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不那麼甜的東西:看看多餘的糖如何破壞我們細胞的粒線體效率

研究人員發現,細胞內大量的糖會減少粒線體膜中稱為多元不飽和脂肪酸(PUFA)的脂肪數量

從早上的加糖拿鐵到午餐時沙拉上令人驚訝的含糖調味料,再到晚上的甜點(或兩份),許多人通常消耗的糖比他們意識到的要多得多。 大多數美國人每天攝取大約 22 茶匙的添加糖(這還不包括水果、蔬菜和乳製品中的天然糖),我們正被甜食淹沒——我們的細胞也是如此。 

雖然我們知道過量的糖對各種健康結果有害,但人們對細胞層面上發生的情況卻知之甚少。 現在,研究人員發現細胞內大量的糖會減少粒線體膜(我們細胞的能量發電廠)中稱為多元不飽和脂肪酸(pufa)的脂肪數量。 由 waldhart 及其同事撰寫並發表於 細胞 報告研究小組發現,過量糖引起的膜變化會導致粒線體效率降低,從而削弱我們無數的代謝過程,從而削弱我們的健康。

糖如何改變我們的細胞

我們的身體在許多方面都需要正確比例的多元不飽和脂肪酸,包括細胞間通訊、產生適當的發炎反應以及支持粒線體完整性。 當細胞內糖分過多時,多餘的糖分就會形成另一種類型的脂肪-一種比多元不飽和脂肪酸更不靈活的類型。 脂質(脂肪)成分的這種變化會損害粒線體膜結構,導致其產生能量的效率降低。 

儘管效率較低的粒線體並不總是產生立即可識別的影響,但它們可以歸因於我們現代社會的許多「典型」症狀,例如疲勞或普遍缺乏能量。 作為該研究的資深作者,ning wu 博士, 解釋,「雖然我們可能不會總是立即註意到粒線體表現的差異,但我們的身體會注意到。如果[PUFA] 平衡被打破足夠長的時間,我們可能會開始感受到微妙的變化,例如更快地感到疲勞。

考慮到這一點,研究小組直接測試了過量的細胞內糖對粒線體功能的影響。 首先,他們對小鼠進行基因改造,使其不含一種名為 txnip(硫氧還蛋白相互作用蛋白)的蛋白質,這種蛋白質是血液中葡萄糖(糖)攝取到細胞中的嚴格調節因子。 如果沒有 txnip,葡萄糖攝取將不受控制,細胞將含有過多的糖。

粒線體功能不良導致能量缺乏

過量的糖會損害粒線體膜

Waldhart 和同事專門研究了不使用 TXNIP 對棕色脂肪組織 (BAT) 的影響。 BAT 也稱為棕色脂肪,比其他組織含有更多的粒線體,因為它的主要功能是促進生熱作用,即透過熱產生能量。

他們發現,沒有 txnip 的小鼠——因此細胞內糖含量很高——其棕色脂肪細胞膜中的 pufa 濃度顯著降低。 這些小鼠在受到冷處理或「冷應激」後表現出有缺陷的生熱活性。 冷應激評估粒線體能力,如果粒線體功能正常,通常會導致 bat 產熱增加。 在這種情況下,小鼠棕色脂肪細胞內過量的糖削弱了這個過程,甚至破壞了粒線體的結構,導致內膜褶皺腫脹和斷裂。

研究小組隨後透過為小鼠提供生酮飲食(一種碳水化合物含量極低、脂肪和蛋白質含量較高的飲食)成功扭轉了這些有害影響。 在這種飲食下,即使沒有 txnip 來調節,小鼠的細胞也不會含有大量的葡萄糖。 這些結果表明,粒線體完整性差以及隨之而來的能量產生減少可以透過簡單的飲食改變(降低碳水化合物攝取量)來挽救。

作者描述:「最終,我們的研究結果說明了過量碳水化合物與粒線體功能之間存在明確的早期關聯。 他們從機制上證實了高糖飲食的一個有害面向。 雖然飲食引起的這種細胞變化在正常情況下可能並不明顯,但我們提供了強有力的證據表明它們確實在壓力下產生功能差異。

過量碳水化合物與粒線體功能之間有明顯的早期關聯。

再見,愛吃甜食

那麼,我們能不能再吃糖了呢? 吳醫師不一定這麼認為, 陳述”,“身體需要糖或葡萄糖才能生存,但是,俗話說:‘好事多磨’。影響全身的脂質成分,進而影響粒線體的完整性,從而導致最佳功能的喪失。

從本質上講,並非所有的糖都是有害的(尤其是水果、蔬菜和乳製品中的糖),但攝取過多的糖會嚴重損害我們的粒線體——以及我們的能量產生。 美國心臟協會建議女性每天將添加糖量控制在六茶匙(相當於 100 卡路里)以下,男性每天控制在九茶匙(相當於 150 卡路里)以內——但對於甜食來說,越低絕對越好。 雖然維持高度限制性的生酮飲食肯定不適合每個人,但降低整體糖攝取量對大多數人來說是一個甜蜜的目標。

參考: 

Waldhart AN、Muhire B、Johnson B 等人。 正如在棕色脂肪組織中觀察到的那樣,過量的膳食碳水化合物會影響粒線體的完整性。 細胞代表. 2021;36(5):109488。 土井:10.1016/j.celrep.2021.109488



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