user: 콜레스테롤의 생리학에 대해 설명해 주세요.

gpt: 콜레스테롤은 동물의 생존에 필수적이다. 각 세포는 간단한 분자로부터 콜레스테롤을 합성한다. 콜레스테롤 합성 반응은 37단계에 이르는 복잡한 과정을 통해 이루어지며, 첫 효소는 HMG-CoA 환원효소라는 세포내 단백질이다. 콜레스테롤을 포함하는 지방이 혈류에서 지질단백질 내에서 수송되는 방법에 따라 죽상동맥경화증의 진행 경과와 밀접한 관련이 있다.

약 68kg인 남성의 경우, 하루에 콜레스테롤 약 1,000&nbsp;mg 을 합성한다. 전신에 약 35 g이 존재하며, 일차적으로는 체내의 모든 세포막에 분포한다.

섭취된 콜레스테롤은 대부분 에스터화 되는데, 이러한 콜레스테롤은 흡수율이 낮다. 신체는 추가적인 콜레스테롤이 흡수되면 콜레스테롤 합성을 줄인다.

콜레스테롤은 재활용된다. 간은 에스터화 되지 않은 형태의 콜레스테롤을 담즙을 통하여 소화관으로 배출한다. 이렇게 분비된 콜레스테롤의 절반 정도는 소장에서 재흡수되어 혈류로 돌아온다.

식물은 극소량의 콜레스테롤을 생산한다. 소화관 상피가 콜레스테롤 대신 파이토스테롤을 흡수하면, 대개는 다시 위장관으로 배출한다.

## 기능
콜레스테롤은 세포막을 만들고 유지하는데 필수적이다. 콜레스테롤은 생리적 온도 범위 내에서 세포막의 유동성을 조절한다. 콜레스테롤의 수산화기는 막 인지질 및 스핑고지질의 극성 머리 부분과 상호작용하고, 부피가 큰 스테로이드와 탄화 수소 사슬은 다른 지질의 비극성 지방산 사슬과 함께 막 안에 파묻혀 있다. 인지질 지방산 사슬과의 상호작용을 통하여 콜레스테롤은 막을 밀집시키고 유동성은 낮춘다.의 막 투과성을 감소시킨다.

세포막 내에서 콜레스테롤은 세포내 수송, 세포 신호전달, 신경 전도에도 관여한다. 콜레스테롤은 캐비올리와 클라트린 피막 홈의 구조뿐만 아니라 캐비올리나 클라트린 의존성 세포내이입을 포함하는 함입 기능에 필수적인 요소이다. 콜레스테롤이 세포 내 이입에서 하는 역할은 메틸 β-사이클로덱스트린이 원형질 막에서 콜레스테롤을 제거하는 특성을 이용하여 연구한다. 최근에는 원형질 막의 지질 뗏목 형성을 돕는 세포 신호 전달과 관련된 역할이 밝혀졌다. 지질 뗏목은 수용체 단백질을 가까운 거리에 모으고 2차 신호전달 분자를 밀집시킨다.

세포 내에서 콜레스테롤은 몇몇 생화학 경로의 전구체 분자이다. 간에서 콜레스테롤은 담즙으로 전환되어 담낭에 저장된다. 담즙에는 담염이 들어있어 소화관에서 지방의 용해성을 높이고 지방뿐만 아니라 지용성 비타민 A, D, E, K의 흡수를 돕는다. 콜레스테롤은 비타민 D, 부신 호르몬인 코르티솔과 알도스테론을 포함하는 스테로이드 호르몬, 성 호르몬인 프로게스테론, 에스트로겐, 테스토스테론 및 그 유래물을 합성하는 주요 전구체 분자이다.

콜레스테롤이 항산화제 역할을 한다는 연구 결과도 있다.

## 식이를 통한 공급원
동물성 지방은 트라이글리세라이드와 그보다는 적은 인지질 그리고 콜레스테롤의 복잡한 혼합물이다. 따라서 동물성 지방이 든 음식에는 콜레스테롤이 들어있기 마련이다.

식물에서 섭취할 수 있는 콜레스테롤은 그리 많지 않다. 파이토스테롤은 관련 기능성 식품이나 LDL 콜레스테롤을 낮추는 것으로 밝혀진 의약식품을 통해 보충할 수 있다.

지방 섭취는 혈중 콜레스테롤 농도에도 영향을 미친다. 동일 칼로리로 탄수화물 대신 불포화 지방을 섭취한 경우 혈청 LDL과 총콜레스테롤 농도는 낮아지고 HDL 농도는 높아졌다. 역시 동일 칼로리로 탄수화물 대신 포화 지방을 섭취한 경우에는 HDL, LDL, 총콜레스테롤 농도가 모두 높아졌다.

## 생합성
세포 유형과 장기의 기능에 따라 양은 다르지만, 모든 동물 세포는 필요에 따라 콜레스테롤을 합성한다. 하루에 합성되는 콜레스테롤 중 20-25%는 간에서 합성된다. 장, 부신, 생식 기관도 다량의 콜레스테롤을 합성하는 곳이다. 몸에서 일어나는 콜레스테롤 생합성은 아세틸-CoA과 아세토아세틸-CoA 분자 각각 한 개에서 시작된다. 두 분자는 축합되어 3-하이드록시-3-메틸글루타릴-CoA 가 된다. 이어서 HMG-CoA 환원효소가 HMG-CoA를 환원시켜 메발론산이 된다. 이 단계는 속도 조절 단계이자 비가역적 단계로 스타틴 계열 약물의 표적이다.

메발론산은 ATP를 이용하는 세 단계를 거쳐 3-인산-5-파이로인산메발론산이 되고, 이어 탈카복실화되어 활성형 아이소프렌인 이소펜테닐 파이로인산이 된다. 이 분자 세 개가 머리-꼬리 축합을 통해 파네실 파이로인산이 되고, 파네실 파이로인산 두 분자는 머리-머리 축합을 통해 스쿠알렌이 된다. 라노스테롤이 19단계의 반응을 거쳐 최종적으로 콜레스테롤이 된다.

콘라트 블로흐와 페오도어 리넨은 콜레스테롤과 지방산 대사를 대사에 대한 연구로 1964년 노벨 생리학·의학상을 수상하였다.

## 혈장 수송 및 흡수 조절
콜레스테롤은 물에 약간만 녹는다. 즉 혈류에 녹는 콜레스테롤의 양은 극도로 적다. 대신에 콜레스테롤은 지질단백질 내에서 운반된다. 지질단백질은 공 모양의 입자로, 바깥쪽이 양친매성 단백질과 지질에 둘러싸여 있다. 양친매성 분자는 수용성 부분이 바깥쪽을, 지용성 부분이 안쪽을 향하게 정렬되어 있다. 트라글리세라이드와 콜레스테롤 에스터는 양친매성 분자로 둘러싸인 내부에서 운반되고, 양극성인 인지질과 콜레스테롤은 지질단백질 입자의 단일층 표면에 박힌 형태로 운반된다.

초저밀도 지질단백질은 간에서 트리아실글리세롤과 담즙산 합성에 이용되지 않은 콜레스테롤이 모여 생산된다. VLDL의 껍질에는 아포지질단백질B100과 E가 있다.

혈관은 중간밀도 지질단백질 분자에서 트리아실글리세롤을 잘라내 흡수하여 콜레스테롤 농도를 높인다. IDL 분자는 이후 두 가지 방법으로 소비된다. 하나는 간의 라이페이스에 의해 대사되어 단세포 표면의 LDL 수용체에 결합하여 흡수되는 것이고, 다른 하나는 혈류에서 계속해서 트리아실글리세롤을 잃고 LDL 분자가 되는 것이다.

저밀도 지질단백질은 주요 혈중 콜레스테롤 운반체이다. 각 LDL 분자에는 1,500여 개의 콜레스테롤 에스터가 들어있다. LDL 분자의 껍질에는 단 한 개의 아포지질단백질 B100이 있어 말초 조직에서 LDL 수용체가 인식할 수 있다. LDL 수용체와 아포지질단백질 B100이 결합하면 LDL 수용체는 클라트린 피막 홈으로 모여든다. LDL과 그 수용체는 세포내이입을 통해 세포 내에서 소포를 형성한다. 이 소포는 리소좀과 합쳐지고, 소포 내의 콜레스테롤 에스터는 리소좀에 있는 라이페이스에 의해 가수분해된다. 콜레스테롤은 막 생합성에 이용되거나 다시 에스터화되어 세포 내에 저장된다.)이 생기는 원인이 된다.

고밀도 지질단백질은 역방향 콜레스테롤 수송을 통해 콜레스테롤을 다시 간으로 운반한다.

## 대사, 재활용 및 배설
콜레스테롤은 산화되기 쉽고 옥시스테롤이라는 산화 유도체를 생성하기 쉽다. 자가산화, 지질 과산화, 콜레스테롤을 대사하는 효소에 의한 대사를 통해 산화될 수 있다. 옥시스테롤이 콜레스테롤 생합성을 저해하는 능력이 있다는 주장에 따라 옥시스테롤에 대한 관심이 높아졌다.

콜레스테롤은 간에서 글라이신, 타우린, 글루쿠론산, 황산염과 연결되어 담즙산으로 산화된다. 매일 최대 1 g의 콜레스테롤 에스터가 대장에 유입된다. 이 콜레스테롤은 식이로 공급된 것이거나, 담즙 혹은 장 상피세포에서 유래하였거나, 대장의 세균이 대사한 것일 수 있다. 콜레스테롤은 대개 코프로스타놀로 전환되며 흡수되지 않는 스테롤로 대변을 통해 배출된다.

콜레스테롤은 대체로 포유류와 관련된 스테로이드이지만, 인간을 감염시키는 병원체인 결핵균은 콜레스테롤을 완전히 분해할 수 있으며, 콜레스테롤의 유무에 따라 조절되는 유전자를 다량 가지고 있다.

## 올바른 검사법
콜레스테롤 검사를 받을 때에 8시간 동안 공복 상태를 유지한 다음 검사를 받았었지만, 2012년 캘거리 대학 크리스토퍼 교수팀은 20만명을 넘는 대상을 연구한 결과, 콜레스테롤 검사에 공복은 큰 영향을 주지 않는다고 밝혔다. 게다가 유럽동맥경화학회와 유럽임상화학임상검사연맹은  "덴마크, 캐나다, 미국 등에서 30만명 이상을 상대로 조사한 결과, 공복과 비공복 상태에서 잰 콜레스테롤 수치를 비교하였더니 별 차이가 없었던 걸로 나왔다"고 하며, 콜레스테롤 수치를 위한 혈액 검사는 공복이 아닌 비공복일 때 하도록 권고한다는 성명을 유럽심장저널에 발표했다.

세브란스병원 내분비내과 차봉수 교수는 "콜레스테롤은 본래 몸속에 존재하는 세포 구성성분으로, 음식을 먹고 안 먹고에 좌우되지 않는다"고 말했으며, 특히 당뇨병 환자의 경우는 검사를 위해 공복을 장시간 하면 저혈당증을 일으킬 위험이 높아 비공복 상태에서 검사를 받는 것이 훨씬 안전하다는 의견이다.

강남세브란스병원 내분비내과 안철우 교수는 "사실 콜레스테롤은 식후 상태가 더 민감하다"고 하며 "오히려 공복이 아닌, 밥을 먹은 후 콜레스테롤 수치를 검사하는 것이 정확한 진단을 할 수 있다"고 말하였다. 즉, 검사를 위해 8시간을 공복 상태로 있는 자체가 정확도와 예민도를 낮추는 원인이 된다는 것이다.