Структура холестерина в организме человека
Содержание статьи
Функции и структура холестерина в организме человека
Функции холестерина в организме давно стали предметом научного интереса. Исследования ученых направлены на профилактику атеросклероза — опасного заболевания, в развитии которого холестерину принадлежит одна из главных ролей.
Несмотря на обилие информации, множество людей до сих пор относят холестерин к вредным веществам. На самом деле холестерин помогает поддерживать здоровье, выполняя в организме важную роль — обеспечение процессов обмена.
Потребность организма в холестерине невысокая. Только 10% людей имеют повышенную концентрацию вещества. Раньше существовало мнение, что весь холестерин вреден и приводит к атеросклерозу.
Врачи рекомендовали ограничивать продукты, содержащие большое количество холестерина. Сегодня его концентрацию контролируют, чтобы избежать неблагоприятного воздействия на сердце и сосуды.
Высокий холестерин вреден для артерий, но его дефицит приводит к повышению хрупкости сосудов. В этом случае поврежденные участки укрепляют холестериновые заплатки.
Главные функции холестерина
В правильной концентрации холестерин обеспечивает многие процессы жизнедеятельности:
- Поддерживает форму и работу мембран клеток: повышает прочность, регулирует проницаемость. Мембрана выполняет барьерную функцию между содержимым клеток и внешней средой. В то же время эта полупроницаемая перегородка способна пропускать молекулы воды и растворенных в ней некоторых веществ. Клеточные мембраны на 95% строятся из липопротеидов, в состав которых входят глико-, фосфолипиды, холестерин. Оказывая стабилизирующее воздействие, он противостоит разрушительному воздействию свободных радикалов.
- Обеспечивает транспортирование полезных и вредных элементов, регулирование активности ферментов, многократно ускоряющих биохимические реакции.
- Принимает участие в синтезе половых гормонов, поддерживает нормальный гормональный фон.
- Участвует в синтезе желчных кислот.
- Поддерживает строение и рост клеток плода. Для вынашивания плода в период беременности в женском организме требуется повышенное количество холестерина. Богатое холестерином материнское молоко положительно влияет на здоровье ребенка.
- Обеспечивает нормальное функционирование мозга, защищает от болезни Альцгеймера. Научные исследования свидетельствуют о прямом влиянии холестерина на умственные способности.
Структура холестерина
В организме человека содержится 140-350 г холестерина, 90% из них находится в тканях, а 10% — в крови. Нерастворимый в воде, холестерин растворяется в жирной среде. Ко всем тканям организма его транспортируют липопротеиды — комплексы из белков и жиров.
Существует несколько типов липопротеидных комплексов разной плотности, определяющих структуру холестерина в организме:
- ЛПНП — низкой плотности — 70%;
- ЛПОНП — очень низкой плотности — 9-10%;
- ЛПВП — высокой плотности — 20-24%.
Липопротеиды низкой плотности получили название вредного или плохого холестерина. Их источником служат только животные жиры. ЛПНП обеспечивают доставку холестерина в клетки, испытывающие потребность в нем, пополняют их витаминами, оказывают нейтрализующее действие на токсины.
Наш организм нуждается в плохом холестерине, который поддерживает функционирование иммунной системы, в том числе защищает от рака.
Одновременно с этим ЛПНП — причина появления откладывающихся на стенках сосудов бляшек, способных вызвать их закупорку (атерому).
В результате развивается атеросклероз и ряд сопутствующих патологий: заболевания периферических артерий, ишемические атаки, стенокардия, инсульт, инфаркт. Вызванные атеромой недуги приводят к ухудшению здоровья и чаще всего становятся причиной смерти.
Липопротеиды высокой плотности синтезирует печень. Их источником служат необходимые человеку жиры растительного происхождения.
Строение ЛПВП отличается от ЛПНП. Они оказывают противоатеросклеротическое действие, изымая из стенок клеток ЛПНП и доставляя их в печень для переработки и выведения из организма. В результате уменьшается толщина бляшки, снижается риск развития атеросклероза.
Ожирение, сахарный диабет, гепатоз печени — факторы, повышающие уровень вредного холестерина и уменьшающие уровень полезного.
Употребление в пищу некоторых продуктов помогает оптимизировать соотношение компонентов холестерина в крови:
- Морковь, топинамбур, сельдерей, капуста, свекла, отруби, зелень, цитрусовые, груши, яблоки, содержащие нерастворимую клетчатку;
- Фитостеролы, снижающие уровень ЛПНП: зерновые, тыква, баклажаны, кабачки, имбирь, гибискус, кунжут, земляника;
- Бобовые;
- Морская рыба, рыбий жир, кукурузное, оливковое, горчичное масло;
- Красный рис;
- Авокадо и масло этого плода;
- Лук, чеснок.
Источник
Холестерин и его функции в организме
Холестери́н (др.-греч. χολή — жёлчь и στερεός — твёрдый) — органическое соединение, природный полициклический липофильный спирт, содержащийся в клеточных мембранах всех животных и человека. Холестерин в составе клеточной плазматической мембраны придает ей определённую жёсткость за счёт увеличения плотности «упаковки» молекул фосфолипидов. Таким образом, холестерин — стабилизатор текучести плазматической мембраны. Холестерин открывает цепь биосинтеза стероидных половых гормонов (эстрогены, прогестерон, тестостерон) и кортикостероидов (кортизол, альдостерон), служит основой для образования желчных кислот и витаминов группы D, участвует в регулировании проницаемости клеток и предохраняет эритроциты крови от действия гемолитических ядов.
Холестерин бывает двух видов: низкой плотности (ЛПНП) и высокой плотности (ЛПВП). Большое содержание ЛПВП в крови характерно для здорового организма, поэтому часто эти липопротеиды называют «хорошими». Высокомолекулярные липопротеиды хорошо растворимы и не склонны к выделению холестерина в осадок, и тем самым защищают сосуды от атеросклеротических изменений (то есть не являются атерогенными).
Уровень холестерина в крови измеряется либо в ммоль/л (миллимоль на литр — единица, действующая в РФ) либо в мг/дл (миллиграмм на децилитр, 1 ммоль/л равен 38,665 мг/дл). Идеально, когда уровень «плохих» низкомолекулярных липопротеидов ниже 2,586 ммоль/л (для лиц с высоким риском сердечно-сосудистых заболеваний — ниже 1,81 ммоль/л). Такой уровень, однако, у взрослых достигается редко. Если уровень низкомолекулярных липопротеидов выше 4,138 ммоль/л, рекомендуется использовать диету для снижения его ниже 3,362 ммоль/л (что может привести к депрессивным расстройствам, повышенному риску инфекционных и онкологических заболеваний. Если этот уровень выше 4,914 ммоль/л или упорно держится выше 4,138 мг/дл, рекомендуется рассмотреть возможность лекарственной терапии. Для лиц с высоким риском сердечно-сосудистых заболеваний эти цифры могут снижаться. Доля «хороших» высокомолекулярных липопротеидов в общем уровне холестерин-связывающих липопротеидов чем выше, тем лучше. Хорошим показателем считается, если он гораздо выше 1/5 от общего уровня холестерин-связывающих липопротеидов.
К факторам, повышающим уровень «плохого» холестерина, относятся:
- курение;
- избыточный вес или ожирение, переедание;
- гиподинамия или недостаточная физическая активность;
- неправильное питание с высоким содержанием трансжиров (содержащихся в частично гидрогенизированных жирах), высоким содержанием в пище углеводов (особенно легкоусваиваемых, вроде сладостей и кондитерских изделий), недостаточным содержанием клетчатки и пектинов, липотропных факторов, полиненасыщенных жирных кислот, микроэлементов и витаминов;
- застой жёлчи в печени при различных нарушениях работы этого органа;
- также некоторые эндокринные нарушения — сахарный диабет, гиперсекреция инсулина, гиперсекреция гормонов коры надпочечников, недостаточность гормонов щитовидной железы, половых гормонов.
В организме здорового человека в результате обменных процессов количество холестерина поддерживается на постоянном уровне. При этом некоторое его количество поступает в организм с продуктами питания, так называемый пищевой холестерин, а большая часть синтезируется в организме из жиров и углеводов. Прием холестерина в пределах суточной нормы (0,6 г) существенно не влияет на его уровень в крови. Холестерин преимущественно продуцируется в печени, причем его синтез находится в обратной зависимости от количества холестерина, поступающего с пищей. Повышенное потребление продуктов с высоким содержанием холестерина при нормальном липидном обмене снижает его выработку в организме. Однако, при длительном потреблении пищевого холестерина сверх дневной нормы его уровень в крови повышается. При нарушенном липидном обмене даже незначительное увеличение потребляемого с пищей холестерина приводит к повышению его уровня в крови. Нарушение липидного обмена может произойти при длительном несоблюдении правильного режима питания, при некоторых хронических заболеваниях, в результате изменения гормонального фона организма, от генетической предрасположенности и т.д. Наряду с тем, что холестерин относится к физиологически необходимым веществам, выполняющим жизненно важные функции в организме, он также является основным фактором развития атеросклероза.
К продуктам с высоким содержанием холестерина относятся яичный желток, говяжий жир, мозги животных, печень, почки, икра, масло, сметана и другие жирные молочные продукты. При нарушении липидного обмена следует сократить потребление продуктов с высоким содержанием холестерина, особенно больным атеросклерозом и ишемической болезнью сердца, а также людям пожилого возраста. Исключение составляют яйца и молочные жиры, содержащие лицетин. Благодаря содержанию в нем фосфора и холина, лецитин является биологическим антагонистом холестерина, он способствует улучшению процессов обмена холестерина в организме и препятствует возникновению атеросклероза. Здоровым людям не следует строго соблюдать бесхолестериновые диеты. Пища, даже с высоким содержанием холестерина, потребляемая в умеренных количествах, не может вызвать серьезных отрицательных последствий. Но и перегружать организм избыточным потреблением продуктов с высоким содержанием холестерина тоже нельзя.
Подводя итоги можно сделать вывод, что холестерин — это сложное и важное вещество, ответственное за выполнение широкого спектра функций в организме. Поэтому, здоровый образ жизни, правильное питание, отказ от табакокурения и чрезмерного употребления алкоголя, борьба со стрессом и позитивный настрой помогут контролировать соотношение липопртеинов в организме, укрепляя естественным образом наше здоровье и долголетие.
Информация подготовлена врачом по гигиеническому воспитанию ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Калининградской области» Деревягиной В.А.
Источник
ХОЛЕСТЕРИН — Большая Медицинская Энциклопедия
ХОЛЕСТЕРИН (греческий chole желчь + stereos твердый; синоним холестерол) — 3-β-гидроксихолест-5-ен, C27H46O, важнейший в биологическом отношении представитель стеринов. Холестерин является источником образования в организме млекопитающих желчных кислот (см.), кортикостероидов (см.), половых гормонов (см.), витамина D3 (см. Кальциферолы.), таким образом, физиологическая функция холестерина чрезвычайно многообразна. Холестерину отводят одну из главных ролей в развитии атеросклероза (см.), в соответствии с современной точкой зрения гиперхолестеринемия (см.) относится к ведущим этиологическим факторам его развития. Однако корреляция между содержанием холестерина в крови и степенью выраженности атеросклероза у человека обнаруживается не всегда. В патологии человека устойчивую гиперхолестеринемию обычно связывают с длительным нарушением холестеринового обмена (см.), в том числе генетически обусловленным. Повышение концентрации холестерина в крови обычно наблюдают при сахарном диабете, гипотиреозе, подагре, ожирении, гипертонической болезни, при некоторых заболеваниях печени, остром нарушении мозгового кровообращения и др. Однако генез гиперхолестеринемии при всех этих патологических состояниях неодинаков. Пониженное содержание холестерина отмечают при ряде инфекционных болезней, острых и хронических заболеваниях кишечника, гипертиреозе, выраженной сердечной недостаточности с застоем крови в печени и др. (см. Гипохолестеринемия).
Холестерин был описан в 1789 году французским химиком Фуркруа (A. F. Fourcroy) как главный составной компонент желчных камней человека. В 1816 году другой французский химик Шеврель (М. E. Chevreul) впервые назвал открытое Фуркруа соединение холестерином. Строение холестерина было окончательно установлено в 30-х годов 20 века, тогда же был осуществлен и его полный химический синтез.
Молекулярный вес (масса) холестерина составляет 386,66; его молекула состоит из четырех циклов, жестко связанных между собой и образующих циклопентанпергидрофенантреновое ядро, и алифатической цени при 17-м углеродном атоме (C17), обладающей небольшой подвижностью. В положении C3 молекулы холестерина имеется гидроксильная группа, а в положении C5—C6 двойная связь. Все шестиуглеродные циклы холестерина находятся в конфигурации кресла и в транс-сочленении, между собой. Общая длина молекулы холестерина 2,2 нм, площадь поверхности около 3,8 нм2.
Из безводных растворителей холестерин кристаллизуется в виде бесцветных игл, а из водного спирта — в виде жемчужных пластинок (моногидрат холестерина);t°пл 149,5—150°, относительная плотность d418 1,052, удельное вращение [a]D —39° (в хлороформе). Холестерин нерастворим в воде (при 20° в 100 мл воды растворяется всего лишь 80—150 мкг холестерина), однако он относительно легко растворяется в ацетоне, спирте, эфире и других органических растворителях. Холестерин хорошо растворим в животных и растительных жирах (маслах), а также в смеси полярных и неполярных органических растворителей.
Из химических свойств холестерина важное биологическое значение имеет его способность образовывать сложные эфиры с кислотами. Большая часть эфиров холестерина в организме человека и других млекопитающих образована высшими жирными кислотами (см.), содержащими в своей цепи 16—20 углеродных атомов. Гидроксильная группа в молекуле холестерина может окисляться в кетогруппу, что происходит, например, при образовании стероидных гормонов (см.). Благодаря подвижности водородного атома при С7 легко образуются окисленные продукты холестерина: 7-гидрокси- и 7-кетохолестерины. Один из них 7-альфа-гидроксихолестерин является важнейшим промежуточным продуктом на пути окисления холестерина в желчные кислоты в печени.
Другим важным химическим свойством холестерина, широко используемым для его аналитического определения, является его способность образовывать интенсивно окрашенные продукты при взаимодействии с сильными кислотами (см. Кислоты и основания) в неводных растворителях: с серной кислотой в уксусном ангидриде или в смеси уксусная кислота — хлороформ (см. Либерманна — Бурхарда реакция), с серной кислотой в хлороформе (реакция Сальковского), с хлористым цинком и хлористым ацетилом в хлороформе (реакция Чучаева), с хлорным железом и серной кислотой в уксусной кислоте (реакция Липшютца). Окрашенные продукты образует как сам холестерин, так и его эфиры, а также и другие стерины, содержащие в 5 —6-м положении двойную связь. Особенностью холестерина является его способность к образованию малорастворимых комплексов с различными кислотами, например, щавелевой, трихлоруксусной, и неорганическими солями — хлористым кальцием, хлористым литием и особенно с полиеновыми антибиотиками (см.) и растительными сапонинами (см.). Комплексообразование холестерина при взаимодействии с полиеновыми антибиотиками лежит в основе действия последних на дрожжи и дрожжеподобные организмы, содержащие в своей оболочке стерины (см.). Образование комплекса с дигитонином используется для раздельного определения свободного (неэтерифицированного) и этерифицированного холестерина: этот комплекс образует только свободный холестерин.
В теле взрослого человека, по данным химического анализа, находится около 140 г холестерина (примерно 0,2% веса тела); по данным радио-изотопных исследований, содержание холестерина значительно выше (200—350 г). В отдельных органах и тканях человека содержатся следующие количества холестерина (в мг на 1 г сырой ткани): кора надпочечников — 100; мозг и нервная ткань — 20; сосудистая стенка — 5; печень, почки, селезенка, костный мозг, кожа — 3; соединительная ткань — 2; скелетная мышца — 1. Неэтерифицированный холестерин преимущественно входит в состав клеточных мембран и в миелиновые оболочки. Ткани мозга, желчь и эритроциты содержат только неэтерифицированный холестерин; в скелетных мышцах содержится 93% неэтерифицированного и 7% этерифицированного холестерина, а надпочечники, напротив, содержат 83% этерифицированного и 17% неэтерифицированного холестерина. В плазме крови человека примерно две трети холестерина этерифицировано.
Каждая клетка в организме млекопитающих содержит холестерин и нуждается в нем для поддержания формы (так называемая функция клеточного «скелета»). Входя в состав клеточных мембран, неэтерифицированный холестерин вместе с фосфолипидами (см. Фосфатиды) обеспечивает избирательную проницаемость клеточной мембраны для веществ, входящих в клетку и выходящих из нее. Вместе с фосфолипидами холестерин регулирует активность мембранно-связанных ферментов путем изменения вязкости мембраны и модификации вторичной структуры ферментов.
Холестерин образует комплексы с некоторыми белками, особенно с теми, молекулы которых содержат большое количество остатков аргинина (см.) и лизина (см.). В присутствии фосфолипидов способность холестерина образовывать комплексы с белками возрастает. С некоторыми фосфолипидами, например, с лецитином (см.), холестерин непосредственно образует комплексы, которые в водной среде дают мицеллярные растворы; при обработке таких растворов ультразвуком получаются липосомы. Характерно, что в животном организме всюду, где встречается холестерин, ему сопутствуют фосфолипиды. Эфиры холестерина находятся внутри клетки и могут рассматриваться как его запасная форма. Их гидролиз по мере надобности осуществляется при участии лизосомной холестеринэстеразы (см.).
Содержание холестерина в плазме крови человека зависит от возраста: наиболее низко оно у новорожденных (65 — 70 мг/ 100 мл), к 1 году жизни концентрация холестерина увеличивается более чем вдвое и достигает примерно 150 мг/100 мл, к 7—8 годам содержание холестерина в плазме крови возрастает всего лишь на 10—15 мг/100 мл, оставаясь постоянным до 13—14 лет, после чего несколько снижается. С 18 — 20 лет наступает постепенное, но неуклонное повышение концентрации холестерина в плазме крови до некоторой постоянной величины, продолжающееся до 50 лет у мужчин и до 60—65 лет у женщин. В высокоразвитых странах Европы и Америки, а также в Австралии средняя концентрация холестерина в плазме крови мужчин 40—60 лет составляет 205—220 мг/100 мл, а. в плазме крови женщин того же возраста 195 — 235 мг/’100 мл.
Содержание холестерина в эритроцитах составляет 120 —140 мг/100 мл и у здоровых людей не зависит от его концентрации в плазме крови.
Установлено, что в плазме крови человека и животных весь холестерин находится в составе липопротеидных комплексов (см. Липопротеиды), с помощью к-рых и осуществляется его транспорт. У взрослого человека примерно 67 — 70% холестерина плазмы крови находится в составе липопротеидов низкой плотности (ЛПНП), 9 — 10% — в составе липопротеидов очень низкой плотности (ЛПОНП) и 20 — 24% — в составе липопротеидов высокой плотности (ЛПВГ1). Сходное распределение характерно и для животных , восприимчивых к развитию атеросклероза, — обезьян, свиней, кроликов, морских свинок, голубей и др. Напротив, у животных, устойчивых к развитию атеросклероза,— собак, кошек, сусликов, норок, песцов, енотов и др., большая часть холестерина плазмы крови находится в ЛПВП, обладающих антиатерогенным действием.
Другие внеклеточные жидкости содержат следующие количества холестерина (мг/100 мл): желчь — 390; плазма спермы — 80; секрет предстательной железы — 80; лимфа — 25; молоко — 20; синовиальная жидкость — 7; слюна — 5; цереброспинальная жидкость — 0,4; моча — 0,2.
Для количественного определения холестерина в плазме (сыворотке) крови используют методы, основанные на приведенных выше цветных реакциях (предложено свыше 400 вариантов таких методов). Наиболее часто используются методы, основанные на реакции Либерманна — Бурхарда и реакции Липшютца. Методы определения холестерина подразделяются на одноступенчатые — без предварительного экстрагирования холестерина из плазмы (сыворотки) крови — и многоступенчатые, включающие экстрагирование холестерина, а в ряде методов омыление (см.) эфиров холестерина, осаждение неэтерифицированного холестерина дигитонином и затем уже проведение цветной реакции. К одноступенчатым методам относится ускоренный метод Ильки (см. Ильки метод), а также метод Мирского — Товарека, основанный на образовании холестерином окрашенного продукта в растворе ледяной уксусной кислоты и уксусного ангидрида при добавлении серной и сульфосалициловой кислот. Одноступенчатые методы просты в исполнении, но дают завышенные результаты. Из многоступенчатых методов в клин, практике широко применяется метод Абелль и сотр. (см. Абелля метод), включающий предварительное экстрагирование холестерина из плазмы (сыворотки) петролейным эфиром, методы Левченко и Зигельгардта — Смирновой, при которых холестерин экстрагирует-с я хлороформом, микрометод Покровского (см. Покровского микрометоды), предусматривающий использование для экстрагирования спиртоэфирной смеси. К этой группе методов относятся также метод Раппопорта — Энгельберга и метод Григо. Одновременное определение общего и свободного холестерина проводится с помощью многоступенчатых методов с использованием дигитонина для осаждения свободного холестерина (см. Балаховского метод). Автоматические методы определения холестерина на приборах Technicon, Abbot и др. тоже основаны на образовании холестерином окрашенных продуктов.
Для определения холестерина применяют также ферментативный метод, основанный на окислении холестерина в присутствии холестериноксидазы (холестеролоксидазы; КФ 1.1.3.6) и определении количества образующейся перекиси водорода, а также газохроматографическое определение (см. Хроматография). Эффективное разделение холестерина и его эфиров достигается с помощью хроматографических методов, в частности хроматографии в тонком слое.
В целом определение холестерина различными методами дает неоднозначные результаты. Арбитражным является метод Абелль и сотр.
В клинике стало принятым рассчитывать величину отношения холестерина атерогенных липопротеидов к холестерину антиатерогенных липопротеидов. Одно из таких отношений — так называемый холестериновый коэффициент атерогенности — рассчитывается на основании определения концентраций общего холестерина и холестерина липопротеидов высокой плотности:
К = (Х — Х*ЛПВП) / Х*ЛПВП
где X — концентрация холестерина, Х*ЛПВП — концентрация холестерина липопротеидов высокой плотности. Это отношение является идеальным у новорожденных (не более 1), у лиц 20—30 лет его величина колеблется от 2 до 2,8, у лиц старше 30 лет без клинических признаков атеросклероза она находится в пределах 3—3,5, а у лиц с ишемической болезнью сердца превышает 4, достигая нередко 5—6 и выше. Этот коэффициент как показатель развития атеросклероза является более чувствительным, чем холестерин-лецитиновый показатель (отношение концентрации холестерина к концентрации лецитина в плазме крови), который одно время широко применялся в клинике.
Библиогр.: Биохимические методы исследования в клинике, под ред. А. А. Покровского, сА 18, М., 1969; Физер Л и Физер М. Стероиды, пер. с англ., М., 1964; Chevreul М. Е. Note sur le sucre de diabetes, Ann. Chim. (Paris), t. 95, p. 319, 1815; My ant N. The biology of cholesterol and related steroids, L., 1981
A. H. Климов, Д. В. Иоффе.
Источник