Cholesterin und seine Funktionen im menschlichen Körper

Cholesterin wurde erstmals im Jahre 1769 von M. Poulletier als ein Fettwachs be­schrieben, welches 1818 von Chevreul in Gallensteinen charakterisiert und 1860 "Cholesterin" (Chol = Galle, Stearin = Wachs) genannt wurde. Für die chemische Identifizierung erhielt Windaus 1932 den Nobelpreis. Cholesterin ist ein lebensnot­wendiger Bestandteil jeder Zelle bzw. der Zellmembranen und die Vorstufe für wich­tige Wirkstoffe des Körpers. Diese Tatsache wird nach wie vor oft ignoriert. Statt­dessen wird die Aufnahme von Cholesterin mit Lebensmitteln noch immer häufig als ein Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Erkrankungen angesehen, obwohl bereits seit den 90er-Jahren in grossem Umfang Ergebnisse aus medizinischen Studien sowie aus epidemiologischen Untersuchungen veröffentlicht wurden, die diese Annahme wider­legen. Privatdozent Dr. Rainer Schubert vom Institut für Ernährungsphysiologie an der Friedrich-Schiller-Universität Jena stellt im folgenden Beitrag die verschiede­nen Funktionen vor, die Cholesterin im menschlichen Körper erfüllt.

Cholesterin (auch Cholesterol) gehört zur Klasse der Steroide. Dazu zählen Gallen­säuren, Steroidhormone, Calciferole, Sterole und andere. Cholesterin liegt im Körper entweder in freier Form oder mit Fettsäuren verestert vor (Cholesterinester). Es kommt nur in tierischen Produkten (auch Fisch) vor. Fleisch enthält im Vergleich zu anderen tierischen Lebensmitteln oder zu Meerestieren übrigens relativ wenig Cholesterin (Tabelle 1).

Tabelle 1: Cholesteringehalt verschiedener Lebensmittel

Cholesterin wird besonders in den Nebennieren, Hirn, Haut, Milz, Eierstöcken, Serum und den Erythrozyten angereichert. Es ist für den Körper sehr wichtig und deshalb auch in der Muttermilch reichlich vorhanden. Stillkinder sind vielleicht gerade deshalb geistig reger als nicht gestillte. Cholesterin ist Bestandteil von Hirn, Nerven und Zell­membranen, beeinflusst das Immunsystem und ist Ausgangssubstanz für Hormone, Vitamin D und Gallensäuren. Cholesterinsenker können deshalb viele Nebenwir­kun­gen haben. Die immunmodulierende Wirkung des Cholesterins konnte an Kaninchen demonstriert werden, bei denen das Blutcholesterin nach Cholesteringaben spezies­bedingt auf das etwa 20-fache anstieg und eine Aktivierung immunaktiver Zellen sowie einen Konzentrationsanstieg antioxidativer Stoffe im Blutplasma und speziellen Blutzellen bewirkte.

Cholesterinaufnahme im Darm

Das in der Nahrung enthaltene Cholesterin wird zu 25-45 % im Dünndarm absorbiert. Mit steigender Cholesterinaufnahme sinkt die Absorbierbarkeit. Bei Aufnahme von viel gesättigten Fettsäuren ist sie ebenfalls geringer als bei hohem Anteil mehrfach ungesättigter Fettsäuren in der Nahrung. Darüber hinaus gibt es genetische Veran­lagungen für eine hohe oder geringe Cholesterinabsorption.

Pro Tag werden vom Dünndarm etwa 300-500 mg Cholesterin aufgenommen. Die Aufnahme in die Dünndarmwand erfolgt über Mizellen gemeinsam mit Fettsäuren und anderen fettlöslichen Stoffen. In der Darmwand werden sie in Chylomikronen (Lipoproteine) verpackt und zur Leber transportiert.     

Synthese und Ausscheidung von Cholesterin (Darm-Leber-Kreislauf)

Cholesterin wird entweder im Körper synthetisiert (davon 80 Prozent in der Leber) oder mit der Nahrung aufgenommen:

·      Eigensynthese                                                 500-1500 mg

·      Nahrung (Absorbierbares)                                 bis 500 mg

·      Abbau durch Darmmikroben                                   800 mg

·      Abbau in der Leber                                                   geregelt

·      Ausscheidung mit Stuhl                                         1100 mg

     60 % als neutrale Sterole, Rest als Gallensäuren.

In der Leber werden aus Cholesterin Gallensäuren gebildet, die gemeinsam mit Cho­lesterin in den Darm abgegeben werden. Pro Tag werden etwa 20 g Gallensäuren und 500-1500 mg Cholesterin von der Leber über die Gallenblase in den Darm sezerniert. Im Darm vermischt sich das Cholesterin aus Galle und Nahrung, so dass je nach Cholesteringehalt der Nahrung (300-500 mg) eine Gesamtmenge von bis zu 2000 mg erreicht werden. Etwa 90 Prozent der Gallensäuren werden wieder in den Blutkreislauf aufgenommen, wobei auch Nahrungs-Cholesterin und Pflanzensterole sowie das vorher mit der Galle sekretierte Cholesterin absorbiert werden (Abbildung 1). Diese "Zirkulation", die täglich sechs- bis zehnmal stattfindet, wird auch "entero-hepatischer Kreislauf" (Darm-Leber-Kreislauf) genannt. Vom gesamten im Darm befindlichen Cholesterin wird mehr als die Hälfte (zumeist als Coprostanol) mit dem Stuhl ausgeschieden. In der Leber wird vom absorbierten Cholesterin ein Teil für die Gallensäurenproduktion verwendet, ein anderer Teil wird über mehrere Wege zu LDL (sehr kleine Lipoproteinkügelchen) umgebaut und in die peripheren Gewebe trans­por­tiert. Es gelangt schliesslich nach mehrfachem Umbau über die Blutbahn wieder zur Leber, wird über LDL-Rezeptoren von den Leberzellen aufgenommen und zur Produktion des Gallensaftes verwendet.

Bei zu geringer Anzahl an LDL-Rezeptoren (Gen-Defekt oder andere Faktoren) wird zu wenig LDL von der Leber aufgenommen und der LDL-Spiegel im Blut steigt. Wird mehr Cholesterin als die absorbierte bzw. zirkulierende Menge benötigt, so findet in der Leber eine Neusynthese aus Acetat, das aus dem Kohlenhydrat- oder Fettabbau stammt, statt. Die absorbierte Cholesterinmenge bestimmt bei Gesunden die Höhe der Cholesterin-Eigensynthese. Wird dem Körper über die Nahrung mehr Cholesterin zugeführt als dieser benötigt, so sinkt bei gesunden Menschen die körpereigene Cholesterinproduktion und der Cholesterinspiegel im Blut steigt nicht an. Etwa 20 % der Bevölkerung verfügen nur eingeschränkt über diesen Regelmechanismus. Insge­samt beträgt der Cholesteringehalt des Erwachsenen 100-150 g, davon zirkulieren 6-8 % im Blut. Der grösste Teil des Cholesterins wird für den Aufbau von Zellwänden und Gewebe (zusammen mit den Phospholipiden) gebraucht. Allein die Gehirnmasse besteht zu 17 % aus Cholesterin.

Abbildung 1: Entero-hepatischer Kreislauf und Stoffwechsel des Cholesterins

Arteriosklerose und koronare Herzkrankheiten

Die Arteriosklerose bzw. Atherosklerose (engl.) ist ein Sammelbegriff für anfänglich nicht entzündliche Veränderungen der Arterien. Die Entstehung der Veränderungen wird Atherogenese genannt. Die Arteriosklerose ist in Europa derzeit eine der häu­figsten Erkrankungen.

Ablagerungen (Plaques) an der Gefässwand bewirken durch bindegewebige (fibri­nöse) Wucherung eine Verdickung und zu geringe Elastizität der Arterien. Möglicher­weise sind geringe Cholesterineinlagerungen nicht als Ursache, sondern als Folge einer Schutzreaktion des Körpers gegen Perforation der Gefässe zu verstehen. Die Verdickung der Gefässwand wird auch durch die Bildung von mit Lipid gefüllten Makrophagen (Schaumzellen) und durch Einwanderung von Muskelzellen verstärkt.

Der Herzinfarkt (Herzkranzgefässe) oder Schlaganfall (Hirngefässe) tritt auf, wenn die Plaque instabil wird und aufplatzt. Bei der Ruptur treten Gerinnungsfaktoren aus und es bildet sich ein Pfropf aus Blutplättchen (Thrombozyten), der das Gefäss teil­weise oder ganz verschliesst. Arteriosklerose kann jede Arterie betreffen, am empfindlichsten sind jedoch die feinen Gefässe in der Herzkranz- und Hirnregion.

Die Entstehung dieser Erkrankung hat viele Ursachen. Sie wurde bislang (und z.T. auch noch heute) überwiegend einem hohen Verzehr an Cholesterin und Fetten zugeschrieben. Es wird jedoch immer deutlicher, dass die Nahrung eine nur unter­geordnete Bedeutung dabei besitzt (siehe nachfolgender Artikel).

Rindfleisch – wertvoll durch n3-Fettsäuren

Der Körper braucht sowohl essenzielle n3-Fettsäuren als auch n6-Fettsäuren – und zwar im richtigen Verhältnis zueinander.

Dies spielt Atherogenese gilt heute vielmehr als inflamma­torischer (entzündlicher) Prozess. Umfangreiche experimentelle Studien, Unter­suchungen an Tiermodellen, epide­miologische sowie eine Reihe klinischer Studien haben zu der Erkenntnis geführt, dass es sich bei der Arteriosklerose um einen lokalen, unspezifischen inflammato­rischen Prozess handelt, der von einer syste­mi­schen Antwort begleitet wird. Da die Entzündungen durch Entzündungsmediatoren (Eicosanoide) begünstigt werden, die vom Menschen aus Arachidonsäure gebildet werden, sollten von Risikopatienten vor allem Arachidonsäure-reiche Lebensmittel gemieden werden. Da die Eicosanoid-Bildung durch Omega-3-Fettsäuren aus Rapsöl oder Fisch gehemmt wird, kann auch durch ausreichenden Verzehr dieser Produkte die Atherogenese verzögert oder vermieden werden.

Arachidonsäure in Lebensmitteln

Arachidonsäure findet sich in zahlreichen Lebensmitteln. Besonders hoch ist ihr Anteil in Schweineschmalz (1700 mg pro 100 g), Schweineleber (870 mg pro 100 g), Eigelb (297 mg pro 100 g), Thunfisch (280 mg pro 100 g) und Leberwurst (230 mg pro 100 g). Darüber hinaus kann es bei zuckerreicher Ernährung zu einer verstärkten hormonell gesteuerten Einschleusung in die Zellen kommen. Stark linolsäurehaltige Pflanzenöle und davon abgeleitete Produkte enthalten selbst kaum die reine Arachidonsäure, jedoch tragen die Baustoffe zu deren Bildung bei und unterdrücken zusätzlich natürliche Gegenspieler der Arachidonsäure (z. B. Omega-3-Fettsäuren).

Bedeutung von  Cholesterin in den Blutgefässen

Die Ursachen für die KHK (Koronare Herzkrankheit) sind vielseitig: Diabetes mellitus, Hypertonie, Infektions­krankheiten, genetische Veranlagung, Hyperlipidämie, Übergewicht und andere. Von den genetisch bedingten Hyperlipidämien gibt es verschiedene Formen, die mit einem z.T. vielfach erhöhten Cholesterinspiegel verbunden sind. Darunter sind sehr wenige Fälle der heterozygoten bzw. homozygoten "familiären Hypercholesterinä­mie". Bei Patienten mit der schweren homozygoten Form der familiären Hyper­cholesterinämie versagen meist diätetische und medikamentöse Therapieverfahren.

Als Faustregel für den Gesamt-Cholesteringehalt je 100 ml Blut gilt: 200 mg + Alter. Personen mit genetisch bedingten Fettstoffwechselstörungen haben häufig Choleste­rinwerte, die um das zwei- bis fünffache erhöht sind. Im Erwachsenenalter sind Werte unter 200 mg/100 ml selten physiologisch. Die von der American Heart Association empfohlenen Referenzwerte sind nach Meinung zahlreicher Mediziner und Ernäh­rungs­physiologen zu gering angesetzt (Personen mit 0-1 Risikofaktoren: LDL < 160, HDL > 40 (Männer) bzw. > 40 (Frauen) mg/100 ml; < 2 Risikofaktoren: LDL < 130, HDL > 40 (Männer) bzw. > 40 (Frauen) mg/100 ml, damit wurden mehr als 50 % der Bevölkerung zu "Hypercholesterinämikern" erklärt. Wesentlich ist dabei der LDL:HDL-Quotient, der unter drei betragen sollte. Nach neueren Empfehlungen wird das koronare Risiko mittels PROCAM-Score charakterisiert. Hier werden acht Risiko­faktoren (Blutdruck, Lebensalter, LDL- und HDL-Cholesterin, Triglyzeride, Diabetes mellitus, Rauchen und familiäre Belastung) unterschiedlich gewichtet und eine Ge­samt­punktzahl angegeben.

Zusammenhang zwischen Serum-Cholesterin und Arteriosklerose

Dem Gesamtcholesterin im Blut wird heute keine Bedeutung mehr für die Athero­genese beigemessen. Dagegen sind insbesondere eine geringe Konzentration der HDL-Fraktion sowie eine hohe Konzentration der LDL-Fraktion im Blut (hohes LDL:HDL-Verhältnis) als Indikatoren für ein erhöhtes Risiko bekannt. Beide Frak­tionen sind aber nicht abhängig von der Aufnahme an Nahrungs-Cholesterin. Vor allem das Fettsäurenmuster der Nahrung, Rauchen, Körpergewicht und körperliche Aktivität bestimmen in ihrer Gesamtheit das LDL:HDL-Verhältnis und damit das Risiko koronarer Krankheiten. Auch oxidiertes LDL kann die Plaquebildung und die Pfropfbildung in den Arterien auslösen. In diesem Zusammenhang liegen Ergebnisse an Ratten vor, wonach Nahrungs-Cholesterin die Peroxidation der LDL-Fraktion im Blut sogar verzögert. Im zweiten Beitrag wird der Einfluss von Nahrungs-Cholesterin auf den Serum-Cholesterinspiegel näher untersucht. Anhand von Studien wird aufgezeigt, dass Nahrungscholesterin eine zu vernachlässigende Grösse im Zusammenhang mit KHK ist. Von wesentlich grösserer Bedeutung sind diverse andere Faktoren.

Zusammenfassung

Cholesterin und seine Funktionen im menschlichen Körper

Cholesterin (auch Cholesterol) ist ein lebensnotwendiger Bestandteil jeder Zelle bzw. der Zellmembranen und die Vorstufe für wichtige Wirkstoffe des Körpers. Es wird besonders in den Nebennieren, Hirn, Haut, Milz, Eierstöcken, Serum und den Erythro­­zyten angereichert. Cholesterin ist Bestandteil von Hirn, Nerven und Zell­membranen, beeinflusst das Immunsystem und ist Ausgangsubstanz für Hormone, Vitamin D und Gallensäuren. Ebenso wie Gallensäuren, Steroidhormone, Calciferole, Sterole und andere Substanzen gehört auch Cholesterin zur Klasse der Steroide. Die Substanz kommt nur in tierischen Produkten (auch Fisch) vor. Fleisch enthält im Vergleich zu anderen tierischen Lebensmitteln oder zu Meerestieren übrigens relativ wenig Cholesterin und ist dabei etwa mit der Scholle vergleichbar.

Cholesterin wird entweder im Körper synthetisiert (davon 80 % in der Leber) oder mit der Nahrung aufgenommen. Die absorbierte Cholesterinmenge bestimmt bei Gesun­den die Höhe der Cholesterin-Eigensynthese. Wird dem Körper über die Nahrung mehr Cholesterin zugeführt als dieser benötigt, so sinkt bei gesunden Menschen die körpereigene Cholesterinproduktion und der Cholesterinspiegel im Blut steigt nicht an. Insgesamt beträgt der Cholesteringehalt des Erwachsenen 100 bis 150 g, davon zirkulieren 6-8 % im Blut. Der grösste Teil des Cholesterins wird für den Aufbau von Zellwänden und Gewebe gebraucht. Allein die Gehirnmasse besteht zu 17 % aus Cholesterin.

Die Tatsache, dass Cholesterin für den Körper lebenswichtig ist, wird nach wie vor oft ignoriert. Stattdessen wird die Aufnahme von Cholesterin mit Lebensmitteln noch immer häufig als ein Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Erkrankungen angesehen, ob­wohl bereits sei den 90er-Jahren in grossem Umfang Ergebnisse aus medizinischen Studien sowie aus epidemiologischen Untersuchungen veröffentlicht wurden, die diese Annahme widerlegen.

Die Ursachen für koronare Herzkrankheiten (KHK) sind vielseitig: Diabetes mellitus, Hypertonie, Infektionskrankheiten, genetische Veranlagung, Hyperlipidämie, Über­gewicht und andere. Nach neueren Empfehlungen wird das koronare Risiko mittels PROCAM-Score charakterisiert. Hier werden acht Risikofaktoren (Blutdruck, Lebens­alter, LDL- und HDL-Cholesterin, Triglyzeride, Diabetes mellitus, Rauchen und familiäre Belastung) unterschiedlich gewichtet und eine Gesamtpunktzahl ange­ge­ben. Dem Gesamtcholesterin im Blut wird heute keine Bedeutung mehr für die Atherogenese beigemessen. Dagegen sind insbesondere eine geringe Konzentration der HDL-Fraktion sowie eine hohe Konzentration der LDL-Fraktion im Blut (hohes LDL: HDL-Verhältnis) als Indikatoren für ein erhöhtes Risiko bekannt. Beide Frak­tio­nen sind aber nicht abhängig von der Aufnahme an Nahrungs-Cholesterin. Vor allem das Fettsäurenmuster der Nahrung sowie Rauchen, Körpergewicht und körperliche Aktivität bestimmen in ihrer Gesamtheit das LDL:HDL-Verhältnis und damit das Risiko koronarer Krankheiten. Auch oxidiertes LDL kann die Plaquebildung und die Pfropfbildung in den Arterien auslösen. Nahrungs-Cholesterin ist demnach eine zu vernachlässigende Grösse im Zusammenhang mit KHK.