Αρχική Σελίδα > Η σημασία των Βιομορίων στην λειτουργία του Ανθρώπινου Οργανισμού. Μέρος Έκτο. Η χοληστερόλη και ο ρόλος της στον ανθρώπινο οργανισμό

Η σημασία των Βιομορίων στην λειτουργία του Ανθρώπινου Οργανισμού. Μέρος Έκτο. Η χοληστερόλη και ο ρόλος της στον ανθρώπινο οργανισμό

της Δήμητρας Σπανού, Χημικού, καθηγήτριας Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης 1ου Γυμνασίου Δάφνης

Τις προηγούμενες δεκαετίες, η αποκάλυψη ότι μια σειρά από σοβαρές παθήσεις έχουν την αιτία τους στην αυξηση του ποσού της χοληστερίνης στον οργανισμό, θεωρήθηκε σαν μια απο τις ανεπιθύμητες ουσίες του οργανισμού και η αιτία πολών κακών. Αργότερα θα μαθαίναμε να ότι πρόκειται για μια ουσία με σημαντικό βιολογικό ρόλο στον οργανισμό μας και επίσης πως υπάρχουν διαφορετικοί τύποι της ουσίας αυτής. Τότε, κυκλοφόρησε η ιδέα της καλής και της κακής χοληστερόλης

Έγινε αντιληπτό, πως η χοληστερόλη, που είναι μια από τις απαραίτητες ουσίες στον οργανισμό, επιδρά σε διάφορα σημεία της λειτουργίας του, όπως στην διακίνηση ουσιών ή την σταθεροποίηση των κυτταρικών μεμβρανών και επίσης αποτελεί πρόδρομο μόριο για την κατασκευή άλλων απαραίτητων βιομορίων. Έτσι για να καταλάβουμε τελικά , που οφελεί η χοληστερόλη αλλά και πως μπορεί να γίνει επικίνδυνη, θα πρέπει να την γνωρίσουμε, τους τύπους της και τις λειτουργίες τους στον ανθρώπινο οργανισμό .

Η ΧΟΛΗΣΤΕΡΟΛΗ

Η χοληστερόλη είναι μια ουσία με κηρώδη όψη και υφή που εντάσσεται στα λιπίδια (διαλύεται σε οργανικούς διαλύτες) και ανήκει χημικά στην οικογένεια των στερωδών αλκοολών, αυτών δηλαδή που έχουν τον πενταμελή στεροειδή δακτύλιο. Χρησιμοποιείται κυρίως σε ζωικούς οργανισμούς βρίσκεται όμως και σε φυτικούς σε μικρές ποσότητες. Στον ανθρώπινο οργανισμό εισέρχεται με την τροφή αλλά παράγεται και στο ήπαρ.

Η χοληστερόλη είναι ουσία που χρησιμοποιείται από ειδικά κύτταρα στην παραγωγή ορμονών όπως:

κορτιζόλη

οιστρογόνα

αλδοστερόλη και ανδρογόνα, ακόμα

προβιταμίνη D και χολικά άλατα

Αλλά και από τα όλα κύτταρα στην κατασκευή των μεμβρανών τους και από τον εγκέφαλο για την ανάπτυξη νευρικών συνδέσμων.

Ο σημαντικός της ρόλος είναι η συμμετοχή της στην δημιουργία λιποπρωτεινών όπου λιπίδια όπως η χοληστερόλη, τα τριγλυκερίδια και τα φωσφολιπίδια ενώνεται με πρωτείνες - μεταφορείς για να μπορέσουν έτσι να κινηθούν μέσα σε ένα υδατικό διάλυμα όπως είναι το αίμα, σχηματίζοντας έτσι πολυπλοκότερες ουσίες όπως οι λιποπρωτείνες.

Στις λιποπρωτείνες το ποσοστό της χοληστερόλης δεν είναι παντού το ίδιο.

Η χοληστερόλη μαζύ με τις υπόλοιπες στερόλες και τα πολικά λιπίδια φτάνουν μικρό ποσοστό μικρότερο του 5% του συνολικού των λιπιδίων

όπου κατά τα αρχικά στάδια του μεταβολισμού υπερισχύουν τα τριγλυκερίδια. Στην συνέχεια το ποσοστό αυξάνει

Στην συνέχεια όμως και ενώ τα τριγλυκεριδια μεταφέρονται όπου χρειάζονται, οι λιποπρωτείνες αλλάζουν και η περικτκότητα των λιποπρωτεινών σε χοληστερόλη αυξάνει

Στο πλάσμα ενωμένη συναντούμε την χολητερόλη σε 5 τύπους λιποπρωτεινών

που τα σχετικά μεγέθη φαίνονται στο σχήμα

Tα χυλομικρά: Οι λιπαρές ουσίες της τροφής, που από το πεπτικό σύστημα περνούν στο μέσω των εντερικών λαγνών, στο αίμα:

Το λιπιδικό τμήμα τους περιέχει λίγη χοληστερόλη και πολλά τριγλυκερίδια, τα οποία μεταφέρονται στον λιπώδη ιστό για αποθήκευση

και ότι περισσεύει μεταφέρεται στην συνέχεια στο ήπαρ.

Στο εσωτερικό των τριχοειδών αγγείων των σκελετικών μυών και του λιπωδους ιστού, βρίσκεται προσδεμένο το ένζυμο λιποπρωτεινική λιπάση

προορισμένο να υδρολύει τα τριγλυκερίδια των χυλομικρών και την απελευθέρωση λιπαρών οξέων που είναι δεσμευμένα σε πρωτείνες . Τα λιπίδια αυτά που αποδεσμεύονται, προορίζονται για αποθήκευση ή γιακαύση στα κύτταρα.

Από τα κατάλοιπα των χυλομικρών και αφού αυτά μεταφερθούν στα κύτταρα του ήπατος, προκύπτουν οι VLDL

Οι Πολύ Χαμηλής Πυκνότητας Λιποπρωτείνες (VLDL, very low density lipoproteins) μεταφέρουν στην σνέχεια, από το ήπαρ, τριγλυκερίδια και χοληστερόλη, προς τον λιπώδη ιστό.

Κατά αντίστοιχο τρόπο καταβολίζονται από την λιποπρωτεινική λιπάση και μετατρέπονται σε εστέρες των λιποπρωτεινών IDL.

Οι εστέρες (IDL intermediate-density). είναι ενδιάμεση μορφή και αναφέρονται και σαν κατάλοιπα των VLDL. Η περιεκτικότητά τους σε χοληστερόλη είναι σχετκά αυξημένη, και ένα μέρος της εισέρχεται στα κύτταρα του ήπατος που έχουν τους κατάλληλους υποδοχείς αναγνώρισης εδικών πρωτεινών τους.

Το υπόλοιπο μετατρέπεται σε λιποπρωτείνες LDL με την επίδραση της ηπατικής λιπάσης (LIPC ) που καταλύει τν υδρόλυση των λιπών

Oι Χαμηλής πυκνότητας λιποπρωτείνες (LDL, low degrity lipoproteins)

Ενδεικτικά αναφέρεται ότι:

Ένα ενιαίο σωματίδιο λιπρωτείης LDL είναι περίπου 220-275 angstroms σε διάμετρο ^[3]συνήθως μεταφέρουν 3.000 έως 6.000 μόρια λίπους / σωματίδιο, που ποικίλλουν σε μέγεθος ανάλογα με τον αριθμό και τη σύνθεση των μορίων λίπους που περιέχεται εντός.

(https://en.wikipedia.org/wiki/Low-density_lipoprotein)

Είναι πλούσιες σε χοληστερόλη και φτωχές σε τριγλυκερίδια εφ όσον τα περισσότερα έχουν ήδη διανεμηθεί. Η πρωτείνη με την οποία είναι συνδεδεμένα (ΑpoB 100) μεταφέρει χοληστερόλη στο πλάσμα και από εκεί στα κύτταρα για τις ανάγκες τους. Δηλαδή για να κατασκευάσουν τις μεμβράνες τους και ορισμένα ειδικά κύτταρα, να την χρησιμοποιήσουν σαν πρόδρομη ουσία σύνθεσης άλλων ουσιών, όπως ορμονών. Τα κύτταρα των περιφεριακών ιστών, έχουν στις μεμβράνες τους υποδοχείς, που αναγνωρίζουν και δεσμεύουν στο πρωτεινικό τους τμήμα των LDL, εστεροποιούν και αποθηκεύουν με αυτήν την μορφή χρήσιμη χοληστερόλη μέσα στα κύτταρα

Εάν όμως υπάρχει περίσσεια από αυτήν , πρέπει να απομακρυνθεί γιατί εδώ είναι το σημείο που γίνεται επικίνδυνη.

Η πέμπτη λιποπρωτείνη που περιέχει χολητερόλη είναι

Η Υψηλής Πυκνότητας λιποπρωτείνη (HDL hight gegrity lipoprotein) Είναι μια λιποπρωτείνη με χαμηλότερη αναλογία λιπιδίων/πρωτεινών,

Η HDL χολησυτερόλη , με την βοήθεια ενζύμου χοληστερολη ακυλοτρανφεράση (λεκιθίνη) μεταφέρουν την περίσσεια της χοληστερόλης στο ήπαρ και τους ιστούς

ο ρόλος της HDL χολησυτερόλης είναι

να συλλέγει μόρια χοληστερόλης που περισσεύουν και βρίσκονται στο πλάσμα και στην συνέχεια αφού τα εστεροποιήσει (επομένως μετατρέπεται σε IDL και στην συνέχεια σε LDL ) τα μεταφέρει στο ήπαρ αλλά και σε άλλους ιστούς για να μεταβολιστούν.

Μετατρέπουν αρχικά την χοληστερόλη σε εστέρες για να την μεταφέρουν

Η φήμη της για τα ευεργετικά αποτελέσματά της (καλή) οφείλεται στο ότι μειώνει την αθηρωματική πλάκα των αρτηριών επειδη προσκολάται σε αυτήν και αφαιρεί χοληστερόλη που βρίσκεται συσσωματωμένη για να την μεταφέρει επίσης στο ήπαρ.

Η περίπτωση του σχηματισμού αθηρώματος και αθηρωματικής πλάκας

Αθηρώματα στον οργανισμό, χαρακτηρίζονται συσσωματώματα που δεν είναι όγκοι και μπορεί να σχηματιστούν από απόφραξη των σμιγματογών αδένων ή από μικροτραυματισμούς

Η αρχή για τον σχηματισμό αθηρωματος στα αγγεία του κυκλοφορικού, είναι ο τραυματισμός κάποιου αγγείου, (για κάποιον λόγο), που έτσι φέρνει σε επαφή τα αιμοπετάλια του αίματος με το κολλαγόνο του συνδετικού ιστού. Αυτό πυροδοτεί μια σειρά εξελίξεων που ξεκινούν από την συσσώρευση αιμοπεταλίων και στην συνέχεια λευκών αιμοσφαιρίων που θα απομακρίνουν τους αφύσικους σχηματισμούς που προκύπτουν με την κινητοποίηση του ανοσοποιητικού μηχανισμού. Τα λευκά αιμοσφαίρια, που ανήκουν στα αμυντικά κύτταρα του οργανισμού, μετατρέπονται σε φαγοκύτταρα και όπως συμβαίνει κάθε φορά που συναντούν στον οργανισμό ανεπιθύμητες ουσίες, φαγοκυτταρώνουν τους τυχόν εστέρες χοληστερόλης που θα βρουν και τους συσσωρεύουν στο εσωτερικό τους. Στην συνέχεια μετατρεπονται αε αφρώδη κύτταρα. Όταν αυτά πεθαίνουν,

οι εστέρες χοληστερόλης ελευθερώνονται και περιβάλλονται από κολλαγόνο, ελαστίνη και πρωτογλυκάνες. Όλο αυτό το συνοθύλευμα δημιουργεί αθηρώματα

που προκαλεί προβλήματα στα αιμοφόρα αγγεία. Με ανάλογο τρόπο δημιουργείται και η αθηρωματική πλάκα στην εσωτερική επιφάνεια των αρτηριών.

Η LDL χοληστερόλης σε περίσσεια γίνεται τοξική όταν διιειισδύει στα αιμοφόρα αγγεία.

Η περίσσεια της σωματιδίων LDL χοληστερόλης, όταν ειισβάλουν στο ενδοθήλιο, είναι πιθανόν να οξειδωθούν με την επδραση υπολειμμάτων νεκρών κυττάρων κα ελεύθερων ρζών. Σε οξειδωμένη μορφή είναι περισσότερο επικίνδυνο για την δημιουργία αθηρωτατικής πλάκας μέσα στα αγγεία και στένωση της διέλευσης του αίματος. Αυτό μπορεί να συνεχίσει μετά από χρόνο σε ρηξης πλάκας και δημιουργία θόμβων μέσα στο αίμα.

Στις μεμβράνες των κυττάρων υπάρχουν trans υποδοχείς στους οποίους προσδένεται η trans χοληστερόλη των LDL πρωτεινών

η ποσοτική σχέση χοληστερόλης και τριγλυκεριδίων στην LDL και HDL χοληστερόλη φαίνεται στο σχήμα δίπλα

Η απόθεση χοληστερόλης δεν συναντάται μόνο στα αγγεία αλλά και στα τοιχώματα της αορτής, στον φακό και τον κερατοειδή του οφθαλμού, στα άκρα των βλεφάρων (κίτρινες κηλίδες) Μαζύ με λίπη και φωσφατίδια μπορεί να συσσωρευτεί και σε άλλα σημεία όπως στα οστά του κρανίου ή και την σπονδυλική στήλη.

Αντίθετα με την LDL, εχει αποδειχθεί πως, η υψηλής πυκνότητας λιποπρωτείνη HDL αφαιρεί εστέρες χοληστερόλης από την αθηρωματική πλάκα και τους μεταφέρει στο ήπαρ. Για αυτό και είναι γνωστή σαν καλή χοληστερίνη.

Η βιοσύνθεση της χοληστερόλης στα κύτταρα

. Η χοληστερόλη συντίθεται σε πολλά από τα κύτταρα : ηπατικά, τοιχώματα αορτής, επινεφρίδια, γεννητικά όργανα, εγκέφαλο.

Αλλά κυρίως η παραγωγή γίνεται στα ηπατοκύτταρα από ακέτυλοσυνένζυμο Α.

Τοακέτυλοσυνένζυμο Α. προσκομίζει τις ακετυλομάδες, και με συμμετοχη πολλών ενζύμων. Τα βασικό ένζυμο είναι το HMG-CoA αναγωγάση και η αντίδραση καταλήγει αρχικά σε σύνθεση μεβαλινικού οξέος.

Σε ένα προχωρημένο στάδιο της βιοσύνθεσης αυτής παράγεται από 6 μόρια μελαβονικού οξέος, το σκουαλένιο ,

η κυκλοποίηση του οποίου φτάνει στην λανοστερόλη

η οποία στην συνέχεια μετα από ενζυμικές αντιδράσεις φτάνει στην χοληστερόλη με 27 άτομα άνθρακα.

Η σύνθεση της χοληστρόλης επιρρεάζεται από παράγοντες ορμονικούς και τροφής. Στα κύτταρα ευννοείται η κατασκευή της, εάν δεν υπάρχει στον οργανισμό, επαρκής ποσότητα χοληστερόλης από την τροφή. Όταν τα επίπεδα της χοληστερόλης μειώνοναι,ι ένας μεταγραφικός παράγοντας ελευθερώνεται από την μεμβράνη και κατευθύνεται προς τον πυρήνα για να ενεργοποιήσει την μεταγραφή συγκεκριμένου γονίδιου.

Απαιτούνται για την παρασκευή ενός μορίου της χοληστερόλης 18 μόρια ακετυλοσυνένζυμουΑ, ενέργεια από 36 μόρια τριφωσφορικής αδενοσίνης και 16 μόρια από το συνένζυμο NADPH

Όμως παρατηρείται βιοσύνθεση της χοληστερόλης και μέσω οδών ενδιάμεσης ανταλλαγής που δεν είναι ακριβώς γνωστή η πορεία τους. Όπως παρατηρείται ότι

μεγάλες δόσεις ελαικού οξέος αυξάνουν την στάθμη της χοληστερόλης στο αίμα.

Από την οξείδωση του ελαικού οξέος (μονοακόρεστο cis) κατασκευάζεται χοληστερόλη με ενδιάμεσο προιόν την λιβενόνη και στην συνέχεια το διμεθυλοεξάνιο της λιβενόνης (αναφέρεται στο βιβλίο Βιολογική Χημεία .Χρηστομάνου)

Χρησιμοποιείται για την μεταφορά λιπαρών οξέων για αποθήκευση τα οποία εστεροποιούνται με αυτήν για να μεταφερθούν.

Απέκκριση - μεταβολισμός της χοληστερόλης

Η κυριότερη οδός απέκκρισης της χοληστερόλης είναι μέσω του ήπατος και δια της χολής. Γι αυτόν τον λόγο εάν υπάρχει απόφραξη των χολικών οδών (λιθιάσεις) η χοληστερόλη στο αίμα αυξάνει. Στο ήπαρ αλλά και στους ιστούς οξειδώνεται η πλάγια αλυσίδα της χοληστερόλης ενώ ο στεροειδής δακτύλιος δεν διασπάται.

Στο ήπαρ, σχηματίζονται από αυτόν τα χολικά άλατα που εκκρίνονται στο λεπτό έντερο και μετασχηματίζονται σε άλλα στερονοειδή παράγωγα με την δράση των μικροοργανισμών και επαναπορροφόνται κατά 90-95%, ενώ τα υπόλοιπα αποβάλλονται με τα κόπρανα.

Στα κύτταρα του φλοιού των επινεφριδίων, μετατρέπεται σε στεροειδείς ορμόνες

H χοληστερόλη δίνει cis - trans γεωμετρικά ισομερή και οι εστέρες της, με διαφορετικές ιδιότητες και βιολογική συμπεριφορά το καθε ένα είδος

Η χοληστερόλη είναι μια πολύπλοκη στεροειδής αλκοόλη. Στον στεροειδή δακτύλιο υπάρχει ένας διπλός δεσμός που δυσκολεύει την περιστροφή του μορίου γύρω από αυτόν. Έτσι παγιώνονται δυο δομές η cis και η trans . Αυτές οι δομές σταθεροποιούνται , γιατί η ενέργεια για να περιστραφεί το μόριο και να περάσει από την μια δομή στην άλλη είναι πολύ υψηλή και πολύ μεγαλύτερη από αυτήν που υπάρχει σε απλούς δεσμούς που υπάρχει εύκολη περιστροφή και δεν έχουμε αυτού του τύπου την γεωμετρική ισομέρια.

Αυτή η διαφορά στην γεωμετρία του μορίου της έχει σημαντικές συνέπειες στην συμπεριφορά της, τον ρόλο της και τις λειτουργίες της στον οργανισμό, αλλά ακόμα και στην συμβολή της σε δυσάρεστες παθήσεις όπως η αρτηριοσκλήρωση

¨Εχει αποδειχθεί ότι υπάρχουν τροφές που η κατανάλωσή τους αυξάνει την cis ή την trans χοληστερόλη (δηλαδή την λιποπρωτείνη LDL ή την λιποπρωτείνη HDL). Για παράδειγμα με την κατανάλωση trans τεχνητών λιπαρών (μαργαρίνες) έχει αποδειχθεί ότι αυξάνει η trans χοληστερόλη και η λιποπρωτείνη LDL. Αντίθετα τροφές με φυσικά trans λιπαρά όπως το βακενικό (αγελαδινό) οξύ και το συζευγμένο λινολεικό οξύ, υπάρχει αύξηση και στις δυο μορφές χοληστερόλης. Τα λιπαρά οξέα ω3 αποδεικνύεται ότι χαμηλώνουν την LDL χοληστερόλη και αυξάνουν αντίστοιχα την HDL μορφή της. (Να σημειωθεί ότι τα ακόρεστα οξέα της τροφής μας, είναι στην πλειοψηφία τους μορφής cis και σε αυτό οφείλεται προφανώς και η κάμψη που εμφανίζει το μόριό τους)

Η νιασίνη επίσης η γνωστή βιταμίνη Β3 που συναντάται σε δυο μορφές , το νικοτινικό οξύ και το νικοτιναμίδιο μπορεί με την μορφή του νικοτινικού, να μειώσει τα επίπεδα της χοληστερόλης

Η λεκιθίνη επίσης ένας φυσικός γαλακτωματοποιητής που συναντάται στις μεμβράνες δρά ανταγωνιστικά και εξισορροπιστικά στις μεμβράνες, ενώ συντελεί στην απόσπαση εστέρων χοληστερόλης από τις αθηρωματικές πλάκες μέσω της HDL χοληστερόλης (καλής).

Φαίνεται λοιπόν από όλα τα παραπάνω τι είναι η χοληστερόλη και ποιος ο ρόλος της, πράγμα που μπορεί να βοηθήσει, σε συνήθειες και συμπεριφορές ώστε να μπορεί να μειώσουν τους κινδύνουν από την απαραίτητη αυτή ουσία του οργανισμού