コレステロール

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生化学

コレステロールは生体内の代謝過程において主要な役割を果たしている。まず多くの動物でステロイド合成の出発物質となっている。また動物細胞においては、脂質二重層構造を持つ生体膜（細胞膜）の重要な構成物質である。人間では肝臓および皮膚で生合成される。肝臓で合成されたコレステロールは脂肪酸エステル体に変換され血液中のリポタンパク質により全身に輸送される。

悪玉コレステロールと善玉コレステロール

コレステロールが生命維持に必須な役割を果たす物質であるという事実は、科学者以外にはあまり知られていない。むしろ、一般社会には健康を蝕む物質として認知されていることが多い。すなわち、様々なリポタンパク質コレステロール複合体の血液中でのあり方が、脂質異常症など循環器疾患の一因になるとの認識が強い。

たとえば、医師が患者に対してコレステロールの健康上の懸念がある場合には、悪玉コレステロール（LDLコレステロール：low density lipoprotein cholesterol、いわゆる bad cholesterol）の危険性を訴える。一方、悪玉コレステロールの対極には善玉コレステロール（HDLコレステロール：high density lipoprotein cholesterol、いわゆる good cholesterol）が存在する。この両者の違いはコレステロールを体内輸送する際における、コレステロールと複合体を作るリポタンパク質の種類によるものであり、コレステロール分子自体の違いではない。

悪玉といわれるLDL　(コレステロールではない) が、動脈硬化巣に酸化LDLとし蓄積された結果、動脈が詰まり心筋梗塞や、その他の疾患を発生させていることが明らかになってきた。逆に善玉HDL（コレステロールではない)　は、動脈硬化巣から酸化LDLを引き抜く作用があり善玉と呼ばれている。詳細は、脂質異常症、体内輸送およびリポタンパク質、変性LDLの項を参照のこと。

構造と生合成

コレステロールの存在自体は知られていたが、20世紀に入るまでその構造は長い間不明であった。1927年にコレステロールのステロイド骨格が4つの環構造6, 6, 6, 5員環が繋がっているものであると決定したのはオットー・ディールスである。彼はセレンを使った脱水素反応を利用した炭化水素の構造に関する系統的な研究を行っている。すなわち構造が未知の炭化水素を脱水素して二重結合を生成したり骨格を切断したりして既知の炭化水素に導き、元の炭化水素の構造を推定していくのである。ステロイド骨格もその一環でディールスの炭化水素と呼ばれる化学式 C₁₆H₁₈ の炭化水素から現在の立体配置を除くステロイド骨格の構造を決定した。この方法では構造変換の過程で立体構造に関する手掛かりが失われるため、コレステロールの立体構造は解明されないままであった。

1930年代はステロイドホルモンの単離と構造決定が相次いで研究された。この段階ではディールスの研究では立体構造が不明なため、これらのステロイドホルモンの構造はコレステロールを化学的に構造変換してステロイドホルモンへ変換しそれによって立体構造を決定している。

立体構造を最終的に決定したのはE・J・コーリーである。彼の天然物合成の研究方法に基づき、ほとんど立体構造が分からない状態から天然物の生成経路ならびに中間体の立体配座と反応機構からステロイド骨格の生成反応が立体特異的に進行することを見出した^[12]^[13]^[14]。

コーリーの見つけ出したステロイド骨格（ラノステロール）の構築反応は、生体内で生じる生化学反応のなかでも非常にエレガントなものの一つである。動物の場合では、メバロン酸経路およびゲラニルリン酸経路を経て生合成されるスクアレンの2,3-位が酵素的にエポキシ化（オキシドスクアレン）されると、逐次閉環反応が進行するのではなく、一気にラノステロールが生成する。酵素によりエポキシ酸素がプロトネーションされるのをきっかけに、4つの二重結合のπ電子がドミノ倒しのように倒れこんでσ結合となりステロイドのA, B, C, D環が一度に形成される。それだけでなく、ステロイドの20位炭素上に発生したカルボカチオンを埋めるように、2つの水素（ヒドリド）とメチル基がそれぞれステロイド環平面を横切ることなく1つずつ隣りの炭素に転位することで、熱力学的安定配座となりラノステロールが生成する。

一方、植物の場合、ラノステロールではなく、シクロアルテノールと呼ばれる別のプロトステロールを経てコレステロールが合成される。シクロアルテノールは６, ６, ６, ５のステラン骨格に加えて３員環をもつ。スクアレンもしくはオキシドスクアレンから、ステロールと同様の環化機構により別のテルペノイドであるホパノイドやβ-アミリンを生成する生合成経路も知られている。

ラノステロールもしくはシクロアルテノールからさらに先は、リダクターゼとP450酵素によるメチル基の酸化が繰り返されて適用される。その結果、3つのメチル基が二酸化炭素として切断される酸化的脱メチル化によって（ラノステロールから17段階で）コレステロールが生成する^[6]^[15]。

生体膜とコレステロール

生体膜模式図
リン脂質の二重膜構造（橙のリン酸部分+水色の脂肪鎖）にタンパク質（緑褐色 (4)）やコレステロール（黄色 (7)）が埋め込まれている
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リン脂質から人工的に製造した脂質2分子膜は電気容量、屈折率、水との界面張力が実際の生体膜とよく類似するが、生体膜と異なり相転移温度Tcを持つ。すなわちTc以上では流動性を示すが、Tc以下では硬くなり流動性を失う。

これに30–50 mol%のコレステロールを加えると流動性はさらに増し、しかもTcが消滅することが知られている。脂質2分子膜上では次のように埋め込まれる。すなわち、親水性を示すコレステロールのヒドロキシ基は外向きに配置されリン脂質の燐酸基部分と水素結合する。そして嵩高いステロイド骨格と炭化水素側鎖は内側のリン脂質の脂肪酸鎖の間に埋め込まれる。

コレステロールは細胞内膜系にも普遍的に存在するが、ミトコンドリアの脂質膜には例外的にほとんど含まれていない。

コレステロールは高等動物の細胞膜の必須成分であるが、植物の細胞膜には別のステロールであるフィトステロール類（シトステロール、スチグマステロール、フコステロール、スピナステロール、ブラシカステロールなど）が含まれ、真菌ではまた別のステロールであるエルゴステロールが含まれる。一方細菌の細胞膜にはコレステロールは含まれない^[16]。代わりに一部の細菌はホパノイドと呼ばれる構造的に類似した化学物質を利用している。

脚注

注釈

^ ただし言語によっては現在も旧称のほうが一般的である。例: ドイツ語: Cholesterin、ハンガリー語: koleszterin、ロシア語: холестерин

出典

^ ^a ^b “Safety (MSDS) data for cholesterol”. 2007年10月20日閲覧。
^ ^a ^b Merck Index 14th ed., 2201.
^ <ファィルが見つかりません>健康をまもるABC蛋白質 ^{[リンク切れ]}
^ ^a ^b ^c ^d コレステロールの体内での働きは？ - よくある質問（財団法人日本食肉消費総合センター）
^ ^a ^b ^c 吉岡政七、遠藤克己、『新生化学ガイドブック』、南江堂 (1969)
^ ^a ^b ^c コレステロール、『理化学辞典』第5版、岩波書店
^ ^a ^b ^c 第14改正『日本薬局方』、p.861
^ サルコフスキー反応、『理化学辞典』第5版、岩波書店
^ ^a ^b チュガーエフ反応、『理化学辞典』第5版、岩波書店
^ 瀧澤美奈子著『先端テクノロジーのしくみがよくわかる本』技術評論社 2006年11月5日初版第1刷発行 ISBN 4774129186
^ How Liquid Crystal Displays Work in an eWriter 2019年11月29日閲覧
^ Cory EJ, Russey WE, Ortiz de Montellano PR (1966). “2,3-Oxidosqualene, an intermediate in the biological synthesis of sterols from squalene”. J. Am. Chem. Soc. 88 (2): 4750–4751. doi:10.1021/ja00972a056. PMID 5918046.
^ Corey, E. J.; Russey, W. E. (1966). “Metabolic fate of 10,11-dihydrosqualene in sterol-producing rat liver homogenate”. J. Am. Chem. Soc. 88 (2): 4751–4752. doi:10.1021/ja00972a057. PMID 5918047.
^ Van Tamelen EE, Willett JD, Clayton RB, Lord KE (1966). “Enzymic conversion of squalene 2,3-oxide to lanosterol and cholesterol”. J. Am. Chem. Soc. 88 (20): 4752–4754. doi:10.1021/ja00972a058. PMID 5918048.
^ Mann, J. Chemical Aspects of Biosynthesis; Oxford University Press: Oxford, 1994; pp 40–52. ISBN 0-19-855676-4.
^ 脂質2分子膜、『理化学辞典』第5版、岩波書店
^ Leland L. Smith (1991). “Another cholesterol hypothesis: Cholesterol as antioxidant”. Free Radical Biology and Medicine 11 (1): 47-61. doi:10.1016/0891-5849(91)90187-8. ISSN 0891-5849. PMID 1937129.
^ Haines, T. H. (2001). “Do sterols reduce proton and sodium leaks through lipid bilayers?”. Prog. Lipid Res. 40: 299–324. doi:10.1016/S0163-7827(01)00009-1. PMID 11412894.
^ 平凡社、『世界大百科事典』
^ Crissey, SD; Ange, KD; Jacobsen, KL; Slifka, KA; Bowen, PE; Stacewicz-Sapuntzakis, M; Langman, CB; Sadler, W et al. (2003). “Serum concentrations of lipids, vitamin d metabolites, retinol, retinyl esters, tocopherols and selected carotenoids in twelve captive wild felid species at four zoos”. The Journal of nutrition 133 (1): 160–6. PMID 12514284.
^ 脂質異常症（高脂血症）星薬科大学オープンリサーチセンター鎌田勝雄
^ 厚生労働省、第6次改定日本人の栄養所要量表3 脂質所要量より算出
^ 第5回脂質（総コレステロール、HDLコレステロール、中性脂肪）
^ 板倉弘重ら、『脂質の化学』、朝倉書店、1999 ISBN 4-254-43514-2
^ ^a ^b 脂質異常症 MSDマニュアルプロフェッショナル版
^ Natalie Fournier, Jean-Louis Paul, Véronique Atger, Anne Cogny, Théophile Soni, Margarita de la Llera-Moya, George Rothblat, Nicole Moatti (1997). “HDL Phospholipid Content and Composition as a Major Factor Determining Cholesterol Efflux Capacity From Fu5AH Cells to Human Serum”. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology.: Table 3. doi:10.1161/01.ATV.17.11.2685 2016年3月28日閲覧。.
^ ^a ^b Anderson, R. G. (2003). "Joe Goldstein and Mike Brown: from cholesterol homeostasis to new paradigms in membrane biology". Trends Cell Biol. 13: 534–539. PMID 14507481.
^ Behrman, EJ; Gopalan, Venkat (2005). “Cholesterol and plants”. Journal of chemical Education (ACS Publications) 82 (12): 1791-1793. doi:10.1021/ed082p1791. https://doi.org/10.1021/ed082p1791.
^ Sonawane, Prashant D.; Pollier, Jacob; Panda, Sayantan; Szymanski, Jedrzej; Massalha, Hassan; Yona, Meital; Unger, Tamar; Malitsky, Sergey et al. (2017-01). “Plant cholesterol biosynthetic pathway overlaps with phytosterol metabolism” (英語). Nature Plants 3 (1): 16205. doi:10.1038/nplants.2016.205. ISSN 2055-0278.
^ Deborah Applebaum-Bowden; William R. Hazzard; Julie Cain; Marian C. Cheung; Rampratap S. Kushwaha; John J. Albers (1979). “Short-term egg yolk feeding in humans: Increase in apolipoprotein B and low density lipoprotein cholesterol”. Atherosclerosis 33 (4): 385-396. doi:10.1016/0021-9150(79)90031-5. ISSN 0021-9150.
^ Flynn, M. A., Nolph, G. B., Flynn., et al: Effect of dietary egg on human serum cholesterol and triglycerides. Am. J. Clin. Nutr., 32: 1051 (1979)., doi:10.1093/ajcn/32.5.1051
^ Mistry, P., Miller, N. E., Laker, M., et al.: Individual variation in the effects of dietary cholesterol on plasma lipoproteins and cellular cholesterol homeostasis in man. J. Clin. Invest., 67: 493 (1981)., doi:10.1111/j.1749-6632.1993.tb38721.x
^ 福生吉裕, 小林陽二, 中沢良寿, 稲葉治樹, 渋谷敏道, 大塚博, 羽田和正, 大内徳行, 飯島紘栄, 赫彰郎, 大橋和史, 川守田光雄, 津島隆也, 瀬田健一, 新城之介「高コレステロール食 (卵黄3個+日本茶) 長期常用者における血中リポ蛋白動態について」『動脈硬化』第10巻第5号、日本動脈硬化学、1982年、981-988頁、doi:10.5551/jat1973.10.5_981。
^ Ostlund, R. E.; Racette, S.B.; Stenson, W. F. (2003). "Inhibition of cholesterol absorption by phytosterol-replete wheat germ compared with phytosterol-depleted wheat germ". Am. J. Clin. Nutr. 77 (6): 1385–1589., doi:10.1093/ajcn/77.6.1385
^ 平成25〜27年度厚生労働科学研究 non-HDL等血中脂質評価指針および脂質異常症標準化システムの構築と基盤整備に関する研究第3回特定健康診査・特定保健指導の在り方に関する検討会 (PDF)
^ “コレステロールは体内でつくられる？”. よくある質問. 財団法人日本食肉消費総合センター. 2017年1月8日閲覧。
^ “脂質異常症（高脂血症）”. なるほど病気ガイド. 病気の基礎知識. アステラス製薬. 2017年4月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年1月8日閲覧。
^ 日本脂質栄養学会【監修】、奥山治美、市川祐子、孫月吉、浜崎智仁著、ランズ，ウィリアム・Ｅ．Ｍ．編『心疾患予防 : ブックレット(図解)コレステロール仮說から脂肪酸のn-6/n-3バランスへ』学会センター関西、2002年10月。ISBN 4-906417-55-8。OCLC 168971542。
要約解説文書

“下げるべきはリノール酸”. 日本脂質栄養学会. 2010年7月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。2005年11月17日閲覧。
^ “日本動脈硬化学会－公式サイト－”. 日本動脈硬化学会 (2012年4月10日). 2015年1月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年1月28日閲覧。 “Q4 LDL-コレステロールの測定法に計算式と直接法がありますがどう使い分ければよいでしょうか？違いと使い方を教えてください”
^ 杉山寿美、徳山留美、泊野有紀子ほか、豚肉に含まれる脂肪酸量と調理方法のコレステロール量の変化に対する影響日本家政学会誌 2000年 51巻 5号 p.387-394, doi:10.11428/jhej1987.51.387
^ "About cholesterol" - American Heart Association
^ 高脂血症・耐糖能低下・homocysteine値上昇はどの程度、虚血性心疾患発症を促進するかライフサイエンス出版^{[リンク切れ]}
^ 宇野邦子、池田敏、柳本奈津子ほか、健診・人間ドックで発見される肥満のない脂肪肝例に関する検討健康医学 2004年 19巻 4号 p.574-579, doi:10.11320/ningendock1986.19.574
^ ^a ^b 厚生労働省：「日本人の食事摂取基準」（2010年版） (PDF)
^ “総コレステロール値とがん発生リスクとの関連”. がん対策研究所予防関連プロジェクト. 2023年1月31日閲覧。
^ “悪玉（LDL）コレステロール値とがんとの関係：低すぎると・・・”. 佐藤のりひろ - がん情報チャンネル (2023年1月8日). 2023年1月31日閲覧。
^ 低脂血症 MSDマニュアル家庭版
^ Ockene, I. S.; Chiriboga, D. E.; Stanek, E. J., 3rd; Harmatz, M. G.; Nicolosi, R.; Saperia, G.; Well, A. D.; Freedson, P.; Merriam, P. A.; Reed, G.; Ma, Y.; Matthews, C. E.; Hebert, J. R. (2004). "Seasonal variation in serum cholesterol levels: treatment implications and possible mechanisms". Arch. Intern. Med. 164: 863–870. PMID 15111372.
^ コレステロールと健康・疾病
^ 家森幸男、世界の食事と生活習慣病日本農芸化学会誌 2002年 76巻 5号 p.449-453, doi:10.1271/nogeikagaku1924.76.449
^ ^a ^b 田中修一著『「コレステロール常識」ウソ・ホント』ブルーバックス講談社 ISBN 4-06-257465-9
^ 長寿のためのコレステロールガイドライン2010年版 (PDF) 金城学院大学オープン・リサーチ・センター
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f Blood Test Results - Normal Ranges Bloodbook.Com
^ ^a ^b ^c ^d Adëeva Nutritionals Canada > Optimal blood test values Retrieved on July 9, 2009
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f Derived from values in mg/dl to mmol/l, by dividing by 89, according to faqs.org: What are mg/dl and mmol/l? How to convert? Glucose? Cholesterol? Last Update July 21, 2009. Retrieved on July 21, 2009
^ ^a ^b ^c ^d Derived from values in mg/dl to mmol/l, using molar mass of 386.65 g/mol
^ ^a ^b ^c ^d Last page of Deepak A. Rao; Le, Tao; Bhushan, Vikas (2007). First Aid for the USMLE Step 1 2008 (First Aid for the Usmle Step 1). McGraw-Hill Medical. ISBN 0-07-149868-0
^ ^a ^b ^c ^d ^e Reference range list from Uppsala University Hospital ("Laborationslista"). Artnr 40284 Sj74a. Issued on April 22, 2008
^ ^a ^b ^c Reference range (cholesterol) - GPnotebook
^ ^a ^b Normal Reference Range Table from The University of Texas Southwestern Medical Center at Dallas. Used in Interactive Case Study Companion to Pathologic basis of disease.
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h Royal College of Pathologists of Australasia; Cholesterol (HDL and LDL) - plasma or serum Last Updated: Monday, 6 August 2007
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j Derived from values in mmol/l, using molar mass of 386.65 g/mol
^ What Your Cholesterol Levels Mean. American Heart Association. Retrieved on September 12, 2009
^ American Association for Clinical Chemistry; HDL Cholesterol
^ ^a ^b 日本国厚生労働省、第五訂食品成分表
^ Ostlund, R. E.; Racette, S.B.; Stenson, W. F. (2003). “Inhibition of cholesterol absorption by phytosterol-replete wheat germ compared with phytosterol-depleted wheat germ”. Am. J. Clin. Nutr. 77 (6): 1385–1389. PMID 12791614.
^ Report of a Joint WHO/FAO Expert Consultation Report of a Joint WHO/FAO Expert Consultation 2003
^ “「「日本人の食事摂取基準」策定検討会」の報告書を取りまとめました”. 2021年10月10日閲覧。
^ “2015–2020 Dietary Guidelines for Americans”. 2021年10月10日閲覧。
^ ^a ^b Fuller NR, Sainsbury A, Caterson ID, Markovic TP (2015). “Egg Consumption and Human Cardio-Metabolic Health in People with and without Diabetes”. Nutrients 7 (9): 7399–420. doi:10.3390/nu7095344. PMC 4586539. PMID 26404366.
^ 「週に3個以上の卵を摂取、心疾患のリスク増大か米研究」『CNN日本』、2019年3月18日。2019年4月6日閲覧。
^ Spence JD, Jenkins DJ, Davignon J , Dietary cholesterol and egg yolks: not for patients at risk of vascular disease Can J Cardiol 2010 Nov;26(9):e336-9. PMID 21076725. PMC 2989358.
^ ^a ^b ^c 糖尿病患者、週に12個の卵を食べても大丈夫？脂質プロファイルには悪影響を及ぼさず日経メディカルオンライン記事：2014年9月18日
^ Olson RE (February 1998). “Discovery of the lipoproteins, their role in fat transport and their significance as risk factors”. J. Nutr. 128 (2 Suppl): 439S–443S. PMID 9478044.
^ Heinrich Wieland; Elisabeth Dane (1932). “Untersuchungen über die Konstitution der Gallensäuren. XXXIX. Mitteilung. Zur Kenntnis der 12-Oxy-cholansäure”. Biological Chemistry 210 (5-6): 268-281. doi:10.1515/bchm2.1932.210.5-6.268.
^ ^a ^b 理化学辞典
^ Woodward, R. B.; Sondheimer, F.; Taub, D. (1951). "The total synthesis of cholesterol". J. Am. Chem. Soc. 73: 3548. doi:10.1021/ja01151a556
^ ^a ^b CYP51について<ページが見つかりません> ^{[リンク切れ]}

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