В организме человека ежедневные общие затраты энергии называются Суммарный обмен (СО), который можно представить как совокупность трех составляющих:

1. Основной обмен (ОО) — это энергия, необходимая для нормального функционирования клеток и органов после получения необходимых для этого веществ, в том числе в покое (составляет почти 70% от СО);

2. Термический эффект пищи — это затраты энергии, связанные с перевариванием и всасыванием пищи, а также увеличение тонуса симпатической (периферической) нервной системы после приема пищи (около 10% от СО);

3. Затраты энергии, связанные с физической активностью — энергетическая емкость произвольной механической работы (гимнастика и обычная дневная активность), непроизвольная активность (например, эмоциональное напряжение), непроизвольные мышечные сокращения, а также поддержание позы тела (около 20% от СО).

Показатели ОО существенно различаются, в зависимости от того, насколько нуждаются в энергии ткань или орган. Так, органам, которые постоянно находятся в активном состоянии, таким как печень, кишечник, мозг, почки или сердце, требуется больше энергии на грамм ткани. У худощавых взрослых лиц в этих органах происходит почти 75% всего обмена веществ, хотя по массе они составляют только 10% от общей массы тела. В то время как в скелетных мышцах обмен осуществляется на 20%, притом, что по массе они составляют 40% от общей массы тела, а в жировой ткани обмен осуществляется на 5% при 20% составляющей массы тела.

Факторы, влияющие на изменение энергетического обмена при ожирении, были тщательно изучены в перекрестных исследованиях. ОО у лиц, страдающих ожирением, обычно имеет более высокие значения, чем у худощавых людей того же роста. Это связано с тем, что при ожирении увеличивается масса не только жировой ткани, но и тканей, не содержащих жировые клетки.

При исследовании с участием худощавых и имеющих ожирение добровольцев было обнаружено, что развитие ожирения связано с небольшим (на ~75 ккал в день), но, возможно, решающим уменьшением термического эффекта пищи, что может влиять на чувствительности к инсулину и снижение тонуса симпатической (периферической)нервной системы при ожирении. Тучному человеку требуется то же количество энергии, что и худому для выполнения идентичной работы, если вес тела стабилен. Более того, тучные люди тратят даже больше энергии, чем худые, в связи с необходимостью носить тело с большей массой. Однако пока не известно, тратят ли люди, страдающие ожирением меньше, чем худые, энергии в целом на ежедневную физическую активность, поскольку вообще они менее активны.

Два обширных исследования, проводившиеся с участием детей, показали, что скорость обмена веществ во время сна, ОО, затраты энергии на физическую активность и ежедневный СО одинаковы как у худых, так и у детей с ожирением (с поправкой на конституциональные особенности). В целом, результаты большого числа исследований позволяют предположить, что у людей, страдающих ожирением, нет очевидных нарушений обмена веществ. Существенных изменений ОО и СО не было найдено даже у пациентов, устойчивых к диетотерапии, то есть которые не смогли добиться снижения веса, несмотря на соблюдение жестких требований низкокалорийной диеты. Возможно, эти пациенты по незнанию не контролировали прием пищи и могли употреблять в два раза больше калорий, чем предписывалось по схеме питания.

Хотя значительных нарушений обмена веществ у взрослых и детей, страдающих ожирением, найдено не было, возможно, что все же некие специфические изменения в процессе энергетического обмена обуславливают развитие ожирения. Однако установить причинную связь между изменением энергозатрат и последующим развитием ожирения достаточно сложно, так как все работы по изучению метаболизма проводились в короткие сроки, что не дало возможности зафиксировать нарушения, которые появляются в определенные периоды жизни.

Кроме того, выявление пусть малых, но клинически значимых нарушений обмена веществ на сегодняшний день ограничивается возможностями исследовательских технологий. Тем не менее, в большинстве работ не поддерживается мнение, что нарушение метаболизма предрасполагает к ожирению. В одном продолжительном исследовании было выявлено, что у тех трехмесячных младенцев кто в последующем имел избыточную массу тела, ежедневный СО был на 21% ниже. Однако в дальнейшем эти исследования были опровергнуты. Так, продолжительное исследование 126 индейцев племени Pima показало, что среди тех из них, у кого показатель ОО был втрое ниже установленного уровня, была большая частота увеличения массы тела на 10 кг через 1–4 года. В то же время в исследовании Baltimore Longitudinal Study с участием 775 мужчин не было найдено никакой взаимосвязи между начальным уровнем показателя ОО и изменением массы тела в течение последующих 10 лет.

Хотя увеличение массы тела всегда связано с большим потреблением энергии по сравнению с энергозатратами, количество килограмм, на которое поправится человек при переедании, может быть обусловлено генетически, то есть одни люди более предрасположены к полноте, чем другие. Было обнаружено, что длительное употребление 1000 лишних килокалорий в день привело к различному, хотя и схожему, увеличению массы тела у однояйцевых (очень похожих) близнецов в группе из 12 пар. Эта разница может быть обусловлена неодинаковой тепловой реакцией на избыточное потребление пищи у близнецов.

Недавние исследования показали, что увеличение количества жировой ткани в ответ на избыточное потребление пищи в течение 8 недель обратно–пропорционально изменению энергозатрат на непроизвольные процессы в организме. То есть, эти затраты при избыточном потреблении пищи могут быть предопределены генетически для предотвращения или ограничения чрезмерного прироста массы тела у некоторых людей, и реализуются в виде значительной утечки потребляемой энергии.

Снижение веса с помощью диеты уменьшает ОО, что способствует обратному увеличению массы тела. Существование этого феномена привело к развитию теории set–point ( установочной точки ), суть которой состоит в том, что вес человека предопределен, и поэтому снижение (или увеличение) веса приводит к снижению (или увеличению) скорости обмена веществ и восстановлению массы тела до определенного уровня. Низкокалорийное питание, как у худощавых, так и у тучных людей вызывает снижение показателя ОО на 15–30%, но это не может быть объяснено снижением массы тела или количества ткани, не содержащей жиры, и является нормальной реакцией обменной адаптации в ответ на недостаток энергии. Однако снижение показателя ОО ниже определенного уровня является временным состоянием, появляется только при отрицательном энергетическом балансе и проходит при стабилизации веса. Множество исследований продемонстрировало, что продолжительное поддержание стабильного веса после его снижения не приводит к существенному снижению показателей СО и ОО в то время, когда идет приспособление организма к новым условиям. Анализ 15 работ на эту тему выявил, что показатель ОО был схожим как у людей, длительно страдающих ожирением, так и у людей, никогда его не имевших.

Таким образом, уменьшение абсолютных цифр СО и ОО, появляющееся при снижении веса, возможно, способствует рецидиву накопления массы тела, в то время как уменьшение показателей обмена веществ, скорее всего, является проявлением приспособительной реакции организма.