תזונה גבוהה של פרוקטוז פוגעת בתפקוד המוח ובקרת התיאבון, מראה המחקר

מחקר חדש מקשר בין דיאטות עתירות פרוקטוז, במיוחד ממזון מעובד, ועד שיבוש אותות תיאבון ושינויים מוחיים לטווח הארוך, ומעלה חששות לפיתוח מוח.

סקירה: אכילה מודעת: תובנה עמוקה על חילוף החומרים של פרוקטוז והשפעותיה על ויסות התיאבון ותפקוד המוח. קרדיט תמונה: Oleksandra Naumenko / Shutterstock

מחקר סקירה שנערך לאחרונה בפורסם ב כתב העת לתזונה ומטבוליזם סקר את ההשלכות המטבוליות של צריכת פרוקטוז והשפעותיו על המוח.

לאורך כל האבולוציה, יונקים אולי הסתמכו על הצריכה והמטבוליזם של עודף פרוקטוז כמנגנון הישרדות לאחסון אנרגיה ולהבטיח את זמינותו בתקופות של מחסור. זה מצביע על כך שצריכת פרוקטוז גבוהה מובילה למצב של אנרגיה נמוכה, המאופיינת בייצור וניצול מופחת של אדנוזין טריפוספט (ATP), תוך קידום רעב ועידוד התנהגות נוספת המחפשת מזון. גליקוגנוליזה, חמצון של חומצות שומן וליפוליזה מעוכבות לאחסון שומן וגליקוגן בכבד.

מצב הישרדות זה ייחודי לפרוקטוז, שכן לגלוקוז יש השפעות הפוכות. גלוקוז הוא דלק לדרישות אנרגיה מיידיות, ואילו פרוקטוז מאחסן אנרגיה לצרכים עתידיים. עם זאת, עם העלייה במזונות מעובדים, אורח חיים בישיבה ותזונה עתירת פרוקטוז בתקופה עכשווית, לתהליך זה היה בעבר תועלת יש השפעות מזיקות. בסקירה זו, החוקרים בדקו את ההשפעה של צריכת פרוקטוז גבוהה על ההיפוקמפוס ואזורי מוח אחרים המעורבים במערכת התגמול התיאבון.

חשוב לציין כי המחקר ציין כי ההשפעות של פרוקטוז עשויות להשתנות בהתאם לגיל, כאשר אנשים צעירים יותר, במיוחד במהלך גיל ההתבגרות, פגיעים יותר להשפעות הנוירו -קוגניטיביות כתוצאה מהתפתחות מוחית מתמשכת.

מטבוליזם פרוקטוז ותחבורה

מטבוליזם של פרוקטוז חסר את הצעדים הרגולטוריים שנמצאים במסלול המטבולי של הגלוקוז. פרוקטוז תזונתי נספג בעיקר במעי הדק דרך טרנספורטר Glut5. המעי הדק ממלא תפקיד ראשוני מכריע, מטבוליזם של חלק משמעותי (עד 90% במינונים פיזיולוגיים) של פרוקטוז שנבלע למטבוליטים אחרים, כמו גלוקוז, ובכך מגן על הכבד מפני חשיפה ישירה מוגזמת לפרוקטוז. ברגע שבתוך התא, פרוקטוז זרחן במהירות על ידי פרוקטוקינאז (KHK) לפרוקטוז-1-פוספט (F1P), תוך עקיפה של השליטה באנזים הרגולטורי המפתח פוספרוקטוקינאז -1 (PFK-1). ללא עיכוב משוב כזה, F1P מתלהב עוד יותר לגלליצראלדהיד ודיידרוקסיאצטטון פוספט (DHAP), אשר בסופו של דבר ניתן לזרום לזרחן ליצירת גליצראלדהיד-3-פוספט (G3P).

ניתן להמיר גם G3P וגם DHAP ליצירת חומצות שומן חופשיות, מתיל-גליוקסל וטריגליצרידים דרך דה נובו ליפוגנזה, או שניתן יהיה לקטטבולציה לתרכובות כמו אוקסלאצטט, אצטיל-CoA ואלנין במסלול הגליקוליטי במורד הזרם. ייצור יתר ללא עיכוב משוב מביא לעודף תוצרי לוואי מטבוליים המעורבים בסינתזת טריגליצרידים, סינתזת חומצות שומן וגליקוליזה, ותורמת להפרעות מטבוליות.

עודף פרוקטוז, במיוחד מצריכה במינון גבוה מדי יום עם מזון מעובד ומשקאות סוכרים, מציפה את יכולת המעי הדק. לאחר מכן פרוקטוז לא -מטבוליז זה עובר דרך טרנספורטר Glut2 לווריד הפורטל, ומגיע לכבד, שם הוא מקדם היווצרות שומן, וייתכן שהמעי הגס, משנה את מיקרוביוטה של ​​הבטן. כמויות קטנות יכולות להשפיע גם על המוח.

השפעות מטבוליות: פירות שלמים לעומת מקורות מעובדים

באופן חיוני, הסקירה מדגישה כי ההשפעות המטבוליות של פרוקטוז תלויות רבות במקור שלה. פרוקטוז מפירות שלמים, הנצרך בסיבים, ויטמינים ונוגדי חמצון, נספג לאט יותר. הסיבים מסייעים בוויסות הספיגה, מונע דוקרנים מהירים בייצור שומן בדם וייצור שומן בכבד, ותורם ליתרונות המטבוליים הכוללים ולהפחתת הדלקת.

לעומת זאת, פרוקטוז ממשקאות ממותקים בסוכר (SSB) ומיצי פירות, חסר סיבים, נספג במהירות. ספיגה מהירה זו מציפה את המעי הדק, מה שמוביל לחשיפה מוגברת בכבד, שיפר את דה נובו ליפוגנזה (ייצור שומן), הצטברות שומן בכבד, עמידות לאינסולין ודיסליפידמיה. מחקרים קישרו פרוקטוז ממשקאות ממותקים בסוכר (SSBS) ומיץ, אך לא פרי שלם, לפרופילי סמן ביולוגי לא חיובי, כולל סמנים דלקתיים ותכולת שומנים intrahepatic גבוהה יותר.

אזורי מוח המעורבים בשובע ובצריכת מזון

ההיפותלמוס ממלא תפקיד מפתח בהומאוסטזיס של צריכת מזון, ומקבל אותות מדרכי העיכול דרך גזע המוח. חמישה גרעינים היפותלמיים, paraventricular, ventromedial, לרוחב, ארקאטים ודורמדיאליים, נקשרו לוויסות תיאבון ולצריכת מזון. בתוך הגרעין הקשת, נוירונים מהסדר הראשון משמשים כחיישנים מטבוליים, משלבים אותות היקפיים ומפעילים השפעות אנטגוניסטיות על צריכת המזון.

בפרט, תת-קבוצה של נוירונים המבטאים נוירופפטיד Y (NPY) ופפטיד הקשורים לאגוטי (AGRP) מקרינה את השפעותיהם לנוירונים מסדר שני בתוך הגרעין הפראוונטרי, ובכך גורמים להשפעות אורקסגניות המעוררות תיאבון. לעומת זאת, קבוצה אחרת של נוירונים המבטאים קוקאין ותמלול הקשור אמפטמין (CART) ופרוב-אופליומלנוקורטין (POMC) לפרויקט נוירונים מסדר שני באזור ההיפותלמי לרוחב, מה שמוביל להשפעות אנורקסיגניות או לעיכוב צריכת מזון.

ויסות השובע והתיאבון כרוך ברשת מורכבת של אזורי מוח. זה נתון גם להשפעות של תגמולים הדוניים, כמו אוכל, סביבה, מצב רגשי וחיות. מטה-אנליזה חשפה כי האמיגדלה, האינסולה, קליפת המוח האורביטופונטאלית וההיפוקמפוס היו בקורלציה עם רגולטורים תיאבוניים, ואילו גרעין הקאודאטה, היפותלמוס, תלמוס, קליפת המוח הקדמית והפוטמן תפקדו כוויסות סוביות. נראה כי קליפת המוח של האינסולה וה- Orbitofrontal מעורבים בשניהם.

השפעות של פרוקטוז על רגולטורים לאנרגיה היפותלמית

רמות האנרגיה בגוף מווסתות אותות להורמונים ונוירונים שיעכבו או מופעלים. כאשר עתודות השומנים גבוהות בגוף, רמות הורמון הלפטין עולות. לפטין מפעיל אפקט אנורקסיגני על ידי עיכוב נוירונים AGRP/NPY והגדלת נוירוני POMC/CART, ובכך הפחתת צריכת המזון. באופן דומה, רמות האינסולין עולות ומפעילות השפעות אנורקסיגניות לאחר צריכת המזון. הורמונים אלה, יחד עם פפטידים במעיים כמו GLP-1 (שובע) וגרלין (רעב), מווסתים את התיאבון.

במקרה של עודף אנרגיה, רמות ה- ATP עולות, בעוד שרמות אדנוזין מונופוספט (AMP) יורדות. AMP מפעיל קינאז חלבון מופעל על ידי AMP (AMPK). לפיכך, אנרגיה גבוהה (AMP נמוך) מובילה להפעלת AMPK (dephosphorylation). AMPK מזרז בדרך כלל את הזרחן (הפעלה) של אצטיל- CoA קרבוקסילאז (ACC), אנזים מפתח בסינתזת חומצות שומן. לפיכך, כאשר AMPK אינו פעיל (במצב אנרגיה גבוהה), ACC פעיל (Dephosphorylated). הפעלת ACC בולטת במהלך איזון אנרגיה חיובי, במיוחד בהיפותלמוס, שם היא מגדילה את Malonyl-CoA, תוצר של ACC, המדכא את צריכת המזון.

נוירופפטידים שונים בהיפותלמוס באים לידי ביטוי בתגובה לרמות Malonyl-CoA. אותות לפטין ואינסולין מעכבים בדרך כלל את הפעילות של AMPK, ותורמים לבקרת תיאבון. עם זאת, לפרוקטוז יש יכולת מוגבלת לעורר אינסולין ולפטין. חוסר גירוי זה, בשילוב עם חילוף החומרים המהיר של פרוקטוז, שעלול להתודל של ATP ולהגדיל את AMP בתאים היפותלמיים, מוביל להפעלת AMPK. AMPK פעיל אז מפעיל את ACC, ומפחית את רמות ה- Malonyl-CoA. יתר על כן, פרוקטוז מרגש באופן מינימלי נוירונים POMC אנורקסיגניים תוך שמירה על אותות נוירון AGRP/NPY Orexigenic. זה מקטין שובע בהשוואה לגלוקוז ומגביר את צריכת המזון.

עודף צריכת פרוקטוז, דלקת נוירואין ותפקוד קוגניטיבי

פרוקטוז תגובתי באופן משמעותי ביצירת מוצרי סיום מתקדמים של גליקציה (גילאים) מאשר גלוקוז, תורם לדלקת נוירואין ולחץ חמצוני. מחקרים מצביעים על כך שגילאים הנגזרים מפרוקטוז מצטברים בנוירונים בהיפוקמפוס, מה שמפעיל מסלולי דלקת (כמו RAGE/NF-κB) המובילים לגליוזיס תגובתי, תפקוד לקוי של המיטוכונדריה וליקוי עצבי, כולם הם סימני היכר של עצב עצבים. ייצור מוגבר של חומצות השתן הנובע ממטבוליזם של פרוקטוז יכול גם לגרום לדלקת בהיפוקמפוס.

מחקר מצא כי PGC1-α ו- COX2, גורמים תמלוליים המעורבים בביוגנזה מיטוכונדרית וסינתזת אנרגיה, הושפעו לרעה בהיפוקמפוס לאחר שבוע בלבד של צריכה גבוהה של פרוקטוז במודלים של בעלי חיים. זה לא היה תלוי בשינויים מטבוליים היקפיים, כמו עלייה במשקל, מאתגר את התפיסה כי שינויים במוח נובעים אך ורק משינויים היקפיים או תסמונת מטבולית. זה מצביע על כך שפרוקטוז יכול להשפיע ישירות ושליליות מוקדמות על המוח, במיוחד לגבי בתקופות עצביות התפתחותיות קריטיות כמו ילדות וגיל ההתבגרות.

מחקרים אחרים ציינו כי צריכת פרוקטוז גבוהה מורידה את האיתות באמצעות קולטני מוח מכריעים, כמו קולטן האינסולין (INSR) וקולטן פפטיד -1 דמוי גלוקגון (GLP-1R), בהיפוקמפוס. שני הקולטנים ממלאים תפקידים עיקריים נוירו -הגנה בזיכרון, למידה והישרדות עצבית. ממצאים אלה התבססו על מודלים של בעלי חיים, ויש צורך באימות נוסף במחקרי אדם.

אף על פי שמחקרים מסוימים בבעלי חיים מראים כי השפעות מסוימות על המוח, כמו דלקת נוירואין או איתות לקוי, עשויות להיות הפיכות חלקית עם שיפור תזונתי, אחרים מראים כי חשיפה גבוהה-פרוקטוזית ארוכת טווח עלולה לגרום לשינויים מתמשכים או בלתי הפיכים, במיוחד כאשר הם יוחלים בשלב מוקדם של החיים.

הערות מסכמות

לסיכום, השכיחות הגוברת של תזונה עשירה בפרוקטוז מציבה סיכונים בריאותיים משמעותיים בגלל חילוף החומרים המהיר והבלתי מפוקח שלה, מה שמנציח מעגל של ויסות של מסלולי חילוף החומרים שלה והתנהגות מחפשת מזון. מקור הפרוקטוז משפיע באופן משמעותי על גורלו המטבולי, כאשר מקורות מעובדים מהווים סיכונים גדולים יותר מאשר פירות שלמים. צריכת פרוקטוז גבוהה לתקופות ממושכות עלולה לגרום לשינויים במוח הקשורים לאיתות אינסולין, נוירוגנזה, נוירואינטמום ותפקוד לקוי של המיטוכונדריה, שיכולים להיות תורמים ראשוניים לפגיעה קוגניטיבית ולמחלות עצביות. הסקירה מסתיימת בקריאה להגברת המודעות לבריאות הציבור, במיוחד לגבי דפוסי תזונה אצל ילדים ומתבגרים. זה מדגיש את הצורך במחקרים קליניים אנושיים נוספים כדי להבהיר את ההשפעות לטווח הארוך על פני שלבי חיים שונים.