Стероидные гормоны

Введение     

На  жизнедеятельность организма человека влияет множество веществ, как полученные извне, так и синтезированные им самим. Но одними из важнейших, несомненно являются гормоны. 
    Понятие «гормон» (от греч. hormanio – побуждаю, привожу в движение) было предложено Бейлиссом и Старлингом (1905). В настоящее время гормонами называют вещества, образующиеся в железистых клетках, выделяющиеся в кровь или лимфу и регулирующие обмен веществ и развитие организма. 
    Стероидные  гормоны - один из главных классов  гормональных соединений всех видов позвоночных и многих видов беспозвоночных животных. Они являются регуляторами фундаментальных процессов жизнедеятельности многоклеточного организма - координированного роста , дифференцировки , размножения , адаптации , поведения 
    Стероидные  гормоны синтезируются из холестерина, в основном, в коре надпочечников, тестикулах, яичниках и плаценте; однако, каждая ткань, продуцирующая стероиды, имеет свой собственный характерный профиль продуктов секреции. 
    Стероидные  соединения плохо растворяются в  воде и хорошо в органических растворителях  и растительных маслах. Все стероидные гормоны благодаря липофильности относительно легко проникают через плазматические липопротеидные мембраны и поэтому могут свободно секретироваться клетками стероидогенных эндокринных желез и входить внутрь реагирующих клеток.   
    Сегодня, когда особенно важно развитие современной медицинской науки для разработки и внедрения в практическое здравоохранение инновационных технологий, необходимо знать структуру и химические свойства гормонов, что бы иметь возможность синтезировать новые, более эффективные соединения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 

Понятие и синтез

   Cтероидные гормоны - это жирорастворимые (липидные) гормоны. Стероидные соединения плохо растворяются в воде и хорошо в органических растворителях и растительных маслах. Все стероидные гормоны благодаря липофильности относительно легко проникают через плазматические липопротеидные мембраны и поэтому могут свободно секретироваться клетками стероидогенных эндокринных желез и входить внутрь реагирующих клеток,т.е избирательно взаимодействуя со специфическими ядерными рецепторами вызывать изменения в генетическом аппарате клетки, то есть осуществляющие гормональную регуляцию в организме человека 
    Выделяют четыре наиболее общие группы стероидных гормонов: минералкортикоиды, глюкокортикоиды, андрогены и эстрогены. 
    Основными представителями этих каждой из этих групп являются альдостерон, кортизол, тестостерон и эстрадиол соответственно.Кроме того, выделяют группу прогестагенов, основным представителем которой является прогестерон. 
    Дополнительно разделяют стероидные гормоны из этих пяти групп на две условные группы: половые гормоны (прогестагены, андрогены и эстрогены) и кортикостероиды (минералкортикоиды и глюкортикоиды). 
    Синтез различных стероидных гормонов из холестерина осуществляется последовательными ферментативными реакциями. Основной путь стероидогенеза, приводящий к образованию минералокортикоидов, глюкокортикоидов, андрогенов и эстрогенов, представлен на приведенном рисунке. Первая стадия на пути превращения холестерина в прегненолон является реакцией, которая происходит во всех стероид-продуцирующих тканях. Эта стадия, лимитирует скорость синтеза стероидных гормонов. Последующие ферментативные реакции стероидогенеза происходят только в определенных тканях. 
    В организме человека не существует никакого механизма, способствующего накоплению стероидных гормонов в клетках. Только гормональный предшественник в форме эфиров холестерина накапливается в стероид-продуцирующих клетках в значительных количествах. Синтезированные же в них стероидные гормоны быстро попадают через клеточную мембрану в кровяное русло, и, осуществляя свою гормональную регуляцию, постепенно выводятся из организма.

Регуляция синтеза стероидных гормонов осуществляется с помощью  пептидных гормонов вырабатываемых гипоталамусом и гипофизом. Кортикотропин, вырабатываемый гипофизом, стимулирует  секрецию кортикостероидов (минералкортикоидов и глюкокортикоидов). Гонадотропины (фоллитропин и лютеотропин), вырабатываемые передней долей гипофиза, стимулируют  синтез андрогенов и эстрогенов. В  свою очередь, гонадолиберин, вырабатываемый гипотоламусом контролирует синтез и освобождение гипофизных гонадотропинов.

Выработка пептидных гормонов гипоталамусом и гипофизом зависит  от концентрации контролируемых гормонов в крови и регулируется по принципу обратной связи. Попадание в организм экзогенных стероидных гормонов со скоростью, превышающей скорость синтеза соответствующих  эндогенных стероидных гормонов, практически  полностью подавляет выработку  стимулирующих пептидных гормонов, что приводит к подавлению механизмов синтеза соответствующих эндогенных гормонов, и в результате нарушается общий гормональный баланс в организме.

 

В отличие от многих других циклических соединений, имеющих  плоскую (планарную) структуру, стероиды характеризуются трехмерной пространственной конфигурацией, особенности которой  оказывают существенное влияние  на их биологическую активность.

Гормоны этого класса представляют полициклические соединения липидной природы, в основе структуры  которых, как правило, лежит циклопентанпергидрофенантреновое (стерановое) ядро, состоящее из конденсированных между собой трех насыщенных шестичленных (А,В,С) и одного насыщенного пятичленного кольца (D).

Структурно стероиды отличаются друг от друга количеством  и расположением функциональных групп, степенью насыщенности углеводных связей, длиной боковой цепи, прикрепленной  к стероидному ядру, и другими  химическими характеристиками. Структуры  некоторых физиологически важных стероидных гормонов представлены на рис.2-3 .

Хотя часто трудно установить определенную взаимосвязь  между структурой и активностью, определенные структурные черты, по всей вероятности, являются общими для  стероидов со сходной биологической  активностью. Например, стероиды с андрогенной  или маскулинизирующей активностью, типичным представителем которых является тестостерон , содержат 19 углеродных атомов и не имеют боковой цепи, прикрепленной к стероидному ядру (рис.2-3 ). Соединения с эстрогенной или феминизирующей активностью, такие как эстрадиол , содержат 18 углеродных атомов и имеют ароматическое кольцо А. Другие физиологически важные стероидные гормоны содержат 21 углеродный атом и включают в себя кортикостероиды и прогестины.

Геометрическая  форма стероидной молекулы достаточно стабильна и определяется конформацией колец (циклогексановые кольца имеют  конформацию кресла, а циклопентановое - полукресла), характером их соединения (В/С- и С/D-сочленения имеют транс-конфигурацию), а также расположением атомов водорода, радикалов и функциональных групп, присоединенных к стериновому  ядру (альфа-или бета-ориентация в  пространстве). Следует отметить, что  стероиды - оптически активные соединения. Все природные гормоны являются производными D-ряда.

 

2.Структура и изомерия     

К стероидам относятся биологически активные соединения, главным образом, животного происхождения, являющиеся производными полициклического углеводорода гонана (старое название - стеран, систематическое  название - циклопентанпергидрофенантрен).      

 

 

  
    

Ядро  гонана представляет собой конденсированную систему, состоящую из трех ядер циклогексана - А, B, C и ядра циклопентана - D. В функциональном плане в этой системе можно  выделить два фрагмента:     

1) система декалина, состоящая из ядер А и В и 2) система гидриндана, состоящая из циклов С и D. Нумерацию атомов в ядре гонана осуществляют последовательно, вначале в декалиновом фрагменте, а затем в гидриндановом. Ядро гонана содержит 6 асимметрических атомов углерода и может существовать в виде 64 стереоизомеров. Для анализа структуры гонана рассмотрим вначале стереохимию декалина и гидриндана.      

Существуют  два изомера декалина, которые  отличаются конфигурацией общих  углеродных атомов - это цис- и транс-декалины. В цис-декалине атомы водорода у С-5 и С-10 находятся по одну сторону от воображаемой плоскости колец, а в транс-декалине - по разные стороны. Следует заметить, что цис- и транс-декалины не являются конформерами, так как не могут переходить друг в друга путем вращения вокруг связи С - С. Они - диастереомеры, каждый из которых характеризуется своими свойствами.     

5a-Конфигурация стероида  соответствует транс-сочленению  между всеми 4-мя циклами и  является наиболее термодинамически  выгодной.5b-Конфигурация соответствует  цис-сочленению между ядрами А  и В и встречается в желчных  кислотах. В/С-цис-сочленение в стероидах  не встречается, поскольку при  этом возникают существенные  пространственные затруднения - молекула должна скручиваться  в клубок.    

Циклический скелет стероидов относительно жесткий, и для него не характерны конформационные  превращения, меняющие пространственное расположение заместителей. Один и  тот же заместитель, располагающийся  в экваториальном или аксиальном положении, будет иметь разную реакционную способность, спектральные характеристики, а соединения в целом - различную биологическую активность.     

Геометрическая  форма стероидной молекулы достаточно стабильна и определяется конформацией колец (циклогексановые кольца имеют конформацию кресла, а циклопентановое - полукресла), характером их соединения (В/С- и С/D-сочленения имеют транс-конфигурацию), а также расположением атомов водорода, радикалов и функциональных групп, присоединенных к стериновому ядру (альфа-или бета-ориентация в пространстве). Следует отметить, что стероиды - оптически активные соединения. Все природные гормоны являются производными D-ряда.   
  
 

 

 

.Номенклатура    

Согласно  существующей систематической номенклатуре названия стероидам даются исходя из тривиального названия насыщенного углеводорода стеранового ряда, лежащего в основе данного стероида. Таких родоначальных углеводородов стеранового ряда 5 - эстран, андростан, прегнан, холан и холестан. Они отличаются числом углеродных атомов и, соответственно, радикалами в положении 10-R₁, в положении 13-R₂ и положении 17-R₃ кольца гонана.

 

Название	Число атомов С	R1	R2	R3
Эстран	18	H	CH3	H
Андростан	19	CH3	CH3	H
Прегнан	21	CH3	CH3	- CH2 - CH3
Холан	24	CH3	CH3
Холестан	27	CH3	CH3

Узнать стоимость уникальнойОпыт работ более 10 Персональный менеджер

 

 

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». 

 

1.2 Эфиры стероидных гормонов

 

Эфир представляет собой цепочку  из атомов углерода, водорода и кислорода, которая присоединяется к молекуле стероида (обычно на место атома  водорода в 17-ой позиции), образуя эфир стероида. Эфиры стероидов имеют  повышенную жирорастворимость и  пониженную водорастворимость, в результате чего они надолго задерживаются  в организме и медленней поступают  в кровь из места инъекции.

Стероид с присоединенным к нему сложным эфиром является неактивным и не способен связываться с рецепторами. Активация стероида происходит при  отщеплении эфира от стероида под  действием фермента эстераза (с восстановлением  водорода для формирования гидроксильной  группы в 17-ой позиции, если эфир был  присоединен к ней), после чего стероид способен взаимодействовать  с рецепторами. Свойств самого стероида эфир не изменяет - после его отщепления стероид действует как обычно и выводится из организма со скоростью  зависящей от собственного периода  полувывода (полураспада) этого стероида из организма.

Как правило, чем длиннее эфирная  цепочка, тем меньше водорастворимость  эфира стероида, он медленнее начинает действовать, но имеет больший период полураспада. Кроме того, чем тяжелее  цепочка, тем больше ее доля в общем  весе эфира стероида, а значит, относительная  концентрац

Список основных эфиров стероидов

Название эфира  и его период полураспада в  организме, в сутках		Существующие эфиры  стероидов	Препараты, в состав которых входит эфир стероида
Ацетат  (Acetate) Формула: C2H4O2  Масса: 60.0524 г/моль  Темп. плавления: 16.6 °C	3	Метенолона Ацетат  (Methenolone Acetate)	Примоболан Primobolan
		Стенболона Ацетат  (Stenbolone Acetate)	Анотрофин, Стенболон Anatrofin, Stenbolone
		Тестостерона Ацетат  (Testosterone Acetate)
		Тренболона Ацетат  (Trenbolone Acetate,  Trembolone Acetate)	Тренбол, Финаджект, Финаджет, Финапликс Finaject, Finajet, Trenbol
Бензонат  (Benzonate)	6	Эстрадиола Бензоат  (Estradiol Benzonate)	Эстандрон Estandron
Гексагидробензилкарбонат  (Hexahydrobenzylcarbonate) Масса: 130.1864 г/моль	12	Тренболона Гексагидробензилкарбонат  (Trenbolone Hexahydrobenzylcarbonate,  Trembolone Hexahydrobenzylcarbonate)	Параболан Parabolan
Гексилоксифенилпропионат  (Hexyloxyphenylpropionate)	12	Нандролона Гексилоксифенилпропионат  (Nandrolone Hexyloxyphenylpropionate)	Анадур
Гептилат  (Heptylate)	10	Тестостерона Гептилат  (Testosterone Heptylate)	Тестостерон терамекс Testosterone Teramex
Деканоат  (Decanoate) Формула: C10H20O2  Масса: 172.24 г/моль	15	Тестостерона Деканоат  (Testosterone Decanoate)	Сустанон Sustanon
		Нандролона Деканоат  (Nandrolone Decanoate)	Анаболин, Дека-Дуболин, Дека-Дураболин, Дека-Дурабол, Еболан, Нурецан, Ретаболил, Стероболин, Туринабол Депо, Циремилон, Экстраболин, Элпихормо Anaboline, Jebolan, Deca-Durabolin, Deca-Durabol, Deca-Durabolin, Elpihormo, Extraboline, Nurezan, Retabolil, Sterobolin, Turinabol Depot, Ziremilon
Изогексаноат  (Isohexanoate)	9	Тестостерона Изогексаноат  (Testosterone Isohexanoate)	Омнадрен Omnadren
Изокапроат  (Isocaproate) Формула: C6H12O2  Масса: 116,14 г/моль	9	Тестостерона Изокапроат  (Testosterone Isocaproate)	Сустанон, Омнадрен (новый), Эстандрон Sustanon, Omnadren, Estandron
Капроат  (Caproate) Формула: C6H12O2  Масса: 116,14 г/моль	9	Тестостерона Капроат  (Testosterone Caproate)	Омнадрен (новый) Omnadren
Лаурат  (Laurate) Формула: C12H24O2  Масса: 200,29 г/моль	17	Нандролона Лаурат  (Nandrolone Laurate)	Лаураболин
Пропионат  (Propionate) Формула: C3H6O2  Масса: 74.0792 г/моль	4.5	Андростенедиола Дипропионат  (Androstenediol Di-Propionate)
		Дромастанолона Дипропионат  (Dromastanolone Di-Propionate)
		Дростанолона Пропионат  (Drostanolone Propionate)	Дролбан, Мастабол, Мастерен, Мастерид, Мастизоль, Мастерил, Мастерон, Метолон, Пермастрил Drolban, Mastabol, Masterid, Masteril, Masteron, Masterone, Metholone, Permastril
		Нандролона Пропионат  (Nandrolone Propionate)
		Тестостерона Пропионат  (Testosterone Propionate)	Аговирин, Андролан, Андрофон-Рихт, Вирормон, Нео-Номбреол, Омнадрен, Примотестон  Депо, Сустанон, Тестенон, Тестовирон Депо, Тестостерон пропионикум, Тестовирон, Тестопин, Тестэнат, Эстандрон
		Метиландростенедиола Дипропионат  (Methylandrostenediol Di-Propionate)	Аквеоус, Метандриол Acverous, Methandriol
Ундеканоат  (Undeconoate) Формула: C11H22O2  Масса: 186,26 г/моль	16.5	Тестостерона Ундеканоат  (Testosterone Undeconoate)	Андриол, Вириген, Пантестон, Равзини, Рестандол, Ундестор
		Нандролона Ундеканоат  (Nandrolone Undeconoate)	Динаболон, Психоболон
Ундесиленат  (Undecylenate) Формула: C11H20O2  Масса: 186.2936 г/моль	13	Болденона Ундесиленат  (Boldenone Undecylenate)	Болдебал, Болденон, Венобол, Ганабол, Пэйс, Сиболин, Эквипойз Boldebal, Boldenon, Equipoise, Ganabol, Pace, Sybolin, Vebonol
Фенилпропионат  (Phenylpropionate) Формула: C9H10O2  Масса: 150.174 г/моль  Темп. плавления: 20°C	4.5	Нандролона Фенилпропионат  (Nandrolone Phenylpropionate)	Активин, Анаболин, Андролон, Дубол, Дураболин, Нандроболин, Нероболин, Суперанаболин, Туринабол, Ферболико, Феноболин, Эквиболин, Эстандрон
		Норетандролона Фенилпропионат  (Norethandrolone Phenylpropionate)
		Тестостерона Фенилпоропионат  (Testosterone Phenylpropionate)	Дурандрон, Омнадрен, Сустанон Durandron, Omnadren, Sustanon
		Эстрадиола Фенилпропионат  (Estradiol Phenylpropionate)	Эстандрон Estandron
Ципионат  (Cypionate) Формула: C8H14O2  Масса: 132.1184 г/моль	12	Тестостерона Ципионат  (Testosterone Cypionate)	Андроцип, Андронад, Деп Андро, Д-Тест, Деп-Тест, Деп-Тестостерон, Депотест, Дуратест, Малоджек Сип, Теста-С, Тестацип, Тестекс Лео пролонгатум, Тестодиета-Депо, Тестоджект, Тестред Ципионат,
		Оксаболона Ципионат  (Oxabolone Cypionate)	Стеранабол Депо, Стерон Steranabol Depo, Steranabol Depot, Steranabol Ritardo, Steron
		Эстрадиола Ципионат  (Estradiol Cypionate)
Энантат  (Enanthate) Формула: C7H14O2  Масса: 130.1864 г/моль	10.5	Метенолона Энантат  (Methenolone Enanthate)	Примоболан Депо Primobolan Depot
		Тестостерона Энантат  (Testosterone Enanthate)	Андротардия, Депо-тестостерон, Дура-Тестостерон, Примотестон Депо, Тестостерон Депо, Тестен, Тестостерона Пролонгат, Тестостовирон Депо, Тесто-Энант, Эпармон-Депот, Тестостерон Энантат