Colesteroloha una vasta gamma di effetti fisiologici nel corpo, ma se eccessivo può portare a ipercolesterolemia e avere effetti negativi sul corpo. La ricerca moderna ha scoperto che l’aterosclerosi, la trombosi venosa e la colelitiasi sono strettamente correlate all’ipercolesterolemia. Se si tratta semplicemente di colesterolo alto, la regolamentazione della dieta è il metodo migliore. Se è accompagnata anche da ipertensione, è meglio monitorare la pressione sanguigna e utilizzare farmaci antipertensivi purché il medico confermi l'ipertensione. L'ipercolesterolemia è una causa molto importante di aterosclerosi, quindi presta attenzione.
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Il colesterolo in natura si trova principalmente negli alimenti animali, con alcune piante che contengono colesterolo e la maggior parte delle piante che contengono sostanze strutturalmente simili al colesterolo: gli steroli vegetali. Gli steroli vegetali non hanno alcun effetto aterogenico. Nella mucosa intestinale, gli steroli vegetali (soprattutto il sitosterolo) possono inibire competitivamente l'assorbimento del colesterolo. Di seguito sono riportati metodi comuni di sintesi di laboratorio come riferimento.
Metodo 1:
Il processo di sintesi del colesterolo è relativamente complesso, con quasi 30 fasi di reazione, e l’intero processo può essere suddiviso in tre fasi
Generazione di 1.3-leggera 3-metilglutaraldeide COA (HMGCOA)
Nel citoplasma, tre molecole di glicole etilenico COA sono catalizzate dalla tioliasi e dall'HMGCOA sintasi per generare HMGCOA, che è lo stesso meccanismo della formazione del corpo chetonico. Tuttavia, la localizzazione intracellulare è diversa e questo processo avviene nel citoplasma, mentre la generazione di corpi chetonici avviene nei mitocondri delle cellule epatiche. Pertanto, ci sono due serie di isoenzimi nelle cellule del fegato che subiscono rispettivamente le reazioni di cui sopra.
2. Generazione di acido mevalonico (MVA)
Sotto la catalisi dell'HMGCOA reduttasi, l'HMGCoA consuma due molecole di NADPH+H+ per formare acido metileico (MVA)
Questo processo è irreversibile e la HMG CoA reduttasi è un enzima che limita la velocità della sintesi del colesterolo.
3. Produzione di colesterolo
L'MVA subisce fosforilazione, deproteinizzazione, dealchilazione e condensazione per generare squalene contenente 30°C, che viene poi catalizzato dalla ciclasi del reticolo endoplasmatico e dall'ossigenasi per produrre lanolina sterolo. Quest'ultimo subisce molteplici reazioni come l'ossidoriduzione e alla fine perde tre C, con conseguente sintesi del colesterolo 27C.
Metodo 2:
Utilizzo di acetil CoA e acido palmitico come materie prime - Il processo di sintesi del colesterolo attraverso la via del chetoglutarato può essere approssimativamente suddiviso nei seguenti passaggi:
1. L'acetil CoA e l'acido palmitico vengono condensati in acetil CoA sotto l'azione dell'acetil CoA tioliasi. Questa reazione è una reazione di tiolisi e il prodotto acetilacetil CoA è un composto ad anello a cinque membri. L'equazione chimica per questo passaggio è la seguente:
CH3CO-CoA + CH2(COOH)CA2CH2CH2CH3→ CH3CO-CoA + CH3Cacao
2. L'acetilacetilCoA reagisce con il trifosfoglicerato sotto la catalisi dell'HMG-CoA sintasi per generare HMG-CoA. Questa reazione è una reazione di condensazione e il prodotto HMG-CoA è un composto ad anello a sei membri. L'equazione chimica per questo passaggio è la seguente:
CH3CO-CoA+H2O → HMG-CoA + CH3COOH
3. Sotto l'azione dell'HMG-CoA liasi, l'HMG-CoA viene scisso in mevalonato. Questa reazione è una reazione di cracking e il prodotto mevalonato è un composto ciclico a cinque membri. L'equazione chimica per questo passaggio è la seguente:
HMG-CoA → CH2=CA (CA2) 3CHO+CO2
4. Sotto l'azione della mevalonato chinasi, il mevalonato reagisce con l'ATP per produrre mevalonato pirofosfato. Questa reazione è una reazione di fosforilazione e il prodotto mevalonato pirofosfato è un composto ad alta energia. L'equazione chimica per questo passaggio è la seguente:
CH2=CA(CA2)3CHO+C3H7ClN2O2S → CH2=CA (CA2) 3OPP+C10H15N5O10P2
5. Sotto l'azione della squalene ciclasi, il metilidrossivalerato pirofosfato subisce ciclizzazione per formare squalene. Questa reazione è una reazione di ciclizzazione e il prodotto squalene è un composto ciclico a sette membri. L'equazione chimica per questo passaggio è la seguente:
CH2=CA (CA2)3OPP → (CA2)5C=O
6. Sotto l'azione della squalene reduttasi, lo squalene reagisce con NADPH+H+ per generare colesterolo. Questa reazione è una reazione di riduzione e il colesterolo prodotto è un composto ad anello a sei membri. L'equazione chimica per questo passaggio è la seguente:
(CAP2)5C=O+NADPH + H+→ CH2OH-(CHOH)4-COOH
Metodo 3:
Il processo di sintesi del colesterolo dal pirofosfato dell'isopentene attraverso l'anello di squalene può essere approssimativamente suddiviso nelle seguenti fasi:
1. Il pirofosfato dell'isopentene reagisce con l'ATP sotto la catalisi della squalene sintasi per produrre lo squalene pirofosfato. Questa reazione è una reazione di fosforilazione e il prodotto squalene pirofosfato è un composto ad alta energia. L'equazione chimica per questo passaggio è la seguente:
C5H8O4P + C3H7ClN2O2S → C5H8O4P + C10H15N5O10P2 + C3H7N
2. Lo squalene pirofosfato reagisce con NADPH+H+ sotto l'azione della squalene pirofosfato reduttasi per generare squalene. Questa reazione è una reazione di riduzione e il prodotto squalene è un composto ciclico a sette membri. L'equazione chimica per questo passaggio è la seguente:
C5H8O4P-C10H15N5O10P2+ NADPH + H+→ C5H8O+NADP+ + C3H7N
3. Sotto l'azione della squalene ciclasi, lo squalene subisce ciclizzazione per produrre colesterolo. Questa reazione è una reazione di ciclizzazione e il colesterolo prodotto è un composto ciclico a sei membri. L'equazione chimica per questo passaggio è la seguente:
C5H8O+NADP+→ CH2OH-(CHOH)4-COOH + NADPH + H+ + C3H7N
La struttura del colesterolo fu determinata già nel 1930. Nel 1941, David Rittenberg e KonradBloch scoprirono che l'acido acetico marcato con idrogeno pesante era un precursore del colesterolo nei ratti e nei topi. Successivamente si scoprì che lo scheletro carbonioso dello sterolo ergosterolo presente nel Neurosporarassa era derivato interamente dall'acido acetico. Nel 1949, J. Bonner e B. Arreguin confermarono che tre molecole di acido acetico potevano combinarsi per formare una semplice unità di cinque atomi di carbonio, nota come isoprene. La loro scoperta è in linea con le previsioni precedenti di Robert Robinson, il quale riteneva che il colesterolo fosse un prodotto di ciclizzazione dello squalene, che può essere formato dalla polimerizzazione dell'isoprene. Nel 1952, Bloch e RLangdon confermarono che lo squalene può effettivamente essere convertito in colesterolo e proposero e confermarono un percorso per la biosintesi del colesterolo. Nel 1953 Bloch e RB Woodward proposero l'idea di ciclizzazione, successivamente modificata. Fu solo nel 1956 che l'intermedio sconosciuto simile all'isoprene fu confermato essere l'acido mevalonico. La scoperta dell'acido mevalproico ha identificato un collegamento intermedio irrisolto nella biosintesi del colesterolo. Da allora, i percorsi e la stereochimica della biosintesi del colesterolo sono stati chiariti in dettaglio