研究揭示了饮食中的果糖是如何导致肥胖的

诸平

Left: Low and high magnification images of small intestine from healthy mice treated with water or high-fructose corn syrup for 4 weeks. Right: Schematic illustrating how fructose promotes cell survival and increased villi length. Credit: Samuel Taylor and Dr. Marcus Goncalves.

据美国威尔·康奈尔医学院（Weill Cornell Medical College）2021年8月18日提供的消息，该校研究人员与威尔·康奈尔-洛克菲勒-斯隆·凯特琳三机构医学博士项目（Weill Cornell–Rockefeller–Sloan Kettering Tri-Institutional MD–PhD program）、纪念斯隆·凯特琳癌症中心（Memorial Sloan Kettering Cancer Center）、西奈山伊坎医学院（Icahn School of Medicine at Mount Sinai）以及斯坦福德的塞玛4（Sema4, Stamford, CT, USA）的研究人员合作，揭示了饮食中的果糖是如何导致肥胖的（Research uncovers how fructose in the diet contributes to obesity）。

根据威尔·康奈尔医学院(Weill Cornell Medicine)和纽约长老会医学院(NewYork-Presbyterian)的一项临床前研究，食用果糖似乎会改变消化道细胞，使其能够吸收更多营养。这些变化有助于解释全球果糖摄入量的增加与肥胖症和某些癌症发病率的增加之间众所周知的联系。相关研究结果于2021年8月18日已经在《自然》（Nature）杂志网站发表——Samuel R. Taylor, Shakti Ramsamooj, Roger J. Liang, Alyna Katti, Rita Pozovskiy, Neil Vasan, Seo-Kyoung Hwang, Navid Nahiyaan, Nancy J. Francoeur, Emma M. Schatoff, Jared L. Johnson, Manish A. Shah, Andrew J. Dannenberg, Robert P. Sebra, Lukas E. Dow, Lewis C. Cantley, Kyu Y. Rhee, Marcus D. Goncalves. Dietary fructose improves intestinal cell survival and nutrient absorption. Nature, Published: 18 August 2021. DOI: 10.1038/s41586-021-03827-2. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03827-2

此项研究成果重点研究了高果糖饮食对绒毛（villi）的影响。绒毛是排列在小肠内部的纤细的毛发状结构。绒毛扩大肠道的表面积，帮助身体在食物通过消化道（digestive tract）时吸收营养物质，包括膳食脂肪（dietary fats）。研究发现，喂食含有果糖食物的老鼠的绒毛比不喂食果糖的老鼠长25%~40%。此外，绒毛长度的增加与动物营养吸收、增重和脂肪积累的增加有关。

上述论文的通讯作者、拉尔夫·纳克曼研究学者（Ralph L. Nachman Research Scholar）、内分泌、糖尿病和代谢科（Division of Endocrinology, Diabetes and Metabolism）医学助理教授以及纽约长老会/威尔·康奈尔医学中心的内分泌学家马库斯·达西尔瓦·冈卡尔维斯博士（Dr. Marcus DaSilva Goncalves）说：“果糖（Fructose）的结构不同于葡萄糖（glucose）等其它糖类，它的代谢方式也不同。我们的研究发现，果糖的主要代谢物促进绒毛的伸长，支持肠道肿瘤的生长。

研究者并不打算研究绒毛。该团队此前于2019年发表的研究发现，饮食中的果糖可能会增加结直肠癌小鼠模型的肿瘤大小，而阻断果糖代谢可能会阻止这种情况发生。由于果糖也可能促进小肠增生或加速生长，研究人员在显微镜下检查了喂食果糖或对照组饮食的老鼠的组织。

马库斯·达西尔瓦·冈卡尔维斯博士（Dr. Marcus DaSilva Goncalves）实验室的康奈尔-洛克菲勒-斯隆·凯特琳三机构医学博士项目的学生、也是上述论文的第一作者塞缪尔·泰勒(Samuel Taylor)观察到，吃高果糖食物的老鼠绒毛长度增加了。这完全出乎意料的发现，促使他和马库斯·达西尔瓦·冈卡尔维斯博士开始着手研究更多的东西。在观察到绒毛变长后，研究小组想要确定这些绒毛的功能是否不同。因此，他们将老鼠分成三组:正常低脂饮食、高脂饮食和添加果糖的高脂饮食来进行试验。第三组的老鼠不仅长出了更长的绒毛，而且比不含果糖的高脂肪食物的老鼠更肥胖。

研究人员进一步观察了果糖代谢的变化，发现果糖的一种特殊代谢物，果糖-1-磷酸酯（fructose-1-phosphate），正以高水平积累。这种代谢物与葡萄糖代谢酶——丙酮酸激酶（pyruvate kinase）相互作用，改变细胞代谢，促进绒毛的存活和伸长。去除丙酮酸激酶或果糖-1-磷酸酶后，果糖对绒毛长度无影响。先前的动物研究表明，果糖的这种代谢物也有助于肿瘤的生长。

根据塞缪尔·泰勒的说法，从进化的角度来看，小鼠的观察是有意义的。他说:“在哺乳动物中，尤其是温带气候下的冬眠哺乳动物（hibernating mammals），在果实成熟的秋季，果糖是非常容易获得的。吃大量的果糖可以帮助这些动物吸收并将更多的营养转化为脂肪，这是它们度过冬天所需要的。”

马库斯·达西尔瓦·冈卡尔维斯博士补充说，人类并没有进化到吃他们现在吃的东西。他说:“果糖在现代饮食中几乎无处不在，无论是来自高果糖玉米糖浆、食糖，还是水果等天然食品。果糖本身是无害的。这是一个过度消费的问题。我们的身体天生就不适合吃这么多。”

未来的研究将致力于证实在小鼠身上的发现也适用于人类。马库斯·达西尔瓦·冈卡尔维斯博士，也是桑德拉和爱德华迈耶癌症中心（Sandra and Edward Meyer Cancer Center）的成员。他说：“已经有针对产生果糖-1-磷酸酯的酶的药物在临床试验中。我们希望找到一种方法来重新利用它们来缩小绒毛，减少脂肪吸收，并可能减缓肿瘤的生长。上述介绍，仅供参考。欲了解更多信息敬请注意浏览原文或者相关报道。

New study links combination of two sugars in high fructose corn syrup to heart health risks

Abstract

Fructose consumption is linked to the rising incidence of obesity and cancer, which are two of the leading causes of morbidity and mortality globally^1,2. Dietary fructose metabolism begins at the epithelium of the small intestine, where fructose is transported by glucose transporter type 5 (GLUT5; encoded by SLC2A5) and phosphorylated by ketohexokinase to form fructose 1-phosphate, which accumulates to high levels in the cell^3,4. Although this pathway has been implicated in obesity and tumour promotion, the exact mechanism that drives these pathologies in the intestine remains unclear. Here we show that dietary fructose improves the survival of intestinal cells and increases intestinal villus length in several mouse models. The increase in villus length expands the surface area of the gut and increases nutrient absorption and adiposity in mice that are fed a high-fat diet. In hypoxic intestinal cells, fructose 1-phosphate inhibits the M2 isoform of pyruvate kinase to promote cell survival^5,6,7. Genetic ablation of ketohexokinase or stimulation of pyruvate kinase prevents villus elongation and abolishes the nutrient absorption and tumour growth that are induced by feeding mice with high-fructose corn syrup. The ability of fructose to promote cell survival through an allosteric metabolite thus provides additional insights into the excess adiposity generated by a Western diet, and a compelling explanation for the promotion of tumour growth by high-fructose corn syrup.