結構生物化學/脂類/膽固醇
膽固醇是一種脂類，具有獨特的結構，由四個連線的碳氫化合物環組成，形成龐大的類固醇結構。一個碳氫化合物尾部連線到類固醇的一端，一個羥基連線到另一端。羥基能夠與磷脂和鞘脂頭部基團附近羰基氧形成氫鍵。膽固醇被稱為“甾醇”，因為它是由醇和類固醇組成的。膽固醇存在於大多數動物膜中，含量不同，但在原核生物和細胞內膜中不存在。
膽固醇也是動物體內膜流動性的關鍵調節劑。它能夠垂直於膜平面插入雙層中。羥基與磷脂頭部基團的羰基氧形成氫鍵，而碳氫化合物尾部則定位在雙層的非極性核心。由於膽固醇的結構與磷脂不同，它會破壞脂肪酸鏈之間正常的反應。膽固醇也能夠在與某些磷脂形成特定複合物時形成脂筏，這會導致膜流動性降低，且不易發生相變。這也增加了細胞膜對氫離子和鈉離子的通透性。
膽固醇通常是在動物體內合成的，而少量膽固醇可以在植物體內產生。它們是細胞膜和類固醇激素組成的重要成分。
人體肝臟產生我們身體所需的 100% 膽固醇。不需要吃其他動物來獲得任何膽固醇。正如美國國家科學院的醫學研究所所說，“所有組織都能夠合成足夠的膽固醇來滿足它們的代謝和結構需求。因此，沒有證據表明膳食膽固醇有生物學需求。”（膳食 DRI 參考攝入量。營養需求的必備指南。美國國家科學院的醫學研究所。國家科學院出版社，華盛頓特區。）
該宣告強調，人體可以食用全食物植物性飲食 (WFPB)，並且仍然可以產生其所有細胞結構完整性所需的 100% 膽固醇。
膽固醇在我們身體的每個細胞中都發揮著重要作用，尤其是在細胞膜上含量豐富，作為與我們身體中其他細胞溝通的介質。少量膽固醇也可以在細胞內一些細胞器的膜上找到，例如線粒體和內質網。
膽固醇被稱為兩性分子，它包含親水性和疏水性部分。膽固醇中的羥基 (-OH) 與細胞膜上磷脂的磷酸頭部對齊，而膽固醇的其餘部分則與膜的脂肪酸一起。膽固醇存在於所有細胞膜上非常重要，因為它的特性使細胞保持堅固，避免過度流動。
膽固醇對我們身體的另一個影響是它促進我們的學習能力和記憶力。它在我們神經系統中發揮著重要作用。良好的睡眠可以增強學習能力和記憶力形成，同時，一項研究表明，膽固醇合成在睡眠期間增加。膽固醇不僅在細胞膜上含量豐富，而且在神經系統的大腦組織中也含量豐富。髓鞘是一種重要的神經細胞，覆蓋神經軸突，幫助傳導使運動、感覺、思考、學習和記憶成為可能的電脈衝。研究表明，膽固醇被發現是突觸形成中最重要的因素，這極大地影響著我們的記憶和學習能力。
膽固醇在人體內發揮著多種功能。這包括
- 類固醇或皮質醇樣激素的合成，包括維生素 D 和性激素睪酮、雌激素和皮質醇。這反過來又控制著無數的生理功能。
- 幫助肝臟合成膽汁酸，這對消化和吸收脂溶性維生素（如維生素 A、D、E 和 K）至關重要。
- 形成髓鞘，髓鞘是一種由含脂肪細胞組成的神經元，可以使軸突與電活動隔絕。這透過幫助電脈衝的傳遞來確保大腦的正常功能。缺乏膽固醇可能會導致記憶力減退和難以集中注意力。
- 作為細胞連線“脂類分子”的來源，這些分子是穩定我們的細胞膜所必需的。
- 作為能量來源
- 維持我們的體溫
- 保護內臟
- 調節細胞膜的流動性
膽固醇和甘油三酯不能溶解在血液中。它們必須透過稱為脂蛋白的載體在細胞內運輸。低密度脂蛋白 (LDL) 和極低密度脂蛋白 (VLDL) 被稱為“壞”膽固醇，而高密度脂蛋白 (HDL) 被稱為“好”膽固醇。
膽固醇代謝 1. LDL 與特定受體結合，即 LDL 受體（整合膜蛋白） 2. 含有 LDL-LDL 受體複合物的質膜片段然後內陷並從膜上萌芽形成一個內部囊泡。 3. LDL 與受體分離，並在另一個囊泡中被回收回膜。含有 LDL 的囊泡與溶酶體融合，導致 LDL 降解並釋放膽固醇。該過程可能是有益的，因為激素和抗體可以轉運蛋白質使用這種方法。然而，另一方面，該途徑也可用作病毒和毒素進入細胞的一種方式。
在迴圈過程中，VLDL 在血液中轉化為 LDL。
高膽固醇血癥是一種體內膽固醇水平極高的狀況。通常這意味著 LDL 濃度高，而 HDL 濃度低。當過多的 LDL 在血液細胞中迴圈時，它會在供應心臟和大腦的動脈內壁上堆積，因此會導致動脈阻塞。健康意義是它們容易患心血管疾病。如果血栓形成並阻塞狹窄的動脈，就會導致一系列心血管疾病，如高血壓、心肌梗死、動脈粥樣硬化、心絞痛、心臟病或中風。高膽固醇水平也與糖尿病密切相關。
HDL 被稱為“好”膽固醇，因為它可以清除動脈中的多餘膽固醇，並將膽固醇運回肝臟進行排洩或重新利用，從而防止動脈阻塞。
低膽固醇血癥是一種體內膽固醇水平極低的狀況。這種情況通常很少見，但如果確實發生，可能是由於其他疾病導致身體產生少量或不產生膽固醇。
可以使用基於 Friedewald 方程的快速測試計算 LDL 膽固醇，其中
總膽固醇 = LDL 膽固醇 + HDL 膽固醇 + VLDL 膽固醇
其中 VLDL 膽固醇 = 甘油三酯 / 5
可以透過酶法測量重要的脂類——總膽固醇、HDL 膽固醇和甘油三酯來快速輕鬆地進行脂類譜分析。將甘油三酯除以五可以得到相對不重要但難以測量的 VLDL 膽固醇，進而可以用來計算重要的 LDL 膽固醇。
應該注意的是，該方程確實有一些侷限性，在以下情況下不應使用
•當乳糜微粒存在時。
•當甘油三酯水平超過 250 時。
•在患有異常脂蛋白血癥（III 型高脂蛋白血癥）的患者中。
•在餐後約 12 小時內，因為甘油三酯水平可能會上升 20-30%
•在飲酒後 24 小時內
需要了解的重要數字
| 理想水平 | |||
|---|---|---|---|
| 總膽固醇 | 低於 200 mg/dL | ||
| LDL，壞膽固醇 | 低於 100 mg/dL | ||
| HDL，好膽固醇 | 高於 40 mg/dL | ||
| 甘油三酯 | 低於 150 mg/dL | ||
動脈粥樣硬化——膽固醇的貢獻因素導致的結果
動脈粥樣硬化是指脂肪沉積物阻塞動脈。健康的動脈內壁光滑，血液可以輕鬆地流過。然而，如果動脈感染，可能會導致內壁變粗糙並引起炎症。白細胞會跑到受損的動脈中，並開始吸收脂類，包括膽固醇。脂肪酸開始在受影響的區域生長。這會導致動脈變硬並阻塞血流。如果未被識別和治療，動脈粥樣硬化會導致心臟病發作，因為心臟肌肉組織死亡。稱為他汀類藥物的藥物可以降低低密度脂蛋白（LDL，"壞膽固醇"），可用於治療動脈粥樣硬化。阿司匹林也被證明有助於預防心臟病發作的復發。
高血脂可能由多種因素引起。例如，
- 遺傳因素
- 年齡
通常男性超過 45 歲，女性超過 55 歲
- 性別
在更年期之前，女性的總膽固醇水平往往低於同年齡段的男性。更年期後，女性的低密度脂蛋白（LDL，"壞"）膽固醇水平往往會升高。
- 缺乏體育鍛煉
- 某些藥物，例如某些利尿劑、免疫抑制劑和皮質類固醇
- 糖尿病、甲狀腺功能減退等疾病
- 吸菸
- 高膽固醇飲食攝入
- 肥胖
美國心臟協會建議每天膽固醇攝入量不超過 300 毫克。此外，低密度脂蛋白（LDL，"壞"）膽固醇水平高或正在服用降膽固醇藥物的人應將每天的膽固醇攝入量限制在 200 毫克以下。
食物來源及其相應的膽固醇含量可以在 USDA 國家營養資料庫中找到。排名前 20 的食物來源如下：
| 膽固醇食物來源 | 每 100 克食物中膽固醇含量（毫克） | ||
|---|---|---|---|
| 雞蛋黃，生，新鮮 | 1234.9 | ||
| 雞肝，所有級別，煮熟，煨 | 561.2 | ||
| 全蛋，煮熟，煎 | 456.5 | ||
| 雞雜，肉雞或肉雞，煮熟，煨 | 442.1 | ||
| 全蛋，煮熟，煮硬 | 424.0 | ||
| 全蛋，生，新鮮 | 424.0 | ||
| 牛肉肝，煮熟，平底鍋煎 | 381.2 | ||
| 全蛋，煮熟，炒 | 352.5 | ||
| 火雞雜，所有級別，煮熟，煨，含部分雞雜脂肪 | 289.0 | ||
| 蝦，混合種類，罐裝 | 251.6 | ||
| 布朗施魏格香腸（一種肝香腸），豬肉 | 179.9 | ||
| 蝦，混合種類，煮熟，麵包屑和油炸 | 177.8 | ||
| 玉米麵包 | 173.1 | ||
| 英式鬆餅，配雞蛋、乳酪和加拿大培根 | 170.8 | ||
| 海綿蛋糕，按配方製作 | 169.8 | ||
| 餅乾，配雞蛋和香腸 | 167.8 | ||
| 牛角麵包，配雞蛋、乳酪和培根 | 166.7 | ||
| 蟹餅，藍色 | 150.0 | ||
| 小牛肉，腿（上圓），可分離的瘦肉和肥肉，煮熟，燉 | 134.1 | ||
| 泡芙，奶油餡配巧克力釉，按配方製作 | 127.0 | ||
這包括各種藥物，如洛伐他汀、阿託伐他汀、辛伐他汀和西立伐他汀等。這類藥物透過抑制 3-羥基-3-甲基戊二醯輔酶 A 還原酶 (HMG-CoA 還原酶) 的作用來發揮作用，該酶催化 HMG-CoA 轉化為甲羥戊酸，這是膽固醇生物合成的早期和限速步驟。
這是一類選擇性抑制腸道對膽固醇和相關植物甾醇吸收的降脂化合物。
透過減少胰腺和胃腸脂肪酶的量來阻止膽固醇的吸收。
這包括非諾貝特和氯貝特。它們刺激脂蛋白脂肪酶，降低低密度脂蛋白的分泌，並透過與過氧化物酶體增殖物啟用受體 α 結合來增加低密度脂蛋白受體的表達。
煙酸是一種水溶性 B 族維生素，也是一種降脂藥。它阻止脂肪的分解，導致血液中游離的脂肪酸減少，從而降低肝臟對極低密度脂蛋白和膽固醇的分泌。它還透過降低極低密度脂蛋白水平來提高高密度脂蛋白水平。
安奈替比是一種實驗性藥物，可以顯著提高好膽固醇，同時將壞膽固醇降低近一半。它是一種膽固醇酯轉移蛋白 (CETP) 抑制劑，正在開發用於治療高膽固醇血癥（膽固醇水平升高）並預防心血管疾病。安奈替比是一種全新的預防心臟病發作和中風的方法，主要是因為它不僅降低了低密度脂蛋白（壞膽固醇），而且還提高了高密度脂蛋白（好膽固醇），在任何人群中都沒有相應的血壓升高。低密度脂蛋白升高和高密度脂蛋白水平低都是心血管疾病的危險因素。他汀類藥物可以降低低密度脂蛋白並降低心血管風險。儘管使用了他汀類藥物治療，但許多患者仍然存在很高的患心血管疾病的風險。高水平的自然高密度脂蛋白與較低的心血管風險相關，這就是為什麼研究人員對這種新藥的作用感到興奮的原因，它有助於將脂肪顆粒附著在高密度脂蛋白上，高密度脂蛋白將脂肪顆粒帶到血液中的肝臟中進行處理。然而，這種藥物不會很快上市。它還需要更多測試。
哈佛健康通訊。2004 年 11 月。
USDA 國家標準參考營養資料庫，第 18 版（2005 年）。
http://www.cholesterol-and-health.com/Cholesterol-Cell-Membrane.html