Холестерол: строение, функции и значение¶

Холестерол (также холестерин) — органическое соединение класса стероидов, относящееся к жирным спиртам (стеринам). Представляет собой кристаллическое вещество белого цвета, нерастворимое в воде, но хорошо растворимое в неполярных органических растворителях (хлороформе, эфире, бензоле). Является важнейшим компонентом клеточных мембран животных организмов и исходным субстратом для синтеза ряда биологически активных веществ — стероидных гормонов, жёлчных кислот и витамина D. В русскоязычной литературе исторически закрепились оба названия: «холестерин» (от греч. chole — жёлчь и stereos — твёрдый) и «холестерол», соответствующее современной международной номенклатуре.

¶История изучения

Холестерол был выделен из жёлчных камней ещё в XVIII веке. В 1769 году французский химик Франсуа Пулен де ля Саль впервые описал твёрдое воскоподобное вещество, полученное из жёлчных камней. В 1815 году Мишель Эжен Шеврёль, изучавший состав жиров, дал этому соединению название «холестерин». В 1859 году немецкий химик-органик Адольф Виндаус установил его эмпирическую формулу и впоследствии посвятил изучению стеринов серию работ, за которые в 1928 году получил Нобелевскую премию по химии. Окончательная структура молекулы была установлена в 1930-х годах, а полный химический синтез осуществлён в 1950-х.

¶Строение и свойства

Молекула холестерола содержит 27 атомов углерода и включает четыре конденсированных кольца (три циклогексановых и одно циклопентановое), образующих стерановое ядро. К ядру присоединены гидроксильная группа (–OH) у третьего атома углерода, двойная связь в кольце B и разветвлённая углеводородная цепь. Наличие гидроксильной группы придаёт молекуле слабые амфифильные свойства: полярная «голова» способна взаимодействовать с водой, а массивная гидрофобная часть — с липидами.

Химическая формула — C₂₇H₄₆O, молярная масса — около 386,65 г/моль. Температура плавления чистого холестерола составляет примерно 149 °C.

¶Биологическая роль

¶Компонент мембран

Холестерол встраивается в липидный бислой клеточных мембран, располагаясь между молекулами фосфолипидов. Он регулирует текучесть мембраны: при высоких температурах ограничивает подвижность жирнокислотных хвостов, а при низких — препятствует слишком плотной упаковке, поддерживая мембрану в функционально активном состоянии. Кроме того, холестерол участвует в формировании липидных рафтов — особых микродоменов, связанных с сигнальной функцией мембран.

¶Предшественник биологически активных веществ

Холестерол служит субстратом для синтеза:

• стероидных гормонов — кортизола, альдостерона, тестостерона, эстрадиола, прогестерона;
• жёлчных кислот — холевой и хенодезоксихолевой, необходимых для эмульгирования и всасывания жиров в кишечнике;
• витамина D₃, образующегося в коже под действием ультрафиолетового излучения.

¶Синтез и транспорт

Основная часть холестерола синтезируется в организме эндогенно — преимущественно в печени, а также в кишечнике, надпочечниках и половых железах. Ключевым ферментом синтеза является ГМГ-КоА-редуктаза, регулирующая скорость всего процесса. В сутки у взрослого человека образуется около 0,7–1 г холестерола, ещё примерно 0,3–0,5 г поступает с пищей.

Поскольку холестерол нерастворим в воде, в крови он переносится в составе липопротеинов — сложных комплексов с белками-аполипопротеинами. Различают несколько классов таких частиц:

¶Пищевые источники

Холестерол содержится исключительно в продуктах животного происхождения. Наиболее богаты им яйца, печень, жирные сорта мяса, сливочное масло, сыры, субпродукты. Растительные продукты холестерола не содержат, однако могут включать фитостерины — структурно близкие соединения, которые конкурируют с холестеролом за всасывание в кишечнике.

¶Гиперхолестеринемия и атеросклероз

Повышенный уровень общего холестерола и, в особенности, липопротеинов низкой плотности рассматривается как один из основных факторов риска атеросклероза — отложения липидных бляшек на внутренней стенке артерий. Это может приводить к ишемической болезни сердца, инфаркту миокарда и инсульту. Значимую роль играет соотношение атерогенных (ЛПНП) и антиатерогенных (ЛПВП) фракций.

Причинами гиперхолестеринемии могут быть как наследственные нарушения липидного обмена (семейная гиперхолестеринемия), так и факторы образа жизни: избыточное питание с насыщенными жирами, низкая физическая активность, курение, сахарный диабет, ожирение.

Для коррекции уровня холестерола применяют диету с ограничением насыщенных жиров, физическую нагрузку, а также лекарственные средства — прежде всего статины, подавляющие активность ГМГ-КоА-редуктазы. Используются и другие группы препаратов: фибраты, ингибиторы всасывания холестерола, моноклональные антитела к PCSK9.

¶Нормы и диагностика

Содержание холестерола в крови измеряется в миллимолях на литр (в России) или в миллиграммах на децилитр. Ориентировочные референсные значения общего холестерола для взрослых составляют примерно 3,0–5,2 ммоль/л, однако целевые показатели зависят от индивидуального сердечно-сосудистого риска. Диагностика включает липидограмму — определение общего холестерола, ЛПНП, ЛПВП и триглицеридов.

¶Интересные факты

• Мозг человека содержит около 20 % всего холестерола организма, причём он синтезируется локально и практически не обменивается с периферической кровью из-за гематоэнцефалического барьера.
• Холестерол необходим для синтеза жёлчных кислот, которые ежедневно выводятся с жёлчью; часть их всасывается обратно в кишечнике, обеспечивая энтерогепатическую циркуляцию.
• Миф о том, что употребление яиц напрямую и резко повышает холестерол крови, современными исследованиями не подтверждается: основной вклад вносят насыщенные и трансжиры, а также индивидуальные особенности обмена.

¶Источники

• Большая российская энциклопедия: статья «Холестерин».
• Виндаус А. Работы по химии стеринов (Нобелевская лекция).
• Клинические рекомендации по диагностике и коррекции нарушений липидного обмена.
• Учебники по биохимии (Северин, Березов, Кольман).
• Обзоры по липидологии и атеросклерозу в рецензируемых медицинских журналах.