Ученые из Федеральной высшей технической школы Цюриха обнаружили ранее неизвестный молекулярный механизм, который управляется фруктозой и может привести к расширению сердца и сердечной недостаточности.

фруктоза атакуетВысокое потребление фруктозы может привести к неконтролируемому росту кардиомиоцитов и сердечному приступу

«Пройдитесь по любому супермаркету и посмотрите на этикетки продуктов питания, и Вы увидите, что многие из них содержат фруктозу, часто в виде сахарозы (столовый сахар)», — вот как говорит Вильгельм Крек, профессор клеточной биологии в Институте молекулярных медицинских наук в Федеральной высшей технической школы Цюриха, обобщая проблемы с сегодняшним питанием. Готовые продукты питания и, в частности, безалкогольные напитки, и, даже на первый взгляд полезные, фруктовые соки содержат фруктозу в качестве искусственной добавки – часто в больших количествах. В последние десятилетия фруктоза распространилась по всему продовольственному рынку, потому что ее считают менее вредной, чем глюкоза. В отличие от глюкозы, фруктоза еле-еле повышает уровень глюкозы крови и секрецию инсулина. Это позволяет избежать частых всплесков секреции инсулина после любого употребления глюкозы, которые считают вредными. Кроме того, фруктоза слаще на вкус.

Но существует и обратная сторона медали: печень очень эффективно превращает фруктозу в жир. Люди, употребляющие очень много пищи с высоким содержанием фруктозы, со временем начнут страдать от избыточного веса, у них развивается повышенное артериальное давление, дислипидемия с жировой дистрофией печени и инсулинорезистентностью – симптомы, которые врачи объединили вместе под названием метаболического синдрома.

Неограниченный рост сердечной мышцы

Новая статья профессора Крека и члена его команды Питера Миртшчинка описывает дальнейший, более тревожный побочный эффект фруктозы. Исследователи обнаружили ранее неизвестный молекулярный механизм, который указывает на фруктозу, как на ключевой фактор неконтролируемого роста сердечной мышцы – состояние, которое может привести к тяжелой сердечной недостаточности. Их исследования недавно опубликованы в журнале Nature.

Когда человек имеет высокое артериальное давление, сердце должно расти, так как ему труднее перекачивать кровь по кровеносной системе. Эти растущие клетки сердечной мышцы нуждаются в значительном количестве кислорода. Однако, если для адекватного снабжения усиленного роста недостаточно кислорода, клетки переходят на альтернативные источники энергии. Вместо того, чтобы получать энергию из жирных кислот, они больше зависят от анаэробного процесса под названием гликолиз (расщепление сахаров). Если кардиомиоциты получают фруктозу, в дополнение к глюкозе, это может запустить патологическую цепную реакцию.

Переключатель метаболизма фруктозы

В исследовании, команда ученых продемонстрировала, что нехватка кислорода в кардиомиоцитахвызывает появление молекулы HIF. Это универсальный молекулярный переключатель, который вызывает выработку кардиомиоцитамикетогексокиназы-С (КГК-С) – центрального фермента в метаболизме фруктозы. КГК-С имеет высокое сродство с фруктозой, и поэтому может перерабатывать ее очень эффективно. Производство КГК-С также может усиливать эффект гликолиза. Поскольку метаболизм фруктозы не имеет никакой негативной регуляции обратной связи, начинается замкнутый круг, который приводит к сердечной недостаточности.

Для того, чтобы исследовать этот механизм, ученые использовали не только мышиные модели, но и биологические образцы от пациентов с патологическим расширением сердца, вызванным аортальным стенозом. Образцы кардиомиоцитов, собранные хирургами во время операций на сердце, позволили исследователям доказать, что эти клетки действительно имеют больше молекул HIF и КГК-С. У мышей, которые страдали от хронического высокого артериального давления, исследователи инактивировали фермент КГК, что на самом деле затормозило расширение сердца.

Один ген, два фермента

Еще один факт, заслуживающий внимания, состоит в том, что организм также содержит КГК-А – фермент, очень похожий на КГК-С, за исключением того, что имеет плохое сродство с фруктозой. Оба эти ферменты имеют одинаковый генетический код; разница между ними появляется от того, как проходит процессинг и сплайсинг их информативной РНК. В зависимости от необходимости, может быть создан один из двух вариантов из одного и того же гена, что приводит к образованию одного из двух разных ферментов. Эксперты называют этот процесс «альтернативным сплайсингом». Профессор Крек объяснил: «Около 95% всех человеческих генов подвергаются альтернативному сплайсингу. Это способ создания удивительного разнообразия белков, ферментов и регуляторов в человеческом организме».

В норме, в первую очередь клетки печени вырабатывают фермент КГК-С; другие органы вырабатывают почти исключительно КГК-А. Теперь впервые исследователи показали, что даже такой орган, как сердце, способен вырабатывать КГК-С, более эффективный фермент, если оно подвергается стрессовым факторам. Для этого HIF активирует фактор сплайсингаSF3B1. Эта молекула часто генетически повышена при многих видах рака, что, возможно, указывает на то, что даже рост опухоли может зависеть от фруктозы.

Нормальное употребление фруктов – безопасно

Большие количества фруктозы добавляют к многим продуктам питания, но особенно в сладкие и безалкогольные напитки. Эта практика повысила потребление кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы на одного человека в США между 1970 и 1997 годами от 230 г в год до больше 28 килограммов в год.

Но Миртшчинк уверяет, что употребление нормального количества фруктов каждый день является безопасным и полезным для здоровья. «Кроме фруктозы, фрукты содержат много важных микроэлементов, витаминов и клетчатки», — говорит он. Люди должны, однако, избегать чрезмерного употребления сладких безалкогольных напитков и фруктовых соков – они часто имеют дополнительный сахар, – а также готовых блюд и других продуктов питания, в которые добавляют большие количества фруктозы для придания аромата. «Даже такой излишек фруктозы может привести в действие механизм, который мы описали, в том случае, если присутствует один из стрессовых факторов, например, — клапанная болезнь сердца или высокое артериальное давление», — подчеркивает Миртшчинк.