Головной мозг представлен более чем 100 миллиардами нервных клеток, которые общаются с помощью хорошо известных структур, синапсов. Он служит в качестве первичного центра для инициации, координации, интерпретации и интеграции большинства нервных сообщений [1]. Он контролирует многие бессознательные функции тела, такие как процессы дыхания и сердцебиения. Он также синхронизирует большую часть произвольной активности [2]. Интересно, что эта сложная и важная система тела человека сильно обогащена липидным содержимым и является в этом отношении следующим после жировой ткани [3, 4, 5]. Липиды составляют 50-60% от его сухого веса [6] и существенное количество липидов нервной системы присутствует с миелиновых слоях, в частности формируя мембраны с максимальным содержанием липидов по сравнению с остальными биологическими мембранами [7]. Липиды, обнаруживаемые в головном мозге группируются как sphingolipids, glycerophospholipids и cholesterol и присутствуют почти в равных пропорциях [8, 9]. Эти липиды участвуют в развитии, поддержании и во многих др. клеточных процессов головного мозга. Липиды действуют как сигнальные молекулы, источники энергии, для внесения вклада в синаптогенез, нейрогенез, проведение импульсов и многие др. [1, 7]. Более того, lysophospholipids, endocannabinoids и sphingolipids (SP) участвуют также в передаче клеточных сигналов, включая регуляцию многочисленных ионных насосов, каналов и транспортеров [10, 11]. Все жизненно важные события, ответственные за развитие и поддержание функциональных активностей нервной системы зависит от содержания уникальных липидов, обнаруживаемых в разных регионах мембран (липидные платформы) нервных клеток. Любые изменения в метаболизме липидов приводят к изменениям композиции липидов компартментов внутриклеточных мембран, которые являются общими биомаркерами при многих нервных болезнях [3, 4]. Липидные платформы обнаруживаются в мембранах нервных клеток, содержащих холестерол и сфинголипиды (особенно glycosphingolipids) [9, 12, 13]. Более того, давно известно, что миелиновые структуры и гомеостаз головного мозга базируются на специфических липид-белковых взаимодействиях и на специфической передаче межклеточных сигналов [13]. Большая часть нарушений и повреждений ЦНС связана с нарушениями липидного метаболизма, как при болезни Альцгеймера (AD), Паркинсона (PD), Гентингтона (HD), шизофрении, эпилепсии и биполярных расстройствах, при которых происходит прогрессирующая дегенерация нейронов [3, 14].

Холестерин, жизненно важная составляющая часть нормально функционирующей нервной системы, он играет важную роль как во время развития, так и во взрослой жизни [9]. Головной мозг содержит приблизительно 25% от всего холестерола в теле и считается как богатый холестеролом орган [15]. Холестерол является наиболее важным компонентом и фундаментальной функциональной единицей клеточной мембраны млекопитающих [16]. Большая часть холестерола располагается в головном мозге в форме миелина [17], который содержит почти 80% холестерола, обнаруживаемого в головном мозге взрослых [13]. Поэтому он является ключевым составляющим миелина в ЦНС и ПНС, который синтезируется олигодендроцитами и Шванновскими клетками, соотв. [13]. У человека и др. грызунов холестерол активно синтезируется в ЦНС во время первых нескольких недель после рождения и на этой неонатальной стадии любое нарушение синтеза и снабжения может приводить к возникновению нейродегенеративных нарушений (NDDs) [18]. Итак, холестерол необходим для клеточных процессов, напр., пролиферация глиальных клеток, рост нейритов, стабильность микротрубочек, синаптогенез и миелинизация [19]. Большое количество исследований подтверждает, что доступность холестерола для функционирования олигодендроцитов выступает в качестве лимитирующего фактора созревания головного мозга, миелинизации и нейротрансмиссии [20]. Холестерол может быть синтезирован эндогенно или может быть добавлен экзогенно с помощью эндоцитоза липопротеинов плазмы; напр., low density lipoproteins (LDLs) опосредуются с помощью определенных рецепторов [21]. Скорость синтеза холестерола зависит от хода процесса миелинизации, а избыток холестерола экспортируется в форме 24-hydroxycholesterol для поддержания гомеостаза холестерола [22, 23]. Нейроны могут синтезировать только минимальные количества самого холестерола и в основном базируются на cholesterol-содержащих липопротеинах, секретируемых астроцитами [24].

Метаболизм холестерина в ЦНС отличается от такового в ПНС. Гемато-энцефалический барьер (BBB) препятствует прохождению плазматических липопротеинов в ЦНС, поэтому потребности в холестероле в ЦНС восполняются за счет локально синтезированного холестерина [25]. В ЦНС транспорт холестерола осуществляется с помощью специальных липопротеинов, таких как Apolipoprotein-E (Apo-E), секретируемый астроцитами [26-28]. Комплекс cholesterol-Apo-E ускоряет рост аксона, если воздействие приходится на на дистальный конец, но не на тело нейрона [29, 30].

Регенерация исцеляет или полностью замещает поврежденные нервные клетки. Это происходит в результате настоятельной потребности в поддержании нормальной физиологии после повреждения., но, к сожалению, эта способность ограничена у высших организмов, включая человека [31]. Нейроны ЦНС ntz.n свою способность к регенерации в раннем развитии, а отвечающие за это механизмы плохо изучены [32]. В этой связи исследования продемонстрировали, что это ограничение регенерации нейронов связано с экспрессией Nogo-A и NgR1 рецепторов после повреждений в ЦНС [33]. Задержка регенерации аксонов является главным препятствием для функционального восстановления после таких повреждений [34], которые могут приводить к длительной недееспособности [14]. Холестерол регулирует большое количество путей, которые играют критическую роль в здоровье головного мозга. Сходным образом, он также играет важную роль в регенерации нервов. Хотя холестерол и его метаболиты влияют на регенерацию нервов положительно, но в состоянии нарушенной метаболической регуляции холестерол рассматривается как причинный фактор при некоторых нарушениях головного мозга.

Fig. 1 Role of cholesterol in brain health and disorders