胆固醇的作用

胆固醇是一种性质类似脂肪的分子,为人体细胞构建膜结构所必需,人体还将其转化为类固醇激素、胆汁酸和维生素D12。

合成:甲羟戊酸途径

细胞以二碳单位乙酰辅酶A为原料,经30余步酶促反应合成胆固醇12。

甲羟戊酸途径胞质溶胶与内质网
  1. 乙酰辅酶A
  2. 乙酰辅酶A乙酰转移酶2(ACAT2)两分子乙酰辅酶A缩合,释放辅酶A
  3. 乙酰乙酰辅酶A
  4. HMG-CoA合酶1(HMGCS1)乙酰辅酶A, H2O加入第三个乙酰基单位,释放辅酶A
  5. 羟甲基戊二酸单酰辅酶A(HMG-CoA)
  6. HMG-CoA还原酶(HMGCR)2 NADPH他汀类药物限速步骤;该酶位于内质网膜;释放辅酶A
  7. 甲羟戊酸
  8. 甲羟戊酸激酶(MVK)ATP
  9. 甲羟戊酸-5-磷酸
  10. 磷酸甲羟戊酸激酶(PMVK)ATP
  11. 甲羟戊酸-5-二磷酸
  12. 二磷酸甲羟戊酸脱羧酶(MVD)ATP释放CO2和磷酸;产物为C5类异戊二烯单位
  13. 异戊烯基二磷酸
  14. 异戊烯基二磷酸异构酶1(IDI1)
  15. 二甲基烯丙基二磷酸
  16. 法尼基二磷酸合酶(FDPS)异戊烯基二磷酸加入一个C5单位,释放焦磷酸
  17. 香叶基二磷酸
  18. 法尼基二磷酸合酶(FDPS)异戊烯基二磷酸通向泛醌、多萜醇、血红素A及异戊烯化蛋白的分支点
  19. 法尼基二磷酸
  20. 鲨烯合酶(FDFT1)NADPH两分子法尼基二磷酸经前鲨烯二磷酸相连
  21. 鲨烯
  22. 鲨烯单加氧酶(SQLE)O2, 经细胞色素P450氧化还原酶(POR)传递的NADPH, FAD亦被视为固醇合成的限速酶
  23. (S)-2,3-环氧鲨烯
  24. 羊毛固醇合酶(LSS)环化生成第一种固醇
  25. 羊毛固醇
  26. 多步反应经Bloch途径或改良Kandutsch-Russell途径;首步由CYP51A1催化,末步由DHCR24或DHCR7催化
  27. 胆固醇

HMG-CoA还原酶是内质网膜上的一种酶,催化该途径的限速步骤34。他汀类药物抑制这一反应3。

固醇感知:SREBP-2、SCAP与INSIG

细胞根据其内部一种膜结构——内质网——的胆固醇含量,开启或关闭与胆固醇合成和摄取相关的基因54。

内质网胆固醇含量低时,SCAP将转录因子SREBP-2转运至高尔基体4。在高尔基体中,两种蛋白酶从SREBP-2上释放出一个结构域,该结构域激活低密度脂蛋白(LDL)受体基因和胆固醇生物合成酶基因41。内质网胆固醇含量升高时,SCAP与胆固醇及INSIG结合,所形成的复合物滞留于内质网4。在中国仓鼠卵巢细胞中,内质网胆固醇一旦超过内质网脂质的约5 mol%,SREBP-2的加工便骤然减少5。在一个以仓鼠和小鼠实验为基础的模型中,他汀类药物降低肝细胞内质网胆固醇,激活SREBP-2,增加LDL受体数量,并降低血浆LDL水平1。

摄取:低密度脂蛋白受体

胆固醇在血液中主要由低密度脂蛋白颗粒运载,细胞经由其表面的一种受体摄取这些颗粒13。

大部分LDL由肝细胞上的受体清除1。家族性高胆固醇血症杂合子的功能性受体数量为正常人的一半,LDL水平约为正常人的两倍1。

PCSK9

PCSK9是由肝脏分泌的一种蛋白质,它使肝细胞上的LDL受体数量减少,从而升高血液中的LDL水平16。

PCSK9与LDL受体结合后,受体不再返回细胞表面,而是被降解613。携带PCSK9无义突变Y142X或C679X的杂合子非裔美国人,LDL水平低28%,心脏病发作减少88%1。

吸收:NPC1L1

小肠内壁的细胞通过一种膜蛋白NPC1L1,吸收肠道内的部分胆固醇43。

清除:胆汁酸与胆固醇逆向转运

大多数组织不能分解胆固醇7。在胆固醇逆向转运过程中,胆固醇由高密度脂蛋白(HDL)运回肝脏7。肝脏将胆固醇分泌入胆汁,分泌的形式为原形胆固醇或胆汁酸7。

在胆固醇的分解中,转化为胆汁酸约占90%8。胆固醇7α-羟化酶(CYP7A1)催化胆汁酸合成经典途径的第一步,也是限速步骤83。胆汁酸结合树脂增加粪便中胆汁酸的排泄,并降低血浆胆固醇8;参见胆汁酸螯合剂。