Cholesterinphysiologie

Cholesterin ist für alle lebenden Organismen essentiell. Es wird aus einfacheren Substanzen im Körper synthetisiert. Cholesterin kann auch aus der Nahrung gewonnen werden. Gesättigte Fette in Lebensmitteln können in Cholesterin umgewandelt werden. Dies kann zu übermäßigem Cholesterin im Blut führen.

Hohe Cholesterinspiegel im Blutkreislauf, abhängig davon, wie sie innerhalb der Lipoproteine transportiert werden, sind stark mit dem Fortschreiten der Atherosklerose verbunden.

Wie viel Cholesterin produziert der Körper normalerweise?

Normale Erwachsene synthetisieren typischerweise etwa 1 g (1.000 mg) Cholesterin pro Tag und der Gesamtkörpergehalt beträgt etwa 35 g.

Typische tägliche zusätzliche Nahrungsaufnahme, in den Vereinigten Staaten und ähnlichen Kulturen beträgt etwa 200–300 mg. Der Körper gleicht die Cholesterinaufnahme aus, indem er die synthetisierte Menge reduziert. Dies geschieht durch Reduktion der Cholesterinsynthese, Wiederverwendung des vorhandenen Cholesterins und Ausscheidung von überschüssigem Cholesterin durch die Leber über die Galle in den Verdauungstrakt. Typischerweise werden etwa 50% des ausgeschiedenen Cholesterins von den Kleinen resorbiert Darm zurück in den Blutkreislauf zur Wiederverwendung.

Funktionen des Cholesterins im Körper

Cholesterin ist für die Herstellung der Zellmembran und der Zellstrukturen von entscheidender Bedeutung und für die Synthese von Hormonen, Vitamin D und andere Substanzen.

• Zellmembransynthese – Cholesterin hilft bei der Regulierung der Membranfluidität über den Bereich physiologischer Temperaturen. Es hat eine Hydroxylgruppe, die mit den polaren Kopfgruppen der Membranphospholipide und Sphingolipide interagiert. Diese existieren zusammen mit der unpolaren Fettsäurekette der anderen Lipide. Cholesterin verhindert auch den Durchgang von Protonen (positive Wasserstoffionen) und Natriumionen durch die Plasmamembranen.
• Zelltransporter und Signalmoleküle – Die Cholesterinmoleküle existieren als Transporter und Signalmoleküle entlang der Membran. Cholesterin hilft auch bei der Nervenleitung. Es bildet die invaginierten Caveolae und Clathrin-beschichteten Gruben, einschließlich Caveola-abhängiger und Clathrin-abhängiger Endozytose. Endozytose bedeutet, dass die Zelle fremde Moleküle verschlingt. Cholesterine helfen bei der Signalübertragung von Zellen, indem sie die Bildung von Lipidflößen in der Plasmamembran unterstützen.
• Cholesterin in den Myelinscheiden – Die Nervenzellen sind mit einer Schutzschicht oder Myelinscheide bedeckt. Die Myelinscheide ist reich an Cholesterin. Dies liegt daran, dass es aus verdichteten Schichten der Schwannschen Zellmembran stammt. Es bietet Schutz, Isolierung und ermöglicht eine effizientere Weiterleitung von Nervenimpulsen.
• Rolle in den Zellen – In den Zellen ist Cholesterin das Vorläufermolekül auf mehreren biochemischen Wegen. In der Leber wird beispielsweise Cholesterin in Galle umgewandelt, die dann in der Gallenblase gespeichert wird. Galle besteht aus Gallensalzen. Dies hilft, die Fette löslicher zu machen und hilft bei ihrer Absorption. Gallensalze unterstützen auch die Absorption von fettlöslichen Vitaminen wie Vitamin A, D, E und K.
• Hormone und Vitamin D – Cholesterin ist ein wichtiges Vorläufermolekül für die Synthese von Vitamin D und Steroidhormonen wie Corticosteroiden , Sexualsteroide (Sexualhormone wie Östrogen, Progesteron und Testosteron usw.)

Cholesterinsynthese

Die Leber ist das primäre Organ, das Cholesterin synthetisiert. Hier fallen etwa 20–25% der gesamten täglichen Cholesterinproduktion an. Cholesterin wird auch in geringerem Maße in den Nebennieren, im Darm, in den Fortpflanzungsorganen usw. synthetisiert.

Die Synthese von Cholesterin beginnt mit einem Molekül Acetyl-CoA und einem Molekül Acetoacetyl-CoA, die zu 3 dehydriert werden -Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA (HMG-CoA). Dieses Molekül wird dann durch das Enzym HMG-CoA-Reduktase zu Mevalonat reduziert. Dieser Schritt ist ein irreversibler Schritt in der Cholesterinsynthese. Dieser Schritt wird durch cholesterinsenkende Medikamente wie Statine blockiert.

Mevalonte wandelt sich dann in 3-Isopentenylpyrophosphat um. Dieses Molekül wird zu Isopentenylpyrophosphat decarboxyliert. Drei Moleküle Isopentenylpyrophosphat kondensieren unter Einwirkung von Geranyltransferase zu Farnesylpyrophosphat. Zwei Moleküle Farnesylpyrophosphat kondensieren dann unter Bildung von Squalen. Dies erfordert Squalen-Synthase im endoplasmatischen Retikulum. Oxidosqualencyclase cyclisiert dann Squalen unter Bildung von Lanosterol. Lanoststerol bildet dann Cholesterin.

Regulation der Cholesterinsynthese

Die Biosynthese von Cholesterin wird direkt durch die vorhandenen Cholesterinspiegel reguliert. Wenn zu viel Cholesterin aus der Nahrung aufgenommen wird, verringert sich die endogene Cholesterinsynthese. Der Hauptregulationsmechanismus ist der Nachweis von intrazellulärem Cholesterin im endoplasmatischen Retikulum durch das Protein SREBP (Sterol-regulatorisches Element-bindendes Protein 1 und 2).

HMG-CoA-Reduktase enthält eine Membran und eine cytoplasmatische Domäne. Die Membrandomäne kann ihren Abbau erfassen. Steigende Konzentrationen von Cholesterin (und anderen Sterolen) bewirken eine Veränderung dieser Domäne und machen sie anfälliger für die Zerstörung durch das Proteosom. Die Aktivitäten dieses Enzyms werden auch durch Phosphorylierung durch eine AMP-aktivierte Proteinkinase reduziert.

Cholesterin aus Lebensmitteln

Es gibt mehrere tierische Fette, die Cholesterinquellen sind. Tierische Fette sind komplexe Gemische von Triglyceriden und enthalten geringere Mengen an Cholesterinen und Phospholipiden.

Wichtige Nahrungsquellen für Cholesterin sind Käse, Eigelb, Rindfleisch, Schweinefleisch, Geflügel und Garnelen. Cholesterin fehlt in pflanzlichen Lebensmitteln. Pflanzenprodukte wie Leinsamen und Erdnüsse können jedoch cholesterinähnliche Verbindungen enthalten, die als Phytosterole bezeichnet werden. Diese sind nützlich und helfen bei der Senkung des Cholesterinspiegels.

Gesättigte Fette und Transfette in Lebensmitteln sind die schlimmsten Schuldigen, die den Cholesterinspiegel im Blut erhöhen. Gesättigte Fette sind in Vollfett-Milchprodukten, tierischen Fetten, verschiedenen Ölsorten und Schokolade enthalten. Transfette sind in hydrierten Ölen enthalten. Diese kommen in der Natur nicht in nennenswerten Mengen vor. Diese sind in vielen Fastfoods, Snacks und frittierten oder gebackenen Waren enthalten.

Transport von Cholesterin und Lipiden

Es gibt zwei Hauptwege für den Lipidtransport. Dies sind:

Exogener Weg (Transport von Nahrungslipiden)

Dieser Weg ermöglicht einen effizienten Transport von Nahrungslipiden. Dadurch werden die diätetischen Triglyceride durch Pankreaslipasen im Darm hydrolysiert und mit Gallensäuren unter Bildung von Mizellen emulgiert. Die so gebildeten Chylomikronen werden in die Darmlymph ausgeschieden und direkt an das Blut abgegeben. Diese werden dann im peripheren Gewebe verarbeitet, bevor sie die Leber erreichen. Die Partikel werden von Lipoproteinlipase (LPL) beaufschlagt. Die Triglyceride von Chylomikronen werden durch LPL hydrolysiert und freie Fettsäuren freigesetzt. Das Chylomicron-Partikel schrumpft zunehmend an Größe und das Cholesterin und die Phospholipide daraus werden auf HDL übertragen. Die Ergebnisse sind Chylomikronreste.

Endogener Weg (Transport von Leberlipiden)

Dieser Weg befasst sich mit dem Metabolismus von Lipoproteinen LDL (Lipoproteine niedriger Dichte), HDL (Lipoproteine hoher Dichte), VLDL (Lipoproteine mit sehr niedriger Dichte) und IDL (Lipoproteine mit mittlerer Dichte).

VLDL-Partikel ähneln in der Proteinzusammensetzung Chylomikronen. Diese enthalten jedoch eher ApoB-100 als ApoB-48 und haben ein höheres Verhältnis von Cholesterin zu Triglycerid. Die Triglyceride von VLDL werden durch LPL hydrolysiert. Diese werden dann zu IDL.

Die Leber entfernt 40 bis 60% der VLDL-Reste und IDL durch den LDL-Rezeptor. Das Cholesterin in LDL macht bei den meisten Personen 70% des Plasmacholesterins aus. Lipoprotein (a) ist ein LDL-ähnliches Lipoprotein in der Lipid- und Proteinzusammensetzung. Es hat ein zusätzliches Protein namens Apolipoprotein (a).

Reverser Cholesterintransport

Der vorherrschende Weg der Cholesterinelimination ist die Ausscheidung in die Galle. Cholesterin aus Zellen wird von den Plasmamembranen peripherer Zellen zum HDL-vermittelten Prozess der Leber transportiert, der als umgekehrter Cholesterintransport bezeichnet wird.

Weiterführende Literatur

• Alle Cholesteringehalte
• Cholesterin – Was ist Cholesterin?
• Cholesterin – Was ist hoher Cholesterinspiegel?
• Hypercholesterinämie und Hypocholesterinämie
• Hohes Cholesterin- und Schlaganfallrisiko

Zitate