Biohacking Lite

Всю свою жизнь я не уделял особого внимания здоровью, физическим нагрузкам, диете или питанию. Я знал, что вроде как нужно заниматься спортом и есть овощи или что-то в этом роде, но на этом уровне абстракции («мама сказала») всё и заканчивалось. Я также знал, что пока молод, мне, вероятно, сойдёт с рук некоторая доля невежества, но в какой-то момент я начал играть со своей ожидаемой продолжительностью здоровой жизни. Поэтому где-то в середине 2019 года я решил уделить время более детальному изучению этих тем и попробовать погрузиться в биохакинг. И вот… прошёл год!

Не буду врать, за последний год ситуация немного вышла из-под контроля: кетогенные диеты, (непрерывный) мониторинг глюкозы крови / бета-гидроксибутирата, интервальное голодание, продлённое голодание на воде, разнообразные добавки, анализы крови, пульсометры, DEXA-сканы, трекеры сна, исследования сна, кардиотренажёры, программы силовых тренировок и т. д. — обо всём этом я не буду рассказывать в полных подробностях, потому что это слишком уж выдаёт во мне сумасшедшего учёного. Но как человек, который за годы старшей школы и бакалавриата прошёл немало физики, немного химии, но практически ноль биологии, я нашёл проведение некоторых из этих экспериментов невероятно увлекательным и отличным поводом проштудировать ряд учебников по биохимии (мне понравилась «Molecular Biology of the Cell»), биологии (мне понравилась «Campbell’s Biology»), питанию человека (мне понравилась «Advanced Nutrition and Human Metabolism») и т. д.

В этом посте я хотел сосредоточиться на некоторых своих экспериментах вокруг похудения, потому что 1) вес очень легко измерять и 2) его биохимия интересна. В частности, в июне 2019 года я весил около 200 фунтов и решил, что сброшу как минимум 25 фунтов, чтобы прийти к ~175 фунтам, что, согласно нескольким публикациям, соответствует весу с наименьшей общей смертностью для моего пола, возраста и роста. Очевидно, что целевой вес — это крайне грубый инструмент и сам по себе лишь едва связан со здоровьем и общим самочувствием. Я также понимаю, что похудение — это деликатная, сложная тема, и о ней много сказано с самых разных точек зрения. Цель этого поста — погиковать над биохимией и энергетическим обменом в животном царстве и, возможно, вдохновить других на их собственное лёгкое биохакинг-приключение.

А что вообще теряется при потере веса? Так вот, оказывается, что, грубо говоря, мы весим больше, потому что наши батареи очень заряжены. Человеческое тело похоже на iPhone с батарейным блоком, который может расти почти бесконечно, и при изобилии еды вокруг нас мы редко отключаемся от зарядки. В данном случае батареи — это прежде всего жировая ткань и хранящиеся в ней триглицериды (жир), которые ваше тело с готовностью запасает (а иногда и синтезирует!), чтобы сжечь ради энергии на случай, если еды станет мало. Всё это было очень умно и прекрасно, когда наши предки — охотники-собиратели — раз в кои-то веки в ледниковый период заваливали мамонта, но не очень-то годится сегодня, когда в меню десертов под видом еды притаились убойные трюфельные двойные шоколадные фадж-чизкейки.

Батареи тела. Если точнее, у тела есть примерно 4 доступные батареи, каждая из которых различается по общей ёмкости и по задержке/пропускной способности, с которой её можно мобилизовать. Биохимические детали реализации каждого носителя энергии различаются, но, что примечательно, в каждом случае ваше тело разряжает батареи ради одной-единственной, уникальной цели: синтезировать аденозинтрифосфат, или АТФ из АДФ (ладно, технически/в качестве оговорки часть также уходит на «окислительно-восстановительную силу» NADH/NADPH). Сам синтез относительно прост: берётся одна молекула аденозиндифосфата (АДФ) и к её концу буквально пристёгивается 3-я фосфатная группа. Сделать это — это вроде молекулярного эквивалента сжатия и зарядки пружины:

Это совершенно не очевидно и поразительно — одна-единственная молекула (АТФ) функционирует как универсальная купюра в 1 доллар, которая энергетически «оплачивает» большую часть работы, выполняемой вашим белковым механизмом. Более того, эта система, как выясняется, имеет древнее происхождение и общая для всей жизни на Земле. Нужно (активно) перенести какую-то молекулу через клеточную мембрану? Связывание АТФ с трансмембранным белком даёт необходимый «толчок». Нужно временно развязать ДНК вопреки её водородным связям? АТФ связывается с белковым комплексом, чтобы запитать расстёгивание. Нужно подвинуть миозин вдоль актиновой нити, чтобы сократить мышцу? АТФ спешит на помощь! Нужно перетащить белки по цитоскелету клетки? АТФ питает крошечный молекулярный мотор (кинезин). Нужно присоединить аминокислоту к тРНК, чтобы подготовить её к синтезу белка в рибосоме? Требуется АТФ. Ну вы поняли.

При этом тело в любой момент времени держит «в запасе» лишь очень малое количество молекул АТФ. АТФ быстро гидролизуется, отщепляя третью фосфатную группу, высвобождая энергию для работы и оставляя после себя АДФ. Как уже упоминалось, у нас есть примерно 4 батареи, которые все могут «разряжаться» на повторную генерацию АТФ из АДФ:

супер-краткосрочная батарея. Это была бы фосфокреатиновая система, которая буферизует фосфатные группы, присоединённые к креатину, так что АДФ может очень быстро и локально перерабатываться обратно в АТФ; для наших целей о ней едва стоит упоминать, поскольку её ёмкость столь мизерна. Множество атлетов принимают добавки с креатином, чтобы увеличить этот буфер. краткосрочная батарея. Гликоген — разветвлённый полисахарид глюкозы, содержащийся в печени и скелетных мышцах. Печень может запасти около 120 граммов, а скелетные мышцы — около 400 граммов. Ещё около 4 граммов глюкозы циркулирует в крови. Ваше тело получает примерно ~4 ккал/г при полном окислении глюкозы (если сложить гликолиз и окислительное фосфорилирование), так что, если посчитать, ваша гликогеновая батарея хранит около 2000 ккал. Так уж совпадает, что это примерно базовый уровень метаболизма среднего взрослого человека, то есть энергия лишь на то, чтобы «держать свет включённым» в течение 24 часов. При этом гликоген — не такой уж замечательный носитель энергии: мало того, что он не очень энергоёмок в граммах/ккал, так он ещё и губка, которая связывает с собой слишком много воды (~3 г воды на 1 г гликогена), что наконец подводит нас к: долгосрочная батарея. Жировая ткань (жир) — безусловно, ваш главный сверхплотный, сверхъёмкий батарейный блок. Например, по состоянию на июнь 2019 года ~40 фунтов из моих 200 фунтов веса были жиром. Поскольку жир значительно более энергоёмок, чем углеводы (9 ккал/г вместо всего 4 ккал/г), мой жир хранил 40 фунтов = 18 кг = 18 000 г × 9 ккал/г = 162 000 ккал. Это ошеломляющее количество энергии. Если бы энергия была единственным ограничением, моё тело могло бы работать на одном этом запасе 162 000/2000 = 81 день. Поскольку 1 шашка динамита — это около 1 МДж энергии (239 ккал), речь идёт о 678 шашках динамита. Или поскольку батарея Tesla на 100 кВт·ч хранит 360 МДж, если бы к ней прилагалась ручная зарядка, я в принципе мог бы зарядить её почти дважды! Ха. тощая масса тела :(. Когда вы достаточно поголодали и вынуждены к этому, биохимия вашего тела прибегнет к сжиганию тощей массы тела (прежде всего мышц) в качестве топлива для питания организма. Это батарея «последней надежды» вашего тела.

Все четыре эти батареи в любой момент заряжаются/разряжаются в той или иной мере. Если вы только что съели печенье, ваше печенье будет тут же расщеплено до глюкозы, которая станет циркулировать в кровотоке. Если глюкозы вокруг слишком много (в случае печенья так и будет), ваши анаболические пути тут же запасут её в виде гликогена в печени и скелетных мышцах или (реже, при огромном изобилии) превратят в жир. Со стороны катаболизма, если вы начнёте бегать трусцой, то первые ~3 секунды будете в основном использовать (1), следующие 8–10 секунд — (2) анаэробно, а затем (2, 3) аэробно наберут обороты (путь с более высокой задержкой и более высокой пропускной способностью), как только ваше тело перейдёт на повышенную передачу, увеличив частоту сердечных сокращений, частоту дыхания и транспорт кислорода. (4) вступает в игру в основном если вы морите себя голодом или лишаете организм углеводов в рационе.

Поскольку я компьютерный учёный, трудно избежать сравнения этой «энергетической иерархии» с иерархией памяти типичной компьютерной системы. Перемещение энергии (запасённой химически в высокоэнергетических связях C–H / C–C молекул) обходится дорого, прямо как перемещение битов по чипу. (1) — это ваш кэш L1/L2: он локальный, мгновенный, но крошечный. Анаэробный (2) через гликолиз в цитозоле — это ваша оперативная память, а аэробное дыхание (3) — это ваш диск: высокая задержка (жирные кислоты доставляются аж от жировой ткани через кровоток!), но высокая пропускная способность и громадный объём хранения.

Откуда берётся потеря веса. Так куда же именно девается ваш вес, когда вы его «теряете»? Вопрос простой, но он ставит в тупик большинство людей, включая меня самого в молодости. Ваш вес тела — это в конечном счёте просто сумма индивидуальных весов атомов, из которых вы состоите: углерода, водорода, азота, кислорода и т. д., собранных в целый зоопарк сложных органических молекул. Сегодня вы можете весить 180 фунтов, а завтра 178. Куда делись 2 фунта атомов? Оказывается, большинство ваших повседневных колебаний объясняется задержкой воды, которая может сильно меняться в зависимости от уровня натрия, текущего уровня гликогена, разных гормонов/витаминов/минералов и т. д. Содержимое желудка/кишечника и кал/моча тоже вносят вклад. Но куда конкретно девается жир, когда вы его «теряете» или «сжигаете»? Те атомы углерода/водорода, из которых он состоит, ведь не испаряются из бытия. (Если бы наше тело могло их испарять, мы бы ожидали энергии E=mc^2, что было бы круто). В общем, оказывается, что бо́льшую часть своего веса вы выдыхаете. Ваше дыхание кажется прозрачным, но вы вдыхаете кучу кислорода, а выдыхаете кучу углекислого газа. Углерод в том углекислом газе, который вы только что выдохнули, всего секунды назад мог быть частью молекулы триглицерида в вашем жире. Крайне забавно думать о том, что каждый раз, когда вы выдыхаете (в состоянии голода), вы буквально выдыхаете свой жир атом углерода за атомом углерода. Есть хороший TED-доклад и даже целая статья со всей задействованной биохимией/стехиометрией.

Горение. Обратимся теперь к химическому процессу, лежащему в основе потери веса. Знаете, как можно взять дрова и поджечь их, чтобы «сжечь»? Эта химическая реакция — горение; вы берёте кучу органической материи с множеством связей C–C и C–H и искрой даёте энергию активации, необходимую для того, чтобы окружающий ненасытно электроотрицательный кислород вступил с ней в реакцию, отрывая все атомы углерода в углекислый газ (CO2), а все атомы водорода — в воду (H2O). В процессе эта реакция выделяет много тепла, тем самым поддерживая саму себя, пока не истощатся все богатые энергией связи C–C и C–H. Эти связи называют «богатыми энергией», потому что энергетически углерод оооочень хочет быть углекислым газом (CO2), а водород оооочень хочет быть водой (H2O), но эта реакция заперта барьером энергии активации, что позволяет большим количествам богатых C–C/C–H макромолекул существовать в стабильных формах, при обычных условиях и в присутствии кислорода.

Клеточное дыхание: «замедленное» горение. Что примечательно, ваше тело делает ровно то же самое в том, что касается входов (органические соединения), выходов (CO2 и H2O) и стехиометрии, но горение не взрывное, а медленное и контролируемое, со множеством молекулярных промежуточных продуктов, которые мучают студентов-биологов. Это биохимическое чудо начинается с жиров/углеводов/белков (молекул, богатых связями C–C и C–H) и проходит через пошаговое, полное, замедленное горение через гликолиз / бета-окисление, цикл лимонной кислоты, окислительное фосфорилирование и наконец электрон-транспортную цепь и тот самый «да-вы-серьёзно» молекулярный мотор — АТФ-синтазу, на мой взгляд, самую невероятную макромолекулу после ДНК. Ладно, возможно, ничья с рибосомой. Более того, это чрезвычайно эффективный процесс, который улавливает почти 40% энергии в форме АТФ (остальное теряется в виде тепла). Это намного эффективнее, чем типичный двигатель внутреннего сгорания с его примерно 25%. Я также пропускаю массу невероятных деталей, которые не умещаются в один абзац, включая то, как еда измельчается кусочек за кусочком вплоть до крошечных молекул ацетата, как с них срываются электроны и грузятся на молекулярные челноки (NAD+ → NADH), как они затем квантово туннелируют вниз по электрон-транспортной цепи (буквально поток электричества вниз по «проводу» из белкового комплекса, от еды к кислороду), как это перекачивает протоны через внутреннюю митохондриальную мембрану (электрохимический эквивалент перекачки воды в гору на гидроэлектростанции), как этот процесс гениален, гибок, древен, высоко консервативен у всего живого и очень тесно связан с фотосинтезом, и наконец как протонам дают течь обратно через маленькие отверстия в АТФ-синтазе, раскручивая её как водяное колесо на реке и приводя в движение её головку, чтобы взять АДФ и фосфат и защёлкнуть их вместе в АТФ.

Фотосинтез: «обратное горение». Если H2O и CO2 столь энергетически выгодны, стоит держать в уме, откуда вообще изначально взялось всё это богатое C–C, C–H топливо. Разумеется, оно берётся от растений — оригинальных наномолекулярных фабрик. В процессе фотосинтеза растения с помощью света отрывают атомы водорода от кислорода в молекулах воды и при дальнейшей переработке выхватывают из атмосферы кирпичики-лего углекислого газа (CO2), чтобы строить всевозможную органику. Забавно, что в отличие от связывания водорода из H2O и углерода из CO2, растения неспособны связывать обилие азота из атмосферы (тройная связь в N2 очень прочна) и полагаются на бактерии, синтезирующие более химически активные формы (аммиак, NH3), вот почему химические удобрения так важны для роста растений и почему процесс Габера — Боша по сути отвёл мальтузианскую катастрофу. В общем, суть в том, что растения строят всевозможные безумно сложные органические молекулы из этих базовых кирпичиков-лего (углекислый газ, вода), и всё это в основе своей запитано светом через чудо фотосинтеза. Энергия солнечного света захватывается в связях C–C / C–H произведённой органики, которую мы едим и окисляем обратно до CO2 / H2O (улавливая ~40% в форме 3-й фосфатной группы на АТФ), и в итоге превращаем в посты в блогах вроде этого, ну и в кучу тепла. Кроме того, приступая к делу, я не вполне осознавал, как же много мы знаем обо всех задействованных реакциях, что мы можем отслеживать отдельные атомы по всем из них и что любой студент может легко вычислить ответы на вопросы вроде «Сколько молекул АТФ образуется при полном окислении одной молекулы пальмитиновой кислоты?» (это 106, теперь вы знаете).

Мы теперь довольно подробно установили, что жир — это главный батарейный блок вашего тела, и нам хотелось бы его выдохнуть. Перейдём к деталям учёта.

Энергия на входе. У людей, как выясняется, очень простой и на удивление узкий энергетический обмен. Мы не участвуем в чуде фотосинтеза, как растения/цианобактерии. Мы не окисляем неорганические соединения вроде сероводорода, нитрита или чего-то ещё, как некоторые из наших родственников — бактерий/архей. Подобно всему остальному живому, мы не сливаем и не расщепляем атомные ядра (вот это было бы здорово). Нет, единственный способ, которым мы вводим любую энергию в систему, — это расщепление пищи. «Пища» на самом деле представляет собой довольно узкое подмножество органических молекул, которые мы можем переварить и метаболизировать ради энергии. Оно включает классы молекул, идущих в 3 основных группах («макросы»): белки, жиры, углеводы и несколько других особых молекул вроде алкоголя. Есть масса молекул, которые мы не можем метаболизировать ради энергии и которые не считаются пищей, например целлюлоза (клетчатка; вообще-то тоже углевод, основной компонент растений, хотя часть её переваривается некоторыми животными вроде крупного рогатого скота; ну и ваш микробиом её ооочень любит) или углеводороды (которые могут быть «метаболизированы» только нашими двигателями внутреннего сгорания). В любом случае это даёт чрезвычайно простой учёт: энергия на входе в ваш организм ограничена сверху количеством пищевых калорий, которые вы съедаете. Пищевая промышленность пытается прикинуть их на глаз, складывая макросы в каждом продукте, и эти оценки можно найти на этикетках с пищевой ценностью. В частности, наивная калориметрия переоценила бы калорийность пищи, потому что, как уже упоминалось, не всё горючее перевариваемо.

Энергия на выходе. Вы могли бы подумать, что бо́льшая часть вашего расхода энергии приходится на движение, но на самом деле 1) ваше тело чрезвычайно эффективно в том, что касается движения, и 2) просто существовать энергетически, вопреки интуиции, дорого. Чтобы поддерживать вас в живых, тело должно поддерживать гомеостаз, управлять терморегуляцией, дыханием, сердцебиением, работой мозга/нервов, кровообращением, синтезом белка, активным транспортом и т. д. и т. п. В совокупности эта часть расхода энергии называется базовым уровнем метаболизма (BMR), и вы сжигаете её «даром», даже если проспали весь день. Например, мой BMR где-то около 1800 ккал/день (распространённая оценка по формуле Миффлина — Сан-Жеора для мужчин — это 10 × вес (кг) + 6,25 × рост (см) − 5 × возраст (лет) + 5). Любой, кто бывал в зале и бегал на беговой дорожке, знает, насколько это бесплатный выигрыш. Я начинаю пыхтеть и неприятно потеть уже после каких-то нескольких сотен ккал бега. Так что да, движение сжигает калории, но 30-минутная сессия на эллиптическом тренажёре в зале — это капля в море по сравнению с вашим базовым уровнем метаболизма. Конечно, если вы делаете эллипс ради сердечно-сосудистого здоровья — отлично! Но если вы делаете его, думая, что это необходимо или является основным вкладом в похудение, вы ошибаетесь.

Энергетический дефицит. Итого, количество энергии, которое вы тратите (BMR + движение), за вычетом количества, которое вы потребляете (только через еду), и есть ваш энергетический дефицит. Это означает, что вы будете разряжать батарею больше, чем заряжать, и выдыхать больше жира, чем синтезируете/запасаете, уменьшая размер своего батарейного блока и фиксируя меньшую цифру на весах, потому что все те атомы углерода, что утром составляли цепочки ваших триглицеридов, теперь рассеялись по атмосфере.

Так что… несколько учебников спустя мы видим, что для похудения следует меньше есть и больше двигаться.

Экспериментальный раздел. Так насколько большой дефицит следует ввести? Я не хотел, чтобы дефицит был настолько велик, что это вгоняло бы меня в стресс, делало злым от голода и сказывалось на работе. К тому же при большем дефиците ваше тело будет всё активнее жертвовать тощей массой тела (статья). Чтобы всё упростить, я нацелился терять около 1 фунта в неделю, что согласуется с рядом рекомендаций, которые я нашёл в нескольких статьях. Поскольку 1 фунт = 454 г, 1 г жира оценивается примерно в 9 ккал, а жировая ткань на ~87% состоит из липидов, кое-какая (очень грубая) прикидка на салфетке подсказывает, что 3500 ккал = 1 фунту жира. Точные детали этого намного сложнее, но это предполагало бы целевой дефицит около 500 ккал/день. Я обнаружил, что достичь этого дефицита одним лишь ограничением калорий было трудно, и психологически было намного проще есть около точки безубыточности и создавать бо́льшую часть дефицита за счёт кардио. Также сильно помогло перейти на режим интервального голодания 16:8 (то есть «пропустить завтрак», есть только, например, с 12 до 20 часов), что помогает контролировать аппетит и резко сокращает перекусы. Я начал эксперимент в июне 2019 года примерно на 195 фунтах (день 120 на графике ниже), и год спустя я на 165 фунтах, что даёт общий эмпирический темп 0,58 фунта/неделю:

Прочее. Стоит упомянуть, что несмотря на фокус этого поста, эксперимент был для меня, конечно, гораздо шире, чем одно лишь похудение, поскольку я пытался улучшить множество других переменных, которые, как я начал понимать, связаны с долголетием и общим самочувствием. Я перешёл на относительно низкоуглеводную, преимущественно пескетарианскую диету, перестал есть почти все формы сахара (кроме ягод) и обработанную пищу, перестал пить калории в любом виде (газировка, апельсиновый сок, алкоголь, молоко), начал регулярно делать кардио несколько раз в неделю (сперва бег, потом велосипед), начал регулярные силовые тренировки и т. д. Я не фанатичен ни в чём из этого и не раз нарушал всё подряд, потому что считаю, что придерживаться этого в 90% случаев даёт 90% пользы. В результате я улучшил ряд биомаркеров (например, пульс в покое, глюкозу крови натощак, силу, выносливость, дефициты питательных веществ и т. д.). Хотел бы я сказать, что чувствую себя значительно лучше или яснее соображаю, но, честно говоря, я чувствую себя примерно так же. Зато цифры говорят мне, что я вроде как на более правильном пути, и я думаю, что меня это устраивает 🤷.

Явное моделирование. Так вот, возвращаясь к весу, очевидно, что общий темп 0,58 фунта/неделю — это не наш ожидаемый 1 фунт/неделю. Чтобы проверить математику энергетического дефицита, я провёл 100 дней в конце 2019 года, очень тщательно отслеживая свой ежедневный приход и расход энергии. Для прихода я записывал своё суммарное потребление калорий — я вёл в приложении заметок журналы всего, что ел. Когда этикетки с пищевой ценностью были недоступны, я старался как мог оценить потребление. К счастью, у меня есть странная одержимость прикидыванием калорий в любой еде, я занимался этим годами ради забавы и стал в этом весьма хорош. Разве не уйма веселья — всегда угадывать калории в какой-нибудь еде перед тем, как свериться с ответом на этикетке, и смотреть, попал ли ты в пределах 10% точности? Нет? Ну ладно. Для расхода энергии я записывал число, которое сообщают мои Apple Watch в приложении «Активность». Если вкратце, простое вычитание расхода из прихода даёт приблизительный дефицит за тот день, который мы можем использовать для расчёта ожидаемой потери веса и наконец сравнить с фактической потерей веса. В качестве примера, выдержка из сырых данных и простой расчёт выглядят примерно так:

2019-09-23: Утренний вес 180.5. Съел 1700, потратил 2710 (Δккал 1010, Δвес 0.29). Завтра должен весить 180.2 2019-09-24: Утренний вес 179.8. Съел 1790, потратил 2629 (Δккал 839, Δвес 0.24). Завтра должен весить 179.6 2019-09-25: Утренний вес 180.6. Съел 1670, потратил 2973 (Δккал 1303, Δвес 0.37). Завтра должен весить 180.2 2019-09-26: Утренний вес 179.7. Съел 2140, потратил 2529 (Δккал 389, Δвес 0.11). Завтра должен весить 179.6 2019-09-27: Утренний вес nan. Съел 2200, потратил 2730 (Δккал 530, Δвес 0.15). Завтра должен весить nan 2019-09-28: Утренний вес nan. Съел 2400, потратил 2800 (Δккал 400, Δвес 0.11). Завтра должен весить 2019-09-29: Утренний вес 181.0. Съел 1840, потратил 2498 (Δккал 658, Δвес 0.19). Завтра должен весить 180.8 2019-09-30: Утренний вес 181.8. Съел 1910, потратил 2883 (Δккал 973, Δвес 0.28). Завтра должен весить 181.5 2019-10-01: Утренний вес 179.4. Съел 2000, потратил 2637 (Δккал 637, Δвес 0.18). Завтра должен весить 179.2 2019-10-02: Утренний вес 179.5. Съел 1920, потратил 2552 (Δккал 632, Δвес 0.18). Завтра должен весить 179.3

Где у нас несколько nan, если я пропускал утреннее измерение веса. Построив это на графике, мы получаем следующее:

Очевидно, что моя фактическая потеря веса (красная) оказалась медленнее, чем ожидаемая по нашей простой математике дефицита (синяя). Вот тут-то и становится интересно. На ум приходит ряд возможностей. Я мог последовательно недооценивать съеденные калории. Мои Apple Watch могли переоценивать мой расход калорий. Наивная пересчётная математика «1 фунт жира = 3500 ккал» могла быть неточной. Думаю, ещё один из существенных виновников в том, что когда я ем белок, я наивно записываю его калорийность в приход, неявно предполагая, что моё тело сжигает его ради энергии. Однако, поскольку я одновременно занимался силовыми тренировками и набирал немного мышц, моё тело могло направить 1 г белка в мышцы и вместо этого мобилизовать лишь ~0,5 г жира, чтобы покрыть ту же потребность в энергии (поскольку жир — 9 ккал/г, а белок всего 4 ккал/г). Итог в том, что в зависимости от моего набора мышц потеря веса выглядела бы медленнее, что мы и наблюдаем. Скорее всего, происходит какое-то сочетание всего вышеперечисленного.

Фактор воды. Ещё одна забавная вещь, которую я заметил, — мой наблюдаемый вес может колебаться и сильно расти, даже когда мой расчёт ожидаемого веса предсказывает снижение. Я обнаружил, что это расхождение растёт с количеством углеводов в моём рационе (десерт, хлеб/паста, картофель и т. д.). Поедание этого, вероятно, повышает уровень гликогена, который, как я уже вкратце упоминал, действует как губка и впитывает воду. Я заметил, что мой вес может подняться на несколько фунтов, но когда я возвращаюсь к своей типичной низкоуглеводной пескетариано-подобной диете, эти «фальшивые» фунты испаряются за несколько дней. Конечный итог — дикие скачки моего веса, зависящие в основном от того, сколько конфет я себе позволил или урвал ли я кусок пиццы на вечеринке.

Состав тела. Поскольку одновременный набор мышц искажает простую математику дефицита, чтобы получить более точную картину, нам пришлось бы понять детали состава моего тела. Весы, которыми я пользуюсь (Withings Body+), заявляют, что оценивают и разделяют вес жира и тощий вес тела с помощью биоэлектрического импедансного анализа, который использует тот факт, что больше мышц — больше воды — меньше электрического сопротивления. Это самый распространённый подход, доступный обычному потребителю. Я не знал, насколько могу доверять этому измерению, поэтому также заказал три DEXA-скана (золотой стандарт измерения состава тела, используемый в литературе, основанный на низких дозах рентгеновского излучения) с промежутком в 1,5 месяца. Я воспользовался BodySpec, которые берут 45 долларов за скан, каждый из которых занимает около 7 минут в одной из их физических локаций. Количество радиации крошечное — около 0,4 мкЗв, что соответствует дозе, которую вы получили бы, съев 4 банана (они содержат радиоактивный калий-40). Сделать скан недавно мне не удалось из-за COVID-19. Вот мои данные о составе тела, визуализированные из обоих источников, в конце 2019 года:

BIA против DEXA. К сожалению, мы видим, что измерение BIA, которое даёт мои весы, сильно расходится с результатами DEXA. При этом я также вынужден интерпретировать DEXA-скан со скептицизмом именно в отношении величины тощей массы тела, которая зависит от уровня гидратации, причём вода в основном проявляется как тощая масса тела. В частности, во время моего третьего измерения я был натощак и в состоянии кетоза. Следовательно, мой уровень гликогена был низким, и я был менее гидратирован, что, как я полагаю, проявилось как резкая потеря мышц. При этом, если сосредоточиться на жире, оба подхода показывают, что я теряю жир примерно с одинаковой скоростью, хотя они отличаются на некоторое абсолютное смещение.

BIA. Ещё один способ убедиться, что BIA выдумывает данные, — то, что он показывает потерю тощей массы тела со временем. Я нахожу это относительно маловероятным, потому что на протяжении всего этого эксперимента я регулярно тренировался и смог монотонно наращивать силу по весу и числу повторений для большинства упражнений (например, жим лёжа, подтягивания и т. д.). Так что и в этом нет никакого смысла ¯\(ツ)/¯

Итог Вот и всё. DEXA-сканы сильно зависят от гидратации (которую трудно контролировать), а BIA вообще выдумывает данные, так что нам не удаётся полностью разгадать загадку медленнее ожидаемого похудения. Но в целом поддержание среднего дефицита в 500 ккал в день действительно привело примерно к 60% ожидаемой потери веса за год. Что важнее, мы изучили процесс, посредством которого бесплатная энергия нашего Солнца питает посты в блогах через превращение энергии ядерной связи в электромагнитное излучение и в тепло. Фотоны питают фиксацию углерода из CO2 и водорода из H2O в богатые C–C/C–H органические молекулы в растениях, которые мы перевариваем и расщепляем обратно через «медленное» пошаговое горение в цитозолях и митохондриях наших клеток, что «заряжает» некоторые молекулярные пружины (АТФ), которые дают «толчок», запускающий нейроны и двигающий пальцы. Кроме того, любая избыточная энергия запасается телом в виде жира, так что нам нужно либо потреблять её меньше, либо «растрачивать» её на движение, чтобы разрядить нашу главную батарею и выдохнуть свой вес. Было супер-весело самостоятельно изучить эти темы (которые я пропустил в старшей школе), и я надеюсь, что этот пост был интересным введением в некоторые из них. Ну отлично. Теперь я пойду съем немного печенья, потому что yolo.

(поздние правки)

обсуждение на hacker news мой исходный пост был примерно вдвое длиннее из-за раздела о питании. Поскольку тема того, что есть, всплывала так же часто, как и сколько есть, я включаю сюда краткую выжимку о моей итоговой диете, без 5-страничных подробностей. В примерном порядке важности: Ешьте только с 12 до 20 часов. Не пейте никаких калорий (никакой газировки, алкоголя, соков, избегайте молока). Избегайте сахара как чумы, включая богатые углеводами продукты, которые тут же распадаются до сахара (хлеб, рис, паста, картофель), включая в меньшей степени натуральный сахар (яблоки, бананы, груши и т. д. — мы «вооружили» эти фрукты за последние несколько сотен лет посредством мощного искусственного отбора, превратив их в настоящие шоколадные батончики), ягоды — ~нормально. Избегайте обработанной пищи (следуйте эвристике Майкла Поллана: делать покупки только вдоль внешних стен продуктового магазина, держась подальше от его центра). Из мяса придерживайтесь в основном рыбы и предпочитайте курицу говядине/свинине. Для меня избегание говядины/свинины 1) этическое — это умные крупные животные, 2) экологическое — у них большой экологический след (коровы производят много метана, очень мощного парникового газа), а их содержание ведёт к большой вырубке лесов, 3) связанное со здоровьем — несколько статей указывают на некоторый повод для беспокойства при потреблении красного мяса, и 4) глобально-санитарное — большая доля худших возбудителей инфекционных заболеваний являются зоонозными и перескочили к людям из-за тесной близости со скотом.