Ce este fructoza (zahărul din fructe) și ce efect are asupra organismului uman?

Au fost elucidate numeroase elemente ale relației dintre fructoză și obezitate, dislipidemie, rezistență la insulină, hiperuricemie, sindrom metabolic și risc cardiovascular. Pe baza rezultatelor acestor studii, există suficiente dovezi ale necesității de a reduce la minimum conținutul de fructoza liberă în băuturi și alimente și pentru a reduce consumul de fructoză liberă, ceea ce, desigur, nu se aplică fructelor.

Ce este fructoza (zahărul din fructe) și unde se găsește?

Fructoza sau zahărul din fructe este o monosaharidă simplă, un izomer al glucozei, care se găsește într-o varietate de alimente fie liber, fie în combinație cu glucoza, ca parte a dizaharidei zaharoză. Din punct de vedere chimic, este o polihidroxicetonă cu 6 atomi de carbon care formează două structuri inelare în soluție apoasă. La echilibru, proporția de D-fructofuranoză este de 30 %, iar proporția de D-fructopiranoză este de 70 %. Din punct de vedere nutrițional, fructoza a fost considerată o monosacaridă normală, benefică chiar și pentru diabetici. Cu toate acestea, cercetările din ultimele un deceniu și jumătate până la două decenii au schimbat acest punct de vedere. Prin urmare, merită să investigăm prezența fructozei în alimentația noastră, aportul său, metabolismul său și orice consecințe asupra sănătății care pot fi asociate cu fructoza.

Fructoza în alimentația noastră

Sursele naturale de fructoză sunt fructele și mierea. Adăugarea de zaharoză este justificată deoarece 50 % din aceasta este eliberată în timpul digestiei, dar efectul fiziologic al acesteia nu este același cu cel al fructozei libere. Cu un consum modest de fructe și un consum și mai modest de miere, nu avem prea multe. Cu toate acestea, în ultimii ani, siropul de porumb cu un conținut ridicat de fructoză a fost utilizat pe scară largă ca îndulcitor. Amidonul de porumb hidrolizat, care conține 35 % glucoză, este tratat enzimatic pentru a transforma glucoza în fructoză. În băuturile răcoritoare, se utilizează de obicei sirop de fructoză de 55 %, aproximativ 60 %, în timp ce în alte alimente se utilizează 42 %. O altă soluție sau sirop care este, de asemenea, utilizat în mod obișnuit pentru îndulcire este zahărul invertit, adică zahărul din sfeclă tratat cu acid sau cu enzima invertază. Soluția conține 3-50 % zahăr invertit, iar siropul conține mai mult de 50 % zahăr invertit cu proporții egale de glucoză și fructoză (3).

Absorbția fructozei

Fructoza tinde să fie slab absorbită pe cont propriu, dar procesul este facilitat de glucoză și anumiți aminoacizi (L-alanină, L-glutamină, L-fenilalanină, L-prolină) (4). Transportul fructozei în enterocite este facilitat la marginea celulei care mărginește lumenul intestinal, la marginea în perie. Fructoza singură este destul de slab absorbită, dar procesul este facilitat de glucoză și anumiți aminoacizi (L-alanină, L-glutamină, L-fenilalanină, L-prolină) (4). Fructoza este transportată în enterocite de către proteina GLUT5, care acționează la marginea lumenului intestinal, la marginea în perie a celulei, deși se consideră că procesul este activ sub influența gradientului de concentrație chiar și fără această proteină. Proteina GLUT5 este codificată de gena SLC2A5 (5, 6). Aceeași genă controlează, de asemenea, sinteza proteinei GLUT2, care este responsabilă de intrarea fructozei și glucozei din celule în fluxul sanguin și, prin urmare, este localizată pe partea bazală a enterocitelor. Absorbția fructozei este facilitată în principal de glucoză atunci când aceasta este prezentă în cantități egale. Facilitarea este un fenomen specific, deoarece o altă proteină, GLUT1, este responsabilă de transportul glucozei (și galactozei, ca să nu mai vorbim de ionii de sodiu). Genele care codifică GLUT5 și GLUT1 sunt, de asemenea, identice. În funcție de conținutul de fructoză din alimentație, se pot consuma 5-50 g de fructoză pe zi.

Metabolismul fructozei

În ficat, fructoza este fosforilată de fructokinază (fructoză-1-fosfat), care intră în procesul glicolitic la nivelul triosei fosfat sub formă de fosfat de dihidroxiacetonă și gliceraldehidă-3-fosfat. Prin urmare, fructoza ocolește punctul de control al fosfofructokinazei care acționează asupra glucozei și provoacă inhibarea feedback-ului prin citrat și ATP, limitând continuarea metabolismului glucozei. Datorită acestei diferențe, fructoza poate fi o sursă nereglementată de glicerol-3-fosfat și acetil-coenzimaA, care duce la formarea VLDL și promovează lipogeneza. Glucoza stimulează, de asemenea, producția de insulină în pancreas, în timp ce fructoza nu o face. O dietă bogată în fructoză poate reduce concentrațiile plasmatice de insulină și leptină la 24 de ore, dar crește nivelurile de triacilgliceride la post și nu atenuează principalul hormon de stimulare a apetitului, grelina (7).

Consumul de fructoză este în creștere rapidă

În Statele Unite, cantitatea de sirop de fructoză utilizată pentru consumul de zahăr pe cap de locuitor depășea deja cantitatea de zahăr consumată la începutul anilor 2000, în timp ce cantitatea totală de zahăr consumată nu s-a modificat aproape deloc în această perioadă (8). În 1970, la nivel mondial se foloseau 35 de milioane de tone de fructoză, în 1990 erau 55 de milioane, iar în 2000 64 de milioane. Consumul de zahăr a crescut de la 70 de milioane de tone la 128 de milioane de tone în aceeași perioadă (9).
Conform datelor din US NHANES III (Third National Health & Nutrition Examination Survey) din perioada 1988-1994, întreaga populație studiată a consumat o medie de 54,7 g (38,4-72,8 g) de fructoză, echivalentă cu 10,2 % din aportul energetic zilnic. Adolescenții cu vârsta cuprinsă între 12 și 18 ani au consumat cel mai mult, cu o medie de 72,8 g pe zi, echivalentă cu 12 % din aportul energetic, dar un aport energetic mult mai mare de 15 % a fost constatat la un sfert din grup.
Principalele surse de fructoză pentru copiii cu vârsta cuprinsă între 2 și 5 ani au fost băuturile răcoritoare (27 %), sucurile de fructe și sucurile de fructe integrale (19 % și, respectiv, 10 %) și dulciurile (10 %). În rândul tinerilor între 12 și 18 ani, proporția de băuturi răcoritoare a crescut la 45 %, înainte de a scădea din nou la 29 % în rândul adulților (10). Într-un grup de 1 400 de tineri cu vârste cuprinse între 14 și 15 ani, 32 % din aportul energetic proveneau din zaharuri adăugate, echivalentul a 200 g, iar jumătate din această cantitate, aproximativ 100 g, era reprezentată de fructoză (11).
Nu există date naționale complete privind consumul de fructoză. Cu toate acestea, compoziția alimentelor îndulcite arată că siropul care conține fructoză se găsește în mod regulat atât în produsele naționale, cât și în cele importate.

Fructoza și sănătatea

Trebuie subliniat faptul că consecințele negative ale fructozei asupra sănătății sunt de așteptat numai dacă consumul de fructoză, care se datorează în principal îndulcirii cu fructoză, crește semnificativ. Conținutul natural de fructoză din alimente nu este dăunător, cu excepția obiceiurilor alimentare extreme, astfel încât nu ar trebui să ne gândim la restricționarea consumului de fructe și sucuri de fructe integrale.

Fructoza și dislipidemia, rezistența la insulină

Insulina și leptina sunt elemente importante ale homeostaziei energetice, adică ale reglării pe termen lung a aportului alimentar. Ambele inhibă senzația de foame în sistemul nervos central și cresc consumul de energie prin activarea sistemului nervos simpatic. Insulina are, de asemenea, un efect indirect prin stimularea producției de leptină în țesutul adipos. Insulina este secretată în celulele beta ale pancreasului ca răspuns la glucoză și aminoacizi, precum și la anumiți hormoni gastrointestinali numiți incretine. În schimb, fructoza și grăsimea nu stimulează producția de insulină și, prin urmare, de leptină. Fructoza nu ajunge la celulele beta deoarece acestea nu au practic proteina de transport GLUT5.
Hormonul grelina, care este produs în stomac, crește senzația de foame și reduce arderea grăsimilor. Secreția sa este suprimată de alimente, ceea ce nu este cazul fructozei. Prin urmare, băuturile bogate în fructoză și alte alimente cresc riscul de obezitate și diabet de tip 2. La copii, o porție de băutură zaharoasă poate crește indicele de masă corporală cu 0,25 kg/m2 (12).
Primul semn al unei tulburări metabolice cauzate de fructoză este hipertrigliceridemia postprandială, care este o consecință a lipogenezei de novo de către ficat. Fructoza crește formarea de grăsime în ficat deoarece
(1) evită punctul de reglementare menționat mai sus al fosfofructokinazei,
(2) Ficatul este principalul loc al metabolismului fructozei,
(3) Fructoza activează elementele receptorilor sterolici de legare a proteinei-1c care sporesc expresia genelor implicate în lipogeneză.
Apolipoproteina B100 (ApoB) este esențială pentru încorporarea trigliceridelor în VLDL. Fructoza poate crește concentrația de ApoB cu până la 25 %. Fructoza provoacă o leziune similară ficatului gras alcoolic.
Fructoza este principalul factor care contribuie la obezitatea viscerală. Consumul unei băuturi îndulcite cu zahăr sau fructoză ad libitum a dus la o creștere medie în greutate de 1,5 kg în condiții de testare. Cu toate acestea, studiile CT au arătat că grăsimea intraabdominală s-a acumulat doar la cei care au băut lichide cu conținut de fructoză (13). Acizii grași liberi, care sunt eliberați mai ușor datorită tendinței lipolitice mai pronunțate a grăsimii viscerale, sunt mai susceptibili de a intra direct în ficat și de a contribui la afectarea metabolismului hepatic decât acizii grași din alte țesuturi adipoase ale organismului.
Țesutul adipos visceral este format din celule adipoase mai mari, care sunt mai rezistente la insulină decât celulele mici și produc mai puțină adiponectină, ceea ce duce la reducerea oxidării lipidelor în ficat și la reducerea sensibilității la insulină, deoarece AMP kinaza nu este activată. O consecință a tuturor acestor aspecte este rezistența la insulină, la care contribuie acumularea hepatică de TG. Deoarece ficatul este mai puțin sensibil la insulină, sinteza glicogenului este redusă, iar gluconeogeneza și glicogenoliza sunt crescute.
Rezistența la insulină duce la creșterea producției de VLDL. Se presupune că insulina promovează degradarea apoB prin inhibarea transferului de lipide la apoB, precursorul VLDL, și prin reglarea proteazei responsabile de degradarea apoB.
Nivelurile crescute de VLDL și TG plasmatice sunt asociate cu riscul proaterogen și cardiovascular. Acest lucru se datorează hipertrigliceridemiei postprandiale (observată cu fructoză), concentrațiilor mai mari de lipoproteine reziduale bogate în TG, nu în ultimul rând LDL cu densitate scăzută și HDL reduse (13).
Efectul revitalizant durează până la 12 ore. La bărbații sănătoși, TG la post se poate dubla după 6 zile de dietă cu 25 % fructoză (10).
Consumul excesiv de fructoză este un factor de risc pentru dezvoltarea sindromului metabolic, în care coexistă obezitatea, diabetul de tip 2, dislipidemia și hipertensiunea arterială (14). O doză uriașă de 250 g de fructoză pe zi timp de o săptămână, ceva mai puțin, 216 g timp de 28 de zile, a condus la rezistență la insulină, în timp ce 100 g timp de 4 săptămâni nu. La bărbații de vârstă mijlocie care aveau deja rezistență la insulină, 15 % de fructoză timp de 5 săptămâni au dus la creșterea glicemiei și a nivelului de insulină. Oamenii sunt deosebit de sensibili la fructoză, în timp ce animalele de laborator (de exemplu, șobolanii) sunt mult mai puțin sensibile. Fructoza are un IG relativ scăzut de 23 în comparație cu 100 pentru glucoză (15).

Fructoza și nivelurile ridicate de acid uric

Fructoza este fosforilată în ficat de fructokinază (ketohexokinază), un proces care necesită ATP. Aceasta produce adenozin-5′-difosfat, care este ulterior descompus în adenozin-5′-monofosfat, apoi în inozin-5′-fosfat și, în final, în acid uric. Nivelurile ridicate de acid uric reprezintă un factor de risc pentru bolile cardiovasculare, deoarece reduc disponibilitatea oxidului nitric, care este necesar pentru funcționarea pereților vaselor (endoteliu) și pentru menținerea unei tensiuni arteriale normale. Hiperuricemia este un marker independent al hipertensiunii arteriale, care oferă, de asemenea, informații cu privire la apariția probabilă a rezistenței la insulină, a diabetului de tip 2 și a obezității.
Xantin oxidoreductaza formatoare de acid uric este de asemenea implicată în adipogeneză (7, 15). Fructoza este un factor de risc pronunțat pentru gută. În acest context, fructele cu un conținut ridicat de fructoză (mere, portocale, banane, struguri, pere) pot juca un rol (16).
Deoarece fructokinaza utilizează ATP ca substrat pentru fosforilare, aceasta are consecințe suplimentare. Lipsa de reglare a procesului poate duce la un deficit de ATP, care determină un deficit temporar de ARNm și, ulterior, o întrerupere a sintezei proteinelor și a formării acidului lactic. Administrarea intravenoasă a 50 g de fructoză duce deja la un deficit hepatic de ATP. În plus față de ficat, celulele rinichilor, tractul digestiv și celulele grase conțin, de asemenea, cantități mari de fructokinază și sunt, prin urmare, deosebit de sensibile la efectul de deficit de ATP al fructozei.
Celulele epiteliale ale tubilor renali reacționează la 1 mmol de fructoză cu un răspuns la stres, reducerea ATP și semnale inflamatorii: Aceasta corespunde nivelului din sânge după consumul de fructoză. Creșterea producției de acid uric reflectă deficitul intracelular de ATP care poate fi declanșat de doar 0,5 g/kg greutate corporală de fructoză, în special la copii. Sindromul metabolic, ficatul gras, este adesea explicat printr-un aport de fructoză care depășește de două-trei ori cantitatea permisă. Comparativ cu alte boli hepatice, se pot detecta niveluri mai ridicate de ARNm al fructokinazei.
Hiperuricemia indusă de fructoză apare frecvent și la pacienții hipertensivi și la pacienții cu boală renală cronică. O dietă bogată în fructoză duce la niveluri serice ridicate persistente ale acidului uric în decurs de câteva săptămâni. Glucoza și amidonul nu au astfel de consecințe (15, 17).

Fructoză și Diabet

Fructoza crește cantitatea de glucoză excretată în urina diabeticilor deoarece conversia fructozei în glucoză este crescută la acești pacienți (gluconeogeneza din lactat și piruvat, care derivă din fructoză, este mai pronunțată). Cantitățile mici de fructoză cresc absorbția hepatică a glucozei și sinteza glicogenului și sunt, prin urmare, benefice pentru controlul hiperglicemiei. Pe de altă parte, consumul pe termen lung al unei alimentații bogate în fructoză, în special în combinație cu grăsimi și un stil de viață inactiv, favorizează obezitatea și alți factori de risc cardiovascular și afectează rezistența la insulină.
Acumularea fructozei în țesuturi este asociată cu neuropatia diabetică și fructosilarea proteinelor, crește riscul de cataractă, peroxidarea lipidelor și reduce apărarea antioxidantă. Aceasta din urmă contribuie, de asemenea, la deteriorarea funcției celulelor beta, ca să nu mai vorbim de rezistența la insulină. Deși aceste observații provin în principal din studii pe animale, ele sunt cel mai probabil transferabile și la om.
Diabeticilor de tip 2 li s-au administrat 60 g de fructoză pe zi. După 6 luni, au fost măsurate valori neschimbate pentru colesterolul total, TG, ApoA1 și ApoB, adică nicio creștere a aterogenității. Cu toate acestea, au fost observate efecte negative în alte studii: 20 en% fructoza a crescut semnificativ concentrațiile de colesterol total și LDL. Efectele negative sunt deosebit de pronunțate atunci când dieta are un conținut ridicat de grăsimi (12).

Fructoza și riscul cardiovascular

Particulele LDL mai mici sunt asociate cu sindromul metabolic și pot fi factori de risc pentru ateroscleroza precoce și diabetul de tip 2. În plus, prevalența particulelor LDL mici este, de asemenea, crescută la persoanele obeze, în special la cele cu obezitate centrală.
Într-un studiu epidemiologic transversal efectuat pe copii cu vârste cuprinse între 6 și 14 ani, s-a constatat că copiii obezi consumau semnificativ mai multe gustări și băuturi îndulcite cu fructoză decât copiii cu greutate normală și aveau, de asemenea, niveluri semnificativ mai ridicate de TG și particule LDL mici și niveluri HDL mai scăzute. Dimensiunea particulelor LDL a fost invers legată de indicele de masă corporală. Dimensiunea aportului de fructoză a prezis o schimbare în distribuția particulelor LDL către dimensiuni mai mici (18).

Fructoza și diareea

Din cele de mai sus reiese clar că absorbția fructozei din tractul intestinal este limitată și depinde în principal de capacitatea GLUT5 disponibilă. În cazul în care această capacitate este insuficientă sau, așa cum se întâmplă adesea, cantitatea de fructoză absorbită este mare, excesul de zahăr este transportat în tractul intestinal inferior. Acesta furnizează un nutrient care poate fi utilizat cu ușurință de flora bacteriană a intestinului gros. Cu toate acestea, această utilizare este însoțită de formarea de gaze și de retenția de apă din cauza modificării condițiilor osmotice. Rezultatul este un stomac balonat, flatulență excesivă, scaune moi și chiar diaree. Severitatea simptomelor depinde de cantitatea de fructoză și de tipul de alimente consumate în același timp. În general, până la 30 g de fructoză într-o singură ocazie și 50 g de fructoză pe zi este considerată a fi o cantitate care nu provoacă disconfort (19).

Concluzii

Un echilibru energetic pozitiv susținut, chiar dacă este doar moderat, favorizează în mod convingător sindromul metabolic prin creșterea acumulării de grăsime viscerală, ceea ce sporește cantitatea de acizi grași liberi care intră în ficat prin circulația portală. O dietă bogată în fructoză duce mai direct și mai rapid la supraîngrășarea ficatului prin intermediul lipogenezei de novo. Aceasta duce la depunerea de TG în ficat și la acumularea și secreția de VLDL. Acumularea de TG în ficat este însoțită de o creștere a concentrației de diacetilgliceride, care activează nPKC și întrerupe acțiunea insulinei. Sistemul de semnalizare. Se presupune că producția de TG și VLDL în ficat este legată de rezistența hepatică la insulină.
Fructoza din alimente crește aportul de energie prin efectul negativ asupra hormonilor de reglare a apetitului (în special leptina și grelina) și contribuie astfel la răspândirea rapidă a epidemiei de obezitate. Aceasta prezintă un risc cardiovascular crescut din cauza dislipidemiei, a hiperuricemiei și a disfuncției oxidului nitric, care afectează funcția endotelială vasculară (20, 21, 22, 23). Prin urmare, necesitatea de a limita consumul de fructoză, în principal prin reducerea fructozei utilizate pentru îndulcire și nu prin limitarea consumului de surse naturale de fructoză, și anume fructele, este bine stabilită.