Зачем нужен холестерин

Холестерин — жироподобное вещество, необходимое для мембран клеток человека; организм превращает его в стероидные гормоны, желчные кислоты и витамин D 12.

Синтез: мевалонатный путь

Клетки синтезируют холестерин из ацетил-КоА — двухуглеродного фрагмента — в ходе более чем 30 ферментативных реакций 12.

Мевалонатный путьЦитозоль и эндоплазматический ретикулум
  1. Ацетил-КоА
  2. Ацетил-КоА-ацетилтрансфераза 2 (ACAT2)Конденсация двух молекул ацетил-КоА с высвобождением КоА
  3. Ацетоацетил-КоА
  4. ГМГ-КоА-синтаза 1 (HMGCS1)Ацетил-КоА, H2OПрисоединение третьего ацетильного остатка с высвобождением КоА
  5. ГМГ-КоА
  6. ГМГ-КоА-редуктаза (HMGCR)2 НАДФНСтатиныЛимитирующая стадия; фермент мембраны ЭПР; высвобождается КоА
  7. Мевалонат
  8. Мевалонаткиназа (MVK)АТФ
  9. Мевалонат-5-фосфат
  10. Фосфомевалонаткиназа (PMVK)АТФ
  11. Мевалонат-5-дифосфат
  12. Дифосфомевалонатдекарбоксилаза (MVD)АТФВысвобождаются CO2 и фосфат; продукт — изопреноидное звено C5
  13. Изопентенилдифосфат
  14. Изопентенилдифосфатизомераза 1 (IDI1)
  15. Диметилаллилдифосфат
  16. Фарнезилдифосфатсинтаза (FDPS)ИзопентенилдифосфатПрисоединение одного звена C5 с высвобождением дифосфата
  17. Геранилдифосфат
  18. Фарнезилдифосфатсинтаза (FDPS)ИзопентенилдифосфатТочка ветвления путей к убихинону, долихолу, гему A и пренилированным белкам
  19. Фарнезилдифосфат
  20. Скваленсинтаза (FDFT1)НАДФНСоединение двух молекул фарнезилдифосфата через пресквалендифосфат
  21. Сквален
  22. Скваленмонооксигеназа (SQLE)O2, НАДФН через цитохром-P450-оксидоредуктазу (POR), ФАДТакже считается лимитирующей стадией синтеза стеринов
  23. (S)-2,3-Эпоксисквален
  24. Ланостеринсинтаза (LSS)При циклизации образуется первый стерин
  25. Ланостерин
  26. несколько стадийПуть Блоха или модифицированный Кандуча–Рассела; от CYP51A1 до DHCR24 или DHCR7
  27. Холестерин

Лимитирующую стадию синтеза катализирует ГМГ-КоА-редуктаза — фермент мембраны эндоплазматического ретикулума (ЭПР) 34. Статины ингибируют эту реакцию 3.

Контроль содержания стеринов: SREBP-2, SCAP и INSIG

Клетки включают и выключают гены синтеза и захвата холестерина в зависимости от его содержания в одной из внутренних мембран — мембране ЭПР 54.

Когда холестерина в ЭПР мало, белок SCAP переносит фактор транскрипции SREBP-2 в аппарат Гольджи 4. Там две протеазы отщепляют от SREBP-2 домен, который активирует гены рецептора ЛПНП и ферментов биосинтеза холестерина 41. При повышении содержания холестерина в ЭПР SCAP связывает холестерин и INSIG, и комплекс остаётся в ЭПР 4. В клетках яичника китайского хомячка процессинг SREBP-2 резко снижался, как только доля холестерина среди липидов ЭПР превышала примерно 5 mol% 5. Согласно модели, построенной по данным опытов на хомячках и мышах, статины уменьшают содержание холестерина в ЭПР клеток печени, активируют SREBP-2, увеличивают число рецепторов ЛПНП и снижают уровень ЛПНП в плазме 1.

Захват: рецептор ЛПНП

В крови холестерин переносится главным образом в составе частиц липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), которые клетки захватывают с помощью рецептора на своей поверхности 13.

Большую часть ЛПНП удаляют из крови рецепторы клеток печени 1. У больных гетерозиготной формой семейной гиперхолестеринемии функционирует лишь половина рецепторов, а уровень ЛПНП примерно вдвое выше нормы 1.

PCSK9

PCSK9 — выделяемый печенью белок, который уменьшает число рецепторов ЛПНП на клетках печени и тем самым повышает уровень ЛПНП в крови 16.

PCSK9 связывается с рецептором ЛПНП, после чего рецептор не возвращается на поверхность клетки, а подвергается деградации 613. У афроамериканцев, гетерозиготных по нонсенс-мутации Y142X или C679X, уровень ЛПНП был на 28% ниже, а инфаркты миокарда развивались на 88% реже 1.

Всасывание: NPC1L1

Клетки, выстилающие тонкую кишку, всасывают часть находящегося в кишечнике холестерина с помощью мембранного белка NPC1L1 43.

Выведение: желчные кислоты и обратный транспорт холестерина

Большинство тканей не способно расщеплять холестерин 7. Обратным транспортом холестерина называют его возвращение в печень в составе липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) 7. Печень выделяет его в желчь в неизменённом виде или после превращения в желчные кислоты 7.

На превращение в желчные кислоты приходится около 90% распада холестерина 8. Первую и лимитирующую стадию классического пути синтеза желчных кислот катализирует холестерин-7α-гидроксилаза (CYP7A1) 83. Смолы, связывающие желчные кислоты, усиливают их выведение с калом и снижают уровень холестерина в плазме 8; см. секвестранты желчных кислот.