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Cholesterinstoffwechsel: Überblick

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Steckbrief

Cholesterinfunktionen

Cholesterin (Cholesterol) beeinflusst die Fluidität biologischer Membranen in tierischen Zellen. Außerdem dient es als Vorstufe für die Synthese von Steroidhormonen und Gallensäuren. Viele Zellen des Körpers können Cholesterin synthetisieren, den Hauptanteil der Cholesterinbiosynthese übernimmt jedoch die Leber. Weitere wichtige Syntheseorte sind die Darmschleimhaut, die Haut und steroidhormonbildende Drüsen.

Cholesterinstoffwechsel

Zellen extrahepatischer Gewebe synthetisieren Cholesterin selbst oder entnehmen es dem im Blut zirkulierenden Low Density Lipoprotein (LDL), das etwas freies und viel mit Fettsäuren verestertes Cholesterin enthält. Nach rezeptorvermittelter Endozytose des LDL werden die Cholesterinester von lysosomalen Esterasen hydrolysiert und das Cholesterin über spezifische Transporter ins Zytoplasma abgegeben. Dort kann nicht benötigtes freies Cholesterin von der Acyl-CoA-Cholesterin-Acyltransferase (ACAT) wieder mit einer Fettsäure zu einem Cholesterinester verknüpft und so gespeichert werden. Bei Bedarf kann es durch eine Cholesterinesterase aus diesem Speicher freigesetzt werden.

Im Blut wird Cholesterin an Lipoproteine gebunden transportiert. In den Enterocyten werden Cholesterin und Cholesterinester zusammen mit Triglyceriden in Chylomikronen eingebaut. Die nach Abbau der Triglyceride in peripheren Geweben aus Chylomikronen entstandenen Chylomikronen-Remnants befördern es zur Leber, die diese endozytotisch aufnimmt und Cholesterin z.B. für die Synthese von Gallensäuren verwendet. Der Transport von Cholesterin und Cholesterinestern von der Leber zu extrahepatischen Geweben beginnt mit den VLDL (very low density lipoproteins). Aus diesen entstehen über IDL (intermediate density lipoproteins) die LDL (low density lipoproteins), die von extrahepatischen Geweben über den LDL-Rezeptor aus dem Blut aufgenommen werden. In diesen Geweben wird Cholesterin in Membranen eingebaut oder auch in Form von Cholesterinestern gespeichert. Den Rücktransport des Cholesterins aus den extrahepatischen Geweben zur Leber und zu steroidhormonproduzierenden Zellen übernehmen sowohl HDL (high density lipoproteins) als auch LDL.

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    Funktionen des Cholesterins

    Cholesterin (Cholesterol) kommt in so gut wie allen biologischen Membranen der tierischen Zelle vor und hat dort einen Anteil von 5–30% am Gesamtlipid. Ausnahme ist die innere Mitochondrienmembran, in der nur sehr wenig Cholesterin enthalten ist. Es ist relativ starr und hat so einen wesentlichen Einfluss auf die physikalischen Eigenschaften der Membranen: Es erhöht die Fluidität dicht gepackter Membranen und verfestigt relativ flüssige Membranen. Außerdem dient es als Vorstufe für die Synthese von Steroidhormonen (z.B. der Glucocorticoide oder Geschlechtshormone) wie auch für die Bildung von Gallensäuren. Viele Zellen des Körpers können Cholesterin synthetisieren, den Hauptanteil der Cholesterinbiosynthese übernimmt jedoch die Leber. Weitere wichtige Syntheseorte sind die Darmschleimhaut, die Haut und steroidhormonbildende Drüsen.

    Cholesterinstoffwechsel

    Intrazelluläre Cholesterinhomöostase

    Image description
    Struktur verschiedener Glycerophospholipide

    Die Hydroxygruppen am C1- und C2-Atom des Glycerins (rot) sind mit jeweils einer Fettsäure (orange) und die Hydroxygruppe am C3-Atom mit einer Phosphatgruppe (grün) verestert. Die Phosphatgruppe kann wiederum mit verschiedenen organischen Verbindungen (blau) verestert sein. Dazu zählen Cholin, Ethanolamin, Serin und Inositol.

    (Quelle: Endspurt Biochemie 1, Thieme, 2020)
    Image description
    Struktur von Cholesterin

    Die Hydroxygruppe ist als polare Kopfgruppe blau hervorgehoben.

    (Quelle: Boeck, Kurzlehrbuch Chemie, Thieme, 2018 und Königshoff, Brandenburger, Kurzlehrbuch Biochemie, Thieme, 2018)
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      zuletzt bearbeitet: 27.08.2022
      Fachlicher Beirat: Prof. Dr. Gerhard P. Püschel, 19.08.2022
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