I ricercatori dell'ETH hanno scoperto un meccanismo molecolare precedentemente sconosciuto dipendente dal fruttosio che può contribuire all'ingrossamento e all'insufficienza cardiaca.

Il fruttosio fa crescere le cellule del muscolo cardiaco più velocemente e senza feedback negativo. (Montaggio: Peter Mirtschnik / ETH Zurigo)
"Camminate in un supermercato e date un'occhiata alle etichette degli alimenti: molti di essi contengono anche fruttosio sotto forma di saccarosio, ovvero zucchero domestico", afferma Wilhelm Krek, professore di biologia cellulare presso l'Istituto di Scienze Molecolari della Salute del Politecnico di Zurigo, riassumendo il problema degli alimenti odierni. In particolare, i prodotti pronti, le bibite e i succhi di frutta apparentemente salutari contengono fruttosio aggiunto artificialmente, spesso in quantità enormi.

Negli ultimi decenni il fruttosio ha conquistato il mercato alimentare perché considerato meno dannoso del glucosio. A differenza del glucosio, il fruttosio non provoca quasi alcun rilascio di insulina e il livello di glucosio nel sangue aumenta solo leggermente. In questo modo si possono evitare i picchi di insulina, considerati dannosi, che si ripetono ad ogni assunzione di alimenti contenenti glucosio. Inoltre, le persone percepiscono il fruttosio come molto più dolce.

Lo svantaggio: il fegato converte il fruttosio in grasso in modo molto efficiente. Nel tempo, le persone che consumano quantità eccessive di alimenti ad alto contenuto di fruttosio possono soffrire di obesità, pressione alta, disturbi lipometabolici con fegato grasso e resistenza all'insulina, un quadro clinico che i medici riassumono con il termine sindrome metabolica.

Crescita incontrollata del muscolo cardiaco
In una nuova pubblicazione, Wilhelm Krek e il suo assistente di ricerca Peter Mirtschink hanno ora rivelato un altro controverso "effetto collaterale" del fruttosio. I ricercatori hanno scoperto un meccanismo molecolare finora sconosciuto che identifica il fruttosio come un fattore chiave della crescita incontrollata del muscolo cardiaco, che può persino portare a un'insufficienza cardiaca fatale. Lo studio è stato appena pubblicato su Nature.

Se una persona soffre di pressione alta, il cuore deve crescere per pompare più sangue nel sistema circolatorio. Tuttavia, le cellule muscolari cardiache in crescita hanno bisogno di molto ossigeno. Tuttavia, poiché questo non può essere fornito in quantità sufficiente durante la crescita, le cellule cambiano la loro produzione di energia. Invece di ricavare energia dagli acidi grassi, utilizzano sempre più la glicolisi, cioè la scomposizione degli zuccheri senza ossigeno. Se oltre al glucosio le cellule del muscolo cardiaco hanno a disposizione anche il fruttosio, si innesca una reazione a catena fatale.

Interruttore per il metabolismo del fruttosio attivato
Nel loro studio, il gruppo di ricerca di Krek dimostra che la mancanza di ossigeno nelle cellule cardiache attiva la molecola HIF. Si tratta di un interruttore molecolare universale che entra sempre in azione nei processi di crescita patologica, che si tratti di ingrossamento del cuore o di cancro. Nelle cellule del muscolo cardiaco, assicura la formazione dell'enzima centrale del metabolismo del fruttosio, la chetoesochinasi-C (KHK-C). La KHK-C ha un'elevata affinità per il fruttosio e può quindi elaborarlo in modo molto efficiente. La formazione di KHK-C ha anche un effetto di potenziamento della glicolisi. Poiché il metabolismo del fruttosio non ha un feedback negativo, inizia un circolo vizioso che può portare all'insufficienza cardiaca.

I ricercatori hanno testato questo meccanismo non solo su modelli murini, ma anche su campioni biologici di pazienti. Questi pazienti soffrivano di un ingrossamento patologico del cuore con un corrispondente restringimento della valvola cardiaca verso l'aorta. Durante le operazioni al cuore, i chirurghi sono stati in grado di ottenere campioni di cellule del muscolo cardiaco in cui i ricercatori dell'ETH sono stati effettivamente in grado di rilevare un maggior numero di molecole HIF e CHD-C. Nei topi affetti da ipertensione cronica, i ricercatori hanno disattivato l'enzima CHD. In questo modo hanno impedito l'ingrossamento del cuore.

Un gene, due enzimi
Un altro fatto degno di nota è che nell'organismo esiste una variante molto simile del KHK-C, l'enzima KHK-A, che non predilige il fruttosio. Tuttavia, entrambi gli enzimi hanno lo stesso codice genetico. L'importante è che il codice genetico dei due enzimi, cioè l'RNA messaggero, che è una copia del gene corrispondente, sia tagliato in modo diverso, come richiesto da uno strumento di taglio molecolare. In questo modo, da un unico gene possono essere generate due copie e, di conseguenza, due enzimi diversi. Gli esperti chiamano questo processo "splicing alternativo". "Circa il 95% di tutti i geni umani sono sottoposti a splicing alternativo", spiega Krek, "solo in questo modo è possibile formare la straordinaria diversità di proteine, enzimi e regolatori del corpo umano".

Normalmente, solo le cellule del fegato producono l'enzima CHD-C del fruttosio-affino. Gli altri organi producono quasi esclusivamente KHK-A. I ricercatori dell'ETH hanno ora dimostrato per la prima volta che anche un organo come il cuore è in grado di produrre il più efficiente dei due enzimi quando è esposto a fattori di stress patologici. HIF attiva lo strumento di taglio molecolare SF3B1. È interessante notare che SF3B1 è spesso geneticamente alterato in molti tipi di cancro, il che potrebbe indicare che il fruttosio può anche influenzare la crescita del cancro.

Il normale consumo di frutta è innocuo
Il fruttosio viene aggiunto in grandi quantità in molti alimenti, ma soprattutto nelle bevande dolci e nelle bibite. Negli Stati Uniti, il consumo di sciroppo di mais ad alto contenuto di fruttosio è passato da 230 grammi all'anno per persona a oltre 28 chilogrammi tra il 1970 e il 1997.

Tuttavia, secondo Peter Mirtschink, mangiare una normale razione giornaliera di frutta è sicuro e salutare. "Oltre al fruttosio, la frutta contiene anche numerosi oligoelementi importanti, vitamine e fibre", afferma. Tuttavia, si dovrebbero evitare le bibite e i succhi di frutta altamente zuccherati - che sono spesso dolcificati - e i piatti pronti e altre pietanze in cui vengono utilizzate grandi quantità di fruttosio per aggiungere sapore. "Questo eccesso di fruttosio può già contribuire a innescare il meccanismo che abbiamo descritto se è presente uno dei fattori di stress come le malattie delle valvole cardiache o l'ipertensione", sottolinea Mirtschink.