Fructoza: efecte asupra sanatatii

Rezumat:

Fructoza este un monozaharid prezent in cantitati modeste in mod obisnuit in dieta omului. Odata cu cresterea consumului de zahar si a utilizarii siropului cu continut ridicat de fructoza, aportul de fructoza s-a marit foarte mult, cu consecinte negative asupra sanatatii consumatorilor. In articolul de fata sunt investigate particularitatile metabolismului fructozei si cateva din urmarile hiperconsumului.

Abstract:

Fructose is a monosaccharide usually present in small quantities in our diet. But along with the rise in sugar and high fructose corn syrup consumption, the fructose intake heightened too, with negative consequences on consumersi health. In the present article some of the metabolic characteristics and health problems following this trend of consumption are described.

Fructoza e un monozaharid care este ingerat din alimente fie ca atare, fie sub forma de zaharoza (dizaharidul alcatuit din glucoza si fructoza). O caracteristica importanta a fructozei este capacitatea de indulcire, extrem de mare, motiv pentru care ea este folosita si ca etalon pentru a evalua si caracteriza puterea de indulcire a unor substante naturale sau artificiale. Fructoza din fructe are rolul de a semnaliza consumatorului ca fructul este copt si bogat in nutrienti. Numai ca omul modern ingera cantitati mari de fructoza nu din fructe, ci din bauturi racoritoare si dulciuri, unde gustul dulce intens este doar o “rasplata” pentru consumul unui produs foarte bogat in calorii si extrem de dezechilibrat nutritional (1).

O forma in care este ades regasita fructoza in alimente (in cereale pentru mic dejun, prajituri, produse de panificatie dulci, alimente pentru copii) si bauturi este cea de sirop de porumb cu continut ridicat de fructoza (HFCS). In industrie el e preferat, fiind rentabil datorita pretului mic raportat la marea putere indulcitoare. Consumul de bauturi racoritoare indulcite cu sirop de porumb a crescut in paralel cu explozia cazurilor de obezitate, ceea ce sugereaza ca intre cele doua poate exista o relatie (2).

Numeroase studii din ultimii ani au sugerat ca fructoza din dieta reprezinta un factor de risc si pentru bolile cardiovasculare. Din pacate, in lumea contemporana ingestia de zaharuri adaugate a crescut foarte mult si, cu variatii firesti in functie de tara, cam jumatate din aceasta ingestie “cade” in seama fructozei. Marii consumatori de fructoza sunt si mari consumatori de zaharuri adaugate. Paradoxal, cresterea consumului de fructoza este constatata in paralel cu desfasurarea studiilor anterior amintite, care ii subliniaza actiunea metabolica negativa.

Istoria arata ca fructoza nu este un nutrient la care metabolismul uman sa fi avut posibilitatea sa se adapteze, mai ales cand vine vorba de un aport mare. Inainte de descoperirea Americilor si de dezvoltarea extractiei zaharului din trestie, sursele de fructoza erau putine. Doar mierea, melasa, stafidele, smochinele si curmalele, alimente prezente in dieta europenilor de atunci, aveau peste 10% fructoza, iar strugurii, merele crude, sucul de mere si afinele contineau 5-10%.  Laptele, carnea, legumele, alimente de baza, sunt complet lipsite de fructoza, deci oamenii au fost putin expusi la acest carbohidrat inainte de inceperea pe scara larga a productiei de zahar.

In secolul 21 insa, majoritatea fructozei nici macar nu vine din fructe proaspete, ci din bauturi racoritoare si produse zaharoase. E de remarcat ca se constata o crestere exponentiala a consumului de bauturi racoritoare in ultimele decenii. Astfel, o statistica din SUA arata ca, in 1942, o persoana consuma aproximativ doua portii pe saptamana, iar in anul 2000 s-a ajuns la 2 portii pe zi (3). Chiar si 50% din copiii mici consuma bauturi indulcite (4), desi la varstele respective expunerea masiva la fructoza nu ar aparea in conditiile unei alimentatii traditionale.

Deoarece fructoza nu determina eliberarea insulinei din celulele betapancreatice (care nu au fructokinaza), consumul sau nu este urmat de scaderea apetitului. Este un alt aspect care poate lega hiperconsumul de fructoza de aparitia sindromului metabolic si a obezitatii (5).

Asa dupa cum am subliniat anterior, fructoza este un intermediar al metabolismului glucidic, dar nu exista o nevoie biologica reala pentru aportul dietetic de fructoza. Atunci cand este ingerata ca atare, se absoarbe modest din tractul gastro-intestinal si este aproape complet indepartata din fluxul circulant de catre ficat. Raman aproximativ 0.01 mmol/L in sangele periferic, in comparatie cu 5.5 mmol/L pentru glucoza. Fructoza difera fata de glucoza nu numai ca structura, dar si ca metabolizare. Cele mai multe celule au niveluri reduse de transportor glut-5, care transporta fructoza in celule. Din aceasta cauza, ea nu poate patrunde in cele mai multe celule, pe cand glucoza poate, ea fiind transportata de glut-4, un sistem de transport dependent de insulina.

Odata aflata in interiorul celulelor hepatice, fructoza poate intra in calea sintezei de glicerol, coloana vertebrala a triacil-glicerolului. Aportul mare de fructoza care provine din sirop de porumb a ridicat semne de intrebare referitoare la modalitatea in care copiii si adultii pot raspunde la fructoza adusa ca atare sau acompaniata de glucoza (in zaharoza). Intr-un studiu, consumul unor pranzuri foarte bogate in fructoza a condus la scaderea pe 24 de ore a concentratiilor plasmatice de insulina si leptina si a crescut nivelul postprandial de triacilglicerol la femei, dar nu a diminuat nivelul circulant al hormonului orexigen ghrelina (6).

Primum movens in metabolizarea fructozei este la nivelul ficatului, prin fosforilare in pozitia 1, un proces care nu beneficiaza de actiunea limitativa a pasului fosfo-fructokinazic (6). In consecinta, daca consumam mari cantitati de zahar sau de fructoza ca atare, corpul raspunde in mod obisnuit la aportul de glucoza; creste secretia de insulina si este stimulata formarea glicogenului si metabolismul lipidic. Insa simultan, este preluata si fructoza, care e fosforilata, asigurand un substrat suplimentar pentru aceste procese anabolice. Reamintim ca fructoza nu stimuleaza secretia de insulina. Deci substratul oferit de fructoza este orientat catre sinteza lipidica, care e oricum activata de glucoza consumata concomitent.

Ficatul are o enorma capacitate de a prelua si fosforila fructoza. Capacitatea de fosforilare a fructozei este dubla fata de cea de fosforilare a glucozei. La indivizii cu intoleranta la fructoza, creste fructozo-1-fosfatul, datorita activitatii fructokinazei ce depaseste activitatea aldolazei B. Aceasta aldolaza este necesara pentru clivarea frucozo-1-fosfatului in dihidroxi-aceton-fosfat si gliceraldehida. Fructoza preluata de ficat nu poate fi stocata ca atare. Ea este convertita in intermediari, dincolo de cel mai important punct de control, cel al fosfo-fructokinazei 1. Consecintele sunt simple: o parte din fructoza se transforma in glicogen si glucoza. Restul, insa, trece rapid in piruvat si este transferat in mitocondrii, unde va fi convertit in acizi grasi si exportat din ficat ca trigliceride. Acest proces de liposinteza reprezinta o consecinta majora a consumului mare de fructoza. Sinteza de lipide consecutiva aportului de glucide poate avea consecinte tot atat de grave ca hiperconsumul de lipide saturate, cu favorizarea proceselor aterogenetice si determinarea aparitiei patologiei cardiovasculare (5).

O intrebare care i-a preocupat mult pe oamenii de stiinta este de ce este atat de intens metabolizata fructoza in ficat. O ipoteza speculativa interesanta este ca urmele de fructoza in sangele care perfuzeaza ficatul ar fi un indicator al consumului de carbohidrati si un declansator al eliberarii si activarii glucokinazei. Probabil ca este vorba, ca si in cazul altor sisteme fiziologice, de o combinatie de factori hormonali si alosterici ce declanseaza reactiile metabolice. Poate ca fructoza a avut initial un rol de molecula-semnal, doar ca, in lumea contemporana, a devenit o sursa majora de energie regulat regasita in dieta.

Este clar ca metabolismul hepatic al fructozei este favorabil lipogenezei, ceea ce explica de ce multe studii au gasit modificari ale lipidelor circulante la marii consumatori de fructoza (6). Intr-un studiu condus de Aeberli et al (7) a fost urmarita legatura factorilor dietetici (in special a fructozei) cu indicele de masa corporala, raportul talie-sold, profilul lipidic plasmatic si dimensiunile particulelor lipidice LDL, la copii suedezi cu varste cuprinse intre 6 si 14 ani. Copiii supraponderali au avut un nivel plasmatic mai mare a triacil-glicerolului, mai mic al HDL-colesterolului si o dimensiune mai mica a particulelor LDL, fata de copiii normponderali. Chiar dupa ce corelatia a fost controlata pentru adipozitate, aportul de fructoza a fost singurul factor dietetic legat de dimensiunea LDL.  Studii efectuate pe rozatoare, caini si primate, carora li s-au administrat diete bogate in fructoza sau zaharoza, au aratat in mod constant ca apare hiperlipemie (6). Studiul lui Aeberli sugereaza ca aportul crescut de fructoza la copiii scolari are efecte negative asupra riscului viitor de boala cardiovasculara, prin reducerea dimensiunilor LDL. Este interesant ca studiul nu a gasit o relatie intre fructoza si triacilglicerol, ci intre fructoza si o molecula de care se leaga in mod particular riscul cardiovascular, particula LDL.

Un alt studiu recent propune conexiunea dintre aportul de fructoza si bolile de inima, ca fiind mediata de cresterea uricemiei (8). ADP-ul format din ATP dupa fosforilarea fructozei in pozitia 1 poate fi ulterior metabolizat la acid uric. Metabolismul fructozei in ficat conduce la productia de acid uric, care utilizeaza acid nitric, un modulator-cheie al functionarii vasculare.

Studiile descrise anterior sugereaza ca relatia consum de fructoza-sanatate trebuie reevaluata si luate masuri in consecinta.

Inainte de a incheia, trebuie mentionate rezultatele unui studiu foarte recent, efectuat la Universitatea din Los Angeles, California (9). Acesta a aratat ca si functiile cognitive (memoria, invatarea) sunt influentate negativ de aportul exagerat de fructoza. Desi acelasi studiu a indicat si faptul ca aportul simultan de acizi grasi omega-3 (indeosebi DHA) amelioreaza functiile cerebrale, efectele fructozei nu pot fi neglijate. Explicatiile efectelor fructozei se leaga de secretia de insulina. Excesul de fructoza pare a bloca abilitatea insulinei in a regla utilizarea glucozei de catre celule nervoase, care o folosesc in mod normal ca sursa de energie in desfasurarea proceselor de gandire.

In concluzie, fara a exagera, propunem o atentie mai mare acordata alimentelor pe care le consumam si evitarea aportului excesiv de carbohidrati, indeosebi de zaharoza si fructoza. Chiar daca avem un trai activ, ceea ce ne fereste de exces ponderal, efectele negative ale fructozei consumate in cantitate mare sunt mai subtile, dar nu de neglijat.

Bibliografie:

1. Bray G .How bad is fructose Am J Clin Nutr October 2007 vol. 86 no. 4 895-896.
2. Bray GA, Nielsen SJ, Popkin BM. Consumption of high-fructose corn syrup in beverages may play a role in the epidemic of obesity. Am J Clin Nutr2004;79:537–43.
3. Vartanian LR, Schwartz MB, Brownell KD. Effects of soft drink consumption on nutrition and health: a systematic review and meta-analysis. Am J Public Health 2007;97:667–75.
4. Harnack L, Stang J, Story M. Soft drink consumption among US children and adolescents: nutritional consequences. J Am Diet Assoc 1999;99:436–41.
5. Horn R Carbohidrate metabolism, av at http://www.medbio.info/Horn/PDF%20files/carbohydrate_metabolism.pdf
6. Havel PJ. Dietary fructose: implications for dysregulation of energy homeostasis and lipid/carbohydrate metabolism. Nutr Rev 2005;63:133–57.
7. Aeberli I, Zimmermann MB, Molinari L, et al. Fructose intake is a predictor of LDL particle size in overweight schoolchildren. Am J Clin Nutr2007;86:1174–8.
8. Nakagawa T, Hu H, Zharikov S, et al. A causal role for uric acid in fructose-induced metabolic syndrome. Am J Physiol (Renal Physiol)2006;290:F625–31.
9. Agrawal R, Gomez-Pinilla. Metabolic syndrome’ in the brain: deficiency in omega-3 fatty acid exacerbates dysfunctions in insulin receptor signalling and cognition. J Physiol 2012; 590(10): 2485-2499; published ahead of print April 2, 2012, doi:10.1113/jphysiol.2012.230078.

Conf. dr. Corina Zugravu

UMF „Carol Davila”, București