Self-diffusion study of cholesterol-bile salt association. Transport effect on intestinal cholesterol uptake

¹ Laboratoire de Chimie Physique, Université Paris VU, 2 Place Jussieu, 75251 Paris Cedex 05, France.
² Unité de Recherches de Pathologie Digestive, U 31, INSERM, 46 Boulevard de la Gaye, 13009 Marseille, France.

Abstract

From measurements of translationnal self-diffusion coefficients in bile salt-cholesterol solutions, we have shown that the micellar size is independent of the component concentrations. We have established a set of equations expressing the theoretical flux of cholesterol into the intestinal cells from bile salt-cholesterol solutions that take into account several physiological variables : the bile salt concentration, the saturation of micelles with cholesterol, the concentration of cholesterol monomers, the self-diffusion coefficients of the various species, the membrane permeability, the thickness of the diffusion layer. A correlation between published data of the rates of uptake of cholesterol into the intestinal mucosa and theoretical equations is obtained and flux values are compatible with a bile salt-cholesterol complex in which one cholesterol molecule is bound to one bile salt micelle. In addition this complex formation would be slow and therefore the cholesterol uptake rate would depend on the gradient of monomeric cholesterol, the principal role of micelles being to solubilize large amounts of cholesterol.

Résumé

A partir de mesures de coefficients d'autodiffusion translationnelle dans des solutions sel biliaire-cholestérol, on peut montrer que les agrégats mixtes gardent une taille indépendante de la composition. Les équations exprimant le flux de cholestérol au travers de la membrane intestinale ont été écrites en fonction des diverses variables physiologiques : concentration en sel biliaire, saturation des micelles en cholestérol, concentration des monomères de cholestérol, coefficients d'autodiffusion des diverses espèces, perméabilité de la membrane intestinale vis à vis du cholestérol, épaisseur de la couche de diffusion. Une corrélation entre les valeurs des flux de captation du cholestérol au travers de la muqueuse intestinale et les relations théoriques a été obtenue, compatible avec l'existence de complexes sel biliaire-cholestérol dans lesquels une molécule de cholestérol serait liée à un agrégat de sel biliaire. De plus la formation de ces complexes serait un processus lent et par suite la vitesse de captation du cholestérol dépendrait du gradient en cholestérol monomère, le rôle principal des micelles étant la solubilisation de grandes quantités de cholestérol.