7.5: استروئیدها
- Page ID
- 216436
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)
\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)
\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)- برای شناسایی عملکرد استروئید تولید شده در پستانداران.
تمام لیپیدهای مورد بحث تا کنون صابون پذیر هستند و با قلیایی آبی واکنش نشان می دهند تا اجزای ساده تر مانند گلیسرول، اسیدهای چرب، الکل های آمینه و قندها را تولید کنند. نمونه های چربی استخراج شده از مواد سلولی، با این حال، همچنین حاوی یک بخش کوچک اما مهم است که با قلیایی واکنش نشان نمی دهد. مهمترین لیپیدهای غیر صابونی پذیر استروئیدها هستند. این ترکیبات شامل نمک های صفراوی، کلسترول و ترکیبات مرتبط و هورمون های خاص (مانند کورتیزون و هورمون های جنسی) است.
استروئیدها در گیاهان، حیوانات، مخمرها و کپک ها رخ می دهد اما در باکتری ها وجود ندارد. آنها ممکن است به صورت آزاد یا همراه با اسیدهای چرب یا کربوهیدرات ها وجود داشته باشند. تمام استروئید دارای یک جزء ساختاری مشخصه متشکل از چهار حلقه ذوب شده. شیمیدانان حلقه ها را با حروف بزرگ شناسایی می کنند و اتم های کربن را همانطور که در شکل \(\PageIndex{1a}\) نشان داده شده است شماره گذاری می کنند. تغییرات جزئی در این ساختار یا در اتم ها یا گروه های متصل به آن باعث ایجاد تفاوت های عمیق در فعالیت بیولوژیکی می شود.
کلسترول
کلسترول (شکل\(\PageIndex{1b}\)) در گیاهان رخ نمی دهد، اما فراوان ترین استروئید در بدن انسان است (240 گرم مقدار معمول است). اعتقاد بر این است که کلسترول بیش از حد یک عامل اصلی در توسعه آترواسکلروز و بیماری های قلبی است که امروزه مشکلات عمده بهداشتی در ایالات متحده است. حدود نیمی از کلسترول بدن در دو لایه لیپیدی غشای سلولی پراکنده شده است. بخش عمده ای از بقیه به اسید کولیک تبدیل می شود که در تشکیل نمک های صفراوی استفاده می شود. کلسترول همچنین یک پیش ماده در سنتز هورمون های جنسی، هورمون های آدرنال و ویتامین D است.
کلسترول اضافی که توسط بدن متابولیزه نمی شود از کبد آزاد می شود و توسط خون به کیسه صفرا منتقل می شود. به طور معمول، آن را در محلول باقی می ماند تا زمانی که به روده (به عنوان یک جزء صفرا) ترشح شود تا از بین برود. گاهی اوقات، با این حال، کلسترول در کیسه صفرا به شکل سنگ های صفراوی رسوب می کند (شکل\(\PageIndex{2}\)). در واقع، نام کلسترول از کلمه یونانی chole به معنی «صفرا» و stereos به معنی «جامد» گرفته شده است.
بیماری قلبی علت اصلی مرگ و میر در ایالات متحده برای مردان و زنان است. مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری ها گزارش داد که بیماری های قلبی در سال 2006 جان 631،636 نفر را در ایالات متحده به خود اختصاص داده است (26 درصد از کل مرگ و میر گزارش شده).
دانشمندان بر این باورند که سطح کلسترول بالا در خون، و همچنین فشار خون بالا، چاقی، دیابت و سیگار کشیدن، با افزایش خطر ابتلا به بیماری های قلبی همراه است. یک تحقیق طولانی مدت توسط موسسه ملی بهداشت نشان داد که در میان مردان 30 تا 49 ساله، بروز بیماری قلبی برای کسانی که سطح کلسترول آنها بالاتر از 260 میلی گرم در 100 میلی لیتر سرم بود، پنج برابر بیشتر از افرادی بود که سطح کلسترول 200 میلی گرم در 100 میلی لیتر یا کمتر داشتند. محتوای کلسترول خون به طور قابل توجهی با سن، رژیم غذایی و جنس متفاوت است. بزرگسالان جوان به طور متوسط حدود 170 میلی گرم کلسترول در هر 100 میلی لیتر خون دارند، در حالی که مردان در سن 55 سالگی ممکن است سطح کلسترول 250 میلی گرم در 100 میلی لیتر یا بالاتر داشته باشند زیرا میزان تجزیه کلسترول با افزایش سن کاهش می یابد. زنان تمایل دارند سطح کلسترول خون پایین تری نسبت به مردان داشته باشند.
برای درک ارتباط بین بیماری های قلبی و سطح کلسترول، مهم است که بدانیم چگونه کلسترول و سایر چربی ها در بدن منتقل می شوند. لیپیدها، مانند کلسترول، در آب محلول نیستند و بنابراین نمی توانند در خون (یک محیط آبی) منتقل شوند مگر اینکه با پروتئین هایی که در آب محلول هستند پیچیده شوند و مجموعه هایی به نام لیپوپروتئین ها را تشکیل دهند. لیپوپروتئین ها بر اساس تراکم آنها طبقه بندی می شوند که وابسته به مقادیر نسبی پروتئین و چربی موجود در آنها است. چربی ها چگالی کمتری نسبت به پروتئین ها دارند، بنابراین لیپوپروتئین هایی که حاوی نسبت بیشتری از لیپید هستند، چگالی کمتری نسبت به پروتئین دارند.
تحقیقات در مورد کلسترول و نقش آن در بیماری های قلبی بر سطح سرمی لیپوپروتئین های کم چگالی (LDLs) و لیپوپروتئین های با چگالی بالا (HDLs) متمرکز شده است. یکی از جالب ترین اکتشافات این است که سطح بالای HDL ها خطر ابتلا به بیماری های قلبی را کاهش می دهد، در حالی که سطح بالای LDL ها این خطر را افزایش می دهد. بنابراین نسبت LDL:HDL سرم پیش بینی کننده بهتری برای خطر ابتلا به بیماری های قلبی نسبت به سطح کلی کلسترول سرم است. افرادی که به دلیل عوامل ارثی یا رژیم غذایی، نسبت LDL:HDL بالایی در خون خود دارند، شیوع بیشتری از بیماری قلبی دارند.
چگونه HDL ها خطر ابتلا به بیماری های قلبی را کاهش می دهند؟ هیچ کس با اطمینان نمی داند، اما به نظر می رسد یکی از نقش های HDL ها انتقال کلسترول اضافی به کبد است، جایی که می توان آن را متابولیزه کرد. بنابراین، HDL ها به از بین بردن کلسترول از خون و از سلول های عضلانی صاف دیواره شریانی کمک می کنند.
تغییرات رژیم غذایی و افزایش فعالیت بدنی می تواند به کاهش کلسترول تام و بهبود نسبت LDL:HDL کمک کند. به طور متوسط آمریکایی هر روز حدود 600 میلی گرم کلسترول از محصولات حیوانی مصرف می کند و همچنین تقریبا 1 گرم کلسترول را در هر روز، عمدتا در کبد تولید می کند. مقدار کلسترول سنتز شده توسط سطح کلسترول در خون کنترل می شود. هنگامی که سطح کلسترول خون بیش از 150 میلی گرم در 100 میلی لیتر باشد، میزان بیوسنتز کلسترول نصف می شود. از این رو، اگر کلسترول در رژیم غذایی وجود داشته باشد، مکانیسم بازخورد سنتز آن را در کبد سرکوب می کند. با این حال، نسبت سرکوب نسبت 1:1 نیست. کاهش بیوسنتز برابر با مقدار کلسترول مصرف شده نیست. بنابراین، جایگزینی رژیم غذایی چربی اشباع نشده با چربی اشباع و همچنین کاهش مصرف اسیدهای چرب ترانس، برای کمک به کاهش کلسترول سرم و خطر ابتلا به بیماری های قلبی توصیه می شود.
هورمون های استروئیدی
هورمون ها پیام رسان های شیمیایی هستند که در یک بافت آزاد می شوند و از طریق سیستم گردش خون به یک یا چند بافت دیگر منتقل می شوند. یک گروه از هورمون ها به عنوان هورمون های استروئیدی شناخته می شوند زیرا این هورمون ها از کلسترول ساخته می شوند که همچنین یک استروئید است. دو گروه اصلی از هورمون های استروئیدی وجود دارد: هورمون های آدرنال و هورمون های جنسی.
هورمون های آدرنوکورتیکال، مانند آلدوسترون و کورتیزول (جدول\(\PageIndex{1}\))، توسط غده فوق کلیه تولید می شوند که در مجاورت هر کلیه قرار دارد. آلدوسترون بر روی اکثر سلول های بدن عمل می کند، اما به ویژه در افزایش میزان جذب یون های سدیم در لوله های کلیه و افزایش ترشح یون های پتاسیم و/یا یون های هیدروژن توسط لوله ها موثر است. از آنجا که غلظت یون های سدیم عامل اصلی تأثیرگذار بر احتباس آب در بافت ها است، آلدوسترون باعث احتباس آب و کاهش تولید ادرار می شود. کورتیزول چندین واکنش متابولیک کلیدی را تنظیم می کند (به عنوان مثال، افزایش تولید گلوکز و بسیج اسیدهای چرب و اسیدهای آمینه). همچنین پاسخ التهابی بافت به آسیب یا استرس را مهار می کند. بنابراین کورتیزول و آنالوگهای آن از نظر دارویی به عنوان سرکوب کننده سیستم ایمنی پس از عمل پیوند و در درمان آلرژی های شدید پوستی و بیماری های خود ایمنی مانند آرتریت روماتوئید استفاده می شود.
| هورمون | اثر |
|---|---|
 |
متابولیسم نمک را تنظیم می کند. کلیه ها را برای حفظ سدیم و دفع پتاسیم تحریک می کند |
 |
تبدیل پروتئین ها به کربوهیدرات ها را تحریک می کند |
 |
چرخه قاعدگی را تنظیم می کند؛ بارداری را حفظ می کند |
 |
ویژگی های جنسی زن را تحریک می کند؛ تغییرات را در طول چرخه قاعدگی تنظیم می کند |
 |
ویژگی های جنسی مرد را تحریک و حفظ می کند |
هورمون های جنسی دسته ای از هورمون های استروئیدی هستند که توسط غدد جنسی (تخمدان ها یا بیضه ها)، جفت و غدد فوق کلیه ترشح می شوند. تستوسترون و آندروستندیون هورمون های جنسی مردانه یا آندروژن ها هستند که ویژگی های جنسی اولیه مردان یا توسعه اندام های تناسلی مرد و تولید مداوم اسپرم را کنترل می کنند. آندروژن ها همچنین مسئول توسعه ویژگی های ثانویه مردانه مانند موهای صورت، صدای عمیق و قدرت عضلانی هستند. دو نوع هورمون جنسی در زنان از اهمیت ویژه ای برخوردار است: پروژسترون، که رحم را برای بارداری آماده می کند و مانع از آزاد شدن بیشتر تخمک ها از تخمدان ها در دوران بارداری می شود و استروژن ها، که عمدتا مسئول توسعه ویژگی های جنسی ثانویه زن هستند، مانند رشد پستان و افزایش رسوب بافت چربی در سینه ها، باسن ها و ران ها. هر دو مردان و زنان تولید آندروژن و استروژن، متفاوت در مقدار هورمون های ترشح شده به جای حضور یا عدم وجود یک یا دیگری.
هورمون های جنسی، چه طبیعی و چه مصنوعی، گاهی اوقات از نظر درمانی استفاده می شوند. به عنوان مثال، یک زن که تخمدان های خود را برداشته است ممکن است هورمون های زنانه برای جبران آن داده شود. برخی از اولین ترکیبات شیمیایی مورد استفاده در شیمی درمانی سرطان هورمون های جنسی بودند. به عنوان مثال، استروژن ها یک گزینه درمانی برای سرطان پروستات هستند زیرا آزاد شدن و فعالیت تستوسترون را مسدود می کنند. تستوسترون رشد سرطان پروستات را افزایش می دهد. هورمون های جنسی نیز در آماده سازی برای عملیات تغییر جنسیت، برای ترویج توسعه ویژگی های جنسی ثانویه مناسب تجویز می شوند. داروهای ضد بارداری خوراکی مشتقات مصنوعی هورمونهای جنسی زنانه هستند. آنها با جلوگیری از تخمک گذاری کار می کنند.
نمک های صفراوی
صفرا مایعی سبز مایل به زرد (pH 7.8-8.6) است که در کبد تولید می شود. مهمترین ترکیبات صفرا نمکهای صفراوی هستند که نمکهای سدیم ترکیبات آمیدمانند اسیدهای صفراوی مانند اسید کولیک (قسمت (a) شکل\(\PageIndex{3}\)) و یک آمین مانند اسید آمینه گلیسین (قسمت (b) شکل) هستند. \(\PageIndex{3}\) آنها از کلسترول در کبد سنتز می شوند، در کیسه صفرا ذخیره می شوند و سپس در صفرا به روده کوچک ترشح می شوند. در کیسه صفرا، ترکیب صفرا به تدریج تغییر می کند زیرا آب جذب می شود و اجزای دیگر متمرکز می شوند.
از آنجا که آنها حاوی هر دو گروه آبگریز و آبدوست هستند، نمک های صفراوی مواد شوینده و امولسیون کننده بسیار موثری هستند. آنها گلبول های بزرگ چربی را به صورت کوچکتر تجزیه می کنند و آن گلبول های کوچکتر را در محیط هضم آب معلق نگه می دارند. آنزیم ها می توانند مولکول های چربی را به طور موثرتری هیدرولیز کنند. بنابراین، عملکرد اصلی نمک های صفراوی کمک به هضم چربی های رژیم غذایی است.
برداشتن جراحی اغلب برای کیسه صفرا که آلوده، ملتهب یا سوراخ می شود توصیه می شود. این عمل جراحی بر هضم تأثیر جدی نمیگذارد زیرا صفرا هنوز توسط کبد تولید میشود اما صفرای کبد رقیقتر است و ترشح آن به روده باریک چندان با ورود غذا گره نخوردهاست.
خلاصه
استروئیدها دارای ساختار چهار حلقه ای هستند و عملکردهای مختلفی دارند. کلسترول استروئید موجود در پستانداران است که برای تشکیل غشای سلولی مورد نیاز است, اسیدهای صفراوی, و هورمون های مختلف. نمک های صفراوی به روده کوچک ترشح می شوند تا به هضم چربی ها کمک کنند.