果糖的代谢和应用
我们来聊聊果糖吧。
果糖和葡萄糖一样属于单糖,
果糖为5碳糖,
葡萄糖为6碳糖
而蔗糖则是由一个葡萄糖加上一个果糖所组成的两碳糖
水果内的糖类是以蔗糖为主。
果糖是三种膳食单糖之一,与葡萄糖和半乳糖一样,在消化过程中被肠道直接吸收到门静脉血液中, 然后肝脏将果糖和半乳糖转化为葡萄糖,因此溶解的葡萄糖(称为血糖)是循环血液中存在的唯一单糖。
果糖的天然来源包括水果和蜂蜜。
果糖是所有天然碳水化合物中最甜的。而且果糖甜味比蔗糖或葡萄糖更早被感知,更快达到高峰,与其他甜味剂同时使用而会达到更大的协同效应。现代食品工业现在普遍使用高果糖玉米糖浆 (HFCS),是一种由玉米淀粉制成的甜味剂。淀粉被酶分解成葡萄糖,然后通过 D-木糖异构酶进一步加工,将其部分葡萄糖转化为果糖。 HFCS 于 1970 年代初问世,他们更为容易处理,更便宜。HFCS售价仅为蔗糖的三分之一。 HFCS 主要用于加工食品,谷物,烘焙食品和早餐麦片,软饮料,果冻。 可口可乐和百事可乐等软饮料制造商继续在其他国家使用蔗糖,但在美国境内市场1980 年转向了HFCS,1984年以后完全转换了。
蔗糖在被人体吸收后,两个单糖会拆开来,由于构造上的不同,果糖的代谢途径跟葡萄糖有很大的不同。
葡萄糖在人体所有细胞都可以使用,大部份器官使用权受胰岛素控管,少部份重要维生器官则不受胰岛素控制,比如脑、神经、红血球。
果糖游离果糖或者蔗糖的形式存在于食品中。 游离果糖直接被肠道吸收。 当果糖以蔗糖的形式被消耗时,它被消化分解然后作为游离果糖被吸收。果糖吸收是通过小肠粘膜上的GLUT5 转运蛋白进入肠上皮细胞,然后通过 GLUT2 转运出肠上皮细胞。当葡萄糖和果糖等量服用时,吸收率最高。 GLUT5转移蛋白通过与葡萄糖的联合吸收来增加吸收。这种机制被称为果糖的葡萄糖依赖性共转运。这也是为什么我们长跑骑车吃gel的时候都会研究葡萄糖和果糖的搭配。
另外有一种有趣的现象是,果糖转移活性随着膳食果糖摄入量的增加而增加。 管腔中果糖的存在会导致 GLUT5 mRNA 转录增加,从而导致转运蛋白增加。 高果糖饮食(>2.4 g/kg 体重)会在摄入后三天内增加转运蛋白。我们的身体真的是非常非常勤劳的。
果糖通过 GLUT2 转运蛋白转运至肝脏,肝脏对果糖的吸收不受胰岛素调节。果糖在肝脏中被果糖激酶磷酸化,产生果糖 1-磷酸,该果糖被醛缩酶 B 分解,产生丙糖二羟丙酮磷酸 (DHAP) 和甘油醛。进一步导致糖原合成以及脂肪酸和甘油三酯合成。
果糖的代谢途径中,糖原的补充优先于甘油三酯的形成。但是一旦肝糖原得到补充,果糖代谢的中间体主要用于甘油三酯的合成。也就是说,你平时不缺糖,再吃水果,你的肝脏不需要糖原,就变成脂肪。
当果糖作为食品或饮料中的甜味剂过量食用时,会增加肥胖、糖尿病和心血管疾病。果糖会增加但只是在2 型糖尿病人的甘油三酯,而非 1 型糖尿病的甘油三酯。
果糖只有肝细胞能最有效率地使用它;其他细胞的利用率很低。所以过度果糖摄取,确实不会引起胰岛素飙升,但是你得想想,吃的果糖,都去了哪里?并没有平白无故消失了。只是变成了脂肪而已,因此不受胰岛素调节。但是并不代表这就是free pass。
现在肝移植的leading cause不再是肝炎,而是脂肪肝,10%的脂肪肝患者最终会演变成肝硬化及肝癌。大量果糖的摄入,增加肝细胞氧化压力、脂肪合成及脂肪堆积,形成脂肪肝,造成肝细胞损伤,使得肝功能异常。而很多人每天仍在大量吃水果,觉得自己健康得不行。
很多人喜欢举例子为啥我奶奶每天吃水果活到99,那时候人的总热量糖原供给是受到限制的,果糖先去补充糖原了,但是现在我们每天三餐加水果,你觉得果糖是在补充糖原还是在添加脂肪?水果里的营养,蔬菜里都有,我们爱吃水果,不外乎一个原因,因为水果是甜的。
肌肉能够利用的不是果糖,而是葡萄糖。所以出去长跑之前吃水果,是毫无意义的。而且水果里的纤维,也不适合运动前需要快速分解的糖的需要。
again,我不是说水果完全不能碰,但是每天吃很多水果,还觉得自己很健康,或者不注意processed food 里的添加HFCS,这些都是生活中埋下的地雷,长此以往很多病人得了脂肪肝都不知道为什么。
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