Белок и расход энергии

Краткий обзор

• Что тестировали? В ходе исследования изучали влияние изокалорийных [равных по калорийности] разовых приемов пищи / длительных диет, различающихся по количеству или типам белка, на термогенез, обусловленный питанием (ТОП), общий суточный расход энергии (ОСРЭ), расход энергии в состоянии покоя (РЭП) и окисление пищевых субстратов [расщепление питательных веществ].

• Что анализировали? Разовые приемы пищи с повышенным содержанием белка увеличивали ТОП в кратковременной перспективе, особенно у людей с нормальным весом, но у людей с избыточным весом или ожирением этот эффект был ослаблен или отсутствовал. Длительные диеты с повышенным содержанием белка увеличивали РЭП и ОСРЭ, причем более выраженный эффект наблюдался у молодых людей, при эукалорийном рационе [т.е. поступлении калорий, равном их расходу] и при более коротких периодах вмешательства. Кроме того, повышенное потребление белка, независимо от источника белка, способствовало большему окислению жиров и меньшему окислению углеводов.

• Что это значит для вас? Полученные результаты подтверждают, что рацион с высоким содержанием белка увеличивает ТОП, РЭП и ОСРЭ. Тип белка, по-видимому, не влияет на эти реакции энергетического обмена. Однако у людей с более высоким ИМТ (27+) реакция энергетического обмена на диету с высоким содержанием белка менее выражена.

Суть проблемы

Ожирение затрагивает более 40% взрослого населения США, увеличивая риск развития хронических заболеваний, включая сердечно-сосудистые, диабет 2 типа, нарушения со стороны опорно-двигательного аппарата. Энергетический дисбаланс, при котором общее суточное потребление калорий превышает их расход, с течением времени может привести к постепенному набору веса, что, в свою очередь, приводит к ожирению.

Термогенез, обусловленный питанием (ТОП) — энергия, которая тратится на пищеварение, всасывание и хранение питательных веществ — составляет примерно 10% от общего суточного расхода энергии (ОСРЭ) [1]. Расход энергии в состоянии покоя (РЭП) — крупнейший компонент ОСРЭ (60–75%) — это энергия, необходимая для поддержания основных физиологических функций в состоянии покоя. На РЭП влияют состав тела, возраст, пол и состояние метаболизма [2].

ТОП также называют термическим эффектом пищи. Термогенный эффект макронутриентов различается: у белков ТОП выше (20–30%), чем у углеводов (5–10%) и жиров (0–3%). Блюда с высоким содержанием белка вызывают более сильную термогенную реакцию из-за высоких затрат энергии на переваривание белков и метаболизм аминокислот [3]. Некоторые данные свидетельствуют, что термогенный эффект белков может быть снижен у людей с ожирением из-за метаболических адаптаций, хотя эти выводы не являются однозначными [4].

Использование пищевых субстратов — способность организма окислять углеводы, жиры и белки для получения энергии — при ожирении часто нарушается, что приводит к снижению окисления жиров и увеличению зависимости от углеводного обмена. Такая низкая метаболическая гибкость может способствовать дальнейшему накоплению жира и затруднять похудение [5]. Диеты с высоким содержанием белка не только усиливают ТОП, но также могут увеличивать окисление жиров и сохранять мышечную массу, тем самым поддерживая более высокий РЭП. И исследования показали, что диеты с высоким содержанием белка по сравнению с диетами с низким содержанием действительно способствуют большему окислению жиров и метаболической гибкости [6].

Целью настоящего исследования был систематический анализ влияния различных количеств и типов белка на ТОП, ОСРЭ, РЭП и окисление субстратов как при разовых, так и при длительных диетических вмешательствах. Также в метаанализе изучалось влияние типа белка, например, растительного или животного.

Цель

Определить, как различные количества и типы белка влияют на ТОП, ОСРЭ, РЭП, и использование субстратов при равных по калорийности разовых приемах пищи / длительных диетах.

Гипотеза

Авторы не сформулировали гипотезу в явном виде. Но, судя по тексту, они, вероятно, предполагали, что диеты с высоким содержанием белка приводят к повышению ТОП и ОСРЭ, в отличие от диет с низким содержанием белка.

Что и как тестировали?

Участники

В метаанализ были включены 52 исследования с участием более 1200 человек. Выбор участников варьировался от здоровых людей с нормальным весом до людей с избыточным весом или ожирением, а также с метаболическими нарушениями, такими как преддиабет и гиперхолестеринемия. Эксперименты с участием беременных и кормящих женщин, людей с тяжелыми хроническими заболеваниями, а также исследования, включавшие физические упражнения во время вмешательства, из метаанализа были исключены.

Методология исследований

В обзор включали работы, которые прошли экспертную оценку; были опубликованы на английском языке; представляли собой рандомизированные или нерандомизированные контролируемые исследования, параллельные или перекрестные [в параллельных каждый участник получает только одно из сравниваемых веществ, в перекрестных — оба]; в которых сравнивались изменения ТОП или ОСРЭ в ответ на изокалорийные разовые приемы пищи / длительные диеты, содержащие разное количество или типы белка.

Из исследований краткосрочного эффекта были включены те, где анализировались смешанные приемы пищи, в которых каждый нутриент (белки, углеводы и жиры) давал ≥5% энергии; приемы пищи, содержащие алкоголь, исключались. Из исследований, где сравнивалось количество белка, были включены те, в которых между блюдами с высоким и низким содержанием белка разница в проценте энергии, поступающей из белка, составляла 5% или более. Оценка расхода энергии проводилась с помощью методов дважды меченой воды, непрямой калориметрии и метаболических камер. Если в статье приводились результаты для нескольких приемов пищи в течение дня, для метаанализа брали данные по первому приему пищи. 

Исследования краткосрочного эффекта были сосредоточены на изменении ТОП в течение 2–36 часов после еды, в то время как длительные исследования оценивали эффекты от 4 дней до 1 года.

Авторы стандартизировали результаты [привели статистические данные к единому сопоставимому виду], используя стандартизированную разность средних и доверительные интервалы (СРС и ДИ). В анализе подгрупп учитывались такие факторы, как ИМТ, пол, возраст и состав рациона. Также проводился метарегрессионный анализ для изучения зависимостей «доза-реакция», например, между увеличением потребления белка и ТОП.

Измерения

• Термогенез, обусловленный питанием. ТОП измерялся с помощью непрямой калориметрии или метаболических камер, которые определить количество энергии, затрачиваемой во время пищеварения и переработки питательных веществ. Краткосрочные измерения ТОП проводились после еды, долгосрочные — в течение длительных периодов контролируемых диетических вмешательств.

• Общий суточный расход энергии. ОСРЭ оценивался с помощью дважды меченной воды, непрямой калориметрии или метаболических камер, чтобы зафиксировать совокупное влияние потребления белка на суточный расход энергии. Расход энергии в состоянии покоя (РЭП), компонент ОСРЭ, также измерялся в ходе длительных исследований.

• Использование субстратов. Окисление углеводов и жиров после приема пищи оценивалось с использованием дыхательных коэффициентов (ДК).

Сравнение вмешательств

• Количество белка. В исследованиях сравнивались рационы с высоким содержанием белка (≥25% от общей энергии) и с низким (обычно ≤15%). Разница в содержании белка между группами должна была составлять не менее 5% от потребляемой энергии.

• Типы белка. В ряде исследований изучалось влияние на ТОП и ОСРЭ различных источников белка (сывороточный, казеин, курица, рыба, соя, другие растительные белки).

Что обнаружили?

В результате поиска в базе данных было выявлено 3894 работы, из которых было удалено 423 дубликата и 51 статья, написанная не на английском языке. После просмотра названий и аннотаций было исключено 3162 исследования, а после просмотра полных текстов — еще 210. В конечном итоге в поиск было включено 48 исследований, и еще 4 исследования были выявлены в результате поиска по спискам литературы. В общей сложности окончательно в метаанализ вошло 52 исследования с участием 1232 человек. 33 исследования были посвящены краткосрочным эффектам, 13 — длительным, 6 — обоим видам эффектов.

Термогенез, обусловленный питанием

По сравнению с низким потреблением белка, более высокое его потребление приводило к умеренному увеличению ТОП в краткосрочных исследованиях (СРС 0.45; 95% ДИ 0.26, 0.65; p < 0.001), но результаты отличались высокой гетерогенностью, т. е. вариабельностью между исследованиями (индекс гетерогенности I2 = 98%). В длительных исследованиях не было обнаружено подобного эффекта (СРС 0.10; 95% ДИ ‒0.08, 0.28; p = 0.27), данные также характеризовались высокой гетерогенностью (I2 = 94%).

Анализ подгрупп участников, получавших разовые приемы пищи, показал, что пища с более высоким содержанием белка сильнее влияла на ТОП, когда разница в количестве белка была ≥19,6%, ИМТ участников был < 23,8, а возраст < 26,1 года (табл. 1).

Длительные диеты с более высоким содержанием белка по сравнению с диетами с более низким его содержанием не продемонстрировали статистически значимого влияния на ТОП ни в одной подгруппе.

При сравнении разных типов белка содержание сывороточного протеина в разовых приемах пищи не оказало статистически значимого влияния на ТОП (СРС 0.27; 95% ДИ  ‒0.11, 0.64; p = 0.17).

Общий суточный расход калорий

При изучении краткосрочных эффектов более высокое потребление белка было связано с умеренным увеличением ОСРЭ (СРС 0.52; 95% ДИ 0.30. 0.73; p < 0.01; I2 = 65%). При исследовании эффектов длительных диет более высокое потребление белка также было связано с небольшим или умеренным увеличением ОСРЭ (СРС 0.29, 95% ДИ 0.10. 0.48; I2 = 80%).

При разнице в потреблении белка ≥ 20% наблюдалось более сильное влияние на ОСРЭ, чем при разнице < 20%. Кроме того, статистически значимое влияние на ОСРЭ было обнаружено в подгруппах с более низким средним возрастом (< 26 лет) и у людей с ИМТ < 26,975 (табл. 2). Влияние белка на ОСРЭ не зависело от типа протеина, поскольку различий между белками животного и растительного происхождения не наблюдалось.

Расход энергии в покое

Анализ РЭП в исследованиях краткосрочных эффектов провести не удалось. В исследованиях длительных диет был отмечен небольшой эффект для экспериментов с более высоким потреблением белка (СРС 0.18; 95% ДИ 0.01, 0.35; p = 0.039; I2 = 93%).

При анализе подгрупп более сильное влияние на РЭП было обнаружено в исследованиях с разницей в содержании белка > 15%, у участников со средним ИМТ < 29,75 кг/м² и возрастом < 35,71 года (табл. 3).

Использование субстратов

И разовые приемы пищи, и длительные диеты с повышенным содержанием белка сместили использование субстратов в сторону повышения окисления жиров и уменьшения окисления углеводов.

Краткосрочные исследования продемонстрировали статистически значимое увеличение окисления жиров после еды (СРС 0.48; 95% ДИ 0.28, 0.68; p < 0.001) и одновременное снижение окисления углеводов (СРС ‒0.55; 95% ДИ ‒0.84, ‒0.26; p < 0.001).

Длительные диеты с более высоким содержанием белка по сравнению с диетами с более низким его содержанием статистически значимо снижали окисление углеводов после еды (СРС ‒0.33; 95% ДИ ‒0.41, ‒0.24; p < 0.001, I2 = 49%). Однако влияние на окисление жиров после еды было статистически незначимым (СРС ‒0.17; 95% ДИ ‒0.53, 0.20; p = 0.37; I2 = 89%).

Что означают эти результаты?

Данный метаанализ показывает, что приемы пищи с более высоким содержанием белка вызывают краткосрочное повышение ТОП и ОСРЭ, длительные диеты — РЭП и ОСРЭ. Однако при долгосрочных диетах термогенный эффект белка менее стабилен, особенно у людей с избыточным весом или ожирением.

В трех предыдущих метаанализах и обзорах отмечалось положительное влияние высокобелковых диет на расход энергии и контроль веса. Во-первых, Halton и Hu (2004) проанализировали влияние высокобелковых диет на термогенез, сытость и потерю веса, подчеркнув более высокий термический эффект белка из-за расхода энергии на синтез белков организма, дезаминирование аминокислот и образование мочевины [7]. Guarneiri с соавторами расширили понимание темы, предоставив количественные результаты метаанализа, которые подтвердили краткосрочное воздействие белка на ТОП, а также подчеркнув, что этот эффект может ослабевать у людей с более высоким ИМТ.

Quatela с соавторами (2016) тоже продемонстрировали, что пища с более высоким содержанием белка и углеводов обуславливает больший ТОП, чем пища с высоким содержанием жиров [9]. Это согласуется с результатами Guarneiri с соавт., хотя те предоставили более полный анализ того, как тип белка и уровень его потребления влияют на ТОП и ОСРЭ у различных групп населения.

Аналогичным образом, Wycherley с соавт. (2012) обнаружили, что диеты с ограничением калорий и высоким содержанием белка приводят к большему снижению массы тела и жировой массы при сохранении безжировой массы и РЭП [8]. Это подтверждает выводы Guarneiri с соавт. о том, что более высокое потребление белка может поддерживать более высокий расход энергии.

При разовых приемах пищи увеличение содержания белка с 15% до ~20% приводит к умеренному повышению ТОП. Исходя из стандартизированой средней разницы и доверительных интервалов, полученных в ходе этого метаанализа, прием пищи на 500 ккал с 20%-м содержанием белка за счет ТОП вызывает расход примерно 42–45 ккал, тогда как рацион питания с 15%-м содержанием белка — примерно 38–40 ккал. Цифра может показаться небольшой, но в совокупности сотни или тысячи приемов пищи дадут ощутимую разницу.

Кроме того, если мы сравним порции с 15% и 30% белка, то получим более выраженный эффект. В частности, при приеме пищи на 500 ккал с 30% белка за счет ТОП расходуется примерно 47–50 ккал, с 15% белка — 38–40 ккал. Эта разница в 9–12 ккал на один прием пищи представляет собой более реалистичное увеличение расхода энергии для человека, переходящего с западной диеты на рацион с более высоким содержанием белка. При типичном рационе в 2000 ккал/сут это даст дополнительные 36–48 ккал, затрачиваемые в день на ТОП. За неделю это составит примерно 252–336 ккал, а за месяц может привести к дополнительному сжиганию 1080–1440 ккал, что эквивалентно примерно 0.14–0.18 кг потери жира при условии, что физическая активность и потребление калорий не изменятся. Со временем это скромное, но постоянное увеличение расхода энергии может способствовать существенной потере веса или предотвратить его постепенный набор.

Анализ дыхательных коэффициентов отражает влияние белка на использование химических субстратов, показывая сдвиг в сторону использования запасов жира в качестве источника энергии. Тип потребляемого белка не оказал статистически значимого влияния на изменения в использовании субстратов; это позволяет предположить, что метаболические эффекты в основном обусловлены количеством белка, а не его источником. С точки зрения механизмов развития эффекта сдвиг в сторону окисления жиров может быть объяснен несколькими факторами. Во-первых, белок меньше стимулирует секрецию инсулина, чем углеводы; это приводит к снижению уровня инсулина, что способствует липолизу (расщеплению жира) и подавляет накопление жира. Кроме того, повышенный из-за переваривания белка ТОП увеличивает потребность в энергии, что потенциально усиливает активность митохондрий и окисление жира. Кроме того, влияние белка на сохранение или увеличение мышечной массы косвенно способствует повышению РЭП, что способствует более эффективному использованию жира в целом.

Рассматриваемый метаанализ имеет ряд ограничений, которые следует учитывать при интерпретации результатов. Одним из ключевых ограничений является то, что во включенных в него исследованиях не анализировалась мышечная масса, которая является важным фактором, определяющим расход энергии. Лица с более низким ИМТ могут иметь более высокую долю безжировой массы, что может частично объяснить более сильный ответ на повышенное потребление белка, наблюдаемый у этих групп населения по сравнению с лицами с избыточным весом или ожирением. Кроме того, в исследованиях не было стандартизировано потребление белка относительно массы тела (например, в граммах белка на килограмм массы тела), что затрудняет определение того, зависело ли влияние белка на ТОП и ОСРЭ от абсолютного потребления белка или же от индивидуального размера тела.

Также на общие результаты, скорее всего, повлияла существенная неоднородность исследований, включая различия в составе питания, продолжительности вмешательства и методах измерения. Еще одним ограничением является опора на исследования, в которых не учитывалась высокая вариабельность ТОП у одного и того же индивида: как было показано, при нескольких измерениях коэффициент вариации у отдельных лиц достигает 48% [1]. Эта вариабельность, усугубляемая такими факторами, как спонтанная физическая активность, уровень глюкозы в плазме натощак и уровень инсулина, способствует значительной неоднородности реакций ТОП. Кроме того, хотя эти метаболические и поведенческие факторы влияют на ТОП, некоторые данные показывают, что он не имеет сильной связи с изменениями массы тела с течением времени, и это вызывает вопрос о его роли в долгосрочном энергетическом балансе и регулировании веса [1].

Как применить эти данные на практике?

Согласно полученным результатам, включение в рацион пищи с высоким содержанием белка может значительно увеличить ТОП и расход энергии, что может способствовать достижению целей по контролю веса. Для людей с нормальным весом пища с высоким содержанием белка особенно эффективна, а людям с ожирением могут потребоваться дополнительные меры, такие как силовые тренировки, чтобы максимально увеличить эффект от приема белка.

Преимущества высокобелковой диеты выходят за рамки ТОП и включают в себя увеличение окисления жиров, повышение ОСРЭ, а также снижение аппетита, что может способствовать потере жира и улучшению состава тела. Важно отметить, что эффективны как животные, так и растительные источники белка, что создает возможность гибкого подхода с учетом различных диетических предпочтений. Независимо от того, является ли вашей целью контроль веса, поддержание мышечной массы или метаболическое здоровье, хорошим вариантом будет отдавать предпочтение приемам пищи, в которых не менее 20–30% калорий поступает из белка.