Причины и механизмы развития ожирения

реклама 174006 герниостеплер protack - 04/2024

ВНИМАНИЕ Имеются противопоказания,
обязательно проконсультируйтесь со специалистом

Причины и механизмы развития ожирения

• Энергетический баланс
  
• Где накапливается и утилизируется жир
  
• Энергетический обмен
  
• Генетические факторы и образ жизни
  • Влияние образа жизни в популяции высокого риска
    
  • Влияние образа жизни в раннем возрасте
    
  • Влияние ожирения в детском возрасте и наличия его у родителей

Энергетический баланс

Ожирение у любого человека возникает тогда, когда потребление энергии превышает ее затраты в течение длительного времени. Очень незначительное, но постоянное избыточное потребление энергии приводит к выраженному накоплению жировой ткани в организме. Так, употребление всего лишь 5% "лишних" калорий может способствовать накоплению около 5 кг жировой ткани в год. Если в течение 30 лет потребление превышает затраты всего на 8 ккал в день, это может привести к увеличению массы тела на 10 кг. Эти цифры отражают средний уровень увеличения веса в течение 30 лет (с 25 до 55 лет) у взрослых.

Где накапливается и утилизируется жир

Триглицериды жировой ткани являются основным резервным топливом в организме. У худощавых взрослых людей имеется до 35 млрд. адипоцитов — клеток жировой ткани, содержащих 0,4–0,6 мг триглицеридов, у людей, страдающих тяжелой формой ожирения, адипоцитов в 4 раза больше (125 млрд.), и каждый содержит вдвое больше жиров (0,8–1,2 мг триглицеридов). Высокая энергетическая плотность и гидрофобные свойства триглицеридов делают их в 5 раз более эффективным топливом на единицу массы, чем гликоген. Триглицериды при окислении выделяют 9,3 ккал/г энергии и упакованы в виде капель масла в жировых клетках, составляя до 85% от общей массы адипоцитов. Для сравнения, при окислении гликогена (животный крахмал) выделяется только 4,1 ккал/г энергии. Гликоген расположен внеклеточно в виде геля, содержащего примерно 2 г воды на каждый грамм гликогена. Таким образом, жировая ткань представляет собой образец эффективного консервирования мобильного топлива и обеспечивает выживание, и способность передвигаться в условиях отсутствия пищи. Фактически, продолжительность жизни в условиях голода зависит от количества жировой ткани в организме. Худой человек умирает примерно через 2 месяца голодания, теряя при этом в весе более 35% (около 25 кг). В тоже время тучные люди, подвергавшиеся лечебному голоданию более года, не имели существенных неблагоприятных последствий. Существует свидетельство и более долгого голодания, когда мужчина весом 207 кг, употреблявший не содержавшую калорий жидкость, витамины и минералы, за 382 дня снизил свой вес на 61% (126 кг).

Основополагающим принципом лечения ожирения является употребление меньшего, чем затраты, количества калорий, чтобы добиться использования организмом эндогенных запасов энергии в виде жира. Во время диеты почти 75–85% веса теряется за счет жира, и только 15–25% за счет не содержащих жир компонентов. Хотя дефицит энергии в 3500 ккал требует окисления 450 г жировой ткани, на самом деле дефицит энергии в 3500 ккал может привести к потере более чем 450 г массы тела, за счет окисления тканей, не содержащих жир, и за счет потери воды. Кроме того, потери жировой ткани в организме происходят неравномерно в зависимости от ее распределения: у мужчин и женщин с преимущественным накоплением жировой ткани в области живота снижение веса происходит в большей степени из–за уменьшения ее количества именно в этой области. В основном уменьшение количества жировой ткани вызвано сокращением размеров (за счет жирового компонента) жировых клеток. Также очевидно, что снижение веса у людей приводит к уменьшению количества жировых клеток. Но возможно, значительное сокращение размеров адипоцитов при выраженном снижении веса приводит к невозможности их обнаружения с помощью стандартной техники, вследствие чего может сложиться ложное впечатление об уменьшении числа клеток. Сокращение числа жировых клеток при снижении веса могло бы быть возможным вследствие перепрофилирования последних. Хотя морфологическое и биохимическое превращение адипоцитов было получено в эксперименте, нет никаких доказательств существования этого процесса в организме.

Энергетический обмен

В организме человека ежедневные общие затраты энергии называются Суммарный обмен (СО), который можно представить как совокупность трех составляющих:

1. Основной обмен (ОО) — это энергия, необходимая для нормального функционирования клеток и органов после получения необходимых для этого веществ, в том числе в покое (составляет почти 70% от СО);
2. Термический эффект пищи — это затраты энергии, связанные с перевариванием и всасыванием пищи, а также увеличение тонуса симпатической (периферической) нервной системы после приема пищи (около 10% от СО);
3. Затраты энергии, связанные с физической активностью — энергетическая емкость произвольной механической работы (гимнастика и обычная дневная активность), непроизвольная активность (например, эмоциональное напряжение), непроизвольные мышечные сокращения, а также поддержание позы тела (около 20% от СО).

Показатели ОО существенно различаются, в зависимости от того, насколько нуждаются в энергии ткань или орган. Так, органам, которые постоянно находятся в активном состоянии, таким как печень, кишечник, мозг, почки или сердце, требуется больше энергии на грамм ткани. У худощавых взрослых лиц в этих органах происходит почти 75% всего обмена веществ, хотя по массе они составляют только 10% от общей массы тела. В то время как в скелетных мышцах обмен осуществляется на 20%, притом, что по массе они составляют 40% от общей массы тела, а в жировой ткани обмен осуществляется на 5% при 20% составляющей массы тела.

Факторы, влияющие на изменение энергетического обмена при ожирении, были тщательно изучены в перекрестных исследованиях. ОО у лиц, страдающих ожирением, обычно имеет более высокие значения, чем у худощавых людей того же роста. Это связано с тем, что при ожирении увеличивается масса не только жировой ткани, но и тканей, не содержащих жировые клетки. При исследовании с участием худощавых и имеющих ожирение добровольцев было обнаружено, что развитие ожирения связано с небольшим (на ~75 ккал в день), но, возможно, решающим уменьшением термического эффекта пищи, что может влиять на чувствительности к инсулину и снижение тонуса симпатической (периферической)нервной системы при ожирении. Тучному человеку требуется то же количество энергии, что и худому для выполнения идентичной работы, если вес тела стабилен. Более того, тучные люди тратят даже больше энергии, чем худые, в связи с необходимостью "носить" тело с большей массой. Однако пока не известно, тратят ли люди, страдающие ожирением меньше, чем худые, энергии в целом на ежедневную физическую активность, поскольку вообще они менее активны. Два обширных исследования, проводившиеся с участием детей, показали, что скорость обмена веществ во время сна, ОО, затраты энергии на физическую активность и ежедневный СО одинаковы как у худых, так и у детей с ожирением (с поправкой на конституциональные особенности). В целом, результаты большого числа исследований позволяют предположить, что у людей, страдающих ожирением, нет очевидных нарушений обмена веществ. Существенных изменений ОО и СО не было найдено даже у пациентов, устойчивых к диетотерапии, то есть которые не смогли добиться снижения веса, несмотря на соблюдение жестких требований низкокалорийной диеты. Возможно, эти пациенты по незнанию не контролировали прием пищи и могли употреблять в два раза больше калорий, чем предписывалось по схеме питания.

Хотя значительных нарушений обмена веществ у взрослых и детей, страдающих ожирением, найдено не было, возможно, что все же некие специфические изменения в процессе утилизации энергии обуславливают развитие ожирения. Однако установить причинную связь между изменением энергозатрат и последующим развитием ожирения достаточно сложно, так как все работы по изучению метаболизма проводились в короткие сроки, что не дало возможности зафиксировать нарушения, которые появляются в определенные периоды жизни. Кроме того, выявление пусть малых, но клинически значимых нарушений обмена веществ на сегодняшний день ограничивается возможностями исследовательских технологий. Тем не менее, в большинстве работ не поддерживается мнение, что нарушение метаболизма предрасполагает к ожирению. В одном продолжительном исследовании было выявлено, что у тех трехмесячных младенцев кто в последующем имел избыточную массу тела, ежедневный СО был на 21% ниже. Однако в дальнейшем эти исследования были опровергнуты. Так, продолжительное исследование 126 индейцев племени Pima показало, что среди тех из них, у кого показатель ОО был втрое ниже установленного уровня, была большая частота увеличения массы тела на 10 кг через 1–4 года. В то же время в исследовании Baltimore Longitudinal Study с участием 775 мужчин не было найдено никакой взаимосвязи между начальным уровнем показателя ОО и изменением массы тела в течение последующих 10 лет.

Хотя увеличение массы тела всегда связано с большим потреблением энергии по сравнению с энергозатратами, количество килограмм, на которое поправится человек при переедании, может быть обусловлено генетически, то есть одни люди более предрасположены к полноте, чем другие. Было обнаружено, что длительное употребление 1000 "лишних" килокалорий в день привело к различному, хотя и схожему, увеличению массы тела у однояйцевых (очень похожих) близнецов в группе из 12 пар. Эта разница может быть обусловлена неодинаковой тепловой реакцией на избыточное потребление пищи у близнецов. Недавние исследования показали, что увеличение количества жировой ткани в ответ на избыточное потребление пищи в течение 8 недель обратно–пропорционально изменению энергозатрат на непроизвольные процессы в организме. То есть, эти затраты при избыточном потреблении пищи могут быть предопределены генетически для предотвращения или ограничения чрезмерного прироста массы тела у некоторых людей, и реализуются в виде значительной утечки потребляемой энергии.

Снижение веса с помощью диеты уменьшает ОО, что способствует обратному увеличению массы тела. Существование этого феномена привело к развитию теории "set–point" ("установочной точки"), суть которой состоит в том, что вес человека предопределен, и поэтому снижение (или увеличение) веса приводит к снижению (или увеличению) скорости обмена веществ и восстановлению массы тела до определенного уровня. Низкокалорийное питание, как у худощавых, так и у тучных людей вызывает снижение показателя ОО на 15–30%, но это не может быть объяснено снижением массы тела или количества ткани, не содержащей жиры, и является нормальной реакцией обменной адаптации в ответ на недостаток энергии. Однако снижение показателя ОО ниже определенного уровня является временным состоянием, появляется только при отрицательном энергетическом балансе и проходит при стабилизации веса. Множество исследований продемонстрировало, что продолжительное поддержание стабильного веса после его снижения не приводит к существенному снижению показателей СО и ОО в то время, когда идет приспособление организма к новым условиям. Анализ 15 работ на эту тему выявил, что показатель ОО был схожим как у людей, длительно страдающих ожирением, так и у людей, никогда его не имевших. Таким образом, уменьшение абсолютных цифр СО и ОО, появляющееся при снижении веса, возможно, способствует рецидиву накопления массы тела, в то время как уменьшение показателей обмена веществ, скорее всего, является проявлением приспособительной реакции организма.

Генетические факторы и образ жизни

На формирование определенных параметров конституции влияют как генетические факторы, так и образ жизни. Установлено, что генетически обусловлено более 40% конституциональных особенностей. Ожирение, скорее всего, является многофакторным заболеванием: более 250 генов и хромосомных участков ответственны за развитие ожирения у человека. Клиническое значение каждого сочетания факторов до конца не ясно. На сегодняшний день изучена роль некоторых отдельных генов в развитии ожирения (изменения в генах лептина, предшественника гормона конвертазы 1, проопиомеланокортина, меланокортина–4 и SIM 1). Эти исследования, хотя и не всегда, помогают понять молекулярные механизмы, регулирующие энергетический баланс в организме человека.

Однако такое широкое распространение ожирения за последние 20 лет не может быть объяснено только влиянием генетических факторов, и является также результатом влияния образа жизни. Скорее всего, здесь роль играют как увеличение потребления энергии, так и недостаточная физическая активность. Потребление энергии возрастает в основном за счет питания вне дома. При наличии развитых сетей быстрого обслуживания появилась удобная возможность "быстро перекусить", и, кроме того, увеличилось количество разнообразной и вкусной пищи. Технический прогресс привел к снижению ежедневной физической активности человека, так как теперь он пользуется удобной техникой, ездит на машине или другом транспорте, ведет сидячий образ жизни и недостаточно социально активен.

Влияние образа жизни в популяции высокого риска

Люди, генетически предрасположенные к развитию ожирения и сопутствующих заболеваний, подвергаются еще большему риску, если придерживаются современного образа жизни. Хорошо изучены многие удивительные примеры влияния образа жизни на изменение массы тела человека. Вследствие значительного изменения привычного образа жизни за последние 50 лет, среди индейцев из племени Pima, проживающих в Аризоне произошло широкое распространение ожирения и диабета. Сегодня индейцы употребляют в пищу продукты с высоким содержанием жиров (50% от потребляемой энергии), которых на рынке большое количество, в то время как их традиционной является пища с низким содержанием жиров (только 15% от потребляемой энергии). Кроме того, современные индейцы ведут сидячий образ жизни, в отличие от своих предков–фермеров. В противоположность им индейцы Pima, которые живут в горах Сьерра–Мадре в северной Мексике и не подвержены влиянию Запада, употребляют традиционную пищу и физически активны, так как работают на фермах и лесозаготовках. При этом заболеваемость ожирением и диабетом у них значительно ниже, чем у генетически родственных индейцев в Аризоне.

Другой пример касается популяции аборигенов северной Австралии. У тех из них, кто живет в городах, значительно чаще развиваются сахарный диабет 2 типа и уровень триглицеридов в крови, кроме того у них имеется больший вес, чем у обычно довольно худых (ИМТ < 20 кг/м²) аборигенов, которые ведут традиционный образ жизни охотников и собирателей. Возвращение городских жителей–аборигенов с сахарным диабетом 2 типа и повышенным уровнем триглицеридов в крови, на 7 недель в традиционные условия привело к снижению у них веса, значительному улучшению или даже нормализации уровней глюкозы, инсулина и триглицеридов.

В Папуа Новой Гвинее распространенность ожирения в сельской местности Highlands составляет около 3%, в то время как в городах ожирением страдает 38% населения.

Влияние образа жизни в раннем возрасте

Даже в самом раннем возрасте условия жизни могут повлиять на изменение массы тела или развитие метаболических отклонений в дальнейшем. В исследованиях было обнаружено, что у мальчиков и девочек, которые родились недоношенными и имели малый вес при рождении, в последующем был более высокий ИМТ, большее соотношение окружности груди к окружности бедра. Сущность этого явления до конца не ясна, но есть гипотеза, что внутриутробная гипотрофия и задержка внутриутробного развития оказывают продленное воздействие на функции внутренних органов. Характер питания в детском возрасте также может повлиять на изменение массы тела в дальнейшем. Перекрестное исследование 13345 детей в Баварии (Германия), показало, что грудное вскармливание в течение первого года жизни снижает риск развития избыточной массы тела или ожирения в возрасте 5–6 лет. Более того, защитный эффект грудного вскармливания проявляется вне зависимости от социального положения или образа жизни.

Влияние ожирения в детском возрасте и наличия его у родителей

Ожирение в детском возрасте и наличие его у родителей увеличивает риск развития ожирения в зрелости. Данные, рандомизированного (статистически достоверного) исследования показали, что среди молодых людей (21–29 лет) риск развития ожирения колебался от 8% у тех, у кого было ожирение в возрасте 1–2–х лет и родители не страдали ожирением, до 79% у тех, у кого ожирение развилось в возрасте 10–14 лет и хотя бы один из родителей имел ожирение. То есть, вероятность развития ожирения в зрелости растет в зависимости от возраста возникновения и тяжести ожирения в детстве. Дети 1–2–х лет, страдавшие ожирением, но родители которых были худощавы, практически не имели риска развития ожирения в зрелости, в то время как у тех, у кого ожирение развилось после 6 летнего возраста, риск развития его в зрелости составлял уже 50%. Кроме того, наличие ожирения у одного или обоих родителей также увеличивало этот риск. Худые дети, у которых хотя бы один из родителей страдал ожирением, имели более высокий (втрое) риск возникновения ожирения в зрелом возрасте.

Причины и механизмы развития ожирения

Генетика ожирения