- Característiques dels esteroides
- estructura
- funcions
- Tipus d'esteroides (classificació)
- estrany
- glu- cocorticoides
- Pregnano
- Colano
- Colestano
- Ergostano
- Estigmastano
- Lanostano
- Cardanólidos
- Bufanólidos
- Espirostanos
- Exemples d'esteroides
- Els esteroides i les hormones
- referències
Els esteroides són lípids (greixos) i es classifiquen com a tals perquè són compostos hidrofòbics i, per tant, són insolubles en aigua. A diferència dels altres lípids coneguts, els esteroides estan compostos per un nucli de 17 àtoms de carboni format per quatre anells fusionats o entrellaçats, nomenats amb les lletres A, B, C i D, respectivament.
El terme "esteroide" va ser introduït per Callow el 1936 per referir-se a un grup de compostos que incloïa els esterols, les saponines, els àcids biliars, les hormones sexuals i els cardiotòxics.
Estructura bàsica d'un esteroide (Font: Hati at German Wikipedia / Public domain, via Wikimedia Commons)
Centenars d'esteroides es troben en les plantes, animals i fongs. Tots deriven d'una mateixa molècula anomenada ciclopentanoperhidrofenantreno, esterano o "gonane". Aquesta molècula és la que aporta els quatre anells, tres dels quals estan formats per 6 carbonis, cadascun anomenat ciclohexà (A, B i C) i l'últim per cinc, el ciclopentà (D).
El colesterol és l'esteroide de major importància biològica. És el precursor de la vitamina D, la progesterona, la testosterona, els estrògens, el cortisol, l'aldosterona i les sals biliars. Forma part de l'estructura de les membranes cel·lulars animals i participa en els sistemes de senyalització cel·lular.
Els esteroides naturals són substàncies sintetitzades pels organismes vius que compleixen diverses funcions.
En l'ésser humà alguns esteroides formen part de les membranes cel·lulars on compleixen funcions relacionades amb el grau de fluïdesa de la membrana; altres actuen com a hormones i altres participen en l'emulsió dels greixos en els processos digestius.
A les plantes els esteroides formen part de les membranes, participen en el creixement de les arrels laterals, en el creixement i desenvolupament dels brots i en la floració.
Encara que en els fongs els esteroides no han estat molt estudiats, aquests formen part de l'estructura de les seves membranes, de les seves hormones sexuals i factors de creixement. En els insectes, aus i amfibis, els esteroides formen part de les hormones, de les membranes i d'alguns dels verins.
Característiques dels esteroides
Quan es parla d'esteroides moltes persones els relacionen amb ajudes ergogèniques, trampa o avantatges injustes. Aquesta associació té a veure amb l'ús d'un tipus de esteroide per augmentar la massa muscular molt utilitzat pels atletes. Aquest tipus d'esteroides es denominen "esteroides anabolitzants andrògens".
Si bé aquests esteroides naturals i alguns sintètics compleixen amb la funció de fomentar el creixement i desenvolupament de la massa muscular esquelètica, els esteroides compleixen amb moltes altres funcions i tenen un extens ús en el camp de la farmacologia.
Els esteroides s'utilitzen com antiinflamatoris en processos que afecten les articulacions, en el tractament anticancerós com premedicació juntament amb la quimioteràpia, forma part d'alguns fàrmacs utilitzats per a l'asma bronquial.
Els anticonceptius orals són hormones esteroïdals. S'usen localment per tractar els èczemes de la pell, etc.
L'ús dels esteroides també té importància en el camp de l'agroindústria ja que s'utilitzen com enraizadores, per fomentar el creixement de les arrels i brots. S'utilitzen per controlar la floració en els cultius, etc.
estructura
Els esteroides són derivats de l'ciclopentanoperhidrofenantreno, a què se li afegeixen alguns grups funcionals i una cadena lateral en el carboni 17. Els grups funcionals són grups hidroxil, metil, carboxil o carbonil, entre d'altres. En alguns esteroides s'afegeixen dobles enllaços.
La longitud i l'estructura de la cadena lateral fa la diferència entre els diferents esteroides. Els esteroides que posseeixen el grup funcional hidroxil (-OH) es classifiquen com alcohols i són anomenats "esterols".
A partir de l'estructura bàsica de l'esterano amb quatre anells fusionats, 3 ciclohexanos nomenats amb les lletres A, B i C i un ciclopentà nomenat amb la lletra D, es formen centenars d'estructures esteroidees naturals i sintètiques.
En l'ésser humà a partir de l'colesterol es sintetitzen tres grups hormonals: els mineralocorticoides com l'aldosterona, els glucocorticoides com el cortisol, les hormones sexuals com la testosterona i els estrògens i els progestàgens com la progesterona.
El colesterol també s'utilitza per a la síntesi de la vitamina D i de les sals biliars.
funcions
Els esteroides compleixen funcions molt importants i diverses. El colesterol, per exemple, estabilitza les membranes cel·lulars i participa en els mecanismes de senyalització cel·lular. Altres esteroides compleixen funcions hormonals i participen en els processos digestius a través de les sals biliars.
En l'ésser humà les hormones esteroidees són alliberades a la circulació, on són transportades fins a arribar als òrgans "diana". En aquests òrgans, com molècules s'uneixen a receptors nuclears, provocant respostes fisiològiques mitjançant la regulació de l'expressió de gens específics.
És així com els esteroides participen en la regulació de l'metabolisme dels carbohidrats i proteïnes, en el control dels nivells d'electròlits sanguinis i de l'osmolaritat plasmàtica.
Tenen propietats antiinflamatòries, alguns s'alliberen com a resposta a l'estrès, augmentant la pressió arterial i la glucèmia.
Altres esteroides tenen a veure amb el sistema de reproducció femení i masculí. Participen en el desenvolupament i el manteniment de les característiques sexuals distintives de cada sexe, i altres tenen funcions específiques durant l'embaràs.
En l'estructura de les membranes de les plantes, amb la mateixa funció que té el colesterol per estabilitzar les membranes animals, es troben els fitosterols i en les membranes dels fongs filamentosos i llevats es troba l'ergosterol.
Els esteroides d'origen vegetal (fitosterols) més importants són: el β-sitosterol, l'estigmasterol i el campesterol.
En els insectes, les aus i els amfibis es troben esteroides tant en les seves membranes com en les estructures de moltes de les seves hormones i en alguns verins. Els esteroides també formen part de l'estructura de diversos verins produïts per fongs.
Tipus d'esteroides (classificació)
L'estructura de quatre anells de l'ciclopentanoperhidrofenantreno comú per a tot els esteroides permet la possibilitat de centenars de substitucions en cada posició, el que fa molt difícil la seva classificació.
Existeixen diverses classificacions per als esteroides. La més senzilla de totes els agrupa en dos tipus: els naturals i els sintètics. No obstant això, en 1950 es va idear una classificació basada en el nombre d'àtoms de carboni; aquesta classificació inclou 5 tipus:
- Colestanos: amb 27 carbonis, exemple: el colesterol
- Colanos: amb 24 carbonis, exemple: l'àcid còlic
- Pregnanos: amb 21 carbonis, exemple: la progesterona
- Dandrostans: amb 19 carbonis, exemple: la testosterona
- Estranys: amb 18 carbonis, exemple: l'estradiol
Posteriorment es va estructurar una nova classificació que té en compte el nombre d'àtoms de carboni de la cadena lateral i els grups funcionals de l'carboni número 17.
Aquesta classificació inclou 11 tipus d'esteroides, entre els quals estan: estrany, glu- cocorticoides, pregnano, colano, colestano, ergostano, estigmastano, lanostano, cardanólidos, bufanólidos i espirostanos.
estrany
Els esteroides amb un esquelet de estrany tenen 18 àtoms de carboni i posseeixen, a la cadena lateral unida a l'carboni 17, un anell A aromàtic sense grup metil en el carboni 10. Són esteroides naturals d'aquesta classe els estrògens i un exemple és l'estradiol.
glu- cocorticoides
Els andrògens són els esteroides naturals que posseeixen un esquelet de glu- cocorticoides, també amb 18 àtoms de carboni i amb un substituent "ceto" unit a la cadena lateral de l'àtom de carboni 17. Exemple d'andrògens són la testosterona i l'androstenediona.
Pregnano
Els esteroides amb esquelet de pregnano tenen 21 àtoms de carboni i posseeixen dos àtoms de carboni en la cadena lateral de l'carboni 17. A aquest grup pertanyen la progesterona i els esteroides adrenals, el cortisol i l'aldosterona.
Colano
Les sals biliars posseeixen esteroides amb esquelets de colano, compostos per 24 àtoms de carboni i que posseeixen 5 àtoms de carboni en la cadena lateral de l'carboni 17. Exemple d'aquests són l'àcid còlic.
Colestano
Els esterols són esteroides amb esquelets de colestano. Posseeixen 27 àtoms de carboni i 8 a la cadena lateral de l'carboni 17. El colesterol és, sens dubte, el esterol més exemplar.
Ergostano
Altres esterols com l'ergosterol són bons exemples per als esteroides d'aquest grup, els quals tenen un esquelet de ergostano, amb 28 àtoms de carboni i 9 àtoms de el mateix element en la cadena lateral de l'carboni 17.
Estigmastano
L'estigmasterol, un altre esterol d'origen vegetal, té un esquelet compost per 29 àtoms de carboni conegut com estigmastano, el qual posseeix 10 àtoms de carboni en la cadena lateral de l'carboni en posició 17.
Lanostano
El lanosterol, que és el primer producte de ciclació de l'esqualè, precursor de tots els esteroides, està compost per un esquelet de 27, 30-32 àtoms de carboni, que posseeix dos grups metil en el carboni 4 i 8 àtoms de carboni en la cadena lateral de l'carboni 17.
Aquest esteroide pertany a un grup conegut com el dels trimeril esterols.
Cardanólidos
Els glicòsids cardíacs són esteroides compostos per esquelets cardanólidos, formats per 23 àtoms de carboni i un anell de lactona com substituent en el carboni 17. Exemple d'aquests compostos és la digitoxigenina.
Bufanólidos
El verí de gripau és ric en bufotoxina, un compost format per esteroides de tipus bufanólidos, caracteritzats per una estructura de 24 carbonis i un anell de lactona amb un doble enllaç en la cadena lateral de l'carboni 17.
Espirostanos
La dioscina i la diosgenina, saponina esteroides produïdes per algunes plantes, són sapogeninas amb esquelets esteroïdals de l'tipus espirostanos. Aquests tenen 27 àtoms de carboni i un anell espiroquetal en el carboni 22.
Exemples d'esteroides
A el colesterol, per acció de la llum solar sobre la pell, se li "trenca" un dels enllaços de l'ciclohexà B i forma un doble enllaç que uneix un CH2, el que el transforma en colecalciferol o vitamina D3.
Aquesta vitamina és necessària per al correcte metabolisme de l'calci i fosfat en la formació i manteniment d'estructura òssia i de les dents dels animals.
Exemple d'alguns esteroides (Font: Alejandro Porto / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)
Els esteroides i les hormones
Les hormones esteroidees derivades de l'colesterol són els progestàgens, els corticosteroides (mineralocorticoides i glucocorticoides) i les hormones sexuals.
La primera hormona que es produeix a partir de colesterol és la pregnenolona. Aquesta es forma a l'perdre 6 carbonis de la cadena lateral unida a l'carboni número 17 de l'colesterol.
La pregnenolona es transforma després en progesterona, una hormona la funció és la de preparar la paret uterina per a la implantació de l'òvul fecundat.
A partir d'pregnenolona i de progesterona es sintetitzen altres hormones esteroidees. La corticosterona i l'aldosterona es sintetitzen a partir de hidroxilaciones successives de la progesterona, procés catalitzat per uns complexos enzimàtics de citocrom P450.
Després, la hidroxilació i posterior oxidació de el grup metil de l'C-18 de la corticosterona el converteix en aldehid i forma l'aldosterona.
La corticosterona i l'aldosterona són mineralocorticoides que regulen els nivells sanguinis de sodi i potassi i regulen la reabsorció renal de sodi, clor i aigua; aquestes participen en la regulació de l'osmolaritat plasmàtica.
Les hormones sexuals també són derivats de la progesterona. Els andrògens es sintetitzen en els testicles i en l'escorça de les glàndules suprarenals. Per a això, per acció enzimàtica, la progesterona es converteix en 17α hidroxiprogesterona, després en androstenediona i, finalment, es forma la testosterona.
La testosterona, a través de múltiples passos enzimàtics, acaba formant β-estradiol, que és una hormona sexual femenina.
El β-estradiol és l'estrogen més important. La seva síntesi ocorre principalment en els ovaris i en menor grau en l'escorça suprarenal. Aquestes hormones també poden produir-se en els testicles.
referències
- Cusanovich, MA (1984). Biochemistry (Rawn, J. David).
- GEUNS, JM (1983). Structural requirements of corticosteroids in etiolated mung bean seedlings. Zeitschrift für Pflanzenphysiologie, 111 (2), 141-154.
- Heftmann, ERICH (1963). Bioquímica of plant Steroids. Annual Review of Plant Physiology, 14 (1), 225-248.
- Kasal, A. (2010). Structure and Nomenclature of Steroids. In Steroid Analysis (pp. 1-25). Springer, Dordrecht.
- Mathews, CK, & van Holde, KE (1996). Bioquímica Benjamin / Cummings Pub.
- Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA, & Rodwell, VW (2014). Harper 's illustrated biochemistry. Mcgraw-hill.
- Rasheed, A., & Qasim, M. (2013). A review of natural Steroids and their applications. International Journal of Pharmaceutical Sciences and Research, 4 (2), 520.