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 glicocortocoides, e fármacos antiinflamatorios como a dexametasona.
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]
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).
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.
Principais categorías de esteroides:
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 |
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]
O metabolismo de esteroides é o conxunto de reaccións químicas no organismo que os producen, modifican, e consomen. Estas vías metabólicas inclúen:
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 ou vía da hidroximetilglutaril-CoA redutase comeza e remata co pirofosfato de dimetilalilo (DMAPP) e o pirofosfato de isopentenilo (IPP).
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.
Certos medicamentos alteran a vía do mevalonato:
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]
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]
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:
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]