниже, чем метаболизм в состоянии покоя (в нашем примере – 1530 ккал). Ваш основной обмен представляет собой количество энергии, необходимой для поддержания жизни в вашем организме, когда вы в близком к коме состоянии.
А что, если сопоставить количество энергии, расходуемой вами в состоянии покоя, с вашим общим энергетическим бюджетом? Для расчета их соотношения нужно измерить ваши суточные затраты энергии, DEE (daily energy expenditure), – общее количество калорий, расходуемых вами на протяжении суток, пока вы делаете все, что делаете, в том числе двигаетесь, читаете, чихаете, разговариваете и перевариваете пищу. До недавнего времени мы бы рассчитывали ваш DEE, замеряя, сколько кислорода вы потребляете в процессе выполнения таких действий, как сидение, прием пищи, ходьба и бег. Зная, сколько времени и сколько энергии вы расходуете, мы могли бы суммировать все это и выйти на приблизительную величину вашего DEE. Думаю, вас не удивит, что движимые любознательностью специалисты по биоэнергетике человека упорно следовали со своими кислородными масками за кем только можно, чтобы оценить, сколько энергии тратится на разнообразные действия: когда человек копает, шьет, разбирает постель, работает на автосборочном конвейере[51]. А некоторые исследователи даже пытались измерить, сколько энергии расходуется на мыслительный процесс[52]. Но такие методы чрезвычайно трудоемки, обременительны, неточны и трудновыполнимы, особенно в отдаленных уголках мира.
Выдохните: для измерения вашего DEE мы не станем день-деньской таскаться за вами с нашей маской. Возьмем для замеров вашу мочу. Точнее, сначала мы попросим вас выпить некоторое количество воды, но не простой, а очень дорогостоящей и безвредной, в которой содержится известное количество редких (тяжелых) атомов водорода и кислорода, а в следующие несколько дней будем собирать ваши образцы мочи. Пусть подобный фокус вызывает гадливость, но он практичен: измеряя, какими темпами снижается количество тяжелых атомов в вашей моче, мы можем рассчитать, какими темпами атомы водорода и кислорода выводятся из организма за счет потения, мочеиспускания и дыхания. Водород выводится из организма только в составе воды, а кислород – как в составе воды, так и в составе диоксида углерода (CO2), так что разница в концентрациях этих двух атомов в моче позволит точно рассчитать, сколько углекислоты производит организм при дыхании, а следовательно, сколько энергии расходует[53].
Jones W. P. T., Schofield E. C. Human Energy Requirements: A Manual for Planners and Nutritionists. Oxford: Oxford University Press, 1990.
Стесняюсь говорить, но за день интенсивного шевеления мозгами расходуется от 20 до 50 дополнительных килокалорий – примерно столько же, сколько вы получите, съев полдюжины орехов. См.: Messier C. Glucose improvement of memory: A review // European Journal of Pharmacology. 2004. Vol. 490. Pp. 33–57.
Подробнее опишу метод двойной меченой воды, или изотопный. Почти вся вода в природе имеет молекулу H2O, образована водородом, молекулярная масса 1 (1H, легкий изотоп водорода с одним протоном), и кислородом, молекулярная масса 16 (16O, содержит 8 протонов и 8 нейтронов). А можно изготовить безвредную разновидность воды на основе тяжелого водорода (2H, тяжелый изотоп, с дополнительным нейтроном) и тяжелого кислорода (18О, тяжелый изотоп с двумя дополнительными нейтронами). Независимо от того, какими изотопами H и O образована вода, водород и кислород выводятся из организма по-разному: в виде воды, при выделении пота, дыхании и мочеиспускании. А кислород выводится и тогда, когда мы выдыхаем диоксид углерода (CO2). Поскольку мы можем точно измерить концентрации в моче тяжелых изотопов водорода, 2H, и кислорода, 18O, разница в темпах (скоростях), с которыми 2H в сравнении с 18O сохраняется в моче на протяжении нескольких дней, позволяет рассчитать, сколько CO2 вы выдыхаете, и более-менее точно вычислить, сколько энергии вы тратите. Изотопный метод позволяет рассчитать безжировую (тощую) массу тела (БМТ), а также сколько воды поступает в ваш организм и сколько выводится.