《细胞》子刊:饭后甜点的科学依据!小肠才是果糖代谢的主要场所,饭后小肠代谢果糖能力翻倍

大自然用四季变换阻止人类获取过多的糖。

人类却不管不顾。

2017 年的倒数第二天,我们曾发过一篇文章,揭露了糖才是世界上使用最广泛的毒品,这个雪藏了半个世纪的“甜蜜阴谋”。劝大家尽量少摄入糖。

但是,这个建议对于绝大多数人而言,估计很难执行,而且它还是反人性的,毕竟爱吃糖是大自然给予我们的最好馈赠。

那么今天这篇文章,我们将告诉大家,如何科学健康的消费甜食。

近日,来自普林斯顿大学化学系 Lewis-Sigler 研究所的 Joshua D. Rabinowitz 教授带领的研究团队,以一篇发表在顶级期刊《细胞代谢》上的一篇研究告诉我们:水果、果汁和甜点,在饭后食(饮)用才健康 [1]。

更重要的是,主张饭后吃甜食的原因,还颠覆了我们之前对果糖代谢的认知。

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Joshua D. Rabinowitz 教授

关于果糖大家应该不陌生,这个在水果里面大量存在的糖类,和我们熟知的葡萄糖有相同的化学分子式,但是二者的化学结构全然不同。不过它们之间的差别,我们最熟悉恐怕还是,果糖甜,葡萄糖不甜。这也是果糖被广泛用作食品饮料添加剂的原因。

当然了,水果并不是我们生活中果糖最常见来源,蔗糖和高果糖玉米糖浆才是。

首先是蔗糖,这是我们日常生活中最常接触也最熟悉的糖了。蔗糖中一半是葡萄糖,另一半是果糖。其次就是高果糖玉米糖浆了,这是工业上最常用的一种食品添加剂,例如我们日常生活中常吃的各种面包,果酱,果冻,调味品等,其中大多都含有高果糖玉米糖浆。

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而无论是蔗糖还是高果糖玉米糖浆,它们都有一个特点,就是包含大量的果糖。蔗糖中含有 50% 的果糖,而高果糖玉米糖浆中含有 55% 的果糖。当然,这也是人们选择它们的主要原因,它们很甜,很便宜,很好卖,很赚钱。

正常情况下,葡萄糖被人体吸收后,最主要的功能就是维持机体的能量供应,或者是合成糖原储存起来,只有很少一部分被合成脂肪,并且当肝脏脂肪含量过高时,这一过程还可以被抑制。

但是果糖不同,正常情况下人体并不会利用果糖供能。因此,在肝脏内,果糖的代谢的主要方向就是刺激并参与肝脏脂肪合成,同时,这一过程无法被限制。所以,果糖摄入过多,肝脏就会积累大量的脂肪,诱发胰岛素抵抗,造成一系列代谢相关疾病。而这和酒精在肝脏中代谢异常相似。

难怪在有些科学家看来,果糖 = 酒精 = 脂肪,也就是说,果糖和酒精一样,伤肝 [5]。

在过去的 200 年里,果糖的人均消费量增加了 100 倍。大量的流行病学调查也证明,果糖摄入增加,与包括肥胖,糖尿病,心脑血管疾病,脂肪肝在内的一系列代谢相关疾病密切相关 [2]。

不过,由于此前一些学者发现,机体参与果糖代谢的酶集中分布在肝脏里面,而在小肠等器官分布较少 [3]。因此,人们普遍认为,肝脏是果糖代谢的主要场所。但是,之前也有研究表明,小肠同样参与机体 25% 的糖异生。因此,也有少部分人怀疑小肠可能在果糖代谢中起到了关键作用。

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对此,Rabinowitz 教授决定一探究竟。

通过给小鼠喂食同位素标记的果糖和葡萄糖或者同位素标记的葡萄糖和果糖 1:1 混合物(模拟蔗糖摄入),并使用液相 - 质谱联合跟踪果糖或葡萄糖的代谢。结果发现,血液葡萄糖含量在口服后迅速上升,在 20 分钟作用达到峰值。而与此相反,果糖在血液中的浓度几乎没有波动。

为了找到为了找出果糖的去向,Rabinowitz 教授对系统循环中标记的代谢物进行了代谢组学分析。结果发现,膳食中的果糖被快速地转化为葡萄糖、甘油和各种其他有机酸。

同时,当把果糖和葡萄糖地混合物换成蔗糖时,也会产生同样地结果。蔗糖中地葡萄糖会被快速吸收,而果糖会被代谢成葡萄糖和有机酸。这意味着,蔗糖和游离果糖在代谢上是等价的,这也与此前的研究一致,表明食用蔗糖或高果糖玉米糖浆与直接食用果糖具有相似的病理效应。

随后,Rabinowitz 教授便开始探究谁才是果糖代谢地主要器官。通过对果糖代谢地产物 1 - 磷酸果糖在不同组织地浓度进行分析发现,和果糖代谢酶地分布相似,肝脏,小肠,肾脏积累了大量的代谢产物。然而,令人感到惊讶地是,1- 磷酸果糖积累最多的地方居然不是肝脏,而是小肠。

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不同果糖摄入量情况下,果糖的代谢方式

除此之外,包括甘油等有机酸在内的果糖常见代谢产物,小肠内聚集的浓度也远高于肝脏,除了葡萄糖之外。这意味着,在蔗糖代谢的过程中,小肠主要负责被动的将葡萄糖吸收,而主动代谢果糖。

同时,对肝脏门静脉血液中的葡萄糖以及果糖和相应的代谢物进行分析,Rabinowitz 教授发现,食物中约 42% 的果糖被转化为葡萄糖,30% 的果糖被转化为有机酸,只有 14% 的果糖进入肝脏。这进一步证明了,小肠才是果糖代谢的主要场所。

看到这里,大家可能会想到一个问题,既然小肠才是是果糖代谢的主要场所,那么果糖为什么还会让肝脏代谢出现问题呢?

在接下来的研究中,Rabinowitz 教授发现,原来,果糖本身是没有毒性的,低剂量的果糖几乎全部由小肠代谢,但极限是 0.5g/kg(对于 60KG 的人来说相当于一瓶 500ml 的可乐或者 1 个 300g 的苹果)。一旦果糖摄入过量,超过小肠代谢阈值,那么多余的果糖就会进入肝脏,引发一系列代谢问题。

不过,让 Rabinowitz 教授感到惊讶的是,在喂食后,2 小时内,小肠代谢果糖的能力相比于空腹显著增强。相比于空腹状态,喂食后小肠代谢果糖的能力几乎增加了一倍。这也意味着,饭后吃甜食还是很有道理的。

总而言之,Rabinowitz 教授的研究颠覆了我们以往的认知,即肝脏并不是果糖代谢的主要器官,小肠才是。同时,这一研究也告诉我们,甜食最好不要吃太多,最好要在饭后吃。

Rabinowitz 教授也说,“我们的工作表明,人们应该严格避免空腹食用大量的甜食和含糖饮料,或者食用大量含糖量高的水果以及果汁 [4]。”

参考资料:

[1]. Jang C, Hui S, Lu W, et al. The small intestine converts dietary fructose into glucose and organic acids[J]. Cell metabolism, 2018, 27(2): 351-361. e3.

[2]. Caliceti C, Calabria D, Roda A, et al. Fructose intake, serum uric acid, and cardiometabolic disorders: a critical review[J]. Nutrients, 2017, 9(4): 395.

[3]. Zhang D, Tong X, VanDommelen K, et al. Lipogenic tranion factor ChREBP mediates fructose-induced metabolic adaptations to prevent hepatotoxicity[J]. The Journal of clinical investigation, 2017, 127(7): 2855-2867.

[4]. Leong I. The small intestine—a new player in fructose metabolism[J].

[5]. Lyssiotis C A, Cantley L C. Metabolic syndrome: F stands for fructose and fat[J]. Nature, 2013, 502(7470): 181.