Fyziologie cholesterolu

Cholesterol je nezbytný pro všechny živé organismy. Je syntetizován z jednodušších látek v těle. Cholesterol lze získat také z potravy. Nasycené tuky v potravinách lze převést na cholesterol. To může vést k nadměrnému cholesterolu v krvi.

Vysoká hladina cholesterolu v krevním oběhu, v závislosti na tom, jak je transportován lipoproteiny, je silně spojena s progresí aterosklerózy.

Kolik cholesterol normálně produkuje tělo?

Normální dospělí obvykle syntetizují přibližně 1 g (1 000 mg) cholesterolu denně a celkový obsah těla je přibližně 35 g.

Typický denní doplňkový příjem, ve Spojených státech a podobných kulturách je to asi 200–300 mg. Tělo kompenzuje příjem cholesterolu snížením syntetizovaného množství. K tomu dochází snížením syntézy cholesterolu, opětovným využitím existujícího cholesterolu a vylučováním přebytečného cholesterolu játry žlučí do zažívacího traktu.

Obvykle je asi 50% vylučovaného cholesterolu reabsorbováno malými střeva zpět do krevního oběhu k opětovnému použití.

Funkce cholesterolu v těle

Cholesterol je nezbytný pro tvorbu buněčné membrány a buněčných struktur a je nezbytný pro syntézu hormonů, vitaminu D a jiné látky.

• Syntéza buněčné membrány – Cholesterol pomáhá regulovat tekutost membrány v rozmezí fyziologických teplot. Má hydroxylovou skupinu, která interaguje se skupinami polárních hlav membránových fosfolipidů a sfingolipidů. Ty existují spolu s nepolárním řetězcem mastných kyselin ostatních lipidů. Cholesterol také brání průchodu protonů (kladných iontů vodíku) a iontů sodíku přes plazmatické membrány.
• Transportéry buněk a signální molekuly – Molekuly cholesterolu existují jako transportéry a signální molekuly podél membrány. Cholesterol také pomáhá při vedení nervů. Tvoří invaginované jeskynní a klatrinem pokryté jámy, včetně endocytózy závislé na jeskyni a na klatrinu. Endocytóza znamená pohlcování cizích molekul buňkou. Cholesteroly pomáhají při signalizaci buněk tím, že napomáhají tvorbě lipidových raftů v plazmatické membráně.
• Cholesterol v myelinových obalech – Nervové buňky jsou pokryty ochrannou vrstvou nebo myelinovým obalem. Myelinová pochva je bohatá na cholesterol. Je to proto, že je odvozen ze zhutněných vrstev Schwannovy buněčné membrány. Pomáhá při zajišťování ochrany, izolace a umožňuje účinnější vedení nervových impulsů.
• Role uvnitř buněk – V buňkách je cholesterol prekurzorovou molekulou v několika biochemických drahách. Například v játrech se cholesterol přeměňuje na žluč, která se poté ukládá do žlučníku. Žluč je tvořen žlučovými solemi. To pomáhá při zvyšování rozpustnosti tuků a při jejich vstřebávání. Žlučové soli také pomáhají při vstřebávání vitamínů rozpustných v tucích, jako jsou vitamíny A, D, E a K.
• Hormony a vitamin D – Cholesterol je důležitá prekurzorová molekula pro syntézu vitaminu D a steroidních hormonů, jako jsou kortikosteroidy. Sexuální steroidy (pohlavní hormony jako estrogen, progesteron a testosteron atd.)

Syntéza cholesterolu

Játra jsou primárním orgánem, který syntetizuje cholesterol. Zde se vyskytuje asi 20–25% z celkové denní produkce cholesterolu. Cholesterol je také syntetizován v menší míře v nadledvinách, střevech, reprodukčních orgánech atd.

Syntéza cholesterolu začíná molekulou acetyl CoA a jednou molekulou acetoacetyl-CoA, které jsou dehydratovány za vzniku 3 -hydroxy-3-methylglutaryl CoA (HMG-CoA). Tato molekula je poté redukována na mevalonát pomocí enzymu HMG-CoA reduktázy. Tento krok je nevratným krokem v syntéze cholesterolu. Tento krok je blokován léky snižujícími hladinu cholesterolu, jako jsou statiny.

Mevalonte poté převádí na 3-isopentenylpyrofosfát. Tato molekula je dekarboxylována na isopentenylpyrofosfát. Tři molekuly isopentenylpyrofosfátu kondenzují za vzniku farnesylpyrofosfátu působením geranyl transferázy. Dvě molekuly farnesylpyrofosfátu pak kondenzují za vzniku skvalenu. To vyžaduje skvalen syntázu v endoplazmatickém retikulu. Oxidosqualen cykláza poté cyklizuje skvalen za vzniku lanosterolu. Lanoststerol poté tvoří cholesterol.

Regulace syntézy cholesterolu

Biosyntéza cholesterolu je přímo regulována přítomnými hladinami cholesterolu. Pokud je detekován příliš vysoký příjem cholesterolu z potravy, dochází ke snížení syntézy endogenního cholesterolu. Hlavním regulačním mechanismem je snímání intracelulárního cholesterolu v endoplazmatickém retikulu pomocí proteinu SREBP (sterol regulační prvek vázající protein 1 a 2).

HMG CoA reduktáza obsahuje membránu a cytoplazmatickou doménu. Membránová doména může vnímat svoji degradaci. Zvyšující se koncentrace cholesterolu (a dalších sterolů) způsobují změnu v této doméně a zvyšují její náchylnost k destrukci proteosomem. Aktivita tohoto enzymu je také snížena fosforylací pomocí AMP-aktivované proteinkinázy.

Cholesterol z potravy

Existuje několik živočišných tuků, které jsou zdrojem cholesterolu. Živočišné tuky jsou složité směsi triglyceridů a obsahují nižší množství cholesterolu a fosfolipidů.

Mezi hlavní zdroje cholesterolu v potravě patří sýr, vaječné žloutky, hovězí maso, vepřové maso, drůbež a krevety. Cholesterol v rostlinných potravinách chybí, rostlinné produkty, jako jsou lněná semínka a arašídy, však mohou obsahovat sloučeniny podobné cholesterolu, které se nazývají fytosteroly. Jsou prospěšné a pomáhají snižovat hladinu cholesterolu.

Nasycené tuky a trans-tuky v potravinách jsou nejhoršími viníky, které zvyšují hladinu cholesterolu v krvi. Nasycené tuky jsou přítomny v plnotučných mléčných výrobcích, živočišných tucích, několika druzích oleje a čokoládě. Trans-tuky jsou přítomny v hydrogenovaných olejích. V přírodě se nevyskytují ve významném množství. Ty se nacházejí v mnoha rychlých občerstveních, svačinách a smažených nebo pečených výrobcích.

Transport cholesterolu a lipidů

Existují dvě hlavní cesty transportu lipidů. Jsou to:

Exogenní cesta (transport lipidů ve stravě)

Tato cesta umožňuje efektivní transport lipidů ve stravě. Tímto způsobem jsou triglyceridy v potravě hydrolyzovány pankreatickými lipázami ve střevech a jsou emulgovány žlučovými kyselinami za vzniku micel. Takto vytvořené chylomikrony jsou vylučovány do střevní mízy a dodávány přímo do krve. Ty jsou poté zpracovány v periferních tkáních, než se dostanou do jater. Na částice působí lipoproteinová lipáza (LPL). Triglyceridy chylomikronů jsou hydrolyzovány pomocí LPL a uvolňují se volné mastné kyseliny. Chylomikronová částice se postupně zmenšuje a cholesterol a fosfolipidy z ní se přenášejí na HDL. Výsledkem jsou zbytky chylomikronu.

Endogenní cesta (transport lipidů v játrech)

Tato cesta se zabývá metabolismem lipoproteinů LDL (lipoproteiny s nízkou hustotou), HDL (lipoproteiny s vysokou hustotou), VLDL (lipoproteiny s velmi nízkou hustotou) a IDL (lipoproteiny se střední hustotou).

Částice VLDL jsou v proteinovém složení podobné chylomikronům. Ale obsahují spíše apoB-100 než apoB-48 a mají vyšší poměr cholesterolu k triglyceridu. Triglyceridy VLDL jsou hydrolyzovány LPL. Ty se pak stávají IDL.

Játra odstraňují 40 až 60% zbytků VLDL a IDL pomocí LDL receptoru. Cholesterol v LDL tvoří u většiny jedinců 70% cholesterolu v plazmě. Lipoprotein (a) je lipoprotein podobný LDL v lipidovém a proteinovém složení. Má další protein zvaný apolipoprotein (a).

Reverzní transport cholesterolu

Převládající cestou eliminace cholesterolu je vylučování do žluči. Cholesterol z buněk je transportován z plazmatických membrán periferních buněk do jaterního procesu zprostředkovaného HDL, který se nazývá reverzní transport cholesterolu.

Další informace

• Celý obsah cholesterolu
• Cholesterol – Co je to cholesterol?
• Cholesterol – Co je to vysoký cholesterol?
• Hypercholesterolemie a hypocholesterolemie
• Vysoké riziko cholesterolu a mozkové mrtvice

Citace