Одинаковые калории и БЖУ — но инсулин реагировал по-разному

Учёные сравнили два блюда с практически одинаковой питательной ценностью и обнаружили различия в работе обмена веществ

Два блюда по 300 калорий, которые организм воспринял по-разному

Представьте два небольших приёма пищи.

Первый состоит из варёного яйца, банана, сушёной клюквы и сыра. Второй — из небольших порций сэндвича с арахисовой пастой и джемом, индейки из мясной нарезки, овощных чипсов, печенья, сладких хлопьев и картофельного пюре быстрого приготовления.

На первый взгляд это совершенно разные наборы продуктов.

Однако исследователи из Virginia Tech специально подобрали их так, чтобы основные пищевые характеристики практически совпадали.

Оба блюда содержали около 300 килокалорий, 40 граммов углеводов, 12 граммов жиров и 11 граммов белков.

Практически одинаковыми оказались также содержание пищевых волокон, воды и натрия, общая масса порций и энергетическая плотность.

Более того, исследователи выровняли гликемический индекс и гликемическую нагрузку — показатели, характеризующие способность углеводов повышать уровень глюкозы в крови.

Различия по всем этим параметрам не превышали 1,6%.

Таким образом, если бы оба блюда оценивали только по традиционным показателям питательной ценности, их можно было бы считать практически эквивалентными.

Именно эту эквивалентность учёные решили проверить экспериментально.

Как исследователи отделили состав пищи от степени её обработки

В исследовании участвовали 57 здоровых взрослых с нормальной массой тела. Средний возраст участников составлял около 26 лет.

Полную программу метаболических измерений прошли 32 человека.

Каждый из них в разные дни съедал оба варианта блюда. Порядок определялся случайным образом, что позволяло сравнивать реакции одного и того же человека на разные продукты.

Такой подход называется перекрёстным рандомизированным исследованием. Его преимущество заключается в том, что индивидуальные особенности обмена веществ меньше влияют на сравнение результатов.

Перед экспериментом участники не ели в течение ночи.

Затем они находились в специальной метаболической камере, позволяющей непрерывно измерять расход энергии и использование различных питательных веществ.

После исходных измерений участники съедали предложенное блюдо менее чем за десять минут.

В течение следующих трёх часов исследователи неоднократно брали кровь, определяли концентрации глюкозы и инсулина, а также оценивали, какие вещества организм использует для получения энергии.

Эксперимент позволял наблюдать не предполагаемую, а непосредственно измеряемую физиологическую реакцию на пищу.

Глюкоза почти одинаковая, а инсулина потребовалось больше

Самое интересное обнаружилось при сравнении концентраций глюкозы и инсулина.

После обоих блюд уровень глюкозы повышался. При этом характер изменения концентрации несколько различался.

После менее обработанной пищи глюкоза поднималась быстрее и была выше на двадцатой минуте.

После ультрапереработанного блюда повышение сохранялось дольше.

Однако суммарная площадь под кривой концентрации глюкозы за три часа статистически значимо не различалась.

Иными словами, общая измеренная реакция глюкозы оказалась сопоставимой.

С инсулином ситуация была другой.

После ультрапереработанного блюда суммарный инсулиновый ответ был значительно выше. Различие оказалось статистически убедительным — p < 0,001.

Особенно заметным оно становилось через 40–120 минут после еды.

Почему это интересно?

Инсулин — гормон, который помогает организму регулировать концентрацию глюкозы и управлять использованием и запасанием питательных веществ.

После еды его выделение совершенно нормально.

Но в данном эксперименте организм поддерживал сопоставимую суммарную реакцию глюкозы при существенно разных концентрациях инсулина.

При этом повышенный инсулиновый ответ нельзя автоматически считать патологией. Исследование не измеряло непосредственно чувствительность тканей к инсулину и не доказывает развитие инсулинорезистентности.

Оно установило более узкий, но важный факт: два практически одинаковых по питательной ценности блюда вызвали разные гормональные реакции.

Организм по-разному выбирал топливо для получения энергии

На инсулине различия не закончились.

Исследователи обнаружили, что после двух блюд организм по-разному использовал углеводы и жиры.

В нормальных условиях после еды метаболизм постепенно переключается на более активное использование поступивших углеводов.

После менее обработанного блюда такое переключение было выражено сильнее.

После ультрапереработанной пищи увеличение окисления углеводов оказалось менее выраженным, а показатели использования жиров — относительно более высокими.

Окисление здесь означает использование питательных веществ клетками для получения энергии.

Одновременно после ультрапереработанного блюда исследователи зарегистрировали более высокий суммарный расход энергии за период наблюдения.

Это не означает, что такая пища помогает худеть.

Речь идёт о кратковременном изменении энергетического обмена после одного приёма пищи, а не о доказанном преимуществе для массы тела.

Совокупность результатов указывает на более сложную картину: отличались не только концентрации гормонов, но и распределение используемых организмом источников энергии.

Почему одинаковые БЖУ не обязательно означают одинаковое усвоение

Здесь возникает главный научный вопрос.

Если количество углеводов, жиров и белков совпадает, почему организм реагирует на них по-разному?

Один из возможных ответов связан с физической структурой пищи.

Питательные вещества существуют не изолированно. В продуктах они находятся внутри растительных клеток, соединены с другими компонентами и включены в сложную структуру, которую специалисты называют пищевой матрицей.

Промышленная обработка способна существенно изменять эту структуру.

Например, механическое измельчение разрушает клеточные стенки, а термическая обработка и экструзия могут изменять структуру крахмала.

Экструзия — технологический процесс, при котором пищевую массу продавливают через специальное устройство, часто одновременно воздействуя на неё температурой и давлением.

В результате питательные вещества могут становиться доступнее для пищеварительных ферментов.

Это потенциально меняет скорость их высвобождения, переваривания и всасывания.

Хороший пример — овсяные хлопья.

Крупные, относительно мало обработанные хлопья и овсяная каша быстрого приготовления могут иметь близкий химический состав, но различаться по скорости переваривания крахмала и гликемическому ответу.

Однако в новом эксперименте есть особенно интересная деталь.

Исследователи заранее выровняли даже гликемический индекс и гликемическую нагрузку двух блюд.

И всё равно обнаружили различия в инсулиновом ответе.

Следовательно, объяснение может выходить за пределы привычных представлений о количестве и скорости поступления углеводов в кровь.

Авторы рассматривают изменение доступности питательных веществ и пищевой структуры как возможные механизмы. Но непосредственно определить, какой из них вызвал обнаруженные различия, эксперимент не позволил.

При чём здесь мозг и пищевое вознаграждение

Исследование включало ещё одну часть, посвящённую активности мозга.

С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии учёные изучали реакции участников на изображения продуктов различной степени обработки.

Функциональная МРТ позволяет оценивать изменения кровоснабжения отдельных областей мозга, косвенно связанные с активностью нервных клеток.

В этой части исследования анализировали данные 52 участников.

Им показывали изображения 28 продуктов, половина которых относилась к ультрапереработанным.

Участники также оценивали продукты и указывали, сколько готовы были бы за них заплатить.

Исследователи обнаружили связи между индивидуальными особенностями использования углеводов после экспериментальных блюд и активностью стриатума при просмотре изображений пищи.

Стриатум — группа структур головного мозга, участвующих в мотивации, обучении и обработке сигналов вознаграждения.

Особенно интересно, что активность некоторых областей мозга по-разному соотносилась с субъективной ценностью обычных и ультрапереработанных продуктов.

При этом сама готовность платить за продукты двух категорий существенно не различалась.

Есть важная методологическая деталь: МРТ проводили в отдельную экспериментальную сессию. Исследователи не наблюдали непосредственную реакцию мозга сразу после употребления двух тестовых блюд.

Поэтому результаты показывают связь между особенностями метаболизма и реакциями мозга на пищевые изображения, но не доказывают, что конкретное блюдо непосредственно изменило пищевые предпочтения.

Тем не менее они согласуются с гипотезой, согласно которой сигналы, возникающие после усвоения питательных веществ, участвуют в формировании пищевого вознаграждения.

Проще говоря, мозг может учитывать не только вкус продукта, но и метаболические последствия его употребления.

Что это добавляет к исследованиям ультрапереработанной пищи

Связь между ультрапереработанной пищей и неблагоприятными показателями здоровья изучается уже много лет.

Одним из важных экспериментальных исследований стала работа американских Национальных институтов здоровья (NIH), опубликованная в Cell Metabolism в 2019 году.

Тогда 20 добровольцев последовательно получали ультрапереработанный и минимально обработанный рационы, каждый в течение двух недель.

Предлагаемые рационы были сопоставимы по основным питательным характеристикам, но участникам разрешали есть столько, сколько они хотели.

Во время ультрапереработанного рациона люди в среднем потребляли примерно на 500 килокалорий в сутки больше и набирали массу тела.

Однако оставался вопрос: объясняется ли влияние такой пищи главным образом тем, что человек съедает больше, или существуют дополнительные физиологические механизмы?

Новое исследование Virginia Tech изучает вторую возможность.

Здесь количество еды было фиксированным, а энергетический и основной питательный состав тщательно выровняли.

Несмотря на это, исследователи обнаружили различия в гормональных и метаболических реакциях.

Полученные результаты не доказывают, что именно такие кратковременные изменения приводят к ожирению или диабету.

Но они помогают сформулировать конкретные механизмы, которые можно проверять в дальнейших исследованиях.

Почему эти результаты нельзя распространять на всю ультрапереработанную пищу

Несмотря на продуманную организацию эксперимента, у него есть существенные ограничения.

Прежде всего, метаболические измерения проводились только у 32 участников. Для отдельных анализов крови и сопоставления метаболических показателей с МРТ использовались ещё меньшие выборки.

Все участники были относительно молодыми, здоровыми людьми с нормальной массой тела.

Неизвестно, насколько похожие результаты можно ожидать у пожилых людей, пациентов с ожирением, инсулинорезистентностью или сахарным диабетом.

Кроме того, исследователи сравнили только одну специально составленную пару блюд.

Хотя общее количество белка совпадало, его источники различались. Это само по себе могло повлиять на секрецию инсулина.

Ультрапереработанное блюдо также содержало больше пищевых добавок.

При этом физическую и химическую структуру продуктов непосредственно не измеряли.

Таким образом, исследование продемонстрировало различия между двумя наборами продуктов, но не смогло изолировать влияние конкретной технологии обработки.

Не менее важно, что ультрапереработанные продукты представляют собой очень неоднородную категорию.

В классификации NOVA, которую использовали исследователи, к ней относятся многие промышленные продукты со сложными рецептурами и технологическими процессами.

Однако принадлежность к одной категории не означает одинакового состава или одинаковых физиологических эффектов.

Наконец, эксперимент оценивал реакцию в течение трёх часов после одного приёма пищи.

Авторы не изучали долгосрочное изменение массы тела, развитие диабета или сердечно-сосудистые исходы.

Поэтому более высокий кратковременный инсулиновый ответ нельзя непосредственно переводить в величину будущего риска заболеваний.

Что теперь учитывать при выборе продуктов

Новые данные не отменяют значения калорийности и баланса белков, жиров и углеводов.

Энергетическая ценность остаётся важнейшей характеристикой питания, особенно когда речь идёт о поддержании или изменении массы тела.

Однако исследование показывает, что этой информации недостаточно для полного описания физиологического воздействия еды.

Имеют значение источники питательных веществ, структура продукта, способы его приготовления и обработки.

Два продукта с одинаковым содержанием углеводов могут перевариваться по-разному. А одинаковая суммарная реакция глюкозы не обязательно означает одинаковую секрецию инсулина.

Для повседневного питания это дополнительный аргумент оценивать не только цифры на этикетке, но и сам продукт.

При этом речь не идёт о необходимости исключать всё промышленно произведённое или измерять инсулин после каждого приёма пищи.

Обоснованный практический подход — сохранять внимание к общей калорийности, достаточному содержанию белка и пищевых волокон, разнообразию рациона и качеству основных источников питания.

Предпочтение цельных и менее обработанных продуктов может быть полезным ориентиром, но степень обработки не заменяет оценку питательной ценности.

Следующий научный этап — выяснить, какие именно изменения пищевой структуры или состава отвечают за обнаруженные эффекты.

Авторы намерены исследовать отдельные технологические процессы, пищевые добавки, другие сочетания продуктов и более разнообразные группы участников.

Особенно важно установить, сохраняются ли различия при регулярном употреблении пищи и имеют ли они измеримые последствия для метаболического здоровья.