Biosyntéza cholesterolu

Biosyntéza cholesterolu umožňuje buňkám těla syntetizovat cholesterol z jednoduchých surovin v 18 krocích. Tato biosyntéza probíhá primárně v játrech a ve střevních stěnách. Dědičná metabolická onemocnění, jako je Tangierova nemoc, mohou narušit biosyntézu cholesterolu.

Co je biosyntéza cholesterolu?

Lidské tělo produkuje svůj vlastní cholesterol v biochemickém procesu v 18 různých krocích. Tento proces se také nazývá biosyntéza cholesterolu. Většinu celkového cholesterolu tvoří tělo. Pouze minimální část se vstřebává potravou.

Cholesterol je lipid, který je nezbytný pro mnoho tělesných funkcí. V případě syntézy steroidních hormonů je tělo například závislé na cholesterolu. Totéž platí pro různé skladovací procesy a konstrukci buněčných membrán.

Metabolická cesta biosyntézy cholesterolu umožňuje všem živým tvorům s buněčným jádrem produkovat důležitý lipid z jednoduchých prvků. Produkce cholesterolu v těle je podle potřeby regulována. Transformace látek probíhá v cytosolu a v endoplazmatickém retikulu buněk. Transkripční faktory regulují procesy a ovlivňují biosyntézu pozitivně nebo negativně.

Bloch a Lynen obdrželi Nobelovu cenu v roce 1964 za výzkum metabolismu cholesterolu. Popják a Cornforth také významně přispěli k výzkumu biosyntézy cholesterolu.

Funkce a úkol

Lidské tělo produkuje v biosyntéze každý den přibližně 700 miligramů cholesterolu a do celého těla je zabudováno přibližně 150 gramů cholesterolu. Velká množství lipidů se nacházejí především v mozku a nadledvinách. Cholesterol plní stabilizační funkce v buněčných membránách, a proto je důležitým stavebním materiálem.

U lidí dochází k biosyntéze cholesterolu primárně ve střevní sliznici a játrech. Zatímco mnoho buněk v těle je schopno syntetizovat cholesterol, játra stále tvoří většinu cholesterolu.

Protože cholesterol v těle nemůže procházet hematoencefalickou bariérou do mozku, musí mozek produkovat samotný cholesterol v centrální nervové soustavě. Cholesterol v mozku tvoří kolem 24 procent celkového cholesterolu.

Výstupem syntézy cholesterolu je DMAPP, který je produkován metabolickou cestou mevalonátu. Biosyntézu cholesterolu tvoří 18 mezistupnů. Před syntézou tělo syntetizuje acetyl-CoA. Tento proces probíhá na biosyntetické cestě mevalonátu. Prostřednictvím HMG-CoA se výchozí látka acetyl-CoA přemění na kyselinu mevalonovou. Konečnými produkty biosyntetické dráhy mevalonátu jsou dimethylallylpyrofosfát a isopentylpyrofosfát.

Teprve nyní začíná skutečná biosyntéza cholesterolu. Dva konečné produkty biosyntetické dráhy meyalonátu jsou kombinovány za vzniku geranylpyrofosfátu. Tato sloučenina se převede na farnesylpyrofosfát. Dva farnezylpyrofosfáty se účastní kondenzační reakce a během této reakce se přeměňují na skvalen. Z toho se vyrábí (S) -2,3-epoxysqualen, který se zase přeměňuje na lanosterol. Lanosterol se účastní demetylace. Stává se tak 4,4-dimethyl-5a-cholesta-8,14,24-trien-3p-ol.

V tomto okamžiku dochází k několika oxidačním reakcím, které vedou ke vzniku 14-demethyllanosterolu. Konečné produkty oxidace jsou převedeny na zymosteron prostřednictvím karboxylátu zymosterolu. Následuje redukce zymosteronu, což má za následek zymosterol. Prostřednictvím 5a-Cholesta-7,24-dien-3p-olu se získá 7-dehydrocholesterol. Při hydrogenaci tohoto produktu se nakonec vytvoří cholesterol.

Nemoci a nemoci

Různá dědičná onemocnění, která ovlivňují metabolismus cholesterolu, jsou známá pod názvem familiární hypercholesterolémie. Bez ohledu na stravu mají tyto poruchy za následek výrazně zvýšené hladiny cholesterolu v plazmě. Jako sekundární onemocnění se mohou vaskulární onemocnění a srdeční infarkty vyskytovat v raném věku. Toto onemocnění je způsobeno vadou genu, který kóduje receptor LDL. V důsledku této poruchy je LDL receptor pouze neúplně rozvinutý nebo vůbec není. Především se proto významně zvyšuje hodnota LDL postižených. Xantomy vytvářejí klinický obraz. Jedná se o tukové usazeniny v kůži, ve vnitřních orgánech a v centrálním nervovém systému.

Hypercholesterolémie nemusí být familiární, lze ji také získat. Získané formy jsou vyvolány hlavně podvýživou. Diabetes může být primárním onemocněním. Obezita nebo chronické selhání ledvin jsou také často spojeny se zvýšenou hladinou cholesterolu.

Kromě diet se léky jako inhibitory CSE používají hlavně k léčbě nadprůměrně vysokého cholesterolu. Statiny mohou inhibovat biosyntézu cholesterolu. Léčba inhibitory CSE se zaměřuje na tuto inhibici. Zabraňují HMG-CoA reduktáze a umožňují tak obecné snížení koncentrace cholesterolu v séru. Tímto způsobem lze například zpomalit sekundární onemocnění arteriosklerózy. S inhibitorem CSE lze také zabránit srdečním infarktům spojeným s cholesterolem nebo jiným průvodním onemocněním, když je hladina cholesterolu příliš vysoká.

Hypocholesterolémie jsou opakem hypercholesterolémie. Nízký sérový cholesterol, který se vyskytuje v souvislosti s hypocholesterolémií, je ve většině případů spojen s maligním karcinomem. U hypocholesterolémie související s rakovinou je nízká hladina cholesterolu obvykle hodnocena jako rizikový faktor pro mortalitu způsobenou všemi příčinami.

Podvýživa, AIDS nebo těžké infekce jsou další příčiny výrazně nízkých hladin cholesterolu. K hypocholesterolemii však může dojít také jako součást dědičné choroby. Příkladem takové je Tangierova nemoc. Pacienti s tímto onemocněním trpí zejména HDL hypocholesterolémií.