… podle Světové zdravotnické organizace se v roce 2008 míra obezity od roku 1980 zdvojnásobila. Navíc více než 1,4 miliardy dospělých (35 %) na celém světě mělo nadváhu a 11 % bylo obézních, přičemž tyto stavy mohou vést k více typům onemocnění a smrti, pokud nejsou léčeny . Úmrtí související s obezitou představuje každoročně více než 3,4 milionu dospělých a lze je přičíst cukrovce (44 %), srdečním chorobám (23 %) a rakovině (až 41 %) . Pokud jde o rakovinu, studie prokázaly úzkou souvislost mezi nadměrnou tělesnou hmotností a zvýšeným rizikem rakoviny jícnu, slinivky břišní, tlustého střeva, endometria, prsu a ledvin . Obezita je také spojena s nealkoholickým ztukovatěním jater (NAFLD) a nealkoholickou steatohepatitidou (NASH) a vznikem rakoviny jater . K těmto pozorováním se přidávají přímé a nepřímé náklady, které v konečném důsledku ovlivňují národní produktivitu . Obezita je způsobena nerovnováhou mezi příjmem a spotřebou kalorií a sedavým způsobem života . Navíc v posledních 30 letech došlo k postupnému nárůstu denního kalorického příjmu západní stravy . Zajímavé je, že celkový příjem a příjem nasycených mastných kyselin jako procento spotřeby energie se v posledních 30 letech snížil . Zvýšení kalorického příjmu je tedy s největší pravděpodobností způsobeno stravou s vysokým obsahem sacharidů. To potvrzují i údaje amerického Národního centra pro zdravotní statistiku, které ukazují nárůst příjmu sacharidů za den u mužů o 67,7 g a u žen o 62,4 g v období 1971-2004. V západní stravě jsou hlavním zdrojem sacharidů sladidla a spotřeba sladidel se za posledních 30 let zvýšila z 33 na 43 kg na osobu . Nacházejí se ve zpracovaných potravinách, zálohovaném zboží, koření, nealkoholických nápojích, cukrovinkách, mléčných výrobcích a koncentrovaných ovocných šťávách. Fruktóza tvoří více než 40 % spotřeby sladidel a spotřeba kukuřičného sirupu s vysokým obsahem fruktózy (HFCS) se mezi lety 1970 a 1990 zvýšila o více než 1000 % . Až do 60. let 20. století zůstávala sacharóza oblíbeným sladidlem. V této době se však stal HFCS preferovaným sladidlem díky své větší sladivosti, delší trvanlivosti, nižší ceně a schopnosti udržet déle vlhkost v zálohovaných potravinách . Například mezi lety 1950 a 2000 se spotřeba nealkoholických nápojů zvýšila z 37,9 l na více než 189,3 l ročně . Monosacharid může být kon- sumován buď jako sacharóza (50 % fruktózy a 50 % glukózy), nebo HFCS (55-65 % fruktózy). Souběžný nárůst spotřeby HFCS a obezity během posledních 30 let vedl k domněnce, že existuje souvislost mezi jejich příjmem a progresí lidských onemocnění. V tomto přehledu se budeme zabývat známými fyziologickými účinky fruktózy v důsledku její nadměrné konzumace v západní stravě. Fruktóza se metabolizuje velmi odlišně od glukózy; její metabolický osud a působení se tedy liší. V tomto světle se fruktóza může podílet na rozvoji metabolického syndromu sestávajícího z přírůstku hmotnosti, inzulinové rezistence, hypertriglyceridemie a hypertenze , které jsou zase spojeny s rozvojem diabetu , zánětu a lipogeneze . Fruktóza může zvyšovat střevní propustnost a uvolňování endotoxinu a ovlivňovat funkci mitochondrií , uvolňování prozánětlivých cytokinů , inzulinovou signalizaci a poškození DNA. Hladinu kyseliny močové zvyšuje dieta s vysokým obsahem fruktózy , která, jak známo, vyvolává hypertenzi a kardiovaskulární problémy nebo snižuje neurogenezi v hipokampu . Kromě toho se předpokládá, že fruktóza je částečně zodpovědná za rozvoj rakoviny, zejména hepatocelulárního karcinomu (HCC) . Některé z těchto osudů fruktózy a jejích potenciálních účinků ve fyziologii a nemoci budou dále diskutovány v následujícím oddíle. Ačkoli mají glukóza a fruktóza stejný chemický vzorec (C 6 H 12 O 6 ), jejich chemická struktura se liší substitucí hemiacetální skupiny z polohy 1 uhlíkového řetězce glukózy na hemiketální skupinu v poloze 2 u fruktózy . Kromě toho je atom vodíku glukosy substituován na radikál CH 2 OH přítomný ve fruktose (obrázek 1). Tyto jednoduché strukturní modifikace vedou ke zcela odlišným absorpčním a metabolickým vlastnostem, které mají pro fruktózu zásadní důsledky pro buněčné funkce a chorobné procesy . Když se do střeva dostane velké množství cukru, dochází k jeho štěpení disacharidy na menší jednotky glukózy a fruktózy. Glukóza se ve střevě vstřebává pomocí glukózového transportéru závislého na sodíku. Naproti tomu fruktóza je absorbována v duodenu a jejunu fruktózově specifickým transportérem glukózového transportéru 5 (GLUT5) . Poté se obě tyto látky dostávají do portálního oběhu jater, kde jsou játry vychytávány nebo putují oběhem do dalších orgánů prostřednictvím specifického přenašeče solutů rodiny 2 GLUT . Glukóza je do hepatocytů a většiny ostatních typů buněk transportována specifickým transportérem GLUT4 závislým na inzulínu. Jakmile je glukóza vstřebána do hepatocytů, podléhá glykolýze, při níž glukoki- náza fosforyluje glukózu na glukózo-6-fosfát, který může být přeměněn na glykogen nebo dále metabolizován pentózo-fosfátovou cestou (PPP) nebo glykolýzou za vzniku lipidů, aminokyselin a pyruvátu a nakonec energie v cyklu kyseliny trikarboxylové (TCA). Při zvýšené koncentraci glukózy v krevním řečišti se z beta buněk pankreatu uvolňuje inzulin. Tím se zvýší hustota glukózových transportérů na povrchu buněk, aby se usnadnil příjem glukózy. Stejně tak podporuje tvorbu glykogenu zvýšením transkripce glukokinázy prostřednictvím aktivity proteinu 1c vázajícího sterolové regulační prvky a nepřímou inhibicí fosforylace glukóza-6-fosfátu prostřednictvím fosfofruktokinázy následnou produkcí ATP (adenosintrifosfátu) a citrátu . Naproti tomu fruktóza je do buňky transportována na inzulínu nezávislým, pro fruktózu specifickým trans- porterem GLUT5, který má omezenou afinitu k jiným cukrům. Hlavním místem metabolismu fruktózy jsou játra, která odstraňují až 70 % portální fruktózy a zbývajících 30 % ponechávají pro metabolismus v jiných tkáních . GLUT5 je exprimován v několika dalších tkáních, včetně ledvin, muskuloskeletálních tkání, varlat, tuku a mozku . Důležité je, že GLUT5 nereaguje na inzulín, a tak ponechává vychytávání fruktózy bez zábran. Uvnitř buňky je fruktóza fosforylována na fruktóza-1-fosfát fruktokinázou a následně štěpena aldolázou B za vzniku glyceraldehydu a dihy-droxyacetonfosfátu. Glyceraldehyd i dihy-droxyacetonfosfát se pak mohou přeměnit buď na glycerol-3-fosfát, nebo na glyceraldehyd-3-fosfát. Tyto triosefosfáty mohou být dále metabolizovány za účelem vytvoření páteře pro syntézu fosfolipidů a triacylglycerolů. Z glycerol-3-fosfátu mohou vznikat molekuly acylglycerolu, které se pak používají pro syntézu lipoproteinů s velmi nízkou hustotou . Glyceraldehyd-3-fosfát může znovu vstoupit do glykolýzy a produkovat pyruvát, acetyl-CoA, ATP a citrát prostřednictvím TCA cyklu. Dále může cytosolový acetyl-CoA poskytovat uhlík pro de novo lipogenezi (DNL) a mastné kyseliny s dlouhým řetězcem, které jsou esterifikovány na triglyceridy . Významné je, že vstup glyceraldehyd-3-fosfátu do glykolýzy obchází dva rychlost limitující kroky glukokinázy a glukóza-6-fosfátu . Kromě toho je fruktokináza nezávislá na inzulínu a citrátu, což umožňuje fruktokináze trvalou a nepřetržitou aktivaci a je necitlivá na negativní zpětnovazební smyčky. KHK navíc existuje ve dvou izoformách, KHK A a C, přičemž C je hlavní jaterní izoforma a má K m desetkrát větší než glukokináza . KHK využívá ATP a rychle vyčerpává intracelulární hladiny ATP a fosfátů kvůli vysokému metabolismu fruktózy a zvyšuje zásobu adenosindifosfátu (ADP) a adenosinmonofosfátu (AMP). Je zajímavé, že ve studiích týkajících se stravy s vysokým obsahem fruktózy je KHK C zvýšená, velmi rychle metabolizuje fruktózu a vyčerpává hladiny ATP. Výsledná vysoká hladina AMP pak může aktivovat AMP deaminázu-1 a přeměnit AMP na inosinmonofosfát a kyselinu močovou. Je známo, že kyselina močová se podílí na vzniku hypertenze . Studie s KHK A/C-null myšmi krmenými dietou s vysokým obsahem tuku a sacharózy navíc ukázaly, že u kontrolních myší divokého typu se zvýšil zánět, steatóza a fibróza, zatímco u knock-out myší se těmto změnám zabránilo. Glukózu lze snadno přeměnit na fruktózu prostřednictvím polyolové dráhy. Tato dráha se skládá ze dvou enzymatických kroků, kdy je glukóza metabolizována aldózoreduk- tázou na sorbitol a NADP+ a následně sorbitaldehydrogenázou za vzniku fruktózy. V případech, kdy je aldóza reduktáza v játrech vysoce exprimována nebo aktivována, jako například při diabetu, je tedy pravděpodobné, že fruktóza získaná z glukózy by mohla mít nežádoucí metabolické a zánětlivé účinky . Pro …