Metabolism of Cholesterol Study Material Class Notes

కొలెస్ట్రాల్ యొక్క జీవక్రియ

లక్ష్యం

•       ఈ ఉపన్యాసం ముగింపులో, విద్యార్థి చేయగలరు

–      కొలెస్ట్రాల్ సంశ్లేషణ నియంత్రణను వివరించండి

–      కొలెస్ట్రాల్ క్షీణతను వివరించండి

–      హైపర్ కొలెస్టెరోలేమియా యొక్క కారణం, ప్రమాద కారకాలు మరియు నియంత్రణను వివరించండి

కొలెస్ట్రాల్ యొక్క జీవక్రియ

•       కొలెస్ట్రాల్ జంతువులలో ప్రత్యేకంగా కనిపిస్తుంది, కాబట్టి దీనిని తరచుగా యానిమల్ స్టెరాల్ అని పిలుస్తారు

•       పెద్దవారిలో కొలెస్ట్రాల్ యొక్క మొత్తం శరీర కంటెంట్ 140 mg/dl   చుట్టూ 2g/kg శరీర బరువు

•       కొలెస్ట్రాల్ ప్రకృతిలో యాంఫిపతిక్, ఎందుకంటే ఇది నిర్మాణంలో హైడ్రోఫిలిక్ మరియు హైడ్రోఫోబిక్ ప్రాంతాలను కలిగి ఉంటుంది.

కొలెస్ట్రాల్ యొక్క ఫంక్షన్

కొలెస్ట్రాల్ జీవితానికి అవసరం - ముఖ్యమైన విధులు

•       ఇది కణ త్వచం యొక్క నిర్మాణ భాగం

•       కొలెస్ట్రాల్ శరీరంలోని అన్ని ఇతర స్టెరాయిడ్ల సంశ్లేషణకు పూర్వగామి. వీటిలో స్టెరాయిడ్ హార్మోన్లు, విటమిన్ డి మరియు బైల్ యాసిడ్స్ ఉన్నాయి

•       శరీరంలోని లిపిడ్లు రవాణా చేయబడే లిపోప్రొటీన్ల నిర్మాణంలో ముఖ్యమైన పదార్ధం

•       కొవ్వు ఆమ్లాలు ఆక్సీకరణ కోసం కొలెస్టెరిల్ ఈస్టర్లుగా కాలేయానికి రవాణా చేయబడతాయి

కొలెస్ట్రాల్ బయోసింథసిస్

•       పెద్దవారిలో రోజుకు 1 గ్రా కొలెస్ట్రాల్ సంశ్లేషణ చేయబడుతుంది

•       శరీరంలోని దాదాపు అన్ని కణజాలాలు కొలెస్ట్రాల్ బయోసింథసిస్‌లో పాల్గొంటాయి

•       కొలెస్ట్రాల్ సంశ్లేషణలో పాల్గొన్న ఎంజైమ్‌లు సెల్ యొక్క సైటోసోల్ మరియు మైక్రోసోమల్ భిన్నాలలో కనిపిస్తాయి.

•       ఒక మోల్ కొలెస్ట్రాల్ ఉత్పత్తికి, 18 మోల్స్ ఎసిటైల్ CoA, 36 మోల్స్ ATP మరియు 16 మోల్స్ NADPH అవసరం.

•       కొలెస్ట్రాల్ యొక్క సంశ్లేషణ 5 దశల్లో నిర్వహించబడుతుంది

                1. HMG CoA యొక్క సంశ్లేషణ

                2. మెవలోనేట్ ఏర్పడటం (6C)

                3. ఐసోప్రెనాయిడ్ యూనిట్ల ఉత్పత్తి (5C)

                4. స్క్వాలీన్ (30C) సంశ్లేషణ

                5. స్క్వాలీన్‌ను కొలెస్ట్రాల్‌గా మార్చడం (27C)

కొలెస్ట్రాల్ సంశ్లేషణ నియంత్రణ

•       కొలెస్ట్రాల్ బయోసింథసిస్ రేటు పరిమితం చేసే ఎంజైమ్ HMG CoA రిడక్టేజ్ ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది

1. అభిప్రాయ నియంత్రణ :

•       కొలెస్ట్రాల్ ఫీడ్‌బ్యాక్ మెకానిజం ద్వారా దాని స్వంత సంశ్లేషణను నియంత్రిస్తుంది

•       కొలెస్ట్రాల్ యొక్క సెల్యులార్ గాఢత పెరుగుదల ఎంజైమ్ HMG CoA రిడక్టేజ్ యొక్క సంశ్లేషణను తగ్గిస్తుంది

                                ↑ కొలెస్ట్రాల్ స్థాయి → ↓ HMG CoA రిడక్టేజ్ యాక్టివిటీ

                                ↓ కొలెస్ట్రాల్ స్థాయి → ↑ HMG CoA రిడక్టేజ్ యాక్టివిటీ

2. హార్మోన్ల నియంత్రణ :

•       HMG CoA రిడక్టేజ్ అనే ఎంజైమ్ రెండు ఇంటర్‌కన్వర్టిబుల్ రూపాల్లో ఉంది

•       HMG CoA రిడక్టేజ్ యొక్క డీఫోస్ఫోరైలేటెడ్ రూపం మరింత చురుకుగా ఉంటుంది, అయితే ఫాస్ఫోరైలేటెడ్ రూపం తక్కువ చురుకుగా ఉంటుంది

•       గ్లూకాగాన్ మరియు గ్లూకోకార్టికాయిడ్లు క్రియారహిత HMG CoA రిడక్టేజ్ (ఫాస్ఫోరైలేటెడ్ రూపం) ఏర్పడటానికి అనుకూలంగా ఉంటాయి కాబట్టి కొలెస్ట్రాల్ సంశ్లేషణ తగ్గుతుంది

•       ఇన్సులిన్ మరియు థైరాక్సిన్ యాక్టివ్ HMG CoA రిడక్టేజ్ ఏర్పడటాన్ని మెరుగుపరచడం ద్వారా కొలెస్ట్రాల్ ఉత్పత్తిని పెంచుతాయి

3. మందుల ద్వారా నిరోధం :

•       కాంపాక్టిన్ మరియు లోవాస్టాటిన్ వంటి మందులు ఫంగల్ ఉత్పత్తులు, హైపర్ కొలెస్టెరోలేమియా ఉన్న రోగులలో సీరం కొలెస్ట్రాల్ స్థాయిని తగ్గించడానికి ఉపయోగిస్తారు.

•       ఇది పోటీగా HMG CoA రిడక్టేజ్ మరియు ↓కొలెస్ట్రాల్ సంశ్లేషణను నిరోధిస్తుంది

4. HMG CoA రిడక్టేజ్ చర్య పిత్త ఆమ్లాల ద్వారా నిరోధించబడుతుంది

•       ఉపవాసం ఈ ఎంజైమ్ యొక్క కార్యాచరణను కూడా తగ్గిస్తుంది

కొలెస్ట్రాల్ క్షీణత

•       _{కొలెస్ట్రాల్‌ను CO 2} & H ₂ O కి తగ్గించడం సాధ్యం కాదు.

•       కొలెస్ట్రాల్ (50%) పిత్త ఆమ్లాలుగా మార్చబడుతుంది (మలంతో విసర్జించబడుతుంది)

•       స్టెరాయిడ్ హార్మోన్లు & విటమిన్ డి సంశ్లేషణకు పూర్వగామిగా పనిచేస్తుంది

పిత్త ఆమ్లాల సంశ్లేషణ

•       పిత్త ఆమ్లాలు 24 కార్బన్ పరమాణువులు, స్టెరాయిడ్ న్యూక్లియస్‌లో 2 లేదా 3 హైడ్రాక్సిల్ సమూహాలు మరియు కార్బాక్సిల్ సమూహంలో ముగిసే సైడ్ చెయిన్‌ను కలిగి ఉంటాయి.

•       పిత్త ఆమ్లాలు ధృవ మరియు నాన్-పోలార్ సమూహాలను కలిగి ఉన్నందున అవి యాంఫిపతిక్ స్వభావం కలిగి ఉంటాయి

•       ప్రేగులలో ఎమల్సిఫైయింగ్ ఏజెంట్లుగా పనిచేస్తాయి మరియు లిపిడ్ల జీర్ణక్రియ మరియు శోషణలో చురుకుగా పాల్గొంటాయి

•       ప్రాథమిక పిత్త ఆమ్లాల సంశ్లేషణ కాలేయంలో జరుగుతుంది

•       7-α-హైడ్రాక్సిలేస్ పిత్త ఆమ్లాలచే నిరోధించబడుతుంది మరియు ఇది రేటు పరిమితి ప్రతిచర్య

•        ప్రాథమిక పిత్త ఆమ్లాలు చోలిక్ ఆమ్లం మరియు చెనోడెక్సికోలిక్ ఆమ్లం

•       గ్లైసిన్ లేదా టౌరిన్‌తో కలిపినప్పుడు, సంయోగ పిత్త ఆమ్లాలు (గ్లైకోకోలిక్ యాసిడ్, టౌరోకోలిక్ యాసిడ్ మొదలైనవి) ఏర్పడతాయి, ఇవి సర్ఫ్యాక్టెంట్‌ల వలె వాటి పనితీరులో మరింత సమర్థవంతంగా పనిచేస్తాయి.

•       పిత్తంలో, సంయోగ పిత్త ఆమ్లాలు సోడియం మరియు పొటాషియం లవణాలుగా ఉంటాయి, వీటిని పిత్త లవణాలు అంటారు.

•       పేగులో, ప్రాథమిక పిత్త ఆమ్లాల భాగం డీకాన్జుగేషన్ మరియు డీహైడ్రాక్సిలేషన్‌కు గురై ద్వితీయ పిత్త ఆమ్లాలను (డియోక్సికోలిక్ యాసిడ్ మరియు లిథోకోలిక్ యాసిడ్) ఏర్పరుస్తుంది, పేగులోని బ్యాక్టీరియా ఎంజైమ్‌ల ద్వారా ఉత్ప్రేరకమవుతుంది.

ఎంటెరోహెపాటిక్ సర్క్యులేషన్

•       కాలేయంలో సంశ్లేషణ చేయబడిన సంయోగ పిత్త లవణాలు గాల్ బ్లాడర్‌లో పేరుకుపోతాయి.

•       అక్కడ నుండి అవి చిన్న ప్రేగులలోకి స్రవిస్తాయి, అక్కడ అవి కొవ్వులు మరియు కొవ్వులో కరిగే విటమిన్ల జీర్ణక్రియ మరియు శోషణకు ఎమల్సిఫైయింగ్ ఏజెంట్లుగా పనిచేస్తాయి.

•       పిత్త లవణాలలో ఎక్కువ భాగం తిరిగి శోషించబడుతుంది మరియు పోర్టల్ సిర ద్వారా కాలేయానికి తిరిగి వస్తుంది. అందువలన పిత్త లవణాలు రీసైకిల్ చేయబడతాయి మరియు ఒక రోజులో అనేక సార్లు తిరిగి ఉపయోగించబడతాయి. దీనిని ఎంటెరోహెపాటిక్ సర్క్యులేషన్ అంటారు

•       ప్రతిరోజూ సుమారు 15- 30 గ్రా పిత్త లవణాలు ప్రేగులలోకి స్రవిస్తాయి మరియు తిరిగి గ్రహించబడతాయి.

•        అయినప్పటికీ, రోజుకు 0.5 గ్రా చిన్న భాగం మలంలో పోతుంది.

•        కోల్పోయిన పిత్త లవణాలను భర్తీ చేయడానికి సమాన మొత్తంలో (0.5 గ్రా/రోజు) కాలేయంలో సంశ్లేషణ చేయబడుతుంది.

•       శరీరం నుండి కొలెస్ట్రాల్‌ను తొలగించడానికి ఇది ఏకైక మార్గం

కోలిలిథియాసిస్

•       పేగు నుండి పిత్త లవణాలు లోపభూయిష్టంగా గ్రహించడం, కాలేయ పనితీరు బలహీనపడటం, పిత్త వాహిక యొక్క అవరోధం మొదలైన వాటి వల్ల కోలిలిథియాసిస్ సంభవించవచ్చు.

•       కోలిలిథియాసిస్ రోగులు సాధారణంగా చెనోడియోల్ అని పిలువబడే బైల్ యాసిడ్ చెనోడెక్సీ కోలిక్ యాసిడ్ యొక్క పరిపాలనకు ప్రతిస్పందిస్తారు.

•       చెనోడియోల్ కారణంగా పిత్తాశయ రాళ్లు నెమ్మదిగా కానీ క్రమంగా కరిగిపోతాయని నమ్ముతారు. కోలిలిథియాసిస్ యొక్క తీవ్రమైన కేసులకు, పిత్తాశయాన్ని శస్త్రచికిత్స ద్వారా తొలగించడం మాత్రమే నివారణ.

కొలెస్ట్రాల్ నుండి స్టెరాయిడ్ హార్మోన్ల సంశ్లేషణ

కొలెస్ట్రాల్ 5 తరగతుల స్టెరాయిడ్ హార్మోన్ల సంశ్లేషణకు పూర్వగామి

1. గ్లూకోకార్టికాయిడ్లు (ఉదా. కార్టిసాల్)

2. మినరల్ కార్టికాయిడ్లు (ఉదా. ఆల్డోస్టెరాన్)

3. ప్రొజెస్టిన్స్ (ఉదా ప్రొజెస్టెరాన్)

4. ఆండ్రోజెన్లు (ఉదా. టెస్టోస్టెరాన్)

5. ఈస్ట్రోజెన్లు (ఉదా ఎస్ట్రాడియోల్)

విటమిన్ డి సంశ్లేషణ

కొలెస్ట్రాల్ 7-డీహైడ్రో కొలెస్ట్రాల్‌గా మారుతుంది మరియు చర్మంలోని అతినీలలోహిత కిరణాల ద్వారా కొలెకాల్సిఫెరోల్ (విట్-డి _{3 ) గా మారుతుంది}

రుగ్మతలు - హైపర్ కొలెస్టెరోలిమా

•       హైపర్ కొలెస్టెరోలేమియా - ప్లాస్మా కొలెస్ట్రాల్ (> 200 mg/dl) గాఢతలో పెరుగుదల. ఇది అనేక రుగ్మతలలో గమనించవచ్చు

1. డయాబెటిస్ మెల్లిటస్: ఎసిటైల్ CoA లభ్యత పెరిగినప్పటి నుండి పెరిగిన కొలెస్ట్రాల్ సంశ్లేషణ కారణంగా

2. హైపోథైరాయిడిజం (మైక్సోడెమా): హెపటోసైట్‌లపై HDL గ్రాహకాలు తగ్గడం వల్ల

3. అబ్స్ట్రక్టివ్ కామెర్లు: పిత్తం ద్వారా కొలెస్ట్రాల్ విసర్జనలో అడ్డంకి కారణంగా

4. నెఫ్రోటిక్ సిండ్రోమ్: ప్లాస్మా గ్లోబులిన్ ఏకాగ్రత పెరగడం నెఫ్రోటిక్ సిండ్రోమ్ యొక్క లక్షణం

5. అథెరోస్క్లెరోసిస్ మరియు కరోనరీ హార్ట్ డిసీజ్‌తో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది

హైపర్ కొలెస్టెరోలేమియా యొక్క కారణాలు

•       వారసత్వం : అధిక స్థాయి కొలెస్ట్రాల్ వారసత్వంగా పొందవచ్చు ఎందుకంటే జన్యువులు LDL (చెడు) కొలెస్ట్రాల్ యొక్క జీవక్రియను ప్రభావితం చేయవచ్చు.

•       సంతృప్త కొవ్వులు మరియు కొలెస్ట్రాల్‌లో అధికంగా ఉండే ఆహారాలు:  హైపర్ కొలెస్టెరోలేమియాకు ఇది అత్యంత సాధారణ కారణం, సంతృప్త కొవ్వులు అధికంగా ఉండటం వలన LDL (చెడు) కొలెస్ట్రాల్ స్థాయిని నిరాడంబరంగా పెంచవచ్చు.

•       ఇతర వ్యాధులు:  మధుమేహంతో బాధపడుతున్న కొందరిలో కొలెస్ట్రాల్ అధిక స్థాయిలో ఉండవచ్చు

•       జీవనశైలి మార్పులు: జీవనశైలిలో మార్పులు  వ్యాయామంలో తగ్గుదలకి దారితీస్తాయి, ఇది కొవ్వు మరియు కొలెస్ట్రాల్ స్థాయిలను పెంచుతుంది

హైపర్ కొలెస్టెరోలేమియా ప్రమాద కారకాలు

అధిక కొలెస్ట్రాల్‌కు కొన్ని ముఖ్యమైన ప్రమాద కారకాలు:

•       ఊబకాయం

•       సంతృప్త కొవ్వు మరియు ట్రాన్స్ ఫ్యాటీ యాసిడ్స్ అధికంగా ఉండే ఆహారం తీసుకోవడం

•       నెఫ్రోటిక్ సిండ్రోమ్

•       మధుమేహం

•       హైపోథైరాయిడిజం

•       అధిక రక్త పోటు

•       మద్యం సేవించడం

•       ధూమపానం

హైపర్ కొలెస్టెరోలేమియా నియంత్రణ

ప్లాస్మా కొలెస్ట్రాల్ స్థాయిని తగ్గించడానికి అనేక చర్యలు ఉన్నాయి

1. PUFA వినియోగం: పాలీఅన్‌శాచురేటెడ్ ఫ్యాటీ యాసిడ్స్ (PUFA) ఆహారంలో తీసుకోవడం వల్ల ప్లాస్మా కొలెస్ట్రాల్ స్థాయి తగ్గుతుంది. పుష్కలంగా PUFA కంటెంట్ ఉన్న నూనెలు కాటన్ సీడ్ ఆయిల్, సోయాబీన్ ఆయిల్, సన్‌ఫ్లవర్ ఆయిల్, కార్న్ ఆయిల్, ఫిష్ ఆయిల్స్ మొదలైనవి. నెయ్యి & కొబ్బరి నూనె PUFA యొక్క పేలవమైన వనరులు.

2. డైటరీ కొలెస్ట్రాల్: కొలెస్ట్రాల్ అధికంగా ఉండే ఆహారాలకు దూరంగా ఉండటం

3. ప్లాంట్ స్టెరాల్స్: కొన్ని ప్లాంట్ స్టెరాల్స్ (ఉదా. సిటోస్టానోయెల్ ఈస్టర్లు) డైటరీ కొలెస్ట్రాల్ యొక్క ప్రేగుల శోషణను నిరోధించడం ద్వారా ప్లాస్మా కొలెస్ట్రాల్ స్థాయిలను తగ్గిస్తాయి

4. డైటరీ ఫైబర్: బీన్స్ వంటి డైటరీ ఫైబర్స్ తీసుకోవడం వల్ల పేగు నుండి కొలెస్ట్రాల్ శోషణ తగ్గుతుంది

5. అధిక కార్బోహైడ్రేట్ ఆహారాన్ని నివారించడం

6. జీవనశైలి ప్రభావం: ధూమపానం, పొత్తికడుపు ఊబకాయం, వ్యాయామం లేకపోవడం, ఒత్తిడి, అధిక రక్తపోటు, మృదువైన నీటి వినియోగం మొదలైనవాటిలో ప్లాస్మా కొలెస్ట్రాల్ పెరుగుదల గమనించవచ్చు.

7. మితమైన ఆల్కహాల్ వినియోగం: మితమైన ఆల్కహాల్ తీసుకోవడం వల్ల కలిగే ప్రయోజనకరమైన ప్రభావాలు దీర్ఘకాలిక మద్య వ్యసనం యొక్క దుష్ప్రభావాల ద్వారా కప్పివేయబడతాయి. రెడ్ వైన్ తక్కువ ఆల్కహాల్ కంటెంట్‌తో పాటు దాని యాంటీఆక్సిడెంట్ల వల్ల ముఖ్యంగా ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది

8. ఔషధాల వాడకం: HMG CoA రిడక్టేజ్‌ను నిరోధించే మరియు కొలెస్ట్రాల్ సంశ్లేషణను తగ్గించే లోవాస్టాటిన్ వంటి మందులు ఉపయోగించబడతాయి.

•       ప్రస్తుతం వాడుకలో ఉన్న స్టాటిన్స్‌లో అటోర్వాస్టాటిన్, సిమ్వాస్టాటిన్ మరియు ప్రవాస్టాటిన్ ఉన్నాయి

•       కొన్ని మందులు-కొలెస్టైరమైన్ మరియు కొలెస్టిపోల్-బైల్ యాసిడ్‌లతో బంధిస్తాయి మరియు వాటి పేగు శోషణను తగ్గిస్తాయి

•       క్లోఫైబ్రేట్ లిపోప్రొటీన్ లైపేస్ యొక్క కార్యాచరణను పెంచుతుంది మరియు ప్లాస్మా కొలెస్ట్రాల్ మరియు ట్రయాసిల్‌గ్లిసరాల్‌ను తగ్గిస్తుంది

హైపోకొలెస్టెరోలేమియా

•       హైపోకొలెస్టెరోలేమియా: ప్లాస్మా కొలెస్ట్రాల్‌లో తగ్గుదల, తక్కువ సాధారణమైనప్పటికీ, కూడా గమనించవచ్చు.

•       హైపర్ థైరాయిడిజం, హానికరమైన రక్తహీనత, మాలాబ్జర్ప్షన్ సిండ్రోమ్, హెమోలిటిక్ కామెర్లు మొదలైనవి, హైపోకొలెస్టెరోలేమియాతో సంబంధం ఉన్న కొన్ని రుగ్మతలు.

సారాంశం

•       కొలెస్ట్రాల్ బయోసింథసిస్ రేటు పరిమితం చేసే ఎంజైమ్ HMG CoA రిడక్టేజ్ ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది

•       HMG-CoA కొలెస్ట్రాల్ సంశ్లేషణకు పూర్వగామి

•       కొలెస్ట్రాల్ పిత్త ఆమ్లాలు, స్టెరాయిడ్ హార్మోన్లు & విటమిన్ డిగా మార్చబడుతుంది

•       ప్లాస్మా కొలెస్ట్రాల్ (> 200 mg/dl) పెరుగుదలను హైపర్ కొలెస్టెరోలేమియా అంటారు