Новое исследование Вашингтонского университета в Сент-Луисе показало, что фруктоза способствует росту опухолей в животных моделях меланомы, рака груди и рака шейки матки. Однако, согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature, фруктоза напрямую не подпитывает опухоли.

Вместо этого ученые Университета Вашингтона обнаружили, что печень превращает фруктозу в полезные питательные вещества для раковых клеток, и это убедительное открытие может открыть новые пути для лечения многих видов рака.

«Идея о том, что с помощью диеты можно бороться с раком, очень интригует», — говорит Гэри Патти, профессор химии факультета искусств и наук Майкла и Таны Пауэлл, а также профессор генетики и медицины Медицинского факультета Университета Вашингтона.

«Когда мы думаем об опухолях, мы, как правило, сосредотачиваемся на том, какие пищевые компоненты они непосредственно потребляют. Вы вводите что-то в организм, а потом представляете, что опухоль это поглощает», — говорит Патти. „Но человек — это сложный организм. То, что вы вводите в свой организм, может быть потреблено здоровыми тканями, а затем преобразовано в нечто другое, что используют опухоли“.

Мы изначально предполагали, что опухолевые клетки метаболизируют фруктозу так же, как глюкозу, напрямую используя ее атомы для создания новых клеточных компонентов, таких как ДНК. Мы были удивлены тем, что фруктоза почти не метаболизируется в тех типах опухолей, которые мы исследовали, — говорит первый автор исследования Рональд Фаул-Грайдер, постдокторант в лаборатории Патти.

Мы быстро поняли, что одни только опухолевые клетки не говорят всей истории. Не менее важна печень, которая превращает фруктозу в питательные вещества, которые опухоли могут использовать.

Используя метаболомику — метод профилирования малых молекул по мере их перемещения через клетки и различные ткани организма, — исследователи пришли к выводу, что один из способов, с помощью которого высокий уровень потребления фруктозы способствует росту опухоли, заключается в повышении доступности циркулирующих в крови липидов. Эти липиды являются строительными блоками для клеточной мембраны, а раковым клеткам они необходимы для роста.

Мы изучили множество различных видов рака в разных тканях организма, и все они развивались по одному и тому же механизму, — говорит Патти.

Эра кукурузного сиропа

Ученые давно поняли, что раковые клетки имеют сильное сродство к глюкозе — простому сахару, который является предпочтительным источником энергии для организма на основе углеводов.

По своей химической структуре фруктоза похожа на глюкозу. Это оба распространенных типа сахара с одинаковой химической формулой, но они отличаются тем, как организм их метаболизирует. Глюкоза перерабатывается во всем организме, в то время как фруктоза почти полностью метаболизируется в тонком кишечнике и печени.

Оба сахара в естественном виде содержатся во фруктах, овощах, молочных продуктах и зерновых. Их также добавляют в качестве подсластителей во многие обработанные продукты. Фруктоза, в частности, проникла в американский рацион за последние несколько десятилетий. Пищевая промышленность отдает ей предпочтение, поскольку она слаще глюкозы.

До 1960-х годов люди потребляли относительно мало фруктозы по сравнению с сегодняшними показателями. Столетие назад средний человек потреблял всего 5-10 фунтов фруктозы в год. Говоря привычным языком, это примерно равно весу галлона молока. В XXI веке эта цифра возросла и достигла эквивалента 15 галлонов молока.

«Если вы пройдете по своей кладовке и поищете продукты, содержащие высокофруктозный кукурузный сироп, который является наиболее распространенной формой фруктозы, это будет просто поразительно», — говорит Патти, которая также является научным сотрудником Онкологического центра Ситемана при больнице Барнс-Джюиш и Центра питания человека при Медицинском университете Вашингтона.

«Почти во всем есть этот продукт. Это не только конфеты и торты, но и такие продукты, как соус для макарон, салатная заправка и кетчуп», — сказал она. „Если вы не пытаетесь активно избегать его, он, вероятно, является частью вашего рациона“.

Аппетит рака к фруктозе
Учитывая стремительный рост потребления фруктозы в питании в последние десятилетия, исследователи из Университета Вашингтона захотели узнать больше о том, как фруктоза влияет на рост опухолей.

Патти и Фаул-Грайдер начали свое исследование с того, что кормили опухолевых животных диетой, богатой фруктозой, а затем измеряли, как быстро растут их опухоли. Исследователи обнаружили, что добавление фруктозы способствовало росту опухоли без изменения массы тела, уровня глюкозы и инсулина.

Мы удивились, увидев, что она оказывает довольно сильное влияние. В некоторых случаях скорость роста опухолей ускорялась в два раза или даже больше, — говорит Патти.

Очевидно, что употребление большого количества фруктозы очень плохо сказывалось на прогрессировании этих опухолей.

Но следующий шаг в их экспериментах поначалу поставил их в тупик. Когда Фаул-Грайдер попытался повторить версию этого теста, накормив фруктозой раковые клетки, выделенные в блюде, клетки не отреагировали.

В большинстве случаев они росли почти так же медленно, как если бы мы вообще не давали им сахара, — говорит Патти.

Поэтому Патти и Фаул-Грайдер вернулись к изучению изменений в малых молекулах в крови животных, которых кормили диетой с высоким содержанием фруктозы. Используя метаболомику, они выявили повышенный уровень различных видов липидов, включая лизофосфатидилхолины (ЛФХ). Дополнительные анализы на блюде показали, что клетки печени, которые кормили фруктозой, выделяют ЛФХ.

Интересно, что сами раковые клетки не могли легко использовать фруктозу в качестве питательного вещества, потому что они не выражали нужный биохимический механизм, — говорит Патти.

А вот клетки печени — да. Это позволяет им превращать фруктозу в LPC, которые они могут выделять для питания опухоли.

Определяющей характеристикой рака является неконтролируемая пролиферация злокачественных клеток. Каждый раз, когда клетка делится, она должна воспроизводить свое содержимое, включая мембраны. Для этого требуется значительное количество липидов. Хотя липиды можно синтезировать с нуля, раковым клеткам гораздо проще просто взять липиды из окружающей среды.

За последние несколько лет стало ясно, что многие раковые клетки предпочитают забирать липиды, а не производить их, — отмечает Патти.

Сложность заключается в том, что большинство липидов нерастворимы в крови и требуют довольно сложных транспортных механизмов. LPC уникальны. Они могут обеспечить наиболее эффективный и действенный способ поддержания роста опухоли.

Исключение фруктозы

Интересно, что за тот же период времени, когда потребление фруктозы людьми резко возросло, ряд видов рака стал все более распространенным среди людей в возрасте до 50 лет. В связи с этим возникает вопрос, связаны ли эти тенденции.

При поддержке Cancer Grand Challenges Патти недавно объединилась с Инь Цао из Медицинского университета Вашингтона и другими исследователями со всего мира, ни один из которых не участвовал в этом исследовании, чтобы изучить возможные связи.

Будет интересно лучше понять, как пищевая фруктоза влияет на заболеваемость раком. Но один вывод, который можно сделать из этого исследования, заключается в том, что если вы, к несчастью, страдаете от рака, то вам, вероятно, стоит подумать о том, чтобы избегать фруктозы. К сожалению, это легче сказать, чем сделать, — говорит Патти.

По словам авторов исследования, помимо диетического вмешательства, это исследование может помочь нам разработать способ предотвращения роста опухоли под действием фруктозы терапевтическим путем, с помощью лекарств.

Следствием этих результатов является то, что нам не обязательно ограничиваться терапией, направленной только на клетки заболевания, — говорит Патти.

Скорее, мы можем подумать о том, чтобы направить метаболизм здоровых клеток на лечение рака. В нашем исследовании это сработало на мышах, но мы хотели бы воспользоваться результатами наших наблюдений и попытаться улучшить жизнь пациентов.

Авторы исследования работают с клиническими партнерами из WashU Medicine, чтобы изучить возможность проведения клинических испытаний, связанных с фруктозой в рационе.

Ранее ученые уже назвали избыточную фруктозу источником серьезных заболеваний.