Биосинтез стероидных гормонов надпочечников. Стероидные гормоны

Наиболее важные для практики сексопатолога гормоны, осуществляющие непосредственную регуляцию половых функций, по химической природе относятся к группам: 1) белково-пептидных гормонов (рилизинг-гормоны гипоталамуса, стимулирующие выделение тропных гормонов передней доли гипофиза, а также большая часть этих гормонов - АКТГ, фолликулостимулирующий, лютеинизирующий, гормон роста и др.); 2) стероидных гормонов [вырабатываются в надпочечниках, яичках, яичниках и плаценте; это мужские половые гормоны (андрогены), женские половые гормоны (эстрогены и прогестины) и гормоны, выделяемые корой надпочечников (кортикостероиды)].

Все стероидные гормоны берут начало от углеводорода стерана, структурной основой которого является циклопентанпергидрофенантреновое ядро (рис. 15), образованное четырьмя соединенными между собой углеродными кольцами (А, В, С, D): три кольца состоят из 6, а четвертое - из 5 углеродных атомов.

Молекула циклопентанпергидрофенантрена содержит 17 атомов углерода; к стерану часто присоединяется различной длины боковая цепь, атомы углерода которой обозначаются цифрами, начиная с 18. Стероидные гормоны разделяются на три группы:

1. Эстран , образуемый путем присоединения к стерану метильной группы СН3, является материнским соединением для всех эстрогенных гормонов, в состав которых входят 18 атомов углерода,- группа С 18 (рис. 16).

Рис. 16. Три основных (материнских) соединения: эстран (18 атомов углерода), из которого образуются эстрогены; андростан (19 атомов углерода), на основе которого образуются андрогены; группа C 21 (21 атом углерода) - основа образования кортикоидов и гестагенов

2. Андростан , образуемый путем присоединения к стерану двух метильных групп, является материнским соединением для андрогенов (C 19 , рис. 16).

3. Группа с 21 атомом углерода (C 21), к которой относятся гестагены (прогестероновые соединения), а также кортикоиды. Они содержат две метильные группы (CH 3), а к 17-му атому углерода присоединена этильная группа CH 2 - CH 3 (см. рис. 16).

Обычно символ CH 3 , в частности у 10-го и 13-го атомов углерода, для упрощения не пишут, а обозначают лишь связь в виде черточки, направленной вверх.

Если в молекуле нет двойных связей, то название соединения имеет окончание "ан" (например, эстран, андростан и т. д.). Если в молекуле имеется двойная связь, то название приобретает окончание "ен" (при двух двойных связях - "диен", при трех - "триен"). Двойные связи также могут обозначаться Δ (при этом около буквы пишут цифры порядковый номер атома углерода, от которого начинается двойная связь).

Если водород, связанный с одним из атомов углерода, замещен кислородом с образованием гидроксильной (или алкогольной) группы, то название гормона оканчивается на "ол" (обозначает наличие группы ОН). При двух группах ОН окончание изменяется на "диол", при трех - на "триол". Если стероидные соединения содержат кетоновую группу С = О, то название оканчивается на "он" (при двух кетоновых группах - "дион", при трех - "трион").

Кроме названных обозначений пользуются и другими: "дезокси" - когда первичная молекула утратила атом кислорода, "дегидро" - когда молекула утратила два атома водорода.

Наконец, в номенклатуре стероидных гормонов встречаются приставки "гидрокси" или "окси", которые обозначают, что атом водорода в молекуле замещен группой ОН. Приставка "кето" также обозначает, что вместо водорода к одному из углеродов присоединен кислород (С = О), иначе ту же группу можно обозначать окончанием "он".

Биосинтез стероидов в организме осуществляется главным образом семенниками, корой надпочечников и яичниками при участии печени. Образование эстрогенов в организме происходит в основном из андрогенов (рис. 17). При этом вызывающая ароматизацию ферментная система, способная превращать андростендиол и тестостерон соответственно в эстрон и эстрадиол, распространена во многих тканях и органах (например, в жировой ткани, лимбических структурах, гипоталамусе, плаценте, волосах). Столь широкая представленность ферментной системы, обеспечивающей образование "женских" половых гормонов путем превращения андрогенов в эстрогены (наряду с выработкой последних в яичниках), создает для организма ряд преимуществ: при этом механизме гормон поступает в клетку-мишень в активном состоянии (будучи защищен от инактивирующего действия белков плазмы), и биологические ответы в клетках-мишенях получают возможность быть опосредованными внутриклеточными эстрогенами, подтверждением чему служат феномен импринтинга ферментов и рост волос на определенных участках тела.

Отмечена общность ранних этапов синтеза андрогенов в семенниках, яичниках и коре надпочечников. Однако, несмотря на то что в целом биосинтез стероидов одинаков во всех тканях и органах, соотношение активности разных ферментов обусловливает различные относительные количества и вид секретируемых гормонов. В интерстициальных клетках семенников, например, низка активность ферментных систем, обеспечивающих ароматизацию, и поэтому данная ткань в основном продуцирует андростендион и тестостерон. При патологии, когда процессы ароматизации усиливаются, например в случае опухолей мужских половых желез, соответственно повышаются синтез и экскреция эстрогенов [Старкова Н. Т., 1973].

В крови V. spermatica у взрослых мужчин были определены тестостерон, андростендион и дегидроэпи-андростерон в концентрации соответственно 47,9; 2,9 и 4,5 мкг/100 мл плазмы. В среднем яички секретируют тестостерон около 6,9 мг/сут, а кора надпочечников выделяет в больших количествах Дигидроэпиандростерон и андростендион. В тканях органов-мишеней концентрация этих гормонов выше, чем в плазме крови (так, тестостерон в больших количествах накапливается в предстательной железе и семенных пузырьках). Накопление стероидных гормонов "в клетках-мишенях не означает, что существует какой-то особый механизм переноса их к этим клеткам: достаточно, чтобы молекулы задерживались в них. В остальных клетках тела гормон проходит через плазматическую мембрану в обоих направлениях, и его концентрация в клетке поэтому оказывается не выше, чем в крови. В тканях органов-мишеней молекулы гормона продолжают диффундировать в клетки, но лишь немногие из них выходят обратно, так что внутриклеточная концентрация их возрастает.

Секреция тестостерона у мужчин резко возрастает в период полового созревания (пубертатный период развития) и поддерживается на среднем уровне вплоть до глубокой старости. Наряду с этим, однако, даже у здоровых людей наблюдаются циклические колебания в интенсивности секреции тестостерона с периодом от 8 до 30 дней и амплитудой от 14 до 42% . Основным путем транспорта половых гормонов является кровь, хотя лимфе тоже принадлежит существенная роль в этом процессе, особенно в распространении гормонов внутри самих половых желез.

Из "мужских" половых гормонов (андрогенов) наиболее активен тестостерон. Другие натуральные андрогены (андростендион, андростерон) в 6-10 раз менее активны, чем тестостерон, а дегидроэпиандростерон и эпитестостерон - в 25-50 раз.

Мехаизм действия стероидных гормонов связан с регуляцией процессов биосинтеза белков-ферментов на уровне генов. Так, например, тестостерон, поступающий из крови в клетки, связывается специфическими белками-рецепторами, подвергается ферментной трансформации с образованием активной формы - дигидротесто-стерона, стимулирующего процесс репликации ДНК, передачи генетической информации с ДНК на РНК и биосинтез белков на рибосомах. Это вызывает усиление метаболизма в клетках органов- мишеней и в конечном счете проявляется анаболическим эффектом.

Период циркуляции половых гормонов в крови невелик, исчезновение их из крови проходит два этапа. Полупериод циркуляции в крови на первом этапе составляет 5-20 мин, а затем увеличивается до 2,5-3 ч. Выходу гормонов из крови в значительной степени способствует их поглощение тканями, где происходит их интенсивный метаболизм. Так, значительное количество стероидных гормонов диффундирует из крови в жировую ткань: она служит своего рода депо для половых гормонов, особенно для прогестерона.

Тестостерон подвергается в организме инактивации путем окисления группы ОН, связанной с 17-м атомом углерода, или путем редукции кетоновой группы, связанной с углеродом-3, до гидроксильной группы. При этом исчезает также двойная связь в кольце А (см. рис. 15). Тестостерон, образовавшийся в семенниках, превращается в малоактивные или совершенно неактивные стероидные соединения группы 17-кетостероидов (17-КС), которые выводятся из организма с мочой. Главными метаболитами тестикулярного тестостерона являются этиохоланолон, андростерон и эпиандростерон. Тестостерон, образовавшийся в коре надпочечников, превращается в дегидроэпиандростерон (рис. 18). Метаболиты тестикулярного происхождения (фракция α) составляют около 1 / 3 , надпочечникового (фракция β) - около 2 / 3 общего количества 17-КС, содержащихся в моче. Метаболизм тестостерона во многом зависит от функции печени. При циррозе печени андрогенные препараты, производные тестостерона, принимаемые внутрь, полностью не инактивируются, а преобразуются в эстрогены. Эндогенный тестостерон в подобных случаях также гораздо легче превращается в эстрогены, что обусловливает развитие гинекомастии у больных с недостаточностью печени или у лиц, истощенных длительным заболеванием.

Биосинтез стероидных гормонов идет из холестерина. Холестерин синтезируется из ацетил-КоА.

Большая часть холестерина в эндокринных клетках содержится в составе липидных капель, локализированных в цитоплазме, в форме эфиров с жирными кислотами.

Этапы синтеза стероидных гормонов.

1. Вначале происходит освобождение холестерина из липидных капель и переход его в митохондрии, где неэстерифицированный холестерин образует комплексы с белками внутренней митохондриальной ммбраны.
2. Образование ключевого предшественника гормонов – прегненолона, покидающего митохондрии.
3. Образование прогестерона. Процесс идет в микросомах клетки.

Из прогестерона образуются 2 ветви: кортикостероиды и андрогены. Кортикостероиды дают минералокортикоиды и глюкокортикоиды, а андрогены дают начало эстрогенам.

Транспорт гормонов.

Гормоны циркулируют в крови в нескольких формах:

1. В свободном виде (в виде водного раствора)
2. В форме комплексов со специфическими белками плазмы
3. В форме неспецифических комплексов с плазменными белками
4. В форме неспецифических комплексов с форменными элементами крови.

Этот механизм связывания гормонов обеспечивает стабильный уровень гормонов и механизм депонирования гормонов, что ограничивает поступление гормонов из крови в ткани.

Специфические транспортные белки плазмы крови.

1. Транскортин, или кортикостероидсвязывающий глобулин (КСГ).
2. Секс-стероидсвязывающий глобулин (ССГ).
3. Тироксинсвязывающий глобулин (ТСГ).
4. Инсулинсвязывающий белок.

Неспецифические белки.

1. Орозомукоид – связывает различные стероидные гормоны.
2. Сывороточный альбумин – различные гормоны.
3. Трансферин
4. Трипсин
5. -глобулины

Физиологическая роль связывания гормонов в крови.

Комплексирование гормонов с белками крови, и прежде всего специфическими, играет буферно-резервирующую роль по отношению к гормонам, регулируя поступление их из крови в ткани.

Особое значение приобретает специфическое связывание гормонов при беременности, когда концентрация гормонов увеличивается в несколько раз. В этих условиях связывание гормонов выполняет защитную функцию, предохраняя организм матери и плода от избытка гормонов и поддерживая оптимальный гормональный баланс в системе мать-плод. Белки, связывающие гормоны, ограничивают движение гормонов через плаценту.

Предполагается, что некоторые формы патологии эндокринной системы могут быть первично обусловлены нарушениями в связывании гормонов специфическими транспортными белками. Некоторые формы гиперкортицизма (избыток свободных глюкокортикоидов вследствие пониженной концентрации транскортина), диабета (повышенное связывание инсулина специфическими белками).

Периферический метаболизм гормонов.

Активация

Тетрайодтиронин трийодтиронин

Примеры активации: Превращение эстрона в эстрадиол

Тироксина в трийодтиронин,

Ангиотензина I в ангиотензин II .

Примеры реактивации: Переход кортизона в кортизол,

Восстановление структуры тестостерона в эстрадиол.

Виды метаболизма:

1. Возможен катаболизм гормонов, их инактивация.
2. Реактивация – Щитовидная железа вырабатывает тетраиодтиронин (тироксин), который теряя йод превращается в трийодтиронин, концентрация которого в кровотоке меньше, но биологическая активность больше.
3. Возникновение молекул с иной гормональной активностью. Андрогены могут превращаться в эстрогены.
4. Активация – ангиотензин I в ангиотензин II

Метаболизм стероидных гормонов.

Протекает без расщепления стероидного скелета и сводится к восстановлению двойной связи в кольце А; окисления – восстановления кислородных групп; гидроксилирования углеродных атомов.

Метаболизм андрогенов.

Для метаболизма секретируемых андрогенов характерна серия реакций активации на периферии. В основе активации лежат реакции восстановления, гидроксилирования.

Метаболизм эстрогенов.

Метаболизм сводится к реакциям гидроксилирования, метилирования углеродных атомов, окислению и восстановлению кислородной функции у 17С.

Пути экскреции гормонов и их метаболитов.

Небольшая доля гормонов экскретируется в неизменном виде. Плохо растворимые в воде метаболиты стероидных гормонов экскретируются в форме глюкуронидов, сульфатов и других эфиров, обладающих высокой водорастворимостью.

Метаболиты аминокислотных гормонов хорошо растворимы в воде и экскретируются главным образом в свободном виде и лишь небольшая часть выделяется в составе парных соединений с кислотами.

Метаболиты белково-пептидных гормонов выводятся преимущественно в форме свободных аминокислот, их солей и небольших пептидов.

Гормональные метаболиты экскретируются с мочой и желчью. Некоторая часть метаболитов выводится из организма с потом и слюной.

Большинство гормонов и их метаболитов выводится из организма почти полностью через 48-72 часа, причем 80-90% попавшего в кровь гормоны выводится уже в первые сутки. Исключение составляют тиреоидные гормоны, аккумулируемые в организме в течение ряда суток в форме тироксина.

Общим предшественником стероидных гормонов является холестерин . Углеродный скелет холестерина включает 27 атомов углерода и состоит из 4 конденсированных колец. Четвёртое кольцо имеет длинную боковую цепь. Существует общепринятая система наименования циклов и нумерации углеродных атомов в молекулах стероидов (см. ).

Холестерин, необходимый для синтеза стероидных гормонов, поступает из разных источников в гормонсинтезирующие клетки желез в составе липопротеинов низкой плотности (ЛНП) (см. ) или синтезируется в клетках из ацетил-СоА (см. ). Избыток холестерина откладывается в липидных каплях в виде эфиров жирных кислот. Запасной холестерин вновь быстро мобилизуется за счёт гидролиза.

Ферментативные реакции . Отдельные стадии биосинтеза стероидных гормонов катализируются высокоспецифичными ферментами. Ферментативные реакции подразделяются на следующие подтипы:

- гидроксилирование (см. ): a, f, g, h, i, k, I, p
- дегидрирование : b, d, m
- изомеризация : c
- гидрирование : o
- расщепление : a, e, n
- ароматизация : q.

На схеме приведён биосинтез трёх стероидов: холестерина (1), прогестерона (2) и андростендиона (3; промежуточного продукта биосинтеза тестостерона), в котором принимают участие ферменты указанных типов ферментативных реакций.

Путь биосинтеза . Биосинтез каждого гормона состоит из множества последовательных ферментативных реакций. В качестве примера рассмотрим биосинтез прогестерона. Биосинтез начинается с расщепления боковой цепи холестерина между C-20 и C-22 (а). Стероидное соединение с укороченной боковой цепью носит название прегненолон. Последующие стадии, окисление гидроксигруппы при C-3 (b) и сдвиг двойной связи от C-5 к C-4 (c) приводят к образованию прогестерона.

Приведённые на схеме стероиды объединены в подгруппы по числу углеродных атомов. Холестерин и кальцитриол являются C 27 -стероидами . Соединения с укороченной на 6 атомов углерода боковой цепью, прогестерон , кортизол и альдостерон , составляют группу C 21 -стероидов . В ходе биосинтеза тестостерон полностью утрачивает боковую цепь и поэтому его относят к C 19 -стероидам . При биосинтезе эстрадиола на стадии образования ароматического цикла теряется ангулярная метильная группа и, следовательно, эстрадиол является C 18 -cтероидом .

В процессе биосинтеза кальцитриол подвергается фотохимической реакции раскрытия кольца B. Поэтому его относят к «секостероидам ». Однако по своим биохимическим свойствам он является типичным стероидным гормоном.

Стероидные гормоны - это особая группа активных веществ, которые регулируют процессы жизнедеятельности у человека и животных. У всех позвоночных. Синтез этих гормонов взаимосвязан. Поэтому можно воздействовать на синтез нескольких гормонов одновременно. Стероидные гормоны имеют важное значение для человеческого организма.

Средства гормонов коры надпочечников (или кортикостероидные гормоны)

Минералокортикостероиды - это горморы, влияющие на обмен минералов (в основном натрия и калия). При избыточном количестве минералокортикостероидов в человеческом организме могут развиться отеки, повышенное давление артериальное, гипокалиемия. При недостатке этих гормонов может увеличиться выделение воды и натрия из организма почками, вследствие чего развивается

Глюкокортикоиды - это вещества высоколипофильные, легко проникающие через мембрану клетки, после чего в в цитоплазме связываются с особыми рецепторами - глюкокортикоидными. Образовавшийся комплекс внедряется в ядро клетки, где глюкокортикоиды начинают влиять на выделение различных генов, тем самым стимулируя образование определенных белков. Этот вид гормонов повышает уровень глюкозы в кровеносном русле, вызывает перераспределение жира (увеличение жировой складки на шее, лице, груди, верхней части спины и животе, на конечностях жировой слой становится меньше), усиливает действие адреналина, способствует распаду белков и угнетает их синтез (это действие называется катаболическим), может оказывать среднее минералокортикоидное воздействие. Стероидные гормоны глюкокортикостероиды чаще всего применяют в качестве иммуносупрессивных, противошоковых, противовоспалительных и противоаллергических средств. У глюкокортикостероидов есть ряд побочных эффектов. Это остеопороз, нарушения в строении слизистой желудка, снижение иммунитета, гипергликемия, отеки, глюкозурия (так называемый повышение АД, катаракта задняя субкапсулярная, нарушение метаболизма жиров, уменьшение массы мышц конечностей, расстройства нервной деятельности (паранойа, депрессии, эйфория). Помимо того, эти гормоны способствуют повышению аппетита, внутричерепного и внутриглазного давления, снижению количества эозинофилов и лимфоцитов в крови, повышают количество нейтрофилов и нарушают процесс роста детского организма.

Половые гармоны бывают женские и мужские. Женские вырабатываются в яичниках. Бывают гестагенные и эстрогенные гормоны. Существуют и лекарственные средства, соответствующие им.

Эстрогенные лекарственные препараты применяют в качестве заместительной терапии при нарушениях менструации, гормонов, бесплодии. Назначают обычно в сочетании с гестагенными.

Гестагенные лекарственные препараты снижают возбудимость маточного миометрия (мышечного слоя) во время вынашивая ребенка. По этой причине они применяются при начинающихся и угрожающих выкидышах. Истинный гестагенный гормон - Его медикамент называется также. Этот гормон входит в состав противозачаточных средств, которые надо принимать внутрь. Гестагены имеют ряд побочных эффектов: увеличение веса, акне, задержка жидкости в человеческом организме, депрессии, бессоница, нарушение менструации, гирсутизм.

Мужские половые гормоны - это стероидные гормоны, образующиеся в семенниках. Их препараты называются андрогенными. Главный половой - это тестостерон. В качестве лекарственных средств используется его синтетический аналог - и метилтестостерон. Андрогенные препараты назначают при импотенции, недостаточном развитии половом, при раке железы молочной.

Текст: Ольга Ким

Многие при словосочетании «стероидные гормоны» подразумевают «стероиды» (хотя второе понятие шире). Однако в любом случае тем, кто следит за собой и своей фигурой, стоит познакомиться со стероидами поближе, ведь они отвечают в том числе и за снижение веса.

Стероидные гормоны: почему они важны для организма?

Гормоны стероидные - образ скорее собирательный. К ним относятся эстрогены и андрогены, кортикостероиды (кортикоиды), вырабатываемые исключительно в коре надпочечников, подразделяются на глюкокортикоидные гормоны (кортизон, кортикостерон, кортизол и т.д) и минералокортикоидные гормоны (альдостерон, дезоксикортикостерон). Глюкокортикоиды оказывают влияние на обмен углеводов, жиров, белков и нуклеиновых кислот. Основная их функция - снижение веса за счет вывода вредных веществ с мочой. Минералкортикоиды стимулируют регуляцию водно-солевого обмена, слюнных и потовых желез.

Женские половые гормоны (эстрогены) вырабатываются яичниками, они отвечают за менструальный цикл, способствуют вынашиванию плода и удачным родам. Также эстрогены , как стероидные гормоны, формируют жировые клетки в организме, распределяют их в области груди, ягодиц, бедер и коленей, создавая женский силуэт. Также от них зависит обмен кальция, увлажнение кожи и функционирование сальных желез.

Андрогены образуются у женщин в меньшей мере, нежели у мужчин. В период полового созревания именно андрогены, как стероидные гормоны, формируют половые органы, влияют на лобковое и подмышечное оволосение, способствуют росту костей. У женщин эти гормоны вырабатываются всю жизнь и поддерживают нормальную работу матки и яичников.

Стероидные гормоны: чем страшен из переизбыток или недостаток?

При повышенном содержании кортикостероидов проявляется повышенный аппетит, как следствие - ожирение, такие заболевания как гипергликемия, сахарный диабет, остеопороз, миопатия, аритмия, васкулит, язва желудка. Также может проявиться угревая сыпь, мочекаменная болезнь, отеки и нарушение менструального цикла. При недостатке кортикостероидов в организме нарушается работа надпочечников, что может привести к надпочечной недостаточности.

Эстрогены, женские половые гормоны, также могут вырабатываться со сбоями. Если уровень эстрогенов превышает норму, у женщин может нарушиться менструальный цикл, появиться боли и уплотнения в молочных железах, может часто меняться настроение и резко «скакать» вес.

Когда женщине не хватает эстрогенов, то нарушается водообменный процесс в организме. Вследствие чего кожа становится сухой и безжизненной, появляются угри, морщины и целлюлит. Также недостаток эстрогенов приводит к недержанию мочи и сухости вагины. Также от этого страдают кости - они становятся слабыми и хрупкими.

К таким стероидным гормонам, как андрогены, женский организм относится особенно чувствительно. На переизбыток этих гормонов организм отвечает подавлением женских половых гормонов, замедляет развитие яйцеклетки и матки. Также у женщин начинают появляться ярко выраженные «мужские» признаки - оволосение, понижение голоса, может прекратиться менструация. Когда андрогенов не хватает, это ведет к частым депрессиям, снижению либидо, излишней эмоциональности, внезапным приливам жара.

Стероидные гормоны, в основном, применяют спортсмены для увеличения мышечной массы и выносливости. Чаще всего, это касается как раз мужских половых гормонов - андрогенов. Поэтому у женщин-спортсменок наблюдается «мужская» фигура, почти полное отсутствие груди и низкий голос. Применение стероидных гормонов в наше время приравнивается к допингу. Тем не менее, они активно используются спортсменами, но только под наблюдением врача. Ведь при передозировке гормоны могут разрушить не только спортивную карьеру, но и загубить здоровье в принципе.