Фруктоза - враг человека
https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/433206/F...
Ужель та самая фруктоза?
Во второй половине ХХ века стало быстро расти количество больных метаболическим синдромом и сахарным диабетом 2-го типа. Для них характерны инсулиновая резистентность (о ней см. «Химию и жизнь», 2013, № 7, Разные лица инсулиновой резистентности), то есть невосприимчивость клеток к сигналам инсулина, и гипергликемия (повышенный уровень глюкозы в крови), а для диабета еще и нарушения секреции инсулина. Таким людям вреден сахар, и специалисты в области питания предложили заменить его чистой фруктозой, благо она, в отличие от глюкозы, не влияет на секрецию инсулина. Время шло, количество больных продолжало стремительно расти. И если сто лет назад диабет-2 считали редким недугом, который свойствен преимущественно людям, страдающим ожирением и подагрой, то сейчас им болеют более 200 млн человек, причем эта болезнь часто развивается вне связи с классическим ожирением. Следовательно, должна быть какая-то другая причина возникновения диабета. Подумавши, специалисты решили, что виновата фруктоза.
Фруктоза — простой сахар, придающий сладость фруктам и меду, однако сейчас мы получаем ее в основном из сахарозы, или столового сахара. В кишечнике сахароза расщепляется на фруктозу и глюкозу, которые всасываются в его стенки (рис. 1). Есть еще кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы (далее для краткости просто сироп), его стали использовать как подсластитель в начале 1970-х. Как правило, в нем 55% фруктозы и 45% глюкозы. В США его щедро добавляют в безалкогольные напитки, пирожные, десерты и другие сладкие продукты.
С 1999 по 2004 год жители западных стран увеличили потребление фруктозы почти на треть. Один из главных фруктозосодержащих продуктов — подслащенные сиропом напитки, на долю которых в США приходится до 10% потребляемой энергии.
По данным эпидемических исследований, с ростом потребления фруктозы растет число страдающих метаболическим синдромом, сахарным диабетом-2 и сердечно-сосудистыми заболеваниями, причем это не только взрослые люди, но и подростки. Фруктоза вызывает невосприимчивость к лептину (гормону жировой ткани), что увеличивает аппетит и потребление пищи. Получается, что чем больше фруктозы мы поглощаем, тем чаще болеем, и ученые даже объяснили почему.
Бесконтрольный метаболизм
По данным американских служб, контролирующих здоровье и питание граждан, приверженцы западной диеты потребляют 85–100 г фруктозы в день. Она, как и глюкоза, хорошо всасывается в кишечнике и быстро метаболизируется в клетках печени, однако превращение этих сахаров происходит по-разному (рис. 2).
В печени глюкоза превращается в пируват. Это превращение регулируют ферменты гексокиназа (глюкокиназа) и фосфофруктокиназа, которые переносят фосфатную группу с молекулы АТФ на молекулу сахара. Их активность зависит от концентрации конечных продуктов реакции: когда она достигает определенного уровня, ферменты прекращают работу. Благодаря этому пируват не образуется в чрезмерных количествах, а концентрация АТФ в клетке остается постоянной.
Фруктоза тоже превращается в пируват, но идет к этой цели другим путем. Гексокиназа почти не участвует в метаболизме фруктозы, фосфатную группу к ней присоединяет другой фермент, фруктокиназа (кетогексокиназа), которую принято обозначать латинскими буквами КНК. Этот фермент не реагирует на концентрацию конечных продуктов реакции и работает, пока не управится со всей наличной фруктозой.
Из пирувата в дальнейшем образуется ацетил-КоА, который участвует в синтезе жирных кислот, и в случае фруктозы синтез этот неконтролируемый. Кроме того, из-за «бесконтрольности» КНК в клетке истощаются запасы АТФ и фосфатов. Зато АМФ (продукт расщепления АТФ) оказывается в избытке и распадается с образованием мочевой кислоты — побочного продукта метаболизма фруктозы.
Благодаря бесконтрольной активности КНК у человека, потребившего много фруктозы, сразу после трапезы существенно возрастает содержание триглицеридов и мочевой кислоты в крови. Возможно, такая странная метаболическая особенность возникла в те времена, когда подходящая пища появлялась внезапно и редко, надо было съесть сразу много и съеденное запасти. При постоянной угрозе голода способность наесться впрок жизненно необходима, но при избытке пищи умение, а главное, желание переедать имеет серьезные последствия.
Фруктозное ожирение и другие неприятности
У регулярно потребляющих фруктозу синтез жирных кислот идет активнее, чем при эквимолярной концентрации глюкозы. Соединяясь с глицерином, жирные кислоты образуют триглицериды (сейчас их также называют триацилглицеринами) и покидают печень в виде липопротеиновых комплексов. От сладких напитков с фруктозой концентрация триглицеридов в плазме крови растет быстрее и дольше держится на высоком уровне, чем от напитков, содержащих глюкозу. Неконтролируемый метаболизм фруктозы при высоком ее потреблении приводит к повышенному уровню триглицеридов в крови и отложению жиров в висцеральной жировой ткани (ткани, окружающей внутренние органы).
Задача адипоцитов, клеток жировой ткани, в том и состоит, чтобы хранить жиры, там же при необходимости происходят их деградация и синтез. Но от избытка жирных кислот адипоциты буквально распирает, и они усиливают секрецию адипокинов — гормонов жировой ткани. Их несколько, и функции у них разные, в том числе они повышают кровяное давление, влияют на образование новых сосудов, вызывают воспаление и инсулиновую резистентность, ухудшают работу почек. Клетки, перегруженные жирными кислотами, страдают от окислительного стресса и инсулиновой резистентности. Единственный адипокин, синтез которого в увеличенных клетках жировой ткани снижается, это адипонектин, участвующий в регуляции уровня глюкозы и расщеплении жирных кислот. Когда уровень адипонектина падает, концентрация глюкозы в крови растет, и сочетание этих признаков указывает на риск развития диабета-2. На работе почек низкий уровень адипонектина тоже сказывается отрицательно.
Избыток жиров приводит к гибели адипоцитов, их смерть также вызывает воспаление. Вслед за адипоцитами липиды начинают откладываться в печени и мышцах. Ожиревшие органы плохо воспринимают сигналы инсулина, глюкоза в них не поступает, клетки голодают.
А еще фруктоза препятствует нормальной дифференцировке адипоцитов. Механизм этого эффекта не вполне ясен.
Избыток триглицеридов вызывает дисфункцию эндотелия. Эндотелий отделяет стенки артерий от элементов крови и очень важен для поддержания сосудистого гомеостаза. Частицы липидов низкой плотности из кровяного русла вторгаются в эндотелий и окисляются, вызывая воспаление и риск развития сердечно-сосудистых заболеваний.
Значительной биологической активностью обладает и мочевая кислота, побочный продукт метаболизма фруктозы. Она в том числе стимулирует экспрессию КНК и непосредственно вызывает дисфункцию адипоцитов.
Мочевая кислота влияет на синтез некоторых биологически активных веществ, выделяемых адипоцитами, и таким образом может воздействовать на регуляцию энергетического баланса, метаболизм липидов, чувствительность к инсулину, иммунный ответ, ангиогенез, состояние эндотелия, артериальное давление, свертывание крови и острое воспаление.
Одним из доказательств вредного воздействия мочевой кислоты служит тот факт, что аллопуринол — препарат, снижающий концентрацию мочевой кислоты в крови, улучшает состояние крыс, питающихся фруктозой, в том числе нормализует давление, содержание триглицеридов и инсулина в крови, смягчает инсулиновую резистентность и заболевание микрососудов почек.
А еще аллопуринол улучшает функционирование эндотелия, также подверженного разрушительному воздействию мочевой кислоты. Она вызывает в клетках эндотелия образование активных форм кислорода и окислительный стресс, который усиливает воспаление, индуцирует агрегацию тромбоцитов и подавляет синтез оксида азота, расширяющего сосуды. Невозможность достаточно увеличить просвет сосудов вызывает гипертензию. При нехватке NO капилляры мышц сужены настолько, что ограничивают доступ инсулина и, следовательно, препятствуют поступлению глюкозы в клетки. Возможно, именно дисфункция эндотелия и обеспечивает связь между гипертензией и инсулиновой резистентностью.
Многие эффекты мочевой кислоты доказаны в экспериментах на мышах и при клинических исследованиях. Но чтобы разобраться в механизмах ее действия, работу необходимо продолжать.
Лабораторные, клинические и эпидемические исследования последних лет привели многих ученых к убеждению, что именно усиленное потребление фруктозы, отмечаемое в последние десятилетия, ответственно за гиперлипидемию, высокое кровяное давление, высокое содержание глюкозы в крови, склонность к образованию тромбов и воспалительным реакциям, а также связано с сердечными и почечными нарушениями и повинно в эпидемии сахарного диабета-2 (рис. 3). Вслед за учеными фруктозу признали вредной и популярные издания, некоторые даже пишут, что лучше есть жир, чем фруктозу.