Образование холестерина в крови

Холестерин – это органическое соединение, структура которого представляет собою жироподобный спирт. Он обеспечивает устойчивость мембран клеток, необходим для синтеза витамина D, стероидных гормонов, желчных кислот. Большинство холестерина (другое название холестерол – синоним) синтезируется самим организмом, небольшая часть поступает с пищей. Высокий уровень «плохого» стерола связан с риском развития сердечно-сосудистых заболеваний.

Норма холестерина в крови

Нормальный уровень холестерина соответствует среднему значению показателя, полученного при массовом обследовании здорового населения, который составляет:

• для здорового человека – не более 5,2 ммоль/л;
• для людей с ишемией или перенесенным ранее инфарктом или инсультом рекомендованная норма – не более 2,5 ммоль/л;
• для тех, кто не страдает сердечно-сосудистыми патологиями, но имеет как минимум два фактора риска (например, генетическая предрасположенность и неправильное питание) – не более 3,3 ммоль/л.

Если полученные результаты выше рекомендованной нормы дополнительно назначают проведение липидограммы.

Периодические изменения уровня холестерина в крови считаются нормой. Разовый анализ не всегда может отобразить присущую для конкретного человека концентрацию, поэтому иногда может потребоваться повторная сдача анализа через 2-3 месяца.

Повышению концентрации способствуют:

• беременность (исследование крови рекомендуется проводить как минимум через 1,5 месяца после родов);
• диеты, подразумевающие длительное голодание;
• применение медикаментозных препаратов с кортикостероидами и андрогенами;
• преобладание в ежедневном меню холестериновых продуктов.

Необходимо учесть, что диапазон нормы холестерина имеет разные показатели для мужчин и женщин, которые изменяются с возрастом. Более того, на концентрацию липидов может повлиять и принадлежность человека к определенной расе. Например, у европеоидной этнической группы холестериновые показатели нормы выше, чем у пакистанцев и индусов.

Виды холестерина в организме – липопротеины

Холестерин – это жироподобный спирт. Стерол не растворятся водой, но хорошо поддается растворению жирами или органическими растворителями. Плазма крови на 90-95% состоит из воды. Поэтому если бы холестерол путешествовал по кровеносным сосудам самостоятельно, он имел вид капли жира. Такая капля способна сыграть роль тромба и перекрыть просвет небольшого сосуда. Чтобы предупредить подобную ситуацию, холестерин транспортируется белками-переносчиками – липопротеидами.

Липопротеиды – сложные структуры, состоящие из жировой, белковой части, а также фосфолипидов. Липопротеины крови зависимо от размера, функций подразделяются на 5 классов:

• хиломикроны – самые крупные молекулы размером 75-1200 нм. Они необходимы для транспортировки пищевых триглицеридов, холестерина от кишечника к тканям;
• липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП, VLDL) – довольно крупный класс липопротеидов размером 30-80 нм. Отвечают за перенос триглицеридов, синтезированных печенью к периферическим тканям, в меньшей степени – холестерина.
• липопротеины промежуточной плотности (ЛППП) – образуется из ЛПОНП. Размер молекулы – 25-35 нм. «Живут» очень недолго. По функциям не отличаются от предыдущего класса;
• липопротеины низкой плотности (ЛПНП, LDL) – небольшие молекулы размером 18-26 нм, способствуют развитию атеросклероза. Именно этот класс транспортирует наибольшее количество холестерина от печени к клеткам организма;
• липопротеины высокой плотности (ЛПВП, HDL) – самый мелкий класс липопротеидов (8-11 нм). Отвечает за доставку холестерола от периферических тканей к печени.

Высокая концентрация ЛПОНП, ЛППП, ЛПНП повышают риск развития атеросклероза, сердечно-сосудистых осложнений заболеваний, а ЛПВП – понижает. Первую группу липопротеинов называют атерогенной или плохим холестерином, вторую – антиатерогенной или хорошим холестерином. Сумму всех липопротеидов, за исключением хиломикронов называют общим холестерином.

Как образуется холестерин в организме, какие органы вырабатывают, биосинтез стерола

По своему происхождению весь стерол организма делится на две группы:

• эндогенный (80% от общего количества) – синтезируется внутренними органами;
• экзогенный (алиментарный, пищевой) – поступает вместе с едой.

Где вырабатывается холестерин в организме – стало известно относительно недавно. Секрет синтеза стерола был раскрыт в середине прошлого века двумя учеными: Теодором Линеном, Конрадом Блоком. За свое открытие биохимики получили Нобелевскую премию (1964).

За выработку основной части холестерина в организме отвечает печень. Этот орган синтезирует около 50% стерола. Остаток холестерола вырабатывается клетками кишечника, кожи, почек, надпочечников, половых желез. Для образования холестерина организму требуется ацетат. Процесс выработки вещества довольно сложный процесс, состоящий из 5 этапов:

• синтез мевалоната на основе трех молекул ацетата;
• синтез изопентенилпирофосфата;
• образование сквалена из 6 молекул изопентенилпирофосфата;
• формирование ланостерина;
• преобразование ланостерина в холестерин.

Всего процесс биосинтеза холестерина насчитывает более 35 реакций.

Скорость синтеза стерола зависит от времени суток. Большая часть вырабатываемого холестерина образуется ночью. Поэтому лекарства, блокирующие синтез стерола (статины), принимают перед сном. Правда, последние поколения статинов обладают способностью надолго задерживаться организмом. Их прием не зависит от времени суток.

В организме человека большая часть холестерина вырабатывается для производства желчных кислот. Они синтезируются печенью. Меньшая часть расходуется на образование клеточных мембран. Совсем небольшое количество стерола организм тратит на синтез гормонов, витамина D.

Функции холестерина в организме

Холестерин жизненно необходим организму человека для нормального существования. Большую часть стерола содержат клетки головного мозга. Роль холестерола до сих пор изучена не досконально. Регулярно появляются новые публикации, заставляющие ученых по-другому взглянуть на вещество.

Функции холестерина подразделяют на 2 группы:

• структурные;
• метаболические.

Структурные функции – это способность холестерина встраиваться в мембраны клеток. Стерол необходим всем клеткам организма, поскольку он придает мембранам определенную жесткость, обеспечивает устойчивость структуры к различным температурам.

Этот механизм настолько оптимален, что природа использовала его при построении клеточных оболочек практически всех живых организмов, за исключением растений, грибов, прокариотов. Также холестерин необходим клеткам для регулирования проницаемости мембраны для ионов водорода, натрия. Это позволяет поддерживать внутри структур постоянные условия.

Жироподобный спирт – компонент миелинового покрытия, защищающего отростки нервных клеток, передающих нервный импульс от нейрона к органу. Благодаря такому строению аксоны защищены от электрически заряженных атомов, молекул. Изоляция помогает нервному импульсу распространяться более правильно, эффективно.

Метаболическая функция холестерина – использование стерола как сырья для создания необходимых организму веществ: желчных кислот, стероидных гормонов, витамина D. За синтез желчных кислот отвечают клетки печени, стероидных гормонов – надпочечники, половые железы, витамина Д — кожа.

Обмен холестерина в организме человека

Метаболизм холестерина происходит двумя путями: эндогенным, экзогенный. Первый – отображает жизненный цикл стерола, вырабатываемого организмом, второй – поступающего с пищей.

Эндогенный цикл обмена холестерина в организме

1. За синтез холестерина в организме отвечает преимущественно печень, меньшей мерой кожа, кишечник, надпочечники, половые органы. Для образования стерола требуется ацетил-КоА, который имеет каждая клетка. Путем сложных превращений из него получается холестерол.
2. Половые железы, надпочечники сразу используют холестерол для синтеза гормонов, а кожа – на витамин Д. Печень образует из стерола желчные кислоты, часть связывает с ЛПОНП.
3. ЛПОНП частично гидролизуются. Так образуются ЛПВП. Процесс гидролиза сопровождается снижением содержания триглицеридов, повышением холестерина.
4. Если клетке нужен холестерол, она сигнализирует об этом синтезом ЛПНП-рецепторов. Липопротеины прилипают к ним, а затем поглощаются клеткой. Внутри происходит расщепление ЛПНП, высвобождение стерола.

Экзогенный цикл обмена холестерина в организме

1. Фермент поджелудочной железы подготавливает эфиры холестерина к всасыванию.
2. Клетки кишечника обрабатывают производные холестерола к дальнейшему транспорту, упаковывая молекулы в состав хиломикрона. Усвояемость алиментарного стерола составляет 30-35%.
3. Хиломикроны попадают в лимфатическое русло, перемещаются к грудной протоке. Здесь липопротеиды покидают лимфатическую систему, перемещаясь в подключичную вену.
4. Хиломикроны контактируют с мышечными, жировыми клетками и передают им нейтральные жиры. После чего они изымаются из кровотока клетками печени, которые извлекают из липопротеидов холестерин.
5. Печень использует экзогенный стерол для синтеза ЛПОНП или желчных кислот.

Выведение холестерина

Правильный обмен холестерина предполагает баланс между количеством спирта необходимого организму и его фактическим уровнем. Излишки стерола выводятся из тканей ЛПВП. Они адсорбируют стерол клеток, транспортируют его к печени. Содержащие холестерин желчные кислоты поступают в кишечник, откуда излишки выводятся с калом. Незначительная часть жиросодержащего спирта выделяется с мочой при выведении гормонов, а также слущивании эпителия.

Регуляция холестеринового обмена

Обменом холестерина в организме управляет принцип обратной связи. Наше тело анализирует содержание холестерола крови и либо активирует фермент ГМГ-КоА-редуктазу, либо блокирует его активность. Этот энзим отвечает за прохождение одного из первых этапов синтеза стерола. Управление активностью ГМГ-КоА-редуктазы позволяет сдерживать или стимулировать образование холестерина.

Синтез стерола тормозится при связывании ЛПНП с рецепторами. Существуют доказательства влияния на активность образования спирта гормонов. Введение инсулина, тиреоидного гормона увеличивает активность ГМГ-КоА-редутазы, а глюкагона, глюкокортикоидов тормозит.

На объемы синтеза стерола оказывает влияние количество алиментарного холестерола. Чем больше наша еда содержит холестерина, тем меньше организм занимается образованием вещества. Интересно, что тормозится только печеночный цикл выработки. Активность клеток кишечника, печени, надпочечников, половых желез остается прежней.

Общая схема обмена холестерина в организме человека.

Роль холестерина в развитии атеросклероза

Взаимосвязь между уровнем отдельных фракций липидов и здоровьем известна давно. Высокий уровень атерогенных липопротеидов (ЛПОНП, ЛПНП) способствуют развитию сердечно-сосудистых заболеваний. Такая фракция белково-жировых комплексов склонна оседать на стенках сосудов. Так формируется атеросклеротическая бляшка. Если она заметно сузит или перекроет просвет сосуда, развивается ишемическая болезнь сердца, мозга, недостаточность кровообращения ног.

Самые страшные осложнения атеросклероза – инфаркт миокарда, инсульт, гангрена стоп развиваются при полном перекрытии или отрывании бляшки/тромба с последующей закупоркой сосудов. Атеросклероз аорты может закончиться расслоением или разрывом сосуда.

Мелкие ЛПВП не склонны к оседанию на стенках сосуда. Наоборот они способствуют выведению холестерина из организма. Поэтому их высокий уровень – хороший сигнал.

Зависимость риска развития атеросклероза от уровня холестерина.

Для определения риска имеет значение соотношение между различными фракциями холестерола.

Производные холестерина, функции

Желчные кислоты

Каждый живой организм имеет свой видоспецифичный набор желчных кислот. Все желчные кислоты человека делятся на:

• первичные (холевая, хенодезоксихолевая) синтезируются печенью из холестерина;
• вторичные (дезоксихолевая, литохолевая, аллохолевая, урсодезоксихолевая) – образуются из первичных микрофлорой кишечника;
• третичные (урсодезоксихолевая) – синтезируется из вторичных.

Часть желчных кислот после поступления в кишечник всасывается обратно, транспортируется током крови к печени. Такой процесс получил название рециркуляции. Он дает возможность организму использовать желчные кислоты несколько раз, экономя силы на синтез новых.

Желчные кислоты необходимы, прежде всего, для усвоения пищевых жиров, выведения лишнего холестерина.

Витамин D

Витамин Д – несколько витаминов, основные из которых холекальциферол, эргокальциферол. Первый синтезируется клетками кожи на основе холестерина, второй должен поступать с едой. Основные функции витамина Д – усвоение кальция, фосфора из продуктов питания. Предполагается, что он регулирует размножение клеток, метаболизм, стимулирует синтез некоторых гормонов.

Недостаток витамина Д проявляется рахитом. Долговременный дефицит способствует развитию рака, повышает вероятность возникновения остеопороза, повышает риск сердечно-сосудистых заболеваний, ослабляет иммунитет. У людей, страдающих ожирением, часто диагностируют гиповитаминоз Д.

Недостаток витамина провоцирует развитие псориаза, витилиго, некоторых аутоиммунных заболевания. Имеются данные, подтверждающие связь дефицита с проблемами памяти, болями мышц, бессонницей.

Читайте также: в чем содержится витамин д?

Кортикостероиды

Кортикостероиды объединяют три основных гормона: кортизон, гидрокортизон, альдостерон. Их структура включает стероидное кольцо, донором которого является холестерин. Все кортикостероиды вырабатываются надпочечниками. Кортизол относится к глюкокортикоидам, а альдостерон – минералокортикоидам.

Глюкокортикоиды обладают разносторонним действием:

• Антистрессовое, противошоковое. Их уровень повышается при стрессе, кровопотере, шоке, травмах. Они запускают ряд реакций, помогающих организму пережить экстремальную ситуацию: повышают артериальное давление, чувствительность сердечной мышцы, стенок сосудов к адреналину, препятствуют развитию толерантности к катехоламинам. Глюкокортикоиды стимулируют синтез эритроцитов, что помогает организму быстро восполнить потерю крови.
• Метаболическое. Уровень кортизола, гидрокортизола влияет на метаболизм глюкозы. Под действием гормонов повышается ее уровень, активизируется синтез глюкозы из аминокислот, тормозится захват, использование сахара клетками органов, стимулируется синтез гликогена. Глюкокортикоиды способствуют задержке ионов натрия, хлора, воды, усиливают выделение кальция, калия. Гормоны данной группы снижают чувствительность тканей к половым гормонам, инкретам щитовидной железы, соматотропину, инсулину.
• Иммунорегулирующее. Глюкокортикоиды способны усиленно угнетать активность иммунных клеток, поэтому их используют как иммуносупрессоры при аутоиммунных заболеваниях. Также они снижают количество эозинофилов – клеток крови, ответственных за аллергию, синтез иммуноглобулинов класса Е. Благодаря чему достигается антиаллергический эффект.
• Противовоспалительное. Все глюкокортикоиды обладают мощным противовоспалительным эффектом. Поэтому они частая составляющая разнообразных противовоспалительных мазей.

Альдостерон называют антидиуретическим гормоном. Он не дает выводиться из организма ионам натрия, хлора, воды, усиливает выделение ионов кальция, повышает способность тканей удерживать воду. Конечный результат – увеличение объема крови, повышение артериального давления.

Половые стероиды

Основные половые стероиды – андрогены, эстрогены, прогестерон. По своему строению они отдаленно напоминают кортикостероиды, чем обязаны общему прародителю – холестерину.

Основные андрогены – тестостерон, андростерон стимулируют синтез белков, тормозят их распад. Вот почему мужчины обычно имеют большую мышечную массу по сравнению с женщинами. Андрогены повышают усвоение глюкозы клетками организма, снижают общее количество подкожного жира, но могут способствовать формированию типичного мужского животика. Мужские половые гормоны обладают атерогенным эффектом: снижают содержание ЛПВП, увеличивают ЛПНП.

Андрогены отвечают за половое возбуждение (обоих полов), силу эрекции. Во время полового созревания, они стимулируют появление вторичных половых признаков.

Эстрогены активируют развитие матки, маточных труб, формирование вторичных половых признаков, регулируют менструальный цикл. Обладают способностью снижать концентрацию ЛПНП, общего холестерина. Поэтому до наступления менопаузы женщины гораздо более защищены от риска развития атеросклероза, чем мужчины. Эстрогены способствуют тонусу, эластичности кожи.

Прогестерон – гормон, регулирующий менструальный цикл, способствующий сохранению беременности, контролирующий эмбриональное развитие. Вместе с эстрогенами улучшает состояние кожи, делая ее гладкой, упругой.

Литература

1. Prof David Marais, FCP(SA). What is cholesterol? 2018
2. Stephanie Watson. The Effects of High Cholesterol on the Body, 2018
3. Жорес Медведев. Холестерин: наш друг или враг? 2018