Steroidy, sterydy są to organiczne związki chemiczne, lipidy, których wspólną cechą jest występowanie w ich cząsteczkach szkieletu węglowego w formie czterech sprzężonych pierścieni. W tkankach roślin i zwierząt wykryto jak dotąd istnienie kilkuset różnych steroidów, które pełnią w ich organizmach rozmaite funkcje. W fizjologii i medycynie najważniejszymi steroidami są cholesterol i jego pochodne oraz hormony sterydowe.

Wybrane grupy steroidów w zależności od budowy:

♦ pochodne estranu, na przykład estradiol, estron stanowiące żeńskie hormony płciowe

♦ pochodne androstanu, na przykład testosteron i androsteron, stanowiące męskie hormony płciowe

♦ pochodne pregnanu, na przykład aldosteron, kortekson, kortykosteron i kortyzon, będące przedstawicielami hormonów kory nadnerczy oraz progesteron − hormon wydzielany m.in. w przebiegu cyklu miesiączkowego kobiety i w czasie ciąży

♦ pochodne cholanu, na przykład kwas cholanowy i kwasy cholowe − substancje obecne w żółci

♦ pochodne cholestanu, na przykład cholesterol, stigmasterol, ergosterol.

Wybrane grupy steroidów w zależności od funkcji i zastosowań

♦ sterole (na przykład cholesterol) − obecne we krwi i błonach komórkowych

♦ hormony płciowe − sterujące zachowaniami seksualnymi

♦ kortykosteroidy − sterujące metabolizmem, równowagą elektrolityczną

♦ sterydy anaboliczne − grupa sterydów, mających zdolność sterowania anabolizmem organizmu i wykorzystywanych w dopingu wydolnościowym (niedozwolonych w sporcie)

♦ prohormony − syntetyczne sterydy anaboliczne legalnie dostępne w USA jako suplementy diety dla kulturystów do czasu nowelizacji prawa w roku 2004. Obecnie zastąpione legalnymi sterolami i innymi związkami pochodzenia roślinnego.

Rysunek 1: Steran z pokazanym oznaczeniem pierścieni i numeracją atomów

Sterydy zawierają wspólny wielopierścieniowy element strukturalny zwany steranem, czyli cyklopentanoperhydrofenantrenem. Steran zawiera cztery połączone ze sobą pierścienie, które oznacza się literami A, B, C, D. Do pierścieni steranu przyłączone są podstawniki metylowe. We wszystkich sterydach naturalnych, z wyjątkiem glikozydów nasercowych, pierścienie B i C oraz C i D są połączone ze sobą w pozycji trans, natomiast połączenie między pierścieniami A i B może być różne.

Rysunek 2: 3-beta-hydroksy-10,13-dimetylosteran

Rysunek 3: 3-alfa-hydroksy-10,13-dimetylosteran

Położenie podstawnika w pozycji β, czyli ponad płaszczyzną wyznaczoną przez cztery pierścienie steranu, przedstawia się linią ciągłą. Wówczas ma on położenie cis w stosunku do grupy metylowej przy C10, jak na przykład w 3- β-hydroksy-10,13-dimetylosteranie. Położenie podstawnika w pozycji α, czyli pod płaszczyzną wyznaczoną przez cztery pierścienie steranu, przedstawia się linią przerywaną lub kropkowaną. Wówczas ma on położenie trans w stosunku do grupy metylowej przy C10, jak np. w 3- α -hydroksy-10,13-dimetylosteranie.

Rysunek 4: wodór 5-beta konformacja cis pierścienia A i B

Rysunek 5: wodór 5-alfa konformacja trans pierścieni A i B

W przypadku, gdy atom wodoru przy C5 (miejscu połączenia pierścieni A i B) jest w położeniu α to pierścienie A i B sterydu łączą się w konformacji trans. Jeśli natomiast wodór jest w położeniu β, to pierścienie łączą się w konformacji cis. Konformacja cis pierścieni A i B jest charakterystyczna dla soli kwasów żółciowych, a trans dla tych hormonów steroidowych, które mają atom wodoru przy C5. Jeżeli brak atomu wodoru przy C5 (gdy jest wiązanie podwójne), wówczas w tym steroidzie nie występuje izomeria połączenia pierścieni A i B, jak na przykład w cholesterolu. Biologicznie ważnymi sterydami są sterole, kwasy żółciowe i hormony steroidowe. Różnice strukturalne między nimi dotyczą podstawników i położenia wiązań podwójnych. Wiele sterydów posiada grupę hydroksylową lub ketonową przy C3 i łańcuch węglowodorowy lub jego tlenową pochodną przy C17, poza grupami metylowymi. Wiązania podwójne najczęściej występują przy C4 lub C5 i dodatkowo przy C7.

Sterole alkohole będące pochodnymi steroidów, występujące powszechnie u roślin (fitosterol), grzybów (ergasterol) i zwierząt (cholesterol). Powstają poprzez formalne podstawienie atomu węgla w pozycji 3 w szkielecie steroidu przez grupę hydroksylową. Do steroli należy większość steroidów. Ze względu na pochodzenie steroli można je podzielić na:

● fitosterole - są to sterole pochodzenia roślinnego; do tej grupy należą między innymi
β-sitosterol, stigmasterol, kampesterol

● zoosterole - są to sterole pochodzenia zwierzęcego; do nich należy między innymi cholesterol, cholestanol, koprostanol, lanosterol, a także wiele hormonów zwierzęcych

● mikosterole - są to sterole wyodrębniane z grzybów, należy do nich między innymi ergosterol

● sterole syntetyczne - są to sterole produkowane sztucznie, nie występujące w naturze; należą do nich prawie wszystkie leki antykoncepcyjne i anaboliki.

Rysunek 6: Cholesterol

Najważniejszy sterol zwierzęcy to cholesterol, który może mieć pochodzenie egzogenne (z pokarmu) lub endogenne, ponieważ jest syntetyzowany głównie w wątrobie. W płynach ustrojowych transportowany jest w lipoproteinach. Występuje we wszystkich komórkach zwierzęcych jako składnik błon biologicznych, z wyjątkiem błon mitochondrialnych, natomiast w cytoplazmie obecny jest w postaci estrów cholesterolu z kwasami tłuszczowymi. Najbogatsze w cholesterol są nadnercza i mózg. Stwierdza się go również w osłonkach mielinowych. Nadmiar cholesterolu staje się szkodliwy dla organizmu, ponieważ przyspiesza rozwój zmian miażdżycowych w naczyniach krwionośnych. W hipercholesterolemii (wysoki poziom cholesterolu we krwi) znacznie wzrasta ilość niekorzystnych lipoproteid bogatych w cholesterol (LDL), które sprzyjają odkładaniu cholesterolu w ścianach naczyń krwionośnych. Jego nadmiar może być odkładany w postaci kamieni żółciowych. Cholesterol jest cyklicznym, nienasyconym jednowodorotlenowym alkoholem. Grupa hydroksylowa znajduje się przy atomie C3 w położeniu β, a wiązanie podwójne (między C5 i C6) w pierścieniu B. Poza dwoma podstawnikami metylowymi (przy C10 i C13) występuje również ośmiowęglowy łańcuch węglowodorowy (przy C17). Struktura wielopierścieniowa cholesterolu jest sztywna i ma charakter hydrofobowy, podobnie jak ośmiowęglowy podstawnik węglowodorowy. Rejon polarny w cząsteczce cholesterolu stanowi jedynie grupa hydroksylowa przy atomie C3, będąca hydrofilową „główką” cząsteczki. Cholesterol rozpuszcza się w chloroformie, eterze i benzenie. W skórze człowieka z cholesterolu powstaje 7-dehydrocholesterol, inny sterol, który jest prowitaminą D₃. W reakcji fotochemicznej, pod wpływem słonecznego promieniowania ultrafioletowego, w cząsteczce 7-dehydrocholesterolu następuje fotoliza wiązania między atomami C9 a C10, skutkiem czego jest przestawienie wiązań podwójnych i wytworzenie prewitaminy D₃. Następnie spontaniczna izomeryzacja prowadzi do wytworzenia witaminy D₃, czyli cholekalcyferolu. Natomiast w wątrobie i nerkach witamina D₃ ulega kolejnym reakcjom hydroksylacji, które doprowadzają do wytworzenia hormonu witaminowego, tzw. kalcytriolu,

czyli 1,25-dihydroksycholekalcyferolu. Witaminy D i kalcytriol utrzymują homeostazę wapniowo-fosforanową w organizmie poprzez stymulujące działanie na jelitowe wchłanianie z pokarmu, na odkładanie w kościach oraz absorpcję w nerkach. Dlatego witaminy D (współdziałając z parathormonem) zapewniają utrzymanie ściśle określonego, w miarę stałego stężenia wapnia we krwi. Spadek stężenia wapnia we krwi może być uzupełniany, ponieważ hormon witaminowy, kalcytriol, sprzyja resorpcji wapnia z kości, szybko sprowadzając stężenie wapnia w płynach ustrojowych do fizjologicznie stałego poziomu. Niedobór witaminy D zmniejsza wchłanianie wapnia w jelicie cienkim, absorpcję wapnia i fosforanów w nerkach oraz ich zawartość we krwi. Konsekwencją jest demineralizacja kości, która u dzieci prowadzi do krzywicy, a u dorosłych do osteomalacji, czyli zmiękczenia kości.

Kwasy żółciowe są to organiczne kwasy, syntetyzowane w wątrobie, będące końcowymi produktami degradacji (rozkładu) endogennego (wewnątrzustrojowego) cholesterolu. W żółci głównie występują następujące pochodne kwasu cholanowego:

● kwas cholowy (3,7,12-trihydroksycholanowy)

● kwas deoksycholowy (3,12-dihydroksycholanowy)

● kwas chenodeoksycholowy (3,7-dihydroksycholanowy)

● kwas litocholowy (3-hydroksycholanowy)

Wśród związków steroidowych są one najlepiej rozpuszczalne w wodzie ze względu na obecność kilku hydrofilowych grup -OH oraz polarnej grupy karboksylowej. Ułatwiają rozpuszczanie się zawartego w żółci cholesterolu. Kwasy żółciowe są substancjami powierzchniowo czynnymi, mają zdolność zmniejszania napięcia powierzchniowego roztworów, a dzięki temu emulgowania tłuszczów i tworzenia szerokiej powierzchni dla rozwinięcia działalności lipazy trzustkowej - enzymu odpowiedzialnego za trawienie tłuszczów w jelicie (ponadto aktywują one ten enzym).

Żółciany (czyli sole kwasów żółciowych) wywierają działanie hydrotropowe - pod ich wpływem ciała nierozpuszczalne w wodzie (np. kwasy tłuszczowe) łatwo rozpuszczają się w zawartości jelita. Kwasy żółciowe wytwarzają z kwasami tłuszczowymi połączenia kompleksowe zwane kwasami choleinowymi, które są rozpuszczalne i łatwo wchłaniają się w jelicie.

Rysunek 7: Kwas chenodeoksycholowy

Rysunek 8: Kwas cholowy

Kwasy żółciowe powstają z cholesterolu w wątrobie. Głównym etapem ograniczającym nasilenie szlaku syntezy kwasów żółciowych jest 7-α-hydroksylacja cholesterolu zależna od obecności tlenu cząsteczkowego, NADPH+H+, cytochromu P-450 i witaminy C. W wyniku tej reakcji powstaje 3,7-α-dihydroksykoprostanian, czyli kwas chenodeoksycholowy. Dalsza 12-α-hydroksylacja prowadzi do wytworzenia 3,7,12-α-trihydroksykoprostanianu, czyli kwasu cholowego, który jest głównym kwasem żółciowym u człowieka. Niedobór witaminy C może zaburzyć tworzenie kwasów żółciowych, czego konsekwencją jest spichrzenie cholesterolu oraz miażdżyca naczyń. Kwasy żółciowe w wątrobie przekształcane są w sole żółciowe po połączeniu z grupą aminową glicyny lub tauryny.

Do pierwotnych kwasów żółciowych, które wytwarzane są do żółci wątrobowej należą kwas cholowy, chenodeoksycholowy, trihydroksylowy i dihydroksylowy. Są one wytwarzane na drodze obojętnej i kwaśnej, a intensywność ich biosyntezy kontrolują różne enzymy z grupy hydroksylaz. Następnie są sprzęgane z aminokwasami lub cukrami i wydalane do żółci. Pierwotne kwasy żółciowe biorą następnie udział w procesie trawienia i w procesie krążenia jelitowo-wątrobowego są wchłaniane w jelicie krętym i kierowane do wątroby. Straty w procesie zwrotnego wchłaniania sięgają 2%, a ubytki ilości kwasów żółciowych są odtwarzane w syntezie w wątrobie z cholesterolu. Mają własności amfipatyczne, czyli wykazują powinowactwo zarówno do środowiska hydrofilnego, jak i hydrofobowego, ponieważ ich cząsteczki zawierają regiony polarne, a także hydrofobowe. Dzięki temu są bardzo skutecznymi naturalnymi detergentami, które obniżając napięcie powierzchniowe cieczy, emulgują tłuszcze pokarmowe (czyli rozbijają na bardzo maleńkie kropelki o dużej powierzchni w stosunku do małej masy) w jelicie cienkim. Emulgacja tłuszczów zwiększa ich powierzchnię kontaktu ze środowiskiem wodnym jelita, w którym znajduje się lipaza trzustkowa, ułatwiając jej w ten sposób dostęp do substratu i trawienie tłuszczów. Sole żółciowe są niezbędne do wchłaniania w jelicie witamin rozpuszczalnych w tłuszczach (A,D,E,K).

Rysunek 9: Kwas glikochenodeoksycholan

Rysunek 10: Kwas taurochenodeoksycholan

Rysunek 11: Glikocholan

Rysunek 12: Taurocholan

Wtórne kwasy żółciowe powstają w jelicie dzięki aktywności bakterii jelitowych. Reakcje te polegają na dekoniugacji, czyli odszczepieniu glicyny lub tauryny oraz na
7-dehydroksylacji. Wtórnym kwasem żółciowym powstającym z gliko- lub taurocholanu jest kwas deoksycholowy. Wtórny kwas litocholowy powstaje z gliko- lub taurochenodeoksycholanu. Wtórne kwasy żółciowe w 98-99% wracają do wątroby, dzięki wchłanianiu zwrotnemu, wyłącznie w jelicie krętym, tylko niewielka ich ilość, rzędu 1-2%, jest wydalaną wraz z kałem. Wtórne kwasy żółciowe, takie jak kwas litocholowy (LCA) i dezoksycholowy (DCA) mogą mieć właściwości mutagenne.

Hormony to związki chemiczne wytwarzane w organizmie i regulujące jego metabolizm. Wyróżnić można: hormony roślinne i hormony zwierzęce.

Hormony roślinne, fitohormony to grupa związków należących do regulatorów wzrostu i rozwoju roślin. Kryterium uznania związku za fitohormon jest wywoływanie reakcji w organizmie rośliny w stężeniach rzędu 10^-6 mol dm^-3 lub mniejszych. Hormony roślinne nie muszą wykazywać działania poza miejscem ich wytwarzania, miejsce wytwarzania może być jednocześnie miejscem reakcji. Znane są związki wykazujące aktywność biologiczną analogiczną do naturalnie wytwarzanych w roślinie. Syntetyczne regulatory wzrostu i rozwoju roślin są wykorzystywane w rolnictwie i ogrodnictwie. Do hormonów roślinnych zaliczane są: auksyny, gibereliny, cytokininy, etylen, kwas abscysynowy, jasmonidy, brasinosteroidy, poliaminy, strigolaktony, kwas salicylowy i kumaryna.

Hormony zwierzęce to związki wydzielane przez gruczoły lub tkanki układu hormonalnego. Funkcją hormonów jest regulacja czynności i modyfikacja cech strukturalnych tkanek leżących w pobliżu miejsca jego wydzielania lub oddalonych, do których dociera poprzez krew (wyjątkiem są tzw. hormony lokalne). Na przykład insulina tak wpływa na komórki, że aktywuje mechanizmy pobierania glukozy, co powoduje spadek stężenia glukozy we krwi. Aktywacja lub dezaktywacja odbywa się przez łączenie ze specyficznymi błonowymi lub wewnątrzkomórkowymi receptorami. Wiele hormonów ma działanie wzajemnie antagonistyczne - na przykład insulina i glukagon. Insulina powoduje spadek stężenia glukozy we krwi, a glukagon wzrost jej stężenia. Istnieją także takie hormony, które wywieraja wpływ na funkcjonowanie wszystkich tkanek organizmu. Gałąź medycyny zajmująca się schorzeniami układu hormonalnego to endokrynologia. Hormony są wydzielane przez rodzaj gruczołów do krwi lub limfy organizmów. Z tego względu bywają też określane mianem gruczołów dokrewnych, a układ hormonalny - układem dokrewnym. Wśród hormonów można wyróżnić grupę, której zadaniem jest regulacja czynności innych hormonów. Na przykład hormon tyreotropowy (TSH) wydzielany przez przedni płat przysadki mózgowej wpływa na zwiększenie wydzielania hormonów tarczycowych - tyroksyny , a także trójjodotyroniny. Poza tym TSH wpływa na zwiększenie ukrwienia gruczołu tarczowego, a także taką przebudowę strukturalną pęcherzyków tarczycowych, która pozwala sprostać wymogom zwiększonej czynności hormonalnej. Tę grupę nadrzędnych "nadzorców" nad innymi gruczołami dokrewnymi nazywamy hormonami tropowymi. Nad hormonami tropowymi kontrolę sprawuje wyższe piętro nadzoru. Znajduje się ono w części mózgu nazywanej podwzgórzem. Podwzgórze produkuje hormony uwalniające i hamujące, które wpływają na wzrost lub spadek wydzielania hormonów tropowych produkowanych przez przysadkę. I tak, istnieje tyreoliberyna powodująca uwalnianie (zwiększenie wydzielania) hormonu tropowego - TSH (hormon tyreotropowy), a także somatostatyna, która zmniejsza wydzielanie hormonu wzrostu przez komórki przysadki mózgowej.

Hormony steroidowe to grupa hormonów o różnorodnych funkcjach biologicznych, których cechą wspólną jest szkielet steroidowy. Hormony steroidowe są małocząsteczkowymi związkami chemicznymi, które bez trudu przenikają przez błonę komórkową i dla których receptory znajdują się w jądrze komórek, na które oddziałują. Do hormonów steroidowych zalicza się także witaminę D, która jako jedyna spośród tego rodzaju hormonów nie zawiera układu steroidowego (jej prekursorami są jednak steroidy). Za syntezę hormonów steroidowych w komórce odpowiada gładkie retikulum endoplazmatyczne. Istnieje kilkadziesiąt różnych hormonów steroidowych, które spełniają najrozmaitsze funkcje regulacyjne w organizmach zwierząt i organizmie człowieka. Do najbardziej znanych należą hormony płciowe męskie (androgeny), takie jak np. testosteron i żeńskie (estrogeny i gestageny), m.in.estradiol i progesteron. Są one syntezowane w jądrach lub jajnikach oraz nadnerczach. Inne znane hormony steroidowe to:

● kortykosteroidy - powstające w korze nadnerczy, (m.in. kortyzon - który kontroluje przemianę białek w cukry oraz aldosteron, który reguluje metabolizm jonów sodu i potasu

● ekdyzon - hormon produkowany przez owady, który stymuluje ich przepoczwarzanie się.

Produkcja poszczególnych hormonów steroidowych znajduje się pod kontrolą specyficznych hormonów nadrzędnych.

Cholesterol jest prekursorem pięciu głównych klas hormonów steroidowych. Głównymi miejscami ich powstawania są: ciałko żółte, a podczas ciąży łożysko dla progestagenów, jajnik dla estrogenów, jądra dla androgenów i kora nadnerczy dla glukokortykoidów i mineralokortykoidów.

Progesteron, główny gestagen, powstaje z pregnenolonu w wyniku utlenienia jego grupy 3-hydroksylowej do grupy 3-ketonowej, a ponadto w wyniku izomeryzacji podwójnego wiązania D5 do wiązania D4. Progesteron odpowiedzialny jest za zmiany w endometrium macicy, przygotowujące do implantacji zapłodnionej komórki jajowej podczas fazy lutealnej cyklu płciowego. Ponadto, progesteron hamuje dojrzewanie pęcherzyków jajnikowych i uwalnianie folitropiny (FSH). Progesteron łożyskowy przyczynia się do utrzymania ciąży. Jednocześnie progesteron jest metabolitem pośrednim w syntezie wszystkich pozostałych hormonów steroidowych.

Rysunek 13: Pregnenolon

Rysunek 14: Progesteron

W warunkach fizjologicznych progesteron jest wytwarzany przez komórki ziarniste ciałka żółtego (komórki luteinowe ziarniste), w zespólni kosmków łożyska od około 14-18 tygodnia ciąży, w warstwie pasmowatej i siatkowatej kory nadnerczy oraz w ośrodkowym układzie nerwowym. Ciałko żółte wytwarza progesteron w drugiej fazie cyklu płciowego w ilościach wzrastających od około 5 do 55 mg na dobę w 20-22 dniu cyklu i zmniejszających się do 27 dnia cyklu. Wydzielanie progesteronu przez ciałko żółte odbywa się pulsacyjnie. W organizmie kobiety progesteron działa poprzez odpowiednie receptory zlokalizowane m.in. w macicy, gruczołach sutkowych, ośrodkowy układ nerwowy i przysadce mózgowej. Ludzki receptor dla progesteronu występuje jako dwie izoformy może pełnić rolę zarówno inhibitora, jak i aktywatora transkrypcji, co tym samym umożliwia różne działania tkankowe. Najważniejsze efekty oddziaływania progesteronu na narząd rodny to:

● ułatwianie owulacji, poprzez dokonywanie proteolizy ściany pęcherzyka Graafa;

● sekrecyjna przemiana endometrium, umożliwiająca implantację zapłodnionego jaja;

● hamowanie nadmiernego rozrostu endometrium pod wpływem działania estrogenów;

● cykliczne zmiany w nabłonku jajowodów, szyjki macicy i pochwy.

Kortyzol inaczej hydrokortyzon , główny glukokortykoid, powstaje z progesteronu w wyniku jego hydroksylacji przy atomach C17, C21 i C11, przy czym atom C17 musi być 17-α-

-hydroksylowany przed atomem C21. Jeśli jednak najpierw nastąpi hydroksylacja przy atomie C21, to nie powstanie kortyzol, lecz po 11-ß-hydroksylacji (C11) otrzymujemy kortykosteron. Utlenienie w kortyzolu grupy 11-hydroksylowej do grupy 11-ketonowej przekształca go w kortyzon.

Rysunek 15: Kortyzol

Rysunek 16: Kortyzon

Rysunek 17: Kortykosteron

Kortyzol naturalny hormon steroidowy wytwarzany przez warstwę pasmowatą kory nadnerczy, główny przedstawiciel glikokortykosteroidów. Wywiera szeroki wpływ na metabolizm, bywa w kulturze popularnej określany nazwą hormon stresowy na równi z adrenaliną. Kortyzol ma działanie przeciwzapalne, zatrzymuje też sól w organizmie. Kortyzol różni się od pozostałych hormonów steroidowych, takich jak hormony płciowe, tym, że zalicza się go do glikokortykoidów, czyli związków mających wpływ na poziom glukozy we krwi. Kortyzol powoduje zwiększanie jej stężenia we krwi, co jest wskazane w reakcji na stres, stąd jego nazwa potoczna - hormon stresowy. Kortyzol uwalnia też aminokwasy z tkanek peryferycznych, przyspiesza glukoneogenezę i hamuje tempo zużywania glukozy przez mięśnie szkieletowe, a wreszcie przyspiesza rozkład kwasów tłuszczowych do ciał ketonowych. Przewlekły nadmiar kortyzolu we krwi prowadzi do charakterystycznego przemieszczenia się depozytów tkanki tłuszczowej (bawoli kark, twarzy księżyca w pełni, otyłość brzuszna, chude kończyny), ścieńczenia skóry, powstania rozstępów o charakterystycznej-różowej barwie, trądziku oraz insulinooporności co stanowi obraz zespołu Cushinga (choroby Cushinga).

Glikokortykoidy, wyrażone aktywnością biologiczną głównego hormonu u człowieka, kortyzolu, stymulują glukoneogenezę, szczególnie z aminokwasów, gdyż jednocześnie zwiększają rozkład białek w tkankach pozawątrobowych, szczególnie w mięśniach. Wywołują wzrost poziomu glukozy we krwi i pobudzają tworzenie glikogenu. Zwiększają rozkład tłuszczy w tkance tłuszczowej. Hamują reakcje immunologiczne, procesy zapalne i alergiczne. Wydzielane są w dużych ilościach w czasie stresu, umożliwiając adaptację organizmu przetrwanie stresu. U człowieka kortykosteron wydzielany jest w ilościach kilkakrotnie mniejszych od kortyzolu, chociaż u niektórych zwierząt (królik, szczur) stanowi główny glukokortykoid. Nadmiar kortykosteronu w organizmie działa niszcząco na dzielące się komórki chrząstki w nasadach kości długich i hamuje wzrost młodych zwierząt. Kortyzon należy do środków immunosupresyjnych, stosowanych przy przeszczepach. Główny mineralokortykoid, aldosteron, powstaje z progesteronu poprzez metabolit pośredni - kortykosteron. Utlenienie w kortykosteronie grupy metylowej C18 do aldehydu dostarcza aldosteronu.

Rysunek 18: Aldosteron

Aldosteron zwiększa resorpcję zwrotną sodu przez kanaliki nerkowe, tym samym zapobiega nadmiernemu wydalaniu jonów sodu, natomiast zwiększa wydalanie jonów potasu i wodoru z moczem. Przeciwdziała również nadmiernej utracie wody z komórek i tkanek, utrzymując odpowiednie ich środowisko osmotyczne.

Androgeny zawierają tylko 19 atomów węgla, dlatego podczas ich syntezy z progesteronu usuwane są dwa atomy węgla, C20 i C21. Następuje to po reakcji 17-hydroksylacji, w wyniku której powstaje 17-α-hydroksyprogesteron, z którego dopiero odszczepiany jest dwuwęglowy łańcuch boczny i ostatecznie powstaje androgen, androstendion. Produkcja androgenów pozostaje pod kontrolą hormonu tropowego wytwarzanego przez przedni płat przysadki mózgowej lutropiny (LH, hormon luteinizujący). Między wydzielaniem lutropiny a wydzielaniem androgenów zachodzi ujemne sprzężenie zwrotne. Z kolei wydzielanie lutropiny zależy od wydzielanego przez podwzgórze hormonu uwalniającego GnRH czyli gonadoliberyny. Główny i najsilniejszy androgen, testosteron, tworzony jest z androstendionu w reakcji redukcji grupy ketonowej do grupy hydroksylowej przy atomie C17. Androsteron, znacznie mniej aktywny androgen, posiada grupę hydroksylową przy atomie C3 i strukturalnie tylko tym różni się od androstendionu, posiadające go grupę ketonową w tej pozycji. Redukcja w pierścieniu A inaktywuje męskie hormony, takim metabolitem jest właśnie androsteron.

Rysunek 19: Androstendion

Rysunek 20: Testosteron

Androgeny, męskie hormony płciowe, wytwarzane głównie w komórkach Leydiga jąder, decydują o wykształceniu się cech charakterystycznych dla osobnika męskiego i wpływają na rozwój drugorzędowych cech płciowych męskich. Androgeny, szczególnie testosteron, mają działanie anaboliczne w mięśniach, stymulują biosyntezę białek, zmniejszając ich rozpad. Testosteron odpowiedzialny jest za normalny przebieg spermatogenezy i dojrzewania plemników. Androgeny wytwarzane są również w korze nadnerczy u obu płci (androstendion) oraz w małych ilościach w jajnikach u osobników żeńskich jako metabolity pośrednie w procesie syntezy estrogenów.

Estrogeny, żeńskie hormony płciowe, powstają w pęcherzykach jajnikowych z androgenów w reakcji tworzenia aromatycznego pierścienia A, z towarzyszącym usunięciem grupy metylowej C19 przy atomie C10. Dzięki aromatyzacji pierścienia A grupa hydroksylowa przy atomie C3 nabiera charakteru fenolowego. W ten sam sposób również powstaje znaczna ilość estrogenów poza jajnikami, w tkankach obwodowych (na przykład w tkance tłuszczowej, skórze, wątrobie), u mężczyzn głównie z testosteronu, a u kobiet z androgenów nadnerczowych.

Rysunek 21: Estron

Rysunek 22: Estradiol

Rysunek 23: Estriol

Zalicza się do nich estradiol, estron i estriol. Estrogeny są nazywane hormonami żeńskimi i najważniejszą rolę odgrywają w organizmie kobiet, ale są też niezbędne dla mężczyzn - ich niedobór w jądrach może powodować bezpłodność. Estrogeny wpływają na wiele cech i funkcji organizmu, szczególnie kobiecego. W zakresie budowy ciała są odpowiedzialne za: kształtowanie się żeńskich narządów płciowych i piersi w czasie rozwoju płodowego i po urodzeniu (II i III-rzędowe cechy płciowe); rozwój III -rzędowych cech płciowych kobiecych (m. in. budowa ciała, typ owłosienia); kształtowanie się psychiki i popędu płciowego (IV-rzędowe cechy płciowe). W zakresie procesów biochemicznych są odpowiedzialne za: regulację cyklu miesiączkowego. Szczególną rolę odgrywają w pierwszej fazie cyklu, w której stymulują rozrost błony śluzowej macicy i przygotowują ją do implantacji zarodka; gospodarkę lipidową - zwiększają poziom "dobrego" cholesterolu HDL, a obniżają poziom "złego" cholesterolu LDL; zwiększają też wydalanie cholesterolu z żółcią; zwiększają poziom α-lipoprotein i fosfolipidów; gospodarkę wapniową - zwiększają odkładanie wapnia w kościach, zapobiegając osteoporozie; stymulują wzrost kości i chrząstek; zwiększanie przyswajania białek; zwiększanie syntezy białek endogennych, np. białek wiążących hormony tarczycy i hormonów nadnerczy, a także pobudzają syntezę fibrynogenu, ceruloplazminy i angiotensynogenu; zwiększanie krzepliwości krwi; przyrost i zwiększenie pobudliwości mięśni gładkich (macicy i jajowodów); przyrost komórek endometrium i nabłonka piersi, co jest powodem rakotwórczego działania estrogenów. Estron powstaje z androstendionu, natomiast estradiol z testosteronu. Inny estrogen, estriol, tym różni się od estradiolu, się posiada dodatkową grupę 16-α-hydroksylową przy atomie C16. Najbardziej aktywnym biologicznie hormonem jest estradiol, kilkakrotnie słabszym - estron, od którego około stukrotnie słabszym jest estriol.

Bibliografia:

1. Podstawy chemii organicznej. Teoria i praktyka; Michał K. Łuczyński, Jarosław Wilanowski, Maciej Góra, Bartłomiej Kozik, Lech Smoczyński; Wydawnictwo Uniwersytety Warmińskiego-Mazurskiego w Olsztynie; Olsztyn 2007; ISBN 978-83-7299-554-4

2. Chemia piękna; Marcin Molski; Wydawnictwo PWN; 2009; ISBN 978-83-01-157-14-2

3. Chemia kosmetyków. Surowce, półprodukty, preparatyka wyrobów; Alicja Marzec; Wydawnictwo „Dom Organizatora”; Toruń 2005; ISBN 83-7285-069-0

4. Encyklopedia powszechna; Wydawnictwo Ryszard Kluszczyński; Kraków 2001; ISBN 83-88080-39-3

- 4 -

---