Посетете за още свързани статии на адрес Вестник за терапия за затлъстяване и отслабване

рискове

Фруктозата е монозахарид, който се съдържа главно в плодовете, зеленчуците ипчелен мед [1]. Често се консумира в човешката диета, но дневният прием се е увеличил през последните 40 години поради индустриалното му производство [2]. Високо фруктозен царевичен сироп (HFCS), наричан още глюкоза или фруктозен сироп, се използва като подсладител в много продукти като сладкиши, сладкиши и напитки. Консумацията на фруктоза като единично хранително вещество е рядка и усвояването й намалява поради високото съдържание на фибри в естествените й източници. Химичните структури на глюкозата и фруктозата са представени на фигура 1.

Основният източник на фруктоза в диетата на човека е захарозата или HFCS, която се състои от фруктоза и глюкоза в различни съотношения, като HFCS 55, показваща 55% фруктоза [1,2]. Тези подсладители са предпочитани в хранителната промишленост, тъй като са много по-евтини и имат по-добри функционални характеристики.

Абсорбция на фруктоза и метаболизъм

Фруктозата или от естествените източници, или HFCS се транспортира през чревния епител чрез улеснения транспортер на глюкоза GLUT5 на ентероцитите [8]. Фруктозата в клетката се транспортира чрез кръв чрез GLUT2, разположен на базолатералната повърхност на ентероцити. GLUT2 е Na + зависим, докато GLUT5 е Na + независим и Km на GLUT5 за фруктоза е приблизително 10 пъти по-нисък от GLUT2 [9,10]. GLUT2 не е конститутивно разположен върху тази мембрана, но се съобщава, че е временно регулиран от глюкоза [8]. Счита се, че набирането на GLUT2 към мембраната на четката на човека е важна адаптация, когато е изложено на високи дози фруктоза [11]. GLUT5 се открива в тънките черва, бъбреците, сърцето, скелетните мускули и мозъка и в плазмените мембрани на адипоцитите [12].

Фруктозата в кръвта се транспортира до черния дроб, където основно се метаболизира. В мускулите и бъбрецитеs, фруктозата може да бъде фосфорилирана от хексокиназа като основен път, но в черния дроб фруктозата се метаболизира от фруктокиназа във фруктоза-1-фосфат, който се превръща в глицералдехид и дихидроксиацетон фосфат (DHAP) от фруктоза-1-фосфат алдолаза (алдолаза Bld ). DHAP се превръща в глицералдехид-3-фосфат (GA3P) чрез триозна фосфатна изомераза. Глицералдехидът се фосфорилира от АТФ и триозна киназа до GA3P. Следователно и двата продукта на фруктозна хидролиза навлизат в гликолитичния път като GA3P [10] (Фигура 2).

Глюкозата и фруктозата се усвояват през гликолиза, глюконеогенеза, гликогенолиза, цикъл на трикарбоксилна киселина, цикъл на Кори, път на пентоза фосфат и пътища на липиден синтез [1]. След попадане в клетките, глюкозата се фосфорилира до глюкозо-6-фосфат от хексокиназа/глюкокиназа, която допълнително се превръща във фруктоза-6-фосфат чрез изомеразен ензим. Критичният ензим фосфофруктокиназа 1 (PFK-1) фосфорилира фруктоза-6-фосфат до фруктоза 1,6-бисфосфат, което е стъпката, ограничаваща скоростта при гликолиза. Алдолаза А действа върху фруктоза 1,6-бисфосфат, за да произведе GA3P и DHAP, които допълнително се метаболизират в пируват. Метаболизмът на фруктозата заобикаля ензима PFK-1, който упражнява много значителен контрол върху целия метаболизъм. Фруктозата се метаболизира много по-бързо от глюкозата. С консумацията на големи количества фруктоза, синтез на GA3P и DHAP, следователно ацетил-КоА ще бъде увеличен, благоприятстващ липидната биосинтеза в черния дроб.

Глюкозата е основното гориво, използвано за производство на енергия в човешкото тяло и почти всички клетки могат да използват глюкозата, но метаболизмът на фруктозата се различава от метаболизма по няколко начина. Глюкозата навлиза в клетките чрез инсулинозависими (GLUT 4) механизми в мастен тъкани и скелетни мускули, докато транспортирането на фруктоза не зависи от инсулина (GLUT5). Инсулинът увеличава броя на транспортерите на глюкоза в клетъчните мембрани, което влияе върху транспорта на глюкоза в клетките. Фруктозата не предизвиква отделяне на инсулин от бета-клетките на панкреаса, тъй като им липсва фруктокиназа.

Консумация на фруктоза и метаболитни заболявания

Посочва се, че консумацията на HFCS понастоящем представлява 40% от всички добавени калорични подсладители [13]. Консултативният комитет по диетичните насоки предлага, че максималното ниво на прием от 25% или по-малко от общата енергия трябва да се консумира от добавени захари, според техния доклад от доклада им, публикуван през юни 2010 г. относно Диетичните насоки за американците 2010 [14]. През 2008 г. Vos et al. [15] изследва моделите на хранителна консумация на фруктоза чрез 24-часови диетични записи сред деца и възрастни в САЩ с общ брой проби от 21 483. Това проучване е третото национално проучване за здравни и хранителни изследвания и те съобщават, че консумацията на фруктоза се оценява в диапазона от 38-73 g/ден със средна стойност 55 g/ден, еквивалентна на 10% от общия калориен прием и фруктоза консумацията е била най-висока сред юношите на 73 g/ден, което представлява 12% от общите калории [15].

Систематичен преглед и мета-анализ на проспективни кохортни проучвания, осигуряващи общо 2 502 357 човеко-години проследяване, бяха предприети от Jayalath et al. [16], за да се определи количествено връзката между приема на захар, съдържаща фруктоза, и инцидента хипертония. Средният прием на фруктоза е 5,7-6,0% обща енергия в най-ниския квинтил и 13,9-14,3% обща енергия в най-високия квинтил и резултатите не показват връзка между приема на захар, съдържаща фруктоза, и хипертонията, където фруктозата представлява до 14% от общата енергиен прием [16]. Предлагат се само две 355 ml безалкохолни напитки, които да доставят до 50 g/фруктоза (200 kcal), което съставлява повече от 10% от енергийните нужди за жена със средно тегло, като се проверява значимостта на консумацията на фруктоза и свързания с това енергиен прием на американска диета [17].

Първоначално се смяташе, че фруктозата е благоприятна за пациенти с диабет поради ниския гликемичен индекс, но в зависимост от наблюденията, че хронично високата консумация на фруктоза при гризачи води до инсулинова резистентност, затлъстяване, захарен диабет тип 2 и високо кръвно налягане, тя беше премахната от болничните протоколи [18]. Stanhope et al. [19] съобщава, че консумацията на подсладени с фруктоза напитки увеличава висцералното мастно отлагане и de novo липогенезата, произведени дислипидемия, и намален глюкозен толеранс/инсулинова чувствителност при по-възрастни мъже и жени с наднормено тегло/затлъстяване, но консумацията на подсладени с глюкоза напитки при същите съотношения не е причинила такива ефекти [19]. Съществуват данни за метаболитните и ендокринните ефекти на хранителната фруктоза, които предполагат, че повишената консумация на фруктоза може да бъде вредно и по отношение на телесното тегло [17].

Смята се, че метаболизмът на фруктозата, заобикаляйки стъпките за регулиране на обратната връзка в метаболитния път на глюкозата, води до увеличаване на синтеза на мастни киселини и допринася за причините за затлъстяването [1]. Катализираната реакция PFK-1 е от решаващо значение за цялостното регулиране на производството и потреблението на АТФ. Тъй като метаболизмът на хипоталамусната фруктоза също заобикаля тази важна регулаторна стъпка, нейният метаболизъм много бързо изчерпва АТФ в хипоталамуса и това изчерпване на АТФ води до увеличаване на АМФ, което също има важни ефекти върху целия метаболизъм, както и върху хормоналния контрол на приема на храна. Фруктозата не повишава инсулина и лептин или потискат грелина, което предполага ендокринен механизъм, чрез който индуцира положителен енергиен баланс [20]. Тъй като производството на лептин се регулира от инсулин, консумацията на фруктоза също намалява концентрациите на циркулиращ лептин и понижените циркулиращи лептин и инсулин след висока консумация на фруктоза в храната могат да увеличат вероятността от наддаване на тегло [17].

Фруктозата незабавно се превръща във фруктоза-1-фосфат от ензима фруктокиназа, вътреклетъчният фосфат на хепатоцита се изчерпва, което води до активиране на ензима аденозин монофосфат (AMP) деаминаза-1, който превръща аденозин фосфатните продукти на разграждането в клетъчните отпадъци продукт пикочна киселина [21,22]. Фруктозата е уникална сред захарите, тъй като бързо причинява изчерпване на АТФ и увеличава както генерирането, така и отделянето на пикочна киселина. Експерименталните данни поддържат връзка между приема на фруктоза, хиперурикемията и увеличаването на кръвно налягане. Пикочната киселина се експресира, за да инхибира ендотелната синтаза на азотен оксид (eNOS), причинявайки намаляване на азотния оксид (NO) и допринасяйки за хипертония [23]. Голямата консумация на подсладена захар се посочва като свързана с по-високи нива на пикочна киселина в серума и съответно с по-високо систолично кръвно налягане [24,25].

В редица проучвания върху животни високата консумация на фруктоза е свързана с няколко патологии. Доказано е, че храненето с фруктоза променя моделите на генна експресия при плъхове [26], променя факторите на ситост в мозъка на плъхове [27], увеличава възпалението при плъхове [28], увеличава реактивните кислородни видове при плъхове [29] и порталните концентрации на ендотоксин при мишки [30].

Също така скорошни проучвания при хора показват, че високата диетична фруктоза води до Безалкохолна мастна чернодробна болест и увеличен синтез на ново-триглицериди, базиран на анализ на хормонално регулирани липидни пътища в черния дроб [31]. Високата консумация на фруктоза също се означава, че променя моделите на генна експресия при здрав човек [32] Съобщава се, че високите хранителни нива на фруктоза повишават серумните триглицериди и причиняват определени метаболитни заболявания, затлъстяване и наддаване на тегло [33]. Значителна връзка между фруктозата малабсорбция и доза фруктоза е докладвана от Jones et al. [8]. За по-малките деца се означава, че имат намалена способност да абсорбират фруктоза, особено дори малки количества плодови сокове с високо съдържание на фруктоза [8]. Фруктозата, която не се абсорбира в тънките черва, достига до дебелото черво, където се метаболизира от чревната флора, в резултат на което се получава водород. Представени са и някои епидемиологични и експериментални данни, подкрепящи връзката между повишената хранителна фруктоза и риска от рак [34,35].

Когато се вземат предвид данните, получени от проучвания върху животни и хора, все още съществуват следните възможни рискове от висока консумация на фруктоза:

Натрупване на фруктоза-1-фосфат и токсичност за хепатоцитите, инхибиране на метаболитните ензими

Намаляване на фосфатните басейни, изчерпване на АТФ, което води до активиране на AMP ензима и производство на пикочна киселина, което води до хиперурикемия и повишаване на кръвното налягане, причиняващо хипертония.

Преминат инсулинов контрол върху метаболизма, водещ до намалена хормонална регулация на метаболизма и ситост, тъй като фруктозата не повишава инсулина и лептина или потиска грелина.

Бърз метаболизъм на фруктоза-1-фосфат до DHAP и GA3P, което води до увеличаване на производството на пируват и ацетил-КоА, което допълнително води до липидна биосинтеза.