Kaj je fruktoza (sadni sladkor) in kakšen vpliv ima na človeško telo?

Razjasnjeni so bili številni elementi povezave med fruktozo in debelostjo, dislipidemijo, inzulinsko rezistenco, hiperurikemijo, presnovnim sindromom in srčno-žilnim tveganjem. Na podlagi rezultatov teh študij je dovolj dokazov, da je treba čim bolj zmanjšati vsebnost proste fruktoze v pijačah in živilih ter zmanjšati porabo proste fruktoze, kar seveda ne velja za sadje.

Kaj je fruktoza (sadni sladkor) in kje jo najdemo?

Fruktoza ali sadni sladkor je preprost monosaharid, izomer glukoze, ki se v različnih živilih pojavlja prosto ali v kombinaciji z glukozo kot del disaharida saharoze. Kemijsko je šestogljični polihidroksiketon, ki v vodni raztopini tvori dve obročasti strukturi. V ravnovesju je delež D-fruktofuranoze 30 %, delež D-fruktopiranoze pa 70 %. S prehranskega vidika je fruktoza veljala za običajen monosaharid, ki je celo koristen za diabetike. Vendar so raziskave v zadnjem poldrugem do dveh desetletjih spremenile ta pogled. Zato je vredno raziskati prisotnost fruktoze v naši prehrani, njen vnos, presnovo in morebitne zdravstvene posledice, ki so lahko povezane s fruktozo.

Fruktoza v prehrani

Naravna vira fruktoze sta sadje in med. Dodajanje saharoze je upravičeno, saj se je med prebavo sprosti 50 %, vendar njen fiziološki učinek ni enak učinku proste fruktoze. Ob skromnem uživanju sadja in še skromnejšem uživanju medu ga nimamo veliko. V zadnjih letih pa se kot sladilo pogosto uporablja koruzni sirup z visoko vsebnostjo fruktoze. Hidroliziran koruzni škrob, ki vsebuje 35 % glukoze, se encimsko obdela, da se glukoza pretvori v fruktozo. V brezalkoholnih pijačah se običajno uporablja 55 % fruktoznega sirupa, približno 60 %, v drugih živilih pa 42 %. Druga raztopina ali sirup, ki se prav tako pogosto uporablja za sladkanje, je invertni sladkor, tj. pesni sladkor, obdelan s kislino ali encimom invertazo. Raztopina vsebuje 3-50 % invertnega sladkorja, sirup pa več kot 50 % invertnega sladkorja z enakim deležem glukoze in fruktoze (3).

Absorpcija fruktoze

Sama fruktoza se slabo absorbira, vendar proces pospešujejo glukoza in nekatere aminokisline (L-alanin, L-glutamin, L-fenilalanin, L-prolin). (4). Prenos fruktoze v enterocite je olajšan na robu celice, ki meji na črevesni lumen na robu krtačke. Sama fruktoza se slabo absorbira, vendar pa proces pospešujejo glukoza in nekatere aminokisline (L-alanin, L-glutamin, L-fenilalanin, L-prolin) (4). Fruktozo v enterocite prenaša beljakovina GLUT5, ki deluje na robu črevesnega lumna na krtačni meji celice, čeprav naj bi bil proces pod vplivom koncentracijskega gradienta aktiven tudi brez te beljakovine. Beljakovino GLUT5 kodira gen SLC2A5 (5, 6). Isti gen nadzoruje tudi sintezo beljakovine GLUT2, ki je odgovorna za vstop fruktoze in glukoze iz celic v krvni obtok in se zato nahaja na bazalni strani enterocitov. Vnos fruktoze olajša predvsem glukoza, kadar je ta prisotna v enakih količinah. Olajšanje je specifičen pojav, saj je za prenos glukoze (in galaktoze, da ne omenjamo natrijevih ionov) odgovorna druga beljakovina, GLUT1. Gena, ki kodirata GLUT5 in GLUT1, sta prav tako enaka. Odvisno od vsebnosti fruktoze v prehrani lahko na dan zaužijemo od 5 do 50 g fruktoze.

presnova fruktoze

V jetrih fruktozo fosforilizira fruktokinaza (fruktoza-1-fosfat), ki vstopi v glikolitični proces na ravni trioznega fosfata kot dihidroksiacetonfosfat in gliceraldehid-3-fosfat. Zato fruktoza zaobide kontrolno točko fosfofruktokinaze, ki deluje na glukozo, in povzroči povratno inhibicijo prek citrata in ATP, kar omeji nadaljnjo presnovo glukoze. Zaradi te razlike je lahko fruktoza nereguliran vir glicerol-3-fosfata in acetilkoencimaA, kar vodi v nastanek VLDL in spodbuja lipogenezo. Glukoza prav tako spodbuja proizvodnjo inzulina v trebušni slinavki, fruktoza pa ne. Dieta z visoko vsebnostjo fruktoze lahko zniža 24-urno koncentracijo plazemskega inzulina in leptina, vendar poveča raven triacilgliceridov na tešče in ne omili glavnega hormona, ki spodbuja apetit, grelina (7).

Poraba fruktoze hitro narašča

V Združenih državah Amerike je količina fruktoznega sirupa, ki se uporablja za porabo sladkorja na prebivalca, že presegla količino porabljenega sladkorja v začetku leta 2000, medtem ko se količina celotnega porabljenega sladkorja v tem obdobju skoraj ni spremenila (8). Leta 1970 je bilo na svetu uporabljenih 35 milijonov ton fruktoze, leta 1990 55 milijonov, leta 2000 pa 64 milijonov. Poraba sladkorja se je v istem obdobju povečala s 70 milijonov ton na 128 milijonov ton (9).
Po podatkih iz ameriške raziskave NHANES III (Tretja nacionalna raziskava o zdravju in prehrani) iz let 1988-1994 je celotna preučevana populacija zaužila povprečno 54,7 g (38,4-72,8 g) fruktoze, kar ustreza 10,2 % dnevnega energijskega vnosa. Mladostniki, stari od 12 do 18 let, so zaužili največ, v povprečju 72,8 g na dan, kar ustreza 12 % energijskega vnosa, vendar je bil pri četrtini skupine ugotovljen precej večji energijski vnos, in sicer 15 %.
Glavni viri fruktoze pri otrocih, starih od 2 do 5 let, so bile brezalkoholne pijače (27 %), sadni in polnomastni sadni sokovi (19 % oziroma 10 %) ter sladkarije (10 %). Med 12- do 18-letniki se je delež brezalkoholnih pijač povečal na 45 %, nato pa se je med odraslimi spet zmanjšal na 29 % (10). V skupini 1400 14- do 15-letnikov je bilo 32 % energijskega vnosa iz dodanih sladkorjev, kar ustreza 200 g, od tega je polovico, približno 100 g, predstavljala fruktoza (11).
Celovitih nacionalnih podatkov o porabi fruktoze ni. Vendar pa sestava sladkanih živil kaže, da je sirup, ki vsebuje fruktozo, redno prisoten v domačih in uvoženih izdelkih.

Fruktoza in zdravje

Poudariti je treba, da je negativne posledice fruktoze za zdravje mogoče pričakovati le, če se znatno poveča poraba fruktoze, ki je predvsem posledica sladkanja s fruktozo. Naravna vsebnost fruktoze v živilih ni škodljiva, razen pri ekstremnih prehranskih navadah, zato ne smemo razmišljati o omejevanju uživanja sadja in polnovrednih sadnih sokov.

Fruktoza in dislipidemija, inzulinska rezistenca

Inzulin in leptin sta pomembna elementa energijske homeostaze, tj. dolgoročnega uravnavanja vnosa hrane. Oba zavirata občutek lakote v osrednjem živčevju in z aktivacijo simpatičnega živčevja povečujeta porabo energije. Inzulin učinkuje tudi posredno, saj spodbuja nastajanje leptina v maščobnem tkivu. Inzulin se izloča v celicah beta trebušne slinavke kot odgovor na glukozo in aminokisline ter na nekatere gastrointestinalne hormone, imenovane inkretini. Nasprotno pa fruktoza in maščobe ne spodbujajo nastajanja inzulina in s tem leptina. Fruktoza ne doseže celic beta, saj te praktično nimajo transportne beljakovine GLUT5.
Hormon grelin, ki se proizvaja v želodcu, povečuje občutek lakote in zmanjšuje izgorevanje maščob. Njegovo izločanje zavira hrana, kar pa ne velja za fruktozo. Zato pijače in druga živila z visoko vsebnostjo fruktoze povečujejo tveganje za debelost in sladkorno bolezen tipa 2. Pri otrocih lahko ena porcija sladke pijače poveča indeks telesne mase za 0,25 kg/m2 (12).
Prvi znak presnovne motnje, ki jo povzroča fruktoza, je postprandialna hipertrigliceridemija, ki je posledica de novo lipogeneze v jetrih. Fruktoza poveča tvorbo maščob v jetrih, ker
(1) se izogne zgoraj navedeni regulacijski točki fosfofruktokinaze,
(2) Jetra so glavno mesto presnove fruktoze,
(3) Fruktoza aktivira sterolne receptorske elemente, ki se vežejo na protein-1c in povečujejo izražanje genov, ki sodelujejo pri lipogenezi.
Apolipoprotein B100 (ApoB) je bistvenega pomena za vključevanje trigliceridov v VLDL. Fruktoza lahko poveča koncentracijo ApoB do 25 %. Fruktoza povzroči spremembo, podobno alkoholni zamaščenosti jeter.
Fruktoza je glavni povzročitelj visceralne debelosti. Uživanje pijače, sladkane s sladkorjem ali fruktozo ad libitum, je v testnih pogojih povzročilo povprečno povečanje telesne teže za 1,5 kg. Študije CT pa so pokazale, da se je intraabdominalna maščoba kopičila le pri tistih, ki so pili tekočine, ki vsebujejo fruktozo (13). Proste maščobne kisline, ki se zaradi izrazitejše lipolitične nagnjenosti visceralne maščobe lažje sproščajo, bolj verjetno vstopajo neposredno v jetra in prispevajo k oslabljeni presnovi v jetrih kot maščobne kisline iz drugih maščobnih tkiv v telesu.
Visceralno maščobno tkivo sestavljajo večje maščobne celice, ki so bolj odporne na inzulin kot majhne celice in proizvajajo manj adiponektina, zaradi česar se zmanjša oksidacija lipidov v jetrih in zmanjša občutljivost na inzulin, saj se kinaza AMP ne aktivira. Posledica vsega tega je inzulinska rezistenca, h kateri prispeva kopičenje TG v jetrih. Ker so jetra manj občutljiva na inzulin, se zmanjša sinteza glikogena ter povečata glukoneogeneza in glikogenoliza.
Inzulinska rezistenca povzroči povečano tvorbo VLDL. Inzulin domnevno spodbuja razgradnjo apoB z zaviranjem prenosa lipidov na prekurzor VLDL apoB in uravnavanjem proteaze, odgovorne za razgradnjo apoB.
Povišane vrednosti VLDL in TG v plazmi so povezane s proaterogenim in srčno-žilnim tveganjem. Razlog za to so postprandialna hipertrigliceridemija (opažena pri fruktozi), višje koncentracije preostalih lipoproteinov, bogatih s TG, nenazadnje LDL nizke gostote in zmanjšani HDL (13).
Revitalizacijski učinek traja do 12 ur. Pri zdravih moških se lahko TG na tešče podvoji po 6 dneh diete s 25 % fruktoze (10).
Prekomerno uživanje fruktoze je dejavnik tveganja za razvoj presnovnega sindroma, pri katerem sočasno obstajajo debelost, sladkorna bolezen tipa 2, dislipidemija in hipertenzija (14). Ogromen odmerek 250 g fruktoze na dan za 1 teden, nekoliko manj, 216 g za 28 dni, je privedel do inzulinske rezistence, 100 g za 4 tedne pa ne. Pri moških srednjih let, ki so že imeli inzulinsko rezistenco, je 15 % fruktoze za 5 tednov privedlo do višjih vrednosti glukoze in inzulina v krvi. Ljudje so na fruktozo še posebej občutljivi, medtem ko so laboratorijske živali (npr. podgane) veliko manj. Fruktoza ima relativno nizek GI, ki znaša 23 v primerjavi s 100 za glukozo (15).

Fruktoza in visoka raven sečne kisline

Fruktozo v jetrih fosforilira fruktokinaza (ketoheksokinaza), za kar je potreben ATP. Pri tem nastane adenozin-5′-difosfat, ki se nadalje razgradi v adenozin-5′-monofosfat, nato v inozin-5′-fosfat in nazadnje v sečno kislino. Visoka raven sečne kisline je dejavnik tveganja za bolezni srca in ožilja, saj zmanjšuje razpoložljivost dušikovega oksida, ki je potreben za delovanje žilnih sten (endotelija) in vzdrževanje normalnega krvnega tlaka. Hiperurikemija je neodvisen označevalec visokega krvnega tlaka, ki zagotavlja tudi informacije o verjetnem pojavu inzulinske rezistence, sladkorne bolezni tipa 2 in debelosti.
V adipogenezo je vključena tudi ksantin oksidoreduktaza, ki tvori sečno kislino (7, 15). Fruktoza je izrazit dejavnik tveganja za protin. Pri tem ima lahko pomembno vlogo sadje z visoko vsebnostjo fruktoze (jabolka, pomaranče, banane, grozdje, hruške) (16).
Ker fruktokinaza uporablja ATP kot substrat za fosforilacijo, ima to nadaljnje posledice. Pomanjkanje povratne regulacije procesa lahko povzroči pomanjkanje ATP, kar povzroči začasno pomanjkanje mRNA in posledično zaustavitev sinteze beljakovin in tvorbe mlečne kisline. Intravensko dajanje 50 g fruktoze že povzroči pomanjkanje ATP v jetrih. Poleg jeter tudi celice ledvic, prebavnega trakta in maščobnih celic vsebujejo velike količine fruktokinaze in so zato še posebej občutljive na učinek fruktoze na pomanjkanje ATP.
Epitelne celice ledvičnih kanalčkov se na 1 mmol fruktoze odzovejo s stresnim odzivom, zmanjšanjem ATP in vnetnimi signali: To ustreza ravni v krvi po zaužitju fruktoze. Povečanje nastajanja sečne kisline odraža znotrajcelično pomanjkanje ATP, ki ga lahko sproži že 0,5 g/kg telesne teže fruktoze, zlasti pri otrocih. Metabolični sindrom, zamaščenost jeter, se pogosto pojasnjuje z vnosom fruktoze, ki dvakrat do trikrat presega dovoljeno količino. V primerjavi z drugimi boleznimi jeter je mogoče zaznati višje ravni mRNA fruktokinaze.
S fruktozo povzročena hiperurikemija se pogosto pojavlja tudi pri bolnikih s hipertenzijo in kronično ledvično boleznijo. Prehrana z visoko vsebnostjo fruktoze v nekaj tednih privede do vztrajno visokih ravni sečne kisline v serumu. Glukoza in škrob nimata takšnih posledic (15, 17).

Fruktoza in Diabetes

Fruktoza poveča količino glukoze, izločene z urinom pri diabetikih, ker je pri teh bolnikih povečana pretvorba fruktoze v glukozo (glukoneogeneza iz laktata in piruvata, ki izhajata iz fruktoze, je izrazitejša). Majhne količine fruktoze povečajo jetrni privzem glukoze in sintezo glikogena ter so zato koristne za nadzor hiperglikemije. Po drugi strani pa dolgotrajno uživanje hrane z visoko vsebnostjo fruktoze, zlasti v kombinaciji z maščobami in neaktivnim življenjskim slogom, ugodno vpliva na debelost in druge dejavnike tveganja za srce in ožilje ter poslabša odpornost na inzulin.
Kopičenje fruktoze v tkivih je povezano z diabetično nevropatijo in fruktozilacijo beljakovin, povečuje tveganje za katarakto, peroksidacijo lipidov in zmanjšuje antioksidativno zaščito. Slednje prispeva tudi k poslabšanju delovanja celic beta, da ne omenjamo inzulinske rezistence. Čeprav ta opažanja izhajajo predvsem iz študij na živalih, jih je najverjetneje mogoče prenesti tudi na ljudi.
Diabetiki tipa 2 so prejemali 60 g fruktoze na dan. Po šestih mesecih so izmerili nespremenjene vrednosti skupnega holesterola, TG, ApoA1 in ApoB, kar pomeni, da se aterogenost ni povečala. V drugih študijah pa so opazili škodljive učinke: 20 en% fruktoza je znatno povečala koncentracijo skupnega holesterola in holesterola LDL. Negativni učinki so še posebej izraziti, kadar ima prehrana visoko vsebnost maščob (12).

Fruktoza in tveganje za srce in ožilje

Manjši delci LDL so povezani s presnovnim sindromom in so lahko dejavniki tveganja za zgodnjo aterosklerozo in sladkorno bolezen tipa 2. Poleg tega je razširjenost majhnih delcev LDL večja tudi pri debelih osebah, zlasti pri tistih s centralno debelostjo.
V presečni epidemiološki študiji otrok, starih od 6 do 14 let, je bilo ugotovljeno, da debeli otroci zaužijejo bistveno več s fruktozo sladkanih prigrizkov in pijač kot otroci z normalno telesno težo ter imajo tudi bistveno višje ravni TG in majhne delce LDL ter nižje ravni HDL. Velikost delcev LDL je bila obratno sorazmerna z indeksom telesne mase. Velikost zaužite fruktoze je napovedovala premik v porazdelitvi delcev LDL v smeri manjših velikosti (18).

Fruktoza in driska

Iz navedenega je razvidno, da je absorpcija fruktoze iz prebavil omejena in je odvisna predvsem od razpoložljive zmogljivosti GLUT5. Če je ta zmogljivost nezadostna ali če je količina absorbirane fruktoze velika, se presežek sladkorja prenese v spodnji del črevesnega trakta, kar se pogosto zgodi. S tem se zagotovi hranilo, ki ga bakterijska flora debelega črevesa zlahka izkoristi. Vendar pa to uporabo spremljata nastajanje plinov in zadrževanje vode zaradi spremenjenih osmotskih razmer. Posledica tega so napihnjen želodec, prekomerno napenjanje, ohlapno blato in celo driska. Resnost simptomov je odvisna od količine fruktoze in vrste zaužite hrane. Na splošno velja, da je do 30 g fruktoze ob eni priložnosti in 50 g fruktoze na dan količina, ki ne povzroča neprijetnih občutkov (19).

Sklepi

Trajno pozitivno energijsko ravnovesje, tudi če je le zmerno, prepričljivo spodbuja presnovni sindrom, saj povečuje kopičenje visceralne maščobe, kar povečuje količino prostih maščobnih kislin, ki prek portalne cirkulacije vstopajo v jetra. Prehrana z visoko vsebnostjo fruktoze neposredno in hitreje vodi v prekomerno zamaščenost jeter prek de novo lipogeneze. To vodi v odlaganje TG v jetrih ter v kopičenje in izločanje VLDL. Kopičenje TG v jetrih spremlja povečanje koncentracije diacilgliceridov, kar aktivira nPKC in prekine delovanje inzulina. Signalni sistem. Predpostavlja se, da je nastajanje TG in VLDL v jetrih povezano z jetrno inzulinsko rezistenco.
Fruktoza v hrani povečuje vnos energije, saj negativno vpliva na hormone, ki uravnavajo apetit (zlasti leptin in grelin), in tako prispeva k hitremu širjenju epidemije debelosti. Zaradi dislipidemije, hiperurikemije in disfunkcije dušikovega oksida, ki vplivajo na delovanje žilnega endotelija, se poveča tveganje za srce in ožilje (20, 21, 22, 23). Potreba po omejevanju uživanja fruktoze, predvsem z zmanjševanjem količine fruktoze, ki se uporablja za sladkanje, in ne z omejevanjem uživanja naravnih virov fruktoze, tj. sadja, je torej dobro uveljavljena.