STEROID HORMONES: ISTRAKTURA, SYNTHESIS, MEKANISMO NG PAGKILOS - BIOLOGY - 2026

Ang mga steroid hormone ay mga sangkap na ginawa ng mga glandula ng endocrine at pinalabas nang diretso sa daloy ng sirkulasyon, na humahantong sa mga tisyu kung saan isinasagawa ang kanilang mga physiological effects. Ang pangkaraniwang pangalan nito ay nagmula sa katotohanang mayroon itong steroid na nucleus sa pangunahing istraktura nito.

Ang kolesterol ay ang paunang sangkap na kung saan ang lahat ng mga hormone ng steroid ay synthesized, na pinagsama sa progestagens (halimbawa progesterone), estrogens (estrone), androgens (testosterone), glucocorticoids (cortisol), mineralocorticoids (aldosteron) at bitamina D.

Paghahambing ng istraktura ng isang steroid na steroid (cortisol) na may isang molekula ng parehong kemikal na kalikasan (bitamina D3) (Pinagmulan: Ang orihinal na uploader ay Palladius sa Ingles Wikipedia. Via Wikimedia Commons)

Bagaman ang iba't ibang mga hormone ng steroid ay may mga pagkakaiba-iba ng molekular sa pagitan ng mga ito, na kung saan ay kung ano ang nagbibigay sa kanila ng kanilang iba't ibang mga pag-andar na pag-andar, masasabi na mayroon silang isang pangunahing istraktura na karaniwan sa kanila at na kinakatawan ng cyclopentaneperhydrophenanthrene ng 17 carbon atoms.

Istraktura ng mga steroid

Ang mga steroid ay mga organikong compound ng isang magkakaibang likas na likas na kung saan ay maaaring isaalang-alang na isang magulang na nucleus na binubuo ng pagsasanib ng tatlong singsing ng anim na carbon atoms (cyclohexanes) at isa sa limang mga carbon atoms (cyclopentane).

Ang istraktura na ito ay kilala rin bilang "cyclopentaneperhydrophenanthrene". Dahil ang mga singsing ay magkakaugnay na nauugnay, ang kabuuang bilang ng mga carbon atoms na bumubuo nito ay 17; gayunpaman, ang karamihan sa mga likas na steroid ay may mga pangkat na methyl sa mga carbons 13 at 10, na kumakatawan sa mga carbons 18 at 19, ayon sa pagkakabanggit.

Scheme ng apat na singsing na polycyclic na istraktura ng Cyclopentaneperhydrophenanthrene (Pinagmulan: NEUROtiker sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Marami sa mga likas na sangkap ng steroid na mayroon ding isa o higit pang mga grupo na may alkohol na pag-andar sa istruktura ng singsing at samakatuwid ay tinatawag na mga sterol. Kabilang sa mga ito ay ang kolesterol, na may pag-andar ng alkohol sa carbon 3 at isang gilid na hydrocarbon chain ng 8 carbon atoms na nakakabit sa carbon 17; atoms na binibilang mula 20 hanggang 27.

Istraktura ng isang steroid. Binago ang larawan mula sa MarcoTolo / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

Bilang karagdagan sa mga 17 na carbons, ang mga hormone ng steroid ay maaaring magkaroon ng 1, 2 o 4 na higit pa sa mga atom na ito sa kanilang istraktura, kung saan kinikilala ang tatlong uri ng mga steroid, lalo na: C21, C19 at C18.

C21

Ang mga C21, tulad ng progesterone at adrenal corticosteroids (glucocorticoids at mineralocorticoids), ay nagmula sa "pagbubuntis". Mayroon itong 21 carbon atoms dahil sa 17 ng pangunahing singsing ay idinagdag ang dalawa sa mga grupo ng methyl na may mga carbons 13 at 10, at dalawang mga carbons ng side chain na nakakabit sa C17 na orihinal na, sa kolesterol, ay 8 na carbon .

C19

Ang mga C19 ay tumutugma sa mga sex hormones na may androgenic na aktibidad at nagmula sa "androstane" (19 carbon atoms), na kung saan ay ang istraktura na nananatili kapag ang pagbubuntis ay nawawala ang dalawang karbula ng C17 side chain, na pinalitan ng isang hydroxyl o isang pangkat ng ketone.

C18

Ang mga C18 steroid ay mga babaeng hormone o estrogen na synthesized pangunahin sa mga babaeng gonads at na ang natatanging katangian, na may paggalang sa iba pang dalawang uri ng mga steroid, ay ang kawalan ng methyl na naroroon sa huli na nakakabit sa carbon sa posisyon 10.

Sa panahon ng synthesis mula sa kolesterol, ang mga pagbabago sa enzymatic ay ginawa na nagbabago sa bilang ng mga carbons at nagtataguyod ng mga dehydrogenations at hydroxylations ng mga tiyak na mga carbon na may istraktura.

Sintesis

Ang mga selula na gumagawa ng mga hormone na steroid ay matatagpuan lalo na sa cortex ng adrenal glandula, kung saan ang mga glucocorticoid tulad ng cortisol, mineralocorticoids tulad ng aldosteron, at mga male sex hormones tulad ng dehydroepiandrosterone at androstenedione ay ginawa.

Ang mga lalaki na sekswal na gonads ay responsable para sa paggawa ng mga androgen, kabilang ang mga hormon na nabanggit at testosterone, habang ang mga ovarian follicle na umaabot sa pagkahinog ay gumagawa ng progesterone at estrogens.

Ang synthesis ng lahat ng mga hormone ng steroid ay nagsisimula mula sa kolesterol. Ang molekulang ito ay maaaring synthesized ng mga cell na gumagawa ng mga hormone ng steroid, ngunit para sa karamihan ay nakuha ito ng mga cells na ito mula sa low-density lipoproteins (LDL) na naroroon sa nagpapalipat-lipat na plasma.

Sintesis ng adrenal hormones (Pinagmulan: Doktor ng Endocrine sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

- Sintesis sa antas ng adrenal cortex

Sa adrenal cortex, tatlong mga layer ay nakikilala, na kilala mula sa labas sa labas bilang glomerular, fascicular at reticular zone, ayon sa pagkakabanggit.

Sa glomerular, mineralocorticoids (aldosteron) ay higit sa lahat synthesized, sa fascicular glucocorticoids tulad ng corticosteron at cortisol, at sa reticular androgen tulad ng dehydroepiandrosterone at androstenedione.

Synthesis ng Glucocorticoid

Ang unang hakbang sa synthesis ay nangyayari sa mitochondria at binubuo ng pagkilos ng isang enzyme na tinatawag na kolesterol desmolase, na kabilang sa cytochrome P450 superfamily at kilala rin bilang "P450scc" o "CYP11A1", na nagtataguyod ng pag-alis ng 6 ng ang mga carbon atoms ng side chain na nakakabit sa C17.

Sa pagkilos ng desmolase, ang kolesterol (27 carbon atoms) ay na-convert sa pagbubuntis, na kung saan ay isang tambalan na may 21 na carbon atoms at kumakatawan sa una sa mga uri ng C21 na uri.

Ang pregnenolone ay gumagalaw sa makinis na endoplasmic reticulum, kung saan sa pamamagitan ng pagkilos ng enzyme na 3β-hydroxysteroid dehydrogenase ito ay sumasailalim ng dehydrogenation sa hydroxyl ng alkohol na pangkat ng carbon 3, at nagiging progesterone.

Sa pamamagitan ng pagkilos ng 21β-hydroxylase, na tinatawag ding "P450C21" o "CYP21A2", ang progesterone ay hydroxylated sa carbon 21 at binago sa 11-deoxycorticosteron, na bumalik sa mitochondria, at kung saan ang enzyme na 11β-hydroxylase ("" Ang P450C11 "o" CYP11B1 ") ay nag-convert sa corticosterone.

Ang isa pang linya ng synthesis sa fascicular zone at natapos na hindi sa corticosteron, ngunit sa cortisol, ay nangyayari kapag ang pagbubuntis o progesterone ay hydroxylated sa posisyon 17 sa pamamagitan ng 17α-hydroxylase ("P450C17" o "CYP17") at na-convert sa 17-hydroxypregnolone o 17-hydroxyprogesterone.

Ang parehong enzyme na nabanggit, 3β-hydroxysteroid dehydrogenase, na nag-convert ng pregnancyenolone sa progesterone, ay nagko-convert din ng 17-hydroxypregnolone sa 17-hydroxyprogesterone.

Ang huli ay sunud-sunod na dinala ng huling dalawang mga enzymes ng landas na gumagawa ng corticosterone (21β-hydroxylase at 11β-hydroxylase) sa deoxycortisol at cortisol, ayon sa pagkakabanggit.

Mga aksyon na Glucocorticoid

Ang pangunahing mga glucocorticoids na ginawa sa zona fascicular ng adrenal cortex ay corticosterone at cortisol. Ang parehong mga sangkap, ngunit lalo na ang cortisol, ay nagpapakita ng isang malawak na spectrum ng mga aksyon na nakakaapekto sa metabolismo, dugo, pagtatanggol at mga tugon sa pagpapagaling ng sugat, mineralization, buto ng digestive tract, system ng sirkulasyon, at mga baga.

Tungkol sa metabolismo, ang cortisol ay nagpapasigla sa lipolysis at sa pagpapakawala ng mga fatty acid na maaaring magamit sa atay para sa pagbuo ng mga ketone body at low-density protein (LDL); nababawasan ang pagtaas ng glucose at lipogenesis sa adipose tissue at pag-aat ng glucose at paggamit sa kalamnan.

Nagtataguyod din ito ng catabolismong protina sa periphery: sa nag-uugnay na tisyu, kalamnan at buto matrix, sa gayon ay naglalabas ng mga amino acid na maaaring magamit sa atay para sa synthesis ng mga protina ng plasma at para sa gluconeogenesis. Bukod dito ay pinasisigla ang pagsipsip ng glucose sa bituka sa pamamagitan ng pagdaragdag ng paggawa ng mga transportasyon ng SGLT1.

Pinabilis ang pagsipsip ng glucose sa bituka, nadagdagan ang hepatic production, at nabawasan ang paggamit ng karbohidrat na ito sa kalamnan at adipose tissue ay pinapaboran ang isang antas sa glucose ng plasma.

Tulad ng para sa dugo, ang cortisol ay pinapaboran ang proseso ng clotting, pinasisigla ang pagbuo ng neutrophil granulocytes at pinipigilan ang mga eosinophil, basophil, monocytes at T lymphocytes.Ito rin ang pumipigil sa pagpapakawala ng mga pamamaga ng pamamaga tulad ng mga prostaglandins, interleukins, lymphokines, histamine at serotonin.

Sa pangkalahatan, masasabi na ang mga glucocorticoids ay nakagambala sa tugon ng immune, samakatuwid maaari silang magamit nang therapeutically sa mga kaso kung saan ang tugon na ito ay pinalaking o hindi naaangkop, tulad ng sa kaso ng mga sakit na autoimmune o sa mga transplants ng organ upang mabawasan pagtanggi.

- synthesis ng Androgen

Ang synthesis ng Androgen sa antas ng adrenal cortex ay nangyayari sa pangunahin sa antas ng reticular zone at mula sa 17-hydroxypregnolone at 17-hydroxyprogesterone.

Ang parehong 17α-hydroxylase enzyme, na gumagawa ng dalawang sangkap na nabanggit, ay mayroon ding 17,20 na aktibidad ng lyase, na nag-aalis ng dalawang carbons ng C17 side chain at pinapalitan sila ng isang keto group (= O).

Ang huling pagkilos na ito ay binabawasan ang bilang ng mga carbon sa pamamagitan ng dalawa at gumagawa ng mga steroid ng uri ng C19. Kung ang aksyon ay nasa 17-hydroxypregnenolone, ang resulta ay dehydroepiandrosterone; Kung, sa kabaligtaran, ang apektadong sangkap ay hydroxyprogesterone, kung gayon ang produkto ay androstenedione.

Ang parehong mga compound ay bahagi ng tinatawag na 17-ketosteroids, dahil mayroon silang isang pangkat ng ketone sa carbon 17.

Ang 3β-hydroxysteroid dehydrogenase ay nagko-convert din ng dehydroepiandrosterone sa androstenedione, ngunit ang pinakasikat ay ang dating ay na-convert sa dehydroepiandrosterone sulfate ng isang sulphokinase, na naroroon halos eksklusibo sa reticular zone.

Synthesis ng Mineralocorticoids (Aldosteron)

Ang zona glomerularis ay kulang sa 17α-hydroxylase enzyme, at hindi ma-synthesize ang 17-hydroxysteroid precursors ng cortisol at sex hormones. Wala rin itong 11β-hydroxylase, ngunit mayroon itong isang enzyme na tinatawag na aldosterone synthetase na maaaring sunud-sunod na makagawa ng corticosteron, 18-hydroxycortic testosterone, at mineralocorticoid aldosteron.

Mga pagkilos ng mineralocorticoids

Ang pinakamahalagang mineralocorticoid ay aldosterone synthesized sa zona glomerularis ng adrenal cortex, ngunit ipinapakita din ng glucocorticoids ang aktibidad ng mineralocorticoid.

Ang aktibidad ng mineralocorticoid ng aldosteron ay bubuo sa antas ng tubular epithelium ng distal nephron, kung saan itinataguyod nito ang reabsorption ng sodium (Na +) at ang pagtatago ng potasa (K +), sa gayon nag-aambag sa pag-iingat ng mga antas ng mga ions na ito sa likido sa katawan.

- Sintesis ng mga male sex steroid sa mga testicle

Ang synticular androgen synthesis ay nangyayari sa antas ng mga selula ng Leydig. Ang testosterone ay ang pangunahing androgen hormone na ginawa sa mga pagsubok. Ang synthesis nito ay nagsasangkot sa paunang produksiyon ng androstenedione tulad ng naunang inilarawan para sa synthesis ng mga androgens sa antas ng adrenal cortex.

Ang Androstenedione ay na-convert sa testosterone sa pamamagitan ng pagkilos ng enzyme na 17β-hydroxysteroid dehydrogenase, na pinapalitan ang ketone group sa carbon 17 na may isang pangkat na hydroxyl (OH).

Sa ilang mga tisyu na nagsisilbing target para sa testosterone, nabawasan ito ng isang 5α-reductase upang dihydrotestosteron, na may higit na kapangyarihang androgeniko.

- Sintesis ng mga babaeng sex steroid sa mga ovary

Ang synt synthes na ito ay nangyayari sa sikolohikal na kasama ng mga pagbabagong nagaganap sa panahon ng babaeng sekswal na siklo. Ang synthesis ay nangyayari sa follicle na sa bawat pag-ikot ng mature upang palabasin ang isang ovum at pagkatapos ay makagawa ng kaukulang corpus luteum.

Ang mga estrogen ay synthesized sa mga butil-butil na selula ng mature follicle. Ang mature follicle ay may mga cell sa theca nito na gumagawa ng mga androgen tulad ng androstenedione at testosterone.

Ang mga hormone na ito ay nagkakalat sa mga kalapit na cell na granulosa, na nagtataglay ng aromatase enzyme na nagpalit sa kanila sa estrone (E1) at 17β-estradiol (E2). Mula sa pareho, ang estriol ay synthesized.

Mga aksyon ng sex steroid

Ang mga Androgens at estrogen ay may pangunahing tungkulin nila sa pagbuo ng mga kalalakihan at sekswal na katangian ayon sa pagkakabanggit. Ang mga Androgens ay may mga anabolic effects sa pamamagitan ng pagtaguyod ng synthesis ng mga istruktura ng istruktura, habang pinapaboran ng mga estrogen ang proseso ng ossification.

Ang estrogens at progesterone na inilabas sa panahon ng babaeng sekswal na ikot ay inilaan upang ihanda ang katawan ng babae para sa isang panghuling pagbubuntis bilang isang resulta ng pagpapabunga ng mature na itlog na inilabas sa panahon ng obulasyon.

Mekanismo ng pagkilos

Kung kailangan mong i-refresh ang iyong memorya tungkol sa mekanismo ng pagkilos ng mga hormone, inirerekumenda na panoorin ang sumusunod na video bago basahin ang karagdagang.

Ang mekanismo ng pagkilos ng mga hormone ng steroid ay medyo katulad sa lahat ng mga ito. Sa kaso ng mga lipophilic compound, natutunaw sila nang walang kahirapan sa lipid membrane at tumagos sa cytoplasm ng kanilang mga target na cell, na mayroong mga tukoy na cytoplasmic receptor para sa hormone na dapat nilang tumugon.

Kapag nabuo ang kumplikadong hormone-receptor complex, tumatawid ito sa nuclear lamad at nagbubuklod sa genome, sa paraang isang salin ng transkripsyon, na may elemento ng tugon sa hormon (HRE) o pangunahing gene ng pagtugon, na siya namang sa halip maaari itong ayusin ang iba pang mga tinatawag na pangalawang genes na tugon.

Ang resulta ay ang pagsulong ng transkripsyon at ang synthesis ng messenger RNAs na isinalin sa ribosom ng magaspang na endoplasmic reticulum na nagtatapos sa synthesizing ang mga protina na sapilitan ng hormone.

Ang Aldoster bilang isang halimbawa

Molekyul na molekula

Ang pagkilos ng aldosteron ay higit sa lahat ay isinagawa sa antas ng panghuling bahagi ng malalayong tubo at sa pagkolekta ng mga duct, kung saan ang hormon ay nagtataguyod ng Na + reabsorption at K + pagtatago.

Sa luminal lamad ng pangunahing mga tubular cells ng rehiyon na ito ay may mga epithelial Na + channel at K + na mga channel ng "ROMK" na uri (Renal Outer Medullary potassium Channel).

Ang basolateral lamad ay may Na + / K + ATPase na mga bomba na patuloy na gumuhit ng Na + mula sa cell papunta sa basolateral interstitial space at ipakilala ang K + sa cell. Ang aktibidad na ito ay nagpapanatili ng intracellular na konsentrasyon ng Na + napakababa at pinapaboran ang paglikha ng isang gradient ng konsentrasyon para sa ion na ito sa pagitan ng lumen ng tubule at ng cell.

Ang gradient na ito ay nagpapahintulot sa Na + na lumipat patungo sa cell sa pamamagitan ng epithelial canal, at dahil ang Na + ay pumasa sa nag-iisa, para sa bawat ion na gumagalaw, ang isang hindi nakagawiang negatibong singil ay nananatiling ginagawang negatibo ang lumen ng tubule na may kaugnayan sa interstitium. Iyon ay, ang isang malinaw na potensyal na pagkakaiba ay nilikha gamit ang negatibong ilaw.

Ang negatibasyong ito ng ilaw ay pinapaboran ang exit ng K + na, dahil sa mas mataas na konsentrasyon sa cell, at ang negatibiti ng ilaw ay nakatago patungo sa lumen ng tubule na sa wakas ay mapupuksa. Ito ang Na + reabsorption at K + pagtatago ng aktibidad na kinokontrol ng pagkilos ng aldosteron.

Ang Aldosteron na naroroon sa dugo at pinakawalan mula sa zona glomerularis bilang tugon sa pagkilos ng angiotensin II, o sa hyperkalemia, ay tumagos sa pangunahing mga cell at nagbubuklod sa kanyang intracytoplasmic receptor.

Naabot ng kumplikadong ito ang nucleus at nagtataguyod ng transkripsyon ng mga gene na ang pagpapahayag ay magtatapos sa pagtaas ng synthesis at aktibidad ng mga + Na + / K + pump, epithelial Na + channel at ROMK K + channel, pati na rin ang iba pang mga protina. Ang sagot na magkakaroon bilang isang pandaigdigang epekto ng pagpapanatili ng Na + sa katawan at pagtaas ng pag-ihi ng K + ihi.

Mga Sanggunian

1. Ganong WF: Ang Adrenal Medulla & Adrenal Cortex, ika-25 ed. New York, Edukasyon ng McGraw-Hill, 2016.
2. Guyton AC, Hall JE: Adrenocortical Hormones, sa Textbook of Medical Physiology, ika-13 ed, AC Guyton, JE Hall (eds). Philadelphia, Elsevier Inc., 2016.
3. Lang F, Verrey F: Hormone, sa Physiologie des Menschen mit Pathophysiologie, ika-31 ed, RF Schmidt et al (eds). Heidelberg, Springer Medizin Verlag, 2010.
4. Voigt K: Endokrines System, Sa: Physiologie, ika-6 ed; R Klinke et al (eds). Stuttgart, Georg Thieme Verlag, 2010.
5. Widmaier EP, Raph H at Strang KT: Babae Reproductive Physiology, sa Human Physiology ni Vander: Ang Mga Mekanismo ng Pag-andar ng Katawan, ika-13 ed; EP Widmaier et al (eds). New York, McGraw-Hill, 2014.