Заряд молекулы холестерина

О холестерине замолвите слово

Кандидат биологических наук Анна Шаланда,
интернет-журнал «Коммерческая биотехнология»

  • 13 Нобелевских премий
  • Без вины виноватый?
  • Вся правда о нем
  • Пути холестерина
  • Эх, прокачусь!
  • Еще один подозреваемый
  • Медвежья услуга
  • «Судьба всякой истины — сначала быть осмеянной, а потом уже признанной»

Эх, прокачусь!

Будучи гидрофобным соединением, холестерин нерастворим в воде и плазме крови. Он может переноситься с током крови только в составе так называемых транспортных форм — липопротеидов (белково-липидных комплексов), которые представляют собой сферические частицы, имеющие электрический заряд (рис. 1). Наружный (гидрофильный) слой образуют белки-апопротеины (или просто «апо»), а ядро составляют триглицериды (попросту говоря, жиры) и холестерин (гидрофобный слой). Получаются липосомы — мембранные микрокапсулы, которые могут путешествовать по кровеносным сосудам, перенося в себе холестерин (в одной капсуле может находиться до 1500 молекул холестерина).

Выделяют пять основных классов липопротеидов, отличающихся по размеру, плотности, подвижности при электрофорезе, содержанию холестерина и триглицеридов и составу апопротеидов:
ХМ — хиломикроны, а также
ЛПОНП — липопротеиды очень низкой плотности,
ЛППП — липопротеиды промежуточной плотности,
ЛПНП — липопротеиды низкой плотности и
ЛПВП — липопротеиды высокой плотности.

Остановимся на краткой характеристике классов липопротеидов, их метаболизме и роли в обмене холестерина (рис. 2). Это послужит лучшему понимаю их роли в патогенезе атеросклероза и может быть веским аргументом в реабилитации холестерина.

ХМ — самые крупные липопротеидные частицы — транспортируют экзогенные (пищевые) жиры и холестерин из кишечника в печень и периферические ткани. Они образуются в эндоплазматическом ретикулуме кишечника, секретируются в лимфу и затем через грудной проток попадают в кровь. Период полужизни ХМ составляет 5–20 минут. Плотность — менее 0,95 г/мл, диаметр частицы — 800–5000 ангстрем.

ЛПОНП (их называют также пре-бета-липопротеидами) являются транспортной формой эндогенных триглицеридов, на их долю приходится около 50–70% массы всех липопротеидных частиц. Печень может секретировать как крупные, так и мелкие липопротеиды, богатые триглицеридами, с плотностью от ЛППП (их плотность — менее 1,006 г/мл, диаметр частицы — 300–800 ангстрем) до ЛПОНП (1,006–1,019 г/мл, 250–350 ангстрем).

ЛПНП (их называют также бета-липопротеидами) являются основным переносчиком эндогенного холестерина в крови (около 70% общего холестерина плазмы). Плотность — 1,019–0,063 г/мл, диаметр частицы — 180–280 ангстрем.

Липидное ядро ЛПНП почти полностью состоит из эфиров холестерина. Период полужизни ЛПНП в крови — 2,5 дня. За это время до 75% из них захватывается клетками печени, а остальные 25% попадают в другие органы. Для того чтобы холестерин попал в печень, ее клетки должны «выхватить» ЛПНП из кровяного русла. Для этого на поверхности каждой частицы находятся сигнальные апобелки, а на поверхности клетки-захватчицы — соответствующие им рецепторы. Общее количество рецепторов ЛПНП на поверхности одной клетки может достигать 40 000 и более. Рецепторы имеют высокое сродство к ЛПНП и прочно связывают их даже при концентрации 1 молекула на 1 млрд молекул воды.

Метаболизм ЛПНП идет двумя путями. Первый путь — связывание с апо-В/Е-рецепторами печени, клеток надпочечников и периферических клеток, включая гладкомышечные клетки и фибробласты. В норме рецептор-опосредованным путем из кровеносного русла удаляется около 75% ЛПНП. После проникновения в клетку частицы ЛПНП распадаются и высвобождают свободный холестерин. При избытке внутриклеточного холестерина он через взаимодействие с геном рецептора ЛПНП подавляет синтез рецепторов к ЛПНП и, наоборот, при низком уровне внутриклеточного холестерина синтез рецепторов к ЛПНП возрастает.

Альтернативный путь метаболизма частиц ЛПНП — окисление. Перекисно-модифицированные ЛПНП слабо распознаются апо-В/Е-рецепторами, но быстро распознаются и захватываются так называемыми скэвенджерами (англ. scavenger — мусорщик) — рецепторами макрофагов. Этот путь катаболизма (распада) ЛПНП, в отличие от рецептор-зависимого пути, не подавляется при увеличении количества внутриклеточного холестерина. Продолжение этого процесса приводит к превращению макрофагов в переполненные эфирами холестерина пенистые клетки — компоненты жировых пятен. Последние являются предшественниками атеросклеротической бляшки, и за это липопротеиды низкой плотности считают «плохими» липопротеидами.

ЛПВП — самые мелкие липопротеидные частицы (плотность — 1,125–1,21 г/мл, диаметр частицы — 50-90 ангстрем). Их также называют альфа-липопротеидами. На их долю приходится 20-30% общего холестерина крови, но из всех липопротеидов именно эти частицы содержат наибольшее количество фосфолипидов и белка. Основная функция ЛПВП — обеспечение обратного транспорта холестерина, то есть возвращение холестерина из периферических тканей в печень для дальнейшего распада.

Липопротеиды различаются по участию в атерогенезе — то есть по степени причастности к возникновению атеросклероза. Атерогенность липопротеидов частично зависит от размера частиц. Самые мелкие липопротеиды, такие как ЛПВП, легко проникают в стенку сосуда, но так же легко ее покидают, не вызывая образования атеросклеротической бляшки. За это их и называют «хорошими» липопротеидами. ЛПНП, липопротеиды промежуточной плотности и мелкие ЛПОНП достаточно малы, и в случае окисления легко задерживаются в сосудистой стенке. ЛПНП — наиболее атерогенные липопротеиды крови.

Читайте также:  Холестерин к чему он приводит

Но изучение полиморфизма липопротеидов и их роли в формировании атеросклероза на этом не закончились. В последнее время идентифицирован еще и класс липопротеидов А. В структурном отношении они идентичны ЛПНП, но содержат дополнительный апо-протеин — апо А, связанный дисульфидным мостиком с апо-В-100. Имеются сообщения о содержании в липопротеидах апо-белка Е. Более того, выделяются его изоформы — 1, 2, 3 и 4, при этом с изоформой Е2 связывают нормальный путь проникновения в клетку холестерина, а с появлением изоформы Е4 — повышение риска развития атеросклероза. И, наконец, выделяют липопротеид а-малое, с которым связывают наиболее агрессивное течение атеросклероза, причем изменения в содержании этого липопротеида, указывающие на активность атеросклеротического процесса, могут появляться на фоне нормального уровня холестерина и триглицеридов.

Холестерин, связанный с атерогенными липопротеидами крови, стали называть «плохим», а с неатерогенными липопротеидами — «хорошим». Это послужило платформой для рекомендаций по снижению концентрации «плохого» холестерина, стало стратегической целью профилактики атеросклероза и основной задачей диетического и медикаментозного вмешательства.

Казалось, что исследования ученых, проведенные на самом современном молекулярном уровне, выстроили четкую схему формирования атеросклероза как результата нарушения липидного обмена. Эту гипотезу, на первый взгляд, подтверждали и результаты лечения антиатеросклеротическими препаратами, мишенью которых был холестерин. Препараты, воздействующие на различные звенья липидного обмена, уменьшали частоту осложнений атеросклероза, предупреждали его дальнейшее развитие. В который раз казалось, что проблема атеросклероза решена. Но остались вопросы, ответов на которые не было. Их довольно много, и прежде всего — почему атеросклероз развивается у лиц с нормальным содержанием холестерина в крови, а нередко и при низком его содержании?

Источник: elementy.ru

Холестерин

Содержание

Холестерин, триглицериды и фосфолипиды [ править | править код ]

В организме существуют три основных вида жира: триглицериды, холестерин и фосфолипиды.


Триглицериды — нейтральные — хранятся в жировой ткани и мышцах. Небольшой процент жировых веществ присутствует в крови, циркулируя в виде свободных жирных кислот, которые выделились из триглицеридов в результате химической реакции. Из трех названных видов триглицериды вовлечены в процесс выработки энергии больше других. Научные наблюдения, проведенные среди культуристов, показали, что триглицериды, включая те, что находятся в мышечной ткани, служат важным источником энергии во время интенсивной силовой тренировки. Последняя помогает не только наращивать мышечную массу, но и сжигать подкожный жир.

Холестерин — природный жирный (липофильный) спирт, содержащийся в клеточных мембранах всех животных организмов. Около 1,5-2,5 г в сутки (80%) холестерина вырабатывается самим организмом (в основном печенью), остальные 20% Поступают с пищей. В организме находится 80% свободного и 20% связанного холестерина. Холестерин в составе клеточной плазматической мембраны играет роль модификатора бислоя, придавая ему определенную жесткость за счет увеличения плотности «упаковки» молекул фосфолипидов. Таким образом, холестерин — стабилизатор текучести плазматической мембраны.

Холестерин открывает цепь биосинтеза стероидных половых гормонов и кортикостероидов, служит основой для образования желчных кислот и витаминов группы D, участвует в регулировании проницаемости клеток и предохраняет эритроциты крови от действия гемолитических ядов.

Поскольку холестерин плохо растворим в воде, в чистом виде он не может доставляться к тканям организма при помощи основанной на воде крови. Вместо этого холестерин в крови находится в виде хорошо растворимых комплексных соединений с особыми белками-транспортерами, так называемыми аполипопротеинами. Такие комплексные соединения называются липопротеинами.

Причиной накопления излишнего холестерина в большей степени является излишнее образование одной из его фракций — липопротеина низкой плотности (вместо липопротеина высокой плотности) и замедленное его выведения, чему способствуют различные диетические и наследственные факторы, в том числе недостаточное потребление ненасыщенных жирных кислот и белков, богатых необходимыми для синтеза липопротеидов, аминокислотами. Точные причины повышения уровня холестерина до сих пор не установлены.

Холестерин — это воскообразная светлая плотная масса, которая бывает двух видов. Первый можно назвать «холестерином в крови», а второй — «холестерином в пище». Являясь важным фактором хорошего здоровья, кровяной холестерин — это составная часть клеточных мембран.

Он участвует в производстве гормонов, витамина D и желчи (вещества, необходимого для усвоения жира). Поскольку наш организм способен вырабатывать холестерин из жира, углеводов или белка, вам не требуется снабжать его им с пищей.

Когда вы едите продукты, содержащие холестерин, он расщепляется на более мелкие компоненты, которые затем будут использованы для образования различных жиров, белков и других необходимых для организма веществ. Холестерин, потребляемый с пищей, не становится тем его видом, который содержится в крови. Хотя сокращать потребление продуктов с высоким содержанием холестерина важно, еще важнее снижать долю насыщенных жиров (тех, которые находятся в основном в продуктах животного происхождения): ведь печень производит кровяной холестерин именно из них. Чем большее количество насыщенных жиров вы потребите, тем больше холестерина образует ваша печень.

Читайте также:  Таблица вредных продуктов при холестерине

Когда она производит большие количества холестерина, его излишки циркулируют в крови и откладываются на внутренних стенках артерий, образуя так называемые бляшки. Проблемы начинаются, когда последние разрастаются, сужая просвет артерии и препятствуя притоку крови. Сердечный приступ происходит, когда приток крови к сердечной мышце нарушен в течение долгого времени: тогда часть этой мышцы начинает отмирать.

Таким образом, повышенное количество холестерина в крови является главным фактором риска развития сердечных заболеваний. Но во многих случаях его можно контролировать с помощью упражнений и здоровой диеты.

Повышенный холестерин в крови принято считать неблагоприятным фактором для здоровья, однако новое исследование американских специалистов из университетов Техаса и Кентукки показало, что повышенный холестерин может поспособствовать долголетию человека. [1]

Источник: sportwiki.to

Биологическая роль холестерина

Биологическая роль холестерина состоит в создании условий для нормального липидного и углеводного обмена. Компонент является ответственным за трансформацию жиров, преобразование их материала, необходимого для получения энергии.

Особенности молекулы

Расположение молекулы имеет свои особенности

Во многом биологическая роль холестерина зависит от строения вещества. Холестериновая молекула включает в себя следующие элементы:

  • Нерастворимое стероидное ядро.
  • Нерастворимая боковая цепь.
  • Растворимая гидроксильная группа.

Такая двойственность свойств молекулы позволяет гарантировать ее полярность, способность создавать мембраны клеток. Расположение молекулы также имеет свои особенности. Она состоит из двух рядов. Во внутренней стороне находятся гирофобные части, на внешней – гидроксильные группы. Благодаря такому расположению мембрана обладает гибкостью, текучестью, избирательной проницаемостью.

Зачем нужен холестерин?

Биологическая роль холестерина довольно велика. Вещество выполняет несколько функций, имеющих большое значение для здоровья. При их нарушении возникают патологические изменения в организме.

Функциональность холестерола заключается в следующем:

  1. Участие в создании клеточных мембран, придании им упругости и эластичности.
  2. Обеспечение избирательной проницаемости тканей.
  3. Содействие в выработке гормонов.
  4. Воздействие на производство витамина D и желчных кислот.

Отличительная черта вещества заключается в его нерастворимости в воде в чистом виде. Поэтому транспорт холестерина по кровеносной системе производится с помощью специальных соединений, которые называются липопротеидами.

Чтобы общий холестерол приносил пользу организму, его количество в крови должно соответствовать норме. Холестериновый показатель жиров не должен превышать следующие значения:

  • От 1,92 до 4,51 ммоль/л у женщин.
  • От 2,25 до 4,82 ммоль/л у мужчин.

При этом концентрация ЛПНП не должна превышать 3-3,35 ммоль/л, ЛПВП – 1 ммоль/л, триглицеридов – 1 ммоль/л. Отклонения от норм свидетельствуют о сбоях в функционировании организма, поэтому требуется проведение обследования.

Производство липидов

Роль печени в обмене холестерина велика

Подавляющая часть холестерина производится организмом. В этом процессе принимают участие печень, почки и надпочечники, половые железы, кишечник. Благодаря деятельности этих органов организм получает 80% холестерола. Остальная часть вещества проникает вместе с продуктами питания.

Если рассматривать, какой орган отвечает за холестерин в большей степени, то это печень. Наибольшее количество этого вещества вырабатывается именно в ней. Поэтому роль печени в обмене холестерина велика.

В данный орган жиры поступают в форме эфиров. Затем там же они преобразовываются в липопротеиды низкой плотности, после чего проникают в кровеносную систему. Через кровь вещества поступают к мышечным и жировым тканям.

Выведение жиров из организма

В крови человека присутствуют липопротеиды высокой плотности, которые способны связывать свободный холестерол, устранять лишнее его содержание. После этого они доставляют жиры в печень, где они перерабатываются и выводятся из организма. Небольшая часть холестерина выходит вместе с каловыми массами.

Опасность нарушения обмена липидов

Холестерин играет важнейшую роль в обмене веществ. Когда в организме происходит нарушение обменного процесса липидов, чаще всего наблюдается повышение холестерина в крови. Такое состояние влечет за собой развитие атеросклеротической болезни.

Заболевание представляет собой формирование холестериновых бляшек в сосудистых просветах. Патология грозит человеку серьезными последствиями в виде инфаркта, инсульта, болезней почек и кровеносных сосудов.

Что влияет на развитие атеросклероза?

При выявлении атероскрелоза необходимо немедленное лечение

Развитие атеросклероза зависит от множества факторов. Ведущую роль во возникновении заболевания играет состояние стенок сосудов, наличие плохой наследственности и сбоев в обмене жиров. Выявляют болезнь чаще у людей среднего возраста – 40-45 лет. При этом мужчины страдают им гораздо чаще, чем женщины.

Факторами, способными содействовать в развитии атеросклероза, считают следующие:

  1. Наследственная предрасположенность.
  2. Неактивный образ жизни.
  3. Нарушения в метаболизме.
  4. Сбой в работе эндокринных органов.
  5. Неправильное питание.
  6. Нарушения нервной системы.
  7. Повышенное артериальное давление.
  8. Вредные привычки.
  9. Высокое содержание холестерина в организме.

Ведущая роль во возникновении заболевания отводится нарушению липидного обмена. С возрастом увеличивается риск его развития. Поэтому требуется регулярно проверять кровь на предмет повышенного холестерина.

Читайте также:  Что делать если повышенный холестерин в крови

При выявлении болезни необходимо немедленное лечение. Заниматься им самостоятельно категорически запрещается, следует строго соблюдать рекомендации врача. Для борьбы с повышенным холестерином применяют лекарственные препараты и корректируют образ жизни.

Опасен ли пониженный уровень холестерина?

Врачи рекомендуют регулярно сдавать кровь для оценки концентрации жиров в организме.

Везде говорят только о повышенном холестерине в крови и его вреде для организма. Но никто не задумывается о том, что низкий уровень жиров тоже способен негативно сказываться на состоянии здоровья человека. В случае понижения показателя крови пациент сталкивается со значительным ухудшением общего самочувствия, чувством слабости, быстрой утомляемостью. Все это приводит к снижению качества жизни.

Длительное отклонение уровня холестерина в сторону уменьшения способно также вызывать развитие следующих патологий:

  • Депрессивное состояние.
  • Сбой в работе половых органов.
  • Проблемы с зачатием ребенка.
  • Набор избыточной массы тела.
  • Остеопороз.
  • Болезни кишечника.
  • Гипертиреоз.
  • Сахарный диабет.
  • Геморрагический инсульт.
  • Дефицит витаминов.

Таким образом, биологическая роль холестерина в организме человека довольно велика. Но чтобы он приносил пользу, его количество всегда должно находиться в норме. Любое отклонение в сторону повышения или снижения способно привести к неблагоприятным последствиям для здоровья человека.

Доктора настоятельно рекомендуют людям регулярно сдавать кровь для оценки концентрации жиров в организме.

Источник: musizmp3.ru

СТЕРОИДЫ

Все рассмотренные липиды принято называть омыляемыми, поскольку при их щелочном гидролизе образуются мыла. Однако имеются липиды, которые не гидролизуются с освобождением жирных кислот. К таким липидам относятся стероиды. Стероиды – широко распространенные в природе соединения. Они часто обнаруживаются в ассоциации с жирами. Их можно отделить от жира путем омыления (они попадают в неомыляемую фракцию). Все стероиды в своей структуре имеют ядро, образованное гидрированным фенантреном (кольца А, В и С) и циклопентаном (кольцо D):

Рис. 6.2. Обобщенное стероидное ядро.

К стероидам относятся, например, гормоны коркового вещества надпочечников, желчные кислоты, витамины группы D, сердечные гликозиды и другие соединения. В организме человека важное место среди стероидов занимают стерины (стеролы), т.е. стероидные спирты. Главным представителем стеринов является холестерин (холестерол).

Ввиду сложного строения и асимметрии молекулы стероиды имеют много потенциальных стереоизомеров. Каждое из шестиуглеродных колец (кольца А, В и С) стероидного ядра может принимать две различные пространственные конформации – конформацию «кресла» либо «лодки».

В природных стероидах, в том числе и в холестерине, все кольца в форме «кресла» (рис. 6.2), что является более устойчивой конформацией. В свою очередь по отношению друг к другу кольца могут находиться в цис- или транс-положениях.

Холестерин. Как отмечалось, среди стероидов выделяется группа соединений, получивших название стеринов (стеролов). Для стеринов характерно наличие гидроксильной группы в положении 3, а также боковой цепи в положении 17. У важнейшего представителя стеринов – холестерина – все кольца находятся в транс-положении; кроме того, он имеет двойную связь между 5-м и 6-м углеродными атомами. Следовательно, холестерин является ненасыщенным спиртом:

Кольцевая структура холестерина отличается значительной жесткостью, тогда как боковая цепь – относительной подвижностью. Итак, холестерин содержит спиртовую гидроксильную группу при С-3 и разветвленную алифатическую цепь из 8 атомов углерода при С-17. Химическое название холестерина 3-гидрокси-5,6-холестен. Гидроксильная группа при С-3 может быть этерифицирована высшей жирной кислотой, при этом образуются эфиры холестерина (холестериды).

Каждая клетка в организме млекопитающих содержит холестерин. Находясь в составе мембран клеток, неэтерифицированный холестерин вместе с фосфолипидами и белками обеспечивает избирательную проницаемость клеточной мембраны и оказывает регулирующее влияние на состояние мембраны и на активность связанных с ней ферментов. В цитоплазме холестерин находится преимущественно в виде эфиров с жирными кислотами, образующих мелкие капли – так называемые вакуоли. В плазме крови как неэтерифицированный, так и этерифицированный холестерин транспортируется в составе липопротеинов.

Холестерин – источник образования в организме млекопитающих желчных кислот, а также стероидных гормонов (половых и кортикоидных). Холестерин, а точнее продукт его окисления – 7-дегидрохолестерин, под действием УФ-лучей в коже превращается в витамин D3. Таким образом, физиологическая функция холестерина многообразна.

Холестерин находится в животных, но не в растительных жирах. В растениях и дрожжах содержатся близкие по структуре к холестерину соединения, в том числе эргостерин.

Эргостерин – предшественник витамина D. После воздействия на эрго-стерин УФ-лучами он приобретает свойство оказывать противорахитное действие (при раскрытии кольца В).

Восстановление двойной связи в молекуле холестерина приводит к образованию копростерина (копростанола). Копростерин находится в составе фекалий и образуется в результате восстановления бактериями кишечной микрофлоры двойной связи в холестерине между атомами С5 и С6.

Указанные стерины в отличие от холестерина очень плохо всасываются в кишечнике и потому обнаруживаются в тканях человека в следовых количествах.

Источник: www.xumuk.ru