ФРУКТОЗА* (FRUCTOSUM*)
фруктоза (C6H12O6) є кетогексозою, що відрізняється від глюкози наявністю кетогрупи в положенні 2 вуглецевого ланцюга. Фруктоза є сильнішим підсолоджувачем, ніж сахароза або глюкоза. Міститься у фруктах і овочах.
На відміну від глюкози, фруктоза не може бути безпосередньо використана як джерело енергії клітинами людського тіла і повинна спочатку бути перетворена на глюкозу, лактат або жирні кислоти в печінці, кишечнику та нирках. Через цей специфічний двоступінчастий метаболізм частина енергії споживається у внутрішніх органах для перетворення фруктози в інші субстрати, що призводить до нижчої чистої енергетичної ефективності фруктози порівняно з глюкозою.
Після прийому внутрішньо фруктоза метаболізується або в травному тракті (до 30%), або в печінці. Концентрація фруктози в плазмі крові зазвичай становить близько 0,04–0,2 ммоль/л, може різко збільшуватися (до 10 разів) після вживання фруктози і повертатися до рівня натще протягом 2 год. Цей швидкий кліренс значною мірою опосередкований ефективною екстракцією фруктози печінкою. Здатність кишечнику поглинати фруктозу є насичуваною, а здатність здорової дорослої людини засвоювати вільну фруктозу коливається від менше ніж 5 г до 50 г.
Фруктоза, на відміну від глюкози, проникає в ентероцити інсулінонезалежним механізмом через високоспецифічний переносник фруктози GLUT5, розташований на апікальному полюсі ентероциту, звідки надходить в портальну венозну циркуляцію. Більшість фруктози, абсорбованої в кишечнику, поглинається гепатоцитами завдяки інсуліннезалежному транспортеру GLUT2 і метаболізується.
На відміну від глюкози, метаболізм якої тонко регулюється, фруктоліз є потенційно необмеженим. В результаті утворюється велика кількість субстрату, який використовується у різних метаболічних шляхах (гліколіз, глікогенез, глюконеогенез, ліпогенез, окисне фосфорилювання) відповідно до клітинних потреб. В організмі людини фруктоза перетворюється на глюкозу при помірному споживанні (≤1 г/кг маси тіла). Високе споживання фруктози призводить до сильної індукції GLUT5, але не GLUT2, таким чином збільшуючи концентрацію фруктози та катаболізм у цитозолі епітеліоцитів кишечнику.
Фруктоза, не метаболізована в кишечнику та печінці, циркулює в крові і може, хоч і в невеликій кількості, досягати головного мозку. Транспортери фруктози та ферменти, що метаболізують фруктозу, присутні в нейронах та гліальних клітинах.
В організмі ссавців також відбувається синтез фруктози. Сім’яні пухирці, гепатоцити та клітини яєчників експресують альдозоредуктазу та сорбітолдегідрогеназу, за допомогою яки синтезують фруктозу з глюкози.
первинними метаболітами та побічними продуктами фруктолізу в печінці є глюкоза, лактат, вільні жирні кислоти, ЛПДНЩ, сечова кислота та метилгліоксаль, які можуть порушувати функцію позапечінкових тканин та інших органів. Метаболізм фруктози викликає виснаження вмісту АТФ, що спричиняє запальну реакцію та окиснювальний стрес.
Фруктоза, що вводиться per os, стимулює вегетативні та ендокринні реакції, знижуючи продукцію інсуліну підшлунковою залозою. До того ж, вживання фруктози, на відміну від споживання глюкози, призводить до посилення відчуття голоду та бажання поїсти, оскільки знижує рівень лептину та глюкагоноподібного пептиду 1 і підвищує рівень греліну в сироватці крові.
Крім несприятливого впливу фруктози на масу тіла, вважається, що вона також негативно впливає на метаболізм за рахунок накопичення субстрату в печінці, що призводить до ліпо- і глюконеогенезу.
Дієта, збагачена фруктозою, змінює склад коротколанцюгових жирних кислот у кишечнику, викликаючи надмірне вироблення бутирату, ацетату або пропіонату кишковою мікробіотою, тим самим підвищуючи синтез ацетил-КоА з ацетату, що сприяє ліпогенезу.
Метаболізм фруктози призводить до утворення дигідроксиацетонфосфату та гліцеральдегід-3-фосфату, які в процесі гліколізу розщеплюються до пірувату. Оскільки механізм зворотного зв’язку, який регулює метаболізм фруктози, відсутній, відбувається накопичення субстрату ацетил-КоА, що перевищує можливості цитратного циклу. Надлишок цитрату служить субстратом для ліпогенезу de novo.
Ендогенний синтез фруктози та метаболіти поліолів вважаються ключовими у розвитку діабетичних мікросудинних ускладнень.
Токсичні кінцеві продукти глікування, які утворюються внаслідок метаболізму фруктози, ймовірно відіграють роль в процесі старіння; у патогенезі судинних, ниркових та очних ускладнень цукрового діабету; у розвитку атеросклерозу. Вживання фруктози може призвести до підвищення АТ, рівня сечової та молочної кислот. Фруктоза у печінці перетворюється на фруктозо-1-фосфат із споживанням АТФ. АДФ, що утворився, розщеплюється до сечової кислоти, яка інгібує ендотеліальну NO-синтазу, викликаючи тим самим розвиток ендотеліальної дисфункції. Довготривале вживання фруктози може стимулювати синтез пуринів, сприяючи виробленню сечової кислоти з ксантину, що призводить до накопичення її у гепатоцитах та підвищує ризик подагри. Особи з АГ, гіперінсулінемією, гіпертригліцеридемією, інсулінонезалежним цукровим діабетом або в період постменопаузи більш сприйнятливі до цих побічних ефектів фруктози, ніж здорові молоді люди.
Споживання фруктози, навіть короткострокове, може впливати на функцію та здоров’я головного мозку, сприяючи нейрозапаленню, мітохондріальній дисфункції та окиснювальному стресу.
Фруктоза також вважається основною причиною виникнення симптоматики у деяких пацієнтів із хронічною діареєю або іншими функціональними порушеннями кишечнику.
фруктоза легко утворює комплекси з іонами металів і, отже, може модулювати кишкову абсорбцію та біодоступність мінералів.
при прийомі надмірної кількості (понад 50 г) неабсорбована фруктоза може створювати осмотичне навантаження на дистальний відділ тонкої кишки та товсту кишку. До того ж фруктоза може служити субстратом для бактеріального бродіння, що призводить до утворення газу (водень, метан та вуглекислий газ) та інших бактеріальних метаболітів, які можуть впливати на перистальтику кишечнику та викликати абдомінальний біль та здуття живота.
Надмірне споживання фруктози сприяє окиснювальному стресу, запаленню, підвищенню рівня сечової кислоти в сироватці крові, гіпертригліцеридемії, підвищенню систолічного АТ і резистентності до інсуліну, які пов’язані з розвитком або посиленням ожиріння, цукрового діабету та неалкогольної жирової хвороби печінки.
Надмірне споживання фруктози може погіршити синаптичну пластичність та когнітивні функції, сприяти запуску механізмів, пов’язаних із нейродегенерацією.
Додаткова кількість фруктози метаболізується мікробіотою товстої кишки. Метаболіти, що утворилися, стають джерелом енергії для бактерій і впливають на середовище кишечнику. Таким чином фруктоза може сприяти розвитку дисбіозу за рахунок збільшення кількості Bacteroides, Proteobacteria, Enterobacteria, Escherichia, Blautia і Bacteroides fragilis при зменшенні Actinobacteria, Akkermansia, Verrucomicrobia, Coprococcus eutactus і Lactobacillus.
Споживання великої кількості фруктози викликає дисфункцію епітеліального бар’єру кишечнику — знижує експресію білку щільних контактів 1, молекул міжклітинної адгезії, оклюдину, клаудину, β-катеніну та E-кадгерину. Через збільшення проникності кишечнику токсичні бактеріальні метаболіти, зокрема ліпополісахариди, можуть проникати до кровотоку з розвитком метаболічної ендотоксемії.