Holesterīna homeostāze ir jebkurš mehānisms, kas palīdz uzturēt līdzsvarotu iekšējo holesterīna stāvokli dzīvā organismā. Holesterīns, būtiska bioloģiskā molekula cilvēka ķermeņa sistēmā, veic dažādas fizioloģiskas funkcijas, piemēram, darbojas kā žultsskābju, D vitamīna un steroīdo hormonu ražošanas prekursors. Tas darbojas arī kā kritisks struktūras elements katras organismā esošās šūnas šūnu membrānā. Neskatoties uz holesterīna labvēlīgajām un nepieciešamajām funkcijām, holesterīna homeostāzes traucējumi var izraisīt paaugstinātu sirds slimību risku, kā arī izjaukt citas homeostatiskās atgriezeniskās saites sistēmas, kas saistītas ar holesterīna metabolismu. Viena no visvienkāršākajām holesterīna nelīdzsvarotības sistēmiskajām disfunkcijām ir novērojama šūnu membrānā, jo polāro lipīdu un holesterīna attiecība ietekmē olbaltumvielu mobilitāti un pašas membrānas caurlaidību.
Tāpat kā visi lipīdi, kas atrodami cilvēka organismā, holesterīns nešķīst šķidrajā asins daļā jeb asins plazmā, tāpēc tas ir jātransportē ar olbaltumvielu nesējiem. Holesterīna gadījumā proteīni, kas pazīstami kā lipoproteīni, “iesaista” holesterīna daļiņas transportēšanai. Divi vispazīstamākie nesēji ir zema blīvuma lipoproteīni (ZBL) un augsta blīvuma lipoproteīni (ABL), jo tie ir skaitļi, kas norādīti ar nosaukumu laboratorijās, kas veic holesterīna homeostāzes testus. Kopējo holesterīna līdzsvaru var attiecināt arī uz trim papildu proteīniem: hilomikroniem, ļoti zema blīvuma lipoproteīniem (VLDL) un vidēja blīvuma lipoproteīniem (IDL). Viens no galvenajiem primārās homeostatiskās nelīdzsvarotības cēloņiem, kas var izraisīt slimības, ir šo olbaltumvielu stāvoklis, kas kļūst nesamērīgs.
Visievērojamākais orgāns, kas kontrolē holesterīna homeostāzi, ir aknas, jo tās ne tikai biosintē holesterīnu, kas nonāk asinsrites sistēmā, bet arī noārda potenciāli kaitīgo, brīvi peldošo holesterīnu no asinsrites. ABL ir labvēlīga holesterīna homeostāzes uzturēšanai, jo tie savāc un nogādā potenciāli bīstamo holesterīnu tieši atpakaļ aknās, kur tas tiek sintezēts nekaitīgās žultsskābēs, ko izmanto gremošanas sistēma. ZBL darbojas mazāk labvēlīgi, jo tiem ir tendence nogulsnēties ķermeņa šūnās un uz artēriju sienām. Ir pierādīts, ka pārmērīgs ZBL līmenis palielina sirds un asinsvadu slimību risku.
Veselam pieaugušam cilvēkam holesterīna homeostāzi stingri regulē sarežģītas atgriezeniskās saites cilpas. Šajā gadījumā, ja vesels pacients ēd lielu daudzumu holesterīna ar uzturu, biosintēze aknās tiek ievērojami samazināta, lai saglabātu līdzsvaru. Pieaugušam cilvēkam, kuram ir augsts sākotnējais ZBL līmenis, ko izraisa gadiem ilgi nepareiza uztura ieradumi vai citi ģenētiski vai medicīniski stāvokļi, atgriezeniskās saites cilpa un sistēmiskais pārvarēšanas mehānisms var tikt nomākts ar tādu pašu bagātīgu uzņemšanu, izraisot bīstamu homeostatisku nelīdzsvarotību. Šādos gadījumos farmaceitisko līdzekļu, piemēram, statīnu, lietošana var palīdzēt organismam atgriezties pie veselīga holesterīna līdzsvara.