Cukr jako signál nedostatku: nová teorie vysvětluje, proč fruktóza škodí jinak než glukóza

Tým vedený týmem kolem Richarda Johnsona a Miguela Lanaspy z Coloradské univerzity v Denveru shrnul desítky let biochemických dat do konceptu, kterému říkají fruktózová hypotéza přežití. Podle samotné přehledové práce publikované v Nature Metabolism má fruktóza jedinečné metabolické účinky podporující syntézu triglyceridů a hromadění tuku, protože funguje jako evolučně zakódovaný signál dostatku potravy, který za moderních podmínek chronického nadbytku aktivuje procesy vedoucí k metabolickému syndromu.

Klíčový rozdíl začíná už na úrovni toho, jak se každý z cukrů zapojuje do metabolismu. Zpracování glukózy řídí enzym fosfofruktokináza, který reaguje na energetický stav buňky: když je hladina ATP vysoká, enzym zpomalí, když je nízká, zrychlí. Vzniká tak zpětnovazební smyčka přizpůsobující zpracování glukózy aktuální energetické potřebě. Fruktóza tento regulační systém podle přehledové práce publikované v Philosophical Transactions of the Royal Society B zcela obchází, protože ji zpracovává enzym ketohexokináza, který postrádá jakoukoli zpětnovazební kontrolu, a fruktóza se tak fosforyluje bez ohledu na to, jaký je aktuální energetický stav buňky.

Právě tato neregulovaná fosforylace má měřitelné důsledky. Podle stejné práce dochází při rychlé fosforylaci fruktózy k tak rychlé spotřebě ATP, že ji mitochondrie nedokážou stejným tempem obnovovat, přičemž nízký obsah fosfátu v buňce následně aktivuje enzym, který rozkládá vznikající AMP na kyselinu močovou. Buňka tak podle popisu přeměňuje ATP na kyselinu močovou a zároveň přichází o stavební látky potřebné k obnově vlastní energie.

Tento přechodný energetický deficit podle autorů spouští celý program zaměřený na tvorbu tuku. Meziprodukty vznikající při rozkladu fruktózy směřují přímo k výrobě mastných kyselin přes acetyl-CoA a malonyl-CoA, aktivuje se transkripční faktor ChREBP zapínající geny pro syntézu tuku, a vznikající kyselina močová dál stimuluje samotný enzym ketohexokinázu ve smyčce, která se sama posiluje. Podle studie popisující tento mechanismus navíc zvýšená aktivita ketohexokinázy vede k acetylaci enzymu CPT1a, což snižuje schopnost mitochondrií tuk naopak spalovat, takže tělo tuk nejen aktivně vyrábí, ale zároveň hůř odbourává.

Lidské studie tento mechanismus podle přehledu potvrzují i v praxi. Deset týdnů pití nápojů sladěných fruktózou oproti nápojům se stejným kalorickým obsahem sladěným glukózou zvýšilo viscerální tuk, tuk v játrech i hladinu triglyceridů v krvi, zatímco citlivost na inzulín se u skupiny konzumující fruktózu naopak zhoršila.

Hypotéza jde ještě dál za samotný metabolismus jater. Fruktóza podle autorů zvyšuje propustnost střevní stěny, což umožňuje bakteriálním endotoxinům pronikat do krevního oběhu a spouštět zánět, který má dál zesilovat tvorbu tuku, a střevní mikrobiom navíc přeměňuje metabolity odvozené od fruktózy na acetát, který játra využívají k další tvorbě tuku.

Novější data podle přehledu naznačují souvislost i s růstem nádorů, byť nepřímou, konkrétně přes zvýšený přenos tukových látek z jater do nádorové tkáně u myší, a samostatné studie zaznamenaly aktivní metabolismus fruktózy přímo v nádorech tlustého střeva. Podobně opatrně formulovaná je i navrhovaná souvislost s kognitivním úpadkem: mozek si dokáže sám vyrábět fruktózu z glukózy takzvanou polyolovou cestou, a podle přehledu publikovaného v databázi PMC může nadměrná aktivace této cesty v oblastech mozku spojených s pamětí přispívat k rozvoji kognitivní dysfunkce spojené s diabetem.

Autoři sami zdůrazňují, že jde stále spíš o teoretický rámec než o uzavřenou vědu. Velká část mechanistických dat pochází ze zvířecích modelů nebo buněčných kultur, ne z dlouhodobých studií na lidech, klinické studie navíc obvykle testují vysoké dávky izolované fruktózy, ne smíšený poměr glukózy a fruktózy, v jakém se cukr běžně vyskytuje v potravě, a souvislost s rakovinou i demencí zůstává korelační a vyžaduje další ověření. I s těmito výhradami ale hypotéza nabízí vysvětlení, proč stejný počet kalorií z různých cukrů vede k odlišným metabolickým výsledkům, a proč konzumace cukru souvisí s metabolickým onemocněním i po zohlednění celkového kalorického příjmu a tělesné hmotnosti.