Ludzkie hormony steroidowe. Co to są hormony steroidowe? Biochemia hormonów steroidowych

II. Synteza, wydzielanie, metabolizm i mechanizm działania hormonów tarczycy Tarczyca wytwarza szereg hormonów. Rozważmy główne: 1) T3 - trójjodotyronina; 2) T4 - tyroksyna Hormon T4 został po raz pierwszy uzyskany w 1915 r., A hormon T3 dopiero w 1952 r. Trójjodotyronina jest więcej.

Kartoteka hormonów Odkryto wiele hormonów. Jest jeszcze więcej komórek je produkujących. Nie jest to zaskakujące, ponieważ ten sam hormon może być syntetyzowany w różnych komórkach. Może czas przestać? Czyż nie wygląda „pogoń” za odkryciem nowych substancji i źródeł?

Badanie hormonów Hormony nadnerczy 17-hydroksyprogesteron 17-hydroksyprogesteron (oksyprogesteron-17, 17-OH progesteron, 17-OP, 17β - hydroksyprogesteron) jest hormonem kory nadnerczy. Wytwarzany w małych ilościach przez jajniki w fazie folikularnej,

Cytosol. Rybosomy i synteza białek Cytozol, będący częścią cytoplazmy otaczającej organelle, zajmuje 53–55% całkowitej objętości komórki. Cytozol zawiera ogromną liczbę enzymów, które katalizują różne pośrednie reakcje metaboliczne, a także białka

Hormony steroidowe nadnerczy powstają z cholesterolu, który pochodzi głównie z krwi, ale jest syntetyzowany in situ w małych ilościach z acetylo-CoA poprzez pośrednie tworzenie mewalonianu i skwalenu. Znaczna część cholesterolu ulega estryfikacji w nadnerczach i gromadzi się w cytoplazmie w postaci kropelek lipidów. Kiedy nadnercza są stymulowane przez ACTH (lub cAMP), aktywowana jest esteraza, a powstały wolny cholesterol jest transportowany do mitochondriów, gdzie enzym rozszczepiający łańcuchy boczne, cytochrom P-450, przekształca go w pregnenolon. Rozszczepienie łańcucha bocznego obejmuje dwie reakcje hydroksylacji: pierwszą przy C-22, następnie przy C-20; późniejsze rozszczepienie wiązania bocznego (usunięcie 6-węglowego ugrupowania izokaproaldehydowego) skutkuje utworzeniem 21-węglowego steroidu (Rysunek 48.2). Białko zależne od ACTH może wiązać i aktywować cholesterol lub P-450. Silnym inhibitorem biosyntezy steroidów jest aminogluetymid.

U ssaków wszystkie hormony steroidowe syntetyzowane są z cholesterolu poprzez pośrednie tworzenie pregnenolonu w wyniku kolejnych reakcji zachodzących w mitochondriach lub siatce śródplazmatycznej komórek nadnerczy. Hydroksylazy odgrywają ważną rolę w steroidogenezie, katalizując reakcje z udziałem tlenu cząsteczkowego i NADPH; dehydrogenazy, izomeraza i liaza biorą udział w niektórych etapach procesu. Jeśli chodzi o steroidogenezę, komórki wykazują pewną specyficzność. Zatem -hydroksylaza i -dehydrogenaza -hydroksysteroidowa, enzymy niezbędne do syntezy aldosteronu, występują tylko w komórkach warstwy kłębuszkowej i dlatego tylko one wytwarzają ten mineralokortykoid. Na ryc. Rycina 48.3 schematycznie przedstawia ścieżki syntezy trzech głównych klas steroidów nadnerczowych. Nazwy enzymów ujęto w ramki, kolorem wyróżniono przemiany na każdym etapie.

Synteza mineralokortykoidów

Synteza aldosteronu przebiega szlakiem specyficznym dla mineralokortykoidów i jest zlokalizowana w strefie kłębuszkowej nadnerczy. Konwersja pregnenolonu do progesteronu następuje w wyniku działania dwóch enzymów siateczki śródplazmatycznej gładkiej – dehydrogenazy 3p-hydroksysteroidowej (3p-OH-SD) i izomerazy D5-4. Następnie progesteron ulega hydroksylacji poprzez pozycję i powstaje -deoksykortykosgeron (DOC), który jest aktywnym mineralokortykoidem (zatrzymuje Na+). Następna hydroksylacja (w C-11) prowadzi do powstania kortykosteronu, który wykazuje aktywność glukokortykoidową iw niewielkim stopniu mineralokortykoidową (poniżej 5% aktywności aldosteronu). U niektórych gatunków (np. gryzoni) kortykosteroid jest najsilniejszym hormonem glukokortykoidowym. Hydroksylacja jest konieczna do ujawnienia aktywności zarówno gluko-, jak i mineralokortykoidów, ale obecność grupy hydroksylowej przy C-17 prowadzi w większości przypadków do tego, że steroid

Ryż. 48.2. Rozszczepienie bocznej cei cholesterolu i podstawowych struktur hormonów steroidowych.

w większym stopniu wykazuje działanie glukokortykoidowe, w mniejszym zaś mineralokortykoidowe. W strefie kłębuszkowej nie ma enzymu hydroksylazy gładkiej siateczki śródplazmatycznej, ale obecna jest mitochondrialna 18-hydroksylaza. Pod wpływem tego ostatniego enzymu kortykosteron przekształca się w 18-hydroksykortykosteron, z którego dalej powstaje aldosteron – poprzez utlenienie grupy alkoholowej przy C-18 do aldehydu. Unikalny zestaw enzymów w strefie gruczołowej i specyficzny charakter jego regulacji (patrz poniżej) pozwoliły wielu naukowcom uznać nie tylko nadnercza za dwa gruczoły dokrewne, ale także korę nadnerczy za dwa w rzeczywistości różne narządy.

Synteza glukokortykoidów

Do syntezy kortyzolu potrzebne są trzy hydroksylazy, działające sekwencyjnie na pozycje dwóch pierwszych reakcji, natomiast hydroksylacja jest stosunkowo powolna. Jeśli najpierw nastąpi hydroksylacja, utrudnia to działanie β-hydroksylazy i synteza steroidów przebiega wzdłuż szlaku mineralokortykoidów (tworzenie aldosteronu lub kortykosteronu w zależności od typu komórki). -Hydroksylaza jest enzymem gładkiej siateczki śródplazmatycznej, który działa na progesteron lub (częściej) pregnenolon. Produkt reakcji, β-hydroksyprogesteron, jest dalej hydroksylowany z wytworzeniem β-deoksy-kortyzolu. Hydroksylacja tego ostatniego wytwarza kortyzol, najpotężniejszy z naturalnych hormonów glukokortykoidowych u człowieka. -Hydroksylaza jest enzymem gładkiej siateczki śródplazmatycznej, a -hydroksylaza jest enzymem mitochondrialnym. Wynika z tego, że podczas steroidogenezy w komórkach strefy kłębuszkowej i fasciculata następuje ruch wahadłowy substratów: ich wejście do mitochondriów i wyjście z nich (ryc. 48.4).

Synteza androgenów

Głównym androgenem, a dokładniej prekursorem androgenów wytwarzanym przez korę nadnerczy jest degadroepiandrosteron (DHEA). Większość 17-hydroksypregnenolonu wykorzystywana jest do syntezy glukokortykoidów, lecz niewielka część ulega utlenieniu poprzez usunięcie dwuwęglowego łańcucha bocznego pod działaniem 17,20-liazy. Enzym ten zidentyfikowano w nadnerczach i gonadach; jego substratem są wyłącznie związki 17a-hydroksylowe. Produkcja androgenów znacznie wzrasta, jeśli biosynteza glukokortykoidów zostanie zakłócona z powodu niedoboru jednej z hydroksylaz (patrz poniżej, zespół nadnerczowo-płciowy). Większość

(patrz skan)

Ryż. 48.3. Sekwencje reakcji zapewniających syntezę trzech głównych klas hormonów steroidowych. Zaangażowane enzymy są zaznaczone kółkiem; modyfikacje, które nastąpiły na każdym etapie, są wyróżnione kolorem. (Nieznacznie zmodyfikowane i powielone za zgodą Hardinga B. W. Strona 1135 w Endocrinology v.2, Debroot L. Y., Grune and Stratton. 1979.)

Ryż. 48,4. Wewnątrzkomórkowa lokalizacja kolejnych etapów biosyntezy lukortykoidów. Podczas steroidogenezy w komórkach nadnerczy prekursory hormonów przemieszczają się między mitochondriami a siateczką śródplazmatyczną. Enzymy uczestniczące: 1) C20_22-liaza, 2) 3(3i-hydroksysteroidowa dehydrogenaza i D54-izomeraza, 3) 17a-hydroksylaza, 4) 21-hydroksylaza, 5) 11P-hydroksylaza. (Nieznacznie zmodyfikowane i powielone za zgodą Hardinda B.W. Strona 1135 w Endocrinology v.2, Debroot L.Y. Crune i Stratton, 1979.)

DHEA jest szybko modyfikowany przez dodatek siarczanu, przy czym około połowa DHEA ulega siarczanowaniu w nadnerczach, a pozostała część w wątrobie. Siarczanowany DEA jest biologicznie nieaktywny, ale usunięcie grupy siarczanowej przywraca aktywność. DHEA jest zasadniczo prohormonem, ponieważ pod wpływem ZR-OH-SD i izomerazy D5-4 ten słaby androgen przekształca się w bardziej aktywny androstendion. Androstendion powstaje w małych ilościach w nadnerczach i podczas działania liazy na -hydroksyprogesteron. Redukcja androstendionu w pozycji C-17 prowadzi do powstania testosteronu, najsilniejszego androgenu nadnerczy. Jednak zgodnie z tym mechanizmem w nadnerczach syntetyzowana jest tylko niewielka ilość testosteronu, a większość tej przemiany zachodzi w innych tkankach.

Inne steroidy można wyizolować w małych ilościach z krwi żylnej wypływającej z nadnerczy, w tym -dezoksykortykosteron, progesteron, pregnenolon, -hydroksyprogesteron i bardzo mało estradiolu powstałego w wyniku aromatyzacji testosteronu. Produkcja tych hormonów przez nadnercza jest na tyle niska, że ​​nie odgrywa ona znaczącej roli w porównaniu z produkcją innych gruczołów.

Wszystkie hormony w organizmie człowieka są klasyfikowane według ich składu chemicznego na steroidy, peptydy, tarczycę i katecholaminy. Hormony steroidowe powstają na bazie cholesterolu. Do tej grupy substancji fizjologicznie czynnych zaliczają się hormony płciowe, glukokortykoidy i mineralokortykoidy.

Są produkowane w różnych gruczołach układu hormonalnego i pełnią liczne funkcje życiowe:

Biochemia hormonów steroidowych

Nie tylko ich charakter chemiczny łączy hormony steroidowe we wspólną grupę. Proces ich powstawania ukazuje biochemiczne powiązanie pomiędzy tymi substancjami. Biosynteza hormonów steroidowych rozpoczyna się od powstania cholesterolu z acetylo-CoA (acetylokoenzym A jest substancją ważną dla metabolizmu, prekursorem syntezy cholesterolu).

Cholesterol gromadzi się w cytoplazmie komórki i zawarty jest w kropelkach lipidów, w estrach z kwasami tłuszczowymi. Proces powstawania hormonów steroidowych przebiega etapami:

1. Uwalnianie cholesterolu ze struktur magazynujących, jego transfer do mitochondriów (organelli komórkowych), tworzenie kompleksów z białkami błonowymi tych organelli.
2. Powstawanie pregnenolonu, prekursora hormonów steroidowych, który opuszcza mitochondria.
3. Synteza progesteronu w mikrosomach komórkowych (fragmentach błony komórkowej). Tworzy dwie gałęzie:

• kortykosteroidy, z których powstają mineralokortykosteroidy i glukokortykosteroidy;
• androgeny, z których powstają estrogeny.

Wszystkie etapy biosyntezy sterowane są przez hormony przysadki: ACHT (adrenokortykotropowe), LH (luteinizujące), FSH (stymulujące pęcherzyki). Hormony steroidowe nie kumulują się w gruczołach dokrewnych, natychmiast dostają się do krwioobiegu. Szybkość ich wnikania zależy od aktywności biosyntezy, a jej intensywność zależy od czasu konwersji cholesterolu do pregnenolonu.

Mechanizm działania hormonów steroidowych

Mechanizm działania hormonów steroidowych wykorzystuje się w sportach siłowych: podnoszeniu ciężarów, kulturystyce, trójboju siłowym, crossficie. Związany jest z aktywacją biologicznej syntezy białek, która jest istotna dla budowy masy mięśniowej.

Sterydy wpływają na proces regeneracji mięśni. Jeśli zwykłemu człowiekowi po treningu siłowym odbudowa włókien mięśniowych zajmuje 48 godzin, to osobom przyjmującym sterydy anaboliczne zajmuje to około jednego dnia.

Specyfika mechanizmu działania hormonów steroidowych jest następująca:

• substancje aktywne łatwo przenikają przez błonę komórkową i zaczynają oddziaływać ze specyficznymi receptorami komórkowymi, w wyniku czego powstaje funkcjonalny kompleks hormon-receptor, który przemieszcza się do jądra komórkowego;
• w jądrze kompleks rozpada się, a hormon oddziałuje z DNA, dzięki czemu aktywowany jest proces transkrypcji (przepisywanie informacji o strukturze białka z odcinka cząsteczki DNA na informacyjny RNA);
• jednocześnie aktywowany jest proces syntezy rybosomalnego RNA w celu utworzenia dodatkowych rybosomów (organelli, w których syntetyzuje się białka), z których powstają polisomy;
• W oparciu o informacyjny RNA synteza białek jest wyzwalana w rybosomach, a polisomy umożliwiają jednoczesną syntezę kilku cząsteczek białka.

Wpływ hormonów steroidowych na człowieka

Hormony steroidowe nadnerczy pełnią w organizmie ważne funkcje:

• Kortyzol odgrywa kluczową rolę w metabolizmie i reguluje ciśnienie krwi. Popularna nazwa tego hormonu to „hormon stresu”. Zmartwienia, post, brak snu, podekscytowanie i inne stresujące sytuacje powodują zwiększone wydzielanie tego hormonu organizm pod wpływem substancji czynnej radził sobie ze stresem.
• Kortykosteron dostarcza organizmowi energii. Pomaga rozkładać białka i przekształcać aminokwasy w złożone węglowodany, które są źródłem energii. Ponadto pomaga wytwarzać glikogen jako rezerwę energetyczną.
• Aldosteron jest ważny dla utrzymania ciśnienia krwi i kontroluje ilość jonów potasu i sodu.

Hormonalna regulacja najważniejszych procesów życiowych odbywa się nie tylko za pomocą substancji nadnerczy, ale także sterydów płciowych:

• Męskie hormony płciowe, czyli androgeny, są odpowiedzialne za powstawanie i manifestację wtórnych cech płciowych, rozwój układu mięśniowego, zachowania seksualne i funkcje rozrodcze.
• W kobiecym ciele. Zapewniają powstawanie i funkcjonalność żeńskiego układu rozrodczego oraz przejaw wtórnych cech płciowych.

Nadmiar i niedobór hormonów steroidowych

Intensywność syntezy hormonów steroidowych zależy od poziomu metabolizmu, ogólnego stanu organizmu, stanu zdrowia układu hormonalnego, stylu życia i innych czynników. Do prawidłowego funkcjonowania organizmu ilość substancji aktywnych we krwi musi mieścić się w normalnych granicach, ich niedobór i nadmiar przez długi czas powoduje negatywne konsekwencje.

Hormony steroidowe są niezwykle ważne dla kobiet:

• Przy nadmiarze kortykosteroidów wzrasta apetyt, a to niezmiennie prowadzi do przyrostu masy ciała, otyłości, cukrzycy, wrzodów żołądka, zapalenia naczyń (immunologiczne zapalenie naczyń krwionośnych), arytmii, osteoporozy, miopatii. Oprócz powyższych chorób pojawia się trądzik, obrzęk, rozwija się kamica moczowa i cykl menstruacyjny zostaje zakłócony.
• Nadmierna ilość estrogenów objawia się zaburzeniami cyklu miesiączkowego, bólem gruczołów sutkowych i niestabilnością emocjonalną. powoduje suchość skóry, trądzik, zmarszczki, cellulit, nietrzymanie moczu, destrukcję kości.
• Nadmierna ilość androgenów w organizmie kobiety powoduje supresję estrogenów, w efekcie dochodzi do zaburzenia funkcji rozrodczych i pojawienia się cech męskich (pogłębienie głosu, porost włosów). Brak męskich hormonów powoduje depresję, nadmierną emocjonalność, zmniejszenie libido i powoduje nagłe uderzenia gorąca.

U mężczyzn brak androgenów prowadzi do zaburzeń układu nerwowego, upośledzenia funkcji seksualnych i cierpienia układu sercowo-naczyniowego. Nadmiar męskich hormonów prowadzi do znacznego wzrostu masy mięśniowej, pogarsza się stan skóry, zaczynają się problemy z sercem, często rozwija się nadciśnienie i pojawia się zakrzepica.

Nadmierna ilość kortyzolu u przedstawicieli obu płci negatywnie wpływa na procesy metaboliczne, prowadzi do odkładania się tkanki tłuszczowej w jamie brzusznej, zniszczenia tkanki mięśniowej i osłabienia obrony immunologicznej.

Narkotyki

Wśród licznych środków farmakologicznych syntetyczne hormony steroidowe w składzie leków mają swoje własne cechy i są przepisywane dopiero po dokładnym badaniu. Przepisując je, lekarz bierze pod uwagę działania niepożądane i przeciwwskazania.

Najbardziej znane środki farmakologiczne:

• kortyzon;
• Hydrokortyzon;
• estriol;
• deksametazon;
• prednizolon;
• Prednizol.

Mają minimalne skutki uboczne, leki te są wskazane podczas rehabilitacji po ciężkich, długotrwałych chorobach, stosowane są w sporcie jako doping:

• aktywować regenerację tkanek;
• zwiększyć apetyt;
• zmniejszyć ilość tkanki tłuszczowej;
• zwiększyć masę mięśniową;
• promować wchłanianie wapnia i fosforu przez tkankę kostną;
• zwiększyć wydajność i wytrzymałość;
• korzystnie wpływają na aktywność kory mózgowej;
• zmniejszyć ekspresję strachu.

Jak wszystkie leki, te leki hormonalne mają przeciwwskazania, które obejmują:

• młody wiek;
• choroby nerek, wątroby, serca i naczyń krwionośnych;
• nowotwory różnego pochodzenia.

Leki steroidowe należy przyjmować wyłącznie pod nadzorem lekarza. W trakcie terapii mogą wystąpić działania niepożądane, które należy zgłosić lekarzowi:

• trądzik;
• trądzik;
• podwyższone ciśnienie krwi;
• niemotywowana niestabilność stanu emocjonalnego;
• podwyższony poziom cholesterolu i rozwój miażdżycy;
• u mężczyzn – zaburzenia erekcji, zanik jąder, niepłodność, powiększenie gruczołów sutkowych;
• obrzęk.

Steryd anaboliczny

Koncepcja sterydów anabolicznych jest dobrze znana w sporcie. Większość z nich jest w naszym kraju zakazana, a leki takie nie są sprzedawane swobodnie w aptekach. Ta lista obejmuje:

• Boldenon;
• Danabol;
• nandrolon;
• Oxandrolon;
• Anadrol;
• stanozolol;
• Trenbolon i inne.

Są to leki farmakologiczne, których działanie jest podobne do testosteronu i dihydrotestosteronu. Przyjmowanie leków pomaga sportowcom poprawić kondycję fizyczną i uzyskać dobre wyniki. Sterydy anaboliczne są najbardziej poszukiwane w sportach siłowych, w szczególności w kulturystyce.

Sterydy anaboliczne mają dwa rodzaje efektów:

Dodatkowe skutki stosowania sterydów anabolicznych obejmują zwiększony apetyt, popęd seksualny i zwiększoną samoocenę. Zażywaniu sterydów anabolicznych towarzyszą liczne skutki uboczne, o których wspomniałem powyżej.

• Stosować wyłącznie zgodnie z zaleceniami lekarza sportowego (przynajmniej skonsultuj się z endokrynologiem i urologiem)
• nie przekraczać dawek dopuszczalnych;
• unikać kombinacji sterydów anabolicznych, chyba że przewiduje to specjalny kurs;
• nie przekraczać czasu trwania leczenia;
• Nie zaleca się kobietom stosowania sterydów anabolicznych, z wyjątkiem leków o wysokim indeksie anabolicznym (stosunek aktywności anabolicznej do androgennej);
• Poniżej 25 roku życia nie należy stosować sterydów anabolicznych ( wytwarza własny testosteron, ryzyko wystąpienia oporności polega na zaprzestaniu produkcji jego hormonu);
• Po zażyciu leków konieczne jest przeprowadzenie terapii po kursie.

Choroby

Nadmierna ilość steroidowych hormonów płciowych we krwi przed początkiem dojrzewania (lub wczesnym okresem dojrzewania) u powoduje poważne zaburzenia w organizmie i prowadzi do chorób. Jedna z tych chorób nazywa się zespołem Albrighta, a dokładniej zespołem Albrighta-McCune’a, od nazwiska dwóch wybitnych lekarzy, którzy ją opisali.

Częściej tę patologię obserwuje się u dziewcząt. Mają charakterystyczne cechy zewnętrzne:

• niski wzrost;
• okrągła twarz;
• krótka szyja;
• skrócone 4. i 5. kość śródstopia i śródręcza;
• skurcze mięśni;
• zmiany w szkielecie;
• opóźnienie w wyglądzie zębów;
• niewystarczający rozwój szkliwa.

W tym przypadku obserwuje się upośledzenie umysłowe, zaburzenia endokrynologiczne i zmiany skórne. Chorobę rozpoznaje się w wieku 5–10 lat; jest rzadka i dziedziczona. Tylko w przypadku terminowej diagnozy i odpowiedniego leczenia rokowanie jest korzystne.

Leczenie zespołu Albrighta-McCune’a jest problematyczne. Stosuje się wyłącznie terapię hormonalną. Za pomocą progesteronu miesiączka zostaje zatrzymana, ale tempo wzrostu i rozwoju nie zwalnia; środki te negatywnie wpływają na funkcjonowanie nadnerczy. Podczas leczenia stosuje się leki blokujące wydzielanie estrogenów.

Pacjenci cierpią na dysfunkcję tarczycy, nadczynność przysadki mózgowej(oprócz szybkiego wzrostu możliwy jest rozwój akromegalii). Hormony syntetyczne służą do tłumienia nadmiernej produkcji hormonów przez te gruczoły.

Powiększenie nadnerczy i ich nadmierne wydzielanie prowadzi do otyłości, zahamowania wzrostu i łamliwości skóry. W takich przypadkach usuwa się zajęty nadnercze i blokuje nadmierne wydzielanie kortyzolu. Dzieci z zespołem Albrighta często mają niski poziom fosforu i rozwijają się u nich krzywica. Przepisywane są doustne fosforany i witamina D.

Hormony steroidowe są ważne dla funkcji życiowych. Odchylenia od normy powodują rozwój patologii.

Hormony białkowe. Dane z badań syntezy białek i mniejszych hormonów polipeptydowych (poniżej 100 reszt aminokwasowych w łańcuchu) uzyskane w ostatnich latach wykazały, że proces ten obejmuje syntezę prekursorów większych od ostatecznie wydzielanych cząsteczek i przekształcane są w końcowe produkty komórkowe poprzez rozszczepienie podczas translokacji, zachodzącej w wyspecjalizowanych organellach subkomórkowych komórek wydzielniczych.

Hormony steroidowe. Biosynteza hormonów steroidowych obejmuje złożoną sekwencję etapów kontrolowanych przez enzymy. Najbliższym chemicznym prekursorem steroidów nadnerczowych jest cholesterol, który nie tylko jest wchłaniany z krwi przez komórki kory nadnerczy, ale także powstaje wewnątrz tych komórek.

Cholesterol, wchłaniany z krwi lub syntetyzowany w korze nadnerczy, gromadzi się w cytoplazmatycznych kropelkach lipidów. Cholesterol jest następnie przekształcany w pregnenolon w mitochondriach, tworząc najpierw 20-hydroksycholesterol, następnie 20α, 22-dioksycholesterol, a na koniec rozdzielając łańcuch pomiędzy 20. i 22. atomem węgla, tworząc pregnenolon. Uważa się, że konwersja cholesterolu do pregnenolonu jest etapem ograniczającym szybkość biosyntezy hormonów steroidowych i że to właśnie ten etap jest kontrolowany przez stymulanty nadnerczy: ACTH, potas i angiotensynę II. W przypadku braku środków pobudzających nadnercza wytwarzają bardzo mało pregnenolonu i hormonów steroidowych.

Pregnenolon przekształca się w gluko-, mineralokortykoidy i hormony płciowe w wyniku trzech różnych reakcji enzymatycznych.

Glukokortykoidy. Główny szlak obserwowany w strefie fasciculata polega na odwodornieniu grupy 3-hydroksylowej pregnenolonu z wytworzeniem preg-5-eno-3,20-dionu, który następnie ulega izomeryzacji do progesteronu. W wyniku serii hydroksylacji progesteron pod wpływem układu 17-hydroksylazy ulega przemianie do 17-hydroksyprogesteronu, a następnie do 17,21-dioksyprogesteronu (17a-oksydeoksykortykosteron, 11-deoksykortyzol, związek 5) i ostatecznie w kortyzol w trakcie 11-hydroksylacji (związek P).

U szczurów głównym kortykosteroidem syntetyzowanym w korze nadnerczy jest kortykosteron; Niewielka ilość kortykosteronu jest również wytwarzana w korze nadnerczy człowieka. Szlak syntezy kortykosteronu jest identyczny jak kortyzolu, z wyjątkiem braku etapu 17α-hydroksylacji.

Mineralokortykoidy. Aldosteron powstaje z pregnenolonu w komórkach strefy kłębuszkowej. Zawiera 17-hydroksylazy i dlatego nie ma zdolności do syntezy kortyzolu. Zamiast tego powstaje kortykosteron, którego część pod wpływem 18-hydroksylazy ulega przemianie do 18-hydroksykortykosteronu, a następnie pod działaniem dehydrogenazy 18-hydroksysteroidowej do aldosteronu. Ponieważ dehydrogenaza 18-hydroksysteroidowa występuje tylko w strefie kłębuszkowej, uważa się, że synteza aldosteronu ogranicza się do tej strefy.

Hormony płciowe. Chociaż głównymi fizjologicznie istotnymi hormonami steroidowymi wytwarzanymi przez korę nadnerczy są kortyzol i aldosteron, gruczoł ten wytwarza również niewielkie ilości androgenów (męskich hormonów płciowych) i estrogenów (żeńskich hormonów płciowych). 17,20-desmolaza przekształca 17-hydroksyprognenolon w dehydroepiandrosteron i 17-hydroksyprogesteron w dehydroepiandrosteron i 1)4-androstendiol – są to słabe androgeny (męskie hormony płciowe). Niewielkie ilości tych androgenów przekształcają się w androsg-4-ene-3,17-dion i testosteron. Najprawdopodobniej z testosteronu powstają również niewielkie ilości estrogenu-17-estradiolu.

Hormony tarczycy. Głównymi substancjami używanymi w syntezie hormonów tarczycy są jod i tyrozyna. Tarczyca posiada wysoce skuteczny mechanizm pobierania jodu z krwi i organizmu

Syntetyzuje i wykorzystuje dużą glikoproteinę tyreoglobulinę jako źródło tyrozyny.

Jeśli tyrozyna występuje w organizmie w dużych ilościach i pochodzi zarówno z pożywienia, jak i rozkładających się białek endogennych, wówczas jod występuje jedynie w ograniczonych ilościach i pochodzi wyłącznie z pożywienia. W jelitach podczas trawienia pokarmu jod jest oddzielany, wchłaniany w postaci jodku i w tej postaci krąży we krwi w stanie wolnym (niezwiązanym).

Jodek pobrany z krwi przez komórki tarczycy (pęcherzykowe) i tyreoglobulina syntetyzowana w tych komórkach są wydzielane (na drodze endocytozy) do przestrzeni zewnątrzkomórkowej w gruczole zwanej światłem pęcherzyka lub przestrzenią koloidową, otoczonej komórkami pęcherzykowymi. Ale jodek nie łączy się z aminokwasami. W świetle pęcherzyka lub (co bardziej prawdopodobne) na wierzchołkowej powierzchni komórek zwróconej do światła, jodek pod wpływem peroksydazy, oksydazy cytochromowej i enzymu flawinowego ulega utlenieniu do jodu atomowego i innych produktów utlenionych oraz wiąże się kowalencyjnie pierścienie fenolowe reszt tyrozyny zawarte w tyreoglobulinie zrębowej polipeptydu. Utlenianie jodu może również zachodzić w sposób nieenzymatyczny w obecności jonów miedzi i żelaza oraz tyrozyny, która następnie przyjmuje jod elementarny. Wiązanie jodu z pierścieniem fenolowym następuje tylko w 3. pozycji lub zarówno w 3., jak i 5. pozycji, co powoduje utworzenie odpowiednio monojodotyrozyny (MIT) i dijodotyrozyny (DIT). Ten proces jodowania reszt tyrozynowych tyreoglobuliny jest znany jako etap orginizacji w biosyntezie hormonów tarczycy. Stosunek monojodotyrozyny i dijodotyrozyny w tarczycy wynosi 1:3 lub 2:3. Jodowanie tyrozyny nie wymaga obecności nienaruszonej struktury komórkowej gruczołu i może zachodzić w bezkomórkowych preparatach gruczołów przy użyciu enzymu jodynazy tyrozynowej zawierającej miedź. Enzym zlokalizowany jest w mitochondriach i mikrosomach.

Należy zaznaczyć, że tylko 1/3 wchłoniętego jodu wykorzystywana jest do syntezy tyrozyny, a 2/3 jest wydalane z moczem.

Następnym krokiem jest kondensacja jodotyrozyny z wytworzeniem jodotyroniny. Pozostając nadal w strukturze tyreoglobuliny, cząsteczki MIT i DIT (MIT + DIT) kondensują tworząc trijodotyroninę (T 3) i podobnie dwie cząsteczki DIT (DIT + DIT) kondensują tworząc cząsteczkę L-tyroksyny (T 4) . W tej formie, tj. związane z tyreoglobuliną, jodotyroniny, a także nieskondensowane jodotyrozyny, są magazynowane w pęcherzyku tarczowym. Ten kompleks jodowanej tyreoglobuliny nazywany jest często koloidem. Zatem tyreoglobulina, która stanowi 10% mokrej masy tarczycy, służy jako białko nośnikowe, czyli prekursor gromadzenia hormonów. Stosunek tyroksyny i trójjodotyroniny wynosi 7:1.

Zatem tyroksyna jest zwykle wytwarzana w znacznie większych ilościach niż trójjodotyronina. Ale ten ostatni ma wyższą aktywność właściwą niż T4 (przekracza ją 5-10-krotnie pod względem wpływu na metabolizm). Produkcja T3 wzrasta w warunkach umiarkowanego niedoboru lub ograniczeń w dostarczaniu jodu do tarczycy. Wydzielanie hormonów tarczycy, proces zachodzący w odpowiedzi na zapotrzebowanie metaboliczne, w którym pośredniczy działanie hormonu tyreotropowego (TSH) na komórki tarczycy, polega na uwalnianiu hormonów z tyreoglobuliny. Proces ten zachodzi w błonie wierzchołkowej poprzez absorpcję koloidu zawierającego tyreoglobulinę (proces znany jako endocytoza).

Tyreoglobulina ulega następnie hydrolizie w komórce pod wpływem proteaz, a uwolnione w ten sposób hormony tarczycy przedostają się do krążącej krwi.

Podsumowując powyższe, proces biosyntezy i wydzielania hormonów tarczycy można podzielić na następujące etapy: 1 - biosynteza tyreoglobuliny, 2 - pobieranie jodku, 3 - organizacja jodku, 4 - kondensacja, 5 - pobieranie komórkowe i proteoliza koloidu , 6 - wydzielanie.

Biosynteza tyroksyny i trójjodotyrozyny ulega przyspieszeniu pod wpływem hormonu tyreotropowego przysadki mózgowej. Ten sam hormon aktywuje proteolizę tyreoglobuliny i napływ hormonów tarczycy do krwi. Pobudzenie centralnego układu nerwowego wpływa w tym samym kierunku.

We krwi 90-95% tyroksyny i w mniejszym stopniu T3 odwracalnie wiąże się z białkami surowicy, głównie z α1- i α-2-globulinami. Zatem stężenie jodu związanego z białkami we krwi (BBI) odzwierciedla ilość jodowanych hormonów tarczycy dostających się do krążenia i pozwala obiektywnie ocenić stopień aktywności funkcjonalnej tarczycy.

Tyroksyna i trójjodotyronina, związane z białkami, krążą we krwi jako forma transportu hormonów tarczycy. Natomiast w komórkach narządów i tkanek efektorowych jodotyroniny ulegają deaminacji, dekarboksylacji i dejodowaniu. W wyniku deaminacji z T 4 i T 3 otrzymuje się kwasy tetrajodotyreopropionowy i tetrajodotyreooctowy (a także odpowiednio trijodotyreopropionowy i trijodotyreooctowy).

Produkty rozkładu jodotyroniny są całkowicie inaktywowane i niszczone w wątrobie. Odszczepiony jod przedostaje się do jelit wraz z żółcią, skąd jest ponownie wchłaniany do krwi i ponownie wykorzystywany przez tarczycę do biosyntezy nowych ilości hormonów tarczycy. Dzięki recyklingowi utrata jodu z kałem i moczem jest ograniczona do zaledwie 10%. Znaczenie wątroby i jelit w recyklingu jodu wyjaśnia, dlaczego utrzymujące się zaburzenia w przewodzie pokarmowym mogą prowadzić do stanu względnego niedoboru jodu w organizmie i być jedną z etiologicznych przyczyn wola sporadycznego.

Katecholaminy. Katecholaminy to dihydroksylowane aminy fenolowe i obejmują dopaminę, epinefrynę i noradrenalinę. Związki te powstają wyłącznie w tkance nerwowej i tkankach wywodzących się z rdzenia nerwowego, takich jak rdzeń nadnerczy i narządy Zuckerkandla. Noradrenalina występuje głównie w neuronach współczulnych obwodowego i ośrodkowego układu nerwowego i działa lokalnie jako neuroprzekaźnik na komórkach efektorowych mięśni gładkich naczyń, mózgu i wątroby. Adrenalina wytwarzana jest głównie przez rdzeń nadnerczy, skąd przedostaje się do krwiobiegu i działa jak hormon na odległe narządy docelowe. Dopamina spełnia dwie funkcje: służy jako biosyntetyczny prekursor epinefryny i noradrenaliny oraz działa jako lokalny neuroprzekaźnik w niektórych obszarach mózgu związanych z regulacją funkcji motorycznych.

Wyjściowym substratem do ich biosyntezy jest aminokwas tyrozyna. W przeciwieństwie do tego, co obserwuje się w biosyntezie hormonów tarczycy, gdzie tyrozyna, będąca również prekursorem biosyntezy, jest kowalencyjnie połączona wiązaniem peptydowym z dużym białkiem (tyreoglobuliną), w syntezie katecholamin tyrozyna jest wykorzystywana jako wolny aminokwas. Tyrozyna dostaje się do organizmu głównie z pożywieniem, ale w pewnym stopniu powstaje także w wątrobie w wyniku hydroksylacji niezbędnego aminokwasu, fenyloalaniny.

Etapem ograniczającym szybkość syntezy katecholamin jest konwersja tyrozyny do DOPA przez hydroksylazę tyrozynową. DOPA ulega dekarboksylacji (enzym dekarboksylaza), tworząc dopaminę. Dopamina jest aktywnie transportowana w sposób zależny od ATP do pęcherzyków lub granulek cytoplazmatycznych zawierających enzym hydroksylazę dopaminową. Wewnątrz granulek, w wyniku hydroksylacji, dopamina przekształca się w noradrenalinę, która pod wpływem M-metylotransferazy fenyloetanoloaminy rdzenia nadnerczy przekształca się w adrenalinę.

Wydzielanie następuje na drodze egzocytozy.

Ogólnie rzecz biorąc, gruczoły dokrewne wydzielają hormony w formie, która jest aktywna w tkankach docelowych. Jednak w niektórych przypadkach przemiany metaboliczne w tkance obwodowej prowadzą do ostatecznego powstania aktywnej formy hormonu. Na przykład testosteron, główny produkt jąder, przekształca się w dihydrotestosteron w tkankach obwodowych. To właśnie ten steryd decyduje o wielu (ale nie wszystkich) efektach androgennych. Głównym aktywnym hormonem tarczycy jest trójjodotyronina, tarczyca wytwarza jednak tylko część tego hormonu, jednak główna ilość tego hormonu powstaje w wyniku monodejodowania tyroksyny do trójjodotyroniny w tkankach obwodowych.

W wielu przypadkach pewna część hormonów krążących we krwi wiąże się z białkami osocza. Specyficzne białka wiążące insulinę, tyroksynę, hormon wzrostu, progesteron, hydrokortyzon, kortykosteron i inne hormony w osoczu krwi zostały dość dobrze zbadane. Hormony i białka są połączone wiązaniem niekowalencyjnym o stosunkowo niskiej energii, dlatego kompleksy te łatwo ulegają zniszczeniu, uwalniając hormony. Kompleksowanie hormonów z białkami:

1) umożliwia zatrzymanie części hormonu w formie nieaktywnej,

2) chroni hormony przed czynnikami chemicznymi i enzymatycznymi,

3) jest jedną z form transportu hormonu,

4) pozwala zarezerwować hormon.