O colesterol (do grego chole-, bile, e stereos, sólido, e co sufixo químico -ol de alcohol), é un lípido esteroide do grupo dos esterois, que se biosintetiza de forma natural e é necesario para o organismo e beneficioso en cantidades normais, pero que en exceso é prexudicial para a saúde. O exceso de colesterol no torrente sanguíneo provoca que se deposite en forma de placas nas arterias. As placas provocan a arteriosclerose e o conseguinte estreitamento das arterias. Se a arteria que se obstrúe pertence o sistema coronario do corazón que rega as paredes do corazón producirase un infarto de miocardio. O colesterol é biosintetizado por practicamente todas as células animais, xa que é un compoñente esencial na estrutura das súas membranas celulares (pero non nas das bacterias e só aparece en pequenas cantidades nas das plantas), xa que mantén a integridade estrutural da membrana e a súa fluidez. Ademais, do colesterol derivan importantes substancias metabólicas, como as hormonas esteroides, ácidos biliares, e a vitamina D. O colesterol é o principal esterol sintetizado polos animais. Practicamente todos os tipos de células animais o producen. En vertebrados as células hepáticas producen maiores cantidades que outras células, e tamén abunda nos tecidos cerebrais e pancreáticos e na medula espiñal. Está case ausente en procariotas (bacterias e arqueas), aínda que hai algunhas excepcións, como os Mycoplasma, que necesitan colesterol para crecer. Nas plantas tamén está presente, pero é máis escaso.
François Poulletier de la Salle foi o primeiro que identificou o colesterol en forma sólida en cálculos biliares en 1769. Porén, non se lle deu nome ata que en 1815 Michel Eugène Chevreul o denominou colesterina.Chevreul (1816) "Recherches chimiques sur les corps gras, et particulièrement sur leurs combinaisons avec les alcalis. Sixième mémoire. Examen des graisses d'homme, de mouton, de boeuf, de jaguar et d'oie" (Investigacións químicas sobre substancias graxas, e particularmente sobre as súas combinacións cos álcalis. Sesta memoria. Estudo das graxas humanas, de ovella, boi, xaguar e ganso), Annales de Chimie et de Physique, 2 : 339-372. De page 346 : "Je nommerai cholesterine, de χολη, bile, et στερεος, solide, la substance cristallisée des calculs biliares humains, ... " (Nomearei colesterina — de χολη (bile) e στερεος (sólido) — á substancia cristalizada dos cálculos biliares humanos... )
Estrutura química A fórmula química do colesterol pode representarse de dúas formas: C27H46O / C27H45OH. miniatura|esquerda|Denominación dos aneis e numeración dun esteroide básico. miniatura|esquerda|Estrutura química do colesterol cos átomos numerados. miniatura|esquerda|Estereoisómeros nat e ent do colesterol. É un lípido esteroide, que ten a estrutura do ciclopentanoperhidrofenantreno (ou esterano), constituída por catro aneis fusionados, denominados A, B, C e D, que presentan varias substitucións:
Dous grupos metilo nas posicións C-10 e C-13. Unha cadea alifática ramificada hidrocarbonada de 8 carbonos que colga da posición C-17. Un grupo hidroxilo na posición C-3, que é a única parte hidrófila da molécula. Un dobre enlace entre os carbonos C-5 e C-6 (segundo anel).
A molécula de colesterol é anfipática, xa que ten unha parte polar (o grupo OH) e unha parte non polar ou hidrófoba (os aneis e a cadea hidrocarbonada, é dicir, o resto da molécula). Isto permite que se oriente nas membranas co grupo OH orientado cara á parte hidrófila da membrana (partes externas) e a parte hidrófoba da molécula inserida no interior da membrana (parte hidrófoba da membrana). O colesterol libre en auga é moi insoluble (solubilidade de 10−8 M), pero é bastante soluble en disolventes apolares como o cloroformo (CHCl3).
Estereoisómeros O colesterol ten 256 estereoisómeros que se orixinan nos seus 8 estereocentros, aínda que só dous dos estereoisómeros teñen importancia bioquímica, que son o nat-colesterol e o ent-colesterol (os prefixos significan natural e enantiómero, respectivamente), e só aparece na natureza o nat-colesterol.
Colesterol "bo" e "malo" Desde un punto de vista químico non hai ningunha diferenza entre eles; son moléculas idénticas. A distinción é fisiolóxica. O colesterol é transportado polo sangue dentro dunhas partículas globulares chamadas lipoproteínas, que as hai de varias clases. O colesterol transportado nas lipoproteínas LDL tende a depositarse nas arterias en certas situacións, polo que é malo para a saúde, e por iso se denomina colesterol "malo". O que é transportado polas lipoproteínas HDL tende a dirixirse ao fígado, onde é destruído, polo que ese é o colesterol "bo".
Fisioloxía Como o colesterol é moi importante para os animais, practicamente todas as células o sintetizan mediante un complexo proceso que comeza coa vía do mevalonato e acaba cunha conversión en 19 pasos do lanosterol en colesterol.
Estímase que un home (macho) de 68 kg sintetiza normalmente 1 g de colesterol diario, e o seu corpo contén uns 35 g, a maioría nas membranas celulares. Pero en moitos países occidentais o colesterol que se toma na dieta excede os límites recomendados.
A maior parte do colesterol inxerido está esterificado (cun ácido graxo enlazado ao seu grupo OH), e o colesterol esterificado absórbese mal no intestino. Cando hai unha absorción de colesterol adicional no intestino, o corpo compénsaa reducindo a síntese de colesterol nas células. Debido a isto, de sete a dez horas despois da inxestión, o colesterol produce pouco ou ningún efecto sobre o contido de colesterol corporal total ou as concentracións de colesterol no sangue. Porén, durante as primeiras sete horas despois da inxestión de colesterol, os niveis increméntanse significativamente.
O colesterol recíclase no corpo. O fígado excrétao en forma non esterificada pola bile ao tracto dixestivo. Xeralmente, un 50% do colesterol excretado na bile é reabsorbido no intestino delgado e devolto ao sangue.
As plantas fabrican tamén colesterol, pero en cantidades moito menores que os animais (mentres que a media da porcentaxe de colesterol no total de lípidos nas plantas é duns 50 mg/kg de lípidos, nos animais é de 5 g/kg ou máis).E. J. Behrman and Venkat Gopalan. Cholesterol and Plants. Concepts in Biochemistry. Editado por William M. Scovell, Bowling Green State University, Bowling Green, OH 43403 As plantas conteñen colesterol libre e esterificado. O colesterol aparece nas membranas e nos lipidos de superficie das follas. Ademais as plantas conteñen máis de 250 esteroides (o sitosterol é o máis abondoso). As plantas fabrican fitosterois (substancias quimicamente similares ao colesterol), que compiten no intestino co colesterol pola absorción, polo que reducen potencialmente a absorción de colesterol. Cando as células da mucosa intestinal absorben os fitosterois en vez de colesterol, despois normalmente excretan os fitosterois de novo ao tracto intestinal, o que é un importante mecanismo de protección.
Nas membranas bacterianas non hai colesterol, pero si unhas substancias parecidas chamadas hopanoides. miniatura|200px|dereita|Aspecto microscópico de cristais de colesterol en auga. Foto tomada con iluminación con luz polarizada.
Función O colesterol é un compoñente necesario para formar e manter as membranas celulares; modula a fluidez das membranas no intervalo fisiolóxico de temperaturas. O colesterol actúa como un regulador bidireccional da fluidez da membrana porque a altas temperaturas estabiliza a membrana e eleva o seu punto de fusión, mentres que a baixas temperaturas se intercala entre os fosfolípidos e impide que estes se agrupen e se fagan máis ríxidos. O grupo hidroxilo (OH) do colesterol interacciona coas cabezas polares dos fosfolípidos e esfingolípidos da bicapa lipídica, mentres que o voluminoso esqueleto cíclico de esteroide e a cadea lateral hidrocarbonada están orientados e introducidos na parte hidrófoba central da membrana, xunto coas colas hidrófobas dos outros lípidos. Ao interaccionar coas cadeas de ácidos graxos dos fosfolípidos, o colesterol modifica o empaquetamento da membrana, o cal altera a fluidez da membrana. A estrutura do anel tetracíclico do colesterol contribúe a facer descender a fluidez da membrana, xa que a molécula está nunha conformación trans, que fai que toda a molécula do colesterol menos a cadea lateral sexa ríxida e plana. Neste papel estrutural, o colesterol reduce a permeabilidade da membrana plasmática a solutos neutros, ións hidróxeno, e ións sodio.
Nas membranas o colesterol tamén funciona no transporte intracelular, sinalización celular e condución nerviosa. O colesterol é esencial para manter a estrutura e a función das caveolas invaxinadas e as depresións cubertas de clatrina, que interveñen na endocitose dependente de caveolas e dependente de clatrina. O papel do colesterol nesta endocitose pode investigarse usando metil beta ciclodextrina (MβCD), que retira o colesterol da membrana plasmática. Recentes estudos indicaron que o colesterol está tamén implicado en procesos de sinalización celular ao axudar a formar balsas lipídicas na membrana plasmática. A formación de balsas lipídicas xunta proteínas receptoras en estreita proximidade con altas concentracións de moléculas de segundo mensaxeiro. Moitas neuronas teñen unha vaíña de mielina, rica en colesterol, derivada de capas compactadas de membrana de células de Schwann, que proporciona illamento eléctrico para que a condución dos impulsos eléctricos sexa máis eficaz.
Nas células, o colesterol é a molécula precursora de varias vías bioquímicas. No fígado, o colesterol convértese nos ácidos biliares da bile, a cal é despois almacenada na vesícula biliar. Os ácidos biliares solubilizan as graxas no tracto dixestivo, o que axuda a que estas sexan dixeridas e absorbidas, xunto con vitaminas liposolubles como as vitaminas A, D, E, e K. O colesterol é un importante precursor para a síntese de vitamina D e de hormonas esteroides, como as producidas nas glándulas adrenais (cortisol e aldosterona) ou as hormonas sexuais (proxesterona, estróxenos e testosterona) e os seus derivados.
Algunhas investigacións indican que o colesterol pode actuar como un antioxidante.
Biosíntese miniatura|dereita|Vía do mevalonato para a síntese do colesterol. Todas as células animais sintetizan colesterol para o seu uso propio, pero a cantidade producida varía dun tipo de célula ou de órgano a outro. Aproximadamente o 20–25% da produción diaria de colesterol ocorre no fígado; outros sitios de moita síntese son os intestinos, glándulas adrenais, e órganos reprodutores.
A biosíntese do colesterol ten lugar no retículo endoplasmático liso de practicamente todas as células dos animais vertebrados. Mediante estudos de marcaxe isotópica, Rittenberg e Bloch demostraron que todos os átomos de carbono do colesterol proceden, en última instancia, do acetato, en forma de acetil coencima A (acetil-CoA). Foron necesarios outros 30 anos de investigación para conseguir describir as liñas xerais da biosíntese do colesterol, e aínda hoxe se descoñecen moitos detalles encimáticos e mecanísticos da ruta.
A síntese no corpo empeza coa vía do mevalonato na que dúas moléculas de acetil-CoA condensan para formar acetoacetil-CoA. Despois hai unha segunda condensación entre o acetoacetil-CoA e outra molécula de acetil-CoA para formar 3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA (HMG-CoA). Esta molécula é despois reducida a mevalonato polo encima HMG-CoA redutase. A produción de mevalonato é o paso limitante e irreversible da ruta e é o punto onde actúan os medicamentos estatinas (un tipo de fármacos usados para reducir o colesterol corporal).