Lipide und Lipidstoffwechsel

Cholesterin und Triglyceride sind aus klinischer Sicht zwei der wichtigsten Plasmalipide. Sie sind Energielieferanten und Ausgangsstoffe für Biosynthesen. Zudem sind die Lipide verantwortlich für die Zufuhr essenzieller Fettsäuren und die Absorption fettlöslicher Wirkstoffe.

Cholesterin ist essenziell für den Aufbau von Zellmembranen. Darüber hinaus ist das Lipid an der Gallensäureproduktion beteiligt, die wichtig für die Fettverdauung ist. Im Metabolismus fettlöslicher Vitamine ist Cholesterin ein bedeutender Vorläufer der Synthese von Vitamin D sowie verschiedener Steroidhormone (Cortisol, Aldosteron) und Sexualhormone (Progesteron, Estrogene, Testosteron).¹

Triglyceride werden zum größten Teil über die Nahrung aufgenommen und in geringerem Ausmaß in Leber- und Fettgewebszellen gebildet. Sie sind die Hauptenergielieferanten und bestehen aus Glycerin sowie freien Fettsäuren.

Plasmalipide, wie Cholesterin und Triglyceride, sind jedoch wasserunlöslich. Erst die Bindung an Trägerproteine ermöglicht ihren Transport in Blut und Lymphe. Zu den resultierenden Lipoproteinen gehören u.a. HDL und LDL.

Struktur von Lipoproteinen

Lipoproteine sind komplexe und meist kugelförmige Aggregate. Sie besitzen einen zentralen hydrophoben Kern aus Triglyceriden und Cholesterin. Dieser Kern ist umgeben von einer hydrophilen Membran aus Phospholipiden und Apolipoproteinen.

Die diagnostisch wichtigsten Lipoproteine sind das LDL- und das HDL-Cholesterin, wobei LDL als das „schlechte“ und HDL als das „gute“ Cholesterin bewertet wird. Denn je niedriger die Dichte und umso größer die Plasmalipide sowie deren Lipidanteil sind, desto kritischer sind sie für die Gefäßgesundheit.

LDL hat eine Partikelgröße von 18 bis 25 Nanometern. Neben einer niedrigen Dichte weist der Lipid-Protein-Komplex einen hohen Lipidanteil auf. Die Freisetzung von Fettbestandteilen erhöht das Risiko für Atherosklerose und folglich das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

Zu den Low-Density-Proteinen gehört ebenfalls das Lipoprotein (a). Mit einer Größe von etwa 30 Nanometern und seiner geringen Dichte, stellt Lipoprotein (a) ebenfalls einen Risikofaktor für kardiovaskuläre Ereignisse dar. Wie hoch die Lipoprotein (a)-Werte sind, ist weitgehend genetisch festgelegt. Bei familiärer Belastung sollten Eltern neben dem Lipoprotein (a)-Spiegel auch die LDL-C- und Triglycerid-Werte ihrer Kinder frühzeitig bestimmen lassen.⁴

HDL besitzt eine Partikelgröße von 5 bis 12 Nanometern. Das Lipoprotein nimmt Cholesterin aus extrahepatozellulären Geweben auf und transportiert es in die Leber. Auch überschüssiges Cholesterin in den Gefäßwänden wird so durch HDL abgebaut. Da HDL somit das Atherosklerose-Risiko senkt, wird HDL als „gutes“ Cholesterin bezeichnet.²

Der Lipidstoffwechsel – Um- und Abbau der Lipoproteine

Der Lipidstoffwechsel gliedert sich in einen exogenen und einen endogenen Weg sowie den reversen Cholesterintransport, die den Transport der Lipide in Form von Lipoproteinen zu verschiedenen Geweben ermöglichen. In den Zielgeweben können die Lipide gespeichert, als Synthesegrundlage verwendet oder metabolisiert werden.

Exogener Weg

Über die Nahrung aufgenommene Lipide werden im Darm von den Enterozyten resorbiert und zusammen mit Apolipoprotein B zu Chylomikronen zusammengesetzt, welche in die systemische Zirkulation gelangen. Die Triglyceride der Chylomikronen werden im Fett- und Muskelgewebe als Energielieferanten gespeichert. Dabei spaltet die Lipoproteinlipase (LPL) die Chylomikronen und es werden Chylomikronen-Remnants gebildet, die in die Leber transportiert und dort u.a. zu Gallensäuren abgebaut werden. Dieser exogene Weg ist eine Möglichkeit, den Cholesterin-Pool in der Leber wieder aufzufüllen.^2,5

Endogener Weg

Zur Bereitstellung von Energie und als bedeutender Ausgangsstoff für vielfältige Biosynthesen wird Cholesterin vom Körper über den endogenen Weg gebildet. Aus dem Pool der Leber kann Cholesterin in Form von VLDL („Very Low Density Lipoprotein“) wieder in den Kreislauf geschleust werden. Dabei wird das VLDL aus Bestandteilen, die beim Chylomikronen-Remnant-Abbau entstehen, in der Leber gebildet. VLDL kann Triglyceride an Muskel- bzw. Fettgewebe abgeben und wird im Folgenden zu IDL („Intermediate Density Protein“) umgewandelt. Dieses kann entweder in der Leber vollständig abgebaut oder durch den weiteren Abbau von Triglyceriden in LDL umgewandelt werden. LDL-Cholesterin wird durch seine Rezeptoren in unzählige Gewebe aufgenommen, insbesondere ins Lebergewebe. Die auf der Zelloberfläche sitzenden LDL-Rezeptoren binden das cholesterinreiche LDL und schleusen es in die Zelle ein. So können die Zellen ihren Cholesterinpool auffüllen. Das gewonnene Cholesterin kann zur Synthese von Steroiden genutzt, in Membranen eingebaut oder in Ester umgewandelt werden.^2,5

Reverser Cholesterintransport

HDL transportiert im Körper abgelagertes Cholesterin zurück in das hepatische Gewebe. Dieser sogenannte reverse Cholesterintransport ist die bedeutendste Aufgabe des HDLs. Währenddessen gibt HDL u.a. Cholesterinester an steroidhormonproduzierende Zellen oder Hepatozyten ab.

Ausgehend von Lipoproteinkomplexen, die von Leber und Darm in das Blut freigesetzt werden, bilden sich HDL-Vorstufen. Aus diesen kleinen Partikeln entsteht HDL, indem es Cholesterin sowie Phospholipide aus peripheren Geweben aufnimmt. Dabei nehmen die HDL-Vorstufen auch aus den Makrophagen in der Gefäßwand Cholesterin auf. Dies ist ein bedeutender Aspekt für die Prävention von Atherosklerose. Das aus peripherem Gewebe aufgenommene Cholesterin wird in Cholesterinester umgewandelt, sodass reifes HDL-Cholesterin entsteht.^2,5

Der LDL-Rezeptor – Vermittler des Cholesterin-Gleichgewichtes

Mithilfe des LDL-Rezeptors halten die Zellen ihren Cholesterinspiegel im Gleichgewicht. Der LDL-Rezeptor ist in der Leber und auf den Zellen der meisten anderen Gewebe vorhanden. Er vermittelt die Aufnahme von LDL, Chylomikronen-Remnants und IDL.

Wird Cholesterin in die Zelle aufgenommen, verringert sich die Aktivität des Schlüsselenzyms der Cholesterin-Synthese, der HMG-CoA-Reduktase. In Folge sinkt der Cholesterinspiegel. Zudem sinkt die Expressionsrate von LDL-Rezeptoren, denn deren Anzahl wird durch den Lipidgehalt in der Zelle reguliert. So stimulieren sinkende zelluläre Cholesterinlevel die Expression von LDL-Rezeptoren. Dieses Cholesteringleichgewicht kann durch Ernährung und Medikamente maßgeblich beeinflusst werden.²

Der Cholesterinumsatz des Menschen

Über die Nahrung nimmt der Patient täglich ca. 500 mg Cholesterin auf. Etwa 40 Prozent des Nahrungsfettes werden resorbiert und gehen in den Pool des lebenswichtigen Sterols über. Darüber hinaus kann jede Zelle Cholesterin auch selbst synthetisieren. Dabei ist das geschwindigkeitsbestimmende Schlüsselenzym die HMG-CoA-Reduktase.⁶

Aus endogener Synthese wird der Pool mit ca. 700 bis 900 mg Cholesterin täglich aufgefüllt und beeinflusst maßgeblich den Cholesterinwert. Dieser Pool stellt die Grundlage für die Hormonsynthese und die Produktion von Gallensäuren dar. Zudem ist Cholesterin ein wichtiger Baustein für Zellmembranen. Nach deren Abbau fließen die Cholesterinmoleküle wieder in den Pool ein.⁶

Das Speichercholesterin wird über den Stuhl, Urin und über die Haut wieder ausgeschieden, sodass die Cholesterinwerte sinken. Die Ausscheidung über den Fäzes erfolgt zum einen in Form neutraler Sterole, bestehend aus Cholesterin und circa 600 mg Koprosterin, und zum anderen aus sauren Sterolen, in Form von etwa 400 mg Gallensäuren. Über den Urin wird das Steroid als Abbauprodukte von Nebennierenrinden- und Sexualhormonen (ca. 50 mg) ausgeschieden. Ein Cholesterinanteil von etwa 85 mg täglich wird über die Haut in Form von Talg freigesetzt und nimmt nur geringen Einfluss auf den Cholesterinspiegel.⁶