Štruktúra steroidných hormónov, syntéza, mechanizmus účinku

Ten Steroidné hormóny Sú to látky vyrobené z vnútorných sekrétových žliaz a ktoré ukladajú priamo do obehového torrentu, čo ich vedie k tkanivám, kde uplatňujú svoje fyziologické účinky. Jeho generický názov odvodzuje zo skutočnosti, že vo svojej základnej štruktúre vlastní steroidné jadro.

Cholesterol je prekurzorová látka, z ktorej sú syntetizované všetky steroidné hormóny, ktoré sú zoskupené do progestácií (napríklad progesterón), estrogénov (stronation), androgény (testosterón), glukokortikoidov (kortizol), mineralocortikoidov (aldosterón) a vitamínu D). 

Porovnanie štruktúry steroidného hormónu (kortizol) s molekulou rovnakej chemickej povahy (vitamín D3) (zdroj: Pôvodný uploader bol Palladius v angličtine Wikipedia. [Verejná doména] cez Wikimedia Commons)

Aj keď rôzne steroidné hormóny prítomné medzi nimi sú molekulárne rozdiely, ktoré sú tie, ktoré poskytujú svoje rôzne funkčné vlastnosti, dá sa povedať, že majú základnú štruktúru, ktorá je pre nich spoločná a ktorá je predstavovaná cyklopentanoperhydrofenanténom 17 atómov uhlíka 17.

[TOC]

Steroidná štruktúra

Steroidy sú organické zlúčeniny s veľmi rozmanitou povahou, ktoré majú spoločné to, čo by sa dalo považovať za progenitorové jadro pozostávajúce z fúzie troch krúžkov šiestich atómov uhlíka (cyklohexan) a jedného z piatich atómov uhlíka (Cyclopentano).

Táto štruktúra je známa aj ako „cyklopentanoperhydrofenantreno“. Keďže sa krúžky vzájomne zjednotia, celkové atómy uhlíka, ktoré ho tvoria, je 17; Avšak najprirodzenejší steroid.

Schéma štyroch krúžkov cyclopentanoperehidrofenantreno cyropickej štruktúry (zdroj: Neurotokeker [verejná doména] prostredníctvom Wikimedia Commons)

Mnohé z prírodných steroidných zlúčenín má tiež jednu alebo viac skupín s alkoholovou funkciou, a preto dostávajú názov sterolov. Medzi nimi je cholesterol, ktorý má funkciu alkoholu v uhlíku 3 a laterálny uhľovodíkový reťazec 8 atómov uhlíka s uhlíkom 17; atómy, ktoré sú očíslované od 20 do 27.

Štruktúra steroidu. Modifikovaný obrázok Marcotolo/CC By-S (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/2.5)

Okrem týchto 17 uhlíkov môžu steroidné hormóny vlastniť vo svojej štruktúre 1, 2 alebo 4 z týchto atómov, takže sú rozpoznávané tri typy steroidov, konkrétne: C21, C19 a C18.

C21

C21, ako sú progesterón a adrenálne kortikosteroidy (glukokortikoid a mineralokortikoidy), sú odvodené od „pregnan“. To má 21 atómov uhlíka, pretože pri 17 základnom kruhu sa pridajú dve metylové skupiny uhlíkov 13 a 10 a dva uhlíky bočného reťazca pripevnené k C17, ktoré pôvodne v cholesterolu, to bolo 8 uhlíkov.

C19

C19 zodpovedá pohlavným hormónom s androgénnou aktivitou a odvodený od „Androstano“ (19 atómov uhlíka), čo je štruktúra, ktorá zostáva, keď pretekárstvo stratí dva uhlíky bočného reťazca C17, ktorý je nahradený hydroxyl alebo hydroxyl a ketonická skupina.

C18

Steroidy C18 sú ženské alebo estrogénové hormóny, ktoré sa syntetizujú hlavne u žien žien a ktorých významná charakteristika, vzhľadom na ďalšie dva typy steroidov, je neprítomnosť metylu prítomného v druhom uvedenom v rámci uhlíka v polohe 10.

Počas syntézy z cholesterolu sa vytvárajú enzymatické modifikácie, ktoré menia počet uhlíkov a podporujú dehydrogenáciu a hydroxilatáciu špecifických uhlíkov štruktúry.

Syntéza

Bunky produkujúce steroidné hormóny sa nachádzajú hlavne v kôre nadobličiek, kde glukokortikoidy, ako je kortizol, mineralokortikoidy, ako je aldosterón a mužské pohlavné hormóny, ako je dehydroepiandrosterón a androstenda.

Mužské sexuálne gonády sú zodpovedné za produkciu androgénov, ktoré zahŕňajú už spomínané hormóny a testosterón, zatiaľ čo folikuly vaječníkov, ktoré dosahujú dozrievanie, produkujú progesterón a estrogén.

Môže vám slúžiť: polovica mojich: Čo je, základ, príprava, použitia

Syntéza všetkých steroidných hormónov začína z cholesterolu. Táto molekula sa môže syntetizovať pomocou buniek produkujúcich steroidy, ale väčšinou tieto bunky získavajú z lipoproteínov s nízkou hustotou (LDL) prítomné v cirkulujúcej plazme.

Syntéza adrenálnych hormónov (zdroj: endokrinný lekár [CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/4.0)] Via Wikimedia Commons)

- Syntéza na úrovni kortexu nadobličiek

V kortexe nadobličiek sa vyznačujú tri vrstvy, známe zvonku ako glomerulárne, fascikulárne a retikulárne oblasti.

V glomerular sú to zásadne syntetizované mineralokortikoidy (aldosterón), vo fascikulárnych glukokortikoidoch, ako je kortikosterón a kortizol, a v retikulárnych androgénoch, ako sú dehydroepiadrosterón a androsteneteón.

Syntéza glukokortikoidov

Prvý krok v syntéze sa vyskytuje v mitochondriách a spočíva v pôsobení enzýmu nazývaného cholesterol demollase, patriaci k nadrodine cytochrómu P450 a tiež známym ako „p450scc“ alebo „CYP11A1“, čo podporuje elimináciu 6 z 6. Atómy uhlíka bočného reťazca pripevnené k C17.

Pri pôsobení demolázy sa cholesterol (27 atómov uhlíka) stáva pregnanolónom, ktorý je zlúčeninou s 21 atómami uhlíka a predstavuje prvý zo steroidov typu C21.

Pregnneenolón sa presunie do hladkého endoplazmatického retikula, kde pôsobením enzýmu 3p-hydroxiesteroidu dehydrogenázy.

Pôsobením 21p-hydroxylázy, tiež nazývanej „p450c21“ alebo „CYP21A2“, progesterón je hydroxyle v uhlíku 21 a transformuje sa na 11-dexikortikosterón, ktorý sa vracia do mitochondrií a na ktorý enzým 11p-hydroxylase („“ P450C11 ”alebo„ CYP11B1 “) prevody na kortikosterón.

Ďalšia línia syntézy vo fascikulárnej zóne a ktorá nekončí nie v kortikosteróne, ale v kortizolu, sa vyskytuje, keď je pregnanolón alebo progesterón hydroxylovaný v polohe 17 pomocou 17a-hydroxylázy („P450C17“ alebo „CYP17“) a prevedený na 17-hydroxipnenolonolón alebo 17-hydroxipRgesterone.

Rovnaký enzým už spomínaný, dehydrogenáza 3p-hydroxiesteroidov, ktorý premieňa pregnenolón na progesterón, tiež premieňa 17-hydroxipnenolón v 17-hydroxiprgesteroneone.

Posledne menované je postupne prenášané poslednými dvoma enzýmami cesty, ktorá produkuje kortikosterón (21p-hydroxyláza a 11p-hydroxyláza) na deoxyxicortizol a kortizol.

Glukokortikoidy

Hlavné glukokortikoidy produkované vo fascikulárnej zóne kôry nadobličiek sú kortikosterón a kortizol. Obe látky, ale najmä kortizol, vykazujú široké spektrum účinkov, ktoré ovplyvňujú metabolizmus, krv, obranu a hojenie rán, mineralizáciu kostí, tráviaci trakt, obehový systém a pľúca.

Pokiaľ ide o metabolizmus, kortizol stimuluje lipolýzu a uvoľňovanie mastných kyselín, ktoré sa môžu použiť v pečeni na tvorbu ketónových telies s nízkou hustotou (LDL); znižuje zber glukózy a lipogenézu v tukovom tkanive a zber a použitie glukózy vo svale.

Podporuje tiež katabolizmus proteínu v periférii: v konektorovom tkanive, svalovej a kostnej matrici, ktorá sa uvoľňuje aminokyseliny, ktoré sa môžu použiť v pečeni na syntézu plazmatických proteínov a pre glukoneogenézu. Ďalej stimuluje absorpciu črevnej glukózy zvýšením produkcie transportérov SGLT1.

Urýchliť absorpciu glukózy črevnej, zvýšenú produkciu pečene a znížené použitie tohto uhľohydrátu vo svalovom a tukovom tkanive uprednostňuje zvýšenie hladín glukózy v plazme v plazme.

Pokiaľ ide o krv, kortizol uprednostňuje koagulačný proces, stimuluje tvorbu neutrofilov a inhibuje tvorbu eozinofilov, bazofilov, monocytov a lymfocytov T t. Taktiež inhibuje oslobodenie zápalových mediátorov, ako sú prostaglandíny, interleukíny, lymfocíny, histamín a serotonín.

Môže vám slúžiť: Chemiorreceptor

Všeobecne sa dá povedať, že glukokortikoidy interferujú s imunitnou reakciou, takže sa môžu terapeuticky používať v prípadoch, keď je táto reakcia prehnaná alebo nevhodná, ako v prípade autoimunitných chorôb alebo v transplantácii orgánov na zníženie rejekcie na zníženie odmietnutia.

- Syntéza androgénu

Androgénna syntéza na úrovni kortexu nadobličiek je hlavne na úrovni retikulárnej zóny a zo 17-hydroxipregneolonu a 17-hydroxiprgesterón.

Rovnaký enzým 17α-hydroxyláza, ktorý produkuje dve čerstvo spomínané látky, má tiež 17,20 aktivitu LiaSA, ktorá potláča dva uhlíky bočného reťazca C17 a nahrádza ich keto skupinou (= O).

Táto posledná akcia znižuje počet uhlíkov a vytvára steroidy typu C19. Ak sa akcia vyskytne na 17-hydroxipnenolone, výsledkom je dehydroepiandrosterón; Ak naopak, postihnutá látka je hydroxiprgesterón, potom bude produktom Androstene.

Obe zlúčeniny sú súčasťou takzvaných 17-zosteroidov, pretože majú ketónovú skupinu v uhlíku 17.

3p-hydroxisteroid dehygenáza tiež premieňa dehydroepiandrosterón v androsténe.

Syntéza mineralokortikoidov (aldosterón)

Glomerulárna zóna chýba enzým 17α-hydroxyláza a nemôže syntetizovať 17-hydroxiesteroidné prekurzory kortizolu a pohlavných hormónov. Nemá ani 11p-hydroxylázu, ale enzým nazývaný aldosterónová synteáza, ktorá môže produkovať sekvenčne kortikosterón, 18-hydroxychorický a aldosterónový mineralocortikoid.

Mineralokortikoidy

Najdôležitejším mineralokortikoidom je syntetizovaný aldosterón v glomerulárnej oblasti kortexu nadobličiek, ale glukokortikoidy tiež vykazujú mineralokortikoidovú aktivitu.

Aldosterón mineralokortikoid aktivita je vyvinutá na úrovni tubulárneho epitelu distálnych telových kvapalín nefrónov.

- Syntéza mužských pohlavných steroidov v semenníkoch

Syntéza semenníkov androgénu sa vyskytuje na úrovni Leydigových buniek. Testosterón je hlavným androgénnym hormónom produkovaným v semenníkoch. Jeho syntéza znamená počiatočnú produkciu androstedeniona, ako už bolo opísané pre syntézu androgénov na úrovni kortexu nadobličiek.

Androsteneciona sa premieňa na testosterón pôsobením enzýmu 17β-hydroxiesteroidu dehydrogenázy, ktorá nahrádza ketónovú skupinu uhlíka 17 hydroxylovou skupinou (OH).

V niektorých tkanivách, ktoré slúžia ako cieľ pre testosterón, je to znížené o 5a-reduktázu na dihydrotestosterón s väčšou androgénnou silou.

- Syntéza ženských sexuálnych steroidov vo vaječníkoch

Táto syntéza sa vyskytuje cyklické sprevádzajúce zmeny, ktoré sa vyskytujú počas ženského sexuálneho cyklu. Syntéza sa vyskytuje vo folikule, že počas každého zrelý cyklu.

Estrogény sú syntetizované v zrnitých bunkách zrelého folikulu. Zrelý folikul má vo svojom teakoch bunky, ktoré produkujú androgény, ako je androstenediona a testosterón.

Tieto hormóny sa šíria do susedných granulóznych buniek, ktoré majú enzým aromatázy, vďaka ktorému sú stronácie (E1) a 17p-Sradiol (E2). Z oboch z nich je Striol syntetizovaný.

Akcie sexuálnych steroidov

Andogény a estrogény majú ako svoju hlavnú funkciu vývoj mužských a ženských sexuálnych postáv. Andogens majú anabolické účinky podporujúce syntézu štrukturálnych proteínov, zatiaľ čo estrogény uprednostňujú proces osifikácie.

Estrogény a progesterón uvoľnené počas ženského sexuálneho cyklu sú zamerané.

Môže vám slúžiť: Flora a fauna z Baja California Sur

Mechanizmus akcie

Ak potrebujete obnoviť pamäť o mechanizme hormónovej činnosti, odporúča sa vizualizovať nasledujúce video pred pokračovaním.

Mechanizmus pôsobenia steroidných hormónov je vo všetkých podobných. V prípade lipofilných zlúčenín sa rozpúšťajú bez problémov v lipidovej membráne a prenikajú do cytoplazmy svojich bielych krviniek, ktoré majú špecifické cytoplazmatické receptory pre hormón, na ktoré musia reagovať.

Akonáhle sa vytvorí komplex hormónového prijímača, prechádza cez jadrovú membránu a spája sa v genóme spôsobom transkripčného faktora s prvkom reakcie na hormón (HRE) alebo gén primárnej reakcie, ktorý môže regulovať Ostatné gény sekundárnej reakcie.

Konečným výsledkom je podpora transkriptu a syntéza RNA poslov, ktoré sa prekladajú do ribozómov hrubého endoplazmatického retikula, ktoré končia syntetizujúc hormónom indukované proteíny.

Aldosterón ako príklad

Molekula aldosterónu

Pôsobenie aldosterónu sa uplatňuje hlavne na úrovni konečnej časti distálnej trubice a v zberných kanáli, kde hormón podporuje reabsorpciu Na+ a sekréciu K+.

V luminálnej membráne hlavných tubulárnych buniek tejto oblasti sú epitelové kanály Na+ a K+ kanálov anglického typu (z angličtiny Renálny vonkajší medulárny draslík kanál).

Bazolaterálna membrána má čerpadlá Na+/K+ ATPASA, ktoré nepretržite berú Na+ z bunky do bazolaterálneho intersticiálneho priestoru a zavádzajú K+ do vnútra bunky. Táto aktivita udržuje intracelulárnu koncentráciu Na+ veľmi nízky a uprednostňuje vytvorenie koncentračného gradientu pre tento ión medzi svetlom tubulu a bunky.

Tento gradient umožňuje Na+ posunúť sa smerom k bunke cez epitelový kanál a ako na+ prechádza samostatne, pre každý ión, ktorý sa pohybuje, existuje nekompenzované negatívne zaťaženie, ktoré spôsobuje, že svetlo tubulu je negatívne vzhľadom na interstíciu. To znamená, že s negatívnym svetlom sa vytvára rozdiel s transepiteliálnym potenciálom.

Táto negativita svetla uprednostňuje výstup K+, ktorý sa pohybuje jeho väčšou koncentráciou v bunke a negativita svetla sa vylučuje smerom k svetlu tubulu, aby sa konečne vylučovala. Je to táto resorpčná aktivita Na+ a sekrécia K+, ktorá je regulovaná pôsobením aldosterónu.

Aldosterón prítomný v krvi a uvoľňovaný z glomerulárnej zóny v reakcii na pôsobenie angiotenzínu II alebo na hyperkalémiu, preniká do hlavných buniek a spája jeho intracitoplazmatický receptor.

Tento komplex dosahuje jadro a podporuje transkripciu génov, ktorých expresia skončí zvýšením syntézy a aktivity čerpadiel Na+/K+, epitelových kanálov Na+a ROMK kanálov K+, ako aj ďalších proteínov viac. Odpoveď, ktorá bude mať zadržiavanie Na+ v organizme a zvýšenie vylučovania moču K+.

Odkazy

1. Ganong WF: Cortex z adrenálnej medully a nadobličky, 25. vydanie. New York, McGraw-Hill Education, 2016.
2. Guyton AC, Hall JE: adrenokortikálne hormóny, v Učebnica lekárskej fyziológie , 13. Ed, AC Guyton, JE Hall (eds). Philadelphia, Elsevier Inc., 2016.
3. Lang F, Verrey F: hormón, v Physiologie des Menschen Mite patofysiologie, 31. ed, RF Schmidt a kol. (Eds). Heidelberg, Springer Medizin Verlag, 2010.
4. Voigt K: Endokrines System, In: Physiologie, 6. vydanie; R Klinke a kol. (Eds). Stuttgart, Georg Thieme Verlag, 2010.
5. Widmaier EP, RAPH H a Strang KT: ženská reprodukčná fyziológia, vo Vanderovej ľudskej fyziológii: Mechanizmy funkcie tela, 13. vydanie; EP Widmaier a kol. (Eds). New York, McGraw-Hill, 2014.