Fruktóz metabolizmus és Alzheimer-kór

A The American Journal of Clinical Nutrition folyóiratban január 11-én jelent meg az a tudományos irodalmi áttekintés (review), amely szerint a mindennapi élelmiszereinkben és főleg az üdítőitalokban alkalmazott magas fruktóztartalmú kukoricaszirup (izoglükóz) csökkenti olyan agyterületek metabolizmusát, amelyek a logikus gondolkodásért, impulzuskontrollért és a memóriáért felelősek. Ezen agyterületek metabolizmusának hosszan tartó csökkenése pedig az Alzheimer-kórban is megfigyelhető kognitív hanyatlást idéz elő. A tanulmány első szerzője, a University of Colorado Anschutz Medical Campusának professzora szerint „tanulmányunkban egy olyan lehetséges okot sikerült azonosítanunk, amely a kezdetektől egészen a végkifejletig magyarázatot ad az Alzheimer-kór kialakulására és patológiás folyamataira. Úgy tűnik, hogy a magas cukor-, só- és glikémiás szénhidráttartalmú étrend a betegség kiváltó oka. Vizsgálatunk kimutatta, hogy mindhárom összetevő serkentheti a fruktóztermelést az agyban, és több tanulmány összevetése során világossá vált, hogy a betegség manifesztációit azok megjelenésétől kezdve az agyban termelt fruktóz okozza, idézi elő: már a korai Alzheimer-kórban szenvedő betegek agyában is magas a fruktózszint. Ismereteink szerint mindezidáig nem sikerült egyetlen olyan metabolizmust azonosítani, amely képes lenne teljes egészében megmagyarázni a betegség kialakulását és tüneteit. A legszebb, hogy úgy tűnik, az Alzheimer-kór megelőzhető és valószínűleg kezelhető is, különösen a betegség korai szakaszában."

A mindennapi életünkben gyakran használt finomított cukor (szacharóz) egy glükóz és egy fruktózmolekulából áll. A glükózt a szervezet legtöbb sejt- és szövettípusa energiaforrásként hasznosítja. Ugyanígy hasznosulhat a gyümölcscukor vagy fruktóz is, ám ezt az egyszerű cukrot a szervezet általában zsírként vagy glikogénként eltárolja későbbi felhasználás céljára. A szerzők hipotézise szerint a fruktóz túlzott fogyasztása egy olyan túlélési válaszreakciót aktivál, amely általában nagy távolságra vándorló vagy hosszú téli álmot alvó állatokban fordul elő, és a szervezetet hosszú időszakon át tartó élelem- vagy vízhiányra készíti fel. A glükóz fogyasztásával ellentétben, amely teltségérzetet, jóllakottságot okoz, a fruktóz bevitele nem okoz teltségérzetet, hanem szomjúságérzetet és éhségérzetet vált ki, ezért a fruktóz serkenti az állatok táplálékkereső magatartását. A fruktóz által kiváltott túlélési üzemmód a gyakorlatban azt jelenti, hogy a nyugalmi állapotban a testi folyamatokra fordított energiafelhasználás csökken, és az energiát a szervezet csak a legszükségesebb tevékenységekre, például a táplálékszerzésre fordítja. Az energiafelhasználás csökkenése a szövetek, például az izmok inzulinérzékenységének csökkentésével érhető el, ami alacsonyabb glükózfelvételt és -fogyasztást eredményez. Ugyanakkor a felesleges energia zsír és glikogén formájában a májban tárolódik el. A fruktóz tárolása során bekövetkező folyamatok során ATP-bontás következik be, amelyből először AMP, majd húgysav keletkezik, ennek felgyülemlése pedig átkapcsolja a szervezetet alacsony energiafogyasztású üzemmódba, amelyben kevesebb ATP-t fog felhasználni. A fruktóz ezen felül a hipotalamuszban növeli a vízvisszaszívó hatású vazopresszin kibocsátását is.

A túlélési üzemmód három lényeges mediátora tehát a fruktóz, a húgysav és a vazopresszin, viszont ennek az üzemmódnak a hosszú időn keresztül történő fenntartása a szervezet anyagcseréjének felborulásához vezet, és a metabolikus szindróma több jellemző tünete is megjelenik. Ezek közé tartozik például az inzulinrezisztencia, a magas vérnyomás, a testtömeg-növekedés, az állandósuló, enyhe gyulladásos állapot, valamint az agyi anyagcserefolyamatok is károsodnak. Nyugalmi állapotban az emberi agy használja fel a szervezet energiaigényének 20%-át, miközben a teljes testtömegnek mindössze a 2%-át teszi ki. Az agyat alkotó neuronok működésükhöz kizárólag a glükózt képesek hasznosítani. És bár a fruktóz túlélési üzemmód pont azért csökkenti a szervezet energiafogyasztását, hogy glükózt spóroljon az agya számára, regionális változásokat is előidéz az agy anyagcserefolyamataiban. Így például aktiválja azokat az agyterületeket, amelyek az élelmiszerkereséshez fontosak, vagyis minden olyan régiót, amely lehetővé teszi veszélyes területek gyors felderítését, és csökkenti olyan régiók metabolizmusát, amelyek elnyomhatják a táplálékkereső viselkedést – mint amilyen az érvelés, a memória és az impulzuskontroll. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy az agy kevesebb energiát használ a kognitív funkciókkal asszociálható agyterületeken, és máshová csoportosítja az erőforrásokat. Ez a működési mód rövid távon igen hasznos lehet az állatok számára, viszont hosszú távú fenntartása embereknél számos negatív következménnyel járhat.

A kutatók feltevése szerint ez olyannyira igaz, hogy hosszú távon agyi elváltozások, a glükózmetabolizmusban bekövetkező változások, oxidatív stressz és gyulladás alakulhat ki, végül pedig az agysejtek károsodása és kognitív funkcióromlás következik be. A jelenlegi táplálkozási szokások, valamint a boltokban kapható rengeteg feldolgozott, szénhidrátokban gazdag élelmiszer és ital miatt a mai emberek nagy többsége különösen érzékeny ezekre a káros hatásokra. Arról nem is beszélve, hogy a szervezet a glükózból is képes fruktózt előállítani, különösen a magas glikémiás indexű élelmiszerek esetében, és ezt a folyamatot a stressz igen hatásosan képes aktiválni. Egy másik potenciális veszélyforrás, hogy az evolúció során az emberből eltűnt a húgysavat lebontó enzim, ennek eredményeként a húgysav-akkumuláció is képes beindítani a fruktóz túlélési mechanizmust.

A fruktóz szerepét alátámasztó bizonyítékok ismertetése

A kutatók feltevése szerint az agy fruktózszintjének emelkedése hozzájárulhat az Alzheimer-kór kialakulásához. Ezt az emelkedést azonban szinte bizonyosan nem a gyümölcsfélék fogyasztása okozza, mivel a friss gyümölcsök relatíve alacsony mennyiségben tartalmaznak fruktózt, és a megemésztett gyümölcsnek legfeljebb 1-2%-a éri el az agyat. A bizonyítékok azt sugallják, hogy cukros és a magas glikémiás indexű, valamint a sós élelmiszerek sokkal fontosabb szerepet játszanak az agy fruktózszintjének növelésében. Ezen felül a fruktóz lebomlását követően létrejövő húgysav is kiválthatja a fruktóz koncentrációjának növekedését. A fenti élelmiszerekkel összefüggésben megjelenő olyan anyagcsere-rendelleneségek, mint az obezitás, az inzulinrezisztencia és a cukorbetegség is az Alzheimer-kór kockázati tényezői közé tartoznak.

Egy kis elemszámú vizsgálat Alzheimer-kóros betegeknél a kognitív funkciókban fontos szerepet játszó agyterületeken megemelkedett fruktózszintet mutatott ki. Más tanulmányok közvetlenül nem mérték ugyan a gyümölcscukor szintjét, viszont a fruktózmetabolizmussal összefüggő enzimek és anyagcseretermékek magasabb koncentrációját mérték Alzheimer-kórban szenvedő betegek egyes agyterületein. Enyhe kognitív funkcióvesztésben vagy demenciában szenvedő emberek gerincvelői folyadékában a húgysav koncentrációja is magasabb volt a normálisnál. Arra is vannak adatok, hogy Alzheimer-kóros betegek agyában a húgysav szintje viszont a normálisnál alacsonyabb, ami a mitokondriális funkciók romlásának lehet a következménye. A kutatók szerint az agy húgysavszintje egyben a tápanyag-ellátottság mércéje is, ez magyarázza, hogy az Alzheimer-kóros betegeknél miért következik be jelentős testsúlyvesztés.

Az Alzheimer-kór a glükóz anyagcseréjének lelassulásával is asszociálható, különösen a kognitív funkciókban részt vevő agyterületeken. Ez magában foglalja az inzulinrezisztencia kialakulását több kognitív funkciókban szerepet játszó agyi régióban, a glükóz-anyagcserében szerepet játszó enzimek alacsonyabb expresszióját és a mitokondriális diszfunkciót. A mitokondriális diszfunkció oka és következménye is lehet az oxidatív stressznek és az agyban kialakuló gyulladásnak, ezek pedig súlyosan degeneratív tényezők. Rágcsálókon végzett vizsgálatok kimutatták, hogy a fruktózzal dúsított ivóvíz adagolása memóriazavarokhoz, elhízáshoz és fokozott mozgásigényhez. Továbbá a fruktóz beadása összefüggésbe hozható volt az agysejtek inzulinrezisztenciájának kialakulásával, a glükóz-anyagcsere megváltozásával, a mitokondriális diszfunkcióval, az oxidatív stresszel és az agyi gyulladással. Patkányoknál a hosszú ideig tartó fruktózadagolás összefüggésbe hozható volt a béta-amiloid és tau fehérjék felhalmozódásával a hippokampuszban, a tanulásban és a memóriában szerepet játszó agyi régióban. Ezek az adatok azt sugallják, hogy fruktóz adagolásával reprodukálni lehet az Alzheimer-kór számos jellemző patologikus tünetét, jellemzőjét.

A fruktóz metabolizmus lehet az Alzheimer-kór kezelésének új megközelítése?

A tanulmány első szerzője szerint a fruktóz-anyagcsere kontrollja kritikus fontosságú lehet az Alzheimer-kór megelőzésében és/vagy kezelésében is. Jelenleg a betegség korai szakaszában igen gyakran mutatható ki a betegeknél három jellegzetes tünet: inzulinrezisztencia, mely az agy által felvehető glükóz mennyiségének csökkenésével jár, az agysejteknél megfigyelhető mitokondriális diszfunkció, illetve neuroinflammatorikus tünetek. Ezeket több oldalról, intranazális inzulin vagy gyulladáscsökkentők adagolásával próbálják meg kezelni, csakhogy így nem az okot, hanem pusztán a tüneteket kezelik. Ráadásul a fruktóz anyagcseréje a húgysav szintjének emelkedéséhez vezet az agyban, ami önmagában is memóriazavarokhoz és gyulladáshoz vezethet. Azoknál a patkányoknál például, amelyeknél a húgysavfelesleg termelődik, a hippokampuszban gyulladás és memóriazavarok jelentkeznek.

Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:

Could fructose contribute to the development of Alzheimer's?

Could Alzheimer’s disease be a maladaptation of an evolutionary survival pathway mediated by intracerebral fructose and uric acid metabolism?

Elevation of brain glucose and polyol-pathway intermediates with accompanying brain-copper deficiency in patients with Alzheimer’s disease: metabolic basis for dementia

Glycolytic Metabolism, Brain Resilience, and Alzheimer’s Disease

The Influence of Serum Uric Acid Level on Alzheimer's Disease: A Narrative Review

Sweet but Bitter: Focus on Fructose Impact on Brain Function in Rodent Models