Cholesterol Physiology

Cholesterol jest niezbędny dla wszystkich żywych organizmów. Jest syntetyzowany z prostszych substancji w organizmie. Cholesterol można również uzyskać z pożywienia. Tłuszcze nasycone w żywności można przekształcić w cholesterol. Może to prowadzić do nadmiernego poziomu cholesterolu we krwi.

Wysoki poziom cholesterolu w krwiobiegu, w zależności od tego, jak jest transportowany w lipoproteinach, jest silnie związany z postępem miażdżycy.

Ile cholesterol jest normalnie produkowany przez organizm?

Normalne osoby dorosłe zazwyczaj syntetyzują około 1 g (1000 mg) cholesterolu dziennie, a całkowita zawartość w organizmie wynosi około 35 g.

Typowe dodatkowe dzienne spożycie, w Stanach Zjednoczonych i podobnych kulturach wynosi około 200–300 mg. Organizm kompensuje spożycie cholesterolu, zmniejszając jego syntezę. Dzieje się to poprzez zmniejszenie syntezy cholesterolu, ponowne wykorzystanie istniejącego cholesterolu i wydalanie nadmiaru cholesterolu przez wątrobę z żółcią do przewodu pokarmowego.

Zazwyczaj około 50% wydalanego cholesterolu jest ponownie wchłaniane przez małe jelita z powrotem do krwiobiegu w celu ponownego wykorzystania.

Funkcje cholesterolu w organizmie

Cholesterol jest niezbędny do budowy błony komórkowej i struktur komórkowych oraz jest niezbędny do syntezy hormonów, witaminy D i inne substancje.

• Synteza błon komórkowych – Cholesterol pomaga regulować płynność błony w całym zakresie temperatur fizjologicznych. Ma grupę hydroksylową, która oddziałuje z polarnymi głównymi grupami fosfolipidów i sfingolipidów błonowych. Istnieją one razem z niepolarnymi łańcuchami kwasów tłuszczowych innych lipidów. Cholesterol zapobiega również przechodzeniu protonów (dodatnich jonów wodoru) i jonów sodu przez błony plazmatyczne.
• Transportery komórek i cząsteczki sygnałowe – Cząsteczki cholesterolu istnieją jako transportery i cząsteczki sygnałowe wzdłuż błony. Cholesterol pomaga również w przewodzeniu nerwów. Tworzy wpuszczone kaweole i dołki pokryte klatriną, w tym endocytozę zależną od kaweoli i zależną od klatriny. Endocytoza oznacza pochłanianie obcych cząsteczek przez komórkę. Cholesterole pomagają w sygnalizacji komórkowej, pomagając w tworzeniu tratw lipidowych w błonie komórkowej.
• Cholesterol w osłonkach mielinowych – Komórki nerwowe są pokryte warstwą ochronną lub osłonką mielinową. Osłonka mielinowa jest bogata w cholesterol. Dzieje się tak, ponieważ pochodzi ze zbitych warstw błony komórkowej Schwanna. Pomaga w zapewnieniu ochrony, izolacji i umożliwia bardziej wydajne przewodzenie impulsów nerwowych.
• Rola wewnątrz komórek – W komórkach cholesterol jest cząsteczką prekursorową w kilku szlakach biochemicznych. Na przykład w wątrobie cholesterol przekształca się w żółć, która jest następnie magazynowana w woreczku żółciowym. Żółć składa się z soli żółciowych. Pomaga to w lepszej rozpuszczalności tłuszczów i pomaga w ich wchłanianiu. Sole żółci pomagają również we wchłanianiu witamin rozpuszczalnych w tłuszczach, takich jak witaminy A, D, E i K.
• Hormony i witamina D – Cholesterol jest ważnym prekursorem w syntezie witaminy D i hormonów steroidowych, takich jak kortykosteroidy , Sterydy płciowe (hormony płciowe, takie jak estrogen, progesteron i testosteron itp.)

Synteza cholesterolu

Wątroba jest głównym organem syntetyzującym cholesterol. Występuje tutaj około 20–25% całkowitej dziennej produkcji cholesterolu. Cholesterol jest również syntetyzowany w mniejszym stopniu w nadnerczach, jelitach, narządach rozrodczych itp.

Synteza cholesterolu rozpoczyna się od cząsteczki acetylo-CoA i jednej cząsteczki acetoacetylo-CoA, które są odwodnione do postaci 3 -hydroksy-3-metyloglutarylo-CoA (HMG-CoA). Ta cząsteczka jest następnie redukowana do mewalonianu przez enzym reduktazę HMG-CoA. Ten krok jest nieodwracalnym krokiem w syntezie cholesterolu. Ten krok jest blokowany przez leki obniżające poziom cholesterolu, takie jak statyny.

Mevalonte przekształca się następnie w pirofosforan 3-izopentenylu. Ta cząsteczka jest dekarboksylowana do pirofosforanu izopentenylu. Trzy cząsteczki pirofosforanu izopentenylu ulegają kondensacji, tworząc pirofosforan farnezylu w wyniku działania transferazy geranylu. Następnie dwie cząsteczki pirofosforanu farnezylu kondensują, tworząc skwalen. Wymaga to syntazy skwalenu w retikulum endoplazmatycznym. Cyklaza oksydoskwalenu następnie cyklizuje skwalen z wytworzeniem lanosterolu. Lanoststerol tworzy wtedy cholesterol.

Regulacja syntezy cholesterolu

Biosynteza cholesterolu jest bezpośrednio regulowana przez obecny poziom cholesterolu. W przypadku wykrycia zbyt dużego spożycia cholesterolu z pożywienia dochodzi do zmniejszenia endogennej syntezy cholesterolu. Głównym mechanizmem regulacyjnym jest wykrywanie wewnątrzkomórkowego cholesterolu w retikulum endoplazmatycznym przez białko SREBP (białko 1 i 2 wiążące element regulujący sterole).

Reduktaza HMG CoA zawiera błonę i domenę cytoplazmatyczną. Domena błonowa może wyczuwać jej degradację. Zwiększenie stężenia cholesterolu (i innych steroli) powoduje zmianę w tej domenie i sprawia, że jest ona bardziej podatna na zniszczenie przez proteosom. Aktywność tego enzymu jest również zmniejszana przez fosforylację przez kinazę białkową aktywowaną przez AMP.

Cholesterol z pożywienia

Istnieje kilka tłuszczów zwierzęcych, które są źródłem cholesterolu. Tłuszcze zwierzęce są złożonymi mieszaninami trójglicerydów i zawierają mniejsze ilości cholesterolu i fosfolipidów.

Główne źródła cholesterolu w diecie to ser, żółtka jaj, wołowina, wieprzowina, drób i krewetki. Cholesterol nie występuje w żywności pochodzenia roślinnego, jednak produkty roślinne, takie jak nasiona lnu i orzeszki ziemne, mogą zawierać związki podobne do cholesterolu zwane fitosterolami. Są one korzystne i pomagają obniżyć poziom cholesterolu.

Tłuszcze nasycone i tłuszcze trans w żywności są najgorszymi winowajcami, które podnoszą poziom cholesterolu we krwi. Tłuszcze nasycone są obecne w pełnotłustych produktach mlecznych, tłuszczach zwierzęcych, kilku rodzajach olejów i czekoladzie. Tłuszcze trans są obecne w olejach uwodornionych. W przyrodzie nie występują one w znaczących ilościach. Znajdują się one w wielu fast foodach, przekąskach oraz produktach smażonych lub pieczonych.

Transport cholesterolu i lipidów

Istnieją dwa główne szlaki transportu lipidów. Są to:

Szlak egzogenny (transport lipidów w diecie)

Szlak ten umożliwia efektywny transport lipidów w diecie. W ten sposób trójglicerydy zawarte w diecie są hydrolizowane przez lipazy trzustkowe w jelitach i emulgowane z kwasami żółciowymi, tworząc micele. Powstałe w ten sposób chylomikrony są wydzielane do limfy jelitowej i dostarczane bezpośrednio do krwi. Są one następnie przetwarzane w tkankach obwodowych, zanim dotrą do wątroby. Na cząstki oddziałuje lipaza lipoproteinowa (LPL). Triglicerydy chylomikronów są hydrolizowane przez LPL i uwalniane są wolne kwasy tłuszczowe. Cząstka chylomikronu stopniowo się kurczy, a cholesterol i fosfolipidy z nich są przenoszone do HDL. Powstają w ten sposób pozostałości chylomikronów.

Szlak endogenny (transport lipidów wątrobowych)

Szlak ten zajmuje się metabolizmem lipoprotein LDL (lipoproteiny o małej gęstości), HDL (lipoproteiny o dużej gęstości), VLDL (lipoproteiny o bardzo małej gęstości) i IDL (lipoproteiny o średniej gęstości).

Cząsteczki VLDL są podobne w składzie białek do chylomikronów. Ale zawierają one raczej apoB-100 niż apoB-48 i mają wyższy stosunek cholesterolu do trójglicerydów. Triglicerydy VLDL są hydrolizowane przez LPL. Te następnie stają się IDL.

Wątroba usuwa 40 do 60% pozostałości VLDL i IDL przez receptor LDL. U większości osób cholesterol LDL stanowi 70% cholesterolu w osoczu. Lipoproteina (a) jest lipoproteiną podobną do LDL pod względem składu lipidów i białek. Ma dodatkowe białko zwane apolipoproteiną (a).

Odwrotny transport cholesterolu

Główną drogą eliminacji cholesterolu jest wydalanie z żółcią. Cholesterol z komórek jest transportowany z błon plazmatycznych komórek obwodowych do procesu, w którym pośredniczy HDL, zwanego odwrotnym transportem cholesterolu.

Dalsze informacje

• Cała zawartość cholesterolu
• Cholesterol – Co to jest cholesterol?
• Cholesterol – Co to jest wysoki cholesterol?
• Hipercholesterolemia i hipocholesterolemia
• Wysoki poziom cholesterolu i ryzyko udaru mózgu

Cytaty