Биосинтез стероидных гормонов надпочечников. Специфика стероидных гормонов Кроме того используют стероидные гормоны

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.

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.

Стероидные гормоны легко проникают внутрь клетки через поверхностную плазмати­ческую мембрану в силу своей липофильности и взаимодействуют в цитозоле со специфи­ческими рецепторами. В цитозоле образуется комплекс «гормон - рецептор», который

движется в ядро. В ядре комплекс распадается и гормон взаимодействует с ядерным хрома­тином. В результате этого происходит взаимодействие с ДНК, а затем - индукция матрич­ной РНК. В ряде случаев стероиды, например, стимулируют в одной клетке образование 100-150 тыс. молекул мРНК, в которых закодирована структура лишь 1-3 белков. Итак, первый этап действия стероидных гормонов - активация процесса транскрипции. Одно­временно происходит активация РНК-полимеразы, которая осуществляет синтез рибосо-мальной РНК (рРНК). За счет этого образуется дополнительное количество рибосом, кото­рые связываются с мембранами эндоплазматического ретикулюма и образуют полисомы. Вследствие всего комплекса событий (транскрипции и трансляции) спустя 2-3 часа после воздействия стероида наблюдается усиленный синтез индуцированных белков. В одной клет­ке стероид влияет на синтез не более 5-7 белков. Известно также, что в одной и той же клетке стероид может вызвать индукцию синтеза одного белка и репрессию синтеза другого белка. Это объясняется тем, что рецепторы данного стероида неоднородны.

2. Механизм действия тиреоидных гормонов.

Рецепторы находятся в цитоплазме и в ядре. Тиреоидные гормоны (а точнее - трийод-тиронин, так как тироксин должен отдать один атом йода и превратиться в трийодтиронин, прежде чем оказать свой эффект) связываются с ядерным хроматином и индуцируют синтез 10-12 белков - это происходит за счет активации механизма транскрипции. Тиреоидные гормоны активируют синтез многих белков-ферментов, регуляторных белков-рецепторов. Тиреоидные гормоны индуцируют синтез ферментов, участвующих в метаболизме, и акти­вируют процессы энергообразования. Одновременно тиреоидные гормоны повышают транс­порт аминокислот и глюкозы через мембраны клеток, усиливают доставку аминокислот в рибосомы для нужд синтеза белка.

3. Механизм действия белковых гормонов, катехоламниов, серотонина, гистамина.

Эти гормоны взаимодействуют с рецепторами, расположенными на поверхности клет­ки, а конечный эффект действия этих гормонов может быть - сокращение, усиление фер­ментных процессов, например, гликогенолиза, повышение синтеза белка, повышение сек­реции и т. д. Во всех этих случаях лежит процесс фосфорилирования белков-регуляторов, перенос фосфатных групп от АТФ к гидроксильным группам серина, треонина, тирозина, белка. Этот процесс внутри клетки осуществляется с участием ферментов-протеинкиназ. Протеинкиназы - это АТФ-фосфотрансферазы. Их много разновидностей, для каждого белка - своя протеинкиназа. Например, для фосфорилазы, участвующей в расщеплении гликоге­на, протеинкиназа носит название «киназа фосфорилазы».

В клетке Протеинкиназы находятся в неактивном состоянии. Активация протеинкиназ осуществляется за счет гормонов, действующих на поверхностно расположенные рецепто­ры. При этом сигнал от рецептора (после взаимодействия гормона с этим рецептором) к протеинкиназе передается с участием специфического посредника, или вторичного мес-сенджера. В настоящее время выяснено, что таким мессенджером могут быть: а) цАМФ, б) ионы Са, в) диацилглицерин, г) какие-то другие факторы (вторичные посредники неизве­стной природы). Таким образом, Протеинкиназы могут быть цАМФ-зависимые, Са-зависи-мые, диацилглицерин-зависимые.

Известно, что в роли вторичного посредника цАМФ выступает при действии таких гор­монов как АКТГ, ТТГ, ФСГ, ЛГ, хорионический гонадотропин, МСГ, АДГ, катехоламины (бета-адренорецепторный эффект), глюкагон, паратирин (паратгормон), кальцитонин, сек­ретин, гонадотропин,тиролиберин,липотропин.

Группа гормонов, для которых мессенджером является кальций: окситоцин, вазопрессин, гастрин, холецистокинин, ангиотензин, катехоломины (альфа-эффект).

Для некоторых гормонов пока не идентифицированы посредники: например, СТГ, пролактин, хорионический соматомамматропин (плацентарный лактоген), соматостатин, ин­сулин, инсулиноподобные факторы роста и т. п.

Рассмотрим работу цАМФ как мессенджера: цАМФ (циклический аденозинмонофосфат) образуется в клетке под влиянием фермента аденилатциклазы из молекул АТФ,

АТФ цАМФ. Уровень цАМФ в клетке зависит от активности аденилатциклазы и от ак­тивности фермента, разрушающего цАМФ (фосфодиэстеразы). Гормоны, действующие за счет цАМФ, как правило, вызывают изменение активности аденилатциклазы. Этот фер­мент имеет регуляторную и каталитическую субъединицы. Регуляторная субъединица тем или иным образом связана с гормональным рецептором, например, за счет G-белка. При воздействии гормона происходит активация регуляторной субъединицы (в «покое» эта субъ­единица связана с гуанизиндифосфатом, а под влиянием гормона она связывается с гуанизинтрифосфатом и потому активируется). В результате повышается активность каталити­ческой субъединицы, которая расположена на внутренней стороне плазматической мемб­раны, и поэтому повышается содержание цАМФ. Это, в свою очередь, вызывает активацию протеинкиназы (точнее, цАМФ-зависимой протеинкиназы), что в дальнейшем вызывает фосфорилирование, которое приводит к конечному физиологическому эффекту, например, под влиянием АКТГ клетки надпочечников продуцируют в больших количествах глюкорортикоиды, а под влиянием адреналина в ГМК, содержащих бета-адренорецепторы, происходит активация кальциевого насоса и расслабление ГМК.

Итак: гормон + рецептор активация аденилатциклазы активация протеинкиназы фосфорилирование белка (например, АТФ-азы).

Мессенджер - ионы кальция. Под влиянием гормонов (например, окситоцина, АДГ, га-стрина) происходит изменение содержания в клетке ионов кальция. Это может происходит за счет повышения проницаемости мембраны клетки для ионов кальция или за счет освобождения свободных ионов кальция из внутриклеточных депо. В дальнейшем кальций может вызвать ряд процессов, например, повышение проницаемости мембраны для ионов кальция, натрия, может взаимодействовать с микротубулярно-ворсинчатой системой клетки, наконец, может вызвать активацию протеинкиназ, зависимых от ионов кальция. Процесс активации протеинкиназ связан прежде всего со взаимодействием ионов кальция с регуляторным белком клетки - кальмодулином. Это высокочувствительный по отношению к кальцию белок (наподобие тропонина С в мышцах), содержащий 148 аминокислот, имеющий 4 места связывания кальция. Все ядросодержащие клетки имеют в своем составе этот универсальный кальций-связывающий белок. В условиях «покоя» кальмодулин находится в неактивном состоянии и потому не способен оказывать свое регулирующее воздействие на ферменты, в том числе на протеинкиназы. В присутствии кальция происходит активация кальмодулина, в результате чего активируются протеинкиназы, а в дальнейшем происходит фосфорилирование белков. Например, при взаимодействии адреналина с адренорецепторами (бета-АР) в клетках печени происходит активация гликогенолиза (расщепления гликогена до глюкозы). Этот процесс начинается под влиянием фосфорилазы А, которая в клетке находится в неактивном состоянии. Цикл событий здесь таков: адреналин + бета-АР повышение внутриклеточной концентрации кальция -> активация кальмодулина -> активация киназы фосфорилазы (активация протеинкиназы) -> активация фосфорилазы В, пре­вращение ее в активную форму - фосфорилазу А -> начало гликогенолиза.

В случае, когда имеет место другой процесс, последовательность событий такова: гормон + рецептор -> повышение уровня кальция в клетке -> активация кальмодулина -> активация протеинкиназы -> фосфорилирование белка-регулятора -> физиологический акт.

Мессенджер-диацилглицерин. В мембранах клетки имеются фосфолипиды, в частности фосфатидилинозитол - 4,5-бифосфат. При взаимодействии гормона с рецептором этот фосфолипид разрывается на два осколка: диацилглицерин и инозитолтрифосфат. Оба этих рпсолка являются мессенджерами. В частности, диацилглицерин в дальнейшем активирует протеинкиназу, что приводит к фосфорилированию белков клетки и соответствующему аналогическому эффекту.

Другие мессенджеры. В последнее время ряд исследователей полагает, что в роли мессенджеров могут выступать простагландины и их производные. Предполагается, что каскад реакций таков: рецептор + гормон -> активация фосфолипазы А2 -> разрушение фосфолипидов мембраны с образованием арахидоновой кислоты -> образование простагландинов типа ПГЕ, ПГФ, тромбоксанов, простациклинов, лейкотриенов -> физиологический эффект.

РЕГУЛЯЦИЯ СЕКРЕЦИИ ГОРМОНОВ

Существуют различные способы эндогенной регуляции секреции гормонов,

1. Гормональная регуляция. В гипоталамусе вырабатываются 6 либеринов и 3 статина (кортиколиберин, тиролиберин, гонадолиберин, меланолиберин, пролактолиберин, сома-толиберин, соматостатин, меланостатин, пролактостатин), которые через портальную сис­тему гипофиза из гипоталамуса попадают в аденогипофиз и усиливают (либерины) или тор­мозят (статины) продукцию соответствующих гормонов. Гормоны аденогипофиза - АКТГ, ЛГ, СТГ, ТТГ - в свою очередь вызывают изменение продукции гормонов. Например, ТТГ повышает продукцию тиреоидных гормонов. В эпифизе вырабатывается мелатонин, кото­рый модулирует функцию надпочечников, щитовидной железы, половых желез.

2. Регуляция продукции гормона по типу обратной отрицательной связи. Продукция тире­оидных гормонов щитовидной железы регулируется тиролиберином гипоталамуса, воздей­ствующего на аденогипофиз, продуцирующий ТТГ, который повыш ает продукцию тиреоид­ных гормонов. Выйдя в кровь, Т3 и Т4 воздействуют на гипоталамус и аденогипофиз и тор­мозят (если уровень тиреоидных гормонов высокий) продукцию тиролиберина и ТТГ.

Существует и вариант положительной обратной связи: например, повышение продук­ции эстрогенов вызывает рост продукции ЛГ в гипофизе. В целом принцип обратной связи получил название принцип «плюс-минус-взаимодействие» (по М. М. Завадскому).

3. Регуляция с участием структур ЦНС. Симпатическая и парасимпатическая нервные системы вызывают изменение в продукции гормонов. Например, при активации симпатиче­ской нервной системы повышается продукция адреналина в мозговом слое надпочечников. Структуры гипоталамуса (и все, что влияет на них) вызывают изменение в продукции гор­монов. Например, активность супрахиазматического ядра гипоталамуса вместе с активнос­тью эпифиза обеспечивают существование биологических часов, в том числе - для гормо­нальной секреции. Например, известно, что продукция АКТГ максимальна в период с 6 до 8 час. и минимальна в вечерние часы - с 19 до 2-3 час. Эмоциональные, психические воздействия через структуры лимбической системы, через гипоталамические образования способны существенно влиять на деятельность клеток, продуцирующих гормоны.

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.

Все гормоны в организме человека по химическому составу классифицируют на стероидные, пептидные, тиреоидные, катехоламины. Стероидные гормоны образуются на основе холестерина. В эту группу физиологически активных веществ относят половые гормоны, глюкокортикоиды, минералокортикоиды.

Они вырабатываются в разных железах эндокринной системы и выполняют многочисленные жизненно важные функции:

Подгруппа /
(Группа гормонов) 		Железа Основной гормон Общие функции
Андрогены

(Половые)

Семенники Тестостерон
Эстрогены

(Половые)

Яичники, плацента Эстрадиол Половое поведение, репродуктивная функция
Прогестины

(Половые)

Яичники, плацента Прогестерон Беременность, роды
(Глюкокортикоиды) Кора надпочечников Кортизол Регуляция углеводного обмена, антистрессовое, противошоковое, иммуномодулирующее действие
Минералокортикоиды Кора надпочечников Альдостерон Регуляция водно-солевого обмена

Биохимия стероидных гормонов

Не только химическая природа объединяет стероидные гормоны в общую группу. Процесс их образования показывает биохимическую связь между этими веществами. Биосинтез стероидных гормонов начинается с образования холестерина из ацетил-КоА (ацетил-коэнзим А – важное вещество для обмена веществ, предшественник синтеза холестерина).

Холестерин накапливается в цитоплазме клетки и содержится в липидных каплях, в эфирах с жирными кислотами. Процесс образования стероидных гормонов проходит поэтапно:

  1. Освобождение холестерина из запасающих структур, переход его в митохондрии (органеллы клетки), образование комплексов с белками мембраны этих органелл.
  2. Образование прегненолона – предшественника стероидных гормонов, который покидает митохондрии.
  3. Синтез в микросомах клетки (фрагменты клеточных мембран) прогестерона. Он формирует две ветви:
  • кортикостероиды, из которых образуются минералокортикостероиды и глюкокортикостероиды;
  • андрогены, которые дают начало эстрогенам.

Все этапы биосинтеза находятся под контролем гормонов гипофиза: АКГТ (адренокортикотропный), ЛГ (лютеинизирующий), ФСГ (фолликулостимулирующий). Стероидные гормоны не накапливаются в железах внутренней секреции, они сразу поступают в кровоток . Скорость их поступления зависит активности биосинтеза, а его интенсивность – от времени превращения холестерина в прегненолон.

Механизм действия стероидных гормонов

Механизм действия гормонов стероидной природы используют в силовых видах спорта: тяжелая атлетика, бодибилдинг, пауэрлифтинг, кроссфит. Он связан с активизацией биологического синтеза белка, что важно для наращивания мышечной массы.

Стероиды изменяют процесс регенерации мускулов. Если у обычного человека после силовых тренировок на восстановления мышечных волокон уходит от 48 часов, то у тех, кто принимает анаболические стероиды около суток.

Особенность механизма действия стероидных гормонов следующая:

  • активные вещества легко приникают через мембрану клетки и начинают взаимодействовать со специфическими клеточными рецепторами, в результате чего образуется функциональный комплекс «гормон-рецептор», который перемещается в ядро;
  • в ядре комплекс распадется, и гормон взаимодействует с ДНК, за счет чего активируется процесс транскрипции (переписывание информации о структуре белка с участка молекулы ДНК на матричную РНК);
  • одновременно активируется процесс синтеза рибосомальной РНК для образования дополнительных рибосом (органелл, в которых синтезируются белки), из них формируются полисомы;
  • на основе матричной РНК в рибосомах запускается синтез белка, а полисомы позволяют одновременно синтезировать несколько белковых молекул.

Влияние стероидных гормонов на человека

Стероидные гормоны надпочечников выполняют в организме важные функции:

  • Кортизол играет ключевую роль в обеспечении обмена веществ, регулирует артериальное давление. Популярное название этого гормона «гормон стресса». Переживание, голодание, недосыпание, волнение и другие стрессовые ситуации вызывают повышенную секрецию этого гормона, чтобы организм под влиянием активного вещества мог справиться со стрессом .
  • Кортикостерон обеспечивает организм энергией. Он помогает расщеплению белков и превращению аминокислот в сложные углеводы, которые являются источником энергии. Кроме этого, он помогает вырабатывать гликоген в качестве энергетического резерва.
  • Альдостерон важен для поддержания артериального давления, контролирует количество ионов калия и натрия.

Гормональную регуляцию важнейших процессов жизнедеятельности осуществляют не только вещества надпочечников, но и половые стероиды:

Избыток и недостаток стероидных гормонов

Интенсивность синтеза стероидных гормонов зависит от уровня обмена веществ, общего состояния организма, здоровья эндокринной системы, образа жизни и других факторов. Для нормальной жизнедеятельности организма количество активных веществ в крови должно быть в пределах нормы, их недостаток и избыток в течение длительного времени вызывает негативные последствия .

Стероидные гормоны крайне важны для женщин:

У мужчин нехватка андрогенов приводит к расстройствам нервной системы, нарушаются половые функции, страдает сердечно-сосудистая система. Избыток мужских гормонов приводит к значительному увеличению мышечной массы, ухудшается состояние кожи, начинаются проблемы с сердцем, часто развивается гипертония, возникает тромбоз.

Чрезмерное количество кортизола у представителей обоих полов негативно сказывается на обменных процессах, приводит к отложению жировой ткани на животе, разрушению мышечной ткани, ослабляет иммунную защиту.

Препараты

Среди многочисленных средств фармакологии синтетические стероидные гормоны в составе лекарственных препаратов имеют особенности и назначаются только после тщательного обследования . При их назначении врач учитывает побочные эффекты и противопоказания.

Самые известные фармакологические средства:

  • Кортизон;
  • Гидрокортизон;
  • Эстриол;
  • Дексаметазон;
  • Преднизолон;
  • Преднизол.

Они обладают минимальными побочными эффектами, эти препараты имеют показания в ходе реабилитации после тяжелых, длительных болезней, их используют в спорте как допинг:

  • активизируют регенерацию тканей;
  • повышают аппетит;
  • снижают количество жировой ткани;
  • увеличивают мышечную массу;
  • способствуют усвоению кальция и фосфора костной тканью;
  • повышают работоспособность, выносливость;
  • благотворно влияют на деятельность коры головного мозга;
  • снижают проявление чувства страха.

Как любые лекарственные препараты, названные гормональные средства имеют противопоказания, к которым относятся:

  • молодой возраст;
  • заболевания почек, печени, сердца и сосудов;
  • опухоли различного происхождения.

Прием стероидных лечебных препаратов должен осуществляться только под медицинским контролем. В ходе терапии возможны проявление побочных эффектов, о которых необходимо сообщить лечащему врачу:

Анаболические стероиды

В спорте хорошо известно понятие анаболических стероидов. Большинство из них запрещены в нашей стране, и свободно в аптеках такие препараты не продаются. В этот список входят:

  • Болденон;
  • Данабол;
  • Нандролон;
  • Оксандролон;
  • Анаполон;
  • Станозолол;
  • Тренболон и другие.

Это фармакологические препараты, действие которых подобно тестостерону и дигидротестостерону. Прием препаратов помогает спортсменам улучшить физическое состояние и показать высокие результаты. Анаболики наиболее востребованы в силовых видах спорта, в частности в бодибилдинге .

Анаболические стероиды имеют два вида эффектов:



К дополнительным эффектам во время приема анаболиков относятся усиления аппетита, полового влечения, повышение самооценки. Прием анаболических стероидов сопровождается многочисленными побочными эффектами, которые были названы выше.

  • применять только по назначению спортивного врача (как минимум пройти консультацию у эндокринолога и уролога)
  • не превышать допустимые дозы;
  • избегать комбинаций анаболиков, если это не предусматривает специальный курс;
  • не превышать длительность приема;
  • не рекомендуется принимать анаболические стероиды женщинам, исключение составляют препараты с высоким анаболическим индексом (отношение анаболической активности к андрогенной);
  • до 25 лет нельзя принимать анаболики (вырабатывается свой тестостерон, риск резистентности — прекращения выработки своего гормона );
  • после приема препаратов необходимо обязательно провести послекурсовую терапию.

Заболевания

Избыточное количество половых стероидных гормонов в крови до начала полового созревания (или раннее половое созревание) вызывает серьезные нарушения в организме и приводит к болезням . Одно из таких заболеваний называется синдром Олбрайта, а точнее Олбрайта-Мак-Кьюна, названного в честь двух выдающих врачей, которые его описали.

Чаще эта патология фиксируется у девочек. Они имеют характерные внешние признаки:

  • низкий рост;
  • округлое лицо;
  • короткая шея;
  • укороченные 4 и 5 кости плюсны и пясти;
  • спазмы мышц;
  • изменения в скелете;
  • задержка в появлении зубов;
  • недостаточное развитие эмали.

При этом наблюдается задержка умственного развития, эндокринные нарушения, изменение кожи. Диагностируют заболевание в 5-10 лет, встречается оно редко, передается по наследству. Только при своевременном диагностировании и правильном лечении прогноз благоприятный.

Лечение синдрома Олбрайта-Мак-Кьюна проблематично. Применяется исключительно гормональная терапия. С помощью прогестерона останавливают менструации, но темпы роста и развития не замедляются, эти меры негативно отражаются на работе надпочечников. В ходе лечения применяются препараты, которые блокируют секрецию эстрогенов.

Больные страдают дисфункцией щитовидной железы, гиперфункцией гипофиза (кроме быстрого роста, возможно развитие акромегалии). Используются синтетические гормоны для подавления чрезмерной выработки гормонов этих желез.

Увеличение надпочечников и их чрезмерная секреция приводит к ожирению, прекращению роста, хрупкости кожи. В этих случаях удаляют пораженный надпочечник и блокируют чрезмерную секрецию кортизола. У детей с синдромом Олбрайта часто наблюдается низкий уровень фосфора и развивается рахит. Назначаются пероральные фосфаты и витамин D.

Стероидные гормоны важны для обеспечения жизненно важных функций. Отклонение от нормы провоцируют развитию патологий.