Источники и начальный этап биосинтеза
Абсолютно все кортикостероиды происходят от одной молекулы — холестерола ($C_{27}$). Клетки коры надпочечников берут его из двух основных источников: захватывают эфиры холестерола, циркулирующие в крови в составе липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), либо используют собственные внутриклеточные запасы депонированных эфиров.
Процесс синтеза локализован в разных компартментах клеток коры надпочечников. Он запускается под действием кортикотропина. Этот регуляторный гормон выполняет двойную функцию: во-первых, он стимулирует освобождение свободного холестерола из его эфиров, а во-вторых, активирует сам каскад синтеза кортикостероидов.
Первый биохимический шаг — это превращение 27-углеродного холестерола в 21-углеродный прегненолон. Механизм этой реакции заключается в окислении двадцатого атома углерода ($C_{20}$) и последующем отщеплении фрагмента из шести углеродных атомов от боковой цепи молекулы холестерола.
Расхождение путей: прогестерон и гидроксилазы
Образовавшийся прегненолон ($C_{21}$) является промежуточным звеном. Он быстро превращается в прогестерон ($C_{21}$), который служит своеобразным биохимическим «перекрёстком». Дальнейшая судьба прогестерона и то, какой конечный продукт получится, зависит от набора ферментов в конкретной клетке и последовательности реакций.
Ключевыми ферментами на этом этапе выступают гидроксилазы. Их задача — последовательно присоединять гидроксильные (OH) группы к стероидному ядру.
Основные пути превращения прогестерона:
- Синтез кортизола ($C_{21}$): главный глюкокортикоид образуется в результате последовательной работы трёх ферментов. Сначала прогестерон подвергается гидроксилированию с помощью 17-гидроксилазы, затем в дело вступает 21-гидроксилаза, и процесс завершается воздействием 11-гидроксилазы.
- Синтез альдостерона ($C_{21}$): чтобы получить основной минералокортикоид, прогестерон гидроксилируется только двумя ферментами: сначала 21-гидроксилазой, а затем 11-гидроксилазой.
- Синтез андрогенов: это альтернативный путь, при котором образуются стероиды, содержащие 19 атомов углерода ($C_{19}$). Ярким представителем конечного продукта этого пути является тестостерон.
Регуляция, транспорт и катаболизм
Скорость, с которой синтезируется и секретируется кортизол, является строго регулируемым параметром в организме. Эта задача возложена на гипоталамо-гипофизарную систему, которая работает по механизму отрицательной обратной связи: как только уровень гормонов достигает нужной отметки, их дальнейший синтез тормозится.
Выработавшись в надпочечниках, стероидные гормоны попадают в кровоток. Из-за своей липофильной природы они не могут свободно растворяться в плазме, поэтому транспортируются исключительно в комплексе со специфическими транспортными белками.
Отработавшие гормоны подлежат утилизации. Главным местом их катаболизма является печень. Именно там происходят реакции инактивации кортикостероидов. Основными биохимическими реакциями на этом этапе являются гидроксилирование и окисление молекул, что делает их биологически неактивными и подготавливает к выведению из организма.
Коротко: ответы на вопросы по теме
В каких зонах коры надпочечников синтезируются альдостерон, кортизол и андрогены?
Синтез альдостерона, кортизола и андрогенов строго распределен между тремя морфофункциональными зонами коры надпочечников.
- Альдостерон — минералокортикоид, синтезирующийся в клубочковой зоне.
- Кортизол — глюкокортикоид, образующийся в пучковой зоне.
- Андрогены — вырабатываются в клетках сетчатой зоны.
Какие специфические транспортные белки связывают кортикостероиды в плазме крови?
В приведённых источниках специфически назван транскортин: он транспортирует глюкокортикоиды — кортизол и кортикостерон, а также прогестерон.
Также источники указывают, что альбумин переносит ряд гормонов, включая альдостерон, но он описан как транспортный белок, а не как специфический белок для кортикостероидов.
Как регулируется секреция альдостерона в отличие от кортизола?
Регуляция секреции альдостерона и кортизола осуществляется различными системами.
| Гормон | Регулирующая система | Основной механизм |
|---|---|---|
| Альдостерон | Ренин-ангиотензиновая система | Активируется при снижении давления, объема крови или уровня натрия |
| Кортизол | Гипоталамо-гипофизарная система | Отрицательная обратная связь (подавление секреции КРГ и АКТГ) |
Помимо гидроксилирования и окисления, какие реакции конъюгации происходят при инактивации кортикостероидов в печени?
При инактивации стероидных гормонов происходит реакция сульфатирования.
- Сульфатирование — конъюгация с серной кислотой с образованием сульфатов, где субстратами выступают стероидные гормоны.
Какие гормоны относятся к классу глюкокортикоидов помимо кортизола?
Помимо кортизола, который является главным представителем этой группы, к классу глюкокортикоидов относится кортикостерон. Этот гормон также транспортируется специфическим белком транскортином.
Чтобы запомнить ферменты для синтеза кортизола, запомни код «17-21-11» (в порядке убывания последней цифры). Альдостерон синтезируется короче — «21-11», он пропускает первый шаг (17-гидроксилазу).
Вопросы с занятий и экзамена
Из какого вещества образуются все кортикостероиды?
Единственным исходным субстратом для всех кортикостероидов является холестерол ($C_{27}$), который берется из ЛПНП или внутриклеточных депо.
Что определяет, какой именно гормон синтезируется из прогестерона?
Конечный вид стероида зависит от набора гидроксилаз в конкретной клетке и последовательности реакций присоединения OH-групп.
Какую роль в этом процессе играет кортикотропин?
Кортикотропин стимулирует освобождение холестерола из эфиров и активирует процесс синтеза кортикостероидов в коре надпочечников.
Где и как происходит инактивация кортикостероидов?
Катаболизм стероидных гормонов протекает преимущественно в печени. Основные реакции инактивации — это гидроксилирование и окисление.
Что ещё разобрать по теме
- Механизм отщепления 6-углеродного фрагмента от холестерола
- Специфичность транспортных белков плазмы крови
- Различия гидроксилаз коры надпочечников
- Образование стероидов $C_{19}$ и синтез тестостерона
- Отрицательная обратная связь в гипоталамо-гипофизарной системе
Разберите тему целиком в курсе «Биохимия»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Кортикостероиды» и ещё 3 574 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 115 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Гормональная регуляция обмена веществ и функций организма»
Бесплатные видеоуроки: биохимияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.