Hidden (added) sugar and clear cardiovascular risk: literature review

Full Text

ОБОСНОВАНИЕ

Сладкие продукты — ежедневные компоненты пищевого рациона современного человека. Просыпаясь, многие начинают завтрак с углеводов, также многие не отказываются включить сладкие продукты в свой ужин, значительное число людей восполняют ими перекусы среди рабочего дня. Известно, что древние люди, начиная с человека умелого, питались в основном мясом и растениями, углеводная составляющая их рациона была минимальной [1]. Добыча сладких диких фруктов и ягод во многом зависела от удачи собирательства и умения конкурировать с другими животными и птицами, населяющими общие зоны обитания.

Начиная с раннего Средневековья, благодаря Крестовым походам, зажиточная часть населения Европы узнала и полюбила вкус мёда, который привозили рыцари со Среднего Востока, однако вплоть до XVIII в. потребление сахара всё ещё оставалось на достаточно низком уровне из-за отсутствия технологий его переработки [2]. На рубеже XVIII и XIX вв., в период активного проникновения в Европу сахарного тростника, а затем и свёклы, развитие технологий рафинирования привело к удешевлению этого продукта и повсеместному его распространению [2]. Началось производство десертов, сладкой выпечки, шоколада, появилась традиция подслащивания чая и кофе, к тому времени уже давно полюбившихся европейскому человеку.

При оценке исторических сведений выяснилось, что с XVIII по XX вв. в Англии потребление сахаров возросло более чем на 2000%, что в целом отражает общемировую тенденцию [3]. В XXI в. можно говорить скорее не об употреблении сахаров, а о злоупотреблении ими. Этому способствовала популяризация гиполипидемической диеты, начавшаяся примерно с 60–70-х гг. XX в. и связанная с вектором изучения липидного обмена в свете атеросклероза, а также повсеместное распространение подслащённых напитков [4]. История последних была начата аптекарем J.S. Pemberton из Атланты в XVIII в., который объединил колу (орех с кофеином из Африки) с кокой (стимулятор из Южной Америки) и создал тонизирующий напиток, впоследствии названный Coca-Cola. Возможно, история осталась бы без продолжения, если бы в 1904 году предприниматель и политик A.G. Candler не выкупил патент на формулу у правообладателя и вскоре не начал массовое производство напитка. Распространению и популяризации Coca-Cola в Европе способствовало тесное сотрудничество компании с военным министерством США во время Второй мировой войны. В результате мощной лоббистской кампании закрывались глаза на правила нормирования сахара в напитке, а при поддержке правительства США в европейских странах массово строились заводы Coca-Cola, что в конечном итоге позволило ей стать самым популярным подслащённым безалкогольным напитком во всём мире [5].

Даже в настоящее время — в эру информационных технологий — осведомлённость населения о вреде избыточного потребления сахаров недостаточно высока, при работе с пациентами лечащие врачи по-прежнему в большинстве случаев делают акценты только на гиполипидемической диете. Многочисленные исследования и публикации дают реальные представления о тех потенциальных негативных эффектах, которые оказывают сахара. Речь идёт, прежде всего, о так называемых скрытых или добавленных сахарах (added sugars), к которым относятся сахара, которые добавляют в пищевые продукты в процессе приготовления [6]. К этой же категории можно отнести сахар-песок или рафинад, который используют для подслащивания пищи, чая, кофе, а также сахара, содержащиеся в мёде, сиропе, концентрированных фруктовых и овощных соках, безалкогольных газированных напитках. При этом исключаются природные сахара, содержащиеся в молоке, фруктах и овощах. Актуальность проблемы диктуется прогрессивным ростом потребления населением добавленных сахаров практически во всех странах мира, наступлением неинфекционной «эпидемии» ожирения в мире и распространением ассоциированных с ним заболеваний, среди которых сердечно-сосудистая патология занимает одно из лидирующих мест. Начало обсуждения этой проблемы было положено исследованиями J. Yudkin и соавт. ещё в 60–70-е гг. XX в., которые продемонстрировали прямую зависимость между высоким потреблением сахара и увеличением частоты сердечно-сосудистых заболеваний [7]. С тех пор произошло значительное накопление информации, не только не опровергающей эти результаты, но и подкрепляющей их новыми негативными фактами.

Цель работы — осветить аккумулированные данные мировой научной литературы за последние годы относительно влияний избыточного потребления сахаров на сердечно-сосудистую систему и представить их потенциальный континуум в виде конкретных заболеваний.

МЕТОДОЛОГИЯ ПОИСКА ИСТОЧНИКОВ

Проанализировано более 100 источников литературы за последние 10 лет по теме обзора. Поиск информации производился в базах данных и электронных библиотеках PubMed (MEDLINE), eLibrary (РИНЦ), CyberLeninka с помощью следующих комбинаций ключевых слов на русском и английском языке: «добавленные сахара», «сердечно-сосудистая система», «ожирение», «эндотелиальная дисфункция», «воспаление», «ожирение». При отборе данных предпочтение отдавалось систематическим обзорам, метаанализам и рандомизированным контролируемым испытаниям, опубликованным за последние годы. При дублировании данных в нескольких источниках и отсутствии доступа к полному тексту статей 18 публикаций было исключено из числа цитируемых. В итоговый список вошли 52 наиболее релевантных источника литературы.

ОБСУЖДЕНИЕ

Связь потребления сахаров и факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний

«Эпидемия» ожирения и ассоциированных с ним заболеваний — острая тема для дискуссий в медицине последних десятилетий. На связь между увеличением потребления добавленных сахаров в ежедневном пищевом рационе и ростом числа лиц с избыточной массой тела в популяции было обращено внимание американских исследователей во главе с S. Faruque [8]. Проведённый авторами исторический анализ потребления американским населением сахаров, основанный на данных Национального центра статистики здравоохранения, продемонстрировал прогрессивный рост с 1970-х гг. по 1999 год, когда был зафиксирован максимум потребления (111 г/сут) с последующим небольшим снижением, начиная с 2000-х гг. Именно в этот временной промежуток прогрессивно увеличивалось число лиц с ожирением в США, катастрофическая ситуация сложилась и среди детского населения [8]. Декларированная Американской кардиологической ассоциацией норма потребления сахаров составляет до 25 г/сут для взрослой женщины и 37,5 г/сут — для взрослого мужчины [9]. К настоящему времени 68% населения США имеет избыточный вес и в среднем употребляет более 300% рекомендуемой дневной нормы добавленных сахаров [8]. К сожалению, более чем 1/2 населения Российской Федерации также страдает ожирением либо имеет избыток массы тела [10].

Совершенствование технологий переработки сахаров привело к интеграции их в продукты питания и безалкогольные газированные напитки в количествах и концентрациях, которые не встречаются в природе и вряд ли встречались в истории эволюции человечества [11], а западная культура потребления фастфуда, получившая практически повсеместное распространение, лишь способствовала закреплению нездоровых привычек питания. При потреблении избытка сахаров в организме человека наблюдается каскад патофизиологических процессов, в основе которых лежит гипергликемия, ведущая к гиперинсулинемии и окислительному стрессу (ОС) [12]. Снижение чувствительности клеток к инсулину на фоне его переизбытка ведёт к гипергликемии и инсулинорезистентности, находящейся в основе развития сахарного диабета 2-го типа (СД 2). Негативная роль избыточного потребления сахаров в развитии СД 2 продемонстрирована множеством про- и ретроспективных исследований [13–15].

При оценке эффектов потребления в пищу добавленных сахаров следует подразумевать комплексное воздействие на организм основных моносахаридов — глюкозы и фруктозы. По данным ряда авторов, избыточное потребление глюкозы ответственно за накопление подкожного жира, а фруктозы — висцерального [16]. Ложное представление о безопасности фруктозы по сравнению с глюкозой приводит к её избыточному потреблению (продукты на основе фруктозы особенно популярны среди диабетиков и спортсменов ввиду низкого гликемического индекса) и имеет под собой неблагоприятные последствия. Ввиду различий метаболизма моносахаридов утилизация фруктозы в печени приводит к липогенезу de novo, постпрандиальному повышению содержания триглицеридов, дисбалансу в липидном обмене с висцеральным отложением жира, а также к снижению секреции инсулина и лептина — гормонов, которые, как известно, регулируют энергетический гомеостаз за счёт уменьшения потребления пищи и увеличения расхода энергии [2, 16, 17]. Отдельная роль добавленных сахаров в развитии избытка массы тела продемонстрирована рядом исследований, изучавших усиление генетических эффектов ожирения на фоне высокого потребления сладких продуктов у взрослых и детей [18, 19].

Помимо изучения влияния добавленных сахаров на жировой обмен и массу тела, имеется целый ряд исследований, демонстрирующих увеличение синтеза мочевой кислоты у лабораторных животных и людей на фоне избыточного потребления сахаров [20]. На фоне увеличения потребления безалкогольных сахаросодержащих напитков, особенно на кукурузном сиропе с высоким содержанием фруктозы, набирающих популярность в последние десятилетия в США, показано увеличение риска развития подагры [21].

Ожирение, дислипидемия, метаболические расстройства, являющиеся следствием потребления избытка сахаров, сами по себе служат патогенетическими факторами повышения артериального давления (АД). Однако имеются данные, основанные на результатах исследований, напрямую свидетельствующие о влиянии потребления сахаров на повышение уровня АД как среди лабораторных животных [22, 23], так и среди людей [21, 24]. Связь с подъёмами АД прослеживается и на фоне активации ОС, обусловленного избыточным потреблением глюкозы. Увеличенный метаболический поток глюкозы за счёт её митохондриального окисления приводит к увеличению производства активных форм кислорода (АФК) [25]. Помимо митохондриального пути, в производство АФК с участием глюкозы могут быть вовлечены никотинамидадениндинуклеотидфосфат-оксидаза, сорбитоловый путь, активированное гликирование и инсулиновый путь. На множестве экспериментальных моделей продемонстрирована прямая связь повышения АФК и снижения антиоксидантов при артериальной гипертензии (АГ) [12]. Наиболее значимое влияние ОС прослеживается в отношении индукции эндотелиальной дисфункции (ЭД), являющейся одним из важнейших патогенетических механизмов большинства сердечно-сосудистых заболеваний. По данным перекрёстного анализа данных NHANES, прямая зависимость повышений АД и потребления подслащённых напитков наблюдается уже у подростков [26].

Одним из значимых и наиболее часто обсуждаемых аспектов потребления избыточного количества сахаров является системное низкоактивное воспаление, ответственное за развитие ряда патологий, включая сердечно- сосудистые и онкологические заболевания [21]. К настоящему времени накоплено достаточное количество информации, полученной из рандомизированных и наблюдательных исследований, в которых продемонстрировано повышение содержания множества провоспалительных цитокинов на фоне высокоуглеводной диеты. В большинстве из них сообщается о повышении концентрации С-реактивного белка, интерлейкина (ИЛ) 6, фактора некроза опухоли (ФНО) α, гаптоглобина, трансферрина, хемотаксического белка моноцитов-1, Е-селектина, ингибитора активатора плазминогена-1, Toll-подобного рецептора 4 (TLR4) [27–29]. Повышение содержания этих маркёров может обусловливать снижение иммунной компетентности и даже раннее старение, как показано в недавнем обзоре американских авторов, в котором обсуждается прямая связь потребления большого количества сахаров, митохондриальной дисфункции, системного воспаления и старения [30]. С другой стороны, в ряде работ показано самостоятельное значение потребления фруктозы в развитии печёночного и системного воспаления, связанного с изменением микробиоты. Фруктоза может способствовать перемещению микробных веществ из кишечного тракта в кровоток воротной вены, активировать пути NF-κB и JAK2/STAT3 через TLR4 и высвобождать воспалительные факторы, такие как ИЛ-1β, ИЛ-6 и ФНО-α [31]. В то же время потребление фруктозы также может повышать проницаемость кишечника и способствовать высвобождению воспалительных факторов в печень, усиливая печёночное и системное воспаление [32]. Также было установлено, что фруктокиназа — ключевой фермент метаболизма фруктозы — играет важную роль в воспалении, вызванном неалкогольной жировой болезнью печени (НАЖБП) [33].

Основные патогенетические механизмы, обусловливающие развитие сердечно-сосудистых заболеваний, связанные с избыточным потреблением сахаров

Суммируя различные факторы воздействия избыточного потребления сахаров на организм человека и лабораторных животных, можно акцентировать внимание на нескольких ведущих патогенетических механизмах, имеющих первостепенное значение в свете негативного влияния на сердечно-сосудистую систему. Эндотелий сосудов — высокоактивная ткань, секретирующая различные биологически активные субстраты, участвующие в регуляции гемодинамики, гемостаза, иммунных реакциях, регенерации и других процессах [34]. При развитии дисбаланса в универсальной регуляторной системе эндотелия (преобладание вазоконстрикции над вазорелаксацией, протромботическиого состояния над фибринолитическим, снижения факторов роста с увеличением их ингибиторов и т.д.) развивается ЭД [34]. Снижение доступности NO (оксида азота, важнейшего вазодилатирующего фактора) вследствие недостаточного синтеза или избыточного разрушения приводит к увеличению сосудистого тонуса и постепенному ремоделированию сосудистой стенки в виде гипертрофии и гиперплазии гладкомышечных клеток стенок сосудов, активации синтеза соединительнотканного матрикса, а в конечном итоге — к увеличению сосудистой жёсткости и прогрессированию атеросклероза [35]. Непосредственно с ЭД связана активация ренин-ангиотензин-альдостероновой системы (РААС) и процессов тромбообразования. По данным иммуногистохимических исследований, на поверхности эндотелиальных клеток экспрессируется подавляющая часть ангиотензинпревращающего фермента, осуществляющего превращение ангиотензина (АТ) I в АТ II. Участие ангиотензинпревращающего фермента в регуляции сосудистого тонуса реализуется через синтез вазоконстриктора АТ II и в условиях ускоренной деградации брадикинина, что приводит к снижению интенсивности синтеза NO-эндотелиального фактора релаксации и повышению тонуса сосудов [36]. Известно о роли активации РААС в большинстве сердечно-сосудистых заболеваний, от АГ до сердечной недостаточности; большинство современных кардиологических препаратов в качестве патогенетических лечебных целей преследуют именно влияние на РААС. Помимо вазодилатирующей функции оксид азота ответственен за ряд системных эффектов в просвете сосуда, в том числе способен блокировать агрегацию тромбоцитов, липопротеинов низкой плотности, экспрессию молекул адгезии, «прилипание» моноцитов и тромбоцитов к стенке сосуда, продукцию эндотелина [37]. Соответственно, ЭД, при которой отмечается снижение интенсивности синтеза оксида азота, сопровождается активацией процессов тромбообразования, ускорением роста атеросклеротических бляшек с возможной их последующей нестабильностью, ведущей к хорошо известному каскаду прогрессирования коронарной болезни сердца, развития острого коронарного синдрома и тромбозов.

Увеличение массы тела, метаболические сдвиги, усиление ОС, дислипидемия и выработка провоспалительных цитокинов — хорошо изученные триггеры ЭД, описанные также при избыточном потреблении сахаров. Беспрецедентным можно считать уникальное рандомизированное слепое перекрёстное исследование J. Loader и соавт., проведённое на небольшом числе добровольцев и впервые продемонстрировавшее развитие ЭД на фоне гипергликемии, индуцированной приёмом подслащённых безалкогольных напитков [38]. Авторами показано, что при сравнении реакции эндотелия у здоровых добровольцев на приём 600 мл воды и такого же количества подслащённого безалкогольного напитка при приёме последнего обнаруживаются признаки ЭД как на уровне микро-, так и макрососудов, на что указывало снижение реакции сосудов на ионофорез ацетилхолина и снижение поток-опосредованной дилатации. Аналогичное снижение эндотелиальной функции наблюдали во время острой гипергликемии на модели крыс in vivo [38]. Кроме того, эксперименты ex vivo показали, что хотя продукция АФК увеличивалась во время острой гипергликемии, биодоступность оксида азота в эндотелии снижалась, несмотря на отсутствие изменений в состоянии активации эндотелиальной синтетазы оксида азота [38]. Таким образом, полученные данные позволяют удостовериться в прямой индукции ЭД, опосредованной употреблением подслащённых напитков, частично связанной с усилением ОС, который снижает биодоступность NO [38].

Помимо прогрессирования сосудистых поражений в рамках атеросклероза, АГ, потенцировании сердечной недостаточности, приём избыточного количества сахаров может быть ответственен и за кардиомиопатии. В литературе имеются единичные наблюдения, косвенно свидетельствующие в пользу этого предположения. В нескольких работах оценивали влияние диеты с высоким содержанием фруктозы на фракцию выброса левого желудочка (ЛЖ) крыс. Сообщалось о снижении сократительной способности ЛЖ независимо от пред- и постнагрузки и частоты сердечных сокращений, увеличении конечно-диастолического объёма [39, 40]. A.J. Davidoff и K. Dutta и соавт. [41, 42] показали, что потребление диеты с высоким содержанием сахарозы (68% общей энергии) также снижает сократительную способность изолированных кардиомиоцитов у крыс. Исследований влияния сахаров на кардиомиоциты у человека не проводилось. Однако в последние годы принято выделять диабетическую кардиомиопатию, в качестве ведущей причины которой рассматривается гипергликемия, наблюдающаяся при чрезмерном употреблении сахаросодержащих продуктов. Было высказано предположение, что ОС, активность которого возрастает у потребителей сахаров, может быть ответственен за ремоделирование и дисфункцию миокарда со снижением его сократительной способности. Экспериментальные данные, полученные на собаках и кроликах, продемонстрировали, что АФК-производные ксантин-ксантиноксидазы снижают сократительную способность у анестезированных собак и давление в ЛЖ изолированного перфузируемого сердца кролика [43]. Эти же авторы показали возможность супероксиддисмутазы — антиоксидантного фермента — устранять эти негативные воздействия [43].

Влияние потребления сахаров на развитие сердечных аритмий иллюстрирует целый ряд публикаций, акцентирующих внимание на нескольких потенциальных патогенетических механизмах, в которых причинами электрической нестабильности миокарда называются системное воспаление и метаболические сдвиги [44, 45]. В отношении развития фибрилляции предсердий и желудочковых аритмий большинство публикаций посвящено потреблению фруктозы, где определённая роль отводится изменению патогенетической оси кишечник–сердце с акцентом внимания на способности фруктозы изменять состав микробиоты кишечника и индуцировать развитие сначала локального, а затем — и низкоактивного системного воспаления вследствие всасывания продуктов воспаления [45, 46]. Было показано, что при дисбактериозе, вызванном употреблением избытка фруктозы, изменяется также барьерная функция кишечника, и снижается интенсивность экспрессии белков плотного межклеточного соединения (окклюдина и zonula occludens-1) [47]. На фоне системного воспаления отмечается электрическая нестабильность миокарда. Высокая вероятность развития НАЖБП вследствие чрезмерного употребления фруктозы также может послужить причиной развития различных нарушений сердечного ритма у таких людей. Как было показано, пациенты с НАЖБП имеют более высокий риск возникновения фибрилляции предсердий и желудочковых аритмий [48], а с возрастом и при наличии СД 2 такая вероятность в отношении фибрилляции предсердий ещё более увеличивается [49]. Кроме этого, имеются данные, что инсулинорезистентность, опосредованная фруктозой, вызывает не только кальциевый дисгомеостаз, но и структурное ремоделирование предсердий, тем самым способствуя прогрессированию фибрилляции предсердий [50].

Наглядно факторы риска потребления избытка сахаров и патогенетические механизмы его влияния на сердечно-сосудистую систему представлены на рис. 1.

Рис. 1. Влияние избыточного потребления сахаров на сердечно-сосудистую систему. Примечание. ТГ — триглицериды, ЛПНП — липопротеины низкой плотности, ЛПВП — липопротеины высокой плотности, СРБ — С-реактивный белок, ФНО-α — фактор некроза опухоли-альфа. / Fig. 1. Effects of excessive sugar consumption on the cardiovascular system. Note. ТГ — triglycerides, ЛПНП — low density lipoproteins, ЛПВП — high density lipoproteins, СРБ — C-reactive protein, ФНО-α — tumor necrosis factor alpha.

Перспективы

Вопросы здорового питания являются актуальной темой для дискуссии во все времена. Сбалансированная диета важна не только для пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями, но и для здоровых людей с точки зрения профилактики этой патологии.

В разгаре пандемии COVID-19 многие люди, в том числе молодого возраста, столкнулись с проблемой изоляции, гиподинамии, психологическими травмами, их образ жизни далеко не всегда соответствовал понятию «здоровый» и с точки зрения пищевого рациона [51]. При этом, как часто принято говорить о молодых, это взрослые пациенты, которые ждут нас завтра. Вне зависимости от возраста и того, в какой форме человек перенёс новую коронавирусную инфекцию, подавляющее большинство испытывали или продолжают испытывать различные клинические проявления в постковидный период. Во многих источниках литературы продемонстрирован целый спектр сердечно-сосудистых и неврологических симптомов, развившихся у пациентов после COVID-19 и фактически ставших манифестом новой патологии, требующей постоянной терапии и контроля. В связи с этим вопросы правильного питания в ещё продолжающуюся пандемию новой коронавирусной инфекции приобретают новый смысл, фактически являясь самостоятельным аспектом комплексного лечения.

Отдельного внимания заслуживают пожилые коморбидные пациенты, перенёсшие инфекцию значительнее тяжелее молодых, на примере которых был показан потенциальный риск развития COVID-19-ассоциированной саркопении, негативные последствия которой могут сказаться не только на качестве, но и на продолжительности жизни [52]. Общность ряда патогенетических факторов развития саркопении и следствия потребления избытка сахаров настораживает и может открыть новое направление для обсуждения. При этом для пожилых пациентов как с саркопенией, так и с сердечно-сосудистыми заболеваниями вопросы нутритивной поддержки и рационального питания являются ключевыми.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ актуальных данных литературы продемонстрировал необходимость акцентирования внимания на проблеме добавленных (скрытых) сахаров, ненормированное потребление которых приводит к развитию множества негативных патофизиологических воздействий на сердечно-сосудистую систему и на организм в целом. Однако окончательные выводы о роли добавленных сахаров в рационе человека ещё не сделаны, продолжаются накопление новых сведений и научная дискуссия. При обсуждении с пациентами сердечно-сосудистого профиля вопросов, касающихся немедикаментозных мероприятий по коррекции образа жизни, целесообразно уделять должное значение вопросам рационального питания и информировать их о вреде избыточного потребления сахара.

ДОПОЛНИТЕЛЬНО

Источник финансирования. Автор заявляет об отсутствии внешнего финансирования при подготовке публикации.

Конфликт интересов. Автор декларирует отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Вклад авторов. Автором осуществлена разработка концепции статьи, анализ научных данных, написание текста, создание графического элемента и редактирование статьи.

ADDITIONAL INFORMATION

Funding source. Not specified.

Competing interests. The author declares that she has no competing interests.

Authors’ contribution. The author developed the concept of the article, analyzed scientific data, wrote the text, created a graphic element and edited the article.

About the authors

Victoria A. Sergeeva

Author for correspondence.
Email: viktoriasergeeva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8737-4264
SPIN-code: 8365-0053

MD, Cand. Sci. (Med.), associate professor

References

Supplementary files

Supplementary Files

Action

1. JATS XML

Download

2. Fig. 1. Effects of excessive sugar consumption on the cardiovascular system. Note. ТГ — triglycerides, ЛПНП — low density lipoproteins, ЛПВП — high density lipoproteins, СРБ — C-reactive protein, ФНО-α — tumor necrosis factor alpha.

Download (251KB)

Indexing metadata