Статьи

Ужель та самая фруктоза?

Поддержка Газеты

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.

Не стоит спешить с выводами
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.


В создавшейся ситуации медики просто обязаны предложить какой-то выход. Идеальным решением было бы свести к минимуму содержание фруктозы в пищевых продуктах, но идеал, как известно, недостижим. Значит, будем лечиться. Спектр теоретических возможностей широк. Можно подобрать препараты, регулирующие активность КНК; ограничить доступ фруктозы в клетки (для этого надо каким-то образом заблокировать белки-транспортеры фруктозы, с помощью которых она попадает из крови в гепатоциты); использовать препараты, снижающие влияние фруктозной диеты на диабет и инсулиновую резистентность (такие есть). Получается, что человечество стоит перед выбором: либо пить только молоко и воду, либо, сохранив в меню привычные сладкие напитки и калорийные сладости, заедать их таблетками.

Однако у фруктозы есть немало защитников, точнее, противников ее шельмования, которые призывают не торопиться с выводами. Они напоминают, что в повседневной жизни фруктоза поступает в организм не в чистом виде, а вместе с другими углеводами и активно участвует в общем углеводном обмене. Она контролирует активность гексокиназы, основного фермента метаболизма глюкозы, благодаря чему регулирует потребление глюкозы в печени и синтез гликогена. Присутствуя в пище в небольших количествах, она повышает толерантность к глюкозе. Нельзя сбрасывать со счетов и то обстоятельство, что от 30 до 50% попавшей в гепатоциты фруктозы превращается в глюкозу (см. рис. 2).

Проанализировав биохимические процессы, происходящие в разных частях клетки (митохондриях и цитозоле), исследователи пришли к выводу, что действие чистой фруктозы нельзя сравнить с эффектом обоих сахаров. Возможно, нормальный метаболизм фруктозы требует присутствия глюкозы. Основные источники фруктозы, сахар и сироп, содержат значительное количество глюкозы, исключительно фруктозная диета существует только в экспериментальных условиях. Причем в этих экспериментах фруктозу обычно вводят в организм в количествах, существенно превышающих ее содержание в высококалорийной диете.

Вообще, методики, которыми пользуются обвинители глюкозы, вызывают серьезные нарекания у ее защитников. Значительную часть результатов исследователи получили на культурах клеток, в экспериментах с грызунами, которых все-таки нельзя назвать идеальной биохимической и физиологической моделью человека, и в ходе эпидемиологических исследований. Обобщать результаты этих исследований трудно, поскольку они различаются дизайном и длительностью и к тому же не дают возможности порознь оценить специфические эффекты фруктозы и глюкозы, отделить их от эффекта сахаров вообще. Чтобы проанализировать действие каждого из сахаров в чистом виде, исследовать практически не изученное влияние низких концентраций фруктозы, установить безопасные пороги потребления фруктозы и глюкозы, необходимы тщательно продуманные клинические испытания, а их пока крайне мало. Справедливости ради отметим, что большинство «антифруктозных» научных публикаций указывает на необходимость дальнейших исследований, поэтому единогласный приговор фруктозе научное сообщество не вынесло.

Люди часто склонны то ополчаться на какой-нибудь продукт (ни крошки холестерина, ни капли алкоголя), то видеть в нем панацею. Однако не стоит оценивать пищевые продукты в терминах «хороший» и «плохой». В вопросах питания, как и во всяком деле, важно соблюдать меру. Создание запасов жира или гликогена — абсолютно нормальные биохимические реакции, равно как и участие фруктозы в этих процессах. Другое дело, если мы едим углеводы постоянно и в избытке. Их ограниченное потребление вкупе с физической активностью — лучшая стратегия борьбы с ожирением, диабетом и метаболическим синдромом, одобренная научным сообществом. Обратите внимание, речь идет об углеводах вообще, а не о фруктозе и даже не о сахаре. В некоторых случаях пациентам с диабетом-2 удаление крахмала из рациона помогало лучше, чем воздержание от сахара.


В этой статье аргументы противников фруктозы и их оппонентов изложены по необходимости кратко и неподробно. Сомнений в добросовестности ученых нет, основная проблема заключается в том, что достоверных исследований очень мало, и это обстоятельство не позволяет пока решить, действительно ли фруктоза враг человека.

Литература:
1. Z. Khitan, D. H. Kim. Fructose: A Key Factor in the Development of Metabolic Syndrome and Hypertension // Journal of Nutrition and Metabolism, 2013, doi: 10.1155/2013/682673.
2. R. D. Feinman, E. J. Fine. Fructose in perspective // Nutrition & Metabolism, 2013, 10:45, doi: 10.1186/1743-7075-10-45.
3. G. Jia, A. R. Aroor, A. T. Whaley-Connell, J. R. Sowers. Fructose and Uric Acid: Is There a Role in Endothelial Function? // Current Hypertension Reports, 2014, 16, 434, doi: 10.1007/s11906-014-0434-z.





Наталья Резник
«Химия и жизнь» №3, 2016

Рис. - Возможное влияние избытка фруктозы на здоровье («Химия и жизнь» №3, 2016)


Источник: http://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/433206/Fruktoza_vrag_cheloveka