过多摄取糖分愈来愈多地被以为是致使肥胖以及相干心脏代谢疾病风行的缘故原由之一。糖以蔗糖或者高果糖玉米糖浆情势添加到饮食中，二者都包罗险些等量的葡萄糖以及果糖。果糖代谢以及其衍生代谢物的特征使果糖成为正常炊事糖耗损的心理旌旗灯号。当果糖摄取过多时，这些特征可能会致使心脏代谢疾病。本研究回首了果糖代谢的生物化学、遗传学以及心理学相干研究，展现了过多摄取果糖可能致使代谢疾病的机制，并提出医治代谢疾病的新医治方案。相干结果揭晓于《Cell Metabolism》。甜味感知动物进化出繁杂的机制来感知糖分并促使其耗损。单糖和双糖可激活位于舌头以及上颚上皮细胞G卵白偶联受体Tas1R2以及Tas1R3。这些受体刺激神经元回路，投射到介入处置惩罚享乐以及讨厌刺激的杏仁核区域。除了了甜味感知机制，也有存在促成含糖食品耗损机制。Tas1R2以及Tas1R3缺少小鼠没法尝到糖或者其他甜味剂的味道，但它们更爱好葡萄糖含量高的食品。这类偏好需要肠钠-葡萄糖共转运卵白，这是由肠细胞以及肠内排泄细胞表达的重要转运卵白，卖力经由过程肠腔膜摄入葡萄糖以及半乳糖。SGLT1依靠性的糖耗损由迷走神经携带的旌旗灯号介导，以激活孤束触觉尾侧核内的神经元。在另外一种无味觉遗传小鼠模子研究中发明缺乏味觉细胞向味觉神经发出旌旗灯号所需的P2X2以及P2X3嘌呤能受体。这些研究注解，果糖可以提高糖的耗损量，而不受口胃的影响。甜味觉得以及糖分摄取后感知的联合可能会彼此作用，从而提高对于富含糖分食品的偏好。过多摄取果糖会致使代谢疾病初期研究发明高果糖饮食可以在几天内诱发高甘油三酯血症，比不异含量淀粉或者葡萄糖饮食更强烈，这令人们对于果糖作为代谢疾病的促因孕育发生乐趣。高果糖饮食可诱发很多代谢障碍特性，包孕高血压，这是代谢综合征的典型特性，也被称为心脏代谢疾病综合征。最近几年来的干涉干与研究注解，过多摄取中-高剂量的果糖会对于人体代谢成果孕育发生倒霉影响。而且差别糖之间或者糖以及其他饮食养分素之间可能存在繁杂的彼此作用从而影响代谢康健。只管含有果糖的添加糖会对于康健孕育发生负面影响的证据使人信服，但这些倒霉影响是彻底经由过程增长能量摄取以促成体重增长的影响照旧经由过程自力于肥胖的机制尚不清晰。只管文献重要存眷糖含量增长致使的康健危害，但糖袒露模式也可能影响其生物学效应。动物研究发明以液体情势提供的糖可能比固体食品情势影响更年夜。天天年夜剂量单次摄取可能比频仍摄取少许果糖更有害。此外，有证据注解运动时期增补果糖有助于连结精神充沛，是以猜度果糖在久坐人群中的倒霉影响会放年夜。果糖接收与肠道果糖摄取后，果糖经由过程胃肠道进入小肠，经由过程肠上皮细胞刷状缘上的转运体被接收。GLUT5对于果糖比葡萄糖具备更显著的特异性，果糖的亲以及力规模较广。GLUT5在小肠管腔膜上高程度表达，在基底外侧膜上表达较少。其表达以及活性在近端十二指肠中最高，并沿小肠长度降落。GLUT5对于炊事果糖的肠道接收至关主要，果糖转运进入肠细胞的程度与肠细胞腔膜的浓度梯度成正比。这与肠道葡萄糖接收形成对于比，后者由钠毗连的协同转运卵白SGLT1介导，SGLT1可以有用地将葡萄糖泵入肠细胞，匹敌浓度梯度。是以肠道葡萄糖接收比果糖更快、更完全。不外，肠上皮细胞不变的果糖磷酸化对于于维持管腔-肠细胞果糖梯度以促成果糖接收更彻底很主要。与葡萄糖在小肠内险些彻底接收比拟，肠内果糖转运能力会到达饱以及状况，一部门果糖会达到年夜肠被肠道微生物群分化代谢。GLUT5也会在其他构造以及细胞类型中表达，包孕骨骼肌、前脂肪细胞、前列腺、精子以及红细胞，然而果糖转运到这些构造中的主要性仍不清晰。介导葡萄糖以及果糖经由过程肠细胞基底外侧膜流出机制今朝还不太确定。GLUT2可促成葡萄糖以及果糖流出，GLUT2在近端小肠细胞基底外侧膜上高程度表达。GLUT2是一种低亲以及力、高容量转运卵白促成葡萄糖以及果糖转运，对于两种糖类具备相似的亲以及力 (Km～11 mM)。然而，GLUT2缺少的人类或者小鼠中葡萄糖外流没有较着受损，是基于微粒体膜转运路子的胞吐作用作为替换方案在跨细胞单糖流出中阐扬重要作用。果糖介导的肠道GLUT5表达引诱依靠于肠道果糖代谢。相应炊事果糖引诱肠道GLUT5表达是由碳水化合物反映元件联合卵白介导，该卵白是一种在肠上皮细胞以及其他要害代谢构造高程度表达的碳水化合物感到转录因子。果糖接收环境在儿童以及成人中变化很年夜，这取决于春秋、炊事糖袒露和可能的其他未确定的遗传、饮食以及情况因素。只管 GLUT5基因敲除了会致使小鼠果糖接收不良，但临床上果糖接收不良与肠道 GLUT5 表达降低没有一定接洽。硫氧还卵白彼此作用卵白 (TXNIP)是另外一种ChREBP调治的果糖引诱卵白，在肝脏以及肠道等要害代谢构造中表达。TXNIP有助于促成性己糖转运体在质膜上的定位，包孕GLUT5在肠细胞管腔膜上的定位。是以，除了了调控GLUT5表达外，调治GLUT5适量定位以及功效的因素也多是炊事果糖接收的主要决议因素。但今朝尚不清晰肠道果糖接收或者肝脏果糖代谢的天然变化是否会致使果糖引诱的心脏代谢疾病。果糖代谢与肠-肝哺乳动物葡萄糖与果糖代谢的天赋差异反应在血液程度上的显著差异。外周血中正常空肚血糖浓度为～5 mM，而果糖浓度低于～0.02 mM。葡萄糖耐量实验时期，摄取年夜量葡萄糖的康健个别外周血糖程度可达～7.5 mM。而年夜剂量口服果糖会暂时增长其外周轮回果糖程度，峰值达～1mM，随后在数小时内迅速恢复到微摩尔程度。年夜量口服果糖后，外周轮回果糖程度没有呈现相对于较年夜的增长，申明肠道有能力代谢摄取的年夜部门果糖，外周轮回逸出量相对于较少。传统不雅点以为肝脏是果糖断根的重要部位。然而，不变同位素研究中发明，灌胃果糖的小鼠，～90%接收的果糖在小肠内代谢，达到肝脏的量相对于较少。肠内代谢的果糖在门静脉中以葡萄糖或者其他果糖衍生代谢产品的情势呈现，如乳酸、丙氨酸、甘油酸以及其他有机酸。小肠表达完备的糖异生酶，可以或许将摄取的果糖转化为轮回葡萄糖。除了小鼠外，肠道果糖代谢是否占主导职位地方尚不清晰。不外，肠道果糖代谢的相对于主要性可能因物种而异，如年夜鼠以及人的肠道GLUT5表达较着高于小鼠，是以需要更多研究来阐明肠道与肝脏果糖代谢的主要性。只管云云，这些研究患上出一个新的主要观点，即肠道果糖代谢可能会掩护肝脏免受过分袒露炊事果糖的影响。图1. 肠道中果糖代谢以及初次摄入细胞间果糖代谢果糖跨细胞膜转运依靠肠细胞中己糖载体，如GLUT5。在肝脏中，GLUT5表达程度不高，而GLUT2多是葡萄糖以及果糖的重要膜转运卵白。GLUT8也对于果糖具备亲以及力，它有助于肠细胞以及肝细胞中果糖转运。果糖进入细胞后，由三种果糖分化酶举行级联代谢。这些果糖分化酶有用地将己糖果糖转化为磷酸三糖，磷酸三糖经由过程糖酵解以及糖异生作用天生。第一步，果糖在酮己糖激酶催化下快速且不成逆的磷酸化天生果糖-1-磷酸。该代谢物专用于果糖分化路子，不与糖酵解或者糖异生同享。与葡萄糖比拟，果糖是己糖激酶 I、II 以及 III 的不良底物中选择性高程度表达。研究注解KHKc对于于果糖引诱的代谢疾病至关主要。KHKc在肠道以及肝脏中均表达，肠道KHK敲除了会加重果糖引诱的代谢疾病，而肝脏特异性敲除了或者敲低KHK可避免果糖引诱的代谢疾病。注解肠道果糖代谢可以掩护肝脏免受果糖袒露侵害。其他果糖分化酶只管总体KHK功效缺掉是良性的，但Aldob功效缺掉突变会致使遗传性果糖不耐受，这是一种病发率较高的常染色体隐性孟德尔疾病。患有这类疾病的人可以耐受含有葡萄糖或者半乳糖的碳水化合物，而摄取蔗糖或者果糖会激发腹痛、恶心以及吐逆，并伴有急性低血糖。这类环境在婴儿中凡是体现为在断奶或者引入含果糖配方奶后发育缓慢并伴有肝毒性，对于甜味食品讨厌也很常见。连续接触果糖终极会致使肝肾衰竭，并终极致使灭亡。山梨糖醇经由过程多元醇路子内源性地孕育发生果糖，也会引起近似病发率以及灭亡率。患有这类疾病的人需要防止所有含果糖饮食，而且凡是没有蛀牙，注解饮食蔗糖是致使牙齿康健不良的重要缘故原由。消弭所有饮食中的蔗糖、果糖以及山梨糖醇是医治的重要手腕，在果糖限定数天内可以不雅察到康健状态改良。HFI中果糖毒性部门归因于F1P在肝细胞、肠细胞以及近端小管上皮细胞中显著的持久累积孕育发生的有害作用。只管肝、肠以及肾中的果糖代谢在HFI中严峻受损，但在这些患者尿液中收受接管的果糖负荷不到20%，注解年夜部门果糖在其他构造中代谢。在这类环境下，脂肪构造经由过程己糖激酶II将果糖代谢为6-磷酸果糖多是果糖代谢的重要体式格局，良性原发性果糖尿也是云云。HFI的份子心理学已经在Aldob全基因敲除了小鼠模子中获得证明。经由过程按捺KHK可以逆转Aldob基因敲除了小鼠脂肪变性的增长，进一步撑持了F1P是这类疾发病病机制中要害旌旗灯号份子的假定。以上研究展现KHK按捺剂可能有助于显著扩展这类疾病患者的食品选择，并包管使用新开发的有用以及特异的KHK按捺剂举行实验。Aldob将 F1P 代谢为DHAP以及甘油醛两种代谢物。DHAP无需进一步代谢便可进入糖酵解磷酸三糖池。然而，甘油醛是一种具备反映性以及毒性的潜在代谢物，它被Tkfc磷酸化为糖酵解中间体 3-磷酸甘油醛，进而完结果糖分化末了一步。与前两个步调比拟，Tkfc研究较少，部门缘故原由是没有发明临床环境与该酶突变相干。肝脏特异性Tkfc敲除了或者Tkfc全身敲除了小鼠在接管高果糖饮食时体现出肝脏炎症以及果糖接收不良，可能与甘油醛毒性有关。而这些小鼠甘油酸以及丝氨酸合成增长，注解甘油醛经由过程乙醛脱氢酶代谢。近来小鼠研究发明，摄取的年夜部门果糖以甘油酸的情势从肠细胞输出进入门静脉血，这注解在某些环境下，Tkfc活性可能限定了果糖分化。绘谱帮你测与果糖代谢相干的代谢疾病的研究愈来愈遭到存眷。靶向代谢组学可对于生物样品中小份子代谢物举行周全、体系的阐发，可以敏捷捕获到机体代谢的细微变化，是寻觅疾病生物标记物或者药物靶标的有力东西。麦特绘谱拥有成熟的代谢物定性以及定量平台，开发出Q600全定量代谢组、Q300全定量代谢组、宏代谢组、能量代谢，和同位素示踪/代谢流等差别的靶向代谢组检测要领，致力于提供代谢组学研究多角度解决方案，详情接待咨询麦特绘谱热线400-867-2686。 参考文献Molecular aspects of fructose metabolism and metabolic disease. Cell Metabolism. 2021. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2021.09.010.原文浏览，请长按辨认下方二维码往期保举