Биосинтез холестерина его регуляция

Соседние файлы в предмете Биохимия

• #
• #
• #
• #
• #
• #

Регуляция синтеза холестерина – его ключевого фермента (ГМГ-КоА редуктазы) проходит разными способами.

Фосфорилирование / дефосфорилирование ГМГ-редуктазы. При увеличении соотношения инсулин/глюкагон этот фермент фосфорилируется и переходит в активное состояние. Действие инсулина осуществляется через 2 фермента.

Фосфатазу киназы ГМГ-КоА-редуктазы, которая привращает киназу в неактивное дефосфорилированное состояние:

Фосфотазу ГМГ-КоА-редуктазы путем превращения ее в дефосфорилированное активное состояние. Результатом этих реакций служит образование дефосорилированной активной формы ГМГ-КоА-редуктазы.

Следовательно, в абсорбтивный период холестерин увеличивается. В этот период увеличивается и доступность исходного субстрата для синтеза холестерина – ацетил – КоА (в результате приема пищи, содержащей углеводы и жиры, так как ацетил КоА образуется при распаде глюкозы и жирных кислот).

В постабсорбтивном состоянии глюкагон через протеингеназу А стимулирует фосфорилирование ГМГ – КоА – редуктазы, переводя ее в неактивное состояние. Это действие усиливается тем, что одновременно глюкагон стимулирует фосфорилирование и инактивацию фосфотазы ГМГ-КоА-редуктазы, удерживая, таким образом, ГМГ-КоА-редуктазу в фосфорилированном неактивном состоянии. В результате синтез холестерина в постабсорбтивном периоде и при голодании ингибируются путем эндогенного синтеза. Если же содержание холестерина в пище доводили до 2%, то синтез эндогенного холестерина резко уменьшался. Но полного прекращения синтеза холестерина не происходит.

Степень ингибирования биосинтеза холестерина под действием холестерина, поступающего с пищей у разных людей различен. Это говорит об индивидуальности процессов образования холестерина. Уменьшая интенсивность синтеза холестерина, можно уменьшить его концентрацию в крови.

Если нарушен баланс между поступлением холестерина с пищей и его синтезом в организме с одной стороны и выведением желчных кислот и холестерина – с другой, концентрация холестерина в тканях и крови изменяется. Наиболее серьезные последствия связаны с повышением концентрации холестерина в крови (гиперхолестеринемия) при этом увеличивается вероятность заболевания атеросклерозом и желчно-каменной болезнью.

Семейная гиперхолестеринемия (ГХС) – эта форма встречается значительно чаще – примерно 1 больной на 200 человек. Наследственный дефект при ГХС заключается в нарушении поглощения ЛПНП клетками, а следовательно, и в снижении скорости катаболизма ЛПНП. Вследствие этого в крови повышается концентрация ЛПНП, а также холестерин поскольку его много в ЛПНП. Поэтому при ГХС характерно отложение холестерина в тканях, в частности в коже (ксантомы), в стенках артерий.

Ингибирование синтеза ГМГ-КоА-редуктазы

Конечный продукт метаболического пути холестерина. Снижает скорость транскрипции гена ГМГ-КоА-редуктазы, подавляя такоим образом собственный синтез. В печени активно идет синтез желчных кислот из холестерина, поэтому и желчные кислоты подавляют активность гена ГМГ-КоА-редуктазы. ГМГ-КоА-редуктаза существует после синтеза около 3, то ингибирование синтеза этого фермента холестерина является эффективной регуляцией.

В организме человека происходит ежеминутно много биохимических реакций и обменных процессов. Метаболизм не останавливается ни на секунду.

Многие биохимические процессы возглавляют клетки печени, и несут за них ответственность. Основная функция клеток печени — это синтез холестерола.

От данного процесса зависит выработка стероидного типа половых гормонов, преобразование солнечной энергии в витамин Д, и транспортировка питания во все клетки организма при помощи холестериновых молекул.

В чем суть процесса выработки молекул холестерина?

Многие продукты питания наполняют организм холестерином — это продукты животного происхождения, а также транс-жиры, которые находятся в большом количестве в полуфабрикатах промышленного производства, а также в продуктах быстрого питания (фаст-фудах).

Если употреблять такие продукты безмерно, тогда концентрация в составе крови молекул холестерина станет высокой и придётся прибегать к медикаментозному решению гиперхолестеринемии.

Холестерин, который попадает в организм с продуктами питания, имеет низкую молекулярную плотность, что и привод к оседанию такого холестерина на внутренних оболочках сосудов, что провоцирует развитие холестериновой бляшки и патологии атеросклероз.

Повышение индекса холестерина в составе крови происходит не только по причине попадания его извне, но и от нарушения в процессе синтезирования молекул липопротеидов клетками печени.

Синтез холестеринак содержанию ↑

Синтез холестерола в печени

Синтез холестерола в составе организма составляет приблизительно 0,50 -0,80 грамм в сутки.

Распределяется синтез молекул холестерина в организме:

• 50,0% вырабатывается клетками печени;
• 15,0% — 20,0% — отделами тонкого кишечника;
• 10,0% — синтезируется корой надпочечников и клетками кожных покровов.

Все клетки в человеческом организме имеют способность к синтезу липопротеидов.

С продуктами питания поступает в организм молекулы холестерина до 20,0% от всего общего объема — приблизительно 0,40 грамм в сутки.

Выводится за пределы организма липопротеиды при помощи жёлчной кислоты, и в сутки утилизация молекул холестерола жёлчью — не больше, чем 1,0 грамм.

к содержанию ↑

Биосинтез липопротеидов в составе организма

Биосинтез молекул липидов происходит в эндоплазматическом отделе — ретикулуме. Основой для всех атомов молекул углерода является вещество ацетил-SКоА, которое поступает в эндоплазму из митохондрий в молекулах цитрата.

При биосинтезе молекул липопротеидов принимают участие 18 молекул АТФ, а также участниками синтеза становятся 13 молекул НАДФН.

Процесс образования холестерина проходит не менее 30 этапов и реакций в организме.

Поэтапный синтез липопротеидов можно распределить по группам:

вставить активная подсказка — уровень сахара

• Синтез мевалоновой кислоты происходит в процессе кетогенеза первых двух реакций, а после третьего этапа идёт реакция 3-гидрокси-3-метилглутарил-SКоА с молекулой ГМГ-SКоА-редуктазы. От этой реакции и происходит синтезирование мевалонат. Для этой реакции необходимо достаточного количества глюкозы в составе крови. Восполнить ее можно при помощи сладких продуктов и злаковых культур;
• Синтез изопентенилдифосфата происходит после присоединения фосфата к молекулам мевалоновой кислоты и их дегидрации;
• Синтез фарнезилдифосфат происходит после соединения трёх молекул изопентенилдифосфата;
• Синтезирование сквалена — это связывание 2-х молекул фарнезилдифосфата;
• Происходит реакция перехода сквалена в молекулу ланостерола;
• После удаления ненужных метильных групп и происходит преобразование холестерола.

к содержанию ↑

Регуляция процесса синтеза липопротеидов

Регуляторным элементом в процессе синтеза является фермент гидроксиметилглутарил-SКоА-редуктазы. Способность данного фермента изменять активность более чем в 100 раз.

Регуляция активности фермента происходи по нескольким принципам:

• Регуляция синтезирования на метаболическом уровне. Данный принцип работает «от обратного», фермент ингибируется холестеролом, что дает возможность поддерживать постоянное внутриклеточное его содержание;
• Ковалентная гормональная регуляция.

Регуляция на гормональном уровне происходит по таким этапам:

• Повышение содержания в организме гормона инсулина, активирует протеин-фосфатазу, что провоцирует увеличение активности главного фермента ГМГ-SКоА-редуктазы;
• Гормон глюкагон и гормон адреналин имеют свойства активировать элемент протеинкиназы А, которая фосфорилирует фермент ГМГ-SКоА-редуктазы и снижает их активность;
• Активность синтезирования холестерола зависит от концентрации в составе крови специального белка-транспортировщика, что своевременно связывает промежуточные реакции метаболитов.

Регуляция активности гидроксиметилглутарил-S-КоА-редуктазык содержанию ↑

Использование холестерина организмом

Синтезируемый в клетках печени холестерин, необходим организму для различных жизненно важных процессов:

• Находясь в каждой мембране клеток, молекулы холестерина укрепляют их и делают эластичными;
• При помощи липопротеинов, сосудистые оболочки увеличивают свою проницаемость, что защищает их от внешнего воздействия;
• Без помощи липопротеидов надпочечники не производят выработку стероидного типа половых гормонов;
• При помощи липидов происходит продуцирование желчной кислоты и предотвращает желчный пузырь от камнеобразования в нем;
• Липопротеиды связывают между собой клетки нейронов в спинном и в головном мозге;
• При помощи липопротеидов происходит укрепление оболочки нервных волокон;
• С помощью холестерола происходит выработка витамина Д, что помогает усваиваться кальцию и предотвращает разрушение костных тканей.

Холестерол помогает производить надпочечниками синтез таких групп гормонов:

• Группа кортикостероидов;
• Группа гормонов глюкокортикоидов;
• Группа минералокортикоидов.

Холестерол помогает производить надпочечниками синтез групп гормонов

Данные гормоны обеспечивают процессы гормонального регулирования репродуктивных органов человека.

Молекулы холестерина после синтеза в клетках печени попадают в эндокринный орган надпочечники и способствуют выработке гормонов и поддержанию баланса в гормональной сфере.

к содержанию ↑

Выработка молекул витамина Д происходит от солнечного света, который проникает в холестерин, находящийся под кожей. В этот момент и происходит синтез витамина Д, который очень важен для усваивания организмом минералов кальция.

Все виды липопротеидов, после синтеза транспортируются по организму системой кровотока.

Витамин Д может преобразовываться только липопротеидами высокой молекулярной плотности, а низкомолекулярные липиды становятся причиной развития патологии атеросклероз, потому что имеют свойства оседать на внутренних оболочках артерий в виде холестериновых бляшек, которые разрастаясь и провоцируют данную патологию.

Иногда холестериновые бляшки можно наблюдать у человека под кожными покровами на кистях рук.

Метаболизм витамина Дк содержанию ↑

Нарушения в процессе синтеза липопротеидов

Во многих обменных процессах в организме может произойти сбой и нарушение. Такие нарушения могут произойти и в липидном обмене. Причин достаточно много и они имеют экзогенную и эндогенную этиологию.

К эндогенным причинам нарушения синтеза липопротеидов относятся:

• Возраст человека. После 40 лет в организме человека происходит затухание выработки половых гормонов и нарушается гормональный фон, а также к 45 — 50 годам происходит замедление всех обменных процессов, что может внести разлад и в липидный обмен;
• Половой признак — мужчины больше подвержены накапливанию холестерина, чем женщины. Женщины до климактерического периода и менопаузы, защищены выработкой половых гормонов, от накопления липопротеинов;
• Генетическая наследственная предрасположенность. Развитие семейной гиперхолестеремии.

К экзогенным причинам липидного сбоя относятся факторы, что зависят от стиля жизни больного, а также сопутствующие патологии, способствующие нарушению в синтезе молекул холестерина:

• Никотиновая зависимость;
• Хроническая алкогольная зависимость;
• Неправильное питание может привести к повышенному содержанию в организме холестерина и накопления его не только в составе крови;
• Малоподвижный образ жизни становится причиной замедленных обменных процессов и синтеза липопротеидов;
• Гипертоническая болезнь — высокое давление в системе кровотока дает предпосылки тому, чтобы сосудистые оболочки пропитывались липидными жирами, которые впоследствии формируют холестериновую бляшку;
• Заболевание дислипидемия — это нарушение в липидном обмене. При патологии происходит дисбаланс между липопротеидами ВП, липидами НП, а также уровень содержания в составе крови триглицеридов;
• Патология ожирение;
• Сахарный диабет. При гипергликемии нарушается метаболизм и обмен липидами.

Патология ожирениек содержанию ↑

Дефицит в организме молекул полезного холестерола

Существуют патологии, которые снижают концентрацию высокомолекулярного холестерина в составе крови по причине снижения синтеза молекул ЛПВП.

Это может привести к патологиям в щитовидной железе, может значительно повлиять на уровень сахара в составе крови и спровоцировать сахарный диабет, а также стать причиной многих заболеваний системы кровотока и сердечного органа.

Последствиями низкой концентрации высокомолекулярного холестерина могут быть:

• Патология рахит, которая развивается в детском возрасте по причине сниженного синтеза витамина Д и не усвояемости молекул кальция;
• Раннее старение клеток организма. Без своевременной подачи холестерина в клеточные мембраны, происходит их разрушение и запускается процесс старения;
• Резкое снижение массы тела, которое происходит от недостаточного синтеза молекул холестерина, и нарушения в липидном обмене;
• Болезненность в мышечных тканях от недостатка в клетках мышц липидов;
• Боли в сердечном органе, что могут спровоцировать сердечный приступ.

Откорректировать индекс высокомолекулярного холестерина можно при помощи диетического питания, в состав которого входит морская рыба, различные растительные масла, а также кисломолочная продукция.

И не стоит забывать о свежих фруктах, зелени и овощах — они должны преобладать в рационе диеты.

к содержанию ↑

Фотогалерея: Недостаток полезного холестерина

к содержанию ↑

Превышение нормы липопротеидов

Если в человеческом организме происходит усиленный синтез высокомолекулярного липопротеида, тогда это также может негативно сказаться на здоровье.

Повышенная концентрация грозит развитием таких патологий:

• Развивается цирроз клеток печени;
• Риск развития гепатита;
• Увеличение массы тела;
• Нарушение во всем обмене липидов;
• Процессы воспаления в системе кровотока, а также в печеночном органе.

Также от переизбытка молекул холестерина ЛПВП и ЛПНП происходит оседание молекул на стенках артериальных оболочек, образуя холестериновые бляшки, которые влияют на движение крови в русле, по причине сужения артериального просвета.

Также от нарушения в синтезе холестерола, происходит неправильная работа желчного органа, что приводит к камнеобразованию в нем.

к содержанию ↑

Видео: Холестерин — бомба замедленного действия!

к содержанию ↑

Заключение

Синтез холестерола в печени — это очень сложный процесс, который происходит в организме постоянно и не прерываясь.

Если происходят нарушения в липидном обмене, или в процессе синтезирования липопротеидов, тогда существует высокий риск развития патологии атеросклероз, которая прогрессируя, приводит к более тяжелым заболеваниям, что могут спровоцировать преждевременную смерть.

Нарушения в липидном обмене, также влияют на работу сердечного органа и на функциональность клеток печени.

Постоянная корректировка холестерина при помощи диеты, позволит поддерживать липидный обмен в пределах нормы.