background image

                                    

CHOLESTEROL  & Bile Salts    

 

 
● Cholesterol is the most common sterol in the body ; serves as : 

1.  a stabilizing component of cell membranes and  
2.  a precursor of the bile salts and steroid hormones ;  
3.  precursors of cholesterol are converted in the skin to cholecalciferol , the  

active form of vitamin D . 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

● Cholesterol is present in tissues and in plasma either as free cholesterol( C )   
    or esterified cholesterol ( CE ) . 
    ■   In tissues , the free cholesterol is mainly in the cell membranes and the   

     esterified cholesterol is the storage form inside the cells .  

 
    

  In the plasma , the greater part of cholesterol ( 75% ) is esterified and the   

         rest is free ; both are transported in the plasma in different lipoproteins ;   
         the highest proportion is found in LDL and transports cholesterol into   
         peripheral tissues .  

 

 

                                                                                                                                       


background image

 The enzymes that esterify cholesterol are : 

(a) Lecithin –Cholesterol Acyl Transferase ( LCAT ) which is located in the   
      blood and esterifies cholesterol associated with the lipoprotein HDL ;   
        

(b) Acyl: Cholesterol Acyl Transferase ( ACAT ) which is located in cells    
      ( particularly cells that need to store cholesterol for the synthesis of   
      steroid hormones )   
 

 

Sources of cholesterol :  
 

● Cholesterol can be synthesized in the body ( endogenous , about 700 mg/day )  
    or  obtained from the diet in foods of animal origin mainly meat and egg  
    (exogenous ,  about 300 mg/day ) . 
 

BIOSYNTHESIS :  

 
● Cholesterol is synthesized by a pathway that occur in most cells of the body but  
    to a greater extent in cells of the liver , intestine , adrenal cortex and gonads ;  
    Liver is responsible for 80% of endogenous synthesis . 
● Enzymes involved in cholesterol synthesis are located in the cytoplasm and in   
   endoplasmic reticulum . 
● All carbon atoms of cholesterol are derived from cytosolic  acetyl CoA produced   
   mainly from dietary glucose or caloric excess of dietary protein . 
 

The pathway for the synthesis of cholesterol occurs in three phases

 : 

 

 

Phase I : Synthesis of 

Mevalonate

 from acetyl CoA : Include three reactions : 

 

1.  Two molecules of cytosolic acetyl CoA  condense to form acetoacetyl CoA catalyzed 

by cytoplasmic thiolase .  

 

     2.  Another molecule of acetyl CoA combine with acetoacetyl CoA to form 
           β-hydroxy-β-methyl  glutaryl CoA HMG-CoA ) catalyzed by cytoplasmic  
         
  HMG-CoA synthase-II ( mitochondrial fraction of this enzyme is involved in the   
           synthesis of ketone bodies ) .  
 

3.  HMG-CoA is reduced to mevalonate using NADPH as reducing agent .This is   
     catalyzed by HMG-CoA reductase located in the endoplasmic reticulum .    

 
 
                                                                                                                                      

 


background image

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Phase II : Synthesis of squalene : 

● Mevalonate is phosphorylated by ATP  and subsequently decarboxylated &reduced 
    to produce  5-carbon isopentenyl pyrophosphate ( isoprene unit) .  
 
● The isoprene units may condense to 
form 30-carbon compound squalene as 
follows : 

 

  

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

 
 
 
 

Phase III : Synthesis of cholesterol :    

 Squalene cyclizes forming Lanosterol  which contains the rings of the steroid nucleus .  
 
 Lanosterol is modified in a series of steps to form cholesterol . 

 

    

Lanosterol

 

────→ 

Zymosterol

 

────→ 

Desmosterol

 

───→ 

Cholesterol

      

 
                                                                    
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Regulation of Cholesterol Synthesis : 

● HMG-CoA reductase step is the rate-limiting and control point in the pathway of   
    cholesterol synthesis . This step is subject to regulation : 

1.  liver HMG-CoA reductase is activated when insulin is high and inactivated  

          when glucagon is high  .  

2.  HMG-CoA reductase is inhibited by high levels of mevalonate  

( feed-back regulation by immediate product ) . 

3.  Synthesis of HMG-CoA reductase is repressed by : 
               a – cholesterol ( final end product of synthesis ) . 
               b – influx  of cholesterol into cells from LDL .  
               c – bile salts produced from cholesterol in liver . 
 
4.  Thyroid hormone ( T

3

 ) increase the activity of HMG-CoA reductase  

5.  Glucocorticoids ( cortisol ) decrease the activity of HMG-CoA reductase (end product 

inhibition since glucocorticoids are synthesized from cholesterol . 

                                                                                                                                                                                                   
                                                                       
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

BILE  SALTS 

Synthesis : 
 

● Bile salts are synthesized in the liver from cholesterol by reactions that hydroxylate   
    steroid nucleus and cleave the side chain . 
 
1

ST

 Step :  an oxygen atom is added to carbon-7 of cholesterol forming an  7α-hydroxy   

                  cholesterol ; this is catalyzed by the enzyme 7α–hydroxylase   which is the  
                  rate-limiting step ; the enzyme activity is decreased by high levels of bile salts     
                  (feedback inhibition ) & activated by vitamin C . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2

nd

 Step :  the double bond (between carbons 5& 6) is reduced and two different sets of   

                  bile salts are produced :  
 
                  Dihydroxy set ( Diols )   produces the chenocholic acid  series . 
 
                  Trihydroxy set ( Triols )   forming the cholic acid  series  
                          of bile salts . Cholic acid is the major bile acid . 
 

 

3

rd

 Step :  three carbons are removed ( as propionate derivative ) from the side chain  

                  by an oxidation reaction so the side chain becomes carboxylated . 

                                                                                                                                           


background image

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4

th

 Step :  the carboxyl group is activated by reacting with coenzyme A (ATP required)   

                  producing the CoA-derivative of bile acids which can then react with either   
                  glycine or taurine forming  conjugated bile acids ,  for example : cholic acid   
                  conjugated with glycine to form  glycocholic acid . 

 
                 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  
 
 
 


background image

● The bile acids and their conjugates produced in the liver are secreted into the bile ;   
    stored in the gallbladder and released into the intestine during a meal . 
 
● Conjugation of bile acids with Glycine or Taurine decreases the pK value of the bile   
    acids .  
● In the alkaline bile and in the intestinal lumen which normally have a pH = 6 , most  
    of  the bile acids & their conjugates are ionized so that can bind cations and are   
    termed "primary bile salts " having better detergent action . 
 
 Greater than 95% of the bile salts are reabsorbed in the ileum and return to the liver   
    via the enterohepatic circulation and re-secreted into the bile . Less than 5% of the   
    bile salts entering the gut are excreted in the feces every digestive cycle . 
 
● Intestinal bacteria deconjugate and dehydroxylate the bile salts removing the glycine   
    and taurine residues and the hydroxyl group at position 7 . These bile salts are termed    
   "secondary bile salts " ; are less soluble and less reabsorbed from the intestinal   
   lumen than the primary bile salts so their major fate is excretion . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
● Bile salts regulate cholesterol level in the body . Bile salts serve as a major route for   
   removal of the steroid nucleus and thus of cholesterol from the body . Bile salts form   
   molecular complex with cholesterol and keep cholesterol soluble in solution thus   
   facilitate cholesterol excretion .  
● In the intestine , part of the excreted cholesterol is reabsorbed and returns to liver . 
 
 
 
 

                                                                                                                   

 


background image

Clinical Aspects : 
 
Serum cholesterol levels
 : 

    In normal persons , cholesterol level varies from 150 to 200 mg/dl . It should be below   
    200 mg/dl ( desired level ) . Concentrations between 200 – 220 are considered   
    borderline ; between 220 – 240 mg/dl considered as elevated ( low risk ) ; and above   
    240 mg/dl  has definite risk for heart attack ( high risk ) . 
 

Regulation of body cholesterol level : 

● The concentration of cholesterol in tissues and body fluids is decided by a balance   
    between the rate of synthesis and the rate of metabolism ( metabolism include steroid   
    & bile salt synthesis plus excretion ) . 
● The rate of cholesterol synthesis is determined by the amount of cholesterol in diet : 
          ■  Synthesis is increased if cholesterol in diet is low . 
          ■  Hepatic synthesis is inhibited by high levels of cholesterol in diet . 
● Overall , the amount of cholesterol that is added daily to the body pool which is about   
   1000 mg/day ( synthesis plus diet ) is balanced by an equal amount of cholesterol   
   excreted in the bile either as unchanged free cholesterol or as bile salts since the   
   amount utilized for steroid synthesis is small .  
  

Raised blood cholesterol level :  

1.  Diabetes mellitus : there is increased lipolysis and subsequent increased formation   
     of very low density lipoprotein ( VLDL ) rich in cholesterol . 
2.  Nicotine , caffeine and emotional stress : all cause enhanced lipolysis . 
3.  Bile duct obstruction . 
4.  liver diseases : impaired synthesis of bile . 
5.  Hereditary . 
6.  Hypothyroidism ( T

3

  increases HDL receptors on liver cells ) . 

 

    

Cholelithiasis : 

● A defect in the rate of synthesis of bile salts ( as in liver diseases) or if the molecular   
   complex between the bile salts and cholesterol is broken  down within the gallbladder  
   ( as in infectious process ) then the cholesterol tend to precipitate forming cholesterol   
   stones ( cholelithiasis ) .  
 

Hypolipidimic drugs : 

● HMG-CoA reductase step is the target for the statins drugs ( e.g. Pravastin ) . These   
   drugs  inhibit the enzyme HMG-CoA reductase and lower blood cholesterol .  
 

                            ********************************* 

                                                                                                                                           




رفعت المحاضرة من قبل: Ismail AL Jarrah
المشاهدات: لقد قام 4 أعضاء و 110 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل