胆固醇 :一种类固醇及甾醇

更新时间:2023-11-04 09:28

胆固醇(Cholesterol),最早由动物胆石中分离出的具有羟基的固体醇类化合物。它是脊椎动物细胞膜的重要成分,也是脂蛋白的成分,还可以转变为具有重要生理功能的生物活性物质。

胆固醇的衍生物胆酸盐维生素D类固醇激素在脂类消化和动物的生长、发育过程中都具有重要的作用。对于大多数组织来说,保证胆固醇的供给,维持其代谢平衡十分重要。胆固醇广泛存在于全身各组织中,其中约1/4分布在脑及神经组织中,占脑组织总质量的2%左右。肝、肾及肠等内脏以及皮肤、脂肪组织亦含较多的胆固醇,每100g组织中含200~500mg,以肝为最多,而肌肉较少,肾上腺卵巢等组织胆固醇含量可高达1%~5%,但总量很少。

胆固醇是一种略带微黄色的无色结晶,熔点148℃,微溶于水,易溶于热乙醇乙醚三氯甲烷等有机溶剂中。胆固醇的化学性质相当稳定,基本不受酸、碱、热等加工因素的影响。

定义

固醇(CHO)是人体的主要固醇,是天然类固醇中的一大类,以环戊烷多氢菲为基本结构。

胆固醇是不溶于水的物质,血液中无单独存在的胆固醇,胆固醇必须与载脂蛋白和磷脂结合生成各种脂蛋白后才能在血液中自由流动。肝脏是合成和贮存胆固醇的主要器官。

功能

构成细胞膜

胆固醇广泛存在动物体内,胆固醇以游离形式或是脂肪酸化的形式存在,游离胆固醇是细胞膜的重要组成部分,占质膜脂类的20%以上。胆固醇能阻止细胞膜双分子层的无序化,影响细胞膜对脂溶性物质的通透性,同时保证细胞膜的流动性。

合成类固醇激素

胆固醇是合成类固醇激素的原料,还可被性腺转化为性激素包括黄体酮、睾丸、雌激素以及胆酸等类固醇激素。激素是机体代谢的信使,可作为辅助因子传导分子信号协调多细胞机体中不同细胞代谢作用。胆固醇形成的肾上腺皮质激素影响人体糖和蛋白质的代谢,参与机体内各种物质的代谢,包括糖、蛋白质和脂肪的代谢等。

参与神经系统

胆固醇参与了神经元膜系统及突触和髓鞘的形成,是维持神经元可塑性和传导性的重要成分。它通过与磷脂中不饱和脂肪酸的运动来减少突触膜的流动性,同时具有稳定突触后膜的功能,并且,膜上胆固醇富集的区域形成的脂筏为多种受体提供附着位点,例如在脑组织中的海马区神经元膜上的脂筏对于神经元5-羟色胺受体的活化具有重要作用。

细胞信号转导

胆固醇通过脂筏为激素及生长因子受体提供相互作用平台,从而介导细胞生存信号通路。胆固醇是组成细胞膜上脂筏结构的重要成分。脂筏是位于细胞质膜上的特殊结构,一些神经元细胞膜上具有特化的内陷型脂筏结构称为细胞窖。脂筏/细胞窖结构是多种细胞信号转导通路中生长因子、激素受体的富集区域,因此,其完整性的维持对于生存信号通路的活化十分重要。

来源

人体内胆固醇主要有两个来源,一个是来自食物胆固醇的吸收,一个是体内合成。

胆固醇的吸收

人体及动物小肠可以吸收胆固醇,胆固醇的吸收伴随脂肪的吸收进行,是不饱和脂酸的载体。部分胆固醇在吸收时与脂酸结合成胆固醇酯。自由胆固醇同胆固醇酯同样可被吸收。胆汁酸盐和脂肪可促进胆固醇的吸收,被吸收的胆固醇与脂肪同一途径进入乳糜管,再到血循环。

胆固醇的合成

合成部位

成人除脑组织及成熟红细胞外,几乎全身各组织均可合成胆固醇,每天可合成1~1.5g。肝脏是合成胆固醇最主要的场所,肝脏合成的胆固醇占总合成量的70%~80%;其次是小肠,占总合成量的10%。胆固醇的合成主要在细胞质内质网中进行。

合成原料

乙酰辅酶A是胆固醇合成的主要原料,还需atp供能和NADPH供氢。乙酷CoA和ATP主要来自糖的有氧氧化,NADPH主要来自戊糖磷酸途径。每合成1分子胆固醇需要18分子乙CoA、36分子ATP及16分子NADPH。

合成过程

胆固醇过程比较复杂,有近30步酶促反应,大致可分为3个阶段:

代谢

胆固醇环戊烷多氢菲的结构特点使其不能彻底氧化成CO2和H2O,但其侧链在体内可氧化断裂,转变成某些重要的生理活性物质。胆固醇在体内除构成膜的组分外,主要有4条代谢去路:

转变为胆汁酸

转变为胆汁酸是胆固醇在体内主要的代谢去路,也是肝脏清除体内胆固醇的主要方式。正常人每天合成的胆固醇约有40%在肝脏中转变为胆汁酸,随胆汁排入肠道。胆汁酸是两性化合物,有利于脂质的乳化、消化和吸收。

转变为维生素D3

胆固醇可被氧化为7-脱胆固醇而储存在皮下,后者经紫外线照射转变成维生素D维生素D经肝脏和肾脏的连续化反应活化为1,25-(OH)2-D3活性维生素D3。活性维生素D3具有调节磷代谢的作用。

转变为类固醇激素

胆固醇是肾上腺皮质、睾丸卵巢内分泌腺合成类固醇激素的原料。

胆固醇的排泄

体内大部分胆固醇经代谢转变成生理活性物质,少部分胆固醇可经胆道随胆汁排入肠道,其中一部分经肠道细菌作用还原生成粪固醇随粪便排出体外。因此,肠道阻塞患者血中胆固醇的量会升高。

临床意义

高胆固醇

生理因素

病理因素

低胆固醇

生理因素

病理因素

胆固醇在制剂中的应用

脂质体膜材

胆固醇可调节磷脂双分子层膜的流动性,使膜通透性降低,减少药物渗漏,同时可使脂膜维持一定柔韧性增强脂质体囊泡抗击外部条件变化的能力,并对磷脂的氧化有一定保护作用。制备普通载药脂质体,胆固醇是必需的添加物。

乳化剂

胆固醇作为乳化剂可用于化妆品和局部用药制剂中,常用浓度为0.3%~5.0%(w/w),用以增加软的吸水能力。胆固醇还具有润肤功能。

其他应用

胆固醇可作软膏基质。

历史

胆固醇的发现

胆固醇化学结构的研究

胆固醇合成的研究

研究甾体化合物方面获诺贝尔奖的科学家

化学信息

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