Bile acids

Bile acids, which are polar derivatives of cholesterol, promote the digestion of fats. Compounds such as bile acids have both polar and non-polar regions, making them powerful detergents. Bile acids are synthesized in the liver, stored and concentrated in the gallbladder, and then released into the small intestine. Bile acids, the main components of bile, solubilize dietary fats, aid in their degradation by lipase, and promote their absorption from the intestine. They also aid in the absorption of fat-soluble vitamins. In human bile, the terminal carboxylic acids of cholic acid, deoxycholic acid, ursodeoxycholic acid, chenodeoxycholic acid, and lithocholic acid are present in amide bonds with the amino groups of glycine or taurine. One to three hydroxyl groups are α (alpha)-linked. Cholic acid is the most abundant acid in human bile, but there is considerable variation between species.

The biosynthesis of bile acids begins with the hydroxylation of the 7-position of cholesterol. This α-hydroxylation takes place in the microsomes and requires oxygen and NADPH (reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate). Cytochrome P-450 (also known simply as P-450, a type of heme protein present in mitochondria) is also thought to be involved. In addition, in cases of vitamin C deficiency, this hydroxylation does not occur, and cholesterol accumulates. Under normal circumstances, 200 to 500 milligrams are synthesized per day through a dozen or so steps. This amount is regulated by the amount lost in the feces. Since the body cannot break down steroid nuclei, the secretion of cholesterol and bile acids into the bile is the only route by which excess cholesterol can be excreted from the body.

Bile acids synthesized in the liver first bind to coenzyme A, e.g., cholyl-coenzyme A, and then bind (conjugate) with glycine or taurine, e.g., glycocholic acid. In humans, the ratio of glycine conjugates to taurine conjugates is 3 to 1. Bile acids are also called bile salts because they are thought to exist in bile as sodium or potassium salts.

Some of the cholic acid and chenodeoxycholic acid (called primary bile acids) excreted in bile are dehydroxylated at the 7-position by intestinal bacteria to become deoxycholic acid and lithocholic acid, respectively. These are called secondary bile acids. At this time, some of the conjugates are removed. 99% of bile acids are absorbed in the ileum and return to the liver through the portal vein, a route called the enterohepatic circulation. However, lithocholic acid is insoluble and is not absorbed. Approximately 500 milligrams of bile acids are excreted in the feces each day without being absorbed. Normally, they are not excreted in the urine. The amount of bile acids in this circulation (pool) is 3 to 5 grams.

Since bile acids are biosynthesized from cholesterol, hypercholesterolemia can be treated by administering cholestyramine, which binds to bile acids but is not absorbed by itself, or by performing ileal resection to promote the excretion of bile acids. In other words, the decreased pool of bile acids is replenished by cholesterol, resulting in a decrease in cholesterol. Bile acids also aid in the absorption of fat-soluble vitamins. They also neutralize gastric acid and aid in the excretion of cholesterol, drugs, toxins, bile pigments, and metal ions from the body. Cholesterol is insoluble in water, so it is excreted in bile by being incorporated into micelles (a type of colloid) made of lecithin and bile acids. Lecithin, a phospholipid, is also insoluble in water, but forms micelles with bile acids. In bile, the solubility of cholesterol is determined by the ratio of these three. In diseases that cause liver damage or cholestasis, the concentration of bile acids in the blood increases.

[Teruyoshi Arima, Taro Arima, and Tamiyo Takeuchi]

"Cytochrome P-450" by Takemori Shigeki and Konan Shiro (1990, University of Tokyo Press) " "The Story of Surfactants" by Kitahara Fumio (1997, Tokyo Kagaku Dojin)" "Nutrition of Metabolism from the Viewpoint of the Body's Functions" by Tagawa Kunio (2003, Takara Bio, Maruzen)

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

コレステロールの極性誘導体で、コレステロール由来の胆汁酸は脂肪の消化を促進する。胆汁酸などの化合物は極性領域と非極性領域の両方をもつので、強烈な界面活性剤detergentである。胆汁酸は肝臓で合成され、胆嚢(たんのう)に貯蔵、濃縮されたのち、小腸へ放出される。胆汁の主要構成成分の胆汁酸は、食物中の脂肪を可溶化し、リパーゼによる分解を助け、腸からの吸収を促進する。脂溶性ビタミンの吸収も助ける。ヒトの胆汁中には、コール酸、デオキシコール酸、ウルソデオキシコール酸、ケノデオキシコール酸、リトコール酸の末端のカルボン酸が、グリシンまたはタウリンのアミノ基とアミド結合した型で存在する。1～3個のヒドロキシ基がα(アルファ)結合している。ヒトの胆汁中にはコール酸がもっとも多く含まれているが、生物種によってかなりの変動がみられる。

　胆汁酸の生合成は、コレステロールの7位の水酸化に始まる。このα-水酸化はミクロゾームで行われ、酸素とNADPH（還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸）を必要とする。チトクロムP-450（単にP-450ともいい、ミトコンドリアに存在するヘムタンパク質の一種）も関与していると考えられている。また、ビタミンC欠乏ではこの水酸化が行われず、コレステロールが蓄積する。正常の場合は十数段階を経て1日に200～500ミリグラムが生合成される。この量は糞便(ふんべん)中に失われる量に規制される。生体はステロイド核を分解することができないので、過剰のコレステロールを体外へ排泄(はいせつ)する唯一の経路として、この胆汁中へのコレステロールと胆汁酸の分泌が行われているわけである。

　肝臓で合成された胆汁酸は、まず補酵素Aと結合し、たとえばコリル‐補酵素Aとなり、次にグリシンまたはタウリンと結合（抱合）し、たとえばグリココール酸となる。ヒトの場合は、グリシン抱合とタウリン抱合の比は3対1である。また胆汁酸は、胆汁中ではナトリウム塩またはカリウム塩として存在すると考えられるので、胆汁酸塩bile saltともよばれている。

　胆汁中に排泄されたコール酸、ケノデオキシコール酸（これらは一次胆汁酸とよばれている）の一部は、腸内細菌によって7位の脱水酸化がおこり、それぞれデオキシコール酸とリトコール酸となる。これらは二次胆汁酸とよばれている。またこのとき、抱合の一部が外れる。胆汁酸の99％は回腸で吸収され、門脈を通じて肝臓に戻るが、この経路は腸肝循環とよばれている。しかし、リトコール酸は不溶性なので、吸収されない。1日約500ミリグラムの胆汁酸が吸収されずに糞便中に排泄される。正常では尿中に排泄されることはない。この循環中の胆汁酸量（プール）は3～5グラムである。

　胆汁酸はコレステロールから生合成されるので、高コレステロール血症の治療には、胆汁酸と結合するがそれ自身は吸収されないコレスチラミンを投与するか、回腸切除を行って胆汁酸の排泄を促進させる方法がとられる。すなわち、減少した胆汁酸プールがコレステロールから補われて、コレステロールが減少するのを利用する。胆汁酸は脂溶性ビタミンの吸収も助ける。さらに胃酸を中和するほか、コレステロール、薬物、毒素、胆汁色素、金属イオンの体外排泄を助ける。コレステロールは水に不溶性であるので、胆汁中ではレシチンと胆汁酸のミセル（コロイドの一種）の中に取り込まれて排泄される。リン脂質であるレシチン自身も水に不溶であるが、胆汁酸とミセルをつくる。胆汁中では、この三者の比によってコレステロールの溶解度が決まる。肝障害や胆汁うっ滞をもたらす病気では、血中胆汁酸濃度が上昇する。

［有馬暉勝・有馬太郎・竹内多美代］

『武森重樹・小南思郎著『チトクロムP-450』（1990・東京大学出版会）』▽『北原文雄著『界面活性剤の話』（1997・東京化学同人）』▽『田川邦夫著『からだの働きからみる代謝の栄養学』（2003・タカラバイオ、丸善発売）』

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について　情報 | 凡例