Akuutin fruktoosikuormituksen vaikutus ihmisiin

Fruktoosi on monosakkaridi, jota esiintyy luonnollisesti elintarvikkeissa, kuten hedelmissä, vihanneksissa ja hunajassa. Hedelmissä, vihanneksissa ja ruokasokerissa sitä esiintyy myös disakkaridina (sakkaroosina), jossa se liittyy glukoosiin. Fruktoosin saanti on lisääntynyt dramaattisesti viime vuosikymmeninä. Kasvu johtuu siitä, että vapaan fruktoosin käyttö makeutusaineena suurempina pitoisuuksina kuin luonnossa esiintyy elintarvikkeissa, jolloin juomat virvoitusjuomina näyttävät olevan suurin nykyisen kulutuksen tekijä. Fruktoosilla on alhainen glykeeminen indeksi, ja se auttaa siten ylläpitämään glukoositason hallintaa. Tämä ominaisuus johti uskoon, että se on hyödyllinen makeutusaineena diabeetikoille.

Elimistön kyky imeä fruktoosia on rajallinen ja vaihtelee iän, terveydentilan ja yhdessä nautittujen ruokien mukaan. Glukoosi on ravinnon tekijä, jolla on suurin vaikutus fruktoosin imeytymiseen, mutta eläintutkimukset osoittavat myös, että tyydyttyneet rasvat lisäävät imeytymistä. On havaittu, että fruktoosin enimmäisabsorptiokyky vaihtelee 5-50 g:n välillä kerta-annoksena nautittuna. Tyypin 2 diabetesta sairastavilla henkilöillä näyttää olevan suurempi kyky imeä fruktoosia ja heillä on korkeammat fruktoosipitoisuudet seerumissa ja virtsassa verrattuna niihin, joilla ei ole diabetesta.

Fruktoosispesifinen kuljettaja GLUT5 imee fruktoosia ohutsuolesta. Se kuljetetaan edelleen maksaan porttilaskimon kautta, missä se imeytyy ja metaboloituu maksasoluissa. Fruktoosin aineenvaihdunta on riippumaton insuliinista. Vaikka ohutsuolen enterosyytit metaboloivat jonkin verran fruktoosia, maksa metaboloi suurimman osan nautitusta fruktoosista verrattuna noin 15–30 prosenttiin nautitusta glukoosista. Fruktoosin aineenvaihdunta eroaa glukoosista siinä mielessä, että se on vähemmän hallinnassa. Vaikka glukoosiaineenvaihduntaa säätelee solun energiatila ja portaalin glukoosipitoisuudet, fruktoosiaineenvaihdunnasta puuttuu säätömekanismeja, jotka johtavat erilaisiin aineenvaihduntatuotteisiin ja -vaikutuksiin.

Aineenvaihduntareitillä fruktoosi voi hapettua, muuttua glukoosiksi tai maitohapoksi tai siirtyä de novo lipogeneesiin. Maksan aineenvaihdunnan ensimmäisessä vaiheessa fruktoosi fosforyloituu fruktokinaasilla, fruktoosispesifisellä entsyymillä, jolla on korkea aktiivisuus, fruktoosi-1-fosfaatiksi. Fruktokinaasia ei säätele solun energiatila (ATP), ja siksi fruktoosi metaboloituu rajoittamattomasti. Tämä on toisin kuin glykolyysin vaiheet, joissa ATP säätelee fosfofruktokinaasia. Fruktoosin nopean fosforylaation vuoksi ATP-tasot vähenevät, minkä jälkeen virtsahapon määrä lisääntyy. Reaktiivisten happilajien lisääntyminen seuraa virtsahapon muodostumista, mikä voi johtaa tulehdukseen endoteelissä ja tulehdusaktiivisuuteen rasvasoluissa. Eläinmallit osoittavat, että virtsahappo voi myös vaikuttaa suoraan munuaisten tubulussoluihin, joissa se aiheuttaa tulehdusta. Seerumin virtsahappotasot liittyvät lisäksi positiivisesti reniiniaktiivisuuteen ja verenpaineeseen. Lisäksi, koska fruktoosi metaboloituu vähemmän kontrolloidusti kuin glukoosi, suurempi osa fruktoosista on saatavilla de novo lipogeneesiä (DNL) varten. Tämä voi johtua siitä, että mitokondrioiden kapasiteetti ylittyy ja asetyylikoentsyymi A siirtyy DNL:ään sitruunahappokierron sijaan. Tätä glukoosin metabolista vaikutusta pidetään "erityisen haitallisena". Sillä, nautitaanko glukoosia yhdessä fruktoosin kanssa vai ei, voi olla vaikutusta metabolisiin vaikutuksiin, koska erittyvä insuliini vaikuttaa. Insuliini vähentää glukoosin tuotantoa fruktoosista ja stimuloi de novo lipogeneesireittiä.

Fruktoosin kulutuksen lisääntyminen korreloi tiiviisti liikalihavuuden, metabolisen oireyhtymän ja diabeteksen lisääntymisen kanssa. Fruktoosin pitkäaikaisen käytön on osoitettu lisäävän virtsahapon määrää kehossa. Kohonneet seerumin virtsahappopitoisuudet liittyvät kroonisen munuaissairauden riskiin sekä terveillä henkilöillä että diabeetikoilla. Tyypin 2 diabetesta sairastavilla se on myös yhdistetty jo vakiintuneen nefropatian etenemiseen.

Arvioiden mukaan 7,3 % Ruotsin aikuisväestöstä kärsii diabeteksesta ja että suurin osa, 85-90 %, on tyypin 2 diabetesta (T2D). T2D:tä pidetään yhtenä yleisimmistä kroonisista sairauksista ja sen esiintyvyyden odotetaan kasvavan ja sen myötä kasvavan terveydellisen ja taloudellisen taakan. Maailmanlaajuiset mallit osoittavat myös kasvavan taakan, erityisesti kehitysmaissa. T2D on sairaus, jolla on monitekijäinen etiologia ja johon liittyy komplikaatioita, kuten sydän- ja munuaissairaudet, sokeus ja amputaatio. Diabetes ei vain vaikuta elämänlaatuun, vaan se johtaa myös ennenaikaiseen kuolemaan, sillä elinajanodote lyhenee jopa 15 vuodella.

Diabeettisesta nefropatiasta (DN) on tullut yleisin loppuvaiheen munuaissairauden syy ja varhaisin merkki DN:stä on mikroalbuminuria. Makroalbuminuria voi kehittyä edelleen ja glomerulusten suodatusnopeus voi hidastua. Tyypin 2 diabeetikoista Ruotsissa havaittiin, että 20 %:lle kehittyi albuminuria viiden vuoden aikana ja 11 %:lle munuaisten vajaatoiminta, glomerulusten suodatusnopeus (eGFR < 60 ml/min/1,73 m2, MDRD-kaava). Tutkimukset osoittavat, että lisääntynyt oksidatiivinen stressi eri reittien kautta voi olla keskeinen rooli DN:n kehittymisessä, ja krooninen hyperglykemia on ensisijainen syy. Mutta on myös muita tekijöitä, jotka lisäävät oksidatiivista stressiä ja vaikuttavat munuaissairauden kehittymiseen, kuten esimerkiksi vapaat rasvahapot ja tulehdus. Oksidatiivinen stressi voi aiheuttaa vaurioita munuaismiljöölle, kuten glomerulusten endoteelisolujen toimintahäiriöitä ja tubulusten kudosvaurioita.

Sairauden hallintaan liittyvät tekijät, kuten glykeeminen, verenpaineen ja lipidien hallinta, ovat tärkeitä munuaisten suojelemisessa. Lisäksi tupakoinnin lopettaminen, terveen painon energiatasapaino ja terveellinen ruokailutottumukset ovat tärkeitä. Ruokavalion koostumuksen osalta hyperglykemia ja dyslipidemia määräytyvät nautittujen hiilihydraattien ja ravintorasvojen määrän ja laadun perusteella. On ehdotettu, että aterian jälkeinen hyperglykemia ja hypertriglyseridemia laukaisevat oksidatiivisen stressin ja aiheuttavat tulehdusta, endoteelin toimintahäiriöön liittyviä metabolisia muutoksia. Kymmenessä Euroopan maassa, mukaan lukien Ruotsissa (Malmö ja Uumaja) suoritettu tuleva kohortti, osoitti vihannesten, hedelmien ja palkokasvien syönnin suojaavan kaikista syistä ja sydän- ja verisuoniperäiseltä kuolleisuudesta diabetesta sairastavien keskuudessa. Mahdollisen mekanismin oletetaan johtuvan antioksidanttisista ominaisuuksista. Hedelmien ja vihannesten antioksidanttiset ja tulehdusta ehkäisevät ominaisuudet mainitaan mahdollisina mekanismeina.

Nykyinen ruotsalainen diabeetikon ruokavaliosuositus toteaa, että erilaiset ruokavaliot kuten Välimeren ja vähähiilihydraattinen ruokavalio jne. voivat olla hyödyllisiä, kun taas tieteellinen näyttö erittäin vähähiilihydraattisesta ruokavaliosta on vielä liian heikkoa. He toteavat lisäksi, että yksittäiset ruoat, kuten hedelmät, vähentävät kuolleisuutta kaikista syistä ja vihannekset alentavat sydän- ja verisuoniperäisen kuolleisuuden riskiä. Fruktoosia ei käsitellä Ruotsin ravitsemussuosituksissa. American Diabetes Associationin ravitsemussuosituksissa todetaan kuitenkin, että fruktoosia sisältäviä juomia tulisi välttää, koska ne vaikuttavat aineenvaihduntaprofiiliin.

Tieteellistä näyttöä ruokavalion merkityksestä mikrovaskulaarisille komplikaatioille munuaissairaudena on vähän, eikä hedelmien ja vihannesten vaikutuksesta diabeettiseen nefropatiaan ole tehty tutkimuksia. Tämän totesi myös Swedish Council on Health Technology Assessment (SBU) vuonna 2010 julkaistussa raportissa. SBU korosti lisäksi Ruotsin olosuhteisiin soveltuvien ruokavaliotutkimusten puutetta. Siten ottaen huomioon tyypin 2 diabeteksen ja siihen liittyvien komplikaatioiden taakan, ehdotettujen tutkimusten tarve on perusteltu.

Tämän tutkimuksen yleisenä tavoitteena on tutkia virtsahapon akuutteja aterian jälkeisiä vasteita, oksidatiivisen stressin ja tulehduksen merkkiaineita alhaisen fruktoosikuormituksen jälkeen rasvaisen aterian kanssa ja ilman sitä potilailla, joilla on krooninen munuaissairaus (CKD) ja tyyppi 2. diabetes (T2DM) CKD:n kanssa ja ilman verrattuna terveisiin kontrolleihin (HC).

Potilaat, joilla on tyypin 2 diabetes, potilaat, joilla on krooninen munuaissairaus (CKD) ja GFR < 30 ml/min tai dialyysipotilaat, tyypin 2 diabetesta ja kroonista munuaistautia sairastavat potilaat sekä kontrollihenkilöt (n=30 kussakin ryhmässä). Osallistuja saa seksin yhteydessä eri tilaisuuksissa fruktoosipitoisia juomia rasvaisen aterian kanssa ja ilman. Alustavat tulokset esitetään, kun mukaan on otettu 8 CKD-potilasta, 8 T2DM-potilasta ja 8 kontrollia.