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Steroide

Biosynthese der Steroidhormone

Sexualsteroide werden primär nur in den Gonaden, in den Nebennieren, in der Placenta und im Gehirn aus den entsprechenden Ausgangsverbindungen produziert. Hingegen findet eine Konvertierung der Sexualsteroide in zahlreichen weiteren Organen bzw. Geweben statt. Typische Steroid-produzierende Zellen wie die Leydig-Zellen des Hodens und die Zellen der Nebennierenrinde weisen ein ausgedehntes glattes endoplasmatisches Retikulum auf. Darüber hinaus ist die innere Membran ihrer Mitochondrien röhrenförmig strukturiert. Histochemisch lassen sich in den Membranen der Mitochondrien und des endoplasmatischen Retikulums von Leydig-Zellen die verschiedenen Enzyme der Steroid-Biosynthese nachweisen. Die meisten davon gehören zum Cytochrom P450-Enzymsystem.

Schritte

Die Biosynthese geht vom Cholesterol oder einem direkten Verwandten dieses Steroids aus. Es wird von den Hormon-Synthetisierenden Drüsenzellen mittels Acetyl-CoA selbst synthetisiert oder aus dem Blut entnommen. In vielen Zellen ist es in Form von Lipid-Tröpfchen als Ester mit Fettsäuren gespeichert, in diesem Fall ist der erste Syntheseschritt die Freisetzung aus dieser Speicherform. Anschließend finden - je nach Drüsenzelle - unterschiedliche enzymkatalysierte Reaktionen statt, die zu einem der Hormone führen. Bei bestimmten Hormonen, wie z.B. dem Cortisol, geht die Biosynthese von anderen Steroidhormonen aus. Die Zellen, in denen die Hormon-Biosynthese stattfindet, besitzen in der Regel alle Enzyme, die zur Synthese der jeweiligen Hormone benötigt werden. Ausnahmen sind Calcitriol, Androgene aus der Nebennierenrinde und Ecdysteroide bei denen einige Syntheseschritte in mehreren Geweben ablaufen. So ist z.B. beim Calcitriol die Einwirkung von UV-Licht notwendig, um den B-Ring photochemisch zu öffnen. Diese Reaktion findet in der Haut statt.

Verschiedene Zielzellen der Androgene, insbesondere solche in der Haut, verfügen über die 5α-Reduktase. Dieses Enzym wandelt α-Testosteron irreversibel in das stärker wirksame 5α-Dihydrotestosteron (DHT) um. Beim Mann macht DHT nur einen untergeordneten Bestandteil der zirkulierenden Androgene aus. Im Prinzip stellt es, obwohl höchst wirksam, bereits eine Stufe auf dem Weg zur Elimination des Testosterons dar. Zwischen Testosteron und Androstendion besteht ein Redox-Gleichgewicht, wie dies auch zwischen Estradiol und Estrogen der Fall ist. Dass sich jeweils ein Gleichgewicht mit messbarer Geschwindigkeit einstellt, hängt von der Mitwirkung entsprechender Enzyme ab. Das erforderliche Enzymsystem kommt in zahlreichen Zellen, insbesondere aber in Hepatocyten (Leberzellen) vor. Es handelt sich um eine so genannte Oxido-Reduktase, die zum einen als 17β-Hydroxysteroid-Dehydrogenase Testosteron (Estradiol) zu Androstendion (Estron) oxidiert und andererseits als 17-Ketoreduktase Androstendion (Estron) zu Testosteron (Estradiol) reduziert. Entscheidend für die Lage des Gleichgewichtszustandes ist der jeweilige Redox-Status einer Zelle.

Für die Steroidhormon-Biosynthese sind so genannte Cytochrom P450-Enzymsysteme wichtig. Als erster Syntheseschritt erfolgt die Abspaltung eines Teils der Seitenkette im Cholesterol-Molekül. Das resultierende Steroid-Derivat Pregnenolon enthält 21 Kohlenstoff-Atome (C21) und ist somit nominell ein Gestagen, allerdings ohne gestagene Potenz. Aus ihm kann u.a. das wirksame Progesteron gebildet werden. Pregnenolon ist eine Vorstufe für sämtliche anderen Steroidhormone. Seine extrazelluläre Konzentration ist im Gehirn am größten. Dort kommt ihm bei der Modulation von Ionen-Kanälen unter Umständen biologische Bedeutung zu. Einer von mehreren möglichen Stoffwechselwegen der C21-Steroide führt durch Abspaltung einer C2-Gruppe zu C19-Steroid-Derivaten, den Androgenen. Andere Synthesewege als über Gestagene, um im Organismus zu Androgenen zu gelangen, gibt es nicht. Androgene (Testosteron bzw. Androstendion) sind wiederum obligate Vorstufen für die Estrogensynthese. Dabei kommt es zur Abspaltung des C-Atoms 19, so dass Estrogene als C18-Steroide die Endstufe der Steroidhormon-Kaskade bilden. Sie unterscheiden sich ferner von allen anderen Steroidhormon-Klassen durch den aromatisierten Ring A im Steroidgerüst.

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