Chuyển hóa cholesterol ảnh hưởng đến cân nặng như thế nào?

Cholesterol là một chất béo cần thiết cho cơ thể nhưng khi dư thừa, đặc biệt là cholesterol xấu (LDL), có thể gây ra các vấn đề sức khỏe như bệnh tim mạch, đặc biệt ở người thừa cân, béo phì. Bài viết này nhằm giải thích quá trình chuyển hóa cholesterol, mối liên hệ với thừa cân, béo phì và đưa ra các giải pháp dinh dưỡng giúp kiểm soát cholesterol, duy trì cân nặng hợp lý và ngăn ngừa bệnh tật.

Cholesterol là gì?

Chất béo trong cơ thể gồm ba loại chính là triglyceride (tham gia chuyển hóa cung cấp năng lượng cho cơ thể), phospholipid và cholesterol. Cholesterol là một loại chất béo thiết yếu đóng vai trò quan trọng trong nhiều chức năng của cơ thể, bao gồm việc cấu tạo màng tế bào, là tiền chất của các hormone như estrogen, testosterone và cortisol, đồng thời tham gia vào quá trình điều hòa sinh lý, sản xuất acid mật hỗ trợ tiêu hóa chất béo và tổng hợp vitamin D.

Cholesterol có nguồn gốc từ đâu?

Cholesterol có hai nguồn chính là nội sinh (75%) và ngoại sinh (25%).

Hấp thụ cholesterol ngoại sinh

Cholesterol ngoại sinh đến từ thực phẩm, chủ yếu là nguồn động vật như thịt, trứng, sữa và các sản phẩm chế biến từ sữa. Phần lớn cholesterol từ thực phẩm là dạng cholesterol ester, một dạng không tan trong nước.

Khi vào ruột non, cholesterol được tiêu hóa nhờ sự hỗ trợ của dịch mật (dịch tiêu hóa do gan sản xuất, bao gồm muối mật và acid mật được lưu trữ trong túi mật và tiết vào ruột non để hỗ trợ tiêu hóa) và enzyme. Acid mật nhũ hóa các hạt cholesterol, trong khi enzyme cholesterol esterase (do tuyến tụy tiết ra) phân hủy cholesterol ester thành cholesterol tự do và các acid béo.

Cholesterol tự do sẽ kết hợp với acid mật để tạo thành các micelle, những hạt siêu nhỏ giúp cholesterol dễ dàng hòa tan và hấp thụ qua niêm mạc ruột non. Sau khi hấp thụ, cholesterol được tái ester hóa và gắn với chylomicron để vận chuyển qua hệ bạch huyết, vào máu đến gan.

Tổng hợp cholesterol nội sinh

Cholesterol nội sinh là cholesterol do cơ thể tự tổng hợp, chủ yếu diễn ra tại gan, thông qua con đường mevalonate.

Con đường mevalonate bắt đầu từ acetyl-CoA, một chất được tạo ra khi cơ thể chuyển hóa chất béo, carbohydrate và protein. Acetyl-CoA sau đó trải qua một loạt phản ứng hóa học để tạo thành HMG-CoA. Enzyme HMG-CoA reductase đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển HMG-CoA thành mevalonate. Từ đây, mevalonate tiếp tục chuyển hóa qua nhiều bước để cuối cùng tạo ra cholesterol. Quá trình này được kiểm soát chặt chẽ, đặc biệt ở bước HMG-CoA reductase, để tránh việc sản xuất quá nhiều cholesterol, có thể dẫn đến dư thừa và tăng nguy cơ bệnh tim mạch.

Cholesterol được vận chuyển trong cơ thể như thế nào?

Lipoprotein là các hạt vận chuyển cholesterol và chất béo trong máu. Cholesterol nội sinh và ngoại sinh đến gan sẽ được gan đóng gói vào các hạt lipoprotein giúp đưa cholesterol đến các mô cần thiết và loại bỏ cholesterol dư thừa. Quá trình này đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự cân bằng cholesterol trong cơ thể và ngăn ngừa các bệnh liên quan đến mỡ máu. Các hạt lipoprotein chính tham gia vào quá trình vận chuyển cholesterol bao gồm VLDL, LDL và HDL:

VLDL (lipoprotein mật độ rất thấp)

VLDL do gan tổng hợp chủ yếu để vận chuyển triglyceride từ gan đến các mô như mô mỡ và cơ. VLDL chứa nhiều triglyceride và một lượng nhỏ cholesterol. Vai trò chính là cung cấp triglyceride để các mô sử dụng làm năng lượng hoặc dự trữ.

LDL (lipoprotein mật độ thấp)

LDL được hình thành thông qua quá trình chuyển hóa VLDL, sau khi VLDL giải phóng triglyceride cho các mô, phần còn lại của nó sẽ trở thành IDL (lipoprotein mật độ trung gian). IDL thu nhận thêm cholesterol từ gan hoặc cholesterol từ màng tế bào và quá trình trao đổi với HDL, làm tăng hàm lượng cholesterol trở thành LDL – là phương tiện vận chuyển chính của cholesterol trong máu. Vai trò quan trọng của LDL là đưa cholesterol từ gan đến các tế bào khắp cơ thể để phục vụ cho nhiều chức năng sinh học thiết yếu.

Khi nồng độ LDL trong máu quá cao, cholesterol do LDL mang theo có thể bắt đầu lắng đọng trong thành mạch máu. LDL bị oxy hóa (oxLDL) là dạng nguy hiểm hơn, dễ gây ra phản ứng viêm trong cơ thể. Các đại thực bào, là tế bào của hệ miễn dịch, nhận diện oxLDL là “có hại” và hấp thụ chúng. Quá trình này tạo ra các tế bào bọt, tích tụ cùng với cholesterol và hình thành mảng xơ vữa trong thành động mạch. Mảng xơ vữa này dần lớn lên, gây hẹp động mạch và làm tăng nguy cơ mắc các bệnh tim mạch như nhồi máu cơ tim và đột quỵ. Vì vậy, LDL được gọi là “cholesterol xấu” do khả năng gây hại khi tích tụ quá mức.

HDL (lipoprotein mật độ cao)

HDL được sản xuất chủ yếu tại gan và một phần nhỏ ở ruột non. HDL có nhiệm vụ thu gom cholesterol dư thừa từ các mô và thành mạch máu và mang trở lại gan để xử lý và loại bỏ. HDL đóng vai trò ngăn ngừa sự tích tụ cholesterol quá mức trong các mạch máu, từ đó giúp giảm nguy cơ xơ vữa động mạch. HDL còn được gọi là “cholesterol tốt”.

Cholesterol dư thừa sẽ được xử lý như thế nào?

Cholesterol dư thừa trong cơ thể cần được quản lý chặt chẽ để tránh gây ra các vấn đề về sức khỏe. Quá trình tái hấp thu và bài tiết cùng đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa lượng cholesterol này.

Tái hấp thu cholesterol

Sau khi cholesterol đã hoàn thành các chức năng sinh học, phần cholesterol dư thừa sẽ được thu gom trở lại gan. HDL thu gom cholesterol dư thừa từ các mô và mạch máu, sau đó vận chuyển về gan. Ngoài ra, gan còn hấp thụ LDL trực tiếp từ máu thông qua các thụ thể LDL trên bề mặt tế bào gan. Tuy nhiên, nếu lượng HDL không đủ để thu gom cholesterol dư thừa hoặc thụ thể LDL ở gan hoạt động không hiệu quả, cholesterol dư thừa có thể tích tụ trong thành mạch máu, hình thành mảng xơ vữa, gây xơ vữa động mạch và tăng nguy cơ bệnh tim mạch.

Tại gan, một phần cholesterol được tái sử dụng hoặc bài tiết vào dịch mật. Cholesterol trong mật sau đó được chuyển đến ruột non hỗ trợ tiêu hóa chất béo. Sau khi thực hiện nhiệm vụ tiêu hóa, một phần cholesterol và muối mật sẽ được tái hấp thu từ ruột non, quay trở lại gan qua hệ tuần hoàn và tiếp tục được sử dụng cho các mục đích sinh học.

Bài tiết cholesterol

Phần lớn cholesterol dư thừa được chuyển hóa thành muối mật tại gan cùng một phần nhỏ cholesterol tự do được bài tiết vào dịch mật, sau đó đi vào ruột thực hiện chức năng tiêu hóa chất béo. Sau khi thực hiện vai trò tiêu hóa, cholesterol và muối mật không được tái hấp thu sẽ bị loại bỏ khỏi cơ thể qua hệ tiêu hóa. Quá trình này là cách cơ thể loại bỏ cholesterol dư thừa, ngăn chặn sự tích tụ trong máu và các mô.

Chất xơ đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ bài tiết cholesterol ra khỏi cơ thể, đặc biệt là chất xơ hòa tan (yến mạch, đậu, trái cây như táo, cam, lê, dâu tây và quả mọng, rau củ, hạt lanh, lúa mạch) giúp bài tiết cholesterol bằng cách gắn kết với cholesterol và muối mật trong ruột, ngăn không cho chúng được tái hấp thu vào máu và tăng bài tiết qua phân, ngăn ngừa tích tụ cholesterol trong cơ thể. Khi chất xơ giữ lại muối mật, gan phải sản xuất thêm muối mật mới, từ đó giảm mức cholesterol trong máu. Đồng thời, chất xơ cũng làm chậm quá trình hấp thụ cholesterol từ thực phẩm bằng cách tạo thành một lớp gel nhớt trong ruột, giúp giảm lượng cholesterol từ thực phẩm đi vào máu.

Cơ chế điều hòa cholesterol trong cơ thể

Cơ chế điều hòa cholesterol trong cơ thể là một quá trình phức tạp đảm bảo sự cân bằng giữa sản xuất, hấp thụ và bài tiết cholesterol để duy trì sức khỏe tim mạch và ngăn ngừa các bệnh lý liên quan đến cholesterol.

Một yếu tố điều hòa quan trọng trong gan là sterol regulatory element-binding proteins (SREBPs), được nghiên cứu kỹ lưỡng bởi Horton và các cộng sự (2002). SREBP là một yếu tố điều hòa phiên mã kiểm soát quá trình tổng hợp cholesterol và acid béo. Khi mức cholesterol trong tế bào thấp, SREBP được kích hoạt, di chuyển đến nhân tế bào để kích hoạt các gen liên quan đến sản xuất cholesterol. Ngược lại, khi mức cholesterol cao, SREBP bị giữ lại tại lưới nội chất, ngăn chặn quá trình tổng hợp cholesterol. Cơ chế này giúp gan tự điều chỉnh lượng cholesterol nội sinh.

Một khía cạnh quan trọng khác trong việc điều hòa cholesterol là vai trò của thụ thể LDL. Brown và Goldstein đã thực hiện những khám phá tiên phong về thụ thể LDL vào những năm 1970 và 1980, đã chỉ ra rằng thụ thể LDL trên bề mặt tế bào đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thụ cholesterol từ LDL. Cholesterol trong tế bào gan điều chỉnh trực tiếp sự sản xuất thụ thể LDL. Khi mức cholesterol trong tế bào tăng sự sản xuất thụ thể LDL giảm, dẫn đến việc hấp thụ LDL từ máu cũng giảm. Ngược lại, khi mức cholesterol trong tế bào thấp thì quá trình vận chuyển các yếu tố điều hòa SREBP đến nhân được kích hoạt, thúc đẩy sản xuất thụ thể LDL để hấp thụ nhiều cholesterol hơn từ máu. Cơ chế này cho phép cơ thể duy trì sự cân bằng cholesterol trong tế bào mà không gây quá tải cho gan.

Bên cạnh LDL, HDL có nhiệm vụ vận chuyển cholesterol dư thừa từ các mô và mạch máu trở lại gan. Đây là quá trình vận chuyển ngược cholesterol, một cơ chế bảo vệ mạch máu khỏi sự tích tụ cholesterol, giảm nguy cơ xơ vữa động mạch. Tabet và Rye (2009) đã nhấn mạnh vai trò quan trọng của HDL trong việc loại bỏ cholesterol dư thừa ra khỏi các mô, đưa nó trở lại gan để tái sử dụng hoặc bài tiết.

Hormone cũng đóng vai trò quan trọng trong điều hòa cholesterol:

• Khi nồng độ insulin cao, thường sau khi ăn thức ăn nhiều tinh bột, đường và protein, gan nhận tín hiệu tăng cường tổng hợp cholesterol thông qua việc kích hoạt enzyme HMG-CoA reductase. Khi cơ thể ở trạng thái đói, glucagon tăng cường ức chế hoạt động của HMG-CoA reductase, từ đó giảm sản xuất cholesterol. Điều này cho phép cơ thể điều chỉnh việc sản xuất cholesterol dựa trên nhu cầu năng lượng.
• Hormone tuyến giáp (thyroxine) cũng ảnh hưởng đến cholesterol, khi nồng độ thyroxine thấp (như trong bệnh suy giáp), gan có thể giảm tốc độ chuyển hóa lipid, dẫn đến tích tụ cholesterol trong máu. Ngược lại, khi thyroxine cao, tốc độ chuyển hóa lipid tăng, giúp giảm mức cholesterol.

Mối liên hệ giữa chuyển hóa cholesterol và béo phì

Chuyển hóa cholesterol và tình trạng thừa cân, béo phì có sự liên hệ phức tạp và nhiều mặt, ảnh hưởng đến sức khỏe tổng thể và nguy cơ bệnh lý.

Ở người kháng insulin, đặc biệt là người béo phì, rối loạn chuyển hóa lipid xảy ra do insulin không còn ức chế hiệu quả quá trình phân giải mỡ (lipolysis) trong mô mỡ. Điều này dẫn đến sự gia tăng lượng acid béo tự do (FFA), được giải phóng vào máu và di chuyển đến gan. Khi gan nhận lượng lớn FFA từ quá trình phân giải mỡ, gan sẽ sử dụng FFA này để tổng hợp nhiều triglyceride và cholesterol hơn. Ngoài ra, cấu trúc lipid của HDL cũng bị thay đổi, khiến HDL dễ bị phân giải hơn. Kết quả là mức HDL trong máu giảm, làm giảm khả năng vận chuyển cholesterol thừa về gan, góp phần làm tăng nguy cơ bệnh tim mạch.

Béo phì làm tăng quá trình tổng hợp cholesterol, nghiên cứu của Miettinen (1990) cho thấy tăng cân làm tăng tốc độ tổng hợp cholesterol. Sự gia tăng này liên quan đến việc tăng hoạt động của enzyme HMG-CoA reductase trong gan. Ngoài ra, nghiên cứu của Mamo và cộng sự (2001) phát hiện rằng các enzyme khác liên quan đến chuyển hóa cholesterol như CYP7A1 và ACAT2 cũng tăng hoạt động ở người béo phì và làm giảm khả năng gắn kết LDL vào thụ thể LDL ở gan.

Bệnh gan nhiễm mỡ không do rượu (NAFLD) là tình trạng phổ biến ở nam giới và tăng theo độ tuổi, đặc biệt là ở những người béo phì (70-80%). NAFLD có liên quan mật thiết với kháng insulin và tăng insulin máu, đồng thời có thể ảnh hưởng đến sức khỏe tim mạch. Trước đây, NAFLD chủ yếu được biết đến do sự tích tụ triglyceride ở gan. Tuy nhiên, ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy sự thay đổi chuyển hóa cholesterol cũng đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của NAFLD. Trong nghiên cứu của an Rooyen và cộng sự (2011), cholesterol tự do tích tụ ở gan chuột béo phì mắc bệnh đái tháo đường đã gây ra viêm gan. Ngoài ra, NAFLD liên quan mật thiết đến sự thay đổi trong chuyển hóa cholesterol, bao gồm sự tăng cường tổng hợp cholesterol ở gan và giảm hoạt động của các thụ thể LDL, góp phần làm tích tụ cholesterol trong gan và phát triển thành viêm gan nhiễm mỡ không do rượu (NASH).

Những thay đổi này trong chuyển hóa cholesterol do béo phì không chỉ làm tăng nguy cơ mắc các bệnh tim mạch mà còn có thể ảnh hưởng đến sự cân bằng năng lượng và chức năng của cơ thể, làm trầm trọng thêm tình trạng béo phì và khó khăn trong việc giảm cân.

Lời khuyên về dinh dưỡng giữ cho lượng cholesterol trong cơ thể ổn định

Để duy trì mức cholesterol ổn định, giảm nguy cơ các bệnh liên quan đến tim mạch và tăng cân, chế độ dinh dưỡng đóng vai trò vô cùng quan trọng.

Ăn nhiều chất xơ hòa tan có nhiều trong yến mạch, đậu, lúa mạch và một số loại trái cây như táo, cam, lê.

Hạn chế tiêu thụ cholesterol từ thực phẩm giàu cholesterol như lòng đỏ trứng và nội tạng động vật. “Hướng dẫn chế độ ăn uống của Mỹ giai đoạn 2015-2020″ không còn khuyến cáo giới hạn tiêu thụ cholesterol dưới 300 mg/ngày như trong bản năm 2010. Mặc dù không có giới hạn cụ thể về cholesterol từ thực phẩm, người dân vẫn nên ăn càng ít cholesterol càng tốt trong chế độ ăn lành mạnh.

Hạn chế chất béo bão hòa và tránh chất béo chuyển hóa. Chất béo bão hòa thường có trong thịt mỡ, bơ, sữa nguyên kem và các loại thực phẩm chế biến sẵn, làm tăng LDL. Chất béo chuyển hóa (trans fat) có trong các sản phẩm chiên rán và bánh kẹo công nghiệp, là một yếu tố không những làm tăng LDL mà còn giảm HDL.

Thay thế bằng chất béo không bão hòa, acid béo không bão hòa đơn (như trong dầu olive, dầu hạt cải, quả bơ và các loại hạt), acid béo không bão hòa đa như omega-3 (có trong các loại cá béo như cá hồi, cá thu, cá trích) và omega-6 (dầu thực vật như dầu hướng dương và dầu đậu nành).

Các acid béo không bão hòa, đặc biệt là omega-3 và omega-6, có cấu trúc với các liên kết đôi, tạo ra những “gấp khúc” trong chuỗi hydrocarbon. Điều này làm cho các phân tử chất béo không bão hòa không thể xếp chặt chẽ với nhau như acid béo bão hòa, từ đó tạo ra một màng tế bào linh hoạt hơn, giảm độ cứng và tăng tính lỏng của màng tế bào. Khi màng tế bào hoạt động tốt hơn, các thụ thể LDL trên bề mặt tế bào gan có thể hấp thụ LDL từ máu hiệu quả hơn. Bên cạnh đó, omega-3 và acid béo không bão hòa đa có thể làm giảm sự sản xuất VLDL tại gan bằng cách ức chế tổng hợp triglyceride, từ đó gián tiếp giảm lượng LDL trong máu. Omega-3 còn có khả năng làm giảm hoạt động của enzyme HMG-CoA reductase, giúp giảm sản xuất cholesterol trong cơ thể, từ đó giảm nồng độ LDL.

Acid oleic, một loại acid béo không bão hòa đơn có trong dầu olive, giúp tăng nồng độ HDL thông qua việc cải thiện chức năng gan, tăng cường quá trình vận chuyển ngược cholesterol từ các mô về gan và giảm sự phân hủy của HDL. Omega-3 và omega-6 có khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ, giúp bảo vệ LDL khỏi sự oxy hóa – một quá trình quan trọng gây ra sự hình thành mảng xơ vữa trong thành mạch máu.

Hiệp hội Tim mạch Hoa Kỳ khuyến nghị nên ăn cá béo ít nhất hai lần mỗi tuần, mỗi lần khoảng 85g cá nấu chín để cải thiện nồng độ cholesterol và bảo vệ sức khỏe tim mạch. Tuy nhiên, cần bổ sung theo đúng liều lượng khuyến cáo, tránh dư thừa vì có thể tăng tích trữ mỡ và cholesterol.

Quá trình chuyển hóa cholesterol trong cơ thể đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sức khỏe tim mạch và cân nặng. Việc áp dụng một chế độ dinh dưỡng lành mạnh với nhiều chất xơ và chất béo không bão hòa, đặc biệt là omega-3, có thể giúp ổn định nồng độ cholesterol, đặc biệt ở người thừa cân, béo phì.

Để nhận được sự tư vấn về chế độ ăn uống khoa học giảm cân, hãy đến với Phòng khám MedFit – đơn vị chuyên sâu về giảm cân đa mô thức dựa trên nền tảng của dinh dưỡng vận động với các chương trình tư vấn dinh dưỡng chuyên sâu cho bệnh nhân thừa cân, béo phì. MedFit sẽ đồng hành cùng bạn trên hành trình cải thiện vóc dáng và nâng cao sức khỏe toàn diện.

Tài liệu tham khảo

1. Dietschy JM, Turley SD. “Control of cholesterol turnover in the mouse“. J Biol Chem. 2002;277(6):3801-3804. doi:10.1074/jbc.R100057200
2. Horton JD, Goldstein JL, Brown MS. “SREBPs: activators of the complete program of cholesterol and fatty acid synthesis in the liver“. J Clin Invest. 2002;109(9):1125-1131. doi:10.1172/JCI15593
3. Goldstein JL, Brown MS. “The LDL receptor“. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2009;29(4):431-438. doi:10.1161/ATVBAHA.108.179564
4. Tabet F, Rye KA. “High-density lipoproteins, inflammation and oxidative stress“. Clin Sci (Lond). 2009;116(2):87-98. doi:10.1042/CS20080106
5. Jenkins DJ, Kendall CW, Marchie A. “Effects of dietary fiber on cholesterol and glucose levels”. Nutrition Reviews. 2003;61(1):1-10
6. van der Voet EN, Kloppenburg M, Huizinga TWJ. “Role of hormones in cholesterol regulation”. Annals of the Rheumatic Diseases. 2010;69(1):99-205
7. Anderson JW, Baird P, et al. “Health benefits of dietary fiber“. Nutr Rev. 2009;67(4):188-205. doi:10.1111/j.1753-4887.2009.00189.x
8. “Fish and Omega-3 Fatty Acids“. American Heart Association