Какие вещества могут синтезироваться из холестерина

Синтез холестерина в организме человека

Организм каждого человека представляет собой сложную «машину» которая каждого задумывающегося о ее работе человека поражает своими уникальным возможностями. В теле происходят самые разные и одновременно с этим необычные биохимические процессы, которые сложно не только объяснить, но даже представить.

За многие подобные операции несет ответственность печень, а процесс синтеза холестерина является одной из ее основных функций. От данного процесса прямо зависит выработка полезных стероидных гормонов, важного витамина Д, а также транспорт разных полезных веществ.

В данной статье вниманию будет представлена информация относительно того, как происходит синтез холестерина, откуда он берется сначала в печени, а потом выбрасывается в организм. Также освящен вопрос, какого сбой и проблемы возникают в организме, если нарушается общее количество холестерина в организме.

Процесс выработки вещества

Такие распространенные и популярные продукты в рационе человека, как масло, яйца и мясо, а также фастфуд и разные полуфабрикаты, содержат в своем составе большое количество холестерина. Если употреблять их в большом количестве и ежедневно, количество холестерина в организме становится критически высоким.

Стоит знать, что употребление определенных продуктов, является не единственным источником появления холестерина, он вырабатывается еще и в печени. Возникает вопрос, зачем печень вырабатывает свой собственный низкой плотности липопротеин? Ответ здесь достаточно прост и базируется на понятиях полезного и опасного холестерина.

Вещество, которое содержится в пище, характеризуется низкими показателями плотности и оказывает на организм пагубное воздействие. Он имеет не очень качественную и полезную для организма любого человека структуру, потому не идет на синтез и транспортировку полезных веществ. Именно по этой причине он оседает на стенках артерий, вен и сосудов и органов в виде опасных атеросклеротических бляшек.

Что касается печени, то она «заботится» об общем здоровье организма, вырабатывая полезный холестерин, что характеризуется низкими показателями плотности. Такой полезный холестерин занимается тем, что отфильтровывает плохой вид холестерина из крови, а потом выводит его из тела в качестве желчи. Говоря иными словами, полезный холестерин эффективно препятствует стремительному развитию опасных атеросклеротических образований.

Синтез общего холестерина

Процесс образования молекул полезного элемента в печени достаточно интересен и разобраться в нем не очень сложно. Общий синтез холестерина в теле человека осуществляется в клетках, которые известны, как гепатоциты. Они характеризуются развитым в органах организма эндоплазматическим ретикулом, то есть клеточной органеллой, которая отвечает за выработку основной жировой и высокой углеводной основы. Также ответственность отмечается за их общую модификацию.

Серьезно углубляться в процесс синтеза холестерина стоит только специалистам – биохимикам и врачам, простым пациентам достаточно просто изучить основные моменты данного процесса, чтобы понять, как эффективно корректировать питание и строить общий образ жизни.

Итак, перед тем как печень выпустит в организм полезный холестерин, в нем проходят последовательность биологических процессов, вырабатывающих такие вещества, как:

• Мевалонат;
• Изопентенилпирофосфат;
• Сквален;
• Ланостерин.

Только после этого осуществляется выработка самого холестерина. Каждый этап можно описать более подробно.

Выработка мевалоната

Для выработки данного вещества организм в организме должно присутствовать большое количество глюкозы. Чтобы

получить ее нужно употреблять злаки и сладкие фрукты. Молекулы и элементы сахара в человека расщепляются под действием ферментов до 2 молекул ацетил-КоА. Потом вступает в общую реакцию такое вещество, как ацетоацетилтрансфераза, превращающая последний в такое вещество, как ацетоил-КоА.

Из данного химического соединения посредством особых биологических реакций в организм поступает тот самый мевалонат.

Получение изопентенилпирофосфата

Как только в составе ретикулума гепатоцитов образуется нужный объем мевалоната, сразу запускается синтез данного вещества. После этого важный для здоровья мевалонат особым особым образом фосфорилируется, то есть отдает некоторое количество своего фосфата многочисленным молекулам АТФ. В результате получается нуклетид, что считается оптимальным хранилищем энергии всего организма.

Синтез сквалена

Посредством последовательно идущих конденсаций, то есть выделения воды, осуществляется образование молекул особого сквалена. В ситуации, если для выше описанной реакции клетки тела тратят важную энергию АТФ, то для элементов сквалена они используют НАДН, который представляет собой еще один источник нужной энергии.

Ланостерин

Выработка данного вещества является предпоследней естественной реакцией в общей последовательности работы

печени. Происходит данный процесс тогда, когда из молекул, содержащих ланостерин, полностью уходит вода.

Сразу после этого общая формула произведенного соединения превращается из развернутой в циклическую. В данном случае источником энергии становится область НАДФН.

Синтез холестерина

Последним этапом выработки общего холестерина является быстрое превращение ланостерина в это вещество. Осуществляется данный процесс в клеточных мембранах эндоплазматического ретикулума гепатоцита. Элемент основного вещества посредством нескольких этапов превращений приобретает особую двойную связь в процессе образования карбонов.

Для осуществления данного процесса требуется достаточно большой объем энергии, которая берется из молекул НАДФН. Как только над всеми производными вещества ланостерина потрудятся разные ферменты, относящиеся к категории трансформаторов, осуществляется образование холестерина.

На основании всего сказанного выше можно сделать вывод, что синтез холестерина в теле человека проходит в 5 этапов. Они контролируются биологическими ферментами, разными донорами и иными, не менее важными факторами. Например, есть такие элементы, на уровень активности которых оказывают влияние гормоны щитовидки, а также инсулин.

Как используется холестерин?

Выработанный в печени холестерин, нужен организму для выполнения самых разных процессов. Среди них можно отметить синтез важных для организма стероидных гормонов, для выработки необходимого количества витамина Д и транспортировка по всему организму Q10.

К основным стероидным гормонам можно отнести кортикостероиды, глюкокортикоиды, а также минералкортикоиды. Данные элементы необходимы для регулирования разных обменных процессов, разных полезных и активных веществ, важных для репродуктивной системы мужских и женских половых гормонов. Холестерин после выработки в печени, попадает по сосудам в надпочечники и способствует образованию данных веществ.

Выработка витамина Д происходит на основании скопления холестерина под поверхностью кожи и воздействия на нее солнечных лучей. Это важный компонент для человеческого организма, так как без него невозможно регулировать усвоение кальция.

Полезный холестерин после выработки в печени с кровью транспортируется из нее в клетки кожных покровов. Кстати, тот же самый процесс осуществляется и с плохим холестерином, но в коже он не преобразуется в витамин Д, но становится причиной образования холестериновых бляшек, которые явно видны под тонкой кожей век.

Нарушения в синтезе холестерина

Как и во всех процессах человеческого организма в процессе синтеза холестерина могут возникнуть определенные проблемы. Часто они возникают по причине нарушения обмена веществ. В случае с холестерином, он может быть повышенным и пониженным, на основании этого и разнятся его общие показатели и симптомы, происходящие в организме.

Недостаток полезного холестерина

При определенных заболеваниях полезного холестерина может не хватать. Это может происходить по причине нарушений работы и функции щитовидной железы, проблем с сердцем и сахарного диабета. Также появлению сниженного холестерина может способствовать определенная генетическая предрасположенность.

Среди последствий, с которыми может столкнуться человек, имеющий сниженный холестерин, можно отметить:

1. Детский рахит, возникающий по причине не усвоения необходимого кальция;
2. Ранее старение, возникающее по причине разрушения клеточных мембран без транспорта Q10;
3. Снижение веса, которое основано на низком уровне расщеплении жиров;
4. Подавление защитных сил организма;
5. Появление изнурительных болей в сердце, а также в мышцах.

Превышение холестерина

Если у человека, наоборот, большое количество холестерина, его здоровье также будет подвергаться определенной опасности.

В организме будут наблюдаться такие проблемы, как:

• Развитие гепатита и цирроза печени;
• Повышение веса;
• Пагубное для человека нарушение общего липидного обмена;
• Развитие воспалительных процессов хронического характера.

При избыточном накоплении холестерина образуются многочисленные атеросклеротические скопления, которые в виде бляшек закупоривают сосуды. Также вырабатывается большое количество желчи, что просто не успевает выйти из желчного пузыря. Это автоматически вызывает образование в органе камней, а также сильно страдает сердце и многочисленные сосуды в организме.

Подводя итоги

Синтез холестерина в печени – это достаточно сложный процесс, который происходит в организме каждый день. Тело

человека производит собственные элементы – липопротеиды полезного вида или высокого уровня плотности, которые эффективно предотвращают образование на сосудах опасных для здоровья холестериновых бляшек.

Если нормальный синтез холестерина будет нарушен, такое опасное заболевание, как атеросклероз, будет только прогрессировать.

Чтобы поддерживать оптимальный уровень синтеза холестерина в крови, стоит выстроить максимально правильное питание и режим дня с должным количество свободного времени на отдых. Для этого нужно употреблять в пищу продукты, богатые полезными кислотами Омега-3. Они в состоянии быстро и эффективно снизить количество опасного холестерина выводя его из организма.

Благодаря этому можно наладить работу нервной системы, восстановить эндотолей, которым покрываются сосуды и снизить вязкость и густоту крови. Все это автоматически снижает процесс возникновения и развития сердечно-сосудистых заболеваний. Среди продуктов, богатых данным веществом можно отметить все виды морепродуктов и разные виды рыбы.

Не менее важно наполнить свой рацион такими продуктами, как семечки, орехи, авокадо и оливковое масло. Здесь сосредоточено большое количество полезных фитостеринов, которые эффективно регулируют объем холестерина в крови. Применение оливкового масла в качестве салатной заправки позволит заменить насыщенные жиры на мононенасыщенные. Данный процесс в свою очередь снижает количество вредного холестерина на 18%, а полезный повышает примерно на 7%.

Очень важно правильно питаться, вести здоровый образ жизни. Только в этом случае синтез холестерина в организме будет происходить в нормальном режиме. В этом случае можно эффективно избежать сбоев в гормональном фоне, изменения в сосудах и формирования камней в желчном пузыре.

источник

БИОСИНТЕЗ ХОЛЕСТЕРИНА

В 40-60-х годах нашего столетия К. Блох и сотр. в опытах с использованием ацетата, меченного 14 С по метильной и карбоксильной группам, показали, что оба атома углерода уксусной кислоты включаются в холестерин печени приблизительно в одинаковых количествах. Кроме того, было доказано, что все атомы углерода холестерина происходят из ацетата.

В дальнейшем благодаря работам Ф. Линена, Г. Попьяка, Дж. Корн-форта, А.Н. Климова и других исследователей были выяснены основные детали ферментативного синтеза холестерина, насчитывающего более 35 энзиматических реакций. В синтезе холестерина можно выделить три основные стадии: I – превращение активного ацетата в мевалоновую кислоту, II – образование сквалена из мевалоновой кислоты, III – циклизация сквалена в холестерин.

Рассмотрим стадию превращения активного ацетата в мевалоновую кислоту. Начальным этапом синтеза мевалоновой кислоты из ацетил-КоА является образование ацетоацетил-КоА посредством обратимой тиолазной реакции:

Затем при последующей конденсации ацетоацетил-КоА с 3-й молекулой ацетил-КоА при участии гидроксиметилглутарил-КоА-синтазы (ГМГ-КоА-синтаза) образуется β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА:

Далее β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА под действием регуляторного фермента НАДФ-зависимой гидроксиметилглутарил-КоА-редуктазы (ГМГ-КоА-редуктаза) в результате восстановления одной из карбоксильных групп и отщепления HS-KoA превращается в мевалоновую кислоту:

ГМГ-КоА-редуктазная реакция – первая практически необратимая реакция в цепи биосинтеза холестерина. Она протекает со значительной потерей свободной энергии (около 33,6 кДж). Установлено, что данная реакция лимитирует скорость биосинтеза холестерина.

Наряду с классическим путем биосинтеза мевалоновой кислоты имеется второй путь, в котором в качестве промежуточного субстрата, по-видимому, образуется не β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА, а β-гидрокси-β-метилглутарил-S-АПБ. Реакции этого пути идентичны начальным стадиям биосинтеза жирных кислот вплоть до образования ацетоацетил-S-АПБ. В образовании мевалоновой кислоты по этому пути принимает участие ацетил-КоА-карбоксилаза – фермент, осуществляющий превращение ацетил-КоА в малонил-КоА. Оптимальное соотношение малонил-КоА и ацетил-КоА для синтеза мевалоновой кислоты – 2 молекулы ацетил-КоА на 1 молекулу малонил-КоА.

Участие малонил-КоА – основного субстрата биосинтеза жирных кислот в образовании мевалоновой кислоты и различных полиизопреноидов показано для ряда биологических объектов: печени голубя и крысы, молочной железы кролика, бесклеточных дрожжевых экстрактов. Этот путь биосинтеза мевалоновой кислоты отмечен преимущественно в цитозоле клеток печени. Существенную роль в образовании мевалоната в данном случае играет ГМГ-КоА-редуктаза, обнаруженная в растворимой фракции печени крысы и неидентичная микросомному ферменту по ряду кинетических и регуляторных свойств. Регуляция второго пути биосинтеза мевалоновой кислоты при ряде воздействий (голодание, кормление холестерином, введение поверхностно-активного вещества тритона WR-1339) отличается от регуляции первого пути, в котором принимает участие микросомная редуктаза. Эти данные свидетельствуют о существовании двух автономных систем биосинтеза мевалоновой кислоты. Физиологическая роль второго пути окончательно не изучена. Полагают, что он имеет определенное значение не только для синтеза веществ нестероидной природы, таких, как боковая цепь убихинона и уникального основания N 6 -(Δ 2 -изопентил)-аденозина некоторых тРНК, но и для биосинтеза стероидов (А.Н. Климов, Э.Д. Полякова).

На II стадии синтеза холестерина мевалоновая кислота превращается в сквален. Реакции II стадии начинаются с фосфорилирования мевалоновой кислоты с помощью АТФ. В результате образуется 5-фосфорный эфир, а затем 5-пирофосфорный эфир мевалоновой кислоты:

5-пирофосфомевалоновая кислота в результате последующего фосфорилирования третичной гидроксильной группы образует нестабильный промежуточный продукт – 3-фосфо-5-пирофосфомевалоновую кислоту, которая, декарбоксилируясь и теряя остаток фосфорной кислоты, превращается в изопентенилпирофосфат. Последний изомеризуется в диметилаллилпирофосфат:

Затем оба изомерных изопентенилпирофосфата (диметилаллилпирофос-фат и изопентенилпирофосфат) конденсируются с высвобождением пи-рофосфата и образованием геранилпирофосфата:

К геранилпирофосфату вновь присоединяется изопентенилпирофосфат. В результате этой реакции образуется фарнезилпирофосфат:

В заключительной реакции данной стадии в результате НАДФН-за-висимой восстановительной конденсации 2 молекул фарнезилпирофосфата образуется сквален:

На III стадии биосинтеза холестерина сквален под влиянием сквален-оксидоциклазы циклизируется с образованием ланостерина. Дальнейший процесс превращения ланостерина в холестерин включает ряд реакций, сопровождающихся удалением трех метильных групп, насыщением двойной связи в боковой цепи и перемещением двойной связи в кольце В из положения 8, 9 в положение 5, 6 (детально эти последние реакции еще не изучены):

Приводим общую схему синтеза холестерина:

Начиная со сквалена, все промежуточные продукты биосинтеза холестерина (включая и холестерин) нерастворимы в водной среде. Поэтому они участвуют в конечных реакциях биосинтеза холестерина, будучи связанными со стеринпереносящими белками (СПБ). Это обеспечивает их растворимость в цитозоле клетки и протекание соответствующих реакций. Данный факт имеет важное значение и для вхождения холестерина в клеточные мембраны, окисления в желчные кислоты, превращения в стероидные гормоны. Как отмечалось, реакцией, регулирующей скорость биосинтеза холестерина в целом, является восстановление β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА в мевалоновую кислоту, катализируемое ГМГ-КоА-редуктазой. Данный фермент испытывает регуляторное воздействие ряда

факторов. В частности, скорость синтеза редуктазы в печени подвержена четким суточным колебаниям: максимум ее приходится на полночь, а минимум – на утренние часы.

Активность ГМГ-редуктазы возрастает при введении инсулина и тире-оидных гормонов. Это приводит к усилению синтеза холестерина и повышению его уровня в крови.

При голодании, тиреоидэктомии, введение глюкагона и глюкокорти-коидов, напротив, отмечается угнетение синтеза холестерина, что прежде всего связано со снижением активности ГМГ-КоА-редуктазы.

источник