章卫平教授:果糖摄入过量,竟是代谢性疾病的一大元凶?| PUDF2024

编者按:

果糖是一种左旋六碳糖,是葡萄糖的同分异构体。与葡萄糖相比,果糖可不依赖胰岛素介导进入细胞内代谢,引起高血糖反应较小。然而近来年的研究发现,果糖与不少代谢性疾病相关。2024年北大糖尿病论坛(PUDF2024)以“心肾代谢”为主题,高度关注代谢性疾病。盛会期间,中国病理生理学会内分泌代谢专委会主任委员、海军军医大学基础医学院章卫平教授聚焦“果糖与代谢性疾病”,从病理生理机制角度对果糖与代谢性疾病之间的渊源展开了精彩解读。

代谢性疾病的防控形势日益严峻

2019年发表的《中国肥胖预防和控制蓝皮书》指出,2002~2012年我国肥胖和超重人数不断攀升,2012年儿童肥胖和超重患病率为16%,成人肥胖和超重患病率为42%。随即,发表于Lancet的一项研究显示,成人糖尿病患病率达到11.6%,糖尿病前期达到50.1%。

众所周知,代谢性疾病很大程度上是生活方式性疾病,而营养过剩驱动的代谢性疾病会出现世代循环。目前认为生命早期的器官发育和代谢编程易受营养过剩或不足的影响,通过表观遗传学变化影响终身,甚至下一代。这也充分强调了代谢性疾病早期防控的重要性和必要性。

具体来说,生长发育期营养失衡影响下丘脑、β细胞、脂肪、肝脏、肠道等器官发育与代谢编程,进而增加成年后代谢性疾病的易感性。当前,生长发育期营养过剩是我们防控代谢性疾病面临的一大难题。营养过剩基本特点表现为总热卡过量(糖、脂、蛋白),尽管碳水化合物摄入有减少的趋势,但是果糖摄入过量是现代生活方式条件下营养过剩的重要因素。

对标“健康中国”和重大慢病防治等国家战略,主动健康是内在驱动力,饮食干预是重要手段!其中,食盐加碘、围孕期补充叶酸可谓是饮食干预与主动健康的成功范例。然而,饮食干预做加法容易,做减法难。改善营养过剩、防控代谢性疾病任重道远!

果糖代谢路径及其调节机制

天然果糖存在于水果和蜂蜜中,而现代生活中果糖摄入过量主要与果糖糖浆的广泛应用有关。果糖糖浆是从玉米淀粉加工而来,大约含55%果糖和45%葡萄糖,因其成本低廉、甜度高,被广泛应用于食品加工行业。临床资料和动物实验研究表明,果糖摄入过量可显著增加肥胖、高脂血症、高血压、心血管疾病、胰岛素抵抗、2型糖尿病、痛风、脂肪肝等代谢性疾病的风险。

小肠是膳食果糖吸收与代谢的重要“场所”。小肠上皮细胞可代谢果糖,通过葡糖异生将其转变为葡萄糖。Glut5是介导肠道果糖吸收的特异性转运子,其缺乏可导致果糖吸收障碍和不耐受。正常情况下,小肠大概每天可以吸收和处理50g果糖,约为1g/kg。过量的膳食果糖会进入血循环、肝脏,或被肠道菌利用,致肠道菌群失调和炎症。

ChREBP是调节果糖代谢的关键性转录因子,包括两种主要亚型ChREBP-α和ChREBP-β。其中,ChREBP-α丰度高,核浆穿梭,活性可调;ChREBP-β是一种核蛋白,表达量很低,活性强,是ChREBP的持续激活形式。ChREBP缺陷可导致小鼠果糖吸收障碍、对高果糖饮食不耐受,但对葡萄糖耐受。同时,ChREBP也是调节肝脏果糖代谢和脂质合成的重要转录因子,保护肝脏免受高果糖刺激条件下由于糖原过度积聚导致的肝损伤。章卫平教授团队自主发现了锌指蛋白ZBTB20,研究发现该分子可通过ChREBP调节肝脏果糖代谢和脂质合成,参与维持血脂稳态。

果糖过量摄入对机体微量元素和氮代谢的影响

尽管果糖摄入过量与糖脂代谢失衡的关系比较明确,但是果糖是否影响金属离子和氮等物质的代谢并不清楚。研究发现,果糖过量摄入可降低小鼠肝脏锰的含量,进而抑制锰依赖性蛋白酶的活性,如参与氮清除和尿素合成的精氨酸酶、参与超氧自由基清除的锰型超氧化物歧化酶(Mn-SOD),从而导致肝损伤小鼠的血氨清除能力。机制研究表明,果糖通过ChREBP激活肝脏锰排出基因Slc30a10的表达,由此揭示了果糖通过ChREBP/Slc30a10通路调节肝脏锰代谢稳态的新机制,为认识果糖摄入过量导致代谢失衡的病理学效应提供了全新的视角。


结语


果糖糖浆在食品工业的广泛使用是现代生活中果糖摄入过量的主要原因。由于不良生活习惯导致的果糖摄入过量可对机体代谢产生多方面的不利影响。限制饮料和甜点等途径的果糖糖浆摄入过量(而非水果等天然果糖),是饮食干预防控代谢性疾病的重要措施!


专家简介


章卫平

海军军医大学基础医学院病理生理学教研室主任,教授,免疫与炎症全国重点实验室副主任,国家杰出青年基金获得者,国家重点研发专项首席科学家。主要从事发育与代谢性疾病的转录调控机制研究,在Circulation Research、PNAS、Nat Commun等发表SCI论文80余篇。兼任中国病理生理学会内分泌与代谢专业委员会主任委员。
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