研究揭示：果糖和葡萄糖对人体代谢的影响大不同
研究揭示：果糖和葡萄糖对人体代谢的影响大不同
在生活中，最常见的糖是葡萄糖和果糖。虽然它们的化学式相同（C6H12O6），但相比葡萄糖，果糖的甜度更大，因此富含果糖的蔗糖和高果糖玉米糖浆常作为甜味剂被应用，但果糖与葡萄糖代谢通路完全不同，正常情况下人体并不会利用果糖供能。在肝脏内，果糖的代谢的主要功能就是刺激并参与肝脏脂肪合成，而这一过程无法被调控。所以，果糖摄入过多，肝脏就会积累大量的脂肪，诱发炎症反应、过敏反应、自身免疫病，最终造成一系列代谢相关疾病。
无论是动物、植物还是微生物，都会产生物质交流，能量交流以及信息交流，而人作为高等动物，就会更加频繁地进行交流。这种形式以循环系统为基础，并由信号分子——酶——代谢途径所构成的一套网络，它不是孤立存在的，而是紧密联系的，是相互作用、相互转化以及相互制约。因此，引入代谢网络和细胞间无线通信网络的概念具有非常重要的应用价值。
天津商业大学生物技术与食品科学学院的研究团队通过给予志愿者不同剂量的果糖和葡萄糖（15、35、55 g/人），测定其摄入葡萄糖和果糖后血清中中心碳代谢途径的代谢物水平变化、13 种主要酶活性的变化以及38 种细胞因子的浓度变化，并制作代谢网络图和细胞因子网络图，研究葡萄糖和果糖对人体的不同生理作用。
研究发现
代谢酶的表达水平
当酶合成量发生变化时，往往会伴随不同代谢反应的产生，对代谢网络中涉及到的13 种酶进行表达量的测定，比较服用不同剂量的果糖、葡萄糖后代谢酶表达水平的变化，结果发现：与低剂量的葡萄糖相比，相同剂量果糖可以显著降低异柠檬酸脱氢酶（ICDH）的表达水平（P<0.01），增加丙酮酸脱氢酶复合物（PDHC）的活性（P<0.05）。
血清细胞因子浓度
采用液相芯片技术检测血清中 38 种细胞因子的浓度，并根据公式计算相同剂量 的果糖与葡萄糖相比的细胞因子浓度变化率。研究发现，与葡萄糖相比，服用低剂量（15 g/人）果糖后，有4种细胞因子和趋化因子的浓度变化率显著升高：IFN-γ（P<0.05）、MDC（P<0.01）、IP-10（P<0.05）和Eotaxin（P<0.05）。
细胞因子网络和中心碳代谢网络
根据细胞通讯网络的构建方法，构建分别在低、中、高剂量情况下，果糖与葡萄糖差异的细胞通讯网络。结果显示，在低剂量果糖的网络中（图3a），有26 个结点（细胞），整体网络以红色为主，总强度Snetwork=11 183.318，表明低剂量果糖与葡萄糖相比，以细胞间相互促进作用为主。
根据在不同剂量的果糖和葡萄糖之后测量的志愿者数据，获得中心碳代谢途径网络中每个代谢途径的通量。研究发现，与空白组（图3j）对比，服用低剂量葡萄糖（图3d）后磷酸戊糖途径由36.07降为29.11，其核糖合成量减少，乳酸通量由27.93降为25.52，而同剂量果糖组（图3g）磷酸戊糖途径由36.07降为27.68，核糖合成量减少，乳酸盐通量由27.93降为25.16；同时，相同剂量比较，低剂量的葡萄糖与果糖对比，磷酸戊糖途径通量、乳酸盐通量和酮体代谢均减少，胆固醇合成途径通量得到提升。
血清中38种细胞因子和13种酶与代谢途径相关的Pearson相关性分析
为了揭示细胞因子和酶之间的作用机制，对受试者血清中的 38 种细胞因子和 13 种酶进行相关性分析。研究发现，嗜酸性粒细胞趋化因子（Eotaxin）分别与己糖激酶、3-磷酸甘油脱氢酶和丙酮酸脱氢酶呈正相关，皮尔逊相关系数（低剂量和高剂量均值）分别为：0.7765、0.7732、0.7420和0.7108（P＜0.05），这表明与同剂量的葡萄糖相比，果糖能显著促进机体内炎症趋化因子Eotaxin的表达，还能够激活3-磷酸甘油脱氢酶和丙酮酸脱氢酶的表达，而这两种酶的辅酶分别是NAD+，可以在分解代谢中接受电子生成NADH。
结论
代谢途径中的酶表达量会受到细胞因子或趋化因子的调控，说明了无线细胞通讯网络与“有向加权”代谢通量网络之间的相互关系，证明了食物对机体会产生调节属性的作用。本实验结果表明低剂量的果糖的食用可以降低分解代谢，增加合成代谢，这对人体是有益的，但随着果糖食用剂量的增加，分解代谢变化不明显的情况下，脂肪的合成代谢大幅增加，这无疑会导致肥胖，引起诸多代谢疾病。通过葡萄糖与果糖的对比，证明每日每人果糖摄入量在15 g以下则对人体有益，此实验也为食品加工及合理饮食提供新的分析模型。但本实验仍存在局限性，例如，实验对象仅为健康且年轻的男性志愿者，故实验结果不适应于各类人群。