הכולסטרול

מבין החומרים השומניים הרבים הכולסטרול הוא המוכר ביותר בציבור, ולא לטובה דווקא. מידי פעם בפעם עוסקים בו אמצעי התקשורת, והציבור שומע על המזון שבו הוא מצוי וכיצד הוא קשור למחלות לב. נדמה כי הכולסטרול הוא סיבת הסיבות לחוליים למיניהם, וכאשר ניפטר ממנו נחיה לנצח. הפרסומת מדגישה לשלילה את קיומו של כולסטרול במזון על מנת לקדם מכירות של מוצרים שאינם מכילים אותו או מורידים את רמתו בדם. חומר הסיבים, למשל, אינו מכיל כולסטרול ובמיוחד מפורסמים בזה סיבי שיבולת שועל. זה לא כבר בעקבות פרסום מחקר הטוען כי אכילת סיבי שיבולת שועל איננה מורידה את רמת הכולסטרול בדם התמוטט שוק שיבולת השועל בבורסה של שיקגו, ואנשים הפסידו הון אדיר. האמת היא שהכולסטרול עצמו איננו טוב ואיננו רע. הוא חומר שומני. בפרק זה נעסוק בתכונותיו, ונסביר מדוע הכולסטרול הוא חומר הכרחי לחיים, ולחיי האדם בפרט.

הכולסטרול נתגלה ב-1789, כאשר כימאי צרפתי בודד חומר שומני מאבנים שנמצאו בכיס מרה של בני-אדם. כולה - מרה ביוונית, ומכאן שמו של הכולסטרול. הכולסטרול הוא חומר המעורר עניין רב בקרב כימאים, ביולוגים ורופאים: שמונה פרסי נובל בתחום הרפואה הוענקו לשלושה עשר חוקרים בתחומי הכימיה או הרפואה על תגליות הקשורות בכולסטרול. פרס נובל אחרון בנושא זה הוענק ב-1985 לשני חוקרים, בראון וגולדשטיין, על תגליותיהם בוויסות רמות הכולסטרול בגוף - נושא שנעסוק בו מאוחר יותר. מהו אפוא הכולסטרול?

בפרקים הקודמים תיארנו חומרים שומניים אשר המבנה היסודי שלהם הוא מבנה של סרט: אטומים של פחמן קשורים וצמודים זה לזה בשרשרת בעלת אורך משתנה. השרשרות הנפוצות בחי ובצומח מכילות 16 עד 20 פחמנים. אבל אטומי הפחמן יכולים להתארגן במולקולה בעלת צורה שונה מצורתו של הסרט. כזכור, לכל אטום פחמן יש ארבעה אתרי קשירה לאטומים אחרים ושניים מהם מנוצלים ליצירת קשרים עם אטומי פחמן שכנים, האחד משמאל והאחר מימין. מבנה זה יוצר את הסרט, אבל הסרט יכול גם להיסגר, אם האטום הראשון והאחרון בשרשרת יתחברו זה לזה, ואז מתקבל מבנה של טבעת. הטבעות הנפוצות בביולוגיה, בגוף החי והצומח, הן טבעות הבנויות מחמישה או משישה פחמנים, כלומר מבנה מחומש, או משושה. בנוסף, שתי טבעות יכולות להיצמד זו לזו. למשל, הפחמנים 4-3 שנמצאים סמוכים זה לזה בטבעת אחת, יכולים להיות חלק מאותם פחמנים - 4-3 - של טבעת סמוכה, ואז נקבל דו-טבעת. הכולסטרול מכיל 4 טבעות. 3 מן הטבעות הן משושות והרביעית היא מחומשת. מבנה זה יוצר מערך שבו יש בסך הכול 17 אטומי פחמן (ציור 5). חלק מן האטומים משותף, כמובן, לשתי טבעות סמוכות. במבנה סופי זה מספר אטומי הפחמן מנצלים שני אתרי קשירה, ואחרים שלושה או אפילו ארבעה אתרים. אטומי הפחמן שבהם קיימים אתרי קשירה חופשיים יקשרו אטומי מימן כמקובל בכל החומרים השומניים האחרים. המבנה הבסיסי של כולסטרול, לפיכך, כולל 17 אטומי פחמן המסודרים ב-4 טבעות, ואליהם קשורים אטומי המימן הנוספים. מבנה כזה איננו מסיס כלל במים, והוא קרוי בשם הכללי "סטרול".

מבנה הכולסטרול מושתת על המבנה הבסיסי של ארבע הטבעות בשינויים הבאים: ראשית, הכולסטרול כולל קבוצה כוהלית אחת, קבוצה המכילה חמצן-מימן ומסוגלת לקשור אליה חומרים אחרים, בעיקר חומצות שומן. שנית, בשני אתרים מתחברים לטבעת שני אטומי פחמן נוספים. שלישית, הכולסטרול כולל גם שרשרת אחת בת שמונה פחמנים הנמצאת במקום 17 של המבנה הטבעתי. אגב, מיספור אטומי הפחמן ממספר 1 עד 17 במבנה הטבעתי הוא שרירותי לחלוטין. בסך הכול יש בכולסטרול 27 אטומי פחמן - 17 בטבעות, שניים הקשורים לטבעת ו-8 בשרשרת (ציור 5). כל יתר אתרי הקשירה של הפחמן תפוסים על-ידי אטומי מימן, פרט לאחד אשר מכיל את הקבוצה הכוהלית. הקבוצה הכוהלית, יש לציין, אכן מאפשרת מסיסות מסוימת, קטנה ביותר, של הכולסטרול בתוך סביבה מימית. חומר זה נקרא כולסטרול חופשי. אל הקבוצה הכוהלית ניתן גם לקשור חומצה שומנית, ואז מתקבל חומר שאינו מסיס כלל במים. חומר זה נקרא כולסטרול אסטר. לדבר חשיבות רבה, משום שכולסטרול הקושר אליו חומצה שומנית מסוגל להישמר אך ורק בסביבה שומנית טהורה, ואילו הכולסטרול החופשי, בעל הקבוצה הכוהלית, מסוגל להתמוסס חלקית גם במים עקב תכונות המסיסות של הקבוצה הכוהלית. מכאן שהכולסטרול החופשי הוא חומר אמפיפאטי, ואילו הכולסטרול אסטר הוא חומר שומני טהור.

ציור 5
מבנה מולקולת הכולסטרול

מולקולת הכולסטרול בנויה מ-27 אטומי פחמן מסודרים בארבע טבעות ובשרשרת אחת. שלוש מן הטבעות הן משושות, ואחת מחומשת. הטבעות, כמודגם בציור, מחוברות זו לזו ולכל שתי טבעות סמוכות יש שני אטומי פחמן משותפים. שני אטומי פחמן בודדים מחוברים לטבעות, ואילו שרשרת אחת המכילה סך הכל שמונה אטומי פחמן, נמצאת בקצה מבנה הטבעות. לכל אטום פחמן מחוברים אטומי מימן (אינם כלולים בציור) כך שבכל אטום מצויים ארבעה קשרים כימיים. יוצא מן הכלל הוא אטום מס' 3 (שמאל) הקושר בקשר אחד חמצן-מימני.

המבנה הבסיסי של כולסטרול נוצר בכל תא ביולוגי, בין מן החי ובין מן הצומח. עם זאת יש לציין כי במבנה המולקולה קיימים הבדלים בין החי והצומח. הכולסטרול, או ליתר דיוק החומרים דמויי כולסטרול שמצויים בתוך הצומח, מבצעים פעולות דומות לאלו של הכולסטרול בחי, אבל הם, למשל, אינם נספגים כלל מן המזון. לכן בשמן שמקורו מן הצמח אין כלל כולסטרול, אבל הוא מכיל מבנים דמויי כולסטרול. מאחר שמבנים אלה אינם נספגים באמצעות מערכת העיכול, אין הם תורמים למאזן הכולסטרול בגוף האדם.

כאמור, כל תא חי מסוגל לייצר כולסטרול. אבן הבניין הראשונית של הכולסטרול היא חומצת השומן הקצרה ביותר, חומצת החומץ - החומצה האצטית - שיש בה שני פחמנים בלבד, המתחברים זה לזה לסרטים ההולכים ומתארכים, ובסופו של דבר נסגרים ויוצרים מבנה טבעתי. מדובר בלא פחות מ-30 שלבים של יצירה עד שהכולסטרול, אותה מולקולה סופית, מופיע כמוצר מוגמר בתהליך זה.

לתהליך יצירת הכולסטרול תכונה מעניינת מאוד והיא היכולת לוויסות עצמי בתוך התא. תופעה מדהימה זו תוארה כבר בשנות ה-60, אבל הובנה למעשה רק בניסויים הראשונים של בראון וגולדשטיין. הם הוכיחו שכאשר נכניס כולסטרול לתוך התא בדרך כלשהי, אם בתוך התמיסה המימית ואם בתוך איזשהו נשא, נמצא כי התא מדכא את יצירת הכולסטרול העצמית. כלומר, בתא קיים מנגנון עדין ביותר השומר על רמה קבועה של כולסטרול בתוכו. מנגנון זה גם מאפשר יצירה של כולסטרול בשעת הצורך; כשהתא מתחלק, למשל, אין התא מותנה בכניסתו של הכולסטרול מבחוץ. באורגניזם הרב-תאי, יצירה עצמית של כולסטרול מהווה מקור ראשון וחשוב לאספקתו. מקור שני בגוף הרב-תאי הוא חיצוני - מן המזון, ובעיקר מזון מן החי. בין שני המקורות - הפנימי והתזונתי - מתקיימת אינטראקציה והם משפיעים זה על זה. בנושא זה נדון מאוחר יותר.

והערת אגב: לאורך מסלול היצירה הראשוני של הכולסטרול בתוך התא נוצרות מולקולות רבות נוספות בכמויות קטנטנות, אשר פעילותן הביולוגית אדירה. החשובים ביותר שבהם משתתפים בתהליך העברת אנרגיה בתוך התא. לא נדון בהם, אבל חשוב לדעת על קיומם.

נחזור לנושא הכולסטרול. נתאר את התהליכים שהכולסטרול משתתף בהם ואת החומרים הנוצרים מכולסטרול, ואשר כולם הכרחיים לשם חיים נורמלים ותקינים. חומר אחד שנוצר מכולסטרול כבר הוזכר והוא ויטמין D. תפקידו העיקרי הוא לווסת את מאזן הזרחן והסידן בגוף. השפעתו העיקרית היא על העצם, ובהיעדרו בכמות מספקת מתפתחת מחלת עצם קשה הנקראת רככת. וכן אמרנו כי לכולסטרול תפקיד חשוב במבנה קרומי תאים. קרום התא, הממברנה הביולוגית, בנוי משלד של פוספו-ליפידים ובתוכם כולסטרול. האם יש חשיבות לעובדה זו? האמת היא שאין אנו יודעים זאת בדיוק, אבל יודעים שהכולסטרול משנה שתי תכונות של הקרום הביולוגי. תכונה ראשונה: עקב המבנה השונה ממבנה הפוספו-ליפיד, הכולסטרול יגרום לשינוי במבנה הדו-שכבה של הפוספו-ליפידים. זה אזור אשר בו עשויים לעבור חומרים מתוך התא החוצה ולהפך. אבל תכונה שנייה, אולי היא חשובה יותר: מתברר כי כאשר לוקחים שכבה של פוספו-ליפידים ומוסיפים לה כולסטרול, נוקשותה פוחתת והיא נעשית נזילה יותר. לתכונה זו יש, כנראה, חשיבות ביולוגית גדולה. נמצא כי רבים מן החומרים אשר פועלים על קרום התא, פעולתם מושפעת מן הצמיגות של התא - מן הנזילות של קרום התא. יש אפילו הטוענים כי הימצאות כולסטרול בתוך הממברנה של התא מאפשרת עמידות בפני תהליכים סרטניים, אבל דעה זו איננה מקובלת היום.

קבוצת חומרים חשובה נוספת שמקורה בכולסטרול היא הקבוצה של היא חומצות המרה. חומצות המרה נוצרות מכולסטרול. התהליך מתרחש בכבד, כאשר חומצות המרה מופרשות אל תוך כיס המרה וממנו מגיעות אל המעי. חומצת המרה כוללת את הגרעין הטבעתי של הכולסטרול, עם מספר שינויים חשובים. השרשרת הפחמנית במקום 17 קצרה יותר, ולמולקולה נוספו מספר קבוצות כוהליות של חמצן-מימני וכן קבוצה חומצית. עקב שינויים אלה הופך הכולסטרול מחומר שאיננו מסיס במים לחומר בעל דרגה די גבוהה של מסיסות במים. חומצות המרה חיוניות לספיגת מזון ובעיקר לספיגת שומנים מן המזון ונעסוק בהן בפרק נפרד. אבל נחזור ונאמר כי לפיכך לכולסטרול תפקיד חיוני בספיגת מזון, תהליך שהוא בעצם תנאי לקיום חיים.

כולסטרול בגוף החי, כולל גוף האדם, הוא חומר מוצא למספר קבוצות של הורמונים. הורמונים אלה נקראים באופן כללי "הורמונים סטרואידים", ואתאר אותם ואת חשיבותם בקיום החיים. קבוצה ראשונה של הורמונים, שמקורם בכולסטרול, היא קבוצת הורמונים שמייצג אותם הקורטיזון, אחד מקבוצה של כ-20 הורמונים, הנוצרים בגוף בבלוטה הנמצאת מעל הכליה, ונקראת בלוטת יותרת הכליה. ההיסטוריה של הקורטיזון מתחילה באמצע המאה שעברה, כאשר רופא אנגלי ושמו אדיסון תיאר חולים הלוקים בחולשה, באיבוד תיאבון, באיבוד משקל, באדישות, שיכולתם להגיב לגירויים חיצוניים ירודה, שתפקודם הכללי ירוד, שלחץ הדם שלהם נמוך ושעורם משתנה לצבע שחור. חולים אלה היו פגיעים ביותר במצבי דחק גופני, בעיקר בזיהום, ורבים מהם אף מתו בעקבות זיהום נפוץ, כמו שפעת או מחלה זיהומית אחרת. חולים אלה גם צרכו כמויות עצומות של מלח. בשנות ה-30 מצאו כי מחלת אדיסון היא תוצאה של איבוד כושר הגוף לייצר קורטיזון והורמונים אחרים השייכים לקבוצת הקורטיזון. את פעולות הקורטיזון ואת פעולות ההורמונים הנגזרים ממנו או דומים לו ונוצרים כולם על-ידי בלוטת יותרת הכליה, ניתן לתחום לשלושה: האחד - ייצוב מחזור הדם ושמירה על לחץ דם תקין. פעולה זו מאפשרת שינויים בלחץ הדם, והזרמתו אל החלק הזקוק לו. השני - ייצוב או ויסות של יצירת סוכר בגוף. הקורטיזון מסוגל להפוך חלבון לסוכר, שהוא מקור אנרגיה מיידי בזמני צורך. ולבסוף, שמירה על מאזן המלח בגוף. בלא קורטיזון אין אנו מסוגלים לשמור על מלח בגוף, ואנו עלולים להגיע למצב של יובש קיצוני, עד מוות. נושא בעל עניין מיוחד הוא ויסות יצירת הקורטיזון מכולסטרול. לשם כך מצויים בתוך תאי בלוטת יותרת הכליה תססים - אנזימים - אשר מסוגלים להפוך את הכולסטרול לקורטיזון. הקורטיזון עצמו אינו אלא כולסטרול מקוצר. ויסות יצירת הקורטיזון מן הכולסטרול נשלט על-ידי בלוטה אחרת - בלוטת יותרת המוח. כאן מתקיים מצב שברפואה נקרא היזון חוזר, והוא כיום עיקרון בסיסי בטכנולוגיה המודרנית. הקורטיזון מדכא את יצירת החומר שמופרש מבלוטת יותרת המוח, והחומר המופרש מבלוטת יותרת המוח מזרז את יצירת הקורטיזון. כלומר, מתקיים כאן מעין דיכוי הדדי. ההבדל בין מערכת זו ובין מערכת היזון חוזר רגילה הוא שניתן לשלוט על יצירת החומר המזרז יצירת קורטיזון באמצעים מוחיים, אמצעים שבהם מרכזים גבוהים במוח משדרים אל בלוטות יותרת המוח לייצר יותר מחומר זה.

קבוצה שנייה של הורמונים שמקורה בכולסטרול והיא חיונית לגוף היא הורמוני המין. הם נוצרים גם בבלוטת יותרת הכליה, אבל בעיקר באשך ובשחלה. הורמון המין הזכרי, טסטוסטרון, אינו אלא גרעין הכולסטרול שחל בו שינוי. האמת היא שהוא דומה מאוד לקורטיזון, וכפי שנאמר מיד, הוא דומה מאוד גם להורמון המיןהנקבי - האסטרוגן - אשר גם הוא מקורו בכולסטרול. הטסטוסטרון אחראי לסימני המין המשניים: להתפתחות אברי המין הזכריים, להתבגרות הזרע, לדחף המיני, ומה שמעניין מאוד - הוא מזרז או מגביר את יצירת השרירים בגוף. בתכונה זו שלו משתמשים לפעמים אנשים המעוניינים לפתח את שריריהם. המפורסם שבהם הוא האתלט בן ג'ונסון אשר לקח דוראבלין, חומר שנגזר מטסטוסטרון, כדי לזרז יצירת שרירים. הוא נפסל, כידוע, באולימפידה האחרונה מפני שהשתמש בחומר זה.

הורמון המין הנקבי, האסטרוגן, נוצר מכולסטרול בשחלה והוא אחראי לתופעות המין הנקביות. יוצא שגם צורת האשה וגם צורת הגבר נקבעים על-ידי שני חומרים אלה: אסטרוגן בנקבה וטסטוסטרון בזכר. האסטרוגן אחראי להבשלת הביצית, להבדל בקולות הגבר והאשה, למאזן חנקן חיובי ולהבדל בפיזור רקמת השומן אצל הזכר והנקבה. הורמון נקבי נוסף הוא הפרוגסטרון, והוא דרוש לשמירת ההריון. גם הוא הורמון סטרואידי שמקורו בכולסטרול. בדומה לבקרה המתקיימת לגבי ויסות הפרשת הקורטיזון, כך גם הפרשת הורמוני המין והפרשת הורמון ההריון מבוקרות במערכות של היזון חוזר. גם לגבי הורמונים אלה בלוטת יותרת המוח מספקת את החומר (הורמון) המבקר את הפרשת הורמוני המין. בדרך זו נוצר האיזון העדין הדרוש לשם תהליך הרבייה - הבשלת תאי הזרע, הבשלת תאי הביצית ושמירה על ההריון כאשר חלה הפריה של הביצית ומתחילים חיי העובר.

לסיכום נושא זה אציין תופעה מופלאה: לפנינו קבוצה של חומרים, שכולם נוצרים מחומר מוצא אחד - כולסטרול. כולם שונים זה מזה בפרטים קטנים ביותר, אולי במולקולת פחמן אחת, או במולקולה כוהלית אחת. אבל תוצאות פעולתם שונות באופן בסיסי ועקרוני, כמו ההבדל שבין זכר ונקבה.

הכולסטרול הוא אפוא משתתף חשוב ביותר בתיחום התא החי, כלומר, בממברנה, בקרום הביולוגי. הוא חומר מוצא לספיגת מזון, והוא הכרחי לעמידות מחזור הדם בגוף ולעמידות הגוף בפני מצבי דחק. ולבסוף, הוא אחראי גם למנגנון הרבייה. כלומר, קיומו של המין האנושי והמין החייתי מותנה בקיומו של הכולסטרול: קודם כל נוצר כולסטרול, וממנו נוצרים בדרכים שונות ומורכבות ההורמונים הנגזרים ממנו; אף-על-פי-כן כולסטרול הוא גם גורם תמותה ראשון בחברה המודרנית. הכיצד? נעסוק בשאלה בפרקים הבאים.