Исследование, результаты которого были обнародованы в 2024 году, показало: отказ от еды на несколько дней запускает не только сжигание жировых запасов. Учёные зафиксировали развёрнутую и согласованную перестройку биологических процессов сразу в нескольких органах. При этом ряд наиболее заметных сдвигов проявляется лишь примерно через трое суток без калорий.
Работу выполнили специалисты из Института исследований точного здравоохранения Лондонского университета Королевы Марии (PHURI) и Норвежской школы спортивных наук. Статья опубликована в журнале Nature Metabolism. Выявив молекулярные изменения, связанные с голоданием, авторы рассчитывают заложить основу для дальнейших изысканий, которые в перспективе помогут создать методы лечения, воспроизводящие часть эффектов отказа от пищи.
Это особенно важно для тех, кому определённые биологические эффекты голодания могли бы пойти на пользу, но кто не может безопасно переносить длительный отказ от еды или придерживаться имитирующих его подходов, например кетогенных диет. Люди исторически приспособлены переносить долгие периоды без пищи — этот навык был необходим, когда еда была недоступна. Сегодня миллионы людей голодают по культурным, религиозным, медицинским причинам или ради снижения веса, а в медицине голодание издавна применяют в разных формах, в том числе при эпилепсии и ревматоидном артрите.
Одно из самых очевидных изменений касается энергоснабжения. В обычных условиях организм получает значительную часть доступной энергии из глюкозы, поступающей с едой. Когда этот приток прекращается, тело постепенно переключается на запасы жира. Этот базовый метаболический сдвиг учёным был известен и раньше, однако оставалось неясным, что длительное голодание делает с остальными системами организма и вызывает ли оно перемены, которые могут быть полезными, вредными или сочетать оба эффекта. Современный анализ белков позволил изучить эти вопросы гораздо детальнее: белки выполняют в организме множество задач — от построения тканей до управления химическими реакциями и передачи сигналов между клетками, поэтому измерение тысяч белков в крови даёт широкую картину реакции разных органов.
В ходе работы учёные наблюдали за 12 здоровыми добровольцами, которые прошли семидневное голодание только на воде. Участников ежедневно тщательно контролировали. Специалисты измеряли изменения примерно 3000 белков в крови до начала голодания, в течение всего периода и после возобновления приёма пищи. Затем эти данные объединили с генетической информацией из крупных популяционных исследований, чтобы определить, какие биологические пути меняются во время голодания, и предсказать возможные последствия для здоровья. В первые два-три дня без еды организм, как и ожидалось, переходил с глюкозы на жировые запасы. В среднем участники потеряли 5,7 килограмма, причём снижение шло как за счёт жировой, так и за счёт мышечной массы — к последней относят ткани, не являющиеся жиром, например мышцы и другие богатые водой ткани. Через три дня после возвращения к еде общий вес оставался ниже исходного, однако большая часть потерянной мышечной массы восстановилась, а уменьшение жировой сохранилось.
Самый примечательный результат касался того, что происходило примерно после трёх суток голодания. Именно тогда исследователи начали фиксировать отчётливые сдвиги в уровне белков по всему организму. Картина указывала на то, что полное ограничение калорий вызывает согласованную реакцию всего тела, а не просто меняет способ получения энергии. Около трети всех измеренных белков существенно изменились за период голодания, а эффекты были связаны со всеми основными органами. Многие перемены устойчиво повторялись у участников. Учёные также обнаружили биологические признаки, которые нельзя объяснить только снижением веса. Один из примеров — изменения белков, отвечающих за структурную поддержку нейронов головного мозга: нейроны передают информацию по нервной системе, а окружающие и поддерживающие их белки помогают сохранять их структуру и работу. Результаты говорят о том, что длительное голодание может влиять на гораздо более широкий круг биологических процессов, чем только жировой обмен.
Директор PHURI Лондонского университета Королевы Марии Клаудия Лангенберг отметила: «Впервые мы можем увидеть, что происходит на молекулярном уровне во всём организме, когда мы голодаем. Голодание, если проводить его безопасно, является эффективным способом снижения веса. Популярные диеты, включающие голодание, — например, интервальное голодание, — заявляют о пользе для здоровья помимо снижения веса. Наши результаты дают доказательства пользы голодания для здоровья сверх снижения веса, но эти эффекты были видны только после трёх дней полного ограничения калорий — позже, чем мы думали раньше». Майк Пицнер, руководитель направления по данным о здоровье в PHURI и соруководитель группы вычислительной медицины в Берлинском институте здоровья при клинике Шарите, добавил: «Наши находки дали основу для давнего знания о том, почему голодание используется при некоторых состояниях. Хотя голодание может быть полезно при лечении ряда заболеваний, часто оно не является вариантом для пациентов, страдающих от проблем со здоровьем. Мы надеемся, что эти результаты дадут информацию о том, почему голодание полезно в определённых случаях, и это можно будет использовать для разработки методов лечения, доступных пациентам».
Исследование представляет подробную молекулярную карту того, как человеческий организм адаптируется к длительному голоданию. Оно также указывает на заметный порог: переключение на сжигание жировых запасов начинается в первые дни, однако многие более широкие биологические изменения, связанные с голоданием, становятся заметными лишь примерно после трёх суток без калорий. Это различие поможет учёным отделить эффекты снижения веса от глубинных биологических реакций, запускаемых продолжительным отказом от еды, и даёт новые подсказки о том, как эти реакции когда-нибудь можно будет воспроизвести, не заставляя людей подолгу обходиться без пищи.