SZTEROIDHORMONOK: FELÉPÍTÉS, SZINTÉZIS, HATÁSMECHANIZMUS - BIOLÓGIA - 2025

A szteroid hormonok olyan anyagok, amelyeket az endokrin mirigyek termelnek, és közvetlenül a keringési áramba kerülnek, amelyek a szövetekhez vezetik, ahol élettani hatásaik vannak. Általános neve abból a tényből származik, hogy alapvető szerkezetében szteroid atommag van.

A koleszterin az a prekurzor anyag, amelyből valamennyi szteroid hormon szintetizálódik, amelyeket progesztagének (például progeszteron), ösztrogének (ösztron), androgének (tesztoszteron), glükokortikoidok (kortizol) csoportba sorolnak, mineralokortikoidok (aldoszteron) és D-vitamin

A szteroid hormon (kortizol) szerkezetének összehasonlítása az azonos kémiai természetű molekulával (D3-vitamin) (Forrás: Az eredeti feltöltő Palladius volt az angol Wikipedia-ban. Via Wikimedia Commons)

Noha a különféle szteroidhormonok molekuláris különbségeket mutatnak köztük, amelyek különféle funkcionális tulajdonságokat adnak nekik, elmondható, hogy alapvető szerkezetük közös, és a 17 szénatomot tartalmazó ciklopentán-hidrogén-fenantrén képviseli őket.

A szteroidok felépítése

A szteroidok nagyon változatos természetű szerves vegyületek, amelyeknek közös szülőmagja lehet, ha három szénatomot tartalmazó gyűrűt (ciklohexánok) és öt szénatom közül egyet (ciklopentánt) tartalmaz.

Ezt a szerkezetet "ciklopentán-per-hidrofenantrénnek" is hívják. Mivel a gyűrűk kölcsönösen kapcsolódnak egymáshoz, az azt alkotó szénatomok száma összesen 17; a legtöbb természetes szteroid metilcsoportot tartalmaz a 13 és 10 szénatomon, amelyek a 18 és 19 szénatomot képviselik.

A ciklopentánperhidro-fenantrén négygyűrűs policiklusos szerkezetének vázlata (Forrás: NEUROtiker a Wikimedia Commons segítségével)

Számos természetes szteroid vegyületnek is van egy vagy több alkoholos funkcióval rendelkező csoportja a gyűrű szerkezetében, ezért szterinek nevezik. Közülük a koleszterin, amelynek alkohol funkciója a 3 szénatomon, és egy 8 szénatomos oldalsó szénhidrogénlánc kapcsolódik a 17 szénhez; a 20-tól 27-ig számozott atomok.

A szteroid felépítése. Kép módosítva a MarcoTolo / CC BY-SA-tól (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

A 17 szénatomon kívül a szteroidhormonok szerkezetükben még 1, 2 vagy 4 további atomot tartalmazhatnak, amelyek esetében a szteroidok három típusát felismerik, nevezetesen: C21, C19 és C18.

C21

A C21-ek, mint például a progeszteron és a mellékvese kortikoszteroidok (glükokortikoidok és mineralokortikoidok), „rasedánból” származnak. 21 szénatomot tartalmaz, mivel a bázikus gyűrű 17-hez a 13. és 10. szénatom metilcsoportjának és a C17-hez kapcsolódó két oldallánc két szénatomját adják hozzá, amelyek eredetileg a koleszterinben 8 szénatomot jelentettek..

C19

A C19-ek az androgén aktivitással rendelkező nemi hormonoknak felelnek meg, és „androsztánból” (19 szénatom) származnak, amely szerkezet akkor marad meg, amikor az nėštán elveszíti a C17 oldallánc két szénatomját, amelyet egy hidroxil- vagy egy ketoncsoport.

C18

A C18 szteroidok olyan női hormonok vagy ösztrogének, amelyeket elsősorban a női gonidokban szintetizálnak, és amelyek kiemelkedő tulajdonsága a másik két típusú szteroid vonatkozásában az utóbbiban a metil hiánya, amely a szénhez kapcsolódik a 10. helyzetben.

A koleszterinből történő szintézis során enzimatikus módosításokat állítanak elő, amelyek megváltoztatják a szénszámot, és elősegítik a szerkezet adott szénatomjának dehidrogénezését és hidroxilálását.

Szintézis

A szteroid hormonokat termelő sejtek elsősorban a mellékvesék kéregében helyezkednek el, ahol glükokortikoidokat, például kortizolt, mineralokortikoidokat, például aldoszteront, és férfi nemi hormonokat, például dehidroepiandroszteront és androstenediont állítanak elő.

A férfi szexuális gonádok felelősek az androgének termeléséért, ideértve a már említett hormonokat és a tesztoszteront, míg az érés utáni petefészek tüszők progeszteront és ösztrogéneket termelnek.

Az összes szteroid hormon szintézise a koleszterinről indul. Ezt a molekulát a szteroid hormonokat termelő sejtek szintetizálhatják, de ezek a sejtek nagyrészt a keringő plazmában lévő alacsony sűrűségű lipoproteinekből (LDL) származnak.

Mellékvese hormonok szintézise (Forrás: Endokrin orvos a Wikimedia Commons segítségével)

- Szintézis a mellékvesekéreg szintjén

A mellékvesekéregben három réteg különbözik egymástól, amelyek kívülről glomeruláris, fasciális és retikuláris zónákként ismertek.

A glomerulusokban az mineralokortikoidokat (aldoszteront) szintetizálják, a fasciklikus glükokortikoidokban, például kortikoszteronban és kortizolban, valamint a retikuláris androgénekben, például a dehidroepiandrosteronban és az androstenedionban.

Glükokortikoid szintézis

A szintézis első lépése a mitokondriumokban zajlik, és egy koleszterin-dezmolaz nevű enzim hatásából áll, amely a citokróm P450 szupercsaládhoz tartozik, más néven "P450scc" vagy "CYP11A1", amely elősegíti 6 az oldallánc szénatomjai kapcsolódnak a C17-hez.

A deszmázáz hatására a koleszterin (27 szénatomos) nėšténolonná alakul, amely 21 szénatomot tartalmazó vegyület és a C21 típusú szteroidok közül az első.

A pregnenolone a sima endoplazmatikus retikulumba költözik, ahol a 3β-hidroxi-szteroid dehidrogenáz enzim hatására dehidrogenizáción megy keresztül a 3 szénatom alkoholcsoportjának hidroxilcsoportján, és progeszteronré válik.

A 21β-hidroxiláz (más néven „P450C21” vagy „CYP21A2”) hatására a progeszteron a 21. szénatomon hidroxilálódik, és 11-dezoxikortikoszterongá alakul, amely visszatér a mitokondriumokba, és amelybe a 11β-hidroxiláz („ P450C11 "vagy" CYP11B1 ") kortikoszteronná alakul.

A szintézis újabb szintje a fascikuláris zónában, amely nem a kortikoszteronban, hanem a kortizolban végződik, akkor történik, amikor a rasedenolont vagy a progeszteront a 17. helyzetben 17α-hidroxilázzal ("P450C17" vagy "CYP17") hidroxilálják és átalakítják 17-hidroxi-pregnolon vagy 17-hidroxi-progeszteron.

Ugyanez a már említett enzim, a 3p-hidroxi-szteroid-dehidrogenáz, amely átalakítja a rasedenolont progeszteronná, szintén átalakítja a 17-hidroxi-pregnolont 17-hidroxi-progeszteronná.

Ez utóbbit egymás után az út két utolsó enzime továbbítja, amely kortikoszteront (21p-hidroxilázt és 11p-hidroxilázt) termelődik, dezoxikortizolra és kortizolra.

Glükokortikoid hatások

A mellékvesekéreg zona fascikularisában előállított fő glükokortikoidok a kortikoszteron és a kortizol. Mindkét anyag, de különösen a kortizol, széles spektrumú hatást fejt ki, amelyek befolyásolják az anyagcserét, a vért, a védekezési és a sebgyógyulási reakciókat, a csont mineralizációját, az emésztőrendszert, a keringési rendszert és a tüdőket.

Az anyagcserét illetően a kortizol serkenti a lipolízist és a zsírsavak felszabadulását, amelyek a májban felhasználhatók ketontestek és alacsony sűrűségű fehérjék (LDL) kialakításához; csökkenti a zsírszövet glükózfelvételét és lipogenezist, valamint az izom glükózfelvételét és felhasználását.

Elősegíti a fehérjék katabolizmusát a periférián: a kötőszövetekben, az izmokban és a csontokban is, ezáltal felszabadítja az aminosavakat, amelyek felhasználhatók a májban plazmafehérjék szintéziséhez és glükoneogenezishez. Ezenkívül serkenti a bél glükóz felszívódását az SGLT1 transzporterek termelésének növelésével.

A bél glükóz felszívódásának felgyorsulása, a fokozott májtermelés és ennek a szénhidrátnak az izom- és zsírszövetekben való csökkent felhasználása elősegíti a plazma glükózszintjének emelkedését.

A vér szempontjából a kortizol elősegíti a véralvadási folyamatot, serkenti a neutrofil granulociták képződését, gátolja az eozinofilek, bazofilok, monociták és T limfociták képződését, gátolja a gyulladásos mediátorok, például prosztaglandinok, interleukinek, limfokinek, hisztamin felszabadulását. és szerotonin.

Általánosságban elmondható, hogy a glükokortikoidok befolyásolják az immunválaszt, ezért terápiásán alkalmazhatók olyan esetekben, amikor ez a válasz túlzott vagy nem megfelelő, például autoimmun betegségek esetén vagy szervátültetéseknél a elutasítás.

- Androgén szintézis

Az androgén szintézis a mellékvesekéreg szintjén elsősorban a retikuláris zóna szintjén, valamint a 17-hidroxi-pregnolonból és a 17-hidroxi-progeszteronból származik.

Ugyanaz a 17a-hidroxiláz enzim, amely előállítja a fent említett két anyagot, szintén 17,20 láz-aktivitással rendelkezik, amely eltávolítja a C17 oldallánc két szénatomját és helyettesíti őket ketocsoporttal (= O).

Ez az utolsó művelet kettővel csökkenti a szénatomszámot, és C19 típusú szteroidokat állít elő. Ha a hatás 17-hidroxi-pregnenolonra vonatkozik, az eredmény dehidroepiandrosteron; Ha éppen ellenkezőleg, az érintett anyag hidroxi-progeszteron, akkor a termék androszendion.

Mindkét vegyület az úgynevezett 17-ketoszteroidok része, mivel ketoncsoportot tartalmaznak a 17 szénatomon.

A 3β-hidroxi-szteroid-dehidrogenáz szintén átalakítja a dehidroepiandrosteront androsztenediondá, de a leggyakoribb az, hogy az előbbit szinte kizárólag a retikuláris zónában lévő szulfokináz segítségével dehidroepiandrosteron-szulfáttá alakítják.

Mineralokortikoidok (Aldoszteron) szintézise

A zona glomerulosa-ban nincs a 17a-hidroxiláz enzim, és nem képes szintetizálni a kortizol és a nemi hormonok 17-hidroxiszteroid prekurzorai. Ugyancsak nem tartalmaz 11β-hidroxilázt, de van egy enzim, az úgynevezett aldoszteron-szintetáz, amely szekvenciálisan kortikoszteront, 18-hidroxi-kortikoszteront és az mineralokortikoid aldoszteront képes előállítani.

Mineralokortikoidok hatása

A legfontosabb mineralokortikoid az aldoszteron, amelyet a mellékvesekéreg zona glomerularisában szintetizálnak, de a glükokortikoidok mineralokortikoid aktivitást is mutatnak.

Az aldoszteron mineralokortikoid aktivitása a disztális nephron csőhámcsőjének szintjén alakul ki, ahol elősegíti a nátrium (Na +) reabszorpcióját és a kálium (K +) szekrécióját, hozzájárulva ezáltal ezen ionok szintjének megőrzéséhez a testnedvek.

- Férfi nemi szteroidok szintézise a herékben

A herbális androgén szintézis a Leydig sejtek szintjén történik. A tesztoszteron a herékben termelődő fő androgén hormon. Szintézise az androstenedion kezdeti előállítását foglalja magában, amint azt korábban már leírtuk az androgének szintézisére a mellékvesekéreg szintjén.

Az androstenedion a 17β-hidroxi-szteroid dehidrogenáz enzim hatására tesztoszteronná alakul, amely a 17 szénatomon lévő ketoncsoportot egy hidroxilcsoporttal (OH) helyettesíti.

Néhány olyan szövetben, amely a tesztoszteron célpontja, egy 5a-reduktázzal dihidrotestoszteronré redukálódik, nagyobb androgén erővel.

- Női nemi szteroidok szintézise a petefészekben

Ez a szintézis ciklikusan zajlik, a nő szexuális ciklusában bekövetkező változások kíséretében. A szintézis a tüszőben történik, amely az egyes ciklusok során érlelésre kerül, és petesejt felszabadul, majd előállítja a megfelelő corpus luteumot.

Az ösztrogéneket az érett tüsző granulált sejtjeiben szintetizálják. Az érett tüsző teca-jában olyan sejtek vannak, amelyek androgéneket termelnek, mint például androstenedion és tesztoszteron.

Ezek a hormonok diffundálnak a szomszédos granulosa sejtekbe, amelyek aromatáz enzimmel képezik őket ösztron (E1) és 17β-ösztradiol (E2) átalakítására. Mindkettőből előállítják az ösztriolt.

A szexuális szteroidok tevékenységei

Az androgének és az ösztrogének fő funkciója a férfi és a nő szexuális tulajdonságainak kialakulása. Az androgének anabolikus hatással bírnak, mivel elősegítik a strukturális fehérjék szintézisét, míg az ösztrogének elősegítik az csontozási folyamatot.

A női szexuális ciklus során felszabaduló ösztrogének és progeszteron célja, hogy felkészítse a nő testét az esetleges terhességre az ovuláció során felszabadult érett tojás megtermékenyítésének eredményeként.

A cselekvés mechanizmusa

Ha frissítenie kell a memóriáját a hormonok működési mechanizmusáról, akkor javasoljuk, hogy további olvasás előtt nézze meg a következő videót.

A szteroid hormonok működési mechanizmusa mindegyikben meglehetősen hasonló. A lipofil vegyületek esetében nehézség nélkül feloldódnak a lipid membránban, és áthatolnak célsejtjeik citoplazmájában, amelyeknek a hormonra specifikus citoplazmatikus receptorok vannak, amelyekre reagálniuk kell.

Miután a hormon-receptor komplex kialakult, áthalad a magmembránon, és transzkripciós faktor módon kötődik a genomban egy hormon válasz elemmel (HRE) vagy elsődleges válasz génnel, amely viszont ehelyett más géneket is szabályozhat, amelyeket másodlagos válasznak hívnak.

A végeredmény a transzkripció elősegítése és a messenger RNS-ek szintézise, ​​amelyek a durva endoplazmatikus retikulum riboszómáiban fordulnak elő, és végül a hormon által indukált fehérjéket szintetizálják.

Például az aldoszteron

Aldoszteron molekula

Az aldoszteron hatása elsősorban a disztális cső végső részének szintjén és a gyűjtőcsatornákban zajlik, ahol a hormon elősegíti a Na + reabszorpciót és a K + szekréciót.

A régió fő tubuláris sejtjeinek luminalis membránjában epithelialis Na + csatornák és „ROMK” típusú K + csatornák vannak (renális külső medullary káliumcsatorna).

A bazolaterális membránon Na + / K + ATPáz szivattyúk vannak, amelyek folyamatosan vezetik a Na + -ot a sejtből a basolateral intersticiális térbe, és K + -ot vezetnek a sejtbe. Ez az aktivitás nagyon alacsonyan tartja a Na + intracelluláris koncentrációját, és elősegíti ezen ionkoncentrációs gradiens létrehozását a tubulus lumenje és a sejt között.

Ez a gradiens lehetővé teszi, hogy a Na + a sejt felé mozogjon az epiteliális csatornán, és mivel a Na + önmagában halad át, minden mozgó ion esetében megmarad egy nem kompenzált negatív töltés, amely a tubulus lumenének negatívvá válik az interstitiumhoz képest. Vagyis egy transzepithelialis potenciálkülönbség jön létre a negatív fény hatására.

Ez a fény negatívum elősegíti a K + kilépését, amely a sejtben lévő nagyobb koncentrációja és a fény negatív hatása révén a cső lumene felé válik ki, hogy végül kiürüljön. Az aldoszteron hatása szabályozza ezt a Na + reabszorpciót és a K + szekréciós aktivitást.

Az angiotenzin II hatására vagy hiperkalémiára reagálva a vérben található és a zona glomerularisból felszabaduló aldoszteron behatol a fő sejtekbe, és kötődik intracitoplazmatikus receptorához.

Ez a komplex eléri a magot és elősegíti a gének transzkripcióját, amelyek expressziója végül növeli a Na + / K + szivattyúk, az epitél Na + csatornák és a ROMK K + csatornák, valamint más fehérjék szintézisét és aktivitását. Az a válasz, amelynek globális hatása lesz a Na + visszatartása a testben és a vizelettel történő K + ürítés növekedése.

Irodalom

1. Ganong WF: Az Adrenal Medulla & Adrenal Cortex, 25. kiadás. New York, McGraw-Hill oktatás, 2016.
2. Guyton AC, JE hall: Adrenokortikális hormonok, az Orvosi élettan tankönyvében, 13. kiadás, AC Guyton, JE Hall (szerk.). Philadelphia, Elsevier Inc., 2016.
3. Lang F, Verrey F: Hormon, Physiologie des Menschen mit Pathophysiologie, 31. kiadás, RF Schmidt és munkatársai (szerk.). Heidelberg, Springer Medizin Verlag, 2010.
4. Voigt K: Endokrin rendszer, In: Physiologie, 6. kiadás; R Klinke és munkatársai (szerk.). Stuttgart, Georg Thieme Verlag, 2010.
5. Widmaier EP, Raph H és Strang KT: Női reproduktív élettan, Vander emberi élettanában: A test működésének mechanizmusai, 13. kiadás; EP Widmaier és munkatársai (szerk.). New York, McGraw-Hill, 2014.