Một nghiên cứu mới cho thấy rằng tiêu thụ quá nhiều đường fructose có thể thúc đẩy cả bệnh béo phì và ung thư đại trực tràng.

Được tiến hành chủ yếu ở chuột, nghiên cứu cho thấy một lượng lớn chất làm ngọt, có trong cả đường ăn và xi-rô ngô hàm lượng đường fructose cao (HFCS), làm tăng thời gian sống của cả tế bào bình thường và tế bào ung thư trong ruột.

Ở những con chuột bình thường, sự sống sót của tế bào tăng lên này dẫn đến việc hấp thụ nhiều chất dinh dưỡng hơn, dẫn đến tăng cân. Và ở những con chuột dễ bị ung thư, sự sống sót của tế bào tăng lên khiến những con vật này phát triển khối u lớn hơn và thiếu máu nhiều hơn, một biến chứng phổ biến liên quan đến khối u.

Những phát hiện từ nghiên cứu, được NCI tài trợ một phần, đã xuất hiện vào ngày 18 tháng 8 trên tạp chí Nature .

Các nhà nghiên cứu, dẫn đầu bởi Marcus Goncalves, MD, Ph.D., của Weill Cornell Medicine, đang triển khai các nghiên cứu trên người để xem liệu hiện tượng tương tự có xảy ra ở người hay không.

Kristine Willis, Tiến sĩ, thuộc Khoa Sinh học Ung thư của NCI, người không tham gia nghiên cứu cho biết: “Nhưng nghiên cứu trên chuột này thực sự quan trọng, bởi vì nó thiết lập một cơ chế phân tử giải thích tại sao đường fructose có thể thúc đẩy sự phát triển của khối u.

Làm thế nào Fructose có thể làm tăng sự phát triển của khối u?

Vào năm 2019, Tiến sĩ Goncalves và các đồng nghiệp của ông đã công bố một nghiên cứu cho thấy việc cho những con chuột dễ bị phát triển khối u đường ruột ăn HFCS có thể làm tăng kích thước và mức độ xâm lấn của khối u đại trực tràng. Họ cũng phát hiện ra rằng việc ngăn chặn sự hấp thu chất làm ngọt đặc biệt đó bởi các tế bào của cơ thể có thể ngăn chặn sự phát triển như vậy.

Nhưng chi tiết về “tại sao” đằng sau những kết quả này vẫn còn là một bí ẩn. Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra kỹ lưỡng những gì đang xảy ra ở cấp độ tế bào trong ruột sau khi tiêu thụ HFCS.

Đầu tiên họ xem xét điều gì đã xảy ra với các tế bào ruột ở những con chuột bình thường được cho ăn chế độ ăn bao gồm một lượng lớn HFCS. Nhóm nghiên cứu tập trung vào nhung mao: phần nhô ra giống như ngón tay của niêm mạc ruột. Nhung mao làm tăng diện tích bề mặt của niêm mạc ruột và tối đa hóa lượng chất dinh dưỡng có thể được hấp thụ sau bữa ăn.

HFCS khiến nhung mao phát triển về chiều dài. Những con chuột bình thường được cho ăn HFCS có nhung mao dài hơn khoảng 25%–40% so với những con chuột không được cho ăn chất làm ngọt.

Sau đó, khi những con chuột được cho ăn chế độ ăn nhiều chất béo cùng với lượng đường fructose dư thừa, điều này khiến chúng tăng cân nhiều hơn so với những con chuột chỉ được cho ăn chế độ ăn nhiều chất béo.

Chuyển hóa xi-rô ngô có hàm lượng fructose cao ở cấp độ tế bào

Các thí nghiệm tiếp theo cho thấy rằng sự dư thừa HFCS giữ cho các tế bào ở đầu các nhung mao sống lâu hơn. Thông thường, các tế bào ở đầu lông nhung, nơi có nồng độ oxy thấp hơn (gọi là tình trạng thiếu oxy), sẽ chết. Sau đó, chúng được thay thế bằng các tế bào mới được tạo ra ở gốc của nhung mao và di chuyển lên đến đỉnh.

Nhưng bằng cách tăng khả năng sống sót của tế bào ở các đầu nhung mao và với các tế bào mới tiếp tục được tạo ra, các nhung mao chắc chắn sẽ dài hơn, họ nhận thấy.

Sau đó, các nhà nghiên cứu chuyển sang các dòng tế bào ung thư đại trực tràng ở người để xem liệu lượng đường fructose dư thừa có ảnh hưởng đến khả năng phát triển và tồn tại của chúng trong điều kiện thiếu oxy hay không. Tình trạng thiếu oxy thường xảy ra ở giữa các khối u và có thể hạn chế sự phát triển của chúng.

Đối với tế bào ruột chuột, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng việc bổ sung fructose vào tế bào ung thư đại trực tràng phát triển trong môi trường oxy thấp không làm tăng tốc độ phát triển của chúng nhưng giúp tế bào tồn tại lâu hơn so với tế bào không bổ sung fructose.

Nhưng tại sao fructose làm tăng khả năng sống sót của tế bào khi nồng độ oxy thấp? Trong các thí nghiệm tiếp theo trên tế bào ung thư đại trực tràng, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng chất làm ngọt gây ra một chuỗi phản ứng tế bào, dẫn đến hoạt động của một loại protein có tên PKM2 bị giảm.

PKM2 tham gia vào quá trình trao đổi chất của tế bào. Khi hoạt động PKM2 thấp, điều có thể xảy ra trong các điều kiện căng thẳng như thiếu oxy, các tế bào sẽ điều chỉnh quá trình trao đổi chất để chúng có thể sống sót.

Vì vậy, để tồn tại, “khối u muốn tìm ra cách tốt nhất có thể để ức chế PKM2,” Tiến sĩ Goncalves giải thích.

Một số thí nghiệm bổ sung cho thấy rằng việc ngăn không cho đường fructose ức chế PKM2 có thể ngăn cả tế bào ung thư nhung mao và tế bào ung thư đại trực tràng phát triển trong môi trường oxy thấp. Ví dụ, khi họ cho những con chuột bình thường ăn HFCS uống một loại thuốc gọi là TEPP-46, giúp kích hoạt PKM2 trở lại, nhung mao của chúng không dài ra và chúng không tăng cân.

Sau đó, khi các nhà nghiên cứu cho những con chuột có khuynh hướng phát triển ung thư đại trực tràng ăn HFCS dư thừa, những con chuột này đã phát triển các khối u lớn hơn và trở nên thiếu máu hơn – một biến chứng liên quan đến khả năng sống sót kém hơn ở cả chuột và người – so với những con chuột không được cho ăn chất tạo ngọt. Điều trị những con chuột được cho ăn một lượng lớn HFCS bằng TEPP-46 đã làm chậm sự phát triển của khối u.

Tiến sĩ Willis cho biết khả năng kích hoạt PKM2 của một loại thuốc ngay cả khi có mặt của fructose, vừa ngăn tăng cân vừa làm chậm sự phát triển khối u do HFCS kích thích là rất thú vị.

“Có tiềm năng to lớn ở đó,” cô nói. “Nếu điều này áp dụng cho con người, liệu điều đó có thể hiện một cách khả thi để điều trị bệnh béo phì cũng như ung thư đại trực tràng không?”

Điều gì xảy ra ở loài người?

Tiến sĩ Goncalves và các đồng nghiệp của ông đã sẵn sàng khởi động một nghiên cứu tiếp theo ở người. Ông giải thích, cho đến nay, vẫn còn tranh cãi liệu một lượng đáng kể HFCS mà mọi người tiêu thụ trong chế độ ăn uống của họ có thể đến được ruột kết hay liệu phần lớn chất này có được hấp thụ cao hơn trong đường tiêu hóa hay không. Đường tiêu hóa của chuột ngắn hơn nhiều so với phiên bản của con người, so với kích thước, giúp HFCS dễ dàng tiếp cận ruột kết ở chuột.

Nhóm sẽ tuyển dụng những người bị ung thư ruột kết dự kiến phẫu thuật để loại bỏ khối u của họ. Trước khi phẫu thuật, họ sẽ ăn một bữa ăn có chứa HFCS mà một đồng vị nặng của fructose đã được gắn vào. Sau khi các khối u được loại bỏ, “nhãn” này sẽ cho phép các nhà nghiên cứu đo lượng đường fructose đã xâm nhập vào các tế bào ung thư.

Nhóm nghiên cứu hy vọng công trình này sẽ giúp trả lời câu hỏi liệu đường fructose từ HFCS có thể tiếp cận các khối u trong ruột kết của con người hay không. Nếu vậy, Tiến sĩ Goncalves nói, “bước tiếp theo là: chúng ta can thiệp như thế nào?” anh ấy nói thêm. Một số loại thuốc nhắm mục tiêu PKM2 hoặc các phân tử liên quan hiện đang được phát triển cho các điều kiện khác.

Ông nói: “Những thứ này [có khả năng] có thể được tái sử dụng để làm giảm hoặc rút ngắn nhung mao và hy vọng ngăn chặn sự phát triển của khối u.

Tiến sĩ Goncalves giải thích: Quá trình trao đổi chất có thể khác nhau rất nhiều giữa người này với người khác. Vì vậy, nhiều cơ chế — không chỉ liên quan đến PKM2 — có khả năng dẫn đến cả bệnh béo phì và ung thư đại trực tràng.

Ông nói: “Nhưng việc tiếp xúc với đường fructose là một thành phần của chế độ ăn kiêng có thể thay đổi được và chúng tôi nghĩ rằng nó đóng một vai trò nào đó. “Vẫn còn nhiều việc phải làm để [hiểu] mức độ ảnh hưởng của nó và liệu chúng ta có thể sử dụng thuốc để cố gắng ngăn chặn điều đó xảy ra hay không.”

Phòng thí nghiệm của ông cũng nghiên cứu chứng suy mòn, tình trạng giảm trọng lượng cơ thể và khối lượng cơ thường xảy ra ở những người bị ung thư giai đoạn cuối. Tiến sĩ Goncalves giải thích: Những người mắc chứng suy mòn có vấn đề ngược lại với vấn đề đã thấy trong nghiên cứu này: nhung mao của họ co lại. Điều đó dẫn đến một câu hỏi hấp dẫn là liệu fructose có thực sự là một phương pháp điều trị chứng suy mòn hay không, để giúp mọi người duy trì cân nặng và sức mạnh.

Họ đã bắt đầu nghiên cứu phương pháp này trên chuột. “Nếu bạn cung cấp cho động vật suy kiệt fructose, liệu chúng có hấp thụ [chất dinh dưỡng] tốt hơn và cuối cùng duy trì trọng lượng cơ thể không?” anh ấy hỏi.

Tiến sĩ Goncalves giải thích rằng tác dụng của đường fructose đối với nhung mao được quan sát thấy trong các nghiên cứu hiện tại rất có lợi đối với động vật trong tự nhiên và đối với con người trong quá khứ. “Khi chúng tôi không có nông nghiệp và hệ thống giao thông, chúng tôi sẽ chỉ nhận được nguồn cung cấp trái cây tại địa phương một cách hạn chế và [sự kéo dài của nhung mao] sẽ giúp chúng tôi tăng cân trong mùa đông dài sắp tới, khi thức ăn có thể khó khăn hơn để có được,” anh nói.

“Nhưng giờ đây chúng ta có thể tiếp cận [đường] liên tục suốt cả năm, nhung mao của chúng ta liên tục dài ra và chúng ta liên tục siêu hấp thụ [chất dinh dưỡng]. Và đó có thể là lý do tại sao [mọi người] lúc nào cũng tăng cân nhiều như vậy,” ông nói thêm.

Tiến sĩ Willis giải thích: Các nhà nghiên cứu mới chỉ bắt đầu tìm hiểu sơ bộ về cách thức chuyển hóa đường ảnh hưởng đến nguy cơ, sự phát triển và điều trị ung thư. Bà nói thêm, các hướng dẫn về chế độ ăn uống đều khuyến cáo nên tránh một lượng lớn đường bổ sung trong chế độ ăn uống, đặc biệt là đồ uống có đường, nhưng HFCS hầu như không thể tránh hoàn toàn trong thế giới hiện đại.

Tuy nhiên, một lượng nhỏ không có khả năng gây ra vấn đề lâu dài và mọi người không nên hoảng sợ, Tiến sĩ Willis giải thích. Bà nói: “Nếu bạn có một lát bánh mì kẹp… bạn sẽ không bị ung thư.

Tiến sĩ Willis cho biết thêm, trái cây nguyên hạt, chưa qua chế biến—một nguồn fructose tự nhiên—vẫn là một phần lành mạnh trong bất kỳ chế độ ăn kiêng nào. Đó là bởi vì lượng fructose tiêu thụ trong trái cây thấp hơn so với trong thực phẩm có chứa HFCS. Trái cây cũng chứa các chất tốt cho sức khỏe như chất xơ. Cô ấy nói: “Một quả táo là một thứ hoàn toàn khác với một lít nước ngọt.