hormon steroid adalah zat yang dihasilkan oleh kelenjar endokrin dan dibuang langsung ke dalam aliran peredaran darah, yang mengarah ke jaringan di mana mengerahkan efek fisiologis mereka. Nama generiknya berasal dari fakta bahwa ia memiliki inti steroid dalam struktur dasarnya.
Kolesterol adalah zat prekursor dari mana semua hormon steroid, yang dikelompokkan ke dalam disintesis dalam progestin (misalnya progesteron), estrogen (estrone), androgen (testosteron), glukokortikoid (kortisol), yang mineralokortikoid (aldosteron) dan vitamin D.
Perbandingan struktur hormon steroid (kortisol) dengan molekul dengan sifat kimia yang sama (vitamin D3) (Sumber: Pengunggah asli adalah Palladius di Wikipedia bahasa Inggris. [Domain publik] melalui Wikimedia Commons)
Meskipun hormon steroid yang berbeda memiliki perbedaan molekuler di antara mereka, yang memberi mereka sifat fungsional yang berbeda, dapat dikatakan bahwa mereka memiliki struktur dasar yang sama dan yang diwakili oleh siklopentanaperhidrofenantrena dari 17 atom karbon.
Indeks artikel
Struktur steroid
Steroid adalah senyawa organik dengan sifat yang sangat beragam yang memiliki kesamaan yang dapat dianggap sebagai inti induk yang terdiri dari peleburan tiga cincin dari enam atom karbon (sikloheksana) dan satu dari lima atom karbon (siklopentana).
Struktur ini juga dikenal sebagai “cyclopentaneperhydrophenanthrene”. Karena cincin-cincin itu saling terkait, jumlah total atom karbon yang menyusunnya adalah 17; namun, kebanyakan steroid alami memiliki gugus metil pada karbon 13 dan 10, masing-masing mewakili karbon 18 dan 19.
Skema struktur polisiklik empat cincin Cyclopentaneperhydrophenanthrene (Sumber: NEUROtiker [Domain publik] melalui Wikimedia Commons)
Banyak senyawa steroid alami juga memiliki satu atau lebih kelompok dengan fungsi alkohol dalam struktur cincin dan oleh karena itu disebut sterol. Diantaranya adalah kolesterol, yang memiliki fungsi alkohol pada karbon 3 dan rantai hidrokarbon samping dari 8 atom karbon yang terikat pada karbon 17; atom yang diberi nomor dari 20 sampai 27.
Struktur steroid. Gambar dimodifikasi dari MarcoTolo / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)
Selain 17 karbon ini, hormon steroid dapat memiliki 1, 2 atau 4 lebih atom ini dalam strukturnya, itulah sebabnya tiga jenis steroid dikenali, yaitu: C21, C19 dan C18.
C21
C21, seperti progesteron dan kortikosteroid adrenal (glukokortikoid dan mineralokortikoid), diturunkan dari “hamil”. Ia memiliki 21 atom karbon karena pada 17 cincin dasar ditambahkan dua gugus metil dari karbon 13 dan 10, dan dua karbon dari rantai samping yang melekat pada C17 yang semula, dalam kolesterol, adalah 8 karbon .
C19
C19 sesuai dengan hormon seks dengan aktivitas androgenik dan diturunkan dari “androstan” (19 atom karbon), yang merupakan struktur yang tersisa ketika hamil kehilangan dua karbon dari rantai samping C17, yang digantikan oleh gugus hidroksil atau keton .
C18
Steroid C18 adalah hormon wanita atau estrogen yang disintesis terutama di gonad wanita dan karakteristik yang menonjol, sehubungan dengan dua jenis steroid lainnya, adalah tidak adanya metil yang ada pada yang terakhir yang melekat pada karbon di posisi 10.
Selama sintesis dari kolesterol, modifikasi enzimatik diproduksi yang mengubah jumlah karbon dan mendorong dehidrogenasi dan hidroksilasi karbon spesifik struktur.
Perpaduan
Sel-sel yang memproduksi hormon steroid terletak terutama di korteks kelenjar adrenal, di mana glukokortikoid seperti kortisol, mineralokortikoid seperti aldosteron, dan hormon seks pria seperti dehydroepiandrosterone dan androstenedione diproduksi.
Gonad kelamin pria bertanggung jawab atas produksi androgen, termasuk hormon yang telah disebutkan dan testosteron, sedangkan folikel ovarium yang matang menghasilkan progesteron dan estrogen.
Sintesis semua hormon steroid dimulai dari kolesterol. Molekul ini dapat disintesis oleh sel-sel yang memproduksi hormon steroid, tetapi sebagian besar diperoleh oleh sel-sel ini dari lipoprotein densitas rendah (LDL) yang ada dalam plasma yang berperedaran.
Sintesis hormon adrenal (Sumber: Dokter endokrin [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons)
– Sintesis pada tingkat korteks adrenal
Di korteks adrenal, tiga lapisan dibedakan, yang dikenal dari luar sebagai zona glomerulus, fasikular, dan retikuler.
Di glomerulus, mineralokortikoid (aldosteron) terutama disintesis, di glukokortikoid fasikular seperti kortikosteron dan kortisol, dan di androgen retikuler seperti dehydroepiandrosterone dan androstenedion.
Sintesis glukokortikoid
Langkah pertama dalam sintesis terjadi di mitokondria dan terdiri dari aksi enzim yang disebut kolesterol desmolase, milik superfamili sitokrom P450 dan juga dikenal sebagai “P450scc” atau “CYP11A1”, yang mempromosikan penghapusan 6 atom karbon dari rantai samping yang melekat pada C17.
Dengan aksi desmolase, kolesterol (27 atom karbon) diubah menjadi pregnenolon, yang merupakan senyawa dengan 21 atom karbon dan mewakili steroid tipe C21 pertama.
Pregnenolon bergerak ke retikulum endoplasma halus, di mana oleh aksi enzim 3β-hidroksisteroid dehidrogenase, ia mengalami dehidrogenasi pada hidroksil gugus alkohol karbon 3, dan menjadi progesteron.
Karena aksi 21β-hidroksilase, juga disebut “P450C21” atau “CYP21A2”, progesteron dihidroksilasi pada karbon 21 dan diubah menjadi 11-deoxycorticosterone, yang kembali ke mitokondria, dan di mana enzim 11β-hydroxylase (“P450C11 “atau” CYP11B1 “) diubah menjadi kortikosteron.
Jalur sintesis lain di zona fasikular dan yang berakhir bukan pada kortikosteron, tetapi pada kortisol, terjadi ketika pregnenolon atau progesteron dihidroksilasi pada posisi 17 oleh 17α-hidroksilase (“P450C17” atau “CYP17”) dan diubah menjadi 17-hidroksipregnolon atau 17 -hidroksiprogesteron.
Enzim yang sama telah disebutkan, 3β-hidroksisteroid dehidrogenase, yang mengubah pregnenolon menjadi progesteron, juga mengubah 17-hidroksipregnolon menjadi 17-hidroksiprogesteron.
Yang terakhir dibawa berturut-turut oleh dua enzim terakhir dari jalur yang menghasilkan kortikosteron (21β-hidroksilase dan 11β-hidroksilase) menjadi deoxycortisol dan kortisol, masing-masing.
Tindakan glukokortikoid
Glukokortikoid utama yang diproduksi di zona fasikular korteks adrenal adalah kortikosteron dan kortisol. Kedua zat tersebut, terutama kortisol, menampilkan spektrum aksi yang luas yang mempengaruhi metabolisme, darah, respon pertahanan dan penyembuhan luka, mineralisasi tulang, saluran pencernaan, sistem peredaran darah, dan paru-paru.
Mengenai metabolisme, kortisol merangsang lipolisis dan pelepasan asam lemak yang dapat digunakan di hati untuk pembentukan badan keton dan protein densitas rendah (LDL); menurunkan ambilan glukosa dan lipogenesis di jaringan adiposa serta ambilan dan pemanfaatan glukosa di otot.
Ini juga mempromosikan katabolisme protein di perifer: di jaringan ikat, otot dan matriks tulang, sehingga melepaskan asam amino yang dapat digunakan di hati untuk sintesis protein plasma dan untuk glukoneogenesis. Ini juga merangsang penyerapan glukosa usus dengan meningkatkan produksi transporter SGLT1.
Penyerapan glukosa usus yang dipercepat, peningkatan produksi hati, dan penurunan pemanfaatan karbohidrat ini di otot dan jaringan adiposa mendukung peningkatan kadar glukosa plasma.
Sedangkan untuk darah, kortisol mendukung proses pembekuan, merangsang pembentukan granulosit neutrofil dan menghambat eosinofil, basofil, monosit dan limfosit T. Ia juga menghambat pelepasan mediator inflamasi seperti prostaglandin, interleukin, limfokin, histamin dan serotonin.
Secara umum, dapat dikatakan bahwa glukokortikoid mengganggu respons imun, oleh karena itu dapat digunakan secara terapeutik dalam kasus-kasus di mana respons ini berlebihan atau tidak sesuai, seperti dalam kasus penyakit autoimun atau transplantasi organ untuk mengurangi penolakan. .
– Sintesis androgen
Sintesis androgen pada tingkat korteks adrenal terjadi terutama pada tingkat zona retikuler dan dari 17-hidroksipregnolon dan 17-hidroksiprogesteron.
Enzim 17α-hidroksilase yang sama, yang menghasilkan dua zat yang baru saja disebutkan, juga memiliki aktivitas liase 17,20, yang menghilangkan dua karbon dari rantai samping C17 dan menggantikannya dengan gugus keto (= O).
Tindakan terakhir ini mengurangi jumlah karbon sebanyak dua dan menghasilkan steroid tipe C19. Jika aksinya pada 17-hydroxypregnenolon, hasilnya adalah dehydroepiandrosterone; jika, sebaliknya, zat yang terpengaruh adalah hidroksiprogesteron, maka produknya adalah androstenedion.
Kedua senyawa tersebut adalah bagian dari apa yang disebut 17-ketosteroid, karena mereka memiliki gugus keton pada karbon 17.
3β-hidroksisteroid dehidrogenase juga mengubah dehidroepiandrosteron menjadi androstenedion, tetapi yang paling umum adalah bahwa yang pertama diubah menjadi dehidroepiandrosteron sulfat oleh sulfokinase, yang terdapat hampir secara eksklusif di zona retikuler.
Sintesis mineralokortikoid (aldosteron)
Zona glomerularis tidak memiliki enzim 17α-hidroksilase dan tidak dapat mensintesis prekursor 17-hidroksisteroid dari kortisol dan hormon seks. Ia juga tidak memiliki 11β-hidroksilase, tetapi memiliki enzim yang disebut aldosteron sintetase yang secara berurutan dapat menghasilkan kortikosteron, 18-hidroksikortikosteron, dan mineralokortikoid aldosteron.
Tindakan mineralokortikoid
Mineralokortikoid yang paling penting adalah aldosteron yang disintesis di zona glomerularis korteks adrenal, tetapi glukokortikoid juga menunjukkan aktivitas mineralokortikoid.
Aktivitas mineralokortikoid aldosteron berkembang pada tingkat epitel tubulus nefron distal, di mana ia meningkatkan reabsorpsi natrium (Na +) dan sekresi kalium (K +), sehingga berkontribusi pada konservasi kadar ion ini dalam cairan tubuh. .
– Sintesis steroid seks pria di testis
Sintesis androgen testis terjadi pada tingkat sel Leydig. Testosteron adalah hormon androgen utama yang diproduksi di testis. Sintesisnya melibatkan produksi awal androstenedion seperti yang dijelaskan sebelumnya untuk sintesis androgen pada tingkat korteks adrenal.
Androstenedion diubah menjadi testosteron oleh aksi enzim 17β-hidroksisteroid dehidrogenase, yang menggantikan gugus keton pada karbon 17 dengan gugus hidroksil (OH).
Di beberapa jaringan yang berfungsi sebagai target testosteron, ia direduksi oleh 5α-reduktase menjadi dihidrotestosteron, dengan kekuatan androgenik yang lebih besar.
– Sintesis steroid seks wanita di ovarium
Sintesis ini terjadi secara siklis mengiringi perubahan yang terjadi selama siklus seksual wanita. Sintesis terjadi di folikel, yang matang selama setiap siklus untuk melepaskan ovum dan kemudian menghasilkan korpus luteum yang sesuai.
Estrogen disintesis di sel granular folikel matang. Folikel dewasa memiliki sel-sel di teka yang menghasilkan androgen seperti androstenedion dan testosteron.
Hormon-hormon ini berdifusi ke dalam sel-sel granulosa yang berdekatan, yang memiliki enzim aromatase yang mengubahnya menjadi estron (E1) dan 17β-estradiol (E2). Dari keduanya, estriol disintesis.
Tindakan steroid seks
Androgen dan estrogen memiliki fungsi utama masing-masing untuk perkembangan karakteristik seksual pria dan wanita. Androgen memiliki efek anabolik dengan mempromosikan sintesis protein struktural, sedangkan estrogen mendukung proses osifikasi.
Estrogen dan progesteron yang dilepaskan selama siklus seksual wanita dimaksudkan untuk mempersiapkan tubuh wanita untuk kehamilan akhirnya sebagai akibat dari pembuahan sel telur matang yang dilepaskan selama ovulasi.
Mekanisme aksi
Jika Anda perlu menyegarkan ingatan Anda tentang mekanisme kerja hormon, disarankan untuk menonton video berikut sebelum membaca lebih lanjut.
Mekanisme kerja hormon steroid sangat mirip pada semuanya. Dalam kasus senyawa lipofilik, mereka larut tanpa kesulitan dalam membran lipid dan menembus sitoplasma sel target mereka, yang memiliki reseptor sitoplasma spesifik untuk hormon yang harus mereka tanggapi.
Setelah kompleks hormon-reseptor terbentuk, ia melintasi membran nukleus dan berikatan dalam genom, dengan cara faktor transkripsi, dengan unsur respons hormon (HRE) atau gen respons primer, yang pada gilirannya dapat mengatur yang lain. -disebut gen respon sekunder.
Hasil akhirnya adalah promosi transkripsi dan sintesis RNA utusan yang diterjemahkan dalam ribosom retikulum endoplasma kasar yang akhirnya mensintesis protein yang diinduksi oleh hormon.
Aldosteron sebagai contoh
Molekul aldosteron
Kerja aldosteron terutama dikerahkan pada tingkat bagian akhir dari tuba distal dan pada duktus kolektivus, di mana hormon meningkatkan reabsorpsi Na+ dan sekresi K+.
Di membran luminal sel-sel tubular utama di wilayah ini terdapat saluran Na + epitel dan saluran K + dari tipe “ROMK” ( Saluran Kalium Outer Medulla Ginjal ).
Membran basolateral memiliki pompa Na + / K + ATPase yang secara terus menerus menarik Na + dari sel ke dalam ruang interstisial basolateral dan memasukkan K + ke dalam sel. Aktivitas ini menjaga konsentrasi Na+ intraseluler sangat rendah dan mendukung terciptanya gradien konsentrasi untuk ion ini antara lumen tubulus dan sel.
Gradien tersebut memungkinkan Na + untuk bergerak menuju sel melalui saluran epitel, dan ketika Na + lewat sendiri, untuk setiap ion yang bergerak tetap ada muatan negatif yang tidak terkompensasi yang membuat lumen tubulus menjadi negatif terhadap interstitium. Artinya, perbedaan potensial transepitel dibuat dengan cahaya negatif.
Negativitas cahaya ini mendukung keluarnya K + yang digerakkan oleh konsentrasinya yang lebih tinggi di dalam sel dan negativitas cahaya disekresikan menuju lumen tubulus untuk akhirnya diekskresikan. Aktivitas reabsorpsi Na+ dan sekresi K+ inilah yang diatur oleh kerja aldosteron.
Aldosteron hadir dalam darah dan dilepaskan dari zona glomerularis sebagai respons terhadap aksi angiotensin II, atau hiperkalemia, menembus ke dalam sel utama dan berikatan dengan reseptor intracytoplasmic-nya.
Kompleks ini mencapai nukleus dan mendorong transkripsi gen yang ekspresinya pada akhirnya akan meningkatkan sintesis dan aktivitas pompa Na+/K+, saluran Na+ epitel dan saluran ROMK K+, serta protein lainnya. Respon yang akan memiliki efek keseluruhan retensi Na+ dalam tubuh dan peningkatan ekskresi K+ urin.
Referensi
- Ganong WF: Medula Adrenal & Korteks Adrenal, edisi ke-25. New York, Pendidikan McGraw-Hill, 2016.
- Guyton AC, Hall JE: Hormon Adrenokortikal, dalam Textbook of Medical Physiology , edisi ke-13, AC Guyton, JE Hall (eds). Philadelphia, Elsevier Inc., 2016.
- Lang F, Verrey F: Hormone, dalam Physiologie des Menschen mit Patophysiologie , edisi ke-31, RF Schmidt dkk (eds). Heidelberg, Springer Medizin Verlag, 2010.
- Voigt K: Sistem Endokrin, Dalam: Physiologie, edisi ke-6; R Klinke dkk (eds). Stuttgart, Georg Thieme Verlag, 2010.
- Widmaier EP, Raph H dan Strang KT: Fisiologi Reproduksi Wanita, dalam Fisiologi Manusia Vander: Mekanisme Fungsi Tubuh, edisi ke-13; EP Widmaier dkk (eds). New York, McGraw-Hill, 2014.
