Осторожно, фруктоза!
Исследователи высшей технической школы Цюриха, работающие под руководством профессора Вильгельма Крека (Wilhelm Krek), расшифровали неизвестный до сих пор молекулярный механизм, запускаемый фруктозой и потенциально способный привести к гипертрофии сердца и развитию сердечной недостаточности.
Помимо того, что фруктоза входит в состав обычного столового сахара – сахарозы (дисахарида, молекулу которого составляют два моносахарида – глюкоза и фруктоза), в чистом виде она является одним из наиболее популярных подсластителей, очень часто входящих в состав продуктов, лежащих в супермаркетах на полках так называемого «здорового питания». Некоторое время назад фруктоза приобрела большую популярность в пищевой промышленности, так как считалась менее вредной, чем глюкоза. В отличие от глюкозы, фруктоза практически не повышает уровень глюкозы в крови и секрецию инсулина. Это позволяет избежать считающихся вредными для здоровья резких повышений уровня инсулина в ответ на употребление большого количества сладостей. Кроме этого фруктоза имеет более сладкий вкус, чем сахароза.
Однако в последствии была обнаружена «другая сторона медали»: печень очень эффективно перерабатывает фруктозу в жир. Поэтому у употребляющих большое количество фруктозы людей со временем часто развивается ожирение, повышенное артериальное давление, дислипидемия, жировое перерождение печени и резистентность тканей к инсулину. Включающее все эти симптомы состояние известно как метаболический синдром.
В своем новом исследовании авторы вскрыли новый, еще более опасный побочный эффект употребления фруктозы. Оказалась, что этот углевод запускает неконтролируемый рост сердечной мышцы, что в конечном итоге может приводить к летальной сердечной недостаточности.
Когда у человека повышено артериальное давление, для обеспечения эффективного перекачивания крови по кровеносной системе сердечной мышце приходится увеличиваться в размерах. Растущая сердечная мышца нуждается в большом количестве кислорода. Однако поступающего кислорода недостаточно для адекватного снабжения растущей мышцы, и ее клетки переключаются на альтернативный источник энергии. Вместо аэробного расщепления глюкозы и жирных кислот они пользуются механизмом гликолиза – расщепления сахаров без участия кислорода. Если в такой период сердечная мышца помимо глюкозы получает фруктозу, это может запускать фатальную цепную реакцию.
Авторы продемонстрировали, что в условиях дефицита кислорода в клетках сердца регистрируется присутствие молекулы HIF (hypoxia-inducible factor, фактор, индуцируемый гипоксией). Это соединение является универсальным молекулярным переключателем, вступающим в игру в любой ситуации, характеризующейся патологическим ростом, будь то гипертрофия сердечной мышцы или рак. HIF запускает в клетках сердца продукцию кетогексокиназы-С (KHK-C) – основного фермента в цикле метаболизма фруктозы. Этот фермент имеет высокое сродство к фруктозе и может расщеплять ее с высокой эффективностью. Продукция кетогексокиназы-С также активизирует гликолиз. Так как метаболизм глюкозы не имеет механизма регуляции через обратную связь, это запускает порочный круг, способный привести к развитию сердечной недостаточности.
Для изучения этого механизма авторы использовали не только мышиные модели, но и образцы ткани пациентов с патологическим увеличением сердца, сопровождающимся уменьшением просвета аортального клапана, полученные при проведении хирургических операций на сердце. Для клеток этих образцов действительно было характерно повышенное содержание фактора, индуцируемого гипоксией, и кетогексокиназы-С. В мышиной модели хронически повышенного артериального давления исследователи инактивировали фермент кетогексокиназу, что действительно ингибировало процесс разрастания сердечной мышцы.
Еще одним немаловажным фактором является то, что в организме содержится фермент кетогексокиназа-А, отличающийся от кетогексокиназы-С только низким сродством к фруктозе. Эти ферменты кодируются одним и тем же геном, а их различие обусловлено альтернативным сплайсингом (разрезанием и сшиванием) информационной РНК (иРНК), происходящим после транскрипции («перевода» информации соответствующего гена в последовательность нуклеотидов РНК). В зависимости от потребностей клетки на одном и том же гене формируется иРНК, обеспечивающая синтез одного из ферментов.
В нормальных условиях клетки печени производят преимущественно кетогексокиназу-С, тогда как клетки других органов – практически исключительно кетогексокиназу-А. В своей работе авторы впервые показали, что даже такой орган, как сердце, под действием патогенных стрессорных факторов способен продуцировать кетогексокиназу-С, являющуюся более эффективным из двух ферментов. Для этого фактор, индуцируемый гипоксией, активирует фактор сплайсинга SF3B1. Эта молекула часто имеет генетически обусловленные изменения в клетках многих типов рака, что указывает на возможную взаимосвязь между злокачественным ростом и фруктозой.
Большое количество фруктозы добавляется во многие продукты питания и безалкогольные напитки. В США за счет активного использования в пищевой промышленности богатого фруктозой кукурузного сиропа употребление фруктозы на душу населения (включая младенцев) в период с 1970 до 1997 возросло с 230 граммов до более чем 28 килограммов (!) в год (в день, соответственно, около 75 г, три столовых ложки).
В то же время авторы уверяют, что ежедневное употребление адекватного количества фруктов не только безопасно, но и полезно для здоровья. Помимо фруктозы фрукты содержат множество важных микроэлементов, витаминов и пищевых волокон. Однако, по возможности, следует избегать употребления сладких безалкогольных напитков и соков, а также готовых продуктов, содержащих большое количество сахара или чистой фруктозы.
Статья Mirtschink P. et al. HIF-driven SF3B1 induces KHK-C to enforce fructolysis and heart disease опубликована в журнале Nature.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
23.06.2015