Все о жирах: классификация, нормы потребления и влияние на физическую активность

Классификация жиров

Жиры отличаются по структуре, происхождению, скорости усвоения и некоторым другим параметрам.

Рис. 1. Структура триглицеридов 

Главное, что отличает разные группы жиров — это входящие в их состав жирные кислоты (ЖК). Их строение определяет, будет ли жир твердым или жидким при комнатной температуре:

• насыщенные жирные кислоты (НЖК). Между атомами углерода в их составе нет двойных связей, все свободные связи «насыщены» атомами водорода. Благодаря такой структуре молекулы могут очень тесно «укладываться» рядом друг с другом, и межмолекулярное «притяжение» между ними сильнее. Результат — жиры с преобладанием насыщенных кислот имеют более высокую температуру плавления и при комнатной температуре обычно твердые.

• ненасыщенные жирные кислоты. Между некоторыми атомами углерода имеются двойные связи, и потому кислота «менее насыщена» водородом. Из-за двойных связей молекулы имеют изгибы, которые мешают плотной упаковке. Поэтому жиры с преобладанием ненасыщенных кислот имеют низкую температуру плавления и при комнатной температуре обычно жидкие. В зависимости от количества двойных связей жирные кислоты делятся на мононенасыщенные, МНЖК (омега-9 — одна двойная связь у девятого атома углерода), и полиненасыщенные, ПНЖК (омега-3 и омега-6 — несколько двойных связей, первые находятся у третьего или шестого атома углерода).

Отдельно стоят трансжиры — это жиры, которые содержат трансизомеры жирных кислот, т. е.  ЖК, в которых углеводородные группы находятся по разные стороны от плоскости двойной связи. Трансизомеры ЖК в небольшом количестве содержатся в мясе и молоке жвачных животных. Но главный их источник — это маргарины и спреды, которые получают путем гидрогенизации растительных масел, то есть насыщения их двойных связей водородом. Также трансизомеры ЖК образуются при длительном нагреве масел. Соответственно, трансжиры содержатся в фастфуде и магазинной выпечке, содержащих маргарин, в жареных во фритюре продуктах (особенно если масло старое). Кажущееся незначительным изменение структуры существенно меняет свойства жиров. Попадая в организм, они встраиваются в клеточные мембраны и нарушают нормальную работу клеток, способствуя развитию хронического воспаления и сердечно-сосудистых заболеваний. Стоит отметить, что сейчас все шире распространяются технологии производства маргаринов на основе дегидрогенезированных масел, и такие продукты трансжиров не содержат. 

По происхождению жиры делятся на животные и растительные.

Животные жиры мы получаем из мяса, молочных продуктов, яиц и рыбы. При комнатной температуре они преимущественно твердые (как сливочное масло или сало), так как содержат больше насыщенных жирных кислот. Исключение — рыбий жир.                               

Растительные жиры содержатся в семенах, орехах и плодах, в основном это различные масла: подсолнечное, оливковое, льняное и др. Они обычно жидкие, так как богаты ненасыщенными ЖК. Исключения — пальмовое и кокосовое масла, которые остаются твердыми. 

Особо важны жиры с ПНЖК омега-3 и омега-6. Часть таких ЖК наш организм не может синтезировать сам, и мы должны получать их с пищей. Они важны для здоровья мозга, сердца, суставов и уменьшения воспалительных явлений. основные источники омега-3: жирная рыба холодных морей (лосось, треска, скумбрия), льняное масло, семена чиа. Источники омега-6: подсолнечное и кукурузное масло, арахис, грецкие орехи, свинина.

Что касается мононенасыщенных ЖК, то из источником являются оливки и оливковое масло, арахисовая паста, авокадо, многие орехи (миндаль, кешью).

Переваривание и усвоение жиров

Способность жира перевариваться зависит от его температуры плавления:

• легкоплавкие жиры плавятся при температуре нашего тела (37°C) или ниже. К ним относятся большинство растительных масел, рыбий жир, молочный жир. Они легко усваиваются;

• тугоплавкие жиры остаются твердыми при 37°C. Примеры — бараний, свиной и говяжий жир, пальмовое масло. Они перевариваются дольше и создают более значительную нагрузку на пищеварительную систему.

Процесс пищеварения начинается уже в ротовой полости: при пережевывании пища механически измельчается, что увеличивает площадь ее поверхности для последующего действия ферментов. Но основное переваривание происходит в тонком кишечнике. Важную роль в запуске всего процесса играет гормон холецистокинин, который выделяется клетками тонкой кишки в ответ на присутствие жиров в кишечнике, и стимулирует выброс желчи и сока поджелудочной железы. Поступающие из печени желчные кислоты эмульгируют жиры, разбивая их на мельчайшие капли, а поступающая из поджелудочной железы липаза расщепляет триглицериды до моноглицеридов, жирных кислот и глицерина. Без эмульгирования желчью липаза не смогла бы эффективно расщеплять гидрофобные липиды.

Продукты расщепления всасываются клетками кишечного эпителия. ЖК с короткой и средней углеродной цепью переходят из клеток напрямую в кровь и по воротной вене поступают в печень. Моноглицериды и ЖК с длинной углеродной цепью внутри клеток снова превращаются в триглицериды и объединяются с белками и и холестерином, образуя транспортные липопротеиновые комплексы — хиломикроны. Жиры нерастворимы в воде, а значит, и в плазме крови, поэтому без комплекса с белками крупные молекулы жира не могут передвигаться с кровотоком.

Но из-за больших размеров хиломикроны не способны пройти в кровеносный капилляр. Поэтому сначала они переходят в межклеточную жидкость, затем в лимфатические капилляры и уже с током лимфы попадают в кровь.

Ферменты крови расщепляют содержащиеся в хиломикронах триглицериды до жирных кислот, которые поступают в клетки печени и жировой ткани. В жировой ткани ЖК снова превращаются в триглицериды и откладываются про запас. В печени ЖК и холестерин, поступившие с кровью и синтезированные в ней самой, снова соединяются с белками и превращаются в липопротеины низкой плотности (ЛПНП). В такой транспортной форме они перемещаются из печени в разные ткани, где используются для нужд клеток. В мышечных клетках ЖК могут опять-таки превращаться в триглицериды и откладываться про запас.

Когда организму нужна энергия, триглицериды подвергаются липолизу —  расщеплению до глицерина и жирных кислот. Глицерин с током крови поступает в печень и используется для синтеза глюкозы. ЖК расщепляются до углекислого газа и воды, высвобождая энергию.

Липопротеины служат для транспортировки липидов по организму. Хиломикроны доставляют их из кишечника в печень, ЛПНП — из печени к разным тканям. Одновременно в печени формируются ЛПВП — липопротеины высокой плотности, которые выходят в кровь и переносят излишки холестерина из крови обратно в печень.

Отдельно стоит сказать о среднецепочечных триглицеридах (Medium-chain triglyceride, MCT). Они получили свое название потому, что входящие в их состав молекулы ЖК содержат всего 6–12 атомов углерода. В отличие от длинноцепочечных жиров, переваривание MCT практически не требует участия желчи и пищеварительных ферментов; в кишечнике они напрямую всасываются в кровь; быстрее метаболизируются, причем в основном идут на выработку энергии, а не на синтез других липидов и не на запасание в жировой ткани. Благодаря этому МСТ важны при низкоуглеводных диетах, повышенных физических нагрузках, нарушениях пищеварения. Кроме того, достаточное поступление MCT с пищей быстро обеспечивает организм энергией, ускоряя насыщение и тем самым помогая контролировать аппетит. Однако избыток МСТ, как и любых других жиров, может приводить к набору веса.

Основными природными источниками MCT служат кокосовое масло, а также пальмоядровое (не путать с пальмовым!). Молочный жир тоже содержит МСТ, хоть и в меньшем количестве. Обогащенные МСТ масла производят и искусственно, удаляя длинноцепочечные жиры. 

Функции жиров

Триглицериды выполняют в организме несколько жизненно важных функций.

Энергетическая функция является основной: при полном окислении 1 г жиров выделяется около 9 ккал энергии — в 2 с лишним раза больше, чем при расщеплении белков или углеводов. А всего в триглицеридах запасено примерно в 90 раз больше энергии, чем в гликогене. Основным хранилищем этой энергии служит белая жировая ткань. Она образует подкожную жировую клетчатку (в основном в области живота, бедер и ягодиц), выступающую долгосрочным резервом энергии, а также висцеральный жир вокруг внутренних органов. Другой важный энергетический резерв — внутримышечные триглицериды. Они хранятся в виде липидных капель прямо в клетках скелетных мышц, обеспечивая их быстрое локальное энергоснабжение. Этот запас энергии мобилизуется в условиях голода или интенсивных физических нагрузок. 

Существует особый тип жира — бурая жировая ткань. В отличие от белой, запасающей энергию, бурая специализируется на быстром «сжигании" жира для выработки тепла (термогенеза); происходит это за счет большого количества митохондрий и содержащегося в них особого белка термогенина. Бурый жир особенно развит у младенцев (для защиты от переохлаждения), но с возрастом его количество значительно уменьшается. Основные зоны локализации бурого жира у взрослых — это шея, надключичные ямки, области вдоль позвоночника и вокруг почек. Сжигание бурого жира активизируется на холоде. Исследования показывают, что при определенных условиях, таких, как длительная адаптация к холоду или регулярные физические нагрузки, отдельные белые адипоциты могут частично трансформироваться в бурые. Такие адипоциты называют бежевыми: в них значительно увеличивается число митохондрий и начинает синтезироваться термогенин.

Регуляторная функция. Жирные кислоты и их производные нужны для синтеза простагландинов, тромбоксанов и других физиологически активных веществ, которые регулируют воспаление, свертывание крови, тонус сосудов и болевую чувствительность. Также (через этап синтеза холестерина) они идут на синтез стероидных гормонов: кортизола, альдостерона, эстрогенов, гестагенов, тестостерона.

Кроме того, жировая ткань является эндокринным органом. В частности, она секретирует «гормон насыщения» лептин, подавляющий аппетит; адипонектин, который повышает чувствительность клеток к инсулину и влияет на уровень глюкозы в крови; женские половые гормоны — эстрогены.

Наконец, триглицериды нужны для всасывания жирорастворимых витаминов (A, D, E, K), которые участвуют во множестве биохимических реакций. Без достаточного поступления жиров развиваются серьезные гиповитаминозы. 

Структурная функция. ЖК и продукты их метаболизма участвуют в синтезе:

• фосфолипидов — ключевых компонентов всех клеточных мембран;

• сфинголипидов и цереброзидов — компонентов нервной ткани, необходимых для работы мозга и периферических нервов.

Защитная функция обеспечивается пространственным расположением жировых депо. Подкожная жировая клетчатка (белый жир) не только служит запасом энергии, но и выполняет важную термоизоляционную роль, значительно уменьшая потери тепла. Бурая жировая ткань, напротив, активно продуцирует тепло (термогенез), защищая организм от переохлаждения, что особенно критично для новорожденных. Механическую защиту обеспечивают жировые подушечки на кончиках пальцев и подошвах стоп: они смягчают контакт с поверхностью, предохраняют кости, суставы и нервные окончания от повреждений. Висцеральный жир, окружающий внутренние органы (печень, почки, кишечник), а также сальник (богатая жиром складка брюшины, покрывающая кишечник) служат естественной амортизирующей прослойкой, смягчая удары и предотвращая смещение органов. Правда, избыток висцерального жира превращает его из защитника в угрозу: он начинает выделять в кровь слишком много провоспалительных цитокинов и свободных жирных кислот, что провоцирует развитие инсулинорезистентности, хронического воспаления, сердечно-сосудистых заболеваний, диабета 2 типа и других метаболических нарушений.

Таким образом, жиры обеспечивают поддержку многих жизненно важных процессов — от хранения энергии и терморегуляции до гормональной регуляции и физической защиты тканей.

Физиология жиросжигания и роль тренировок

Для эффективного снижения веса с сохранением мышечной массы необходимо создать устойчивый энергетический дефицит — состояние, когда расход калорий превышает их поступление. Это фундаментальное условие запускает липолиз: гормоны стресса (адреналин, кортизол) и гормон роста (соматотропин) стимулируют расщепление триглицеридов в жировой ткани, высвобождая жирные кислоты в кровь для доставки к работающим мышцам и другим тканям. Попадая в мышечную клетку, жирные кислоты связываются с карнитином, который транспортирует их внутрь митохондрий — клеточных «энергостанций». Здесь происходит аэробное (с участием кислорода) расщепление ЖК с выработкой АТФ — универсального источника энергии для работы мышц.

Ключевым фактором эффективности использования жира как топлива является количество и функциональность митохондрий, которых больше всего в медленных и промежуточных мышечных волокнах, ответственных за выносливость (ходьба, легкий бег). С возрастом число митохондрий снижается, что объясняет трудности с жиросжиганием после 40 лет. Тренированность кардинально меняет картину: регулярные аэробные нагрузки увеличивают количество митохондрий, а также количество кровеносных капилляров в мышцах (и, как следствие, снабжение мышц кислородом). Это позволяет тренированному человеку работать с более высокой интенсивностью, оставаясь в аэробной зоне, где жир служит основным источником энергии. Данное явление объясняется так называемой «концепцией перекрестка» (Crossover Concept).

На рисунке  показано относительное увеличение энергии, получаемой за счет утилизации  углеводов, и снижение энергии от окисления жиров в зависимости от условной интенсивности нагрузки. В точке пересечения («Перекресток») рост интенсивности упражнений приводит к все большей зависимости от глюкозы  и меньшей зависимости от жиров.

Суть в том, что жиры и углеводы всегда используются одновременно, но их относительный вклад динамически меняется с ростом интенсивности нагрузки. При низкой интенсивности энергообеспечение происходит преимущественно за счет жиров, но по мере роста интенсивности вклад жиров снижается и увеличивается вклад углеводов. Точка, где эти вклады примерно равны, называется «перекрестком». У тренированных людей это примерно 50–65% от уровня максимального потребления кислорода (МПК), у нетренированных — меньше. При интенсивности ниже вашего индивидуального «перекрестка» сжигается максимум жира (из него может поступать до 80% энергии), при более высокой интенсивности основную часть энергии организм получает из углеводов.

Как оптимизировать тренировки для жиросжигания? Исследования показывают, что наиболее эффективен комбинированный подход. Во-первых, умеренные аэробные тренировки в зоне высокого окисления жиров (в  среднем примерно 45–65% МПК) напрямую стимулируют использование жирных кислот как топлива во время нагрузки. Во-вторых, добавление интервалов высокой интенсивности даже в небольшом объеме (например, 10–15% времени тренировки, 2–3 раза в неделю) дает мощный стимул для роста митохондрий. Это не только повышает общую способность организма сжигать жир в покое и при нагрузке, но и сдвигает «перекресток» вправо, позволяя сжигать больше жира даже при более высокой интенсивности работы.

Кроме того, интервалы высокой интенсивности увеличивают расход калорий после окончания нагрузки и уменьшают вероятность, что съеденные после тренировки калории отложатся в виде жира (подробнее об этом можно почитать здесь). Таким образом, база в виде умеренной аэробной нагрузки, сочетающаяся с короткими интенсивными интервалами, создает оптимальные условия как для использования жира во время тренировки, так и для долгосрочной адаптации организма, повышающей общий расход жира.

Сравнение жиросжигающего эффекта силовых и кардиотренировок

Механизмы жиросжигания при тренировках на силу и на выносливость разные. Во время силовых нагрузок основную работу выполняют быстрые мышечные волокна, которые преимущественно используют глюкозу, получая ее из запасов мышечного гликогена. Поскольку эти запасы ограничены, и вдобавок высокая интенсивность приводит к утомлению нервной системы, продолжительность эффективной силовой сессии редко превышает 1–1,5 часа — это их существенный минус с точки зрения прямого сжигания калорий во время занятия. Однако после тренировки организм запускает энергозатратные процессы восстановления: глюконеогенез (синтез глюкозы из неуглеводных веществ, в том числе из глицерина, образующегося при расщеплении жиров) и восполнение запасов гликогена. Это создает эффект «дожигания» калорий: расход энергии продолжается длительное время после тренировки. Кроме того, силовой тренинг стимулирует рост мышц, что помогает сохранить мышечную массу в условиях дефицита калорий, а также повышает затраты энергии на основной обмен (на поддержание жизни в состоянии покоя), поскольку мышцы даже без нагрузки тратят довольно много калорий. 

Кардионагрузки (бег, велоспорт, ходьба) низкой и умеренной интенсивности задействуют в основном медленные мышечные волокна, способные эффективно расщеплять жиры.  Это позволяет тренироваться гораздо дольше (до нескольких часов у подготовленных атлетов), расходуя значительное количество калорий, причем существенная часть энергии берется из жировых запасов. Однако такие продолжительные сессии требуют времени и в условиях дефицита калорий могут приводить к потере мышечной массы, что в долгосрочной перспективе снижает затраты энергии на основной обмен. Исследования подтверждают, что оптимальная стратегия — комбинация нагрузок: 2–3 силовые тренировки в неделю для сохранения мышц и поддержания уровня основного обмена, плюс 2–3 аэробных тренировки для эффективного расхода жира. Этот баланс максимизирует преимущества обоих типов нагрузок, но важно помнить: ни один метод не сработает, если в рационе нет дефицита калорий.   

Нормы потребления жиров

Для поддержания здоровья и предотвращения заболеваний разработаны научно обоснованные рекомендации по потреблению жиров.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), Американская кардиологическая ассоциация (AHA) и Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов (EFSA) сходятся в том, что для взрослых людей:

• на жиры должно приходиться 20–35% от суточной калорийности рациона. Такое потребление обеспечивает достаточное поступление энергии и незаменимых жирных кислот без избыточного риска для здоровья;

• насыщенные жиры должны составлять менее 10% от суточной калорийности. Избыток ассоциируется с повышенным риском заболеваний сердечно-сосудистой и пищеварительной систем;

• ненасыщенные жиры должны составлять оставшееся количество жиров в рационе. Соотношение омега-6:омега-3 должно стремиться к 2:1–5:1. Более высокое потребление омега-6 ассоциировано с повышенным риском хронических воспалительных и сердечно-сосудистых заболеваний; 

• трансжиры: < 1% суточной калорийности. Более высокое потребление значительно повышает риск инсулинорезистентности, атеросклероза, инфаркта, инсульта.

Особые рекомендации для разных групп населения

Потребности в жирах могут варьироваться в зависимости от возраста, физиологического состояния и уровня активности.

• Дети и подростки (1–18 лет). Жиры критически важны для роста и развития, в том числе для синтеза половых гормонов. Поэтому рекомендуемая доля жиров несколько выше, чем у взрослых: 25–35%, у дошкольников — до 40% суточной калорийности. Необходимо делать акцент на потребление омега-3, ограничение насыщенных жиров и трансжиров.

• Пожилые люди (65+ лет). Общие рекомендации те же, что для остальных взрослых (20–35% калорий), но нужно уделять особое внимание достаточному потреблению ПНЖК (омега-3) для поддержания когнитивных функций и здоровья сердца.

• Беременные и кормящие женщины. Потребность в жирах остается на том же уровне (20–35%), но крайне важны ПНЖК, особенно относящаяся к омега-3 докозагексаеновая кислота (ДГК), которая критична для развития мозга и зрительной системы плода и младенца. Рекомендуется получать минимум 200–300 мг ДГК в день из жирной рыбы или пищевых добавок.

• Спортсмены. При тренировках и на силу, и на выносливость рекомендуется получать из жиров 25–35% от суточного количества калорий. Во время сушки, когда необходим дефицит калорий для снижения жировой массы, спортсмены нередко сокращают долю жиров до 20 и даже до 15%, чтобы сохранить высокое потребление белка (2–2,4 г/кг массы тела), уменьшив потерю мышц. Но нужно помнить, что, по мнению ВОЗ, 15% суточной калорийности — это абсолютный минимум для сохранения нормального функционирования организма.

Рекомендации по питанию

Современные исследования показывают, что не существует какой-то одной «идеальной» цифры потребления жиров. В плане долгосрочного снижения веса жесткое ограничение жиров (< 20% калорий) не превосходит умеренно-жировые (20–35%) или высокожировые (> 35%) диеты.  На низкожировых диетах акцент смещается на углеводы и белки, но этот подход требует осторожности: нужно обеспечивать достаточное поступление ПНЖК, необходимых организму. Высокожировые кетогенные диеты (70–80% жира и крайне мало углеводов, 50–100 г/сут) применяются в медицине, например, при лечении эпилепсии у детей; также могут использоваться для краткосрочного снижения веса, но только под врачебным контролем. Долгосрочная безопасность и применимость кетогенных диет для широкого круга людей остаются предметом активных научных дискуссий из-за потенциальных рисков.

Количество жиров важно, но не менее важно и их качество. В этом смысле наиболее сбалансированной является средиземноморская диета. Хотя в ней часто содержится относительно много жиров (30–35% калорий), ее сила — именно в качестве: преобладают мононенасыщенные жиры (оливковое масло) и жиры, богатые омега-3 (рыба, орехи), при минимальном количестве насыщенных жиров и почти полном отсутствии трансжиров. К этому добавляется обилие овощей, фруктов, цельнозерновых продуктов и умеренное потребление мяса. Многочисленными исследованиями доказано, что такая диета снижает риск ожирения и ассоциированных с ним метаболических нарушений, сердечно-сосудистых заболеваний, некоторых видов рака, а также увеличивает продолжительность жизни.

Практические шаги при любом рационе

• выбирайте растительные масла и продукты с высоким содержанием ненасыщенных ЖК: рапсовое, кукурузное, оливковое масло, авокадо, орехи (грецкие, кешью), арахис;

• уделяйте особое внимание источникам омега-3: это чиа, жирная морская рыба (лосось, скумбрия, сельдь — минимум 2 порции по 150 г в неделю), льняное и рапсовое масло;

• ограничьте количество жирного мяса, переработанного мяса (колбас, сосисок), сливочного масла, сала, жирных молочных продуктов, пальмового и кокосового масел (при умеренном потреблении они не опасны, но  насыщенных ЖК в них все-таки больше, чем в других маслах), а также магазинной выпечки, фастфуда и жареных во фритюре продуктов, которые содержат много трансжиров и насыщенных жиров;

• внимательно изучайте этикетки на предмет содержания гидрогенизированных и насыщенных жиров. Особенно это касается кондитерских изделий, чипсов, снеков, дешевых маргаринов, готовых соусов;

• вместо жарки используйте более здоровые методы готовки: запекание, тушение, приготовление на пару и на гриле.

Таким образом, оптимальная стратегия заключается не в радикальном ограничении жиров, а в грамотном выборе их количества и пищевых источников. Долю жиров в рационе нужно подбирать с учетом индивидуальных особенностей: возраста, состояния здоровья, спортивных целей и пр. Приоритет следует отдавать ненасыщенным жирам из цельных необработанных или слабо обработанных продуктов и одновременно стараться ограничить потребление насыщенных жиров и трансжиров.