Cholesterin

Der Name stammt aus dem Griechischen von chole- (Galle) und stereos (fest) und dem chemischen Suffix -ol für einen Alkohol, da Forscher Cholesterin erstmals 1784 in fester Form in Gallensteinen identifizierten.

Das meiste Cholesterin ist nicht ernährungsbedingten Ursprungs; es wird intern synthetisiert. Cholesterin ist in höheren Konzentrationen in Geweben vorhanden, die entweder mehr produzieren oder dichter gepackte Membranen haben, z. B. in Leber, Rückenmark und Gehirn, sowie in Atheromata. Cholesterin spielt eine zentrale Rolle in vielen biochemischen Prozessen, ist aber am besten bekannt für die Assoziation von Herz-Kreislauf-Erkrankungen mit verschiedenen Lipoprotein-Cholesterin-Transportmustern und hohen Cholesterinwerten im Blut.

Wenn Ärzte mit ihren Patienten über die gesundheitlichen Bedenken von Cholesterin sprechen, beziehen sie sich oft auf „schlechtes Cholesterin“, oder Low-Density-Lipoprotein (LDL). „Gutes Cholesterin“ ist High-Density-Lipoprotein (HDL); damit ist die Art und Weise gemeint, wie Cholesterin in Lipoproteinen, den natürlichen Trägermolekülen des Körpers, gebunden ist.

Physikalische Eigenschaften

Physiologie

Funktion

Cholesterin wird für den Aufbau und die Erhaltung von Zellmembranen benötigt; es macht die Fluidität – den Grad der Viskosität – der Membran über größere Temperaturintervalle hinweg stabil (die Hydroxylgruppe des Cholesterins interagiert mit dem Phosphatkopf der Membran, und das sperrige Steroid und die Kohlenwasserstoffkette werden in die Membran eingebettet). Einige Untersuchungen deuten darauf hin, dass Cholesterin als Antioxidans wirken kann. Cholesterin hilft auch bei der Herstellung von Galle (die bei der Verdauung von Fetten hilft), und ist auch wichtig für den Stoffwechsel von fettlöslichen Vitaminen, einschließlich der Vitamine A, D, E und K. Es ist die wichtigste Vorstufe für die Synthese von Vitamin D und der verschiedenen Steroidhormone (darunter Cortisol und Aldosteron in den Nebennieren sowie die Sexualhormone Progesteron, die verschiedenen Östrogene, Testosteron und Derivate).

In jüngster Zeit wurde Cholesterin auch in Zellsignalisierungsprozesse einbezogen, wo man vermutet, dass es Lipid Rafts in der Plasmamembran bildet. Es reduziert auch die Permeabilität der Plasmamembran für Wasserstoffionen (Protonen) und Natriumionen.Cholesterin ist essentiell für die Struktur und Funktion von invaginierten Caveolae und Clathrin-beschichteten Pits, einschließlich der Caveolae-abhängigen Endozytose und Clathrin-abhängigen Endozytose. Die Rolle von Cholesterin in der Caveolae-abhängigen und Clathrin-abhängigen Endozytose kann untersucht werden, indem man Methyl-Beta-Cyclodextrin (MβCD) verwendet, um Cholesterin aus der Plasmamembran zu entfernen.

Körperflüssigkeiten

Cholesterin ist in Wasser minimal löslich; es kann sich nicht auflösen und in der wasserbasierten Blutbahn reisen. Stattdessen wird es im Blutkreislauf durch Lipoproteine transportiert – Protein-„Molekülkoffer“, die wasserlöslich sind und Cholesterin und Triglyceride im Inneren transportieren. Die Apolipoproteine, die die Oberfläche des jeweiligen Lipoproteinpartikels bilden, bestimmen, aus welchen Zellen das Cholesterin entnommen und wohin es geliefert wird.

Die größten Lipoproteine, die vor allem Fette von der Darmschleimhaut zur Leber transportieren, heißen Chylomikronen. Sie transportieren hauptsächlich Fette in Form von Triglyceriden und Cholesterin. In der Leber geben die Chylomikron-Partikel Triglyceride und etwas Cholesterin ab und werden in Low-Density-Lipoprotein (LDL)-Partikel umgewandelt, die Triglyceride und Cholesterin zu anderen Körperzellen weiter transportieren. Bei gesunden Menschen sind die LDL-Teilchen groß und relativ wenige an der Zahl. Im Gegensatz dazu wird eine große Anzahl von kleinen, dichten LDL-Partikeln (sdLDL) stark mit der Förderung atheromatöser Erkrankungen in den Arterien in Verbindung gebracht. Aus diesem Grund wird LDL als „schlechtes Cholesterin“ bezeichnet.

Der Bericht des National Cholesterol Education Program, Adult Treatment Panels aus dem Jahr 1987 empfiehlt, dass der Gesamtcholesterinspiegel im Blut sein sollte: <200 mg/dl normales Blutcholesterin, 200-239 mg/dl grenzwertig-hohes, >240 mg/dl hohes Cholesterin.

High-Density-Lipoprotein (HDL)-Partikel transportieren Cholesterin zurück zur Leber, um es auszuscheiden, variieren aber erheblich in ihrer Effektivität, dies zu tun. Eine große Anzahl großer HDL-Partikel korreliert mit besseren Gesundheitsergebnissen und wird daher gemeinhin als „gutes Cholesterin“ bezeichnet. Im Gegensatz dazu ist eine geringe Anzahl großer HDL-Partikel unabhängig mit dem Fortschreiten atheromatöser Erkrankungen in den Arterien assoziiert.

Klinische Bedeutung

Hypercholesterinämie

Bei erhöhten Konzentrationen von oxidierten L.D.L.-Partikeln, insbesondere kleinen LDL-Partikeln, fördert Cholesterin die Bildung von Atheromen in den Wänden der Arterien, ein Zustand, der als Atherosklerose bekannt ist und die Hauptursache für koronare Herzkrankheiten und andere Formen von Herz-Kreislauf-Erkrankungen darstellt. Im Gegensatz dazu sind HDL-Partikel (insbesondere großes HDL) der einzige identifizierte Mechanismus, durch den Cholesterin aus dem Atherom entfernt werden kann. Erhöhte Konzentrationen von HDL korrelieren mit geringeren Raten von Atherom-Progression und sogar Regression.

Von den Lipoproteinfraktionen gelten LDL, IDL und VLDL als atherogen (anfällig für Atherosklerose). Die Spiegel dieser Fraktionen korrelieren eher mit dem Ausmaß und dem Fortschreiten der Atherosklerose als der Gesamtcholesterinspiegel. Umgekehrt kann das Gesamtcholesterin innerhalb normaler Grenzen liegen, aber hauptsächlich aus kleinen LDL- und kleinen HDL-Partikeln bestehen, unter welchen Bedingungen die Atheromwachstumsrate immer noch hoch wäre. Wenn die Anzahl der LDL-Partikel jedoch gering ist (hauptsächlich große Partikel) und ein großer Prozentsatz der HDL-Partikel groß ist, dann sind die Atheromwachstumsraten für jede gegebene Gesamtcholesterinkonzentration gewöhnlich niedrig, sogar negativ.

Diese Effekte werden durch die relative Konzentration von asymmetrischem Dimethylarginin (ADMA) im Endothel weiter verkompliziert, da ADMA die Produktion von Stickstoffmonoxid, einem Relaxans des Endothels, herunterreguliert. Daher stellen hohe ADMA-Spiegel, die mit hohen oxidierten LDL-Spiegeln einhergehen, einen erhöhten Risikofaktor für kardiovaskuläre Erkrankungen dar.

Mehrere Humanstudien, in denen HMG-CoA-Reduktase-Hemmer oder Statine eingesetzt wurden, haben wiederholt bestätigt, dass eine Veränderung der Lipoprotein-Transportmuster von ungesunden zu gesünderen Mustern die Ereignisraten für kardiovaskuläre Erkrankungen signifikant senkt, selbst bei Menschen mit Cholesterinwerten, die derzeit als niedrig für Erwachsene gelten; allerdings wurde bisher kein statistisch signifikanter Mortalitätsvorteil durch die medikamentöse Senkung des Cholesterinspiegels bei asymptomatischen Menschen, d. h.,

Zu den besser konzipierten neueren randomisierten Studien am Menschen, die Patienten mit koronarer Herzkrankheit oder deren Risikoäquivalenten untersuchen, gehören die Heart Protection Study (HPS), die PROVE-IT-Studie und die TNT-Studie. Darüber hinaus gibt es Studien, die den Effekt der LDL-Senkung sowie der HDL-Erhöhung und der Atheromlast mittels intravaskulärem Ultraschall untersucht haben. Kleine Studien haben gezeigt, dass eine erfolgreiche Behandlung eines abnormalen Lipidprofils das Fortschreiten der koronaren Herzkrankheit verhindert und möglicherweise eine leichte Verringerung der Atheromlast zur Folge hat. Die American Heart Association gibt eine Reihe von Richtlinien für den Gesamtcholesterinspiegel im Blut (Nüchterncholesterin) und das Risiko für Herzerkrankungen vor:

Niveau mg/dL	Niveau mmol/L	Interpretation
<200	<5.2	Erwünschter Wert, der einem geringeren Risiko für Herzerkrankungen entspricht
200-239	5.2-6.2	Borderline hohes Risiko
>240	>6.2	Hohes Risiko

Da jedoch die heutigen Testmethoden LDL („schlechtes“) und HDL („gutes“) Cholesterin getrennt bestimmen, ist diese vereinfachende Sichtweise etwas veraltet. Als wünschenswerter LDL-Wert gilt ein Wert von weniger als 100 mg/dL (2,6 mmol/L), obwohl ein neuerer Zielwert von <70 mg/dL bei Personen mit höherem Risiko auf der Grundlage einiger der oben erwähnten Studien in Betracht gezogen werden kann. Ein Verhältnis von Gesamtcholesterin zu HDL – ebenfalls ein nützliches Maß â€“ von weit weniger als 5:1 gilt als gesünder. Bemerkenswert ist, dass typische LDL-Werte für Kinder, bevor sich Fettstreifen zu entwickeln beginnen, bei 35 mg/dL liegen.

Patienten sollten sich darüber im Klaren sein, dass die meisten Testmethoden für LDL das LDL im Blut nicht wirklich messen, geschweige denn die Partikelgröße. Aus Kostengründen wurden die LDL-Werte lange Zeit nach der Friedewald-Formel geschätzt: ∑ ∑ 20% des Triglyceridwertes = geschätztes LDL. Die Grundlage dafür ist, dass das Gesamtcholesterin als Summe von HDL, LDL und VLDL definiert ist. Normalerweise werden nur das Gesamtcholesterin, das HDL und die Triglyceride tatsächlich gemessen. Das VLDL wird als ein Fünftel der Triglyceride geschätzt. Es ist wichtig, vor der Blutuntersuchung mindestens 8-12 Stunden zu fasten, da der Triglyceridspiegel mit der Nahrungsaufnahme stark schwankt.

Die zunehmende klinische Evidenz hat den größeren prädiktiven Wert von ausgefeilteren Tests unterstützt, die sowohl die LDL- als auch die HDL-Partikelkonzentration und -größe direkt messen, im Gegensatz zu den eher üblichen Schätzungen/Messungen des Gesamtcholesterins, das in den LDL-Partikeln enthalten ist, oder der gesamten HDL-Konzentration.

Hypocholesterinämie

Abnormal niedrige Cholesterinwerte werden als Hypocholesterinämie bezeichnet. Die Forschung zu den Ursachen dieses Zustands ist relativ begrenzt, und obwohl einige Studien einen Zusammenhang mit Depressionen, Krebs und Hirnblutungen nahelegen, ist unklar, ob der niedrige Cholesterinspiegel eine Ursache für diese Zustände oder ein Epiphänomen ist.

Nahrungsquellen

Die wichtigsten Cholesterinquellen in der Nahrung sind tierische Lebensmittel. Beispiele sind Eigelb (~1234 mg/g), Rindfleischprodukte (~381 mg/g), Krabbenprodukte (176 – 256 mg/g) . Pflanzliche Produkte (z. B. Leinsamen, Erdnüsse) enthalten ebenfalls cholesterinähnliche Verbindungen, Phytosterine, die zur Senkung des Serumcholesterins beitragen sollen.

Cholesterin in Pflanzen

Viele Quellen (einschließlich Lehrbücher) behaupten fälschlicherweise, dass es in Pflanzen kein Cholesterin gibt. Diese Fehleinschätzung wird in den Vereinigten Staaten noch verschlimmert, wo die Regeln der Food and Drug Administration es erlauben, dass Cholesterinmengen von weniger als 2 mg pro Portion bei der Kennzeichnung ignoriert werden. Obwohl pflanzliche Quellen viel weniger Cholesterin enthalten (Behrman und Gopalan schlagen 50mg/kg der Gesamtlipide vor, im Gegensatz zu 5g/kg bei Tieren), enthalten sie die Substanz dennoch.

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