Tučná strava zpomaluje metabolismus i bez cukru. Fruktózou!

O tom, že cukr není zdravý, už dnes ví asi každý, i když to třeba neřeší a ani se tím nijak neomezuje. Ale že by cukr mohl škodit i bez cukru v jídle, to zní hodně divně, nemyslíte? Máme na to nějaké důkazy, studie, výsledky? Ano, myslím, že máme. Našel jsem jednu pěknou doktorandskou práci, která se právě snaží na tuto otázku odpovědět. A výsledky jsou velmi zajímavé. Zkusím je zde nějak stručně popsat.

Při diskusích na X jsem se potkal s jedním skvělým experimentátorem v oblasti stravy. Má svůj blog na exfatloss.com. Nedávno vznesl do diskuse zajímavý pohled na nízkosacharidovou keto dietu. Někomu totiž nefunguje a neví se proč. Pozoroval to na sobě a své poznatky sdílí s ostatními na svém blogu. Ten postřeh ho napadl při poslechu přednášek Ricka Johnsona M.D. o výzkumu fruktózy. O tom, že tělo si ji vyrábí samo například i při příliš slané stravě a nedostatku vody, nebo při stravě obsahující chuť umami, tedy glutamát. Zdá se mu, že by to vysvětlovalo jeho pozorování.

Já už jsem zde fruktózu probíral mnohokrát. Zamýšlel jsem se i nad vztahem mezi fruktózou a polynenasycenými rostlinnými oleji. Můj závěr byl a je takový, že k peroxidaci těchto olejů je třeba aktivovat enzym ketohexokinázu (KHK), nazývanou také fruktokináza, protože ji aktivuje přítomnost fruktózy a slouží k její aktivaci. To totiž zajistí potlačení antioxidačních procesů snížením recyklace GSH a NADPH. Konkrétně, kromě jiného, dojde k potlačení deacetylázy SIRT1, SIRT2 a následně k acetylaci G6PD a IDH2. To zvýší množství peroxidů mastných kyselin, respektive to brání jejich odbourávání. Při aktivaci tvorby KHK stačí pouze velmi malé množství fruktózy vyprodukované v játrech z glukózy polyolovou dráhou.

Bez enzymu KHK strava nemá téměř žádný vliv na hmotnost (weight) KO myší, dokonce ani s vyšším příjmem potravy.

Studie porovnává tři diety na dvou skupinách myší lišících se pouze přítomností (WT) nebo absencí (KO) genů pro tvorbu enzymu KHK. Tři zkoumané diety se liší obsahem tuků a cukru, tedy bez cukru a s nízkým obsahem tuků (LFD), bez cukru a s vyšším obsahem tuků (HFD) a s cukrem a s vyšším obsahem tuků (HFSD).

Podívejte sami, enzym KHK u myší KO zcela chybí. Není žádným překvapením, že standardní nízkotučná strava obsahující 70 % sacharidů aktivuje polyolovou dráhu. Jak už víme, pomáhá to snížit hladinu krevní glukózy. Fruktóza pomáhá ukládat sacharidy do glykogenu a tuků. Co ale není v pořádku je to, že enzym KHK je evidentně aktivován i při tučné stravě bez cukru. Tabulka složení stravy obsahuje s největší pravděpodobností hmotnosti jednotlivých složek, nikoli kalorie. Pro získání kalorických poměrů budeme muset trochu počítat. Obsah tuku v LFD / HDD / HFCD je 9,5 % / 30,5 % / 30,5 %, obsah sacharidů je 67 % / 44 % / 44 %, fruktózy je 0 % / 0 % / 14 %. Vidíme, že tučná strava není příliš tučná, obsahuje hlavně mléčný tuk a trochu kukuřičného oleje. Bílkovin je stejně, cca 20 %. To je celkem vzato docela přijatelná strava pro člověka, řekl bych skoro s nízkým obsahem tuků.

Hned na prvním obrázku výše vidíme, že tučná strava tím, že aktivovala KHK, spustila šetření energií, ukládání do zásob. Není k tomu potřeba cpát se cukrem, stačí škrob a mléčný tuk. Zvýšená hladina volných mastných kyselin nejprve podpoří sekreci inzulínu, ukládání glukózy tedy zůstává zpočátku rychlé a hladina glukózy je dokonce nižší. Tak by to mělo zůstat, ale nezůstane. Postupem času insulin klesne a zpomalí se ukládání glukózy, stoupne její hladina a sepne polyolovou dráhu na výrobu fruktózy. To stačí.

Po spuštění polyolové dráhy v desátém týdnu už se odehrává známý příběh metabolických problémů. Fruktóza zřejmě ještě chvíli pomůže snížit hladinu glukózy v 16tém týdnů, ale enzymy již jsou acetylovány a metabolizmus zpomalen. Fruktóza nastaví poměry aktivit enzymů na ukládání energie. To ovšem platí pouze pro skupinu WT.

Srovnání příbytků hmotnosti způsobených přítomností KHK. 

Skupina KO s vypnutým enzymem KHK je na tom zcela jinak. Zvýšená produkce inzulinu se pravděpodobně objeví stejně jako postupný pokles inzulínu, ovšem zvýšená hladina glukózy nespustí tvorbu KHK, nedojde k potlačení deacetylázy SIRT2, antioxidační ochrana bude zachována. To umožní naprosto stejný výdej energie jako na běžné stravě. To zachová hmotnost i při vyšším příjmu potravy. Dokonce u KO skupiny vidíme, jak fruktóza ve stravě pomáhá ukládat glukózu, není třeba tolik inzulínu, pravděpodobně aktivuje glykolýzu a tvorbu laktátu už v trávicím traktu pomocí bakterií. 

Fruktóza ve stravě možná může být méně problematická, než fruktóza produkovaná jaterními enzymy. To je docela překvapení, že? A co linolová kyselina? Její množství ve stravě se nijak nezměnilo, pouze se změnilo vnitřní prostředí, které nyní nepodporuje vznik peroxidů mastných kyselin. Linolová kyselina se stává problematickou až po aktivaci, až jako peroxidovaná.

Skupina KO bez enzymu KHK urychluje metabolizmus glukózy u všech diet.

Bez KHK je výdej energie teplem u všech diet stejný, nezávislý na stravě.

To ale není všechno. Odstraněním KHK se zcela vyřadí tvorba tzv. korunkám podobných struktur v tukové tkáni. Jedná se o odumřelé tukové buňky poškozené peroxidovanou linolovou kyselinou. Proč tedy vypnutí KHK tyto struktury zcela odstraní? Protože se změnilo prostředí. Prostředí oxiduje linolovou kyselinu na aldehydy, které otráví tukové buňky. Pokud se vyhneme tomuto oxidačnímu prostředí a zajistíme dostatečnou aktivitu antioxidačních enzymů, tyto struktury se neobjeví.

Nepřítomnost enzymu KHK (KO) zajistí ochranu tukových a jaterních buněk před účinky zoxidovaných polynenasycených tuků i v přítomnosti fruktózy, tedy stravy s cukrem.

A zase to není všechno. Studie se zabývala i vlivem KHK na cévy, vasodilataci a vasokonstrikci, tedy práci svalů cévní stěny při stimulaci. A opět se ukázalo, že vypntí KHK dokáže ve velké míře ochránit cévy před účinky tučné stravy i cukru.

Když si dáme vše dohromady, polyolová dráha, produkující fruktózu v játrech, je v dnešní době zřejmě mnohem aktivnější, než v minulosti. Dalo by se předpokládat, že je to způsobeno moderní rychle vstřebatelnou stravou, která zvedá hladinu glukózy. Ale asi to nebude jedíný vliv. Musí existovat ještě nějaké další modulátory.

Začal jsem tedy hledat a ptát se AI. Přišlo mi to totiž nápadně podobné s účinky S-sulfhydratace enzymů jako SIRT1 až SIRT3, AMPK, PC atd. Mohla by S-sulfhydratace také nějak ovlivnit polyolovou dráhu? A vyšlo mi, že mohla. Prvním enzymem této dráhy je aldozová reduktáza (AR). Podívejte, jaký obrázek jsem našel. Sirovodík v nervové tkáni zcela odstranil AR.

Mohlo by to znamenat, že účinky omezení sirných aminokyselin a účinky suplementace taurinem, které jsem tu probíral několik příspěvku zpátky, jsou vlastně účinky vyřazení polyolové dráhy? Vyřazení endogenní produkce fruktózy? Enzym aldozová reduktáza obsahuje aktivní cystein, který by potenciálně mohl podléhat S-sulfhydrateci a modulaci funkce sirovodíkem. Pokud tato modulace zajistí odstranění enzymu AR, jak vidíme na obrázku výše, pak ani vyšší hladina glukózy nespustí produkci sorbitolu ani fruktózy, zajistí naopak aktivaci dráhy PPP a vyrobí spoustu NADPH pro recyklaci glutathionu. Zajistí antioxidační ochranu. Na obrázku výše je jasně vidět obnovení supoeroxid dismutázy (SOD) a snížení hladin MDA, tedy aldehydu vzniklého peroxidací polynenasycených mastných kyselin. A to vše asi umí zajistit enzymaticky produkovaný sirovodík.

Zatím tedy nevíme, jak se lze spuštění polyolové dráhy vyhnout. Z toho, co funguje, se dá usuzovat, že v tom hraje roli hladina volných mastných kyselin, ta je zvýšená při spuštění de novo lipogeneze (DNL). Nízkosacharidová nebo keto dieta v tomto případě nechrání. Naopak dlouhodobé omezení sacharidů zvyšuje glukoneogenezi, která konzumaci sacharidů snadno nahradí. Při vysokém obsahu tuků ve stravě tělo spaluje hlavně tuky a ketony, a na zvýšení hladiny krevní glukózy pak stačí velmi malé množství, protože i spotřeba je velmi malá. Glukoneogeneze také souvisí s množstvím konzumovaných neesenciálních aminokyselin, tedy i kvalitou bílkovin. Občasné omezení bílkovin možná může pomoci vymazat historii přejídání pomocí S-sulfhydratace nezymů polyolové dráhy.

Jaterní produkce glukózy také souvisí se stresem, který uvolňuje volné mastné kyseliny a spouští tak celý proces zvýšené hladiny glukózy a vyšší pravděpodobnost spuštění polyolové dráhy. 

No a samozřejmě, spuštění polyolové dráhy potlačuje acetát/ocet, tedy aktivace SIRT1 a AMPK, ale pouze při vyrovnaném nebo deficitním příjmu potravy. Při přebytcích nám sice acetát pomáhá s bezpečným ukládáním energie do tuků, ale ne každému se to bude líbit.

Předchozí

Následující

Zdroje:

Role of ketohexokinase in fructose-induced insulin resistance and endothelial dysfunction

Hydrogen sulfide alleviates neural degeneration in streptozotocin-induced diabetic rats probably through reducing oxidative stress and aldose reductase expression

Aldose reductase regulates hyperglycemia-induced HUVEC death via SIRT1/AMPK-α1/mTOR pathway