甾体
生理及药理
甲羟戊酸途径(Mevalonate pathway)
类固醇合成的示意图。本图展现了由中间物异戊烯焦磷酸(IPP)和二甲基烯丙焦磷酸(DMAPP)分步转化为焦磷酸香叶酯、角鲨烯,最终合成羊毛甾醇的过程,某些中间步骤与产物被省略。参见代谢。
类固醇在生物系统中最重要的角色就是作为激素。类固醇激素与其受体蛋白质结合以产生生理反应,引发基因转录及细胞功能的改变。
在人类生理及药理上,最重要的类固醇是胆固醇、类固醇激素、它的前体及代谢物。在血液中,类固醇负责运送蛋白质。
胆固醇是一种重要的固醇,作为构成动物细胞膜的普通元素。但是,低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)会导致不同的疾病及病征,例如动脉硬化。大部分其他类固醇亦是从胆固醇合成。不同的激素,包括脊椎动物的性激素,都是由胆固醇建立的类固醇。
类固醇的生物合成和代谢
肾上腺中,类固醇激素的合成
人类的类固醇合成过程:主要种类的类固醇激素,个别类固醇和酶途径。注意分子结构变化,相比于各自前驱体以白色圆圈突出显示
在动物,真菌和植物中发现数以百计不同的类固醇,或者是从羊毛甾醇 (lanosterol)或是从环阿屯醇 (Cycloartenol, 植物)行成。两者羊毛甾醇及环阿屯醇都经由三萜角鲨烯环化反应而得。 类固醇代谢是一个生物过程,会从胆固醇制做类固醇,然后再转化成其他类固醇。不同的物种会有不同的类固醇代谢途径,人类的代谢途径如右图所示;当中涉及下列各种物质:
雄激素(Androgens,见左下角)
雌激素(Estrogens,见右下角)和孕激素(Progesterone,见左上角)
各类甾体化学式
胆固醇,一个原型的动物固醇。
类固醇5α及5β的立体异构体。5α或5β指C-5上该氢是低于还是高于甾环平面。
5α-胆甾烷,共同的类固醇核心结构。这种5α类固醇是一种27碳的烃类固醇具有完整ABCD环系统。其特征包括连接在C-10和C-13两个轴向甲基基团,和连接在C-17一个8个碳的侧链。这个共同的碳骨架中存在的胆固醇以及许多其他类固醇中。
甾烷
(睾酮、睾甾酮、睾丸激素),主要的男性性激素及促蛋白合成类固醇。
去氢甲基睾丸素,去氢甲睾酮,大力补 (Dianabol),17α甲基化 (右上角)以提高口服生物利用率。
胆汁酸 (bile acid)或通称胆酸 (cholic acid),表示羧酸和额外经常存在的羟基。
地塞米松 (Dexamethasone),合成皮质类固醇药物,美国最常处方的美国仙丹、地塞米松灵丹妙药 (Dexamethasone elixir, USP 0.5 mg/5 mL 8 ounce)。
羊毛甾醇,生物合成动物类固醇的前驱体。
(黄体激素、黄体酮、孕酮),涉及女性月经周期,怀孕,和胚胎发育的类固醇激素。
美罗孕酮,合成的药物与黄体激素具有相似的效果。
β-谷甾醇,植物或植物固醇。在C-17的侧链有一个完全的烃支链和在C-3有一个羟基基团。
临床上的使用
类固醇是人体正常生理所需的荷尔蒙,每人每天都会于肾上腺皮质分泌一定量的甾体(Cortisol)供人体正常的生理作用,分泌量的多寡由脑部的下视丘、脑下垂体及肾上腺皮质共同来控制,而且分泌有一定的规律,在我们每天早上睡醒时是最高,之后在白天的时间会慢慢下降,到了晚上12点时达到最低。一旦身体遭受意外伤害、压力、疾病影响导致身体免疫力发生变化(包括:各种发炎、过敏、分泌不协调...等),皆可由甾体来治疗改善。
急性发病期,有可能每天使用大剂量的类固醇,较有可能发生副作用,随着病情稳定进步时,服用剂量会减少,随着服用剂量的减少,副作用也会减少,直至病情完全改善。只要在医师指示下服用甾体,医师会平衡使用时的利与弊,以期达到最好的治疗效果并尽量减少可能发生的副作用。
类固醇的常见副作用
类固醇的副作用与药量及使用期间有直接的关系,若长期使用、或大剂量使用较容易造成副作用,但副作用因每个人的体质而有所差异。
分类
按照其功能分类,以下是一般甾体的类别:
同化激素是与雄激素受体产生作用,以加强肌肉及骨骼合成的类固醇。它可以是自然存在或是人工合成的。现时一般运动员服用的所谓“类固醇”,就是指同化激素。
糖皮质激素包括有皮质醇及矿物皮质酮:
性类固醇激素是性激素的一个子集,能产生性别分化或支持繁殖。它们包括有雄激素、雌激素及助孕素。
植物类固醇是一种自然存在于植物内的类固醇。
麦角类固醇是一种自然存在于真菌内的类固醇,当中包括某些维生素D补充剂。
在解剖学治疗学及化学分类系统中,同化激素被分类为A14,性激素被分类为G03及L02,而皮质醇则被分类为A07EA、C05AA、D07、D10AA、H02、R01AD、R03BA、S01BA、S02B及S03B。
结构分类
除了以功能分类外,类固醇亦可以其化学构造来分类,其中一个例子是按医学标题表来分类。
研发类固醇荣获多项诺贝尔奖的历史过程
1965年时的伍德沃德谈及叶绿素化学结构
研究类固醇相关题材,已经获得了许多诺贝尔奖。这些奖项包括:
1927年(化学)海因里希·奥托·威兰-胆酸,甾醇的结构,以及它们与维他命的连接。
1928年(化学)阿道夫·温道斯- 甾醇的结构及其与维他命连接。
1939年(化学)阿道夫·布特南特和拉沃斯拉夫·鲁日奇卡- 类固醇性激素的分离与其结构的研究。萜烯及其相关研究。
1950年(生理学与医学)爱德华·卡尔文·肯德尔,塔德乌什·赖希施泰因,菲利普·肖瓦特·亨奇- 由于发现肾上腺皮质激素及其结构和生理效应。
1965年(化学)罗伯特·伯恩斯·伍德沃德-胆固醇,可的松,和羊毛甾醇的合成。其同事罗德·霍夫曼于1981年因为通过前线轨道理论和分子轨道对称守恒原理来解释化学反应的发生而获得诺贝尔化学奖。
1969年(化学)德里克·巴顿和奥德·哈塞尔- 发展构象异构的概念及其在化学中的应用,其中一个重要具体的重点是“甾核”的构象异构。
1975年(化学)弗拉迪米尔·普雷洛格- 经由鲨烯、甲羟戊酸确定胆固醇生物合成的立体化学过程。
类固醇是美国仙丹或是毒药
类固醇俗称美国仙丹 (American steroid elixir),它是一群结构与甾体类似的物质,酯质,多种分子式类似肾上腺皮质荷尔蒙 (Adrenocortical hormone)的有机物,是属于荷尔蒙的一种。因参予人体的各种生理反应,具有很强的抗发炎、抗排斥、消肿及止痛的作用。因此生物体给于类固醇可加速人体生长,优化男女性征,治疗气喘,过敏,发炎等功能。但运用不良则会产生各种严重不良反应。
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