Физиологическая роль холестерина

Физиологическая роль холестерина

Холестерин – это достаточно сложное жироподобное органическое соединение с общей формулой С₂₇Н₄₆О, относящееся к группе стеринов. Он появился в процессе эволюции вместе с первыми одноклеточными животными сотни миллионов лет назад как молекулярный компонент их оболочек, обеспечивающий им прочность. Растения, в форме одноклеточных водорослей, возникли значительно раньше, и именно они стали образовывать кислород путем фотосинтеза. Растительные клетки покрыты двумя оболочками. Одна, нежная липидно-белковая, имеет на своей поверхности всевозможные рецепторы для обеспечения обмена веществ. Вторая, наружная, очень прочная, целлюлозная, выполняет чисто механические функции: защищает липидную оболочку и создает тургор, важный для формирования клеточных структур. Клетки животных тканей имеют лишь одну внешнюю оболочку в виде белково-липидной мембраны. Прочность этой мембраны совершенно недостаточна, особенно для тканей с механическими функциями, например мышечных, кожных, пищеварительных, и для «блуждающих» клеток, таких как лимфоциты и эритроциты. Высокую прочность липопротеиновым мембранам животных клеток придают именно частицы холестерина. Молекулы жирных кислот построены в форме ниточек из углерода С – С – С – С=С – С – , которые легко разрываются катализаторами или растяжением. Пептидные связи – C – NH – C – NH – также не имеют высокой прочности и поэтому легко разрываются пептидазами и другими ферментами. Молекула холестерина значительно прочнее на разрыв, так как состоит из связанных между собой парными связями колец. Молекулы холестерина встраиваются между углеводородными цепочками жирных кислот клеточных мембран и создают нечто похожее на кольчугу. При этом они не мешают обмену веществ и изменениям формы клеток, что характерно для лимфоцитов, либо, наоборот, «цементируют» липопротеиновую мембрану в жесткую структуру, как у эритроцитов, имеющих форму вогнутого диска и оболочку, состоящую на 23% из холестерина. Эритроциты имеют максимальную величину поверхности по отношению к массе клетки, что важно для выполнения ими функций по доставке кислорода в ткани. Они протискиваются под давлением через тончайшие капилляры, сталкиваясь при этом с их стенками, и постоянно сталкиваются между собой в артериях под давлением от сокращений сердечной мышцы.

В оболочках клеток печени содержание холестерина составляет около 17%. Миелиновое многослойное покрытие нервных волокон, выполняющее защитные и изоляционные функции, на 22% состоит из холестерина. В составе белого вещества мозга человека содержится 14% холестерина, в составе серого вещества – 6%. Внутриклеточные мембраны, например митохондрий или клеточного ядра, также содержат холестерин, но в еще меньшей пропорции, от 3 до 5%. В процессе эволюции животных холестерин выполнял и другие физиологические функции. Из холестерина в печени образуются желчные кислоты, холановая, холевая, дезоксихолевая и другие, без которых невозможно переваривание жиров в кишечнике. Желчные кислоты – это производные холестерина, к которым присоединена карбоксильная группа, что делает их растворимыми не только в жирах, но и в воде. В половых железах холестерин преобразуется в стероидные гормоны, тестостерон и прогестерон, имеющие близкую к холестерину структуру молекул. В женских яичниках гормон эстроген также образуется из холестерина. В надпочечниках производными холестерина являются гормоны кортизол и альдостерон. Холестерин важен для функций почечных клеток, селезенки и костного мозга. Значительные количества холестерина расходуются на образование эфиров холестерина и изохолестерина, которые в смеси с жирными кислотами и фосфолипидами образуют особое сало, выделяемое сальными железами кожи. Секрет этих желез, количество которых достигает 100 – 400 на квадратный сантиметр кожи, обеспечивает эластичность и водонепроницаемость кожных покровов. Холестерин используется и для жировой смазки волос, шерсти и перьев, обеспечивая термоизоляцию и защиту от воды. Из холестерина образуется витамин D. Список функций холестерина можно было бы продолжить. После белков, нуклеиновых кислот, жиров и углеводов холестерин является пятым наиболее важным компонентом организма животных. Как универсально важное вещество он синтезируется не только в печени, но и во многих других тканях. Однако, так же как в случае с белками, жирами, нуклеиновыми кислотами и углеводами, холестерин может стать и причиной разнообразных патологий. Излишек нуклеиновых кислот, как известно, приводит к подагре, излишек жиров – к ожирению. Нарушения углеводного обмена вызывают диабет. Согласно ряду теорий, доминировавших в физиологии много десятилетий, излишек холестерина в крови является главной причиной атеросклероза.