СТЕРОИДНИ ХОРМОНИ: СТРУКТУРА, СИНТЕЗА, МЕХАНИЗАМ ДЕЛОВАЊА - БИОЛОГИЈА - 2025

У стероидни хормони су супстанце које производе ендокриних жлезда и се испушта директно у крвотока потока, што доводи до ткива у којима показују своје физиолошке ефекте. Њено генеричко име произилази из чињенице да у свом основном саставу има стероидно језгро.

Холестерол је супстанца претеча из које се синтетишу сви стероидни хормони, који су груписани у прогестагене (на пример прогестерон), естрогене (естроне), андрогене (тестостерон), глукокортикоиде (кортизол), минералокортикоиди (алдостерон) и витамин Д.

Поређење структуре стероидног хормона (кортизола) са молекулима исте хемијске природе (витамин Д3) (Извор: Оригинални учитавач био је Паладиус на енглеској Википедији. Виа Викимедиа Цоммонс)

Иако различити стероидни хормони имају молекуларне разлике међу њима, што им даје њихова различита функционална својства, може се рећи да имају основну структуру која им је заједничка и која је представљена циклопентанеперхидрофенантреном од 17 атома угљеника.

Структура стероида

Стероиди су органска једињења врло разнолике природе која имају заједничко оно што би се могло сматрати матичним језгром која се састоји од фузије три прстена са шест атома угљеника (циклохексани) и једног од пет атома угљеника (циклопентан).

Ова структура је такође позната и као „циклопентанеперхидрофенантрен“. Пошто су прстенови међусобно повезани, укупан број атома угљеника који га чине је 17; међутим, већина природних стероида има метилне групе на угљенику 13 и 10, које представљају угљенике 18 и 19, респективно.

Шема полицикличке структуре с четири прстена циклопентанеперхидрофенантрена (Извор: НЕУРОтикер виа Викимедиа Цоммонс)

Многа природна стероидна једињења такође имају једну или више група са алкохолном функцијом у структури прстена и зато се називају стероли. Међу њима је и холестерол који има алкохолну функцију на угљеник 3 и бочни угљениководоници са 8 атома угљеника везаних за угљеник 17; атома који су нумерисани од 20 до 27.

Структура стероида. Слика модификована са МарцоТоло / ЦЦ БИ-СА (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би-са/2.5)

Поред ових 17 угљеника, стероидни хормони могу у својој структури имати 1, 2 или 4 више ових атома, за које су препознате три врсте стероида, наиме: Ц21, Ц19 и Ц18.

Ц21

Ц21, попут прогестерона и надбубрежних кортикостероида (глукокортикоиди и минералокортикоиди), изведени су из „труднице“. Има 21 атома угљеника, јер се 17 основном прстену додају две метил групе угљеника 13 и 10, и два угљена бочног ланца спојена на Ц17 који је првобитно, у холестеролу, био 8 угљеника .

Ц19

Ц19 одговарају полним хормонима са андрогеном активношћу и изведени су из "андростана" (19 атома угљеника), што је структура која остаје када трудна изгуби два угљеника бочног ланца Ц17, који је замењен хидроксилним или кетонска група.

Ц18

Ц18 стероиди су женски хормони или естрогени који се синтетишу углавном у женским гонадама и чија је изузетна карактеристика, у односу на остале две врсте стероида, одсуство метила присутног у последњем који је повезан са угљеником у положају 10.

Током синтезе из холестерола стварају се ензимске модификације које мењају број угљеника и подстичу дехидрогенацију и хидроксилацију специфичних угљеника у структури.

Синтеза

Ћелије које производе стероидне хормоне налазе се углавном у кортексу надбубрежне жлезде, где се стварају глукокортикоиди попут кортизола, минералокортикоида попут алдостерона и мушких полних хормона попут дехидроепиандростерона и андростенедиона.

Мушке сексуалне жлезде одговорне су за производњу андрогена, укључујући хормоне који су већ споменути и тестостерон, док фоликули јајника који сазревају производе прогестерон и естрогене.

Синтеза свих стероидних хормона полази од холестерола. Овај молекул може да се синтетише у ћелијама које производе стероидне хормоне, али највећи део их ове ћелије добијају из липопротеина ниског густина (ЛДЛ) који су присутни у циркулирајућој плазми.

Синтеза надбубрежних хормона (Извор: Ендокрини доктор преко Викимедиа Цоммонса)

- Синтеза на нивоу коре надбубрежне жлијезде

Разликују се три слоја надбубрежне коре, које су споља познате под називом гломеруларна, фастикуларна и ретикуларна зона.

У гломеруларима се углавном синтетизују минералокортикоиди (алдостерон), у фасастичним глукокортикоидима, као што су кортикостерон и кортизол, и у ретикуларним андрогенима, као што су дехидроепиандростерон и андростенедион.

Синтеза глукокортикоида

Први корак у синтези догађа се у митохондријама и састоји се од деловања ензима који се назива холестерол десмолаза, који припада супер-породици цитокрома П450 и такође познат као "П450сцц" или "ЦИП11А1", који промовише елиминацију 6 атоми угљеника бочног ланца везани за Ц17.

Дејством десмолазе, холестерол (27 атома угљеника) се претвара у прегненолон, који је једињење са 21 атома угљеника и представља први од стероида Ц21 типа.

Прегненолон прелази у глатки ендоплазматски ретикулум, где дејством ензима 3П-хидроксистероид дехидрогеназа подлеже дехидрогенацији хидроксилима алкохолне групе угљеника 3, и постаје прогестерон.

Дејством 21β-хидроксилазе, која се такође назива "П450Ц21" или "ЦИП21А2", прогестерон се хидроксилира у угљенику 21 и трансформише се у 11-деоксикортикостерон, који се враћа у митохондрије, и у који се ензим 11п-хидроксилаза („ П450Ц11 "или" ЦИП11Б1 ") претвара се у кортикостерон.

Друга линија синтезе у фастикуларној зони и која се не завршава у кортикостерону, већ у кортизолу, настаје када се прегненолон или прогестерон хидроксилира у положају 17 помоћу 17α-хидроксилазе („П450Ц17“ или „ЦИП17“) и претвори у 17-хидроксипрегнолон или 17-хидроксипрогестерон.

Исти ензим који је већ споменут, 3β-хидроксистероид дехидрогеназа, који претвара прегненолон у прогестерон, такође претвара 17-хидроксипрегнолон у 17-хидроксипрогестерон.

Последњи се узастопце преносе последња два ензима који производе кортикостерон (21 п-хидроксилаза и 11 п-хидроксилаза) до деоксикортизола и кортизола, респективно.

Глукокортикоидне акције

Главни глукокортикоиди произведени у зони фасцикле надбубрежне коре су кортикостерон и кортизол. Обе материје, али посебно кортизол, показују широк спектар деловања које утичу на метаболизам, крв, одбрану и реакције на зацељивање рана, минерализацију костију, дигестивни тракт, крвоток и плућа.

Што се тиче метаболизма, кортизол подстиче липолизу и ослобађање масних киселина које се могу користити у јетри за стварање кетонских тела и протеина мале густине (ЛДЛ); смањује унос глукозе и липогенезу у масном ткиву и унос и употребу глукозе у мишићима.

Такође подстиче катаболизам протеина на периферији: у везивном ткиву, мишићном и коштаном матриксу, ослобађајући тако аминокиселине које могу да се користе у јетри за синтезу протеина у плазми и за глуконеогенезу. Такође подстиче апсорпцију цревне глукозе повећавајући производњу СГЛТ1 транспортера.

Убрзана апсорпција цревне глукозе, повећана производња јетре и смањена употреба овог угљених хидрата у мишићном и масном ткиву погодује повећању нивоа глукозе у плазми.

Што се тиче крви, кортизол погодује процесу згрушавања, стимулише стварање неутрофилних гранулоцита и инхибира оно еозинофила, базофила, моноцита и лимфоците Т. Такође инхибира ослобађање упалних посредника, попут простагландина, интерлеукина, лимфокина, хистамина и серотонин.

Опћенито речено, може се рећи да глукокортикоиди ометају имунолошки одговор, па се могу користити терапеутски у оним случајевима у којима је тај одговор преувеличан или непримерен, као што је случај у случају аутоимуних болести или приликом пресађивања органа да би се смањио. одбацивање.

- Синтеза андрогена

Синтеза андрогена на нивоу коре надбубрежне жлезде одвија се углавном на нивоу ретикуларне зоне и из 17-хидроксипрегнолона и 17-хидроксипрогестерона.

Исти ензим 17α-хидроксилазе, који производи две поменуте супстанце, такође има активност 17,20 лиза, што уклања два угљеника из бочног ланца Ц17 и замењује их са кето групом (= О).

Ова последња акција смањује број угљеника за два и ствара стероиде типа Ц19. Ако је деловање на 17-хидроксипрегненолон, резултат је дехидроепиандростерон; Ако је, напротив, погођена супстанца хидроксипрогестерон, тада ће производ бити андростенедион.

Оба једињења су део такозваних 17-кетостероида, пошто имају кетонску групу код угљеника 17.

3β-хидроксистероид дехидрогеназа такође претвара дехидроепиандростерон у андростенедион, али најчешћи је да се први претвара у дехидроепиандростерон сулфат сулфокиназом, која је присутна готово искључиво у ретикуларној зони.

Синтеза минералокортикоида (алдостерон)

Зона гломеруларис недостаје ензим 17α-хидроксилаза и не може да синтетише прекурсоре 17-хидроксистероида кортизола и полних хормона. Такође нема 11п-хидроксилазу, али има ензим зван алдостерон синтетаза који може да произведе кортикостерон, 18-хидроксикортикостерон и минералокортикоидни алдостерон у низу.

Деловање минералокортикоида

Најважнији минералокортикоид је алдостерон синтетизован у зони гломеруларис надбубрежне коре, али глукокортикоиди такође показују минералокортикоидну активност.

Минералокортикоидна активност алдостерона развија се на нивоу тубуларног епитела дисталног нефрона, где подстиче реапсорпцију натријума (На +) и излучивање калијума (К +), чиме доприноси очувању нивоа ових јона у телесне течности.

- Синтеза мушких полних стероида у тестисима

Синтеза андрогена тестиса одвија се на нивоу Леидигових ћелија. Тестостерон је главни андрогени хормон који се производи у тестисима. Његова синтеза укључује почетну производњу андростенедиона као што је раније описано за синтезу андрогена на нивоу коре надбубрежне жлијезде.

Андростенедион се претвара у тестостерон дејством ензима 17П-хидроксистероид дехидрогеназе, који кетонску групу на угљенику 17 замењује хидроксилном групом (ОХ).

У неким ткивима која служе као мета тестостерона, он се смањује 5α-редуктазом до дихидротестостерона, с већом андрогеном снагом.

- Синтеза женских полних стероида у јајницима

Ова синтеза се одвија циклично пратећи промене које се дешавају током женског сексуалног циклуса. Синтеза се одвија у фоликулу, који сазрева током сваког циклуса да би се ослободио јајовод, а затим произвео одговарајући лутеум корпуса.

Естрогени се синтетишу у зрнатим ћелијама зрелог фоликула. Зрели фоликул има ћелије у својој теки које производе андрогене попут андростенедиона и тестостерона.

Ови хормони дифундирају у суседне ћелије гранулозе, које садрже ензим ароматазе који их претвара у естроне (Е1) и 17П-естрадиол (Е2). Из оба се синтетише естриол.

Радње сексуалних стероида

Андрогени и естрогени имају своју главну функцију у развоју мушких и женских сексуалних карактеристика. Андрогени имају анаболичке ефекте промовишући синтезу структурних протеина, док естрогени фаворизују процес окоштавања.

Естрогени и прогестерон који се ослобађају током женског сексуалног циклуса имају за циљ припремити женско тело за евентуалну трудноћу која настаје приликом оплодње зрелог јајовода ослобођеног током овулације.

Механизам дејства

Ако вам треба да освежите памћење о механизму деловања хормона, препоручује се да погледате следећи видео снимак пре даљег читања.

Механизам деловања стероидних хормона је прилично сличан у свима њима. У случају липофилних једињења, они се растварају без потешкоћа у липидној мембрани и продиру у цитоплазму њихових циљних ћелија, које имају специфичне цитоплазматске рецепторе за хормон на који они морају да реагују.

Једном када се формира комплекс хормона-рецептора, он прелази нуклеарну мембрану и веже се у геном, на начин фактора транскрипције, са елементом хормонског одговора (ХРЕ) или геном примарног одговора, што заузврат уместо тога може да регулише друге гене који се називају секундарни одговор.

Крајњи резултат је промоција транскрипције и синтеза месна РНА која се преводи у рибосоме грубог ендоплазматског ретикулума који на крају синтетишу протеине индуковане хормоном.

Алдостерон као пример

Молекул алдостерона

Деловање алдостерона углавном се врши на нивоу завршног дела дисталне цеви и у сабирним каналима, где хормон поспешује реапсорпцију На + и излучивање К +.

У луминалној мембрани главних ћелијских ћелија овог региона налазе се епителни На + канали и К + канали типа „РОМК“ (бубрежни спољни медуларни калијум канал).

Базолатерална мембрана има На + / К + АТПасе пумпе које непрекидно извлаче На + из ћелије у базолатерални интерстицијски простор и уводе К + у ћелију. Ова активност одржава интрацелуларну концентрацију На + врло ниском и погодује стварању градијента концентрације овог јона између лумена тубула и ћелије.

Овај градијент омогућава На + да се креће ка ћелији кроз епителни канал, а пошто На + пролази сам, за сваки јон који се креће остаје некомпензирано негативно наелектрисање због чега лумен тубула постаје негативан у односу на интерстицијум. Односно, ствара се трансепителна разлика потенцијала са негативном светлошћу.

Ова негативност светлости погодује изласку К + који се, због веће концентрације у ћелији, и негативност светлости излучује према лумену тубула, да би се коначно излучио. То је реабсорпција На + и излучивање К + регулисана дејством алдостерона.

Алдостерон присутан у крви и ослобођен из зоне гломеруларис као одговор на деловање ангиотензина ИИ, или на хиперкалемију, продире у главне ћелије и веже се са својим интрацитоплазматским рецепторима.

Овај комплекс доспева до језгре и промовише транскрипцију гена чија ће се експресија завршити повећавајући синтезу и активност На + / К + пумпи, епителијских На + канала и РОМК К + канала, као и других протеина. Одговор који ће имати глобални ефекат задржавање На + у организму и повећање излучивања К + из урина.

Референце

1. Ганонг ВФ: Адренал Медулла & Адренал Цортек, 25. изд. Нев Иорк, МцГрав-Хилл Едуцатион, 2016.
2. Гуитон АЦ, Халл ЈЕ: Адренокортикални хормони, у Уџбенику медицинске физиологије, 13. изд., АЦ Гуитон, ЈЕ Халл (ур.). Пхиладелпхиа, Елсевиер Инц., 2016.
3. Ланг Ф, Верреи Ф: Хормоне, у Пхисиологие дес Менсцхен мит Патхопхисиологие, 31. изд., РФ Сцхмидт и др. (Ур.). Хеиделберг, Спрингер Медизин Верлаг, 2010.
4. Воигт К: Ендокринес Систем, У: Пхисиологие, 6. изд; Р Клинке и др. (Ур.). Стуттгарт, Георг Тхиеме Верлаг, 2010.
5. Видмаиер ЕП, Рапх Х и Странг КТ: женска репродуктивна физиологија, у Вандеровој људској физиологији: Механизми телесне функције, 13. изд; ЕП Видмаиер и др. (Ур.). Нев Иорк, МцГрав-Хилл, 2014.