類(lèi)固醇激素包括性激素和腎上腺皮質(zhì)激素兩大類(lèi)。它們都是膽固醇衍生物,具有脂溶性,所以能夠通過(guò)質(zhì)膜并與細(xì)胞內(nèi)受體(也稱(chēng)為核受體,NR)結(jié)合,發(fā)揮基因表達(dá)調(diào)控作用。 類(lèi)固醇激素的合成通常在腎上腺皮質(zhì),性腺(睪丸和卵巢),大腦,胎盤(pán)和脂肪組織中進(jìn)行。在合成過(guò)程中主要涉及兩類(lèi)酶:細(xì)胞色素P450酶(CYP)和羥基類(lèi)固醇脫氫酶(HSD)。 類(lèi)固醇激素合成的第一步是從膽固醇的側(cè)鏈上切除6個(gè)碳,生成孕烯醇酮(pregnenolone)。這是此途徑的限速步驟,包括三步反應(yīng)。人體中都由膽固醇側(cè)鏈裂解酶(cholesterol-20,22-desmolase,也稱(chēng)為CYP11A或P450ssc)催化。 該酶在所有類(lèi)固醇生成組織中均與線粒體的內(nèi)膜結(jié)合,所以需要先將膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體。轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程由外膜上的類(lèi)固醇合成快速調(diào)節(jié)蛋白(StAR)介導(dǎo),是這一步的限速環(huán)節(jié)。 促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)可升高cAMP,活化PKA,使膽固醇酯水解酶和StAR磷酸化而激活,從而促進(jìn)皮質(zhì)類(lèi)固醇合成。 腎上腺類(lèi)固醇合成的經(jīng)典途徑 Curr Opin Pediatr. 2020 孕烯醇酮在3β脫氫酶(HSD3B)催化下生成孕酮(progesterone),也稱(chēng)為黃體酮,是許多激素的共同前體。大體上,孕酮在21位羥化,會(huì)進(jìn)入鹽皮質(zhì)激素系列,最終生成醛固酮。如果在17位羥化,會(huì)進(jìn)入糖皮質(zhì)激素系列。糖皮質(zhì)激素側(cè)鏈裂解可生成雄激素,雄激素A環(huán)芳構(gòu)化則形成雌激素。不過(guò)激素具有復(fù)雜的轉(zhuǎn)化網(wǎng)絡(luò),在不同組織、不同條件下會(huì)有很多變化。 腎上腺類(lèi)固醇合成的氧代雄激素途徑 Curr Opin Pediatr. 2020 腎上腺皮質(zhì)可以合成多種類(lèi)固醇激素,除糖皮質(zhì)激素和鹽皮質(zhì)激素外,還有雄激素和少量雌激素。腎上腺產(chǎn)生的性激素主要是脫氫表雄酮(DHEA),具有微弱的雄激素作用,可以作為其它激素前體,在性腺中轉(zhuǎn)變?yōu)楦行У男奂に鼗虼萍に?。在先天性腎上腺增生等疾病中,會(huì)發(fā)生DHEA增多,導(dǎo)致女性多毛癥等男性化現(xiàn)象。 腎上腺類(lèi)固醇合成的替代后門(mén)途徑 Curr Opin Pediatr. 2020 最重要的糖皮質(zhì)激素是皮質(zhì)醇(cortisol),具有升高血糖作用。其機(jī)制包括拮抗胰島素,減少葡萄糖利用,促進(jìn)糖異生,增加骨骼肌蛋白和脂肪甘油三酯的分解等。為了給糖異生節(jié)省能量,糖皮質(zhì)激素還通過(guò)抑制磷脂酶A2減少前列腺素合成,所以具有抗炎作用,但長(zhǎng)期服用容易導(dǎo)致糖尿病、高血壓等疾病。 在沒(méi)有激素時(shí),類(lèi)固醇受體(SR)通常被基礎(chǔ)磷酸化,并與熱休克蛋白(HSP)形成復(fù)合物。與激素結(jié)合后,受體從熱休克蛋白上解離并二聚化,轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞核,結(jié)合到含有激素反應(yīng)元件(HRE)的靶基因特異性位點(diǎn)上,并募集一系列輔助活化復(fù)合物來(lái)調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄。 糖皮質(zhì)激素受體(GR或GCCR)是典型的核激素受體,由NR3C1(核受體亞家族3 C組成員1)基因編碼。相應(yīng)的HRE也稱(chēng)為GRE,具有GGAACAnnnTGTTCT序列。GR還有共激活子,如SRC(類(lèi)固醇受體共激活子)蛋白。 在肝臟中,皮質(zhì)醇的兩個(gè)主要靶基因是糖異生基因,PCK1(胞質(zhì)磷酸烯醇丙酮酸羧化激酶)和G6PC(葡萄糖-6-磷酸酶)。PCK1和G6PC基因的最大表達(dá)都需要其他因素,包括核受體PPARα。所以編碼PPARα的PPARA基因也是皮質(zhì)醇激活的靶標(biāo)。 在脂肪組織,GR通過(guò)激活HSL表達(dá)促進(jìn)脂解,也促進(jìn)前脂肪細(xì)胞分化成熟。在骨骼肌,糖皮質(zhì)激素促進(jìn)糖原和蛋白質(zhì)水解,氨基酸的碳架可作為肝臟糖異生的原料。 鹽皮質(zhì)激素以醛固酮(aldosterone)為主,主要作用是保鈉排鉀,伴有氯和水的吸收,所以有升高血壓作用。其機(jī)制是通過(guò)鹽皮質(zhì)激素受體(MR)誘導(dǎo)鈉泵(鈉-鉀ATP酶)、上皮鈉通道(ENaC)和Na+ -Cl –共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(NCC)表達(dá)。 性激素主要在性腺合成,許多反應(yīng)與皮質(zhì)類(lèi)固醇的合成相同。睪丸和卵巢含有一種額外的酶,即17β-羥基類(lèi)固醇脫氫酶(HSD17B),可使雄激素轉(zhuǎn)化為睪酮(testosterone)。類(lèi)固醇5α-還原酶(SRD5A)將睪酮還原成二氫睪酮(DHT),其活性是前者的10倍。 卵巢和胎盤(pán)有芳香化酶(aromatase,CYP19A1),也稱(chēng)為雌激素合成酶,可催化A環(huán)芳構(gòu)化,是雌性激素(雌酮和雌二醇等)合成的限速酶。 其實(shí)睪丸和脂肪組織等也含有芳香化酶,所以男性體內(nèi)也會(huì)有少量雌性激素,與雄性激素維持某種平衡。在某些病理?xiàng)l件下芳香化酶活力過(guò)高,會(huì)導(dǎo)致雌激素過(guò)量,造成不育及女性化等現(xiàn)象。 參考文獻(xiàn):
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