Klaver等^[5]研究发现，嗜酸乳杆菌对培养基中胆固醇的去除作用是结合型胆酸盐和胆固醇在pH低于5.5时共沉淀的结果。有些乳酸菌具有胆盐水解酶(bile salt hydrolase，BSH)，可以将共轭态的胆盐水解为胆酸和氨基酸残基。胆汁酸在pH低于5时很难溶解，因为其pH在5～6之间，而且随着乳酸菌的生长，培养基pH下降，胆固醇和游离态的胆酸共沉淀，从而降低胆固醇含量^[5]。胆盐在肝实质细胞合成，并在胆囊中浓缩和贮存，当动物进食后释放到十二指肠。胆盐具有促进脂质乳化和吸收的作用，在脂肪的消化吸收过程中起重要作用。胆酸包括初级胆酸、鹅脱氧胆酸、次级胆酸、石胆酸、熊胆酸以及相应的脱氧胆酸。初级胆酸和鹅脱氧胆酸可以在肝脏通过胆固醇从头合成。在分泌之前，疏水性菑核的溶解性随着甘氨酸残基或者牛磺酸残基的酰胺化程度而增加，该反应的终产物是两性分子，可以和脂类形成脂滴，有助于脂质的吸收^[6]。有的乳酸菌可以产生BSH，将共轭胆盐解离为甘氨酸基和牛磺酸基，将胆盐水解为胆酸和氨基酸残基。但是BSH的这种作用主要发生于哺乳动物的小肠和大肠，并且该活动位点在不同宿主肠道的不同位点启动。共轭胆盐由于很高的亲水性，可以在肠道中吸收，然而自由的胆酸与共轭胆盐相比较，可溶性较低，不能被肠道重新吸收，分泌到粪便中。这样，就需要重新利用胆固醇合成胆酸来弥补失去的胆酸。此外，游离胆酸可以与胆固醇形成复合物共同沉淀下来，从而导致环境中胆固醇含量的降低。而且可以产生BSH的乳酸菌在肠道的前端具有优先的选择生存和定植权，而此处是肠道循环的重要场所，所以BSH活性可以认为是定植的重要因素^[7]。研究表明，罗伊氏乳杆菌CRL1098(Lactobacillus reuteri CRL1098)降解胆固醇的效力与BSH的活性密切相关，而BSH可以将酰胺键水解释放胆酸^[8]。Tahri等^[9]研究发现，生长态的双歧杆菌可以从包含胆盐的培养基中吸收胆固醇共沉淀作用。

乳酸菌不仅可以通过吸收作用降低胆固醇，还可以通过吸附作用降低胆固醇，即乳酸菌可以将胆固醇吸附到菌体细胞表面。Liong等^[10]研究表明，嗜酸乳杆菌不仅可以在生长过程中通过吸附作用吸收胆固醇，而且可以将胆固醇结合到菌体细胞表面，这表明无论乳酸菌是否是活菌都可以降低胆固醇。Kiatpapan等^[11]研究发现，胆固醇可以结合到菌体细胞上，这是因为细菌外膜上的肽聚糖包含许多不同的氨基酸内容物，这对于胆固醇结合很有利。Razin等^[12]研究发现，培养基中的大多数胆固醇可以吸收到菌体的细胞膜表面，然而细胞外膜更容易和胆固醇接触，其吸附的胆固醇是细胞内膜的2倍。Lin等^[13]研究发现，嗜酸乳杆菌可以通过吸附到细胞膜表面或者吸收作用来降解胆固醇。Noh等^[14]研究发现，当用添加92 μg/mL的胆固醇和0.3％的牛胆盐的培养基培养嗜酸乳杆菌ATCC43121 18 h后，在细胞中发现48 μg/mL的胆固醇，并且此时细胞的抗裂解能力加强，与不添加胆固醇和胆盐95％的细胞死亡相比，只有17％的细胞被裂解。这说明在培养基中添加胆固醇以后，乳酸菌吸收培养基中的胆固醇到细胞膜表面和内部，从而增加了细胞对于外界环境的抵抗，增强细胞的生命力。Lye等^[15]研究疏水性高的菌株对胆固醇的降解能力时发现，与不添加胆固醇组相比，添加胆固醇组菌株细胞内总脂肪酸、饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸都发生了变化，并且发现乳酸菌吸收的胆固醇大部分集中于磷脂尾、上层磷脂以及细胞膜的磷脂双分子层的疏水头部。

固醇调节元件结合蛋白(SREBPs)也可以调节细胞内转录水平的胆固醇代谢。人和动物体中存在3种形式的SREBPs同分异构体，即SREBP-1a、SREBP-1c和SREBP-2。当细胞内胆固醇丰富时，SREBPs停留在内质网(ER)中。当胆固醇含量下降时，SREBPs被清除释放，从而和基因的启动子比如低密度脂蛋白受体(LDL-r)和HMG-CoA还原酶的启动子结合。结合态的SREBPs和LDL-r启动子可以增加细胞表面LDL-r的表达量和促进血浆中低密度脂蛋白(LDL)的内在化，从而增加细胞内胆固醇含量和降低血浆中低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)含量。负转录相关基因的表达如HMG-CoA合成酶可以增加胆固醇的生物合成。SREBPs蛋白可以清除并且通过2种蛋白酶激活S1P(site 1 protease)和S2P(site 2 protease)。S1P可以清除内质网腔的SREBPs，S2P可以清除跨膜区域的SREBPs。当胆固醇含量低时，SREBPs裂解激活蛋(SCAP)可以激活S1P，并且诱导激活SREBPs。反之则S1P没有被激活，该途径不发挥作用。药物可以通过各种途径改变胆固醇代谢和血浆胆固醇含量。他汀类药物如洛伐他汀可以抑制胆固醇的生物合成，激活SREBPs的清除途径，增加细胞膜LDL-r的表达，而S1P受到抑制可以增加改变血浆胆固醇含量的代谢途径。而与SCAP结合的腺体同样可以通过诱导LDL-r的表达而使胆固醇含量降低。SREBP-2与胆固醇的生物合成有关，它能够上调胆固醇生物合成过程中的HMG-CoA还原酶、HMG-CoA合成酶、法尼醇二磷酸盐合成酶和角鲨烯合成酶的mRNA，其中HMG-CoA还原酶mRNA增加最为明显(约75倍)^[23]。在细胞内胆固醇缺乏时，SREBP-2与LDL-r、HMG-CoA合成酶等基因上的胆固醇调节元件1(sterol regulatory element 1，SRE-1)发生特异性结合，直接参与细胞内胆固醇代谢的调控，以维持胆固醇的稳态。Kitawaki等^[24]研究发现，给5周龄的大鼠分别饲喂7周乳酸菌发酵的豆奶和黄豆酸奶后，不会影响体重和脂肪组织重量，但DNA微阵列分析表明，大鼠摄入黄豆酸奶以后可以下调肝脏SREBP-1的表达和脂质代谢相关的酶活性，而β-氧化途径相关酶的基因表达则被上调。但是Parra等^[25]研究表明，饲喂地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)(1.28×10⁹ CFU/kg)后伊比利亚猪肝脏和腹锯肌胆固醇含量没有显著差异，这可能是由于菌株差异性造成的，有的菌株对于胆固醇具有降解能力，在动物饲粮中添加时可以通过吸收、吸附以及BSH作用降低饲粮胆固醇的吸收，从而降低肝脏和动物产品中胆固醇的含量。

胆酸作为胆固醇合成的前体物质，在胆固醇调节过程中起重要作用。具有BSH的菌株可以在将胆盐水解为游离的氨基酸残基、胆酸，与胆固醇产生共沉淀作用，从而扭转了肠道胆酸的重吸收过程，降低了胆固醇的合成。Mott等^[26]对仔猪进行研究发现，饲喂嗜酸乳杆菌的仔猪与正常仔猪相比，前者血清胆固醇含量降低，且粪便中类固醇排泄量较高。大鼠等其他试验动物的研究也证实了乳酸菌促进胆固醇沉淀和排出的观点，因此可以推测，人体内也存在游离胆酸与胆固醇共沉淀现象。这一作用将阻止胆固醇进入血液循环，避免血清高胆固醇的出现。同样Lye等^[15]利用荧光探针标记嗜酸乳酸杆菌和双歧杆菌对胆固醇的吸收作用时发现，吸收到乳酸菌细胞内的胆固醇主要分布在磷脂尾、上层磷脂、极性头部以及脂质双分子层上，而且发现产生胆固醇还原酶的乳酸菌可以将胆固醇转化为甾醇，从而降低培养基中的胆固醇。

miRNAs是一种可以在转录后对生物过程进行调控的高级调控机制。这些微小的非编码RNA(20~22个核酸)可以结合在3′非翻译区mRNAs上从而阻止基因的表达。研究发现，miRNAs尤其是miR-122和miR-33，在调节胆固醇和脂肪酸平衡方面起主要作用。miR-122在肝脏很丰富，对于维持肝脏细胞表型和抑制血清总胆固醇的降低起重要作用。miR-33是位于SREBP-1基因和SREBP-2基因上的内含子miRNA，可以通过调节ATP结合盒转运蛋白A1(ATP-binding cassette transporter A1，ABCA1)和ATP结合盒转运体G1(ATP-binding cassette transporter G1，ABCG1)的表达来调节胆固醇外流、脂肪酸β氧化和高密度脂蛋白(HDL)代谢^{[27, 28]}。Horie等^[29]通过克隆大鼠SREBP-2基因的包含miR-33a的外显子16和17时发现miR-33a可以随着SREBP-2的激活进行协同表达。miR-33a的目标基因参与胆固醇的转运，包括ABCA1、ABCG1和C型尼曼-匹克蛋白1(Niemann-pick protein C1,NPCI)。ABCA1主要负责胆固醇细胞外流运动。miR-33a过度表达可以强烈的抑制ABCA1的表达并降低细胞内胆固醇外流向载脂蛋白I(Apo-I)，相反，抑制内源miR-33a可以上调ABCA1的表达，促进细胞内胆固醇外流向Apo-I。啮齿类动物的miR-33a同样也以ABCG1为靶基因。因而，miR-33a可以抑制胆固醇外流向成熟的大鼠细胞，但此机制在人类不存在。目前对于乳酸菌是否可以进行miRNAs调控尚未有研究报道。

血液中存在的LDL-C和高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)受胆固醇酯转运蛋白(CETP)和卵磷脂酰基胆固醇酰基转移酶(LCAT)和2个受体清道夫受体(SR-B1)和LDL-r的调节。LCAT与HDL-C的转运有关，能使新生的HDL从外周组织转运的胆固醇酯化，从而使外周组织、HDL颗粒之间的自由胆固醇保持一个合适的梯度，以利于胆固醇从外周组织向肝脏转运。CETP是血脂糖蛋白，可以促使胆固醇酯(CE)和甘油三酯(TG)以相同的速率从HDL向LDL或者是极低密度脂蛋白(VLDL)转运。CETP受抑制将会降低LDL-C/HDL-C。LDL受体对于清除LDL-C远离循环系统发挥重要作用，而HDL的受体SR-B1可以调节HDL、CE从肝脏转运到生成类固醇类激素的器官^[30]。当CETP、LCAT、LDL-r和SR-B1的表达发生变化可以改变血液循环中LDL-C和HDL-C的含量。

3种转运因子菑醇因素结合蛋白-2(SREB-2)、LXR和类法尼醇X受体(FXR)可以相互协调来调节胆固醇代谢。SREB-2调节LDL-r和HMG-CoA还原酶转录，而LXR调节编码可以在胆酸合成过程中发挥重要作用的CYP7A1，在大鼠上激活LXR可以增加CYP7A1的表达。FXR作为胆酸的受体之一，对于合成胆酸起重要作用。胆酸可以通过肠肝循环重新进入肝脏，或者是通过激活FXR下调CYP7A1的表达来降低胆固醇，但目前尚无此方面研究报道。

不同的菌株在添加比例不同时对胆固醇的降解能力不同。De Rodas等^[31]研究发现，嗜乳酸杆菌ATCC43121(Lactobacillus acidophilus ATCC43121)在猪上应用时，需要更高剂量(10¹² cells/d)才能达到降低胆固醇的作用。当然是否在体内试验产生降解胆固醇效应，取决所利用的菌株和受试动物的状况，比如说血脂状况。尽管研究表明当添加剂量为10⁷～10¹¹ CFU/d在人上利用比较有效^[32]，剂量为10⁷～10⁹ CFU/d在动物上利用则是有效^{[33, 34]}，但由于菌株的特异性，有的可能在更低的浓度就能取得很好的试验结果。

Liong等^[10]研究发现，在格式乳杆菌ASCC292(Lactobacillus casei ASCC292)培养基中添加山梨醇、甘露醇、糊精、高支链淀粉玉米、果寡糖以及胰岛素后，果寡糖和糊精可以提高格式乳杆菌ASCC292对于胆固醇的降解。在随后的动物试验中发现给高脂的大鼠饲喂益生素(格式乳杆菌剂量为10⁹ CFU/g)后，与对照组相比可以显著降低胆固醇和TG含量。但是当格式乳杆菌ASCC292、果寡糖以及糊精单独饲喂时，效果不显著。Schaafsma等^[35]对30个志愿者进行双盲试验时发现，每天饮用375 mL含10⁷~10⁸ CFU/g嗜乳酸杆菌和含2.5%果寡糖的益生元奶后，血液中总胆固醇、LDL-C和LDL/HDL分别显著下降4.4%、5.4%和5.3%。

Gilliland等^[36]研究发现，在嗜酸乳杆菌培养基中添加0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%以及0.5%的牛胆盐，随着胆盐浓度的增加，上清液中的胆固醇含量下降。同时细胞中的胆固醇含量增加。而且在试验中发现添加浓度为0.4％的胆盐时，乳酸菌对于胆固醇的降解能力最强。

Lye等^[37]研究发现，3种(长波、中波、短波)紫外线处理乳酸菌后，可以显著降低乳酸菌的活力，然而这些被处理的乳酸菌在37 ℃发酵20 h后活力显著增强。这同样引起了乳酸菌对胆固醇的吸收和成为细胞膜成分的能力增强。通过长波紫外线处理后膜胆固醇与磷脂的比率同样增加，同时在极性头部、非极性尾部以及脂质双分子层内部胆固醇的饱和程度增加。

Noh等^[14]研究发现，当在乳酸菌培养基中添加不同浓度的吐温-80可以影响乳酸菌对胆固醇的吸收作用。当培养基中不添加吐温-80时，乳酸菌生长能力下降，对胆固醇的吸收能力也较低，仅有7 μg/mL，而添加量为0.5％时，吸收胆固醇117 μg/mL。吐温-80的浓度超过0.5％后，乳酸菌对于胆固醇的吸收作用下降，但生长能力不受影响。这有可能是因为吐温-80可以改变细胞壁的通透性。

研究表明，在低于pH 5.5的条件下才可能产生胆盐的共沉淀作用^[38]，Corzo等^[39]研究发现，不同来源的菌株分泌的BSH受到pH的影响。当培养液pH为4.0~4.5时，嗜乳酸杆菌ATCC43121和嗜乳酸杆菌O16以及嗜乳酸杆菌L11对牛磺胆酸钠的解离能力最强，该胆盐的分子量为126 ku。而人类肠道pH一般在6.0~7.0，因而在人类肠道内发生共沉淀作用去除胆固醇几乎不可能。同样，对于鸡来说，其消化道内的pH从嗉囊到盲肠逐渐升高。嗉囊的pH约为4.5，在十二指肠和空肠段pH为5.7~6.0，回肠和直肠段pH为6.3~6.4，而在盲肠段pH可达到7.0^[40]。因而在肉鸡体内不可能发生胆固醇的共沉淀作用。

除了以上因素外，乳酸菌产生胞外多糖(EPS)的能力、培养基中是否添加不饱和脂肪酸以及电击和超声波处理等都会影响乳酸菌降解胆固醇的能力。研究发现产生大量EPS的乳酸菌可以大量移除培养基的胆固醇^[41]。Safonova等^[42]报道表明，饱和脂肪酸可以抑制小鼠小肠上皮细胞对胆固醇的吸收，同时也观察到单不饱和脂肪酸油酸可以增加胆固醇的吸收。Liong等^[43]研究表明，细菌生长过程中是否添加胆固醇可以影响细胞膜表面的脂肪酸分布形式，并且发现细菌可以从菌体生长的培养基中吸收低浓度的总饱和脂肪酸和高浓度的总不饱和脂肪酸。这可能是由于胆固醇吸附到细胞表面而非细胞内合成，因为乳酸菌在脂肪环境下可以丧失其合成脂肪酸和脂质的能力。胆固醇被生长于小肠的细菌吸收后使得进入肠道循环的胆固醇大为减少，从而降低了胆固醇的吸收。Lye等^[44]研究发现，电刺激处理可以影响乳酸杆菌对于胆固醇的降解能力，当对乳酸杆菌以7.5 kV/cm的频率处理4 ms后，乳酸杆菌培养20 h后的活力增加了0.89～1.96 CFU/mL，而且，当以7.5 kV/cm的频率处理3.5 ms后乳酸菌对于胆固醇的吸收率可达127.2%。同时处理后的乳酸菌对于胆固醇的吸附作用增强，细胞内胆固醇和磷脂的比率增加，而且研究结果表明膜双分子层的不同区域比如说上层磷脂、非极性尾部和极性头部的胆固醇浓度增加。Lye等^{[45, 46]}研究发现，在超声波处理乳酸菌表面后，同样也可以改变乳酸菌表面的脂质双分子层，使其通透性增强，因而对于胆固醇的移除率增加。

啮齿类与人类具有相似的消化道解剖结构、生理状态、营养需求、生物利用和吸收能力以及代谢过程，因而常被用作建立研究与人类的胆固醇相关疾病的重要模型。近年来，国内外利用不同品种的大鼠、小鼠成功建立了高脂高胆固醇模型，研究不同来源的乳酸菌株对于高脂大鼠或者小鼠代谢的影响，取得了显著的研究成果。Kang等^[47]研究发现，给饲喂高碳水化合物的大鼠每天饲喂2次加氏乳杆菌(Lactobacillus gasseri BNR17)，饲喂12周后发现，体重增加幅度下降和白色脂肪垫发生变化，并且饲料转化率也适当降低，这些结果表明加氏乳杆菌BNR17可以防止由于饲养引起的过度肥胖。Jeun等^[16]给6周的C57BL/6小鼠饲喂活的双层包被的植物乳杆菌KCTC392(Lactobacillus plantarum KCTC3928)，粪中胆汁酸的分泌量增加了45%。LDL-r和HMG-CoA还原酶的表达量稍微受到影响，然而，在饲喂活的植物乳杆菌KCTC3928后使CYP7A1 mRNA和蛋白质表达水平分别下调80%和60%。这可能是由于双重包被的活性态植物乳杆菌KCTC3928可以降低胆汁酸的分泌和增加肝脏胆固醇降解为胆汁酸的能力。Wang等^[48]研究发现，分离自中国西藏传统的发酵乳品科菲尔的植物乳杆菌MA2可以降解胆固醇，给饲喂高胆固醇饲粮的小鼠饲喂剂量为10¹¹ CFU/d的植物乳杆菌MA2冻干粉，结果表明植物乳杆菌MA2可以显著降低血清总胆固醇、LDL-C和TG含量，肝脏总胆固醇和TG含量也有所降低，但对HDL含量没有影响。

De Rodas等^[31]在约克夏猪的饲粮中添加嗜乳酸杆菌ATCC43121后，与对照组相比可以降低猪血清中11.8%的胆固醇。Mott等^[26]报道，无菌猪饲喂单一的嗜乳酸杆菌可以降低血浆胆固醇并且可以在肠道中定植，成为正常菌群。Liong等^[49]研究发现，当嗜乳酸杆菌ATCC4962和益生元共同添加可以显著降低饲喂高脂和低脂饲粮的长白公猪血浆总胆固醇、TG以及LDL-C含量，而且血浆中HDL-C含量显著提高。这可能是通过脂质转运体VLDL、LDL和HDL的相互作用来实现的。Endo等^[50]研究发现，给饲喂高胆固醇饲粮的公鸡饲喂剂量为3×10⁸～3×10⁹ CFU/g复合益生菌可以降低公鸡血清和肝脏中胆固醇含量，但对于日增重没有显著影响。但是饲喂益生菌组的公鸡采食量低于对照组，同样高胆固醇剂量组也呈现此趋势。