Vad är fruktos (fruktsocker) och vilken effekt har det på människokroppen?

Många delar av sambandet mellan fruktos och fetma, dyslipidemi, insulinresistens, hyperurikemi, metabolt syndrom och kardiovaskulär risk har klarlagts. Baserat på resultaten av dessa studier finns det tillräckliga bevis för behovet av att minimera innehållet av fri fruktos i drycker och livsmedel och att minska konsumtionen av fri fruktos, vilket naturligtvis inte gäller frukt.

Vad är fruktos (fruktsocker) och var finns det?

Fruktos eller fruktsocker är en enkel monosackarid, en isomer av glukos, som förekommer i en mängd olika livsmedel antingen fritt eller i kombination med glukos som en del av disackariden sackaros. Kemiskt sett är det en polyhydroxyketon med 6 kolatomer som bildar två ringstrukturer i vattenlösning. Vid jämvikt är andelen D-fruktofuranos 30 % och andelen D-fruktopyranos 70 %. Ur näringssynpunkt betraktades fruktos som en normal monosackarid som till och med är fördelaktig för diabetiker. Forskningen under de senaste ett och ett halvt till två decennierna har dock förändrat denna uppfattning. Det är därför värt att undersöka förekomsten av fruktos i vår kost, dess intag, dess metabolism och eventuella hälsokonsekvenser som kan vara förknippade med fruktos.

Fruktos i vår kost

Naturliga källor till fruktos är frukt och honung. Tillsatsen av sackaros är motiverad eftersom 50 % av den frigörs under matsmältningen, men dess fysiologiska effekt är inte densamma som för fri fruktos. Med den blygsamma konsumtionen av frukt och den ännu mer blygsamma konsumtionen av honung har vi inte mycket av det. På senare år har dock majssirap med hög fruktoshalt använts i stor utsträckning som sötningsmedel. Hydrolyserad majsstärkelse, som innehåller 35 % glukos, behandlas enzymatiskt för att omvandla glukos till fruktos. I läskedrycker används vanligtvis 55 % fruktossirap, cirka 60 %, medan i andra livsmedel används 42 %. En annan lösning eller sirap som också vanligtvis används för sötning är invertsocker, dvs. betesocker behandlat med syra eller enzymet invertas. Lösningen innehåller 3-50 % invertsocker och sirapen innehåller mer än 50 % invertsocker med lika stora andelar glukos och fruktos (3).

Absorption av fruktos

Fruktos tenderar att absorberas dåligt på egen hand, men processen underlättas av glukos och vissa aminosyror (L-alanin, L-glutamin, L-fenylalanin, L-prolin) (4). Transporten av fruktos in i enterocyterna underlättas vid kanten av cellen som gränsar till tarmlumen vid borstkanten. Enbart fruktos absorberas ganska dåligt, men processen underlättas av glukos och vissa aminosyror (L-alanin, L-glutamin, L-fenylalanin, L-prolin) (4). Fruktos transporteras in i enterocyter med hjälp av GLUT5-proteinet, som verkar vid kanten av tarmlumen vid cellens borstgräns, även om processen tros vara aktiv utan detta protein under påverkan av koncentrationsgradienten. GLUT5-proteinet kodas av SLC2A5-genen (5, 6). Samma gen styr också syntesen av GLUT2-proteinet, som ansvarar för att fruktos och glukos förs från cellerna ut i blodomloppet och därför finns på enterocyternas basala sida. Upptaget av fruktos underlättas huvudsakligen av glukos när det finns i lika stora mängder. Underlättandet är ett specifikt fenomen eftersom ett annat protein, GLUT1, ansvarar för transporten av glukos (och galaktos, för att inte tala om natriumjoner). De gener som kodar för GLUT5 och GLUT1 är också identiska. Beroende på kostens fruktosinnehåll kan 5-50 g fruktos konsumeras per dag.

Metabolism av fruktos

I levern fosforyleras fruktos av fruktokinas (fruktos-1-fosfat), som går in i den glykolytiska processen på triosfosfatnivå som dihydroxiacetonfosfat och glyceraldehyd-3-fosfat. Därför kringgår fruktos den kontrollpunkt för fosfofruktokinas som verkar på glukos och orsakar återkopplingshämning via citrat och ATP, vilket begränsar ytterligare glukosmetabolism. På grund av denna skillnad kan fruktos vara en oreglerad källa till glycerol-3-fosfat och acetyl-coenzymA, vilket leder till VLDL-bildning och främjar lipogenesen. Glukos stimulerar också insulinproduktionen i bukspottkörteln, medan fruktos inte gör det. En kost med högt fruktosinnehåll kan sänka insulin- och leptinhalterna i plasma under 24 timmar, men ökar triacylglyceridhalterna vid fasta och dämpar inte det viktigaste aptitstimulerande hormonet ghrelin (7).

Fruktosintaget ökar snabbt

I USA översteg den mängd fruktossirap som användes för sockerkonsumtionen per capita redan i början av 2000-talet den mängd socker som konsumerades, medan den totala mängden socker som konsumerades knappt förändrades under denna period (8). År 1970 användes 35 miljoner ton fruktos i världen, 1990 var siffran 55 miljoner ton och år 2000 64 miljoner ton. Sockerkonsumtionen ökade från 70 miljoner ton till 128 miljoner ton under samma period (9).
Enligt data från den amerikanska NHANES III (Third National Health & Nutrition Examination Survey) från 1988-1994 konsumerade hela studiepopulationen i genomsnitt 54,7 g (38,4-72,8 g) fruktos, vilket motsvarar 10,2 % av det dagliga energiintaget. Ungdomar i åldern 12 till 18 år konsumerade mest med i genomsnitt 72,8 g per dag, motsvarande 12 % av energiintaget, men ett mycket högre energiintag på 15 % fanns hos en fjärdedel av gruppen.
De främsta källorna till fruktos för 2-5-åringar var läsk (27 %), frukt- och juice (19 % respektive 10 %) samt godis (10 %). Bland 12-18-åringar steg andelen läskedrycker till 45 %, för att sedan sjunka igen till 29 % bland vuxna (10). I en grupp på 1 400 14-15-åringar kom 32 % av energiintaget från tillsatt socker, motsvarande 200 g, och hälften av detta, cirka 100 g, var fruktos (11).
Det finns inga heltäckande nationella uppgifter om fruktoskonsumtionen. Sammansättningen av sötade livsmedel visar dock att fruktosinnehållande sirap regelbundet finns i både inhemska och importerade produkter.

Fruktos och hälsa

Det bör understrykas att de negativa hälsoeffekterna av fruktos endast kan förväntas om fruktosintaget, som i huvudsak beror på sötning med fruktos, ökar avsevärt. Det naturliga fruktosinnehållet i livsmedel är inte skadligt, bortsett från extrema kostvanor, så det bör inte finnas någon tanke på att begränsa konsumtionen av frukt och hel fruktjuice.

Fruktos och dyslipidemi, insulinresistens

Insulin och leptin är viktiga beståndsdelar i energihomeostasen, dvs. den långsiktiga regleringen av födointaget. Båda hämmar hungerkänslan i det centrala nervsystemet och ökar energiförbrukningen genom att aktivera det sympatiska nervsystemet. Insulin har också en indirekt effekt genom att stimulera produktionen av leptin i fettvävnaden. Insulin utsöndras i betacellerna i bukspottkörteln som svar på glukos och aminosyror samt på vissa gastrointestinala hormoner som kallas inkretiner. Fruktos och fett stimulerar däremot inte produktionen av insulin och därmed inte heller av leptin. Fruktos når inte betacellerna eftersom de praktiskt taget inte har något GLUT5-transportprotein.
Hormonet ghrelin, som produceras i magsäcken, ökar hungerkänslan och minskar fettförbränningen. Dess utsöndring dämpas av mat, vilket inte är fallet med fruktos. Därför ökar drycker med högt fruktosinnehåll och andra livsmedel risken för fetma och typ 2-diabetes. Hos barn kan en portion av en sockerhaltig dryck öka kroppsmasseindex med 0,25 kg/m2 (12).
Det första tecknet på en metabolisk störning orsakad av fruktos är postprandiell hypertriglyceridemi, som är en följd av de novo-lipogenes i levern. Fruktos ökar fettbildningen i levern på grund av
(1) undviker den ovan nämnda regleringspunkten för fosfofruktokinas,
(2) Levern är den huvudsakliga platsen för fruktosmetabolism,
(3) Fruktos aktiverar protein-1c-bindande sterolreceptorelement som ökar uttrycket av gener som är involverade i lipogenesen.
Apolipoprotein B100 (ApoB) är nödvändigt för att triglycerider ska kunna inkorporeras i VLDL. Fruktos kan öka koncentrationen av ApoB med upp till 25 %. Fruktos orsakar en lesion som liknar alkoholisk fettlever.
Fruktos är den främsta bidragande orsaken till visceral fetma. Konsumtion av en dryck sötad med socker eller fruktos ad libitum ledde till en genomsnittlig viktökning på 1,5 kg under testförhållanden. CT-studier har dock visat att intraabdominellt fett endast ansamlades hos dem som drack fruktosinnehållande vätskor (13). Fria fettsyror, som lättare frigörs på grund av den mer uttalade lipolytiska tendensen hos visceralt fett, är mer benägna att komma in i levern direkt och bidra till försämrad levermetabolism än fettsyror från andra fettvävnader i kroppen.
Visceral fettvävnad består av större fettceller, som är mer insulinresistenta än små celler och producerar mindre adiponektin, vilket leder till minskad lipidoxidation i levern och minskad insulinkänslighet eftersom AMP-kinas inte aktiveras. En följd av allt detta är insulinresistens, till vilken TG-ackumulering i levern bidrar. Eftersom levern är mindre känslig för insulin minskar glykogensyntesen och glukoneogenesen och glykogenolysen ökar.
Insulinresistens leder till ökad VLDL-produktion. Insulin främjar förmodligen nedbrytningen av apoB genom att hämma lipidöverföringen till VLDL-prekursorn apoB och reglera det proteas som ansvarar för nedbrytningen av apoB.
Förhöjda VLDL- och TG-nivåer i plasma är förknippade med proaterogen och kardiovaskulär risk. Detta beror på postprandial hypertriglyceridemi (observerad med fruktos), högre koncentrationer av TG-rika restlipoproteiner, inte minst LDL med låg densitet, och minskad HDL (13).
Den vitaliserande effekten varar i upp till 12 timmar. Hos friska män kan TG vid fasta fördubblas efter 6 dagar med en diet med 25 % fruktos (10).
Överdriven fruktoskonsumtion är en riskfaktor för utvecklingen av det metabola syndromet, där fetma, typ 2-diabetes, dyslipidemi och högt blodtryck samexisterar (14). En enorm dos på 250 g fruktos per dag i 1 vecka, eller något mindre, 216 g i 28 dagar, ledde till insulinresistens, medan 100 g i 4 veckor inte gjorde det. Hos medelålders män som redan hade insulinresistens ledde 15 % fruktos under 5 veckor till högre blodsocker- och insulinnivåer. Människor är särskilt känsliga för fruktos, medan försöksdjur (t.ex. råttor) är mycket mindre känsliga. Fruktos har ett relativt lågt GI på 23 jämfört med 100 för glukos (15).

Fruktos och höga urinsyranivåer

Fruktos fosforyleras i levern med hjälp av fruktokinas (ketohexokinas), en process som kräver ATP. Då bildas adenosin-5′-difosfat, som bryts ned till adenosin-5′-monofosfat, sedan till inosin-5′-fosfat och slutligen till urinsyra. Höga urinsyranivåer är en riskfaktor för hjärt-kärlsjukdom eftersom de minskar tillgången på kväveoxid, som är nödvändig för att kärlväggarna (endotelet) ska fungera och för att upprätthålla ett normalt blodtryck. Hyperurikemi är en oberoende markör för högt blodtryck, som också ger information om den sannolika förekomsten av insulinresistens, typ 2-diabetes och fetma.
Det urinsyrabildande xantinoxidoreduktaset är också involverat i adipogenesen (7, 15). Fruktos är en utpräglad riskfaktor för gikt. I detta sammanhang kan frukter med hög fruktoshalt (äpplen, apelsiner, bananer, vindruvor, päron) spela en roll (16).
Eftersom fruktokinaset använder ATP som substrat för fosforylering får detta ytterligare konsekvenser. Avsaknaden av återreglering av processen kan leda till en ATP-brist, vilket orsakar en tillfällig mRNA-brist och därefter ett stopp i proteinsyntesen och mjölksyrabildningen. Intravenös administrering av 50 g fruktos leder redan till ATP-brist i levern. Förutom levern innehåller cellerna i njurarna, matsmältningskanalen och fettcellerna också stora mängder fruktokinas och är därför särskilt känsliga för fruktosens ATP-bristande effekt.
Epitelcellerna i njurarnas tubuli reagerar på 1 mmol fruktos med en stressreaktion, ATP-reduktion och inflammatoriska signaler: Detta motsvarar blodnivån efter fruktosintag. Den ökade produktionen av urinsyra återspeglar den intracellulära ATP-brist som kan utlösas av så lite som 0,5 g/kg kroppsvikt fruktos, särskilt hos barn. Det metabola syndromet, fettlever, förklaras ofta av ett fruktosintag som överstiger två till tre gånger den tillåtna mängden. Jämfört med andra leversjukdomar kan högre nivåer av fruktokinas-mRNA påvisas.
Fruktosinducerad hyperurikemi förekommer också ofta hos hypertensiva patienter och patienter med kronisk njursjukdom. En kost med hög fruktoshalt leder till ihållande höga urinsyranivåer i serum inom några veckor. Glukos och stärkelse har inga sådana konsekvenser (15, 17).

Fruktos och Diabetes

Fruktos ökar mängden glukos som utsöndras i urinen hos diabetiker eftersom omvandlingen av fruktos till glukos är ökad hos dessa patienter (glukoneogenesen från laktat och pyruvat, som härrör från fruktos, är mer uttalad). Små mängder fruktos ökar glukosupptaget i levern och glykogensyntesen och är därför fördelaktiga för kontroll av hyperglykemi. Å andra sidan gynnar långvarig konsumtion av en kost med högt fruktosinnehåll, särskilt i kombination med fett och en inaktiv livsstil, fetma och andra kardiovaskulära riskfaktorer och försämrar insulinresistensen.
Ackumuleringen av fruktos i vävnaderna är förknippad med diabetisk neuropati och fruktosylering av proteiner, ökar risken för grå starr, lipidperoxidation och minskar antioxidantförsvaret. Det sistnämnda bidrar också till försämrad betacellsfunktion, för att inte tala om insulinresistens. Även om dessa observationer främst kommer från djurstudier är de med största sannolikhet överförbara även till människor.
Typ 2-diabetiker fick 60 g fruktos per dag. Efter 6 månader uppmättes oförändrade värden för totalkolesterol, TG, ApoA1 och ApoB, dvs. ingen ökning av aterogeniciteten. Negativa effekter observerades dock i andra studier: 20 en% fruktos ökade signifikant koncentrationerna av total- och LDL-kolesterol. De negativa effekterna är särskilt uttalade när kosten har ett högt fettinnehåll (12).

Fruktos och kardiovaskulär risk

Mindre LDL-partiklar är förknippade med metabolt syndrom och kan vara riskfaktorer för tidig ateroskleros och typ 2-diabetes. Dessutom ökar förekomsten av små LDL-partiklar hos personer med fetma, särskilt hos dem med central fetma.
I en epidemiologisk tvärsnittsstudie av barn i åldern 6-14 år fann man att barn med fetma konsumerade betydligt mer fruktossötade snacks och drycker än normalviktiga barn och även hade betydligt högre TG-nivåer och små LDL-partiklar samt lägre HDL-nivåer. LDL-partikelstorleken var omvänt relaterad till kroppsmasseindex. Fruktosintagets storlek förutspådde en förskjutning i fördelningen av LDL-partiklar mot mindre storlekar (18).

Fruktos och diarré

Av ovanstående framgår tydligt att absorptionen av fruktos från tarmkanalen är begränsad och i huvudsak beror på den tillgängliga GLUT5-kapaciteten. Om denna kapacitet är otillräcklig eller, vilket ofta är fallet, om den absorberade mängden fruktos är hög, transporteras överskottet av socker till den nedre delen av tarmkanalen. Där får man ett näringsämne som lätt kan utnyttjas av bakteriefloran i tjocktarmen. Denna användning åtföljs dock av gasbildning och vattenretention på grund av de förändrade osmotiska förhållandena. Resultatet blir en uppsvälld mage, kraftiga gasbildningar, lös avföring och till och med diarré. Hur allvarliga symtomen blir beror på mängden fruktos och vilken typ av mat som intas vid samma tillfälle. I allmänhet anses upp till 30 g fruktos vid ett enstaka tillfälle och 50 g fruktos per dag vara en mängd som inte orsakar obehag (19).

Slutsatser

En ihållande positiv energibalans, även om den bara är måttlig, främjar på ett övertygande sätt det metabola syndromet genom att öka ansamlingen av visceralt fett, vilket ökar mängden fria fettsyror som kommer in i levern via portalcirkulationen. En fruktosrik kost leder mer direkt och snabbare till överfettning av levern via de novo-lipogenes. Detta leder till deponering av TG i levern och till ansamling och utsöndring av VLDL. Ackumuleringen av TG i levern åtföljs av en ökning av diacylglyceridkoncentrationen, vilket aktiverar nPKC och avbryter insulinets verkan. Signalsystem. Hypotesen är att produktionen av TG och VLDL i levern är relaterad till insulinresistens i levern.
Fruktos i maten ökar energiintaget genom att ha en negativ effekt på aptitreglerande hormoner (särskilt leptin och ghrelin) och bidrar därmed till den snabba spridningen av fetmaepidemin. Det medför en ökad kardiovaskulär risk på grund av dyslipidemi, hyperurikemi och kväveoxiddysfunktion, som påverkar endotelfunktionen i kärlen (20, 21, 22, 23). Behovet av att begränsa fruktoskonsumtionen, främst genom att minska den fruktos som används för sötning och inte genom att begränsa konsumtionen av naturliga fruktoskällor, dvs. frukt, är därför väletablerat.