Scopri il Ruolo Vitale del Colesterolo nella Membrana Cellulare: Il Segreto della Vita Cellulare!

Il colesterolo è una molecola essenziale, appartenente alla famiglia dei grassi denominati steroli, dalle funzioni essenziali per la vita. Le membrane cellulari contengono una varietà di molecole biologiche, in particolare lipidi e proteine. La composizione non è fissa, ma cambia costantemente per fluidità e cambiamenti ambientali, anche più volte durante le diverse fasi di sviluppo cellulare.

Colesterolo: Più che un "Cattivo"

Eppure il colesterolo è conosciuto soltanto per il ruolo deleterio che può avere in condizioni particolari, come uno dei responsabili di quei processi aterosclerotici che sono una delle principali cause di morte nel mondo occidentale. Il colesterolo e i suoi metaboliti giocano un ruolo essenziale nel nostro organismo, partecipando a un gran numero di processi di importanza fondamentale per il nostro benessere. Il colesterolo non è certo il cattivo della storia, anzi è essenziale per un buon funzionamento del nostro organismo.

La Struttura Chimica del Colesterolo

Il colesterolo appartiene alla classe dei lipidi, ha formula C27H46O e una struttura caratterizzata da quattro anelli legati (condensati) tra loro, un gruppo alcolico sull’anello A e una catena ramificata sull’anello D: si tratta della struttura tipica degli steroli.

Il Ruolo del Colesterolo nella Membrana Cellulare

Il colesterolo delle cellule animali è quindi essenziale per la corretta organizzazione della membrana cellulare, ne determina la permeabilità e soprattutto permette la formazione di “zattere” lipidiche che costituiscono l’impalcatura sulla quale si organizzano tutta una serie di proteine che hanno funzione di segnalazione e che controllano specifici processi all’interno della cellula, processi che comportano l’attivazione di particolari geni essenziali per lo sviluppo e la corretta funzionalità della cellula e dell’intero organismo. In condizioni fisiologiche, le molecole di fosfolipidi nella membrana cellulare si trovano allo stato liquido. Ciò significa che le molecole lipidiche sono libere di diffondersi e mostrano una rapida diffusione laterale lungo lo strato in cui sono presenti. Tuttavia, lo scambio di molecole di fosfolipidi tra i lembi intracellulari ed extracellulari del doppio strato è un processo molto lento.

Il colesterolo, inserito nel doppio strato fosfolipidico (membrana cellulare), è indispensabile per creare un distanziamento tra i fosfolipidi in grado di dare la stabilizzazione sia nella fase fluida che nella fase gel. Queste due fasi contraddistinguono la membrana cellulare, perché essa colloca canali e recettori che lavorano o nella fase gel o nella fase fluida. Il colesterolo, essendo una molecola lipofila, ha la capacità di interfacciarsi con le catene degli acidi grassi e così contribuisce a regolare l’organizzazione, la dinamica e l’oligomerizzazione di recettori fondamentali, come ad esempio GPCR (G-protein coupled receptor).

Effetti della Temperatura

Alle alte temperature, il colesterolo inibisce il movimento delle catene di acidi grassi fosfolipidici, causando una ridotta permeabilità alle piccole molecole e una ridotta fluidità della membrana. È vero il contrario per il ruolo del colesterolo nelle temperature più fredde. A temperature fredde, il colesterolo interferisce con le interazioni della catena degli acidi grassi. Agendo come antigelo, il colesterolo mantiene la fluidità della membrana.

La Comunicazione Cellulare

Queste comunicazioni avvengono attraverso proteine che sono disperse nel doppio strato lipidico, organizzate in complessi che permettono di trasmettere precisi segnali che regolano i processi cellulari. La membrana cellulare, essendo esposta all'ambiente esterno, è un importante sito di comunicazione cellula-cellula. Pertanto, sulla superficie della membrana è presente un'ampia varietà di recettori proteici e proteine di identificazione, come gli antigeni.

La Sintesi del Colesterolo

Visto il ruolo critico del colesterolo nello sviluppo della cellula non sorprende che il nostro organismo sia in grado di sintetizzare in maniera autonoma la preziosa molecola. Il processo di sintesi parte da una molecola chiave del metabolismo, l’acetil CoA, con diverse unità che sono condensate per azione di specifici enzimi, con formazione successiva di intermedi importanti come il mevalonato, lo squalene, il lanosterolo, per arrivare infine al colesterolo. La quantità prodotta ogni giorno è di circa 1-2 grammi ed è strettamente controllata a livello di alcune reazioni chiave che sono estremamente sensibili ai livelli di colesterolo presente, tanto che un’assunzione elevata di colesterolo con la dieta tende a ridurre la produzione autonoma. Un altro importante fattore che controlla la sintesi del colesterolo è lo stato energetico della cellula: se la cellula dispone di quantità limitate di ATP la produzione di colesterolo risulterà rallentata.

Colesterolo e Alimentazione

Il colesterolo che proviene dagli alimenti contribuisce in maniera modesta al contenuto complessivo di colesterolo dell’organismo. Sono molto complessi anche i meccanismi che regolano l’assorbimento a livello intestinale del colesterolo contenuto negli alimenti, in un gioco di equilibri che, in condizioni normali, fa sì che la quantità di colesterolo sintetizzato sommata alla quantità di quello assorbito dal cibo consumato sia pari a quella del colesterolo eliminato con la bile, circa 0,8-1,4 grammi al giorno. Nel controllo del colesterolo l’alimentazione e lo stile di vita hanno un ruolo chiave. Un’attenzione alle abitudini quotidiane deve tenere conto che a livello intestinale, la produzione di colesterolo serve a creare le prime particelle lipidiche (chilomicroni), quindi svolge una funzione fisiologica.

L’abitudine di consumare i cibi contenenti steroli o beta-glucani deve essere instaurata. In contemporanea una buona misura è quella dell’utilizzo di antiossidanti naturali, che servono a proteggere il colesterolo da ossidazioni, poiché il vero problema è il colesterolo ossidato. Una cattiva alimentazione, l'obesità, la sedentarietà e una predisposizione genetico familiare possono comunque indurre l'aumento anomalo del colesterolo nel sangue. Tuttavia, compromettono questo equilibrio molti altri fattori dietetici - soprattutto l'apporto di grassi saturi, idrogenati e trans - metabolici - ad esempio, un cattivo metabolismo glucidico e la presenza di diabete mellito tipo 2 - di composizione corporea - entità della massa magra e di quella grassa - e comportamentali - sedentarietà, pratica sportiva ecc.

In presenza di ipercolesterolemia, una quota di colesterolo da ridurre può essere proprio a livello intestinale (tramite l’azione sequestrante di beta glucani e steroli vegetali).

Il Colesterolo come Precursore di Altre Molecole

La struttura del colesterolo lo ha reso il precursore ideale per tutta una serie di composti dalle importanti attività biologiche. Nel fegato un complicato processo che coinvolge oltre 14 enzimi utilizza il colesterolo come base per la sintesi degli acidi biliari, composti che riversati nell’intestino, in forma di sali biliari, rendono possibile l’assorbimento dei grassi e delle vitamine liposolubili - A, D E e K - presenti nel cibo. Il colesterolo è anche il precursore dei vari ormoni steroidei, sia quelli prodotti dal surrene, aldosterone e cortisolo, sia quelli prodotti dalle gonadi, testosterone, estradiolo, progesterone. La natura odia gli sprechi e tende a fare economia su tutto. Così il 7-deidrocolesterolo, un precursore del colesterolo, a livello della pelle viene convertito in vitamina D3 - colecalciferolo - per azione della luce solare.

A sua volta il colecalciferolo viene convertito nella forma attiva della vitamina D, 1,25-(OH)2D3 o calcitriolo, che grazie alla sua struttura è in grado di legarsi a un recettore del nucleo e partecipare così alla regolazione del metabolismo del calcio e a molti altri processi fisiologici.

Equilibrio tra Omega-6 e Omega-3

I grassi contenuti negli alimenti che mangiamo vanno a comporre la membrana delle cellule, che è costituita da un doppio strato di molecole grasse, dette fosfolipidi, in cui sono intercalati colesterolo e proteine. L’equilibrio tra queste tipologie di grassi, insieme alla presenza di colesterolo, garantisce una membrana sufficientemente dinamica e flessibile, che facile ed ottimizza il funzionamento cellulare e le interazioni con le molecole esterne. Ciò non riguarda soltanto l’ingresso di nutrienti, ma anche la trasmissione degli opportuni segnali ormonali (es.

Tra i grassi insaturi ci sono i monoinsaturi, detti anche omega-9, tra cui spicca per importanza l’acido oleico, presente nell’olio di oliva e dalla confermate proprietà protettive a livello cardiovascolare. Inoltre i grassi polinsaturi possono essere a loro volta suddivisi in due classi: gli omega-6 e 3. E’ bene precisare che è scorretto considerare gli omega 6 come “i cattivi” e gli omega 3 come “i buoni”. In merito si stima che il rapporto ottimale tra gli omega 6 e 3 debba essere intorno al 4:1 o persino inferiore. Ebbene, la membrana delle cellule nei paesi occidentali di regola presenta un rapporto superiore a 10:1.

Conclusioni

Abbiamo visto che il colesterolo è una molecola essenziale, che in maniera diretta o indiretta partecipa a un gran numero di importanti processi metabolici. Le pressioni che hanno guidato questo processo evolutivo sono quelle legate alla scarsa disponibilità di cibo e alla intensa attività fisica necessaria per procurarselo. Situazioni molto diverse da quelle in cui viviamo oggi, caratterizzate da elevata disponibilità di cibo, spesso molto superiore agli effettivi bisogni, e sedentarietà diffusa. In queste condizioni il nostro organismo può avere difficoltà a mantenere una normale concentrazione di colesterolo, con un aumento dei valori ben oltre i limiti di guardia che, se protratto negli anni rappresenta un importante fattore di rischio per patologie cardiovascolari.

Oggi, la misurazione del colesterolo avviene attraverso la valutazione standard eseguita tramite analisi del sangue, ma si esamina il colesterolo plasmatico, ovvero quello circolante che si lega alle lipoproteine (HDL e LDL). La valutazione completa del colesterolo anche “dentro” la membrana è necessaria, ma non è ancora disponibile. La lipidomica è uno degli strumenti più importanti per razionalizzare l’eccesso di colesterolo e renderlo anche visibile all’individuo ovvero spiegargli quali sono le abitudini alimentari che possono incidere nell’innalzamento.