Biosyntéza cholesterolu

Biosyntéza cholesterolu umožňuje bunkám tela syntetizovať cholesterol z jednoduchých surovín v 18 krokoch. Táto biosyntéza prebieha primárne v pečeni a v črevných stenách. Dedičné metabolické ochorenia, ako je napríklad Tangierova choroba, môžu narušiť biosyntézu cholesterolu.

Čo je biosyntéza cholesterolu?

Ľudské telo produkuje svoj vlastný cholesterol v biochemickom procese v 18 rôznych krokoch. Tento proces je známy aj ako biosyntéza cholesterolu. Väčšinu celkového cholesterolu tvorí telo. Jedlom sa absorbuje iba minimálna frakcia.

Cholesterol je lipid, ktorý je nevyhnutný pre mnohé telesné funkcie. Napríklad v prípade syntézy steroidných hormónov závisí telo od cholesterolu. To isté platí pre rôzne skladovacie procesy a konštrukciu bunkových membrán.

Metabolická dráha biosyntézy cholesterolu umožňuje, aby všetky živé bytosti s bunkovým jadrom produkovali dôležitý lipid z jednoduchých prvkov. Produkcia cholesterolu v tele je regulovaná podľa potreby. Transformácia látok prebieha v cytosole a v endoplazmatickom retikule buniek. Transkripčné faktory regulujú procesy a ovplyvňujú biosyntézu pozitívne alebo negatívne.

Bloch a Lynen získali Nobelovu cenu v roku 1964 za výskum metabolizmu cholesterolu. Popják a Cornforth tiež významne prispeli k výskumu biosyntézy cholesterolu.

Funkcia a úloha

Ľudské telo produkuje okolo 700 miligramov cholesterolu každý deň v biosyntéze a okolo 150 gramov cholesterolu je zabudovaných do celého tela. Veľké množstvo lipidov sa nachádza predovšetkým v mozgu a nadobličkách. Cholesterol plní stabilizačné funkcie v bunkových membránach, a preto je dôležitým stavebným materiálom.

U ľudí sa biosyntéza cholesterolu uskutočňuje primárne v črevnej sliznici a pečeni. Zatiaľ čo mnoho buniek v tele dokáže syntetizovať cholesterol, pečeň stále tvorí väčšinu cholesterolu.

Pretože cholesterol v tele nemôže preniknúť hematoencefalickou bariérou do mozgu, mozog musí produkovať samotný cholesterol v centrálnom nervovom systéme. Cholesterol v mozgu tvorí okolo 24 percent celkového cholesterolu.

Výstupom syntézy cholesterolu je DMAPP, ktorý sa tvorí metabolickou cestou mevalonátu. Biosyntézu cholesterolu tvorí 18 medzistupňov. Pred syntézou telo syntetizuje acetyl-CoA. Tento proces sa uskutočňuje biosyntetickou cestou mevalonátu. Prostredníctvom HMG-CoA sa východiskový materiál acetyl-CoA premení na kyselinu mevalonovú. Konečné produkty biosyntetickej cesty mevalonátu sú dimetylallylpyrofosfát a izopentylpyrofosfát.

Skutočná biosyntéza cholesterolu sa začína až teraz. Dva konečné produkty biosyntetickej cesty meyalonátu sa kombinujú za vzniku geranylpyrofosfátu. Táto zlúčenina sa prevedie na farnezylpyrofosfát. Kondenzačná reakcia sa zúčastňuje dva farnezylpyrofosfáty a v priebehu tejto reakcie sa transformujú na skvalén. Z tohto sa vyrába (S) -2,3-epoxysqualén, ktorý sa premení na lanosterol. Lanosterol sa zúčastňuje demetylácie. Stáva sa tak 4,4-dimetyl-5a-cholesta-8,14,24-trien-3p-ol.

V tomto bode prebieha niekoľko oxidačných reakcií, ktoré vedú k vzniku 14-demetyllanosterolu. Konečné produkty oxidácie sa prevedú na zymosterón prostredníctvom karboxylátu zymosterolu. Nasleduje zníženie zymosterónu, čo vedie k zymosterolu. Cez 5a-Cholesta-7,24-dien-3p-ol sa získa 7-dehydrocholesterol. Pri hydrogenácii tohto produktu sa nakoniec vytvorí cholesterol.

Choroby a choroby

Pod názvom familiárna hypercholesterolémia sú známe rôzne dedičné choroby, ktoré ovplyvňujú metabolizmus cholesterolu. Bez ohľadu na stravu majú tieto poruchy za následok výrazne zvýšené hladiny cholesterolu v plazme. Ako sekundárne choroby sa môžu vaskulárne choroby a infarkty vyskytovať v ranom veku. Ochorenie je spôsobené poruchou génu, ktorý kóduje receptor LDL. V dôsledku tohto defektu je LDL receptor iba neúplne vyvinutý alebo vôbec nie. Predovšetkým sa preto významne zvyšuje hodnota LDL postihnutých. Xantomy formujú klinický obraz. Sú to tukové usadeniny v koži, vo vnútorných orgánoch a v centrálnom nervovom systéme.

Hypercholesterolémia nemusí byť familiárna, môže sa tiež získať. Získané formy sú vyvolané hlavne podvýživou. Cukrovka môže byť primárnym ochorením. Obezita alebo chronické zlyhanie obličiek sú tiež často spojené s vysokou hladinou cholesterolu.

Lieky ako inhibítory CSE sa okrem diéty používajú hlavne na liečbu nadpriemerne vysokého cholesterolu. Statíny môžu inhibovať biosyntézu cholesterolu. Liečba inhibítormi CSE sa zameriava na túto inhibíciu. Zabraňujú HMG-CoA reduktáze a umožňujú tak všeobecné zníženie koncentrácie cholesterolu v sére. Týmto spôsobom je možné napríklad spomaliť sekundárne ochorenie artériosklerózy. S inhibítorom CSE možno zabrániť srdcovým infarktom súvisiacim s cholesterolom alebo iným sprievodným ochoreniam, keď je hladina cholesterolu príliš vysoká.

Hypocholesterolémia je opakom hypercholesterolémie. Nízky cholesterol v sére, ako sa vyskytuje v súvislosti s hypocholesterolémiou, je vo väčšine prípadov spojený s malígnou rakovinou. Pri hypocholesterolémii súvisiacej s rakovinou sa nízka hladina cholesterolu zvyčajne hodnotí ako rizikový faktor pre úmrtnosť spôsobenú všetkými dôvodmi.

Podvýživa, AIDS alebo ťažké infekcie sú ďalšie príčiny výrazne nízkych hladín cholesterolu. Hypocholesterolémia sa však môže vyskytnúť aj ako súčasť dedičného ochorenia. Príkladom je Tangierova choroba. Pacienti s týmto ochorením trpia najmä HDL hypocholesterolémiou.