果糖代谢的分子方面与代谢性疾病

人们越来越多地认为，过量摄入糖是导致肥胖和相关心脏代谢疾病流行的一个因素。糖以蔗糖或高果糖玉米糖浆的形式添加到饮食中，这两种食物所含的葡萄糖和果糖含量几乎相等。果糖代谢的独特方面和果糖衍生代谢物的特性使果糖可以作为正常饮食糖消耗的生理信号。

然而，当过量摄入果糖时，这些独特的特性可能会导致心脏代谢疾病的发病。在这里，作者回顾了果糖代谢的生物化学、遗传学和生理学，并考虑了过度摄入果糖可能导致代谢性疾病的机制。最后，在此基础上，作者考虑新的治疗方案来治疗代谢疾病。

图片来源：https://doi.org/10.1016/j.cmet.2021.09.010

通过光合作用将二氧化碳固定为糖类是地球食物网的基础。异养生物不能合成自己的糖；因此，它们进化到利用植物源糖来提供能量和合成。蔗糖是植物中主要的循环糖，它由等量的葡萄糖和果糖组成。葡萄糖是动物体内主要的循环糖，相比之下果糖的含量可以忽略不计。葡萄糖是人体大多数组织和细胞的主要能量和合成燃料。相反，摄入的蔗糖中的果糖成分会被肠道和肝脏迅速清除，为获取能量而进行分解代谢，转化为葡萄糖及其聚合物储存形式糖原，或脂肪酸，并以甘油三酯的形式储存。尽管果糖在血液循环中的含量很低，但它是摄入膳食糖的信号。葡萄糖和果糖被感知和代谢的差异对于正常生理糖消耗的反应以及过度摄入的病理生理后果至关重要。

在过去的半个世纪里，工业加工的加强和玉米补贴增加了糖的供应，特别是以甜饮料的形式。这与心脏代谢疾病的流行呈爆炸性增长相关，使公共卫生的注意力重新集中在这一问题上。糖以蔗糖的形式添加到饮料和食品中，或以工业产品高果糖玉米糖浆(HFCS)的形式添加到饮料和食品中。HFCS是通过微生物酶将玉米淀粉消化成葡萄糖单糖而制成的。微生物木糖异构酶催化部分葡萄糖单糖转化为果糖。HFCS 55是添加到饮料中最常见的配方，由55%果糖和45%葡萄糖组成。

蔗糖作为双糖被摄取，在被吸收之前，需要将其单糖成分，葡萄糖和果糖裂解。这是由定位于肠腔刷状边缘膜的蔗糖酶-异麦芽糖酶催化的。相比之下，HFCS中的糖以单糖的形式摄入，在吸收之前不需要进一步加工。HFCS和蔗糖中单糖、双糖含量的差异会影响这些糖的吸收速率，从而产生不同的生物学效应。然而，缺乏蔗糖和高果糖玉米糖浆对人体代谢有显著影响的令人信服的数据。

天然膳食糖和添加糖对心血管代谢疾病流行的贡献仍然存在争议。不同糖暴露与结果(包括能量摄入、体重增加、2型糖尿病(T2D)、血脂异常、胰岛素抵抗、高血压、高尿酸血症和龋齿)之间的流行病学相关性在总糖测量中不太一致，而在游离糖和添加糖测量中更一致。水果是膳食糖的主要天然来源，虽然水果的消费通常与其他健康的生活方式选择有关。含糖饮料(SSBs)是儿童和成人增加糖和果糖摄入量的最大因素，它们的消费始终与增加的心脏代谢风险有关，包括与不良饮食相关的过量心脏代谢死亡。

公共卫生组织和决策者提出的减少食糖消费的建议在过去十年中取得了一定的成功。大约50%的成年人和100%的年轻人报告每天至少摄入一种SSB，这种糖的摄入水平与有害的心脏代谢危险因素有关。此外，添加糖的摄入，即使达到了最近膳食建议的上限，也可能对健康产生不利影响。粮食不安全程度更高的人群和某些族裔或种族亚群报告的 SSB 摄入量甚至更高。在COVID-19大流行期间，SSB消费增加。尽管减少糖消耗的公共卫生努力是有必要的，但对 SSB 及其成分糖导致疾病的机制的深入了解正在为新的治疗策略铺平道路。这些机制和战略将是这次审查的重点。

果糖分解及相关生物化学

图片来源：https://doi.org/10.1016/j.cmet.2021.09.010

果糖代谢药物治疗方面的进展与人们对其分子生理学理解的进展是同步的。早期临床试验的初步结果似乎很有希望。需要进行更大规模和更长期的研究，以确定在不同临床环境下的疗效和安全性，并在NAFLD和糖尿病人群中具有潜在的应用价值。（生物谷 Bioon.com）

参考文献

Mark A. Herman et al. Molecular aspects of fructose metabolism and metabolic disease. Cell Metab 2021 Sep 28;S1550-4131(21)00429-0. doi: 10.1016/j.cmet.2021.09.010.