“走进任何一家超市，看看食品上的标签，就会发现许多产品都含有果糖，通常以蔗糖（食糖）的形式存在。”苏黎世联邦理工学院分子健康科学研究所细胞生物学教授威廉·克雷克这样概括当今饮食的问题。尤其是加工食品和软饮料，甚至号称健康的果汁，也含有作为人工添加剂的果糖，而且含量往往很高。
近几十年来，果糖凭借比葡萄糖危害更小的名声，逐渐遍布食品市场。与葡萄糖不同，果糖几乎不会升高血糖水平，也不太会促使胰岛素分泌。这避免了每次摄入葡萄糖后反复出现的胰岛素飙升，而这类飙升被认为有害。此外，果糖尝起来更甜。
但它也有不利的一面：肝脏会非常高效地将果糖转化为脂肪。长期摄入过多高果糖食品的人可能会超重，并出现高血压、血脂异常并伴有脂肪肝以及胰岛素抵抗等问题——医生将这些症状统称为代谢综合征。
心肌不受控制地生长
克雷克与团队成员彼得·米尔奇克最近发表的一篇论文，描述了果糖另一种更加令人担忧的副作用。研究人员发现了一种此前未知的分子机制，表明果糖是心肌不受控制生长的重要驱动因素，而这种情况可能导致致命的心力衰竭。他们的研究最近发表于 《Nature》。
一个人患有高血压时，由于血液更难泵送通过循环系统，心脏不得不增大。这些不断生长的心肌细胞需要大量氧气。然而，由于氧气不足以满足其生长所需，细胞会转而使用另一种能量供应方式。它们不再从脂肪酸中获取能量，而是更多依赖一种称为糖酵解的无氧过程——字面意思是“糖的分解”。如果心肌细胞除了葡萄糖之外还能获得果糖，就可能引发致命的连锁反应。
启动果糖代谢开关
在这项研究中，克雷克的研究团队证明，心脏细胞缺氧会促使HIF分子出现。这是一种通用的分子开关，在心脏增大或癌症等病理性生长过程发生时都会开启。HIF促使心肌细胞产生酮己糖激酶C型（KHK-C），这是果糖代谢中的关键酶。KHK-C对果糖具有很高的亲和力，因此能非常高效地处理果糖。KHK-C的生成还会进一步增强糖酵解。由于果糖代谢不受任何负反馈调节，恶性循环由此开始，并可能导致心力衰竭。
为研究这一机制，研究人员不仅使用了小鼠模型，还分析了病理性心脏增大并伴有主动脉瓣狭窄患者的生物样本。外科医生在心脏手术中采集的心肌细胞样本，使ETH研究人员得以证实，这类细胞确实含有更多HIF和KHK-C分子。在患有慢性高血压的小鼠中，研究人员关闭了KHK酶，结果确实抑制了心脏增大。
一个基因，两种酶
另一个值得注意的事实是，人体内还有KHK-A，这种酶与KHK-C非常相似，但对果糖的偏好较低。这两种酶具有相同的遗传密码；它们之间的差异源于一种分子剪切工具如何修整其构建蓝图——信使RNA，即相关基因的转录本。根据需要，同一个基因可以产生两种蓝图之一，从而生成两种不同的酶。这个过程的专业术语是“可变剪接”。克雷克解释说：“人类所有基因中约有95%会发生可变剪接。这是人体产生种类繁多的蛋白质、酶和调节因子的一种重要方式。”
通常，主要由肝细胞产生易于处理果糖的KHK-C酶；其他器官几乎只产生KHK-A。如今，ETH研究人员首次表明，即使是心脏这样的器官，在受到致病性应激因素影响时，也能够产生两种酶中效率更高的KHK-C。在这一过程中，HIF会激活分子剪切工具，也就是剪接因子SF3B1。在许多类型的癌症中，这种分子常发生基因改变，这或许表明果糖甚至可能影响癌症生长。
正常食用水果是安全的
许多食品中都添加了大量果糖，尤其是甜饮料和软饮料。这种做法使美国人均高果糖玉米糖浆消费量在1970年至1997年间从每年230克升至28千克以上。
不过，米尔奇克表示，每天正常食用水果是安全且健康的。“水果除了含有果糖，还富含重要的微量元素、维生素和膳食纤维。”他说。不过，人们应避免饮用过甜的软饮料和果汁——其中往往添加了糖——也应少吃即食餐和其他添加大量果糖作为风味载体的食品。米尔奇克强调：“只有当存在心脏瓣膜疾病或高血压等应激因素时，这种过量果糖才可能促发我们所描述的机制。”
本文由 ETH Europe合作发布。本文刊发不代表世界经济论坛认可其中观点。
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作者：彼得·吕埃格在苏黎世联邦理工学院学习生物学，研究方向为生态学、植物地理学和生物系统学，目前在该校新闻与媒体关系团队工作。
图片：2013年10月4日，一名护士在位于密西西比州杰克逊市的密西西比大学医学中心创伤中心摆拍。路透社/乔纳森·巴赫曼。
