ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИИ КОРЫ НАДПОЧЕЧНИКОВ

КОРТИЗОЛ, АКТГ, 17-ОКСИКОРТИКОСТЕРОИДЫ (ГМЖС), КЕТОСТЕРОИДЫ (17-КС)

Метод - ИФА

для детей старше 1 года и взрослых мужского и женского пола на 7-9 часов утра 250 - 650 нмоль/л.

Кортизол - основной глюкокортикоидный гормон, вырабатываемый в пучковой зоне коры надпочечников. Секреция кортизола находится под контролем адренокортикотропного гормона (АКТГ) передней доли гипофиза.

Циркулирующий кортизол по обратной отрицательной связи оказывает ингибирующее влияние на секрецию АКТГ. Большая часть циркулирующего кортизола связана с транспортными белками крови (транскортин и др.) Физиологически активный кортизол, находящийся в свободной форме, составляет менее 5%. Кортизол метаболизируется печенью и выводится почками с мочой в виде дигидро- и тетрагидро-производных, связанных с глюкоруновой кислотой. Около 1% кортизола поступает в мочу в неизмененном виде. Период полужизни кортизола составляет около 100 мин. Секреция кортизола имеет выраженный циркадный ритм с максимумом в 7-9 часов утра и минимумом около полуночи.

Физиологическое действие кортизола заключается в регуляции углеводного обмена, электролитного баланса, распределения воды. Он является иммунодепрессантом и обладает противовоспалительными свойствами. Кортизол, являясь стрессовым гормоном, реагирует на такие стимулы, как травмы, шум, страх, боль, лихорадка, гипогликемия, депрессия. Поэтому однократное измерение кортизола дает мало информации о состоянии гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси. В этой связи в диагностике широко используются различные гормональные тесты.

Адренокортикотропный гормон (АКТГ).

Метод РИА

Нормальный уровень в сыворотке крови (пмоль/л) у взрослых8-00 5,5 - 24,6

АКТГ - полипептидный гормон, вырабатываемый передней долей гипофиза. Секреция АКТГ находится под контролем кортикотропин-релизинг-гормона гипоталамуса. Основной мишенью для АКТГ являются клетки пучковой зоны коры надпочечников, в которых под действием АКТГ происходит усиление стероидогенеза. Кроме того АКТГ оказывает трофический эффект на кору надпочечников, стимулируя белковый синтез и деление клеток.

Важную роль в регуляции уровня АКТГ занимает механизм отрицательной обратной связи, проявляющейся в ингибирующем влиянии кортизола на высвобождение релизинг-гормона гипоталамусом, а также непосредственно в угнетении кортизолом адренокортикотропной функции гипофиза.

Уровень гормона имеет выраженный суточный ритм. В 6-8 часов наблюдается наибольший уровень гормона, в 21-22 часа - наименьший. В течение дня могут наблюдаться значительные колебания концентрации гормона. На уровень АКТГ влияют: фаза менструального цикла, беременность, эмоциональное состояние, боль, физическая нагрузка и др.

Из крови АКТГ захватывается паренхиматозными органами и быстро разрушается. Время биологического полураспада АКТГ - 7-12 мин.

17-оксикортикостероиды (17-ОКС), 17-кетостероиды (17-КС) в моче. Метод - спектрофотометрия

Таблица 10.6Нормальные значения показателей экскреции 17-ОКС и 17-КС (мкмоль/сут). (Хейль В. и др., 2001)

17-ОКС мочи представляют собой сумму глюкокортикоидов коры надпочечников иих метаболитов, куда - входят: кортизол, кортизон, 11-дезоксикортикостерон, тетрагидрокортизол и тетрагидрокортизон в свободной и связанной формах. Определение содержания 17-ОКС позволяет судить о глюкокортикоидной активности коркового вещества надпочечников.

17-КС мочи - андростановые стероидные гормоны коркового вещества надпочечников и продукты обмена тестостерона. 17-КС мочи отражают группу слабодействующих андрогенов. У мужчин около 2/3 общего количества 17-КС поступает из надпочечников и 1/3 - из яичек. У женщин источником 17-КС практически исключительно являются надпочечники, лишь ничтожные количества поступают из яичников.

Повышение концентрации кортизола вызывают:

Метаболизм инсулина

При нормализации концентрации глюкозы в крови инсулин разрушается, время

полураспада - 3-5 минут.

Инактивируется в почках, плаценте, печени при действии двух ферментов:

1) глутатионинсулинтрансгидрогеназа расщепляет связи между А и В цепями.

2) Инсулиназа расщепляет А и В цепи.
Недостаток инсулина приводит к сахарному диабету (СД)

СД 1 типа - инсулинзависимый, при котором снижается синтез и секреция инсулина

поджелудочной железой.

СД 2 типа - инсулиннезависимый. Концентрация инсулина нормальная, нарушаются

другие звенья инсулиновой регуляции.

Основные симптомы при СД:

Гиперглюкоземия

Кетонемия

Глюкозурия

Полиурия (до 7 л мочи в сутки)

Кетонурия

Азотемия

Азотурия

Диагностика: определение инсулина в крови, определение глюкозы, кетоновых тел в крови и моче, определение толерантности к глюкозе методом сахарных нагрузок. Глюкагон

Синтезируется ос-клетками островковой части поджелудочной железы. Пептид, 29 аминокислот. Гипергликемический фактор, повышает концентрацию глюкозы в крови. Антагонист инсулина, их концентрации меняются реципрокно.

Механизм действия: через цАМФ. Пример: активирует гликогенфосфорилазу путем фосфорилирования. Секреция глюкагона усиливается ионами Са. Влияние на обмен веществ:

Углеводный. Стимулирует гликогенолиз, ингибирует гликогенез (гликогенсинтетазу),
активирует пируваткарбоксилазу, фруктозо - 1,6 - бифосфатазу.

Жировой. Тормозит синтез жирных кислот и Хс, стимулирует β - окисление и кетогенез,
ТАГ - липазу (мобилизация жиров), усиливает клубочковую фильтрацию.
Метаболизм глюкагона: инактивируется в печени путем частичного протеолиза.
Адреналин

Синтезируется в мозговом веществе надпочечников, производное тирозина.

Механизм действия: рецепторы на поверхности мембраны, действует как глюкагон, но

при мышечных нагрузках и стрессах служит для обеспечения интенсивной срочной

деятельности. По мере исчерпания гликогена в печени стимулируется глюконеогенез.

Существенная роль в регуляции принадлежит глюкокортикоидам (кортизол).

Синтезируется в корковом веществе надпочечников. Стероид, производное Хс. Синтез

идет через образование прогестерона и прегненалона путем гидроксилирования в

митохондриях и микросомах. Гидроксилирующие ферменты: монооксигеназы,

использующие кислород, белок адренодоксин и цитохром Р450.

Механизм действия: рецепторы внутри цитоплазмы, гормонрецепторный комплекс->

Ядро à на транскрипцию->изменяется синтез белков. Пример: повышенный синтез белка-фермента пируваткарбоксилазы - сигнал для стимуляции = уменьш. глюкозы в крови. В крови кортизол связан с а-глобулином транскортином или кортикостероидсвязывающим глобулином. Транскортин синтезируется в печени, его концентрация снижается при заболеваниях печени.

Влияние на обмен веществ:

Углеводные. Повышает концентрацию глюкозы в крови, но не за счет распада гликогена, за счет аминокислот => ингибирует синтез белков в мышцах и других тканях, т.к. аминокислоты идут на ГМК, а в печени стимулирует синтез белков-ферментов глюконеогенеза. Стимулирует гликогенез, уменьш. потребление глюкозы периферическими тканями, мышцами, жировой тканью. Увел. концентрацию глюкозы и гликогена в печени.
Усиливает липогенез в печени, но липолиз в периферических тканях -
противоположный эффект.

Кортикостерон влияет на иммунную систему, уменьш., количество лимфоцитов и эозинофилов, лимфоидная ткань подвергается инволюции -> подавляет иммунную систему. Стимулирует эритропоэз. Кортизол и другие синтетические препараты тормозят развитие воспалительных процессов, т.к. уменьш. высвобождение арахидоновой кислоты, уменьш. синтез коллагена.

Метаболизм кортизола : инактивируется в печени путем конъюгации серной или глюкуроновой кислотами. 17 кетостероидов выводится с мочой.

Патология : избыток вызывает заболевание Иценко-Кушинга (гиперкортицизм) при

опухолях надпочечников, гипофиза, нарушении образования либеринов в гипоталамусе.

Гиперглюкоземия и глюкозурия (стероидный диабет).

Характерный признак: остеопороз - изменение минерального состава кости -+ J,

прочность, т.к. кортизол ингибирует синтез ферментов, участвующих в синтезе

коллагена и глюкозаминогликана.

3 фазы голодания:

1. в течение суток

2. около недели

3. более недели

При голодании организм перестраивается таким образом, чтобы обеспечить мозг глюкозой.

1 фаза - исчерпываются запасы гликогена, концентрация инсулина j, концентрация
глюкагона → мобилизация жиров, глюконеогенез из глицерина, концентрация
глюкозы ↓ до 3,3.

2 фаза - основной источник энергии - жирные кислоты (мозг их не использует) -> липолиз в жировой ткани, [ЖК] в крови и кетогенез. Ацетон при этом не используется в организме, а выходит с выдыхаемым воздухом. Кетоновые тела используются всеми органами и даже мозгом, кроме печени. Глюкозой пользуются инсулиннезависимые органы, главным образом мозг. Интенсивность обмена веществ ↓ , потребление О ↓, на 40 %.

3 фаза - интенсивно распадаются тканевые белки, до 20г в сутки для глюконеогенеза.
Концентрация мочевины в моче ↓ 5г вместо ЗОг, азотистый баланс отрицательный.
Основной источник энергии - кетоновые тела. Происходит атрофия тканей, масса
сердечной мышцы и мозга ↓ на 3-4 %, скелетная мускулатура на 1/3, печень в 2 раза.
После израсходования на глюконеогенез от 1/3 до V* всех белков -> гибель (15 кг белка
при весе 70кг).

Гормоны, регулирующие обмен Са и Р. Функции Са?

1. соли Са образуют минеральный компонент кости

2. кофактор многих ферментов

3. второй посредник

4. участвует в сокращении.
N в

крови, стимулируя остеокласты - вымывание Са из костей.

Органы - мишени - кости, почки - реабсорбция Са! +

Механизм действия - через цАМФ стимулируются остеокласты - Са и Р в крови, в

почках реабсорбция Са*, а Р выводится.

Метаболизм: разрушается в печени частичным протеолизом.

2. кальцитонин - синтезируется в клетках щитовидной железы, 32 аминокислоты.
Синтезируется при увел. [Са\ в крови.

Механизм действия: через цАМФ на остеокласты, снижая [Са] в крови. Органы - мишени - кости. Паратгормон и кальцитонин - антагонисты.

3. витамин ДЗ гормон или кальцитриол синтезируется в печени из витамина ДЗ - образуется кальцидиол (неактивен), а в почках кальцитриол (активен) стероид. Органы - мишени - тонкий и толстый кишечник, в кишечнике стимулируется всасывание Са* à увел. [Са] в крови, в костях мобилизацию Са 2+ Рецепторы внутри клетки. Паратгормон и витамин ДЗ - гормон - синергисты.

Гормоны, регулирующие водно - солевой обмен. Нормальная концентрация Na ммоль/л К моль/л

Основные параметры: осмотическое давление, рН

Осмотическое давление внеклеточной жидкости зависит от соли NaCl -> основной механизм регуляции изменения скорости выделения H 2 O соли. Регуляция объема вне- и внутриклеточной жидкости происходит путем одновременного изменения выведения Н О и NaCl. Механизм жажды регулирует потребление Н 2 О.

рН обеспечивается выведением кислот или щелочей с водой. С этим нарушением связаны патологические состояния: дегидратация тканей, отеки, увел. и уменьш., кровяного давления, алкалоз, ацидоз.

Осмотическое давление и объем крови регулируют гормоны: альдостерон, АДГ, Na-уретический пептид.

Альдостерон: стероид, вырабатывается в коре надпочечников, синтезируется из Хс через прегненолон и прогестерон. Стимул к секреции –уменьш., NaCl в крови. Транспортируется с альбумином. Находятся рецепторы внутри клетки, повышение скорости реабсорбции Na иС1.

Na - уретический пептид: синтезируется в секреторных клетках предсердий. Стимул - АД.

Механизм действия: на уровне клубочков, через цГМФ, фильтрующую способность, образование мочи и выведение Na.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Общее описание кортизол а

Введение

Стероидные гормоны - группа физиологически активных веществ (половые гормоны, кортикостероиды и др.), регулирующих процессы жизнедеятельности у животных и человека.

Стероидные гормоны - один из главных классов гормональных соединений всех видов позвоночных и многих видов беспозвоночных животных. Они являются регуляторами фундаментальных процессов жизнедеятельности многоклеточного организма - координированного роста, дифференцировки, размножения, адаптации, поведения.

У позвоночных стероидные гормоны синтезируются из холестерина в коре надпочечников, клетках Лейдига семенников, в фолликулах и желтом теле яичников, а также в плаценте. Характерная особенность синтеза стероидных гормонов - ряд последовательно протекающих процессов гидроксилирования молекул стероидов, происходящих в митохондриях и микросомах.

Стероидные гормоны содержатся в составе липидных капель в цитоплазме в свободном виде. В связи с высокой липофильностью стероидные гормоны относительно легко диффундируют через плазматические мембраны в кровь, а затем проникают в клетки-мишени.

Действие стероидных гормонов на клетки-мишени осуществляется, главным образом, на уровне регуляции транскрипции генов. Оно опосредуется образованием комплекса гормона со специфическим регуляторным белком - рецептором, узнающим определенные участки ДНК в генах, регулируемых данным гормоном. Таким образом, рецепторы всех стероидных гормонов - лиганд-зависимые факторы транскрипции. Для них характерно значительное сходство аминокислотных последовательностей, идентичная доменная структура и сходный механизм действия.

Данные вещества являются очень важной частью в организме, так как выполняют множество функций. Одной из наиболее важной функцией, является регуляция периода беременности у женщин, а так же регуляция углеводного и водно-солевого обмена в организме. У мужчин, благодаря стероидам происходят такие процессы как; эякуляции и сперматогенез. Данные вещества участвуют во многих процессах в организме. С каждым годом, в медицине, обнаруживаются функции, за которые отвечают стероидные гормоны. Многогранность в функциональности этих гормонов объясняется тем, что это результат взаимодействия данных гормонов со многими различными рецепторами в организме.

О том, что при помощи стероидных гормонов можно лечить различного рода недуги поведал всему миру всем известный ученый Джеймс Райт. Именно он стал первым человеком, который начал изучать воздействие определенного количества этих препаратов на организм при наличии у человека того или иного заболевания.

Вследствие своей многофункциональности, использование их в медицине в качестве средств лечения каких либо заболеваний очень широко. Они по-разному используются в медицине - в первую очередь, как противовоспалительные и противозачаточные средства.

К гормонам коркового слоя надпочечников относятся такие гормоны как кортикостероиды: Гидрокортизон, Кортизон, Кортикостерон, Преднизолон, Прегнан. К половым гормонам мужчин относятся; Андростерон, Тестостерон, Метилтестостерон. К женским половым гормонам относятся; Эстрон, Эстрадиол, Эстриол, Этинилэстрадиол.

В данный момент существует множество препаратов стероидных гормонов, поэтому анализ их качества является весьма актуальной проблемой.

1. Кортизол. Общая информация

Кортизо л (11 в, 1 7 б, 2 1 - Т риоксипрегн - 4 - е н - 3,20 - д ион, гидрокортизон) - биологически активный глюкокортикоидный гормон стероидной природы (является производным холестерола), то есть в своей структуре имеет стерановое ядро. Кортизол секретируется наружным слоем (корой) надпочечников под воздействием адренокортикотропного гормона (АКТГ). Наиболее активный из глюкокортикоидных гормонов (стероидные гормоны, продуцируемые корой надпочечников).

* Кортикостероиды (corticosteroids) [лат. cortex - кора, греч. stereos - твердый и eidos - вид]

Рис. 1. Структурная формула кортизола

Что такое кортизол?

Кортизол является гормоном, помогающим организму мобилизовать энергию в экстренных ситуациях. Кроме того, что он повышает уровень адреналина, фокусируя сознание на источнике опасности, он меняет метаболизм, делая глюкозу более доступной.

Кортизол вырабатывается в ответ на стресс, утомление, физическую нагрузку, голодание, страх и другие экстренные ситуации. Кортизол также называют гормоном стресса, он предназначен для того, чтобы мобилизовать питательные вещества: белки организма (в том числе мышечные) разрушаются до аминокислот, а гликоген до глюкозы. Уровень глюкозы и аминокислот повышается в крови, для того, чтобы в экстренной ситуации у организма был строительный материал для восстановления.

Для кортизола характерен суточный ритм секреции: максимальная концентрация отмечается в утренние, а минимальная - в вечерние часы. Выделившийся в кровь кортизол достигает клеток-мишеней (в частности, клеток печени). Благодаря своей липофильной природе легко проникает через клеточную мембрану в цитоплазму и ядро, где связывается со специфическими рецепторами. Гормон-рецепторный комплекс является фактором транскрипции, - активирует транскрипцию определённых участков ДНК. В результате синтез глюкозы в гепатоцитах усиливается, тогда как в мышцах снижается распад глюкозы. В клетках печени глюкоза запасается в виде гликогена. Таким образом, эффект кортизола состоит в сохранении энергетических ресурсов организма.

Рис. 2. Биоинтез кортизола

В бодибилдинге кортизол играет преимущественно негативную роль: вызывает разрушение мышц, отложение жира, растяжки на теле, акне, остеопороз. Поэтому многие спортивные добавки и препараты предназначены для того, чтобы снизить влияние кортизола и запустить анаболизм.

В соответствии с результатами шведского исследования, воздействие автомобильного, железнодорожного и авиационного шума может быть физиологическим стрессором, который увеличивает выработку кортизола, способствуя увеличению жировых отложений.

Ряд факторов (начиная от стресса, излишних физических нагрузок, голодания и заканчивая кофе) делают уровень кортизола постоянно высоким. Хроническое повышение уровня кортизола выматывает организм и несет в себе множество опасностей.

Повышенный уровень кортизола это :

1. Потер я мышечной массы. Если обычный порядок использования тканей организма для получения энергии заключается в последовательности «углеводы, жиры, мышечная ткань», то при высоком кортизоле мышечная ткань начинает использоваться в первую очередь;

2. Набор жировой массы. Одним из эффектов повышения кортизола является появление чувства голода и желания съесть что-нибудь сладкое, поскольку на некоторое время сахар снижает уровень гормона. Однако это приводит к перееданию и набору лишнего веса;

3. Жировые отложения в зоне живота. Высокий уровень кортизола провоцирует отложение проблемного жира в районе живота. Подобные жировые отложения откладываются под мышцами, постепенно выталкивая живот вперед и придавая фигуре форму яблока;

4. Развитие сахарного диабета. Кортизол дважды повышает сахар в крови - сначала снижая секрецию инсулина, затем запуская распад мышц до глюкозы. Результатом становится то, что хронически высокий уровень кортизола постепенно приводит к развитию диабета 2 типа;

5. Снижение уровня тестостерона. Кортизол является противоположностью важнейшего мужского гормона - чем выше уровень кортизола, тем ниже уровень тестостерона;

6. Снижение иммунитета. В коротком промежутке времени кортизол работает как противовоспалительное средство. Однако постепенно именно это угнетает иммунную систему;

7. Развитие сердечнососудистых болезней. Кортизол заставляет организм работать на пределе, что существенно повышает риск инсульта и сердечного приступа;

8. Развитие остеопороза. Кортизол снижает процент усвоения кальция и коллагена, делая кости более хрупкими и замедляя процессы регенерации.

Причины повышения кортизола :

1. Голодание. Низкий уровень глюкозы в крови является одним из важнейших факторов, повышающих уровень кортизола. При этом особенно явно этот фактор будет проявляться на фоне сочетания с любым другим из списка ниже;

2. Хронический стресс. Нервные перезагрузки заставляют организм использовать всю доступную энергию на решение текущей задачи - именно это является главной функцией кортизола. Однако постоянное нахождение в подобном режиме выматывает организм;

3. Физические тренировки. Любая физическая нагрузка является в каком-то смысле стрессом для организма. Чем дольше длится занятие спортом и чем активнее человек тренируется, тем выше будет подниматься уровень кортизола;

4. Кофе. Всего лишь чашка кофе поднимает уровень кортизола примерно на 30% на несколько следующих часов. Постоянное употребление кофе и иных стимуляторов буквально взвинчивает кортизол до максимума - особенно на фоне стресса и недостатка сна.

Симптомы повышенного содержания кортизола :

1. Набор лишнего веса. Если вы тщательным образом вымеряете каждую порцию еды на количество калорий и состав нутриентов, занимаетесь спортом несколько раз в неделю, но теряете при этом мышцы и набираете жир - у вас однозначно высокий уровень кортизола;

2. Повышенная частота пульса. Поскольку кортизол вызывает сужение артерий, это выражается в повышении частоты сердцебиения. Если регулярные измерения пульса в состоянии покоя показывают высокие цифры, это может говорить об избытке кортизола;

3. Нервозность. Кортизол не зря называют стрессовым гормоном - именно он провоцирует большинство реакций организма, ответственных за нервное напряжение;

4. Проблемы с потенцией. Главным негативным последствием снижения уровня тестостерона является понижение уровня либидо и снижение потенции;

5. Проблемы с кишечником. Кортизол нарушает усвоение пищи, провоцируя различные нарушения работы пищеварительной системы - вздутия живота, диарею, колиты;

6. Потливость и частое мочеиспускание. Высокий уровень кортизола делает мочеиспускание более частым, провоцируя также потерю важных солей и минералов через пот;

7. Депрессия и бессонница. Как в прямом действии, так и в косвенном (набор веса, нервозность) кортизол провоцирует развитие депрессий и нарушений со сном.

Как понизить уровень кортизола

1. Тренировки не более 45 -6 0 минут. Чем дольше длится тренировка, тем сильнее повышается уровень этого стрессового гормона. Оптимальной продолжительностью тренинга является один час;

2. Прием BCAA (ВСАА - комплекс, состоящий из трех аминокислот-валин , л ейцин и изолейцин. Они являются важным компонентом белка. Отличие BCAA от других аминокислот в том, что организм их не синтезирует.) и углеводов во время тренировки. Спортивный напиток, содержащий 5 г аминокислот ВСАА и примерно 20 г. простых углеводов (сок, растворенный в воде; сахар, мед) даст организму дополнительную энергию и минимизирует синтез кортизола;

3. Специальное питание. Диета, уменьшающая воспалительные процессы, понижает уровень кортизола. Подобный режим питания подразумевает углеводы низкого гликемического индекса, много полезных жиров, минимум кофе, алкоголя и других стимуляторов;

4. Добавки для понижения уровня кортизола. Прием магния после аэробных тренировок снижает уровень кортизола, однако этот эффект не отмечен после силового тренинга. Прием фосфатидилсерина также способен понижать кортизол, однако дозировки не ясны;

5. Умение бороться со стрессом. Регулярные медитации и занятия йогой являются главным способом контроля за уровнем стресса в организме;

6. Смех. Интересным фактором является то, что хорошее настроение и регулярный смех выражаются в заметном понижении уровня кортизола и избавлении от стресса.

2. Кортизол. Синтез

1. Синтез в организме человека

Кортизол синтезируется из холестерола, который в основном поступает из крови или синтезируется в клетках из ацетил-КоА.

Синтез кортизола начинается с превращения прегненолона в прогестерон. Эта реакция протекает в цитозоле клеток пучковой зоны коры надпочечников, куда прегненолон транспортируется из митохондрий. Реакцию катализирует 3-в-гидроксистероиддегидрогеназа.

Рис. 3. Строение и основные этапы синтеза кортикостероидов. 1 - превращение холестерола в прегненолон (гидроксилаза, отщепляющая боковую цепь); 2 - образование прогестерона (3-в-гидроксистероиддегидрогеназа); 3,4,5 - реакции синтеза кортизола (3 - 17-гидроксилаза, 4 - 21-гидроксилаза, 5 - 11-гидроксилаза); 6, 7, 8 - путь синтеза альдостерона (6 - 21-гидроксилаза, 7 - 11-гидроксилаза, 8 - 18-гидроксилаза, 18-гидроксидегидрогеназа); 9,10,11 - путь синтеза тестостерона (9 - 17-гидроксилаза, 10 - 17,20 - лиаза, 11 - дегидрогеназа)

В мембранах ЭР (эндоплазматический ретикулум) при участии 17-б-гидроксилазы происходит гидроксилирование прогестерона по С 17 с образованием 17-гидроксипрогестерона. Этот же фермент катализирует превращение прегненолона в 17-гидроксипрегненолон, от которого далее при участии 17,20 - лиазы может отщепляться двухуглеродная боковая цепь с образованием С 19 -стероида - дегидроэпиандростерона. 17-гидроксипрогестерон служит предшественником кортизола, а дегидроэпиандростерон - предшественником андрогенов. Далее 17-ОН-прогестерон гидроксилируется 21-гидроксилазой, локализованной в мембране ЭР, и превращается в 11-дезоксикортизол, который переносится во внутреннюю мембрану митохондрий, где гидроксилируется при участии цитохрома Р 450-с11 (11-в-гидроксилаза) с образованием кортизола.

2. Полусинтетический путь

Хорошие выходы достигнуты при взаимодействии кортизона (I) с этиленгликолем в присутствии п-толуолсульфокислоты; образующийся 3,20 - бисэтиленкеталь (II) восстанавливают LiАlН4 (алюмогидрида лития) до вторичной спиртовой группы при С 11 , после чего обе этиленгликолевые группы гидролитически распадаются и ацетилированием получают вещество S(III):

3. Кортизол. Свойства

кортизол стероидный гормон

Кортизол - это белый или почти белый порошок без запаха. Плохо растворим в воде и эфире, умеренно растворим в ацетоне и этаноле, мало растворим в хлороформе. Т пл =214 о С, при плавлении вещество разлагается. Его следует хранить в хорошо закупоренной таре, предохраняющей от действия света.

В основе структуры кортизола, так же как и в основе строения холестерина, эргостерина, желчных кислот, витаминов группы D, половых гормонов и ряда других веществ, лежит конденсированная кольцевая система цикло-пентанпергидрофенантрена. Для всех биоактивных гормонов коркового вещества надпочечников характерны следующие структурные признаки: наличие двойной связи между 4-м и 5-м углеродными атомами, кетонной группы (С=О) у 3-го углеродного атома, боковая цепь (-СО-СН 2 -ОН) у 17-го углеродного атома.

Рис. 4. Строение глюкокортикоидов

Рис. 5. Кортизол

Химические свойства кортикостероидов определяются наличием б, в-ненасыщенной кетонной группировки в кольце А и б-кетольной группировки в боковой цепи кольца D. Кетогруппа и гидроксил в положении 11 из-за стерических препятствий довольно инертны (не образуют гидразонов, семикарбазонов, не ацилируются).

1) При нагревании на водяной бане смеси спиртового раствора кортикостероида и реактива Фелинга выпадает красно-оранжевый осадок. Реакция обусловлена восстановительными свойствами б-кетольной группировки, которая легко окисляется до карбоксильной:

2) Восстанавливающие свойства б-кетольной группы лежат в основе реакции «серебряного зеркала», которое образуют ряд кортикостероидов (кортизона ацетат, гидрокортизон, преднизолон):

3) Кортикостероиды, содержащие б-кетольную группу (кортизон и его аналоги), дают цветную реакцию, основанную на окислении 0,5%-ным раствором хлорида трифенилтетразолия в этаноле в присутствии 10%-ного раствора гидроксида тетраметиламмония. Появляется красная окраска, обусловленная образованием формазана:

Реакцию используют для фотоколориметрического определения при длине волны 525 нм.

4) В результате исследования влияния галогенов, введенных в молекулу кортикостероидов, на их фармакологическую активность были синтезированы моно- и дифторпроизводные преднизолона. Они содержат в положении 9 один атом фтора - дексаметазон (Dexamethasone), триамцинолон (Triamcinolone) или в положениях 6 и 9 два атома фтора - флюметазона пивалат (Flumethasone Pivalate) и флюоцинолона ацетонид (Fluocinolone Acetonide):

Введение атома фтора в положение 9а осуществляют действием фтороводорода, а образование двойной связи в положения 1-2 - микробиологическим путем. По физическим свойствам указанные лекарственные вещества сходны с рассмотренными кортикостероидами.

4. Кортизол. Качественные реакции

Кортикостероиды можно отличить друг от друга по реакции с концентрированной серной кислотой.

Таблица 1. Результаты взаимодействия кортикостероидов с концентрированной серной кислотой

Лекарственное вещество	Окраска раствора	Флуоресценция
Дезоксикортона ацетат	Желтая (после добавления воды - фиолетовая)	Зеленовато-желтая окраска с красной флуоресценцией
	Красная (после нагревания до 80-90·С)	(после добавления этанола)
Кортизона ацетат	Оранжевая (через 2 мин.)	Желтая (через 5 мин в УФ-свете)
Гидрокортизон	Желтая, переходящая в красноватую (через 5 мин.)	Желто-зеленая, переходящая в зеленую после добавления воды)
Преднизолон	Зеленая, переходящая в красную	Oтcyтcтвуeт

5. Кортизол. Стереохимия

К стероидам относятся биологически активные соединения, главным образом, животного происхождения, являющиеся производными полициклического углеводорода гонана (старое название - стеран, систематическое название - циклопентанпергидрофенантрен).

Ядро гонана представляет собой конденсированную систему, состоящую из трех ядер циклогексана - А, B, C и ядра циклопентана - D. В функциональном плане в этой системе можно выделить два фрагмента:

1) система декалина, состоящая из ядер А и В;

2) система гидриндана, состоящая из циклов С и D.

Нумерацию атомов в ядре гонана осуществляют последовательно, вначале в декалиновом фрагменте, а затем в гидриндановом. Ядро гонана содержит 6 асимметрических атомов углерода и может существовать в виде 64 стереоизомеров. Для анализа структуры гонана рассмотрим вначале стереохимию декалина и гидриндана.

Существуют два изомера декалина, которые отличаются конфигурацией общих углеродных атомов - это цис- и транс-декалины. В цис-декалине атомы водорода у С-5 и С-10 находятся по одну сторону от воображаемой плоскости колец, а в транс-декалине - по разные стороны. Следует заметить, что цис- и транс-декалины не являются конформерами, так как не могут переходить друг в друга путем вращения вокруг связи С-С. Они - диастереомеры, каждый из которых характеризуется своими свойствами.

В декалине циклогексановые ядра присутствуют в виде наиболее выгодных конформеров кресла. В транс-декалине сочленение колец осуществляется с участием двух экваториальных связей, в цис-декалине - с участием экваториальной и аксиальной связей. Этановый фрагмент (общие углеродные атомы) в транс-декалине соответствует заторможенной, а в цис-декалине - скошенной конформации. Поэтому цис-декалин на 11,3 кДж/моль менее стабилен, чем транс-декалин. В большинстве природных стероидов (кроме желчных кислот) декалиновый фрагмент присутствует в виде более стабильного транс-стереоизомера.

Аналогично стереоизомерам декалина, существуют и два стереоизомера гидриндана: цис- и транс-, в которых ядро циклогексана присутствует в виде конформера «кресла», а ядро циклопентана в виде конформера «полукресло».

Разница в энергии между стереоизомерами гидриндана не столь велика, однако более выгодным является транс-гидриндан, и именно он присутствует в структуре природных стероидов.

Пространственная структура ядра гонана образуется за счет сочленения стереоизомеров декалина и гидриндана. Из 64 возможных стереоизомеров гонанового ядра в структуре природных стероидов чаще всего встречаются два стереоизомера, различающиеся характером сочленения колец А и В:

Это 5- и 5-стероиды. Согласно стереохимической номенклатуре стероидов все заместители (Н, СН 3 , ОН и др.) обозначаются буквой, если в проекционной формуле они расположены перед плоскостью проекции, и буквой, если они находятся за плоскостью проекции. Связи с заместителями изображаются утолщенными линиями (клиньями), с заместителями - заштрихованными. Конфигурация заместителей у С 5 углеродного атома определяет принадлежность стероидов к 5- и 5-стереохимическим рядам.

Конфигурация стероида соответствует транс-сочленению между всеми 4 циклами и является наиболее термодинамически выгодной. Конфигурация соответствует цис-сочленению между ядрами А и В и встречается в желчных кислотах. В/С-цис-сочленение в стероидах не встречается, поскольку при этом возникают существенные пространственные затруднения - молекула должна скручиваться в клубок.

Циклический скелет стероидов относительно жесткий, и для него не характерны конформационные превращения, меняющие пространственное расположение заместителей. Один и тот же заместитель, располагающийся в экваториальном или аксиальном положении, будет иметь разную реакционную способность, спектральные характеристики, а соединения в целом - различную биологическую активность.

Структурной основой стероидных гормонов является гидрированный скелет углеводорода циклопентанпергидрофенантрена. Стероиды обычно содержат метильную группу в положениях C 10 , C 13 , а также часто алкильную группу в положении C 17 . Циклы стероидов обозначаются латинскими буквами A, B, C и D слева направо в стандартной форме записи. Нумерация начинается с цикла A, обходит три остальных цикла, метильные группы в 13-м и 10-м положениях получают номера 18 и 19 соответственно, затем продолжается нумерация боковой цепи у атома C 17 . Данные номера (локанты) используют в номенклатуре для обозначения кратных связей и заместителей, присоединенных к углеродному скелету стероида.

11в, 17б, 21-Триоксипрегн-4-ен - 3,20 - дион

Метильные группы, присоединенные к стероидному циклу в положениях 10 и 13, называются ангулярными. Радикал R и атомы водорода (в положениях 8, 9, 14) ориентированы в пространстве в цис- или транс-положении. Условно принято считать, что ангулярные метильные группы расположены над плоскостью чертежа (это обозначают сплошной линией). Если другие заместители находятся в цис-положении, т.е. в одной плоскости с ангулярными группами (Р-конфигурация), то их также обозначают сплошной линией, а если в транс-положении (А-конфигурация), то пунктирной линией.

6. Кортизол. Применение

Кортизол - стероидный гормон, который вырабатывается корковым веществом надпочечников. В организме человека он выполняет множество функций:

§ Глюконеогенез - образование углеводов из белка в печени

§ Уменьшает поглощение клетками глюкозы

§ Обладает минералкортикоидной активностью

§ Обладает выраженной противовоспалительной активностью

Кортизол как лекарство активно применяется в медицине, его международное непатентованное название гидрокортизон. Гидрокортизон снижает выраженность первичного иммунного ответа, обладает противовоспалительным и противоаллергическим действием. Применяется местно, внутривенно капельно, внутримышечно, внутри-периартикулярно (в сустав и околосуставную щель), конъюнктивально (глазная мазь), внутрь.

Показания к применению кортизола

Показания необычайно широки, перечислим основные из них:

§ Шоки различного происхождения (ожоговый, травматический)

§ Аллергические реакции немедленного типа (анафилактический шок, отек Квинке, аллергические конъюнктивиты)

§ Астматический статус (при бронхиальной астме)

§ Системные заболеваний: системная красная волчанка, ревматоидный артрит

§ Термический и химический ожог глаз

§ Тиреотоксический криз

§ Нейродермит

§ Различные кожные заболевания: пузырчатка, дерматиты, псориаз

Противопоказания

Для парентерального и энтерального введения (в/м, в/в, внутрь кортизол в таблетках):

§ декомпенсация сахарного диабета (поскольку повышает уровень глюкозы крови)

§ почечная недостаточность

§ психозы

§ болезнь Иценко-Кушинга

§ язвенная болезнь желудка и 12-перстной кишки

§ активная форма туберкулеза

Для кожного введения: сифилитические и туберкулезные поражения кожи, новообразования, нарушения целостности кожи (порезы, раны), возраст до 2 лет.

Для глазной мази: трахома (инфекционное поражение глаз, вызванное хламидиями), вирусные, грибковые поражения и травмы глаза.

Другие названия гидрокортизона: кортеф, солу-кортеф, гидрокортизона гемисукцинат, латикорд. Синтетическим аналогом кортизола (гидрокортизона) являются всем известные препараты преднизолон и дексаметазон, обладающие аналогичными свойствами с глюкокортикоидами.

Показания к применению этих препаратов

§ Недостаточность коры надпочечников

§ Тиреоидит

§ Системные аутоиммунные заболевания (васкулиты, СКВ)

§ Аллергические реакции немедленного типа

§ Воспалительные поражения суставов

§ Онкологические заболевания (лейкозы, миелома)

Дозировка препаратов подбирается строго индивидуально врачом. Противопоказания и побочные эффекты те же, что и у гидрокортизона. Следует помнить, что при резкой отмене глюкокортикостероидов может развиться острая надпочечниковая недостаточность, поэтому отменяют препарат постепенно.

Заключение

Стероидные гормоны - группа физиологически активных веществ (половые гормоны, кортикостероиды и др.), регулирующих процессы жизнедеятельности у животных и человека. У позвоночных синтезируются из холестерина в коре надпочечников, клетках Лейдига семенников, в фолликулах и желтом теле яичников, а также в плаценте.

Стероидные гормоны являются производными ряда углеводородов, главным образом прегнана, андростана, эстрана:

Они сходны между собой по химической структуре. Отличие от андростана состоит лишь в том, что прегнан имеет в молекуле этильный радикал, а эстран - ароматическое ядро и у него отсутствует одна из метальных групп.

Структурной основой стероидных гормонов является гидрированный скелет углеводорода циклопентанпергидрофенантрена:

Стероидный цикл, указанные функциональные группы влияют на физико-химические свойства гормонов и их аналогов. На использовании этих свойств основаны способы испытаний на подлинность, количественное определение, установлены условия хранения и стабильность лекарственных веществ, имеющих стероидную структуру.

При испытании на подлинность для подтверждения стероидного цикла в молекулах широко используют реакцию образования окрашенных и флуоресцирующих веществ при действии концентрированной серной кислотой. а-Кетольную группу открывают за счет проявления восстановительных свойств Кетогруппу обнаруживают реакцией образования кетоксимов при взаимодействии с гидроксиламином, а также гидразонов - с фенилгидразином и другими гидразинами и гидразидами. Наличие спиртового и фенольного гидроксилов в молекулах подтверждают реакцией этерификации с последующим установлением температуры плавления образующихся эфиров, а наличие сложноэфирных групп (в ацетатах, пропионатах, энантатах и др.) - либо по образованию окрашенных солей гидроксамовых кислот, либо реакциями гидролиза в щелочной или кислой среде. При наличии фенольного гидроксила в молекуле (природные и синтетические эстрогены) используют также реакции галогенирования и образования азосоединений. Ряд перечисленных химических реакций применяют для количественного определения стероидных гормонов и их аналогов титриметрическими или фотоколориметрическим методами. Испытания на подлинность и количественное определение выполняют также методом УФ-спектрофотометрии.

Список использованной литературы

1. Арзамасцев А.П. Фармакопейный анализ - М.: Медицина, 1971.

2. Беликов В.Г. Фармацевтическая химия. В 2 частях. Часть 1. Общая фармацевтическая химия: Учеб. для фармац. ин-тов и фак. мед. ин-тов. - М.: Высш. шк., 1993. - 432 с.

3. Глущенко Н.Н. Фармацевтическая химия: Учебник для студ. сред. проф. учеб. заведений / Н.Н. Глущенко, Т.В. Плетенева, В.А. Попков; Под ред. Т.В. Плетеневой. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 384 с.

4. Драго Р. Физические методы в химии - М.: Мир, 1981.

5. Кольтгоф И.М., Стенгер В.А. Объемный анализ В 2 томах - М.: Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1950.

6. Коренман И.М. Фотометрический анализ - М.: Химия, 1970.

7. Коростелев П.П, Фотометрический и комплексометрический анализ в металлургии - М.: Металлургия, 1984, 272 с.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Характеристика и функция эндокринной системы. Химическое строение гормонов. Два вида обратной связи, регулирующей активность коры надпочечников: с участием кортизола и альдостерона. Роль кортизола при травме и стрессе. Диагностика эндокринной патологии.

реферат , добавлен 21.09.2009


Биологически активные добавки (БАДы). Неблагоприятные тенденции в изменении структуры питания. Последствия выявленных нарушений в структуре питания. Основные группы БАДов: парафармацевтики, эубиотики, нутрицевтики. Свойства и ключевые преимущества БАДов.

презентация , добавлен 02.11.2016


Представители рода Hypericum: общая характеристика и особенности строения. Лекарственное растительное сырье, правила его обработки и основные фармацевтические свойства. Условия применения средств на основе зверобоя, показания и противопоказания.

презентация , добавлен 04.11.2016


Аборт как прерывание беременности до срока жизнеспособности плода (до 22 недели), показания и противопоказания, техника и принципы проведения, классификация и типы: самопроизвольный, искусственный, несостоявшийся и инфицированный. Осложнения операции.

презентация , добавлен 21.01.2015


Характеристика биологически активных добавок как концентратов натуральных или идентичных натуральным биологически активных веществ. Химический состав парафармацевтиков. Свойства нутрицевтиков - эссенциальных нутриентов. Основные формы выпуска БАДов.

презентация , добавлен 20.12.2014


Лечебные грязи или пелоиды. Механизм теплового действия грязи. Биологически активные вещества. Типы лечебных грязей. Механизмы действия. Показания и противопоказания.

статья , добавлен 18.10.2004


Рассмотрение строения молекулы инсулина, связей аминокислот. Изучение особенностей синтеза белкового гормона в кровь, описание схемы превращения. Регуляция секреции инсулина в организме. Действие данного гормона по снижению содержания глюкозы в крови.

презентация , добавлен 12.02.2016


Основные классы гормонов коры надпочечников. Внутриклеточная локализация синтеза кортизола. Главные особенности синтеза минералкортикоидов. Метаболические эффекты: обмен углеводов и липидов, высвобождение и обмен аминокислот. Сущность "синдрома" отмены.

презентация , добавлен 26.10.2014


Расположение надпочечников – парных желез внутренней секреции. Особенности строения железы, ее физиологическая деятельность. Химическая природа адреналина. Воздействие гормона на организм, его синтез и применение в медицинской и спортивной практике.

реферат , добавлен 04.02.2011


Определение и характеристики биологически активных добавок (БАД) искусственного происхождения. Области применения лекарств, БАД и пищи, их сравнительная характеристика. Влияние биологически активных добавок к пище на энергетический обмен и массу тела.

Стероидогенез
Главными гормонами коры надпочечников являются кортизол, андрогены и альдостерон.
Пути синтеза надпочечниковых стероидов были выяснены благодаря анализу ферментов стероидогенеза. Большинство этих ферментов принадлежит к семейству оксидаз Р450. Фермент P450 scc (кодируемый геном CYP11А, расположенным на хромосоме 15) отщепляет боковую цепь холестерина. Фермент Р450с11 (кодируемый геном CYP11β1, расположенным на хромосоме 8) катализирует 1β-гидроксилирование 11-дезоксикортизола и 11-дезоксикортикостерона (ДОК) с образованием соответственно кортизола и кортикостерона в сетчатой и пучковой зонах. В клетках клубочковой зоны ген CYP11β2 (также локализованный на хромосоме 8) кодирует фермент Р450альдо (альдостеронсинтазу), который катализирует 11β-гидроксилирование, 18-гидроксилирование и 18-окисление 11-ОК, превращая его в кортикостерон и далее - в 18-гидрок-сикортикостерон и альдостерон. Все эти реакции протекают в митохондриях клеток. В эндоплазматическом ретикулуме фермент Р450с17 (кодируемый геном CYP17, расположенным на хромосоме 10) обладает 17α-гидроксилазной и 17,20-лиазной активностями. Здесь же фермент Р450с21 (кодируемый геном CYP21A2) гидроксилирует прогестерон и 17-гидроксипрогестерон по 21-му углеродному атому. Зβ-гидроксистероиддегидрогеназной и Δ 5,4 -изомеразной активностями обладает один и тот же микросомный фермент, не принадлежащий к семейству цитохрома Р450.

Зоны и стероидогенез
Из-за различия ферментов в клубочковой и двух внутренних зонах кора надпочечников функционирует как две железы, которые по-разному регулируются и секретируют разные гормоны. Так, в клубочковой зоне, продуцирующей альдостерон, отсутствует 17α-гидроксилаза, и поэтому невозможен синтез 17ос-гидроксипрегненолона и 17α-гидроксипрогестерона, являющихся предшественниками кортизола и надпочечниковых андрогенов. Синтез альдостерона клетками этой зоны регулируется ренин-ангиотензиновой системой и калием.
Пучковая и сетчатая зоны продуцируют кортизол, андрогены и небольшое количество эстрогенов. Эти зоны регулируются в основном АКТГ. В них не экспрессируется ген CYP11В2 (кодирующий Р450альдо), и поэтому превращение 11-ОК в альдостерон невозможно.

Поглощение и синтез холестерина
Синтез кортизола и андрогенов в пучковой и сетчатой зонах (как и синтез всех других стероидных гормонов) начинается с холестерина. Главным источником холестерина для надпочечников служат липопротеины плазмы, хотя холестерин синтезируется из ацетата и в самих надпочечниках. На долю холестерина, поступающего с ЛПНП, приходится 80% его запасов в надпочечниках. При стимуляции этих желез стероиды быстро синтезируются из небольшого количества свободного холестерина. Одновременно активируется гидролиз запасенных эфиров холестерина, усиливается захват липопротеинов из плазмы и ускоряется синтез холестерина из ацетата. Эти быстрые реакции опосредуются белком острой регуляции стероидогенеза (StAR) - митохондриальным фосфопротеином, который ускоряет перенос холестерина с наружной мембраны митохондрий во внутреннюю. Мутации гена StAR лежат в основе врожденной липоидной гиперплазии надпочечников, уже с рождения характеризующейся тяжелой недостаточностью кортизола и альдостерона.

Метаболизм холестерина
Реакцией, лимитирующей скорость стероидогенеза в надпочечниках, является превращение холестерина в прегненолон, и именно эта реакция является главным объектом влияния АКТГ. Она протекает в митохондриях и включает два гидроксилирования с последующим отщеплением боковой цепи холестерина. Все эти превращения катализируются одним ферментом - CYP11А. Каждый этап требует присутствия кислорода и пары электронов, донором которых служит НАДФН. Флавопротеин адренодоксинредуктаза переносит эти электроны на железосерный протеин адренодоксин и с него на CYP11А. Как адренодоксинредуктаза, так и адренодоксин принимают участие и в реакции, катализируемой CYP11B1. Перенос электронов на микросомный цитохром Р450 происходит с участием Р450-редуктазы (другого флавопротеина). Образовавшийся прегненолон для дальнейших превращений должен покинуть митохондрию.

Синтез кортизола
Синтезу кортизола предшествует 17α-гидроксилирование прегненолона с образованием 17α-гидроксипрегненолона под действием фермента CYP17 в гладком эндоплазматическом ретикулуме. Затем 5,6-двойная связь в 17α-гидроксипрегненолоне трансформируется в 4,5-двойную связь под действием ферментного комплекса Зβ-гидроксистероиддегидрогеназы: Δ 5,4 -оксостероидизомеразы, который также локализован в гладком эндоплазматическом ретикулуме. Альтернативная (менее значимая) реакция, протекающая в пучковой зоне, сводится к превращению прегненолона в прогестерон и далее - в 17α-гидроксипрогестерон.
Следующий этап, который опять-таки происходит в микросомах и катализируется CYP21A2, заключается в 21-гидроксилировании 17α-гидроксипрогестерона с образованием 11-дезоксикортизола. Это соединение подвергается 11β-гидроксилированию в митохондриях (CYP11B1) с образованием кортизола. В пучковой и сетчатой зонах образуются также 11-ОК, 18-гидроксидезоксикортикостерон и кортикостерон. Однако, как отмечено выше, отсутствие в этих зонах митохондриального фермента CYP11B2 исключает возможность синтеза в них альдостерона. В базальных условиях (т.е. в отсутствие стресса) скорость секреции кортизола колеблется от 8 до 25 мг (22-69 мкмоль), составляя в среднем 9,2 мг (25 мкмоль) в сутки.

Синтез андрогенов
Образование надпочечниковых андрогенов из прегненолона и прогестерона требует предварительного 17α-гидроксилирования (CYP17), которое невозможно в клубочковой зоне. Наибольшее количество андрогенов образуется в результате превращения 17α-гидроксипрегненолона в соединения с 19 углеродными атомами - ДГЭА и ДГЭА-сульфат. Микросомная 17,20-десмолаза (CYP17) отщепляет от 17α-гидроксипрегненолона его двух-углеродную боковую цепь в 17-м положении, приводя к образованию ДГЭА, который содержит кетогруппу у С 17 . ДГЭА под действием сульфокиназы превращается в ДГЭА-сульфат (реакция обратима). Другой надпочечниковый андроген, андростендион, образуется в основном из ДГЭА (под действием CYP17) и, возможно, из 17α-гидроксипрогестерона (также под действием CYP17). Андростендион может превращаться в тестостерон, хотя надпочечники секретируют минимальные количества последнего. Сами по себе надпочечниковые андрогены (ДГЭА, ДГЭА-сульфат и андростендион) обладают очень слабой андрогенной активностью, и маскулинизирующее влияние этих соединений обусловлено их периферическим превращением в более активные андрогены - тестостерон и дигидротестостерон. ДГЭА и ДГЭА-сульфат секретируются надпочечниками в больших количествах, чем андростендион, но с качественной стороны последний играет более важную роль, поскольку легче превращается на периферии в тестостерон. Недавно показано, что синтез некоторых стероидных гормонов происходит также в нервной ткани и сердце, где они действуют, по-видимому, как паракринные или аутокринные факторы. Ферменты стероидогенеза (например, Зβ-гидроксистероиддегидрогеназа и ароматаза) экспрессируются во многих тканях.

Регуляция секреции

Секреция КРГ и АКТГ
АКТГ, тропный гормон для пучковой и сетчатой зон надпочечников, является основным регулятором продукции кортизола и надпочечниковых андрогенов. Однако в регуляции этих процессов играют роль и вещества, вырабатываемые в самих надпочечниках - нейротрансмиттеры, нейропептиды и оксид азота. Секреция АКТГ, в свою очередь, регулируется ЦНС и гипоталамусом, где вырабатываются нейротрансмиттеры, кортикотропин-рилизинг гормон (КРГ) и аргинин-вазопрессин (АВП). Нейроэндокринный контроль секреции КРГ и АКТГ осуществляется посредством трех механизмов.

Влияние АКТГ на кору надпочечников
Уже в первые минуты после введения АКТГ увеличивается уровень стероидов в плазме. В надпочечниках возрастает синтез РНК, ДНК и белка. Хроническая стимуляция АКТГ приводит к гиперплазии и гипертрофии коры надпочечников, и наоборот - дефицит АКТГ тормозит стероидогенез и сопровождается атрофией коры надпочечников, снижением веса этих желез и содержания белка и нуклеиновых кислот в них.

АКТГ и стероидогенез
АКТГ с высоким сродством связывается со своими рецепторами на плазматической мембране клеток коры надпочечников, что приводит к активации аденилатциклазы и увеличению в клетках количества цАМФ. Последний, в свою очередь, активирует внутриклеточные протеинкиназы и StAR. Возрастает активность холестеринэстеразы, тормозится синтез эфиров холестерина и увеличивается захват липопротеинов корой надпочечников. Все это ускоряет образование свободного холестерина и его взаимодействие с ферментом, отщепляющим боковую цепь (P450scc, или CYP11A1) с образованием А5-прегненолона. Эта реакция, как уже отмечалось, лимитирует скорость стероидогенеза.

{module директ4}

Нейроэндокринная регуляция
Секреция кортизола строго контролируется АКТГ, и концентрация кортизола в плазме меняется параллельно уровню АКТГ. Нейроэндокринная регуляция коры надпочечников складывается из трех механизмов: 1) регуляции эпизодической секреции и суточного ритма; 2) реакции гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой (ГГН) системы на стресс; 3) торможения секреции АКТГ кортизолом по механизму обратной связи.

1. Суточный ритм. На эпизодическую секрецию кортизола накладывается суточный ритм, определяемый ЦНС, которая регулирует количество и амплитуду секреторных выбросов КРГ и АКТГ. Секреция кортизола, низкая в поздние вечерние часы, продолжает снижаться в первые часы сна. Затем она начинает увеличиваться, но после пробуждения вновь падает. На период максимальной секреции кортизола приходится примерно половина общего суточного его количества. На фоне постепенного снижения секреции кортизола в дневные часы наблюдаются пики меньшей амплитуды, связанные с приемом пищи и физической активностью. Динамика секреции кортизола может значительно различаться у разных людей и даже у одного и того же человека в зависимости от характера сна, цикла свет-темнота и сроков приемов пищи. Суточный ритм секреции меняется также при физическом (тяжелые заболевания, хирургические операции, травмы или голодание) и психологическом стрессе (страх, эндогенная депрессия, маниакальная стадия маниакально-депрессивного психоза). Он нарушается и при патологических процессах в ЦНС и гипофизе, синдроме Кушинга, изменении метаболизма кортизола, хронической почечной недостаточности и алкоголизме. Ципрогептадин, обладающий антисеротонинергическим эффектом, подавляет суточный ритм секреции кортизола, но другие лекарственные вещества обычно не меняют его.
2. Реакция на стресс. Уровни АКТГ и кортизола в плазме повышаются уже в первые минуты хирургических операций или при падении уровня глюкозы в плазме; длительный стресс полностью устраняет суточный ритм секреции этих гормонов. Реакция на стресс начинается в ЦНС и сопровождается усиленной секрецией КРГ и АКТГ. Предварительное введение глюкокортикоидов, как и их усиленная эндогенная продукция при синдроме Кушинга, блокирует реакции АКТГ и кортизола на стресс. Напротив, после адреналэктомии реакция АКТГ на стресс усиливается. В регуляции системы ГГН принимает участие и иммунная система. Например, интерлейкин-1 (ИЛ-1) стимулирует секрецию АКТГ, а кортизол блокирует синтез ИЛ-1.
3. Ингибирование по механизму обратной связи. Третий механизм регуляции секреции АКТГ и кортизола заключается в ингибировании их секреции глюкокортикоидами, которые по механизму отрицательной обратной связи действуют на гипоталамус и гипофиз. Этот их эффект реализуется двумя путями.

Быстрое торможение секреции АКТГ зависит от скорости повышения уровня глюкокортикоидов, но не от их дозы. Реакция возникает быстро (в первые минуты), продолжается недолго (менее 10 минут) и опосредуется, по-видимому, мембранными, а не классическими цитозольными рецепторами глюкокортикоидов. Отсроченное и более длительное подавление секреции АКТГ зависит как от времени действия глюкокортикоидов, так и от их дозы. При длительном введении глюкокортикоидов уровень АКТГ продолжает снижаться и теряет чувствительность к стимулирующим воздействиям. В конце концов это приводит к полному прекращению секреции КРГ и АКТГ и атрофии пучковой и сетчатой зон коры надпочечников. Такое подавление системы ГГН реализуется, по-видимому, через классические глюкокортикоидные рецепторы.

Влияние АКТГ на продукцию андрогенов
Продукция надпочечниковых андрогенов у взрослых людей также регулируется АКТГ. Суточный рим секреции ДГЭА и андростендиона совпадает с таковым АКТГ и кортизола. АКТГ быстро повышает уровни ДГЭА и андростендиона в плазме, а глюкокортикоиды снижают их содержание. ДГЭА-сульфат метаболизируется медленно, и поэтому его уровень в плазме на протяжении суток остается стабильным. Долгое время предполагали существование особого гипофизарного гормона, регулирующего секрецию надпочечниковых андрогенов, но это так и не было подтверждено.

Метаболизм кортизола и надпочечниковых андрогенов

В ходе своего метаболизма эти стероиды теряют активность и, образуя конъюгаты с глюкуроновой и серной кислотой, приобретают водорастворимость. Неактивные конъюгированные соединения легче выводятся с мочой. Метаболизм и конъюгирование стероидов происходит главным образом в печени; с мочой выводится 90% таких метаболитов.

Метаболизм и экскреция кортизола
До своего выведения с мочой кортизол претерпевает различные превращения. В неизмененном виде выводится менее 1% секретируемого кортизола.

Превращения в печени
Среди метаболических превращений кортизола в печени наиболее важным, с количественной точки зрения, является его необратимая инактивация под действием Δ 4 -редуктазы, которая восстанавливает 4,5-двойную связь кольца А. Продукт этой реакции, дигидрокортизол, под действием 3-гидроксистеро-иддегидрогеназы превращается в тетрагидрокортизол. Значительные количества кортизола подвергаются также действию 11β-гидроксистероиддегидро-геназы, превращаясь в биологически неактивный кортизон, из которого под влиянием упомянутых выше ферментов образуется тетрагидрокортизон. Тетрагидрокортизол и тетрагидрокортизон могут превращаться в кортоевые кислоты. Все эти превращения обусловливают экскрецию примерно равных количеств метаболитов кортизола и кортизона. В результате метаболизма кортизола и кортизона образуются также кортолы и кортолоны и (в меньшей степени) другие соединения (например, 6β-гидрокортизол).

Конъюгирование в печени
Более 95% метаболитов кортизола и кортизона образуют в печени конъюгаты с остатками глюкуроновой и серной кислот и в таком виде вновь поступают в кровь, откуда и выводятся с мочой. Количественно большее значение имеет конъюгирование с глюкуроновой кислотой (через гидро-ксильную группу в Зα-положении).

Изменения клиренса и метаболизма
На метаболизм кортизола влияют многие условия. В детском и старческом возрасте он замедлен. Хронические заболевания печени сопровождаются снижением экскреции метаболитов кортизола с мочой, хотя его концентрация в плазме остается нормальной. При гипотиреозе метаболизм кортизола замедляется, и его экскреция с мочой снижается. Для гипертиреоза характерны противоположные сдвиги. Клиренс кортизола уменьшается при голодании и нервной анорексии, а также при беременности (вследствие повышения уровня КСГ). У новорожденных в 6β-гидрокортизол превращается большее количество кортизола. То же происходит при беременности, под влиянием эстрогенов, при заболеваниях печени и других тяжелых хронических болезнях, а также под влиянием лекарственных средств, индуцирующих синтез печеночных микросомных ферментов (барбитуратов, фенитоина, митотана, аминоглутетимида и рифампицина). Физиологическое значение таких изменений невелико. Однако они сопровождаются снижением экскреции 17-гидроксикортикостероидов с мочой. Перечисленные состояния и лекарственные средства сильнее влияют на метаболизм синтетических глюкокортикоидов и, ускоряя их метаболизм и клиренс, могут сказываться на их концентрации в плазме.

Кортизол-кортизоновый шунт
Обмен натрия на калий в дистальных отделах нефрона регулируется альдостероном. Этот эффект опосредуется минералокортикоидными рецепторами почек. В условиях in vitro сродство глюкокортикоидных и минералокортикоидных рецепторов к кортизолу одинаково. Однако in vivo уже небольшие сдвиги в уровне альдостерона изменяют натрий-калиевый обмен в почках, тогда как свободный и биологически активный кортизол лишен такого эффекта, несмотря на то что его концентрация в крови намного выше концентрации альдостерона. Этот кажущийся парадокс объясняется действием внутриклеточного фермента - 11β-гидроксистероиддегидрогеназы 2-го типа (11β-HSD2), которая превращает кортизол в неактивный кортизон и тем самым предохраняет минералокортикоидные рецепторы от взаимодействия с кортизолом. Однако при очень высоком уровне кортизола в крови (например, при тяжелом синдроме Кушинга) этот защитный механизм преодолевается. Активация минералокортикоидных рецепторов кортизолом приводит к увеличению внеклеточного объема, артериальной гипертонии и гипокалиемии. Активное вещество лакрицы (глициризиновая кислота) ингибирует 11β-HSD2 и обеспечивает кортизолу свободный доступ к минералокортикоидным рецепторам почек, обусловливая гипокалиемию и повышение артериального давления. Кроме того, в некоторых тканях присутствует изофермент 11β-гидроксистероиддегидрогеназы (11β-HSD1), превращающий неактивный кортизон в кортизол. Экспрессия этого фермента в коже объясняет эффективность кортизоновых мазей. Важнее, что 11β-HSD1 экспрессируется и в печени. Таким образом, если в почках кортизол инактивируется, превращаясь в кортизон, то в печени возможен обратный процесс. Экспрессия 11β-HSD1 в жировой ткани может объяснять развитие абдоминального ожирения при метаболическом синдроме, при котором уровень кортизола в крови не повышен.

Метаболизм и экскреция надпочечниковых андрогенов
В ходе метаболизма надпочечниковых андрогенов происходит либо их распад и инактивация, либо превращение в более активные соединения - тестостерон и дигидротестостерон. В самих надпочечниках ДГЭА легко превращается в ДГЭА-сульфат, которому принадлежит первое место среди секретируемых этими железами андрогенов. В печени и почках ДГЭА также превращается в ДГЭА-сульфат или в Δ 4 -андростендион. ДГЭА-сульфат выводится почками либо в неизмененном виде, либо превращается в 7α- и 16α-гидроксилированные производные, а после восстановления в 17β-положении - в Δ 5 -андростендиол и его сульфат. Андростендион превращается либо в тестостерон, либо (после восстановления 4,5-двойной связи) в этиохоланолон или андростерон, из которых в результате восстановления в 17α-положении образуются соответственно этиохоландиол и андростендиол. В тканях-мишенях андрогенов тестостерон восстанавливается в 5β-положении, превращаясь в дигидротестостерон, который после восстанавления в Зα-положении образует андростендиол. Метаболиты андрогенов в виде глюкуронидов или сульфатов выводятся с мочой.

III. Сосудорасширяющие препараты прямого миотропного действия (миотропные средства)

Аллергические заболевания, развивающиеся по механизму гиперчувствительности замедленного типа (клеточно-опосредованного).

Аномалии механизмов и контактной, и прокоагулянтной активности тромбоцитов одновременно.

Нервная система реагирует на внешние воздействия (в том числе стрессовые), посылая нервные импульсы в гипоталамус . В ответ на сигнал гипоталамус секретирует кортиколиберин , который переносится кровью по т.н. воротной системе прямо в гипофиз и стимулирует секрецию им АКТГ . Последний поступает в общий кровоток и, попав в надпочечники, стимулирует выработку и секрецию корой надпочечников кортизола .

Выделившийся в кровь кортизол достигает клеток-мишеней (в частности, клеток печени), проникает путем диффузии в их цитоплазму и связывается там со специальными белками – рецепторами кортизола. Образовавшиеся гормон-рецепторные комплексы после «активации» связываются с соответствующей областью ДНК и активируют определенные гены, что в итоге приводит к увеличению выработки специфических белков. Именно эти белки и определяют ответную реакцию организма на кортизол, а значит, и на внешнее воздействие, послужившее причиной его секреции.

Реакция состоит, с одной стороны, в усилении синтеза глюкозы в печени и в проявлении (разрешении) действия многих других гормонов на обменные процессы, а с другой – в замедлении распада глюкозы и синтеза белков в ряде тканей, в том числе мышечной. Таким образом, эта реакция направлена в основном на экономию имеющихся энергетических ресурсов организма (снижение их расходования мышечной тканью) и восполнение утраченных: синтезируемая в печени глюкоза может запасаться в виде гликогена – легко мобилизуемого потенциального источника энергии.

Кортизол по механизму обратной связи ингибирует образование АКТГ : по достижении уровня кортизола, достаточного для нормальной защитной реакции, образование АКТГ прекращается.

В кровотоке кортизол связан с кортикостероид-связывающим глобулином – белком-носителем, который синтезируется в печени. Этот белок доставляет кортизол к клеткам-мишеням и служит резервуаром кортизола в крови. В печени кортизол подвергается превращениям с образованием неактивных, водорастворимых конечных продуктов (метаболитов), которые выводятся из организма.

Глюкокортикоиды оказывают разностороннее влияние на обмен веществ в разных тканях. В мышечной, лимфатической, соединительной и жировой тканях глюкокортикоиды, проявляя катаболическое действие, вызывают снижение проницаемости клеточных мембран и соответственно торможение поглощения глюкозы и аминокислот; в то же время в печени они оказывают противоположное действие. Конечным итогом воздействия глюкокортикоидов является развитие гипергликемии, обусловленной главным образом глюконеогенезом.

Рис.4. Механизм действия кортизола на клетку-мишень.

6. Норма кортизола меняется в зависимости от времени суток: утром обычно происходит повышение кортизола, вечером - значение кортизола минимально.

Повышенный синтез кортизола наблюдается при болезни Иценко-Кушинга. Болезнь Иценко - Кушинга (болезнь Кушинга) - тяжёлое нейроэндокринное заболевание, сопровождающееся гиперфункцией коры надпочечников, связанное с гиперсекрецией АКТГ. Гиперсекреция АКТГ вызывает повышенную секрецию кортизола, которая приводит к нарушению углеводного обмена, остеопорозу, гипертензии (повышение артериального давления), атрофии кожи, перераспределению жира, гирсутизму у женщин.

Одной из причин недостаточной секреции гормона кортизола может быть болезнь Аддисона. Болезнь Аддисона (гипокортицизм) - редкое эндокринное заболевание, в результате которого надпочечники теряют способность производить достаточное количество гормонов, прежде всего кортизола. Болезнь может быть следствием

· первичной недостаточности коры надпочечников (при которой поражена или плохо функционирует сама кора надпочечников),

· или вторичной недостаточности коры надпочечников, при которой передняя доля гипофиза производит недостаточно адренокортикотропного гормона (АКТГ) для адекватной стимуляции коры надпочечников.

Болезнь Аддисона приводит к хронической усталости, мышечной слабости, потери веса и аппетита, тошноте, боли в животе, низкому артериальному давлению, гиперпигментации кожи, гипогликемии, снижению объёма циркулирующей крови, обезвоживанию организма, тремору, тахикардии, тревоге, депресии и т.д.

Заключение

Кортикостероиды, а именно минералкортикоиды и глюкокортикоиды играют важную роль в регуляции различных процессов в организме человека:

§ Способность глюкокортикоидов подавлять иммунитет используется при трансплантации органов и тканей для подавления реакции отторжения, а также при различных аутоиммунных заболеваниях.

§ Минералокортикоиды находят применение при лечении болезни Аддисона, миастении, общей мышечной слабости, адинамии, гипохлоремии и других заболеваний, связанных с нарушением минерального обмена.

§ Кортикостероиды входят в состав многих комбинированных препаратов для местного применения при лечении кожных болезней.