Cholesterol je lipid, který se nachází v buněčných membránách všech tkání a je transportován v krevní plazmě všech zvířat. Cholesterol je také považován za sterol (kombinace steroidu a alkoholu). Protože cholesterol je syntetizován všemi eukaryoty, stopová množství cholesterolu se nacházejí také v membránách rostlin a hub.
Název pochází z řeckého chole- (žluč) a stereos (pevná látka) a chemické přípony -ol pro alkohol, jak vědci poprvé identifikovali cholesterol v pevné formě v [žlučových kamenech od Françoise Poulletiera de la Salle v roce 1769. Teprve v roce 1815 však chemik Michel Eugène Chevreul pojmenoval sloučeninu „cholesterin“.
Většina cholesterolu v těle je syntetizována v těle a některé mají dietní původ. Cholesterol je hojnější ve tkáních, které buď syntetizují více, nebo mají více hustě napěchovaných membrán, například v játrech, míše a mozku. Hraje ústřední roli v mnoha biochemických procesech, jako je složení buněčných membrán a syntéza steroidních hormonů. Cholesterol je nerozpustný v krvi, ale je transportován v oběhovém systému vázaný na jednu z variant lipoproteinu, sférické částice, které mají zevnějšek složený převážně z bílkovin rozpustných ve vodě. Hlavní typy, lipoprotein o nízké hustotě (LDL) a lipoprotein o vysoké hustotě (HDL), přenášejí cholesterol z jater, respektive do nich.
Podle lipidové hypotézy jsou abnormálně vysoké hladiny cholesterolu (hypercholesterolémie) a abnormální podíly LDL a HDL spojeny s kardiovaskulárním onemocněním tím, že podporují rozvoj ateromu v tepnách (ateroskleróza). Tento proces onemocnění vede k infarktu myokardu (srdeční infarkt), mrtvici a onemocnění periferních cév. Vzhledem k tomu, že vysoká hladina LDL přispívá k tomuto procesu, je označována jako „špatný cholesterol“, zatímco vysoká hladina HDL („dobrý cholesterol“) nabízí určitý stupeň ochrany. Rovnováhu lze napravit cvičením, zdravou stravou a někdy i léky.
Cholesterol je nutný pro stavbu a udržování buněčných membrán; reguluje tekutost membrán v širokém rozmezí teplot. Hydroxylová skupina na cholesterolu interaguje s fosfátovou hlavou membrány, zatímco objemný steroid a uhlovodíkový řetězec je zakotven v membráně. Některé výzkumy naznačují, že cholesterol může působit jako antioxidant. Cholesterol také pomáhá při výrobě žluči (která je uložena ve žlučníku a pomáhá trávit tuky), a je také důležitý pro metabolismus vitamínů rozpustných v tucích, včetně vitamínů A, D, E a K. Je hlavním prekurzorem pro syntézu vitamínu D a různých steroidních hormonů (které zahrnují kortizol a aldosteron v nadledvinách, a pohlavních hormonů progesteronu, různých estrogenů, testosteronu a derivátů).
V poslední době se cholesterol také podílí na procesech buněčné signalizace, kdy se předpokládá, že vytváří lipidové rafty v plazmatické membráně. Snižuje také propustnost plazmatické membrány pro vodíkové ionty (protony) a sodíkové ionty.
Cholesterol je nezbytný pro strukturu a funkci invaginovaných kaveolá a klathrinem potažených jam, včetně endocytózy závislé na kaveolách a endocytózy závislé na klathrinech. Roli cholesterolu v endocytóze závislé na kaveolách a klathrinu lze zkoumat za použití metyl beta cyklodextrinu (MβCD) k odstranění cholesterolu z plazmatické membrány.
Cesta HMG-CoA reduktázy
Cholesterol je potřebný v membráně savčích buněk pro normální buněčnou funkci a je buď syntetizován v endoplazmatickém retikulu, nebo odvozen z potravy, v takovém případě je dodáván krevním řečištěm v lipoproteinech s nízkou hustotou. Ty jsou přijímány do buňky endocytózou zprostředkovanou LDL receptorem v jámách potažených klathrinem a pak hydrolyzovány v lysosomech.
Konrad Bloch a Feodor Lynen se v roce 1964 podělili o Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu za své objevy týkající se mechanismu a regulace metabolismu cholesterolu a mastných kyselin.
Biosyntéza cholesterolu je přímo regulována přítomnými hladinami cholesterolu, i když zapojené homeostatické mechanismy jsou pochopeny jen částečně. Vyšší příjem z potravy vede k čistému poklesu endogenní produkce, zatímco nižší příjem z potravy má opačný účinek. Hlavním regulačním mechanismem je snímání intracelulárního cholesterolu v endoplazmatickém retikulu pomocí proteinu SREBP (Sterol Regulatory Element Binding Protein 1 a 2). V přítomnosti cholesterolu se SREBP váže na další dva proteiny: SCAP (SREBP-cleavage activating protein) a Insig1. Při poklesu hladiny cholesterolu se Insig-1 disociuje z komplexu SREBP-SCAP, což umožňuje, aby komplex migroval do Golgiho aparátu, kde je SREBP štěpen S1P a S2P (site 1/2 proteázou), dvěma enzymy, které jsou aktivovány SCAP, když jsou hladiny cholesterolu nízké. Štěpený SREBP pak migruje do jádra a působí jako transkripční faktor, který se váže na SRE (sterol regulatory element) řady genů a stimuluje jejich transkripci. Mezi transkribovanými geny jsou LDL receptor a HMG-CoA reduktáza. První z nich cirkuluje LDL z krevního oběhu, zatímco HMG-CoA reduktáza vede ke zvýšení endogenní produkce cholesterolu.
Velkou část tohoto mechanismu objasnili Dr. Michael S. Brown a Dr. Joseph L. Goldstein v 70. letech. Za svou práci obdrželi v roce 1985 Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu.
Cholesterol je vylučován z jater žlučí a reabsorbován ze střev. Za určitých okolností, když je koncentrovanější, jako ve žlučníku, krystalizuje a je hlavní složkou většiny žlučových kamenů, i když lecitin a bilirubinové žlučové kameny se také vyskytují méně často.
Cholesterol je ve vodě rozpustný minimálně; nemůže se rozpustit a putovat krevním řečištěm na bázi vody. Místo toho je transportován v krevním řečišti lipoproteiny – bílkovinnými „molekulárními kufříky“, které jsou ve vodě rozpustné a uvnitř přenášejí cholesterol a triglyceridy. Apolpipoproteiny tvořící povrch dané lipoproteinové částice určují, z jakých buněk bude cholesterol odstraněn a kam bude dodán.
Cholesterol je transportován do periferních tkání lipoproteiny chylomikrony, lipoproteiny s velmi nízkou hustotou (VLDL) a lipoproteiny s nízkou hustotou (LDL). Velké množství malých hustých částic LDL (sdLDL) je silně spojeno s přítomností ateromatózy v tepnách. Z tohoto důvodu je LDL označován jako „špatný cholesterol“.
Na druhou stranu částice HDL (high-density lipoprotein) transportují cholesterol zpět do jater k vylučování. Velké množství velkých HDL částic koreluje s lepšími zdravotními výsledky, a proto se běžně nazývá „dobrý cholesterol“. Naopak malé množství velkých HDL částic je nezávisle spojeno s ateromatózní progresí onemocnění v tepnách.
Stavy se zvýšenými koncentracemi oxidovaných LDL částic, zejména „malých hustých LDL“ (sdLDL) částic, jsou spojeny s tvorbou ateromu ve stěnách tepen, stavem známým jako ateroskleróza, která je hlavní příčinou ischemické choroby srdeční a dalších forem kardiovaskulárních onemocnění. Naopak HDL částice (zejména velké HDL) byly identifikovány jako mechanismus, kterým mohou být cholesterol a zánětlivé mediátory odstraněny z ateromu. Zvýšené koncentrace HDL korelují s nižší mírou progrese ateromu a dokonce regrese. Vztah cholesterolu k CHD, nazývaný „lipidová hypotéza“, je stále předmětem vášnivých debat.
Zvýšené hladiny lipoproteinových frakcí, LDL, IDL a VLDL jsou považovány za aterogenní (náchylné k vyvolání aterosklerózy).[Jak odkazovat a odkazovat na shrnutí nebo text] Úrovně těchto frakcí, spíše než celková hladina cholesterolu, korelují s rozsahem a průběhem aterosklerózy. Naopak, celkový cholesterol může být v normálních mezích, přesto může být tvořen především malými LDL a malými HDL částicemi, za kterých by byla rychlost růstu ateromu stále vysoká. Oproti tomu, pokud je počet LDL částic nízký (většinou velké částice) a velké procento HDL částic je velké, pak rychlost růstu ateromu je obvykle nízká, dokonce negativní, pro jakoukoliv danou celkovou koncentraci cholesterolu.[Jak odkazovat a odkazovat na shrnutí nebo text]
Mnohočetné studie na lidech s využitím inhibitorů HMG-CoA reduktázy, známých jako statiny, opakovaně potvrdily, že změna transportních vzorců lipoproteinů z nezdravého na zdravější výrazně snižuje výskyt kardiovaskulárních onemocnění, a to i u lidí s hodnotami cholesterolu, které jsou v současnosti považovány za nízké u dospělých. V důsledku toho mohou mít lidé s anamnézou kardiovaskulárních onemocnění prospěch ze statinů bez ohledu na jejich hladiny cholesterolu a u mužů bez kardiovaskulárních onemocnění je prospěch ze snížení abnormálně vysokých hladin cholesterolu („primární prevence“). Primární prevence u žen je praktikována pouze rozšířením poznatků ze studií na mužích, protože u žen žádná z velkých studií se statiny neprokázala snížení celkové úmrtnosti nebo kardiovaskulárních cílových parametrů.
Zpráva z roku 1987 National Cholesterol Education Program, Adult Treatment Panels naznačuje, že celková hladina cholesterolu v krvi by měla být: <200 mg/dl normální hladiny cholesterolu v krvi, 200-239 mg/dl hraniční vysoká, >240 mg/dl vysoká hladina cholesterolu. American Heart Association poskytuje podobný soubor pokynů pro celkovou (nalačno) hladinu cholesterolu v krvi a riziko srdečních onemocnění:
Nicméně vzhledem k tomu, že dnešní testovací metody určují LDL („špatný“) a HDL („dobrý“) cholesterol odděleně, tento zjednodušující pohled poněkud zastaral. Za žádoucí hladinu LDL se považuje hladina nižší než 100 mg/dl (2,6 mmol/l), i když na základě některých výše uvedených studií lze u rizikovějších jedinců uvažovat o novějším cíli <70 mg/dl. Poměr celkového cholesterolu k HDL – další užitečné měřítko – mnohem nižší než 5:1 se považuje za zdravější. Za zmínku stojí, že typické hodnoty LDL u dětí před vznikem tukových pruhů jsou 35 mg/dl.
Většina testovacích metod na LDL ve skutečnosti neměří LDL ve své krvi, natož velikost částic. Z nákladových důvodů byly hodnoty LDL dlouho odhadovány pomocí Friedewaldova vzorce: [celkový cholesterol] − [celkový HDL] − 20% hodnoty triglyceridů = odhadovaný LDL. Základem toho je, že celkový cholesterol je definován jako součet HDL, LDL a VLDL. Běžně se ve skutečnosti měří jen celkový, HDL a triglyceridy. VLDL se odhaduje jako jedna pětina triglyceridů. Před krevním testem je důležité držet půst alespoň 8-12 hodin, protože hladina triglyceridů se výrazně liší v závislosti na příjmu potravy.
Vzhledem k dobře známé roli cholesterolu v kardiovaskulárních onemocněních je překvapivé, že některé studie prokázaly u subjektů starších 50 let inverzní korelaci mezi hladinou cholesterolu a úmrtností – celkově jde o 11% nárůst a 14% nárůst úmrtnosti na kardiovaskulární onemocnění na 1 mg/dl za rok pokles hladiny cholesterolu. Ve studii Framingham Heart Study výzkumníci tento jev připisovali skutečnosti, že lidé se závažnými chronickými onemocněními nebo rakovinou mají tendenci mít nižší hladinu cholesterolu než normální hodnoty. Toto vysvětlení nepodporuje program Vorarlberg Health Monitoring and Promotion Programme, ve kterém muži všech věkových kategorií a ženy nad 50 let mají nižší hladinu cholesterolu s velmi nízkou hladinou cholesterolu s rostoucí pravděpodobností umírají na rakovinu, onemocnění jater a duševní choroby. Tento výsledek ukazuje, že k efektu nízké hladiny cholesterolu dochází i u mladších respondentů, což je v rozporu s předchozím hodnocením kohort starších lidí, že se jedná o zástupný ukazatel nebo ukazatel křehkosti vyskytující se s věkem.
Malá skupina vědců, sjednocená v The International Network of Cholesterol Skeptics, nadále zpochybňuje souvislost mezi cholesterolem a aterosklerózou. Nicméně drtivá většina lékařů a lékařských vědců tuto souvislost přijímá jako fakt.
Abnormálně nízké hladiny cholesterolu se označují jako hypocholesterolemie. Výzkum příčin tohoto stavu je poměrně omezený, a i když některé studie naznačují souvislost s depresí, rakovinou a krvácením do mozku, není jasné, zda nízké hladiny cholesterolu jsou příčinou těchto stavů nebo něco, co se vyskytuje vedle nich.
Behaviorální medicína a cholesterol
Vzhledem k důležitosti udržování střední hladiny cholesterolu pro optimalizaci zdraví se [[behaviorální medicína] zaměřila na vzdělávací programy a materiály, které mají rizikovým pacientům poradit o negativních účincích a pomoci jim v případě potřeby změnit jejich chování.
Cholesterol a násilná smrt
Jedním z paradoxů objevených ve studiích zabývajících se hladinou cholesterolu a zdravím je, že zatímco on mohl snížit jedničky cholesterolu, aby snížil pravděpodobnost infarktu, zdálo se, že to zvýšilo pravděpodobnost úmrtí na násilnou smrt. Důvod tohoto posledně jmenovaného vztahu je stále nejasný.
Rostliny mají stopové množství cholesterolu, takže i veganská strava, která neobsahuje žádné živočišné potraviny, má stopy cholesterolu. Množství je však velmi malé. Například k požití množství cholesterolu v jednom vaječném žloutku by člověk musel vypít asi 9,6 litru (19,57 libry) čistého arašídového oleje.
Rostlinné produkty (např. lněná semínka, arašídy) obsahují také sloučeniny podobné cholesterolu, fytosteroly, u kterých se doporučuje snížení hladiny cholesterolu v séru.