Cholesterol - biological function and role in pathogenesis of selected diseases

Cholesterol to cząsteczka zbudowana z 4 pierścieni węglowodorowych i dołączonego do nich węglowodorowego łańcucha. Ze względu na obecność jednej grupy hydroksylowej klasyfikowany jest jako alkohol steroidowy. Cholesterol może być syntezowany de novo w wątrobie i jelitach poprzez szereg reakcji enzymatycznych, lecz większa jego część dostarczana jest wraz z pokarmem i wchłaniana w jelicie cienkim. W organizmie człowieka zarówno cholesterol, jak i inne lipidy są transportowane w postaci tak zwanych lipoprotein, czyli w połączeniu z określonymi białkami. W takiej postaci docierają do komórek docelowych, gdzie znajdują się specyficzne dla danej lipoproteiny receptory. Po związaniu ze swoistym receptorem następuje wchłanianie do wnętrza komórki poprzez endocytozę. Główną funkcją cholesterolu jest zależna od temperatury modulacja płynności błon komórkowych. W niskiej temperaturze chroni błonę przed powstaniem fazy krystalicznej, podczas gdy w wysokiej zapobiega dezorganizacji błony. Duża jego ilość występuje w nanodomenach błonowych, zwanych tratwami lipidowymi i kaweolami, które pełnią ważną rolę w procesie endocytozy i przekaźnictwie międzykomórkowym. Jest on ponadto prekursorem hormonów steroidowych produkowanych przez gonady i korę nadnerczy. Mimo rozlicznych pozytywnych funkcji pełnionych przez cholesterol, jest on również cząsteczką przyczyniającą się do powstawania i progresji wielu chorób. Najpowszechniejszymi chorobami, w których progresji bierze udział cholesterol są choroby neurodegeneracyjne jak choroba Alzheimer’a, choroby związane z układem krążenia oraz choroby nerek. Cholesterol jest nieodzownym elementem warunkującym funkcje błony, jednak każde zaburzenia w jego metabolizmie mogą być przyczyną powstawania poważnych chorób często prowadzących do śmierci.Cholesterol is the molecule compose of 27 carbon atoms in 4 hydrocarbon rings and hydrocarbon chain. It is classified as an alcohol because of possessed hydroxyl group. Molecule conformation makes cholesterol only slightly soluble in water and also in water-based bloodstream but it has good solubility in organic solvents. It can be synthesized de novo in liver and intestines through a series of enzymatic reactions but a large amount of cholesterol is delivered with food and absorbed in small intestine. The blood level of cholesterol is tightly regulated by few distinct mechanisms, but control of its de novo synthesis has the main regulatory effects. Cholesterol is transported in bloodstream in complexes known as lipoproteins where it is aggregated with certain proteins. It perform many important functions in cell, but primarily it modulate liquidity of cell membrane. It is the temperature-dependent process and in low temperature cholesterol prevents the reinforcement, while protect from excessive liquidity or instability in high temperature. Cholesterol has been found in specific membrane domains called “lipid rafts”, and its higher level has been also observed in caveols – membrane structures which are important in endocytosis and cell signaling. Cholesterol is also an intermediate compound in synthesis of steroid hormones produced by gonads and adrenal cortex. Despite the wide range of positive functions, cholesterol may also contribute to disease development. Its concentration in neurons is strongly associated with neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s disease. Moreover high cholesterol blood level is suggested to be responsible for cardiovascular and urinary system diseases. In conclusion, cholesterol is indispensable component in many physiological processes however every alterations in its blood level could trigger the development of dangerous diseases