Куда на самом деле исчезает жир, когда мы худеем

Большая часть массы жира покидает организм не с потом и не превращается в энергию — мы выдыхаем её в виде углекислого газа

Если человек теряет килограмм жира, куда физически девается этот килограмм?

Он не превращается в мышцы. Не исчезает в виде тепла. И только небольшая часть связана с потом.

Главный путь выхода проходит через лёгкие: большая часть атомов, прежде находившихся в молекулах жира, в конечном итоге покидает организм с выдыхаемым углекислым газом.

Жировая клетка — это не мешок с «лишними калориями»

Основная форма энергетического запаса в жировой ткани — триглицериды. Это молекулы, построенные из глицерина и трёх жирных кислот.

Они накапливаются внутри адипоцитов — жировых клеток. При избытке энергии запас увеличивается, при длительном превышении расхода энергии над её поступлением организм начинает активнее использовать эти резервы.

Но выражение «сжечь жир» немного сбивает с толку.

Физически материя не может просто исчезнуть. Атомы углерода, водорода и кислорода, составляющие молекулу триглицерида, должны куда-то перейти.

И именно здесь начинается самая интересная часть истории.

Что происходит с жиром во время дефицита энергии

Когда организму требуется использовать накопленную энергию, гормональные и нервные сигналы активируют липолиз — расщепление триглицеридов.

Из жировой клетки высвобождаются жирные кислоты и глицерин. Жирные кислоты попадают в ткани, способные использовать их как топливо, и поступают в митохондрии — клеточные структуры, где происходит значительная часть энергетического обмена.

Там запускается β-окисление.

Во время этого процесса длинная цепочка жирной кислоты постепенно разбирается на двухуглеродные фрагменты в форме ацетил-КоА.

Здесь важно сделать биохимическое уточнение. Иногда этот процесс описывают так, будто β-окисление непосредственно «отрезает» от жирной кислоты углекислый газ. Это не совсем так.

β-окисление образует прежде всего ацетил-КоА. Затем ацетил-КоА поступает в цикл трикарбоновых кислот, или цикл Кребса, где его углерод в ходе дальнейшего окисления в конечном итоге оказывается в CO₂.

Одновременно образуются восстановленные переносчики электронов, которые используются дыхательной цепью митохондрий для синтеза АТФ — универсальной энергетической «валюты» клетки.

Вот куда исчезает килограмм жира

В 2014 году исследователи Рубен Мирман и Эндрю Браун опубликовали в BMJ расчёт материального баланса окисления человеческого жира.

Если взять условные 10 кг триглицеридов, около 8,4 кг их исходной массы в конечном итоге оказываются в составе углекислого газа, а примерно 1,6 кг — в составе воды.

Иными словами:

• около 84% массы метаболизированного жира покидает организм через лёгкие в составе CO₂;
• около 16% превращается в воду.

Именно первая цифра кажется наиболее неожиданной.

Когда вес человека уменьшается за счёт жировой ткани, главным органом, через который выводится масса продуктов её окисления, фактически становятся лёгкие.

Но 10 кг жира не превращаются просто в 8,4 кг CO₂

Здесь есть ещё один важный нюанс.

Для окисления жира организму нужен кислород, который мы вдыхаем. Поэтому масса всего образующегося углекислого газа и воды больше массы самого исчезнувшего жира: часть атомов кислорода в конечных продуктах пришла из воздуха.

Уравнение, использованное авторами BMJ для условной молекулы человеческого триглицерида, показывает, что окисление 10 кг жира требует примерно 29 кг кислорода.

В результате образуется около 28 кг CO₂ и около 11 кг воды.

Но это вовсе не означает, что организм внезапно прибавил десятки килограммов. Большая часть дополнительной массы пришла с вдыхаемым кислородом и затем снова покинула организм.

Если следить именно за атомами первоначальных 10 кг жира, примерно 8,4 кг их массы уходят через путь CO₂, а 1,6 кг — через воду.

Именно закон сохранения массы делает этот расчёт таким наглядным.

А куда уходит вода

Вода не выводится только с потом.

Она может покидать организм несколькими путями:

• с мочой;
• с потом;
• с выдыхаемым воздухом;
• через другие физиологические потери жидкости.

Поэтому представление, что оставшиеся 16% жира нужно буквально «выпотеть», неверно.

Сауна или интенсивное потоотделение могут быстро уменьшить цифру на весах за счёт потери жидкости, но это не равнозначно потере соответствующего количества жировой ткани.

После восстановления водного баланса значительная часть такого снижения веса возвращается.

Почему нельзя похудеть, просто начав чаще дышать

После истории про CO₂ возникает почти неизбежный вопрос: если жир выходит через лёгкие, нельзя ли просто больше дышать?

Нет.

Углекислый газ — это конечный продукт метаболизма, а не причина расходования жира.

Чтобы углерод из триглицеридов оказался в выдыхаемом воздухе, организму сначала необходимо:

• мобилизовать жир из адипоцитов;
• окислить жирные кислоты;
• использовать образовавшийся ацетил-КоА в клеточном метаболизме;
• передать электроны дыхательной цепи;
• образовать CO₂ в ходе дальнейших реакций.

Произвольная гипервентиляция этот процесс не запускает. Она лишь чрезмерно удаляет уже находящийся в крови CO₂ и может вызвать головокружение, покалывание в конечностях и другие последствия снижения концентрации углекислого газа в крови.

Поэтому фраза «мы выдыхаем жир» химически верна только в определённом смысле: мы выдыхаем углерод, который раньше входил в состав молекул жира.

Почему физическая активность всё-таки увеличивает этот поток

Во время движения мышцам требуется больше АТФ.

Возрастает потребление энергетических субстратов и кислорода, усиливается образование CO₂, увеличивается вентиляция лёгких. В зависимости от интенсивности, продолжительности нагрузки, питания и состояния организма часть этой энергии обеспечивают жирные кислоты.

Поэтому при физической активности человек действительно может выводить больше углерода через лёгкие.

Но это не означает, что любое увеличение «жиросжигания» в течение одного часа автоматически приводит к снижению запасов жира за недели и месяцы.

Жировая масса уменьшается тогда, когда расход энергии достаточно долго превышает её поступление. Если израсходованная энергия полностью компенсируется пищей, организм может снова пополнить жировые запасы.

Именно поэтому понятия «окисление жира сейчас» и «снижение жировой массы со временем» нельзя считать синонимами.

Самая распространённая ошибка — считать, что жир превращается в энергию

Мы часто говорим, что организм «превращает жир в энергию».

С физиологической точки зрения понятно, что имеется в виду: химическая энергия молекул используется для синтеза АТФ, работы мышц, поддержания температуры тела и тысяч других процессов.

Но масса самой молекулы практически не превращается в эту энергию.

Атомы продолжают существовать.

Углерод в значительной степени оказывается в CO₂. Водород — в воде. Кислород участвует в образовании конечных продуктов обмена.

Именно поэтому ответ на вопрос «куда делась масса?» отличается от ответа на вопрос «откуда организм получил энергию?». Это две связанные, но разные вещи.

Почему простой вопрос оказался трудным даже для специалистов

Авторы публикации BMJ опрашивали врачей общей практики, диетологов и персональных тренеров и обнаружили заметную путаницу в ответах на вопрос о том, куда девается жир.

Распространёнными вариантами были «превращается в энергию или тепло», «выходит с потом или мочой» и даже «становится мышцами».

Причина понятна: о похудении почти всегда говорят языком энергетического баланса — калории поступили, калории потрачены.

Эта модель полезна для понимания изменения запасов энергии, но почти ничего не говорит о материальном балансе.

Если же поставить вопрос как физик или химик — куда ушли конкретные атомы? — картина становится гораздо яснее.

Понимание механизма не меняет законы похудения

Знание того, что значительная часть массы жира покидает организм через лёгкие, не создаёт нового способа снижения веса.

Оно объясняет уже известный механизм.

Чтобы запасы триглицеридов уменьшались, организм должен в течение времени использовать больше энергии, чем получает. Этого можно достигать изменением питания, физической активностью или их сочетанием.

При этом польза движения намного шире одной цифры на весах: регулярная физическая активность помогает сохранять мышечную массу и улучшает метаболическое и сердечно-сосудистое здоровье.

Но физика конечного результата остаётся удивительно простой.

Жир не растворяется и не исчезает.

Его атомы проходят длинный биохимический путь — и значительная их часть заканчивает путешествие в молекуле углекислого газа, которую человек просто выдыхает.