Esteroide

Un esteroide é un composto orgánico que contén unha disposición específica de catro aneis cicloalcanos unidos, que se modifica pola unión de diversos grupos químicos (-OH, =O, -CH₃, cadeas hidrocarbonadas) ou formación de dobres enlaces. Exemplos de esteroides son o colesterol, as hormonas sexuais estradiol e testosterona, os glicocorticoides, e fármacos antiinflamatorios como a dexametasona.

Modelo do esteroide lanosterol. O número total de carbonos (30) indica a súa orixe triterpenoide.

O esqueleto básico dos esteroides é o cilcopentanoperhidrofenantreno ou esterano, e está composto por catro aneis unidos formados en total por 17 átomos de carbono: tres son aneis de ciclohexano (designados A, B, e C na figura da dereita), que en conxunto forman o fenantreno, e o outro é un anel de ciclopentano (anel D). Os esteroides diferéncianse polos grupos funcionais unidos a este esqueleto de catro aneis e polo estado de oxidación dos aneis. Os esterois son un tipo especial de esteroide, que leva un grupo hidroxilo (OH) en posición 3 e ten un esqueleto derivado do colestano.^[1]

Existen centos de esteroides en plantas, animais e fungos. Todos os esteroides se sintetizan nas células a partir do lanosterol (en animais e fungos) ou a partir do cicloartenol (en plantas). Tanto o lanosterol coma o cicloartenol derivan da ciclación do triterpeno escualeno.^[2]

Estrutura

Os esteroides conteñen o esqueleto do esterano ou un derivado del. Xeralmente presentan grupos metilo nos carbonos C-10 e C-13. No carbono C-17 pode haber unha cadea hidrocarbonada (alquilo)^[3]. Ademais pode variar a configuración da cadea lateral e poden ter outros grupos metilo ou outros grupos funcionais, como o grupo hidroxilo no C-3 característico dos esterois ou grupos carbonilo (C=O).

Esqueleto básico dun esteroide, coas estereoorientacións estándar. R é unha cadea lateral.

Colestano, un esteroide típico.

Numeración dos átomos de carbono no esterano.

Colesterol, un esterol.

Ácido cólico (forma sales biliares).

Medroxestona.

Clasificación

Dentro dos lípidos os esteroides considéranse lípidos insaponificables, xa que non conteñen ácidos graxos (coa excepción dos ésteres do colesterol). Están moi relacionados cos terpenos. Os esteroides poden clasificarse atendendo a diversos criterios.

Clasificación taxonómica/funcional

Principais categorías de esteroides:

Esteroides animais
- Esteroides de insectos
  - Ecdisteroides como a ecdisterona ou a ecdisona.
- Esteroides de vertebrados
  - Hormonas esteroides
    - Os esteroides sexuais son un grupo de hormonas sexuais que producen a diferenciación sexual ou axudan á función reprodutiva. Inclúen os andróxenos, estróxenos, e proxestáxenos.
    - Os corticosteroides inclúen os glicocorticoides e mineralocorticoides. Os glicocorticoides regulan moitos aspectos do metabolismo e a función inmunitaria, e os mineralocorticoides axudan a manter o volume sanguíneo e o control renal da eliminación de electrólitos. A maioría dos esteroides de uso médico son corticosteroides.
    - Os esteroides anabólicos son un tipo de esteroides que interaccionan cos receptores dos andróxenos para incrementar a formación de músculo e óso. Hai esteroides anabólicos naturais e sintéticos.
  - Colesterol, que modula a fluidez das membranas da célula e é o principal constituínte dos depósitos nas paredes dos vasos sanguíneos implicadas na aterosclerose.
Esteroides de plantas
- Fitosterois
- Brassinosteroides
Esteroides de fungos
- Ergosterol

Clasificación estrutural

Tamén se poden clasificar os esteroides pola súa estrutura química. Baséanse todos no esqueleto do esterano^[4]. Os principais son:

Clase	Exemplos	Número de átomos de carbono
Colestanos	colesterol	27
Colanos	ácido cólico	24
Pregnanos	proxesterona	21
Androstanos	testosterona	19
Estranos	estradiol	18

Metabolismo

Os esteroides comprenden o estróxeno, cortisol, proxesterona, e testosterona entre outros. O estróxeno e a proxesterona prodúcense fundamentalmente no ovario e na placenta durante o embarazo, e a testosterona nos testículos. A testosterona tamén se pode converter en estróxeno para regular a subministración de cada un deles, tanto no corpo das mulleres coma no dos homes. Certas neuronas e células da glía do sistema nervioso central expresan os encimas que se precisan para a síntese local do neuroesteroide pregnano, tanto na síntese de novo coma doutras fontes. O paso limitante da actividade de síntese de esteroides é a conversión do colesterol en pregnenolona, que ocorre dentro da mitocondria.^[5]

Versión simplificada da última fase da vía de síntese de esteroides, na que o intermediato pirofosfato de isopentenilo (IPP) e pirofosfato de dimetilalilo (DMAPP) forman pirofosfato de xeranilo (GPP), escualeno e, finalmente, lanosterol, o primeiro esteroide formado nesta vía. Algúns intermediatos foron omitidos para maior claridade.

O metabolismo de esteroides é o conxunto de reaccións químicas no organismo que os producen, modifican, e consomen. Estas vías metabólicas inclúen:

Biosíntese de esteroides. Fabricación de esteroides a partir de precursores máis simples.
Esteroidoxénese. Interconversión de diferentes tipos de esteroides.
Degradación de esteroides.

Biosíntese de esteroides

Nesta vía anabólica orixínanse os esteroides a partir de precursores simples, o que se realiza de diferentes formas segundo a especie ou grupo de seres vivos, o que fai desta vía un obxectivo común no uso de antibióticos e outros fármacos antiinfecciosos. Ademais, o metabolismo dos esteroides humano é a diana dos medicamentos que diminúen o nivel de colesterol como as estatinas.

Nos humanos a biosíntese empeza na vía do mevalonato, co acetil-CoA como molécula básica, que forma pirofosfato de dimetilalilo e pirofosfato de isopentenilo.^[6] Nos seguintes pasos, o pirofosfato de dimetilalilo e o pirofosfato de isopentenilo forman lanosterol, o primeiro esteroide. As seguintes modificacións pertencen xa á subseguinte esteroidoxénese.

A vía do mevalonato

Artigo principal: Vía do mevalonato.

Vía metabólica do mevalonato.

A vía do mevalonato ou vía da hidroximetilglutaril-CoA redutase comeza e remata co pirofosfato de dimetilalilo (DMAPP) e o pirofosfato de isopentenilo (IPP).

Regulación e retroalimentación

Varios encimas chave poden activarse por regulación da transcrición do ADN coa activación do SREBP (Sterol Regulatory Element-Binding Protein-1 and -2, proteínas 1 e 2 de unión ao elemento regulatorio do esterol). Este sensor intracelular detecta os niveis baixos de colesterol e estimula a produción endóxena pola vía da hidroximetilglutaril-CoA redutase, e o incremento da absorción celular de lipoproteínas mediante o receptor de membrana para as LDL (lipoproteínas de baixa densidade). A regulación desta vía tamén se consegue controlando os graos de tradución do ARNm, degradación da redutase e fosforilación.

Farmacoloxía

Certos medicamentos alteran a vía do mevalonato:

Estatinas (usadas na hipercolesterolemia).
Bisfosfonatos (usados no tratamento de varias doenzas dexenerativas dos ósos).

Plantas e bacterias

En plantas, protozoos Apicomplexa (como o plasmodio da malaria) e bacterias, utilízase unha vía alternativa á do mevalonato, que usa piruvato e gliceraldehido 3-fosfato como substratos.^[7]^[8]

Do pirofosfato de dimetilalilo ao lanosterol

O pirofosfato de isopentenilo e o pirofosfato de dimetilalilo doan unidades de isopreno, que se ensamblan e modifican para formar terpenos e isoprenoides,^[8] que son unha gran clase de lípidos entre os que están os carotenoides, uns dos principais produtos naturais das plantas.^[9]

Agora as unidades de isopreno únense para formar escualeno e despois sofren un pregamento e forman aneis para orixinar o lanosterol.^[10] O lanosterol pode despois converterse noutros esteroides como o colesterol e ergosterol.^[10]^[11]

Esteroidoxénese nos seres humanos.

Esteroidoxénese

A esteroidoxénese é o proceso biolóxico polo cal os esteroides se xeran a partir do colesterol e transfórmanse noutros esteroides. As vías metabólicas da esteroidoxénese difiren entre as especies. As vías da esteroidoxénese humana móstranse na figura. Entre os produtos orixinados na esteroidoxénese están:

Eliminación

Os esteroides oxídanse principalmente por acción dos encimas citocromo P450 oxidases, como a CYP3A4. Estas reaccións encimáticas introducen osíxeno nos aneis do esteroide e permiten que outros encimas rompan a estrutura dos aneis, para formar ácidos biliares como produtos finais.^[12] Estes ácidos biliares poden despois ser eliminados pola bile segregada no fígado.^[13] A expresión deste xene da oxidase pode ser regulada (aumentada) polo sensor de esteroides PXR cando hai unha concentración sanguínea alta de esteroides.^[14]

Notas

↑ ^1,0 ^1,1 G. P. Moss (1989). "Nomenclature of Steroids (Recommendations 1989)". Pure & Appl. Chem. 61 (10): 1783–1822. doi:10.1351/pac198961101783. Arquivado dende o orixinal o 24 de marzo de 2012. Consultado o 16 de xullo de 2011. "IUPAC-IUB Joint Commission on Biochemical Nomenclature (JCBN). The nomenclature of steroids. Recommendations 1989". Eur. J. Biochem. 186 (3): 429–58. 1989. PMID 2606099. doi:10.1111/j.1432-1033.1989.tb15228.x.
↑ "Lanosterol biosynthesis". Arquivado dende o orixinal o 08 de marzo de 2011. Consultado o 16 de xullo de 2011.
↑ PubChem; CAS Number: 203-64-5 Arquivado 08 de xullo de 2011 en Wayback Machine.
↑ britannica.com > Facts about gonane: steroids, as discussed in steroid (chemical compound): Steroid numbering system and nomenclature Arquivado 29 de xuño de 2011 en Wayback Machine. Retrieved on Feb 13, 2010
↑ Rossier MF (2006). "T channels and steroid biosynthesis: in search of a link with mitochondria". Cell Calcium. 40 (2): 155–64. PMID 16759697. doi:10.1016/j.ceca.2006.04.020.
↑ Grochowski L, Xu H, White R (2006). "Methanocaldococcus jannaschii uses a modified mevalonate pathway for biosynthesis of isopentenyl diphosphate". J Bacteriol 188 (9): 3192–8. PMC 1447442. PMID 16621811. doi:10.1128/JB.188.9.3192-3198.2006.
↑ Lichtenthaler H (1999). "The 1-Dideoxy-D-xylulose-5-phosphate pathway of isoprenoid biosynthesis in plants". Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 50: 47–65. PMID 15012203. doi:10.1146/annurev.arplant.50.1.47.
↑ ^8,0 ^8,1 Kuzuyama T, Seto H (2003). "Diversity of the biosynthesis of the isoprene units". Nat Prod Rep 20 (2): 171–83. PMID 12735695. doi:10.1039/b109860h.
↑ Dubey V, Bhalla R, Luthra R (2003). "An overview of the non-mevalonate pathway for terpenoid biosynthesis in plants" (PDF). J Biosci 28 (5): 637–46. PMID 14517367. doi:10.1007/BF02703339.
↑ ^10,0 ^10,1 Schroepfer G (1981). "Sterol biosynthesis". Annu Rev Biochem 50: 585–621. PMID 7023367. doi:10.1146/annurev.bi.50.070181.003101.
↑ Lees N, Skaggs B, Kirsch D, Bard M (1995). "Cloning of the late genes in the ergosterol biosynthetic pathway of Saccharomyces cerevisiae—a review". Lipids 30 (3): 221–6. PMID 7791529. doi:10.1007/BF02537824.
↑ Pikuleva IA (2006). "Cytochrome P450s and cholesterol homeostasis". Pharmacol. Ther. 112 (3): 761–73. PMID 16872679. doi:10.1016/j.pharmthera.2006.05.014.
↑ Zollner G, Marschall HU, Wagner M, Trauner M (2006). "Role of nuclear receptors in the adaptive response to bile acids and cholestasis: pathogenetic and therapeutic considerations". Mol. Pharm. 3 (3): 231–51. PMID 16749856. doi:10.1021/mp060010s.
↑ Kliewer S, Goodwin B, Willson T (2002). "The nuclear pregnane X receptor: a key regulator of xenobiotic metabolism". Endocr. Rev. 23 (5): 687–702. PMID 12372848. doi:10.1210/er.2001-0038.

Véxase tamén

Outros artigos

Ligazóns externas

Nomenclatura dos esteroides do Queen Mary - Universidade de Londres.
Esteroidoxénese.

[IUPAC-1] 1,0 ^1,1 G. P. Moss (1989). "Nomenclature of Steroids (Recommendations 1989)". Pure & Appl. Chem. 61 (10): 1783–1822. doi:10.1351/pac198961101783. Arquivado dende o orixinal o 24 de marzo de 2012. Consultado o 16 de xullo de 2011. "IUPAC-IUB Joint Commission on Biochemical Nomenclature (JCBN). The nomenclature of steroids. Recommendations 1989". Eur. J. Biochem. 186 (3): 429–58. 1989. PMID 2606099. doi:10.1111/j.1432-1033.1989.tb15228.x.

[2] "Lanosterol biosynthesis". Arquivado dende o orixinal o 08 de marzo de 2011. Consultado o 16 de xullo de 2011.

[3] PubChem; CAS Number: 203-64-5 Arquivado 08 de xullo de 2011 en Wayback Machine.

[4] ritannica.com > Facts about gonane: steroids, as discussed in steroid (chemical compound): Steroid numbering system and nomenclature Arquivado 29 de xuño de 2011 en Wayback Machine. Retrieved on Feb 13, 2010

[Rossier-5] Rossier MF (2006). "T channels and steroid biosynthesis: in search of a link with mitochondria". Cell Calcium. 40 (2): 155–64. PMID 16759697. doi:10.1016/j.ceca.2006.04.020.

[6] Grochowski L, Xu H, White R (2006). "Methanocaldococcus jannaschii uses a modified mevalonate pathway for biosynthesis of isopentenyl diphosphate". J Bacteriol 188 (9): 3192–8. PMC 1447442. PMID 16621811. doi:10.1128/JB.188.9.3192-3198.2006.

[7] Lichtenthaler H (1999). "The 1-Dideoxy-D-xylulose-5-phosphate pathway of isoprenoid biosynthesis in plants". Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 50: 47–65. PMID 15012203. doi:10.1146/annurev.arplant.50.1.47.

[Kuzuyama-8] 8,0 ^8,1 Kuzuyama T, Seto H (2003). "Diversity of the biosynthesis of the isoprene units". Nat Prod Rep 20 (2): 171–83. PMID 12735695. doi:10.1039/b109860h.

[9] Dubey V, Bhalla R, Luthra R (2003). "An overview of the non-mevalonate pathway for terpenoid biosynthesis in plants" (PDF). J Biosci 28 (5): 637–46. PMID 14517367. doi:10.1007/BF02703339.

[Schroepfer-10] 10,0 ^10,1 Schroepfer G (1981). "Sterol biosynthesis". Annu Rev Biochem 50: 585–621. PMID 7023367. doi:10.1146/annurev.bi.50.070181.003101.

[11] Lees N, Skaggs B, Kirsch D, Bard M (1995). "Cloning of the late genes in the ergosterol biosynthetic pathway of Saccharomyces cerevisiae—a review". Lipids 30 (3): 221–6. PMID 7791529. doi:10.1007/BF02537824.

[12] Pikuleva IA (2006). "Cytochrome P450s and cholesterol homeostasis". Pharmacol. Ther. 112 (3): 761–73. PMID 16872679. doi:10.1016/j.pharmthera.2006.05.014.

[13] Zollner G, Marschall HU, Wagner M, Trauner M (2006). "Role of nuclear receptors in the adaptive response to bile acids and cholestasis: pathogenetic and therapeutic considerations". Mol. Pharm. 3 (3): 231–51. PMID 16749856. doi:10.1021/mp060010s.

[Kliewer-14] Kliewer S, Goodwin B, Willson T (2002). "The nuclear pregnane X receptor: a key regulator of xenobiotic metabolism". Endocr. Rev. 23 (5): 687–702. PMID 12372848. doi:10.1210/er.2001-0038.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]