Холестерин нерастворим в воде. Соли желчных кислот, образующиеся из холестерина, водорастворимы (примерно 10"7 моль/л) . В процессе химического превращения холестерина происходит окисление боковой цепи, карбоксилирование и присоединение 2-3 гидроксильных групп. Ориентация гидроксильных групп обеспечивает возможность взаимодействия молекулы на поверхности раздела воздух-вода или масло-вода так, что гидрофильные гидроксильные группы и карбоновая кислота могут контактировать с водой, а гидрофобное стероидное кольцо остается защищенным от контакта с водой. При концентрациях, превышающих критическую (называемую критической концентрацией мицеллообразования), соли желчных кислот агрегируются, образуя мицеллы. П1дрофобная поверхность в мицеллах обращена внутрь, что способствует растворению холестерина . Примерно две трети секретируемых желчных кислот конъюгировано с глицином, а одна треть — с таурином. Конъюгация делает соли желчных кислот устойчивыми к осаждению при физиологических значениях рН. Свободные желчные кислоты выпадают в осадок при рН менее 7, в то время как конъюгаты глицина осаждаются при рН 4,5 и менее, а конъюгаты таурина — лишь при рН менее 1, так что детергентную активность в кишечнике проявляют лишь конъюгированные соли желчных кислот.
Фосфатидилхолин и холестерин — нерастворимые компоненты клеточных мембран. Оба эти соединения амфипатические — фосфатидилхолин с гидрофильной цвиттерионной холиновой группой и гидрофобной ацильной цепью, а холестерин с одной гидрофильной гидроксильной группой и гидрофобным стероидным кольцом. Соли желчных кислот взаимодействуют с фосфатидилхолином и холестерином, образуя спонтанные липидные агрегаты, мицеллы или везикулы . Включение солей желчных кислот в мицеллы повышает растворимость холестерина примерно в 10 ООО раз, а в присутствии фосфатидилхолина соли желчных кислот образуют смешанные мицеллы, которые повышают его растворимость еще в несколько раз . Если насыщение холестерином превышает возможность растворения его мицеллами, образуются однослойные везикулы, состоящие из липидного бислоя, образованного из фосфатидилхолина и холестерина и незначительного количества солей желчных кислот . В результате агрегации и слияния однослойные везикулы превращаются в многослойные, состоящие из многочисленных концентрических липидных бислоев, что сопровождается образованием кристаллов холестерина .
Синтез желчных кислот происходит в печени и тщательно регулируется . Он начинается с гидроксилирования в 7-й или 27-й позиции (см. рис. 1-2) под действием соответственно холестерин-7сс-гидроксилазы (Сур7А1) или стерол-27-гидроксилазы (Сур27). «Классический» путь синтеза желчных кислот начинается с 7а-гидроксилирования холестерина и последующего гидроксилирования образующегося продукта в положении С12 с превращением его в холевую кислоту. Фермент Сур7А1 экспрессируется только в печени, в то время как Сур27 экспрессируется и в других органах и тканях, включая эндотелий сосудов. При «альтернативном» пути синтез начинается с ферментативной реакции с участием Сур27 и последующего гидроксилирования образующегося продукта оксистерол-7а-гидроксилазой (Сур7В1) в положении С7 до хенодезоксихолевой кислоты . Три- и дигидрокси-желчные кислоты называются первичными. Соли дезоксихолевой, урсодезоксихоле-вой и моногидроксилитохолевой (с одной лишь гидроксильной группой в положении СЗ) кислот образуются в кишечнике из первичных желчных кислот под действием бактерий, в частности в результате 12-дегидроксилирования холатов и эпимериза-ции 7-гидроксильной группы хенодезоксихолатов. Дезоксихолаты обладают более выраженной поверхностной активностью и, как будет сказано далее, играют роль в образовании холестериновых камней . Урсодезоксихолаты отличаются от хенодезоксихолатов только ориентацией гидроксильной группы, но в меньшей степени растворяют холестерин . Более 95% желчных кислот всасывается в подвздошной кишке при участии натрийзависимого белка-переносчика (SLC10A2), который находится на апикальной мембране эпителиальных клеток, и затем поглощается из крови гепатоцитами через базолатеральную мембрану с помощью котранспортного белка натрия таурохолата [sodium-taurocholate cotransporting polypeptydi, NTCP (SLC10A1)] и ряда натрий-независимых полиспецифических белков-переносчиков органических анионов Iorganic anion transporting polypeptides) [OATP-A (SLC21A3) и OATP-C (SLC21A6)]; Энтерогепатическая циркуляция желчных кислот обеспечивает сохранение пула желчных кислот.