Роль фруктозы в генезе нефролитиаза

DOI: https://dx.doi.org/10.18565/urology.2019.1.114-118

10.04.2019
21

1) Медицинский научно-образовательный центр МГУ им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия; 2) Факультет фундаментальной медицины МГУ им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия

Одной из актуальных проблем современной медицины является ожирение. Коморбидные состояния, сопровождающие ожирение и метаболический синдром, являются не менее важной проблемой, привлекающей внимание ученых и практикующих врачей. Почечнокаменная болезнь – одно из таких заболеваний. Нас интересует аспект его развития, напрямую связанный с влиянием избыточного количества такого моносахарида, как фруктоза. Довольно долго этому углеводу присваивали только положительные свойства, в том числе в отношении углеводного обмена в целом и сахарного диабета в частности. Спустя годы было обнаружено патологическое воздействие избыточного количества фруктозы, а именно фруктозой пытались заменить глюкозу, и соответственно, ее количество в продуктах питания, прежде всего в продуктах для больных диабетом, росло. Кроме того, промышленное производство фруктозы на основе кукурузы стало значительно дешевле, чем таковое сахарозы, что также способствовало увеличению использования этого моносахарида в пищевой промышленности. В данной работе представлены механизмы, приводящие к развитию патологий от избыточного употребления фруктозы с последующим повышением уровня мочевой кислоты и формированием камней на ее основе. Изучение влияния фруктозы на патогенез почечнокаменной болезни интересно и крайне актуально, так как для многих специалистов с развитием почечнокаменной болезни ассоциируется именно мясо и роль фруктозы не только не очевидна, но и служит откровением.

Введение. Почечнокаменная болезнь (ПКБ) – одно из самых распространенных заболеваний в мире, его встречаемость в США за последние 30 лет увеличилась в 2 раза, а распространенность среди населения, согласно данным исследования National Health and Nutrition Examination Survey, с 2007 по 2010 г. составила 8,8% [1]. По данным Минздрава России, в РФ ежегодный прирост заболеваемости ПКБ составляет 3%. Данное заболевание наравне с ожирением и сахарным диабетом 2 типа (СД2) можно назвать неинфекционной пандемией XXI в.

Основным проявлением ПКБ является образование свободных или закрепленных камней в почечных чашечках и лоханке, что следует дифференцировать с диффузным кальцинозом почечной паренхимы, именуемым нефрокальцинозом [2]. Выделяют несколько видов камней в зависимости от их химической структуры (рис. 1). Самая большая группа – это камни на основе фосфата и оксалата кальция, на них приходится около 70–80%; далее следуют струвитные/инфекционные (фосфаты магния и аммония) камни, составляющие 10–15%; на конкременты из мочевой кислоты (МК) также приходится 10–15%, на цистиновые камни и камни, сформированные на фоне приема лекарственных препаратов (триамтерен, индинавир, ингибиторы ксантиноксидазы, например аллопуринол, и др.), – около 2% [3].

Актуальность исследования ПКБ за последние два десятилетия неуклонно растет. В первую очередь это связано с обнаружением связи между метаболическим синдромом (МС) и ПКБ. Так, пациенты, страдающие 3 и более компонентами МС, имеют более высокие шансы образования камней в почках [4]. Прежде всего речь идет о камнях на основе МК, именно они ассоциированы с ожирением и СД2, а сам уровень МК может повышаться при употреблении фруктозы [5]. Данный процесс обусловлен высокой энергозатратностью метаболизма фруктозы, что требует большого запаса АТФ, сопровождающегося накоплением МК [6, 7]. Мы предполагаем, что это явление лежит в основе накопления МК у Homo Sapiens, что служит фактором, напрямую повышающим риск формирования камней на основе МК, особенно с учетом воздействия внешних факторов, стремительно меняющихся в последние несколько десятилетий. Чтобы эта информация стала более понятной и применимой на практике, необходимо детально разобрать метаболизм МК.

1. Физиологические аспекты развития ПКБ

1.1. Метаболизм МК

Мочевая кислота – это конечный продукт пуринового обмена у человека и высших приматов, который выводится вместе с мочой. Подавляющее большинство других млекопитающих обладает ферментом уриказой (уратоксидаза – медьсодержащий фермент из класса оксидоредуктаз, выступающих катализатором окисления МК до аллантоина при распаде пуриновых оснований у животных), который у человека и человекообразных обезьян отсутствует вследствие некоторых мутаций, что обусловливает повышенный базальный уровень МК у человека по сравнению с другими видами млекопитающих [8]. Мочевая кислота одновременно может являться как индуктором образования активных форм кислорода, в частности, при неалкогольной жировой болезни печени, так и антиоксидантом, обеспечивая более половины всей антиоксидантной емкости крови, что также связано с ее повышенным уровнем у человека [9].

1.2. Механизм образования камней

Механизм образования камней на основе МК определяется тремя ключевыми элементами: физико-химическими свойствами МК, кислотно-основным равновесием мочи и нутриентным статусом. Последние два элемента модифицируемы, и поддержание их гомеостаза лежит в основе предупреждения развития ПКБ.

1.2.1. Физико-химические свойства МК

Мочевая кислота является конечным продуктом распада пуриновых нуклеотидов, слабой кислотой, ее pKa (константа кислотности – количественная мера силы кислоты в раствор...

Список литературы

1. Romero V., Akpinar H., Assimos D.G. Kidney stones: a global picture of prevalence, incidence, and associated risk factors. Rev Urol. 2010;12(2–3):e86-96.

2. Khan S.R. Nephrocalcinosis in animal models with and without stones. Urol Res. 2010;38(6):429–38. Doi: 10.1007/s00240-010-0303-4.

3. Hall P.M. Nephrolithiasis: treatment, causes, and prevention. Cleve Clin J Med. 2009;76(10):583–91. Doi: 10.3949/ccjm.76a.09043.

4. Wong Y., Cook P., Roderick P., Somani B.K. Metabolic Syndrome and Kidney Stone Disease: A Systematic Review of Literature. J Endourol. 2016;30(3):246–53. Doi: 10.1089/end.2015.0567.

5. Rozhkova T.A., Ameliushkina V.A., Iarovaia E.B., Kotkina T.I., Malusheva P.P.,Titov V.N. The hyperuricosuria in patients with high content of triglycerides: the combination of genetic and environmental factors and tactics of treatment. Klin Lab Diagn. 2012;6:3–8.

6. Abdelmalek M.F., Suzuki A., Guy C., Unalp-Arida A., Colvin R., Johnson R.J.,Diehl A.M. Increased fructose consumption is associated with fibrosis severity in patients with nonalcoholic fatty liver disease. Hepatology. 2010;51(6):1961–71. Doi: 10.1002/hep.23535.

7. Vos M.B., Lavine J.E. Dietary fructose in nonalcoholic fatty liver disease. Hepatology. 2013;57(6):2525–31. Doi: 10.1002/hep.26299.

8. Wu X.W., Lee C.C., Muzny D.M., Caskey C.T. Urate oxidase: primary structure and evolutionary implications. Proc Natl Acad Sci USA. 1989;86(23):9412–9416.

9. Huang W., Deng Y., He Y. Visual colorimetric sensor array for discrimination of antioxidants in serum using MnO2 nanosheets triggered multicolor chromogenic system. Biosens Bioelectron. 2017;91:89–94. Doi: 10.1016/j.bios.2016.12.028.

10. Martillo M.A., Nazzal L., Crittenden D.B. The crystallization of monosodium urate. Curr Rheumatol Rep. 2014;16(2):400. Doi: 10.1007/s11926-013-0400-9.

11. Jin M., Yang F., Yang I., Yin Y., Luo J.J., Wang H., Yang X.F. Uric acid, hyperuricemia and vascular diseases. Front Biosci (Landmark Ed). 2012;17:656–669.

12. Daudon M., Frochot V. Crystalluria. Clin Chem Lab Med. 2015;53(Suppl. 2):s1479–87. Doi: 10.1515/cclm-2015-0860.

13. Halperin M.L., Cheema Dhadli S., Kamel K.S. Physiology of acid-base balance: links with kidney stone prevention. Semin Nephrol. 2006;26(6):441–46. Doi: 10.1016/j.semnephrol.2006.10.001.

14. Walter F., et al. Medical Physiology: A Cellular And Molecular Approaoch. Elsevier/Saunders, 2005. P. 852.

15. Nagami G.T. Luminal secretion of ammonia in the mouse proximal tubule perfused in vitro. J Clin Invest. 1988;81(1):159–164. Doi: 10.1172/jci113287.

16. Klisic J., Hu M.C., Nief V., Reyes L., Fuster D., Moe O.W., Ambuhl P.M.Insulin activates Na(+)/H(+) exchanger 3: biphasic response and glucocorticoid dependence. Am J Physiol Renal Physiol. 2002;283(3):F532-9. Doi: 10.1152/ajprenal.00365.2001.

17. Johnson R.J., Segal M.S., Sautin Y., Nakagawa T., Feig D.I., Kang D.H., Gersch M.S., Benner S., Sanchez-Lozada L.G. Potential role of sugar (fructose) in the epidemic of hypertension, obesity and the metabolic syndrome, diabetes, kidney disease, and cardiovascular disease. Am J Clin Nutr. 2007;86(4):899–906. Doi: 10.1093/ajcn/86.4.899.

18. Bray G.A. Energy and fructose from beverages sweetened with sugar or high-fructose corn syrup pose a health risk for some people. Adv Nutr. 2013;4(2):220–25. Doi: 10.3945/an.112.002816.

19. Douard, V. and R.P. Ferraris, The role of fructose transporters in diseases linked to excessive fructose intake. J Physiol, 2013. 591(2). P. 401–414. Doi: 10.1113/jphysiol.2011.215731.

20. Karim S., Adams D.H., Lalor P.F. Hepatic expression and cellular distribution of the glucose transporter family. World J Gastroenterol. 2012;18(46):6771–6781. Doi: 10.3748/wjg.v18.i46.6771.

21. Teff K.L., Grudziak J., Townsend R.R., Dunn T.N., Grant R.W., Adams S.H.,Keim N.L., Cummings B.P., Stanhope K.L., Havel P.J. Endocrine and metabolic effects of consuming fructose- and glucose-sweetened beverages with meals in obese men and women: influence of insulin resistance on plasma triglyceride responses. J Clin Endocrinol Metab. 2009;94(5):1562–1569. Doi: 10.1210/jc.2008-2192.

22. van den Berghe G., Bronfman M., Vanneste R., Hers H.G. The mechanism of adenosine triphosphate depletion in the liver after a load of fructose. A kinetic study of liver adenylate deaminase. Biochem J. 1977;162(3):601–669.

23. Bais R., James H.M., Rofe A.M., Conyers R.A. The purification and properties of human liver ketohexokinase. A role for ketohexokinase and fructose-bisphosphate aldolase in the metabolic production of oxalate from xylitol. Biochem J. 1985;230(1):53–60.

24. Le M.T., Frye R.F., Rivard C.J., Cheng J., McFann K.K., Segal M.S., Johnson R.J., Johnson J.A. Effects of high-fructose corn syrup and sucrose on the pharmacokinetics of fructose and acute metabolic and hemodynamic responses in healthy subjects. Metabolism. 2012;61(5):641–651. Doi: 10.1016/j.metabol.2011.09.013.

25. Lin W.T., Chan T.F., Huang H.L., Lee C.Y., Tsai S., Wu P.W., Yang Y.C., Wang T.N., Lee C.H. Fructose-Rich Beverage Intake and Central Adiposity, Uric Acid, and Pediatric Insulin Resistance. J Pediatr. 2016;171:90–96.e1. Doi: 10.1016/j.jpeds.2015.12.061.

26. Carran E.L., White S.J., Reynolds A.N., Haszard J.J., Venn B.J. Acute effect of fructose intake from sugar-sweetened beverages on plasma uric acid: a randomised controlled trial. Eur J Clin Nutr. 2016;70(9):1034–1038. Doi: 10.1038/ejcn.2016.112.

27. Raivio K.O., Becker A., Meyer L.J., Greene M.L., Nuki G., Seegmiller J.E. Stimulation of human purine synthesis de novo by fructose infusion. Metabolism. 1975;24(7):861–869.

28. Yan L.J. Redox imbalance stress in diabetes mellitus: Role of the polyol pathway. Animal Model Exp Med. 2018;1(1):7–13. Doi: 10.1002/ame2.12001.

29. Lorenzi M. The polyol pathway as a mechanism for diabetic retinopathy: attractive, elusive, and resilient. Exp Diabetes Res. 2007;2007:61038. Doi: 10.1155/2007/61038.

30. Tsugawa T., Shinohara R., Nagasaka A., Nakano I., Takeda F., Nagata M., Oda N., Sawai Y., Hayakawa N., Suzuki A., Itoh M. Alteration of urinary sorbitol excretion in WBN-kob diabetic rats – treatment with an aldose reductase inhibitor. J Endocrinol. 2004;181(3):429–435.

31. Gabbay K.H. The sorbitol pathway and the complications of diabetes. N Engl J Med. 1973;288(16):831–836. Doi: 10.1056/nejm197304192881609.

32. Choi Y.J., Yoon Y., Lee K.Y., Hien T.T., Kang K.W., Kim K.C., Lee J., Lee M.Y., Lee S.M., Kang D.H., Lee B.H. Uric acid induces endothelial dysfunction by vascular insulin resistance associated with the impairment of nitric oxide synthesis.Faseb J. 2014;28(7):3197–31204. Doi: 10.1096/fj.13-247148.

Об авторах / Для корреспонденции

А в т о р д л я с в я з и: З. Ш. Павлова – к.м.н., Медицинский научно-образовательный центр МГУ им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия; e-mail: zukhra73@gmail.com

Полный текст публикаций доступен только подписчикам

Нет комментариев

Комментариев: 0

Вы не можете оставлять комментарии
Пожалуйста, авторизуйтесь