Плотность жировой и мышечной ткани¶

Плотность жировой и мышечной ткани — физиологическая характеристика, определяющая массу тела при одинаковом объёме тканей. Мышечная ткань примерно на 75 % состоит из воды, тогда как жировая (адипозная) ткань содержит около 80 % липидов, что обусловливает разницу их плотности: мышцы тяжелее жира при равном объёме.

¶Физические характеристики тканей

Плотность — это масса вещества, приходящаяся на единицу объёма, измеряется в граммах на кубический сантиметр (г/см³). Средние значения для основных компонентов тела человека:

Разница в плотности составляет около 15–18 %. Это означает, что кубический сантиметр мышц весит примерно на 15–18 % больше, чем такой же объём жировой ткани. При пересчёте на более крупные объёмы разница становится существенной: 10 л мышц весят около 10,6 кг, тогда как 10 л жира — около 9 кг.

¶Причины разницы в плотности

Различие обусловлено химическим составом тканей. Мышечная ткань представляет собой плотную структуру из белковых волокон (актина и миозина), пронизанных кровеносными сосудами и соединительной тканью. Вода, входящая в её состав, имеет плотность 1,0 г/см³, что близко к плотности мышц в целом.

Жировая ткань состоит из адипоцитов — клеток, заполненных каплями нейтральных жиров (триглицеридов). Липиды легче воды: их плотность варьируется в пределах 0,85–0,95 г/см³. Поэтому жировая ткань в целом легче воды и существенно легче мышц.

¶Практическое значение

¶Влияние на массу тела

Плотность тканей напрямую влияет на соотношение массы и объёма тела. Два человека с одинаковым ростом и объёмом тела могут существенно различаться по массе в зависимости от доли мышечной и жировой ткани. Мужчины обычно имеют более высокую долю мышечной ткани, поэтому при одинаковых антропометрических показателях весят больше женщин.

¶Определение состава тела

Разница в плотности тканей лежит в основе ряда методов оценки состава тела:

• Водоизмещение (гидростатическое взвешивание) — метод, основанный на законе Архимеда. Погружённое в воду тело выталкивает объём воды, равный объёму тела. Зная плотность тела, можно рассчитать долю жира.
• Денситометрия — измерение плотности тела целиком. Плотность тела здорового человека составляет в среднем 1,05–1,07 г/см³; чем выше доля жира, тем ниже плотность.
• Биоимпедансный анализ — оценка состава тела по электрическому сопротивлению тканей. Мышцы и жир проводят ток по-разному из-за различий в содержании воды.
• Двуэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия (DXA) — метод, разделяющий тело на костную, мышечную и жировую компоненты на основе различий в их поглощении рентгеновского излучения.

¶Спортивная физиология

В спорте разница в плотности тканей объясняет, почему спортсмены с высокой мышечной массой могут иметь высокий вес при внешне «стройном» теле. Индекс массы тела (ИМТ), не учитывая состав тела, может давать завышенные значения у спортсменов и заниженные — у людей с саркопеническим ожирением (низкой мышечной массой при высокой доле жира).

¶Жир и мышцы: объём и метаболизм

При одинаковой массе жировая ткань занимает больший объём, чем мышечная. Это объясняет, почему снижение веса за счёт жира при сохранении мышц визуально меняет тело сильнее, чем равное по массе снижение за счёт мышц.

Метаболическая активность тканей также различается. Мышечная ткань потребляет больше энергии в покое: примерно 13 ккал на килограмм в сутки против 4,5 ккал у жировой ткани. Это связано с высокой плотностью митохондрий и постоянной сократительной активностью мышц.

¶Интересные факты

• Плотность тела человека в целом зависит от возраста, пола и физической подготовленности. У новорождённых она составляет около 1,07 г/см³, с возрастом снижается из-за увеличения доли жира.
• У пловцов и ныряльщиков плотность тела ниже средней за счёт развитой жировой ткани, что повышает плавучесть.
• У борцов и тяжелоатлетов плотность тела выше 1,07 г/см³, что затрудняет плавание без специальной подготовки.

Источники:

• Гулик В. А. «Физиология человека»
• Воронов В. А. «Физиология человека»
• Heymsfield S. B. et al. «Body Composition» // Physiology of the Human Body
• Баранов В. М. «Биофизика и медицинская техника»