Соль, фруктоза и лишний вес

Н.Л. Резник

Чтобы сохранить фигуру и здоровье, диетологи рекомендуют избегать жирных, крахмалистых и сладких продуктов, белки же употреблять крайне умеренно. А то немногое, что разрешено есть, лучше не солить, потому что соль, хотя и не содержит калорий, способствует ожирению.

pic_2018_08_26.jpg
Фото Олли Ниеметало

Ожирение без калорий

Современный человек без соли не ест, ее добавляют во всякое блюдо. Медики предупреждают, что избыток соли повышает риск гипертензии и смертности от сердечно-сосудистых заболеваний, и рекомендуют ограничивать ее потребление: 3,7–6 г/день. Но во многих странах суточное потребление NaCl превышает 10 г. Жители западных стран три четверти соли получают из тех продуктов, которые покупают в супермаркетах, в Японии и Китае очень любят соленый соевый соус, а на некоторых кухнях солонка занимает почетное место.

Эпидемиологические исследования последних двух десятилетий связывают любовь к соленой пище с частотой развития ожирения, инсулиновой резистентности, метаболического синдрома и неалкогольной жировой болезни печени. Диета с высоким содержанием соли вызывает гиперфагию, то есть переедание. И, напротив, когда людей, страдающих гипертензией, переводят на низкосолевую диету, они сбрасывают вес. Злоупотребление солью само по себе служит предвестником развития ожирения и сахарного диабета даже в том случае, когда количество поглощенных калорий и сладких напитков находится под контролем. В одном из экспериментов, проведенном в Джослиновском диабетическом центре (Бостон, США), здоровые люди, съедавшие около 11,5 г соли в день, снизили чувствительность к инсулину всего за пять дней, при этом у них увеличилось содержание жирных кислот в плазме крови. Исследователи связали устойчивость к инсулину с потреблением натрия, хотя механизм этой связи не расшифровали («American Journal of Physiology»).

Объяснение этого феномена предложили специалисты Университета штата Колорадо в Денвере, США. По их мнению, соль стимулирует образование фруктозы в организме, а метаболизм фруктозы вызывает устойчивость к лептину, гиперфагию, отложение жиров в печени, лишний вес и связанные с ним метаболические бедствия («Proceedings of the National Academy of Sciences»).

Фруктоза внутри нас

Фруктоза — компонент столового сахара, в чистом виде содержится во многих фруктах. Она вызывает невосприимчивость к лептину и переедание, с ростом потребления фруктозы увеличивается число больных метаболическим синдромом, сахарным диабетом второго типа и сердечно-сосудистыми заболеваниями (см. «Химию и жизнь» 2016 №3).

Метаболизм фруктозы в организме не зависит от концентрации конечных продуктов. Сколько фруктозы человек съел, столько и переработает. В результате образуются триглицериды и побочный продукт — мочевая кислота. Избыток жиров откладывается в печени и жировой ткани, окружающей внутренние органы. А мочевая кислота влияет на метаболизм липидов, артериальное давление и чувствительность к инсулину.

Но фруктозу мы получаем не только с пищей, она синтезируется из глюкозы в организме млекопитающих. Сначала фермент альдозоредуктаза (АР) превращает глюкозу в сорбитол, а затем сорбитолдегидрогеназа окисляет его до D-фруктозы.

Специалисты университета Колорадо в Денвере не первый год занимаются исследованиями эндогенной фруктозы. Мигель Ланаспа и его коллеги в течение 14 недель давали мышам вместо питьевой воды 10%-ный раствор глюкозы. Мыши любят сладкую воду и охотно ее пьют. Как и следовало ожидать, грызуны набрали вес, у них развилось ожирение и вырос уровень инсулина («Nature Communications»). В то же время высокое содержание глюкозы в плазме активирует АР, и в печени начинается синтез фруктозы. Мутантные мыши с неактивной АР не могут синтезировать фруктозу, и глюкоза им не страшна: они не переедают, вес не набирают и жир в печени не накапливают. Исследователи заключили, что избыток глюкозы приводит к развитию метаболического синдрома именно благодаря эндогенному синтезу фруктозы и ее метаболизму в печени. Однако образование эндогенной фруктозы может вызывать и высокосолевая диета.

Работу гена альдозоредуктазы стимулирует транскрипционный фактор TonEBP. Небольшое количество этого белка всегда присутствует в жировых клетках, окружающих внутренние органы. Когда мышь (или человек) съедает слишком много глюкозы, осмотическое давление плазмы увеличивается, что вызывает дополнительный синтез TonEBP, альдозоредуктаза также работает активнее и обеспечивает синтез эндогенной фруктозы.

Осмотическое давление плазмы зависит от концентрации осмотически активных веществ: ионов натрия и хлора, глюкозы и мочевины. Эта концентрация называется осмоляльностью плазмы и от содержания соли зависит в большей степени, чем от прочих компонентов. Поэтому систематическое потребление значительного количества соли должно повышать осмоляльность и вызывать синтез и накопление фруктозы и жирных кислот по тому же биохимическому пути, что и глюкоза (рис. 1). Осталось проверить, соответствует ли это предположение действительности.

pic_2018_08_27-1.jpg
1. Солевое ожирение. Соль, потребляемая регулярно и в больших количествах, повышает осмотическое давление в плазме крови, активирует АР и приводит к синтезу фруктозы в печени и жировой ткани. Метаболизм фруктозы при участии КНК истощает запасы АТФ в клетке и приводит к образованию жирных кислот, которые накапливаются в печени. Организм теряет чувствительность к лептину, больше ест, накапливает жиры и набирает вес

Просолить мышь

В подобных экспериментах мышь — первый помощник исследователя. Прежде всего ученые проверили, может ли небольшое увеличение осмоляльности плазмы вызвать ожирение. Для этого мышам через зонд вводили в желудок 1%-ный раствор NaCl. Такая манипуляция повышает осмотическое давление плазмы процентов на десять, и не во всей кровеносной системе, а только в портальной вене, собирающей кровь от желудка, селезенки, поджелудочной железы и большей части кишечника и направляющей ее в печень для очистки. Повышение это длится не более 50 минут, а пика достигает спустя 15—20 минут после введения соли. Концентрация хлорида натрия в растворе примерно соответствует его содержанию в пересоленном супе. Это значит, что тарелка такого супа не повредит здоровью.

Ситуация меняется, если питаться солененьким регулярно. Взрослым, восьминедельным мышам в течение 30 недель вместо питьевой воды давали 1%-ный раствор NaCl. Чтобы животные согласились пить соленое, жидкость подсластили. Когда у мыши есть выбор между простой водой и сладкой, она непременно выберет сладкую («Химия и жизнь» 2015 №9). Подсластителем служила сукралоза (рис. 2). Вместо трех гидроксильных групп этот сахар содержит три атома хлора, поэтому организм неспособен его ассимилировать и калорий от сукралозы не получает. Мыши контрольной группы все это время пили воду без соли, но с сукралозой.

pic_2018_08_27-2.jpg
2. Сукралоза (трихлоргалактосахароза), она же пищевая добавка E955, в 600 раз слаще сахарозы.
В раствор ее добавляли всего 0,04%

Грызуны обеих групп поглощали примерно равное количество жидкости. На десятой неделе кровь экспериментальных мышей стала, хотя и не намного, но достоверно солонее, чем у контрольных, в печени увеличились концентрации TonEBP и белка АР, а содержание сорбитола и фруктозы выросло примерно в три раза. С 13-й недели мыши на солевой диете начали набирать вес, у них появились признаки метаболического синдрома: ожирение печени, повышенное давление и устойчивость к инсулину. К концу 30-й недели экспериментальные грызуны весили вдвое больше контрольных.

Действительно ли фруктоза сыграла решающую роль в мышином ожирении? Чтобы это проверить, Мигель Ланаспа с соавторами использовал мутантных мышей, лишенных фермента фруктокиназы, она же кетогексокиназа. Традиционно фермент обозначают латинскими буквами КНК. Чтобы фруктоза вступила в биохимическую реакцию, на нее надо навесить фосфатную группу, что КНК и делает. В организме мышей, лишенных этого фермента, фруктоза синтезируется, но не метаболизируется, так как не может превратиться во фруктозо-1-фосфат (см. рис. 1).

Как и следовало ожидать, через 30 недель соленой жизни уровень фруктозы в плазме крови и моче у мутантов был существенно выше, чем у обычных животных, поскольку фруктоза не участвовала в дальнейшем метаболизме. В конце эксперимента мутанты практически не набрали вес и не обнаружили признаков метаболического синдрома (рис. 3).

pic_2018_08_27-3.jpg
3. Мыши, у которых нарушен метаболизм фруктозы, от соли не толстеют

Итак, систематическое потребление соленой пищи вызывает синтез эндогенной фруктозы, а ее метаболизм приводит к ожирению. Кстати, в одном из экспериментов исследователи подсластили соленую воду не сукралозой, а 15%-ным раствором фруктозы, и метаболический синдром развивался гораздо быстрее.

Сколько же они едят!

Во время эксперимента животные могли есть вволю, и оказалось, что обычные мыши на солевой диете поглощают на 40—50% больше пищи, чем контрольные животные и мутанты, у которых потребление соли не влияло на аппетит (рис. 3). Очевидно, ожирение у мышей развивается из-за гиперфагии, проще говоря, из-за обжорства. Один из гормонов, регулирующих аппетит, — лептин. Этот пептид синтезируется в клетках жировой ткани, и у просоленных мышей дикого типа уровень мРНК лептина в адипоцитах очень высок, а содержание гормона в крови в несколько раз выше, чем у животных других групп. При такой концентрации лептина мыши не должны ощущать голода, однако они лопают за двоих. Очевидно, они утратили чувствительность к лептину.

Чтобы это проверить, мышам делали инъекции лептина: одну на 12-й неделе после начала солевой диеты, когда метаболический синдром еще не развился, а другую на 25-й. У контрольных животных и просоленных мутантов лептиновые инъекции существенно снижали аппетит в течение семи часов после укола. Мыши экспериментальной группы на гормон не реагировали и продолжали есть. Лептин действует на гипоталамус. Его клетки содержат белок STAT3, и по уровню фосфорилирования этого белка можно определить чувствительность гипоталамуса к лептину. Солевая диета и метаболизм эндогенной фруктозы эту чувствительность снижают. Исследователи подчеркивают, что невосприимчивость к лептину развивается раньше других признаков метаболического синдрома.

Американские ученые доказали, что совсем небольшая «пересоленность» крови может вызвать у мышей ожирение. Однако люди свой избыток соли получают не с питьем, а с едой. Чтобы приблизить условия эксперимента к человеческим, исследователи добавили соль в корм.

Обычных мышей и КНК-мутантов посадили на жирную и сладкую диету. Она содержала либо 0,25% соли, что соответствует верхней рекомендуемой границе потребления — 6,8 г при 2500 г пищи в сутки, либо 0,1% (аналог 3 г соли в сутки). Пить животные могли сколько угодно. От жира и сахара все мыши пополнели, но у животных, получавших больше соли, концентрация лептина была выше, аппетит больше и привес максимальный. Ожирение у них сопровождалось синтезом эндогенной фруктозы. У мутантов количество соли не повлияло на аппетит и набор веса.

Предвестник метаболического синдрома

Выводы, полученные на мышах, исследователям удалось подтвердить на людях. В их распоряжении были данные о 13 тысячах здоровых взрослых, проходивших плановый медицинский осмотр в 2004 и 2009 годах. Анализ показал, что факторами риска развития сахарного диабета служат возраст, высокий индекс массы тела, курение, повышенное содержание липидов в плазме крови и любовь к соленой пище. Оказалось также, что потребление калорий и соли коррелирует. Причем у людей, которые едят много и солят густо, диабет развивается значительно чаще, чем у тех, кто употребляет мало соли, хотя и не ограничивает себя в пище. Так, при рационе более 2150 ккал в сутки потребление более 1 г соли в день увеличивает риск развития диабета в полтора раза по сравнению с теми, кто солит меньше.

Кроме того, у людей, поглощающих более 11 г соли в день, частота развития неалкогольной жировой болезни печени выше, чем у тех, кто съедает меньше этого количества: 22,3 и 15,5% соответственно.

Мигель Ланаспа с коллегами полагает, что пристрастие к соленой пище доведет до ожирения, диабета и заболевания печени. Важную роль в этом процессе играет активность фруктокиназы, что ученые доказали, использовав генетически модифицированных мышей. Исследователи подчеркивают, что мутация не повлияла на активность животных и их развитие. Она лишь защищает мышей от ожирения, вызванного метаболизмом фруктозы, а от последствий жирной диеты не спасет. Так что мутантные мыши оказались вполне адекватной моделью, не отягощенной дополнительными проблемами.

Критики могли бы возразить, что в соленую воду для мышей добавляли сукралозу, а искусственные подсластители, по некоторым данным, могут вызывать инсулиновую резистентность и способствовать набору веса, влияя на микробиом кишечника. Однако ученые специально исследовали влияние сукралозы на метаболический синдром и никаких его признаков не обнаружили.

Данные специалистов из Колорадо расходятся с результатами исследователей Университета штата Вайоминг. Работая с мышами и крысами, они пришли к выводу, что высокосолевые диеты блокируют ожирение, вызванное жирной пищей («International Journal of Obesity»). Возможно, соль уменьшает поглощение жира, хотя вероятен и другой механизм. У такого расхождения есть две основные причины. Прежде всего, диета мышей из Вайоминга экстремальна: она невероятно жирна и на 8,3% состоит из соли, а Ланаспа предлагал животным рацион, более похожий на человеческий, и соли в нем был лишь 1%. Кроме того, эксперимент в Вайоминге продолжался всего 24 дня, а «ожиряющий» эффект соленой пищи проявляется со временем — должно пройти около четырех месяцев.

Что касается клинических исследований, ученые признают, что их данные ограничены выборкой здоровых в общем-то людей, обратившихся в один медицинский центр. Эти результаты не позволяют распространять сделанные выводы на другие популяции, но ученые надеются, что удастся собрать данные о людях из разных стран с различным потреблением соли.

Ожирение и диабет могут вызвать не только жиры и углеводы, но даже некалорийные вещества. Хлеб и соль, которыми традиционно встречают дорогих гостей, — вредные продукты. Однако никто и не требует от гостя, чтобы он опустошил солонку, так что не отказывайтесь.

Кандидат биологических наук
Н.Л. Резник

См. также:

Съесть пуд соли

Калий – натрий: заклятая дружба?

Разные разности
Исполины против микропластика
Ученых интересует, как ведет себя микропластик в разных средах и как от него защититься или избавиться. И тут пришла подмога, откуда не ждали. Руку помощи с узловатыми крючковатыми пальцами протянули нам дубы.
Светящаяся петуния
Что вы скажете по поводу петунии, чьи цветки светятся в темноте подобно светлячкам? Скажете — небывальщина? Нет. Такие петунии уже появились на рынке. И появились они благодаря российской биотехнологической компании «Планта».
«Царица полей» против мышьяка
У кукурузы как кормовой культуры есть масса достоинств. Недавно ученые обнаружили у нее еще одно необычное свойство. И связано оно с мышьяком.
Живая музыка против консервированной
Музыка — это великолепный инструмент, который при умелом использовании позволяет нам перенастраивать свой мозг, регулировать состояние нервной системы, быстро переключиться и давать мозгу возможность отдохнуть. Но здесь возникает вопрос. Если сл...