Исследование, проведенное в 2011 г. (Ледокс и др.), изучало связь питания с детским ожирением. В этом исследовании, включавшем 342 ребенка (в возрасте 9–10 лет) и 323 подростка (в возрасте 17–18 лет), детское ожирение было четко связано с потреблением подслащенных напитков.
По данным проспективного когортного анализа, проведенного с 1991 по 1999 год среди женщин в исследовании здоровья медсестер, продемонстрирована связь между уровнем потребления подслащенных сахаром напитков с риском развития сахарного диабета 2-го типа и увеличением массы тела (Шульц и др., 2004).
Также сообщалось о связи между потреблением фруктозы и артериальной гипертензией. В рандомизированном контролируемом исследовании на 74 взрослых мужчинах, которым ежедневно давали по 200 г фруктозы в течение 2 недель с аллопуринолом (препарат, снижающий уровень мочевой кислоты в крови) и без него. Исследователи продемонстрировали, что высокие дозы фруктозы повышали артериальное давление (АД) и вызывали симптомы метаболического синдрома, в то время как снижение уровня мочевой кислоты аллопуринолом предотвращало повышение АД (Перес и др., 2010).
Эпигенетика и фруктоза: новый механизм действия фруктозы
Ученые предполагают, что избыточное потребление фруктозы может вызвать эпигенетические изменения. Ранее было обнаружено в исследовании на крысах, что мелатонин улучшает индуцированный фруктозой метаболический синдром (Китагава и др., 2012). Высокофруктозное питание в течение 6 недель повышало концентрацию ФНО-α (фактора некроза опухоли) и перекисное окисление липидов в печени, при этом снижая концентрацию антиоксиданта глутатиона в печени. Другими словами, включались гены, повышающие воспаление. Ежедневное внутрибрюшинное введение мелатонина (1 или 10 мг/кг массы тела) ослабляло эти изменения в течение 6 недель. В пероральном тесте толерантности к глюкозе крысы с высоким содержанием фруктозы в рационе показали более высокий уровень инсулина в сыворотке крови и нормальные реакции на глюкозу по сравнению с крысами, получавшими обычное питание. Инсулинорезистентность[62] наблюдалась через 4 или 6 недель кормления, но ежедневное введение мелатонина ее снижало. Эти результаты показывают, что мелатонин улучшает ситуацию с метаболическим синдромом, индуцированным высоким содержанием фруктозы в рационе крыс. Учитывая потенциальную роль мелатонина в регуляции активности метилтрансферазы ДНК (Коркмаз и Рейтер, 2008), благоприятное влияние мелатонина на вызванное фруктозой заболевание может быть опосредовано эпигенетическими изменениями.
Влияние потребления фруктозы на эпигенетическую регуляцию было изучено в исследовании, в котором крысам скармливали 20 %-ный раствор фруктозы в течение 14 недель (Охаши и др., 2015). После кормления наблюдался повышенный уровень триглицеридов и общего холестерина в сыворотке крови, что указывает на индукцию метаболического синдрома, вызванную фруктозой. Также наблюдалось повышение уровня глобального метилирования ДНК, что свидетельствует о том, что поступление фруктозы приводит к эпигенетической регуляции. Эти данные позволили изучить связь между метаболическим синдромом, вызванным фруктозой, и уровнем метилирования ДНК. В исследовании были выбраны четыре гена, участвующих в метаболизме липидов (CPT1A, PPARα, LDLR, и MTTP). Показано, что потребление фруктозы приводит к увеличению метилирования ДНК в промоторных областях генов PPARα и CPT1A, что может быть связано со снижением уровня мРНК этих генов, что приводит к снижению активности β-окисления. PPARα является главным регулятором окисления жирных кислот, и его снижение может привести к развитию метаболического синдрома. Для двух других генов такие эффекты не наблюдались.
8.3. Эпигенетика и фруктоза: влияние фруктозы на метилирование митохондриальной ДНК
Количество и качество митохондрий может играть важную роль в патогенезе метаболического синдрома. Экспрессия мтДНК (митохондриальной ДНК)[63] может быть связана с патологическими состояниями в развитии метаболического синдрома, основанного на том, что митохондриальный геном кодирует многие белки, необходимые для производства АТФ.
В одном исследовании оценивалось влияние потребления фруктозы на содержание мтДНК и экспрессию митохондриальных генов, было сделано предположение о потенциальном участии фруктозы в неблагоприятном воздействии на функцию митохондрий (Ямасаки и др., 2016). Оказывается, эпигенетически регулируется не только ядерная ДНК, но и мтДНК. Эпигенетическое изменение мтДНК может быть вовлечено в индукцию некоторых заболеваний. Ученые сообщили о гиперметилировании мтДНК у больных неалкогольным стеатогепатитом, а также обнаружили, что экспрессия МТ-ND6 мРНК печени значительно снизилась у этих пациентов, что позволяет предположить ассоциацию между метилированием мтДНК и митохондриальной транскрипцией (Пирола и др., 2013).
В последнее время та же исследовательская группа также предположила возможность того, что 5-гидроксиметилцистозин, первый окислительный продукт в активном деметилировании 5-метилцитозина, может быть вовлечен в патогенез неалкогольной жировой болезни печени (НАЖБП)[64] через регуляцию митохондриального биогенеза печени (и др., 2015). Эти результаты свидетельствуют о том, что эпигенетическая модификация мтДНК участвует в патогенезе заболеваний печени.
