В 1670-х Антони ван Левенгук изготовил линзу, способную давать увеличение в двести раз. Ученые Европы использовали линзы Левенгука для изучения телесных жидкостей, частей растений, кусочков органов животных и всего прочего, что удавалось поместить под линзу. К большому своему удивлению они обнаружили, что животные и растения состоят из маленьких «пузырьков». Эти структуры в конечном итоге назвали клетками и на тот момент посчитали самыми маленькими живыми компонентами организмов. Ученые выяснили, что клетки являются самоподдерживающимися объектами, связанными друг с другом, и что они служат строительными блоками разных органов. Когда жир изучили под микроскопом, то оказалось, что он тоже состоит из клеток.
Уникальным в жировых клетках была способность хранить жир — большое его количество. Жировые клетки (также именуемые адипоцитами) могут растягиваться в тысячи раз от нормального размера, подвигая прочие клетки.
Клеточная теория семнадцатого века была усовершенствована благодаря молекулярной гипотезе века девятнадцатого. В 1874 французский химик Теодор Гобле пролил свет на структуру молекулы жира, показав, что это просто длинная цепь атомов углерода. Были идентифицированы различные типы молекул жира, и для них прижилось название «липиды». Совместив все эти находки, научное сообщество оказалось в состоянии создать определение телесного жира: это часть тела, состоящая из жировой ткани, составленной из адипоцитов, в которых содержатся миллионы жировых молекул, которые можно использовать как источник энергии.
Со временем стало ясно, что жировая ткань состоит не только из жира. Мягкий слой, окружающий наши тела, как выяснилось, в среднем только на три четверти жир, а последняя четверть — коллагеновые волокна, удерживающие его на месте, вены и нервы, кровь, мускулы, а также стволовые и иммунные клетки. Когда мы щиплем себя за бок на глубину в дюйм, мы на самом деле не ухватываем дюйм жира.
В двадцатом веке ученые расшифровали процесс, с помощью которого наши тела создают и используют жир. В 1936 году Рудольф Шёнхаймер и Дэвид Риттенберг из Колумбийского университета смогли проследить, как углеводы из пищи направляются в печень, где часть их превращается молекулы жира. Углеводы-ставшие-жиром затем разносятся током крови к жировой ткани и запасаются там как триглицериды (триплетная форма жировых молекул) для долговременного хранения.
После этого открытия исследователи поверили, что печень образует весь жир в теле. Но десятилетием позже Биньямин Шапиро и Хаим Эрнст Вертхаймер в Еврейском университете Иерусалима открыли, что адипоциты также могут производить свой жир. Ранее исследователи верили, что жир — лишь пассивное хранилище без метаболических свойств. Шапиро и Вертхаймер обнаружили, что жир обладает силой воспроизводить себя.
В конечном итоге многочисленные находки ученых по поводу жира — как он создается, где хранится, как и когда наши тела его используют — сошлись, точно кусочки мозаики. Из возникшей картины стало ясно, что желудок, поджелудочная железа и тонкий кишечник разлагают нашу пищу на компоненты — аминокислоты, углеводы и жиры. Компоненты отправляются в систему кровообращения, частью запасаются непосредственно в тканях, и частью доходят до печени, где разлагаются и обрабатываются дальше. Печень берет переваренную пищу и превращает в вещества, которые тело использует для получения энергии, роста и восстановления. Печень трансформирует часть аминокислот, которые мы перевариваем, и использует их для создания белков, требующихся телу. Забирает остатки аминокислот, точно так же, как углеводы, сахара и жиры, и превращает их в три главных источника энергии: глюкозу, гликоген и жир.
Если вы хотите понять, как наши тела используют эту энергию, подумайте о деньгах. Точно так же, как денежные потоки используются при любом обмене в экономике, энергия требуется для каждой трансакции в наших телах. Деньги существуют в различных формах: наличные, банковские счета, долгосрочные вклады. Иногда нам требуется наличность, чтобы потратить прямо сейчас. В другие моменты нам просто надо, чтобы они находились под рукой и были готовы к использованию. И часть мы храним на тяжелые времена. В теле глюкоза представляет наличность, гликоген — банковский счет, а жир — депозит.
Глюкоза, одна из форм сахара, подобна наличности, поскольку она мгновенно обеспечивает текущие энергетические потребности тела. Мы получаем ее из тела, но она также производится печенью. В больницах глюкозой наполняют капельницы, чтобы внутривенно кормить пациентов, которые не способны есть. Как только уровень глюкозы в крови падает, наше тело начинает разлагать гликоген, добывая по одной молекуле глюкозы за раз, и сжигать их по мере необходимости.
Жир совершенно иной. В отличие от гликогена это не просто глюкоза, запасенная впрок и готовая к использованию. Молекулы жира (или жирные кислоты) представляют собой цепи, содержащие от четырнадцати до двадцати атомов углерода, соединенных вместе. Эти молекулы объединены по три, формируя триглицериды, длинные, мягкие и податливые в достаточной степени, чтобы паковаться достаточно плотно в жировых клетках. Когда в теле низок уровень глюкозы и гликогена, оно обращается к жиру и превращает его в необходимую энергию. Жир — депозит, до него не так просто добраться, но зато он безопасным образом хранит большое количество энергии.
Научный термин для процесса, с помощью которого наши тела создают жир, — липогенез, а разложение жира с выводом жирных кислот в обмен веществ называется липолиз. Липогенез большей частью имеет место после того, как мы поедим и обзаведемся излишком питательных веществ, которые можно запасти.
Когда мы перевариваем пищу, из поджелудочной железы высвобождается инсулин, сигнализируя клеткам тела, что близится время кормления, так что они должны быть готовы к приему питательных веществ и к превращению их в энергию для немедленного использования или создания запасов. После еды уровень глюкозы растет (наличности много), затем поднимается уровень гликогена (банковский счет пухнет от вливаний), часть жира из пищи запасается в жировой ткани, и затем излишек углеводов, сахара, жира и белка отправляются в печень, где они с помощью липогенеза превращаются в жир.
Из печени жировые молекулы уходят в систему кровообращения и запасаются в клетках тела (понятно, что в жировых). Молекулы жира отталкивают воду и соединяются так эффективно, что сорок тысяч калорий весят всего лишь десять фунтов[15] в наших телах. Если бы нам потребовалось запасти то же самое количество энергии в гликогене или глюкозе, смешав их для этого с водой, то вес получился бы в два раза больше. Спасибо природе за телесный жир.
Вы можете удивиться тому, что наш мозг для работы используют столь же много энергии, сколько и наши мускулы. Печень не сильно отстает от мозга, ну а дальше располагаются сердце, кишечно-желудочная система и почки. Как только жирные кислоты попадают в клетки, химические процессы разрывают углеродные связи. Разложение жирных кислот производит химическую энергию, которую использует наше тело. Когда запасы глюкозы и гликогена низки, тело обращается к жиру, к депозиту, чтобы добыть энергию.
Когда жировой обмен работает неправильно, то ничего подобного не происходит. Жиры и сахара, которые мы потребляем, отправляются в систему кровообращения, и вместо того, чтобы оказаться в жировой ткани, продолжают бесконечно кружить по ней. Формируют запасы в местах, где жир не должен находиться, вроде сердца, печени и карманов между органами, тем самым препятствуя их нормальному функционированию. И конечным результатом нарушения жирового обмена может стать диабет, сердечные болезни или дисфункция печени.
Когда у Кристины появилась липодистрофия, ее тело оказалось не в состоянии поддерживать нормальный уровень жира, лишилось способности правильно запасать жиры, избыточные питательные вещества. В результате хранилища жира появились в печени и в карманах под кожей. Хотя фанаты похудения могут мечтать о полном избавлении от жира, на самом деле такое избавление является катастрофой, угрозой для жизни.
После четырех лет неопределенности, безнадежности и бесконечного очищения крови врач Кристины сказал ее родителям о клинических испытаниях экспериментального способа лечения липодистрофии. Новая терапия базировалась на недавно открытом белке, который был найден в лаборатории Рокфеллеровского университета. Это лечение влекло за собой определенный риск, поскольку белок не тестировали на достаточном количестве людей с липодистрофией, и никто не мог с уверенностью сказать, какие будут побочные эффекты. Но учитывая, что над Кристиной все так же висела тень смерти, у нее самой и ее семьи не оставалось выбора.
Семнадцатилетней девушке начали делать ежедневные инъекции белка. В первые несколько дней ничего особенного не происходило, но на десятый день ее аппетит, ранее казавшийся неутолимым, начал уменьшаться. Она вспоминает: «Я помню, когда мы ели с папой, как остановилась, не опустошив тарелку. Тогда я сказала: „О боже, я сыта“. И это был первый день, когда все подействовало». Доктор Орал заметила и медицинские различия: «Поначалу Кристина все еще приходила каждую неделю на плазмаферез. Через пару недель лечения мы могли увидеть результат собственными глазами — ее плазма крови выходила менее мутной, чем ранее. Поначалу ее кровь напоминала сливки, поскольку в ней было много триглицеридов и холестерина, но через несколько недель вы могли уже видеть сквозь нее. В тот момент, когда мы добрались до последней запланированной дозы, ее кровь выглядела почти нормально, и анализы были отличными. Ей больше никогда не потребовался плазмаферез».
Кристина ела меньше, и уровень триглицеридов и холестерина у нее резко упал, последовала ремиссия диабета. Излишек жира в печени растворился, размер органа уменьшился на 40 процентов. Болезненные уплотнения жира под кожей тоже исчезли. Экспериментальное лечение позволило телу более эффективно преобразовывать глюкозу и жир, так что они больше не насыщали кровь и не собирались в жизненно важных органах. Здоровье Кристины не просто улучшилось, на самом деле приговоренная к ранней смерти девушка отправилась в колледж, получила работу, вышла замуж и живет полноценной жизнью.