Потребление белковой пищи крайне необходимо для поддержания нормальной жизнедеятельности человека. Причиной тому является то, что белки — это источник незаменимых аминокислот, необходимых для синтеза важных белков и пептидов. Как следствие, множество людей считает высокобелковую диету более полезной. Всемирный рынок протеиновых добавок планирует заработать приблизительно 90 миллиардов долларов США к 2021 году, что в значительной степени обусловлено возрастающей потребностью в протеин-содержащих продуктах питания. Данная статья указывает на опасности, которые таит в себе избыточное потребление белковой пищи, и предоставляет данные, основанные на доказательствах, которые указывают на потенциальный вред здоровью популяции вследствие избыточного потребления белка.
Белок — это важнейший макронутриент, способствующий появлению в организме незаменимых аминокислот, необходимых для синтеза белков, которые составляют мышечно-скелетную систему, поддерживают функцию жизненно важных органов и иммунных клеток, а также функционируют как регуляторные и транспортные молекулы. Как следствие, прием в пищу незаменимых аминокислот необходим для оптимального функционирования организма. При недостаточном потреблении белка или болезни аминокислоты, запасенные в мышцах, используются для дальнейшего синтеза белков. Вдобавок, известно, что насыщение аппетита белком происходит сильнее, чем углеводами и жирами, что потенциально можно использовать для профилактики и лечения ожирения. Именно поэтому различные сообщества рекомендуют повышенное потребление белка для повышения мышечной массы и нормализации массы тела.
Однако включение в диету избыточного количества белка может приводить к нарушению секреции инсулина и возрастанию риска сахарного диабета 2 типа (СД 2 типа). Помимо прочего, известно о негативном влиянии высокобелковой диеты на функциональное состояние почек. Исходя из этого, важным моментом является определение необходимой суточной потребности в белке.
Рисунок 1 | Связь между потреблением белка и состоянием здоровья. EAR — ожидаемая средняя потребность, RDI — рекомендуемая дневная норма потребления, IOM — Институт медицины (пояснения в тексте).
Рекомендации по употреблению белок-содержащих продуктов
Институт медицины (Institute of Medicine — IOM), некоммерческая организация при Национальной академии наук США, определила, что средняя потребность в белке для взрослых составляет 0,6 г/кг в сутки и предположили, что рекомендуемая дневная норма потребления (recommended daily intake — RDI) с целью предотвращения потери азотистых оснований (то есть мышечной потери) у 97,5 % взрослых составляет 0,8 г/кг в сутки. В дальнейшем, экспертное совещание Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, ВОЗ и Университет ООН установили популяционную эталонную величину потребления (population reference intake — PRI) в дозировке 0,83 г/кг в сутки, которая признана адекватной для всех взрослых. IOM также предположили, что употребляемый в течение дня белок должен включать в себя 10–35 % от общего суточного потребления калорий, даже с учетом того, что потребление через белок 15 % и более калорий от суточной потребности превышает значения RDI и PRI.
Международные экспертные группы (Европейское сообщество по парентеральному и энтеральному питанию и исследование PROT–AGE) рекомендуют прием белка из расчета 1,0–1,2 г/кг в сутки, что выше RDI и PRI, для лиц старшей возрастной группы (старше 65 лет) для предотвращения снижения мышечной массы, ассоциированного с возрастом. Высокое потребление белка (более 0,8 г/кг в сутки) также обычно рекомендуется для поддержания или снижения массы тела, что связано с более выраженным насыщением при питании белковой пищей, нежели пищей, насыщенной углеводами и жирами, и более выраженным термическим эффектом (повышение уровня обмена веществ, индуцированное диетой, за счет переваривания, абсорбции и метаболизма потребляемых нутриентов). Осведомленность о том, что повышенное употребление белковой пищи положительно сказывается на мышечной массе, мышечной функции и массе тела, сподвигает общество думать, что диета с большим содержанием белка является полезной. Например, ~65 % взрослых людей в США предпочитают белок-содержащие продукты и напитки и «стараются есть больше белка».
Прием белка
Многие взрослые люди в США и других развитых странах в действительности потребляют больше белка, чем рекомендовано по RDI и PRI, при этом некоторые употребляют белковой пищи даже больше, чем рекомендовано для лиц пожилого возраста. Например, по данным Фрамингемского исследования третьего поколения, проведенного в США, показано, что 82 % лиц из принимавших участие в исследовании принимали как минимум рекомендованную суточную дозировку, и медиана потребления белка в первом, втором, третьем и четвертом квартилях составила 0,8, 1,1, 1,3 и 1,8 г/кг в сутки соответственно. В дальнейшем, в исследовании NHANES (National Health and Nutrition Examination Survey) 2001–2014 годов, также проводившемся в США, было выяснено, что минимум суточного потребления белка был аналогичен результату Фрамингемского исследования у 85 % исследуемых. В NHANES среднее потребление белка было выше у мужчин и у лиц молодого возраста. Среднее потребление ранжировалось от 1,5 г/кг в сутки у мужчин 18–30 лет до 1,0 г/кг в сутки у женщин 80 лет и старше. В целом, прием белка пропорционален потреблению калорий и составляет приблизительно 15 % (межквартильный размах 10–22 %) от общего потребления калорий. Прием углеводов составил приблизительно 50 %, а жиров — 35 % от общего потребления калорий среди всех возрастов и лиц с различными показателями индекса массы тела (ИМТ). Соответственно, высокое потребление белка (более 0,8 г/кг в сутки) чаще встречалось вне случаев ограничения калорийности питания, употребления углеводов и/или жиров.
Белковый обмен в мышечной ткани
В постабсорбтивном периоде (при голодании), прямой баланс мышечного белка (то есть мышечные белки теряются) из-за того, что расщепление белка преобладает над его синтезом в мышцах. Прием белка или смеси макронутриентов стимулирует синтез белка в мышечной ткани. Этот эффект активируется за счет постпрандиального повышения уровня аминокислот в плазме крови, которые активируют анаболические сигнальные пути с целью увеличения их поступления в мышцы с дальнейшим синтезом белка. Вдобавок, потребление белка или смеси макронутриентов также ингибирует расщепление мышечных белков за счет стимуляции секреции инсулина. Инсулин обладает мощными анти-протеолитическими эффектами, и плазменная концентрация инсулина, необходимая для подавления расщепления мышечного белка, составляет около 15–30 мкЕД/мл. Данная концентрация достигается приемом небольшого (около 250 ккал) смешанного приема пищи. Стимулирующий эффект приема белка в пищу на синтез белков в мышечной ткани и ингибирующий эффект инсулина на распад мышечных белков способствуют отложению белка в мышцах. В связи с этим, увеличение мышечной массы случается тогда, когда постпрандиальное накопление белков в мышцах превышает постабсорбтивную потерю белка.
Рисунок 2 | Влияние потребления белка на белковый обмен и окисление аминокислот в мышцах.
Способность мышц превращать поглощенный белок и составляющие его аминокислоты в миофибрилльные и другие интрамиоцеллюлярные протеины строго регулируется. Отношения между приемом белковой пищи и уровнем постпрандиального синтеза белка в мышечной ткани зависят от степени насыщения, охватывая максимальный уровень синтеза в 0,25 г/кг и 0,40 г/кг у молодых (18–37 лет) и лиц средних лет и старшей возрастной группы (старше 55 лет) соответственно. В среднем, это сопоставляется с потреблением примерно 18 г белка за один прием у молодых и примерно 28 г белка у возрастных лиц. Аминокислоты из белка потребляются в более избыточном количестве, нежели окисляются. В силу вышесказанного, исследователи порекомендовали максимальные стимулирующую дозу белка — около 30 грамм — для потребления в каждый прием пищи. Однако синтез белка в мышцах рефрактерен к стойкой гипераминоацидемии и синтез белка возвращается к базальным значениям спустя 2,5 часа, даже когда концентрация аминокислот в плазме до сих пор высокая или продолжает повышаться за счет непосредственного их употребления. Эти физиологические факторы обусловливают сложность увеличения прироста мышечного белка за счет повышения уровня и частоты употребления белковой пищи.
Потребление белка и масса нежировой ткани.
Эффекты повышенного потребления белка на общую массу тела, массу нежировой ткани и мышечной массы были оценены в обоих популяционных исследованиях и рандомизированных контролируемых наблюдениях. Эти рандомизированные контролируемые исследования, включавшие исследования с поддержанием массы тела, высококалорийным питанием и исследования по снижению веса, индуцированные диетой. Популяционные исследования включали кросс-секционные и долгосрочные исследования. Общая масса нежировой ткани оценивалась различными методами, такими как двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия (DXA), биоимпеданс, воздушная заместительная плетизмография, гидростатическое взвешивание или изотопическая дилюция с оксидом дейтерия. Мышечная масса оценивалась как безжировая масса конечностей и оценивалась с помощью DXA.
Популяционные исследования. Одно кросс-секционное исследование, проведенное в США, выявило, что ИМТ и окружность талии имели обратную ассоциацию с приемом белка (выраженный как граммы на килограмм массы тела в день). Однако другое исследование, проведенное в Великобритании, показало, что прием белка (выраженный как процент общего потребления калорий) был напрямую связан с ИМТ и окружностью талии. Более того, в обоих случаях набор веса и риск развития ожирения были напрямую ассоциированы с приемом белка (выраженный как процент общего потребления калорий) в нескольких долгосрочных когортных исследованиях, которые были проведены в Европе. Общая масса нежировой ткани и мышечная масса были напрямую связаны с приемом белка в нескольких популяционных исследованиях из США и Великобритании, и в данных исследованиях было высказано предположение о белок-ассоциированном повышении массы тела в других исследованиях за счет повышения массы нежировой ткани. Однако данные эффекты были незначительны и статистически недостоверными. В вышеописанном Фрамингемском иссследовании лица, получавшие наименьший квартиль потребления белка, то есть менее 0,8 г/кг в сутки, имели меньшую безжировую массу конечностей, чем те, кто принимал больший граммаж. Однако безжировая масса конечностей не различалась у лиц в других трех квартилях. В проспективном исследовании Health ABC, США, мужчины и женщины 70–79 лет, употреблявшие менее 0,8 г/кг белка в день теряли статистически значимо больше общей и безжировой массы конечностей в течение более 3 лет наблюдения в отличие от лиц, получавших 0.8 г/кг в день и более. Тем не менее протективный эффект повышенного потребления белка не приводил к предупреждению или ослаблению нормальной возраст-ассоциированной потери массы нежировой ткани и мышечной массы у лиц, поддерживающих свою массу тела.
Рандомизированные контролируемые исследования при поддержании веса. Результаты нескольких рандомизированых контролированных исследований продемонстрировали, что повышенное употребление белка в объемах 30–56 г в день в течение от 12 недель до 2 лет не повлияло на вес тела или повышение нежировой массы у лиц с избыточной массой тела или ожирением. Кроме всего прочего, высокобелковые режимы питания не помогли набрать мышечную массу (оцениваемую как безжировую массу конечностей с использованием DXA или гистологической оценки площади поперечного сечения мышечного волокна) у лиц старшей возрастной группы (65 лет и старше), которые потребляли адекватные уровни белка исходно. Данные некоторых систематических обзоров и метаанализов также малый эффект или его отсутствие при повышенном приеме белка и употреблении аминокислот при индуцированной упражнениями мышечной гипертрофии в среднем возрасте (старше 45 лет) и в старшей возрастной группе (65 лет и старше). Но повышенное потребление белка в значения выше RDI повышала уровень мышечной гипертрофии, индуцированной физическими нагрузками, у молодых (младше 45 лет).
Рандомизированные контролируемые исследования с высококалорийной диетой. Одно рандомизированное контролируемое исследование оценило эффекты высококалорийной диеты, которое включало в себя примерно на 40 % больше, чем требовалось на поддержание массы тела (дополнительно около 1000 ккал в сутки) и различные значения белка на вес тела и нежировую массу тела. В этом исследовании люди, которые получали низкобелковую высококалорийную диету (менее 0,7 г/кг в сутки) набирали меньшую нежировую массу, чем те, кто употреблял высококалорийную диету с большим содержанием белка. Тем не менее, когда потребление белка было адекватным, высокое потребление не приводило к значимому повышению нежировой массы: как таковое повышение нежировой массы тела не различалось у лиц, употреблявших 25 % суточной калорийности из белков в сравнении с теми, кто потреблял 15 % суточной калорийности. Более того, лица на низкобелковой диете (5 % из белковой пищи, приблизительно < 0,7 г/кг белка в сутки) набирали меньший общий вес тела в сравнении с лица на высокобелковой диете (15 % и 25 % от тотального калоража или ≥ 0,8 г/кг белка в сутки). В дополнение, общий набор веса был одинаков у людей, потребляющих 25 % или 15 % калорий белков от суточной калорийности. Другое рандомизированное контролируемое исследование оценивало влияние на на нежировую массу диеты с избытком калорий и белка (2,0 г/кг белка в сутки) для повторного набора массы тела у морских пехотинцев США после кратковременного сильного отрицательного энергетического баланса в ходе тренировок. Исследуемые употребляли 84–133 г белка в сутки. Это исследование показало, что добавление белка не имеет положительного влияния на восстановление нежировой массы.
Рандомизированные контролируемые исследования по снижению веса. Способность высокобелковых диет снижать массу тела исследовалось в нескольких систематических обзорах и метаанализах. Авторы этих исследований выявили благоприятное влияние высокобелковой диеты (≥0,8 г/кг в сутки) на снижение массы тела в течение короткого срока (менее 12 недель). Также эффект указанной диеты в сочетании с низким содержанием углеводов в группе вмешательства способствовал большему снижению веса в более длительных наблюдениях в сравнении с контрольной группой, получавшей низкобелковую диету (< 0,7 г/кг в сутки). Однако в группах без урежения приема углеводов при наблюдении более 12 недель не отмечалось значимого снижения массы тела в сравнении с группами, принимавшими 0,8 г/кг белка в сутки. Снижение веса вызывало уменьшение общей массы тела за счет снижения как жировой, так и нежировой массы. Потребление высокобелковой диеты в ходе снижения веса снижает потерю нежировой массы и мышечной массы в сравнении с диетами, включающими в себя рекомендуемую дневную норму белка. Результаты нескольких систематических обзоров и метаанализов продемонстрировали, что высокобелковая диета (более 1,0 г/кг в сутки) в сравнении с диетой, содержащей обычную норму белка (0,8 г/кг в сутки) предотвращала потерю 0,5–1,0 кг нежировой массы в ходе умеренного снижения массы тела (5–10 % от исходной). В рандомизированном контролируемом интервенционном исследовании по снижению веса, в котором всем участникам исследования была предоставлена свобода в выборе пищи, было обнаружено, что повышение потребление белка на 50 % (1,2 г/кг в сутки в сравнении с 0,8 г/кг белка в сутки) в ходе 10 % снижения веса, индуцированного диетой (около 26 недель) препятствует потери нежировой массы до ~0,7 кг и мышечной массы бедер с обеих сторон (оценивалась с помощью МРТ) до ~0,05 кг. При этом от количества белка в каждом отдельно взятом приеме пищи в течение дня это не зависело, влияние имело общее суточное потребление. Интересно отметить, что 24-часовое питание через энтеральное зондовое питание с содержание белка 1,2 г/кг в сутки не предотвратило кратковременной потери нежировой и мышечной массы вследствие постельного режима в течение 1 недели у здоровых мужчин.
Резюме. Хотя повышенное потребление белка (более 0,8 г/кг в сутки) может повышать мышечную массу в ходе упражнений с сопротивлениями у молодых мужчин и в какой-то степени ослаблять потерю нежировой массы и мышечной массы у людей с ожирением, данные рандомизированных контролируемых исследований не подтверждают благоприятные эффекты высокобелковой диеты на общую нежировую массу или мышечную массу в ходе поддержания или набора веса.