Steroidi

 

Ivan Manduchi

Laboratorio Analisi, Ospedale "Infermi", Rimini

(Riproduzione parziale dell'articolo pubblicato su Caleidoscopio italiano, n. 95)

 

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Home Page    Rubrica del Dizionario di Chimica e Chimica Industraile

Indice

 

Premessa ............................................................................

Chimica degli steroidi Generalità .......................................

Nomenclatura.....................................................................

Classificazione degli steroidi............................................

Steroli ....................................................................................

Acidi biliari .........................................................................

Ormoni sessuali..................................................................

Ormoni corticosurrenalici....................................................

Glicosidi cardiaci ed agliconi ..........................................

Saponine e sapogenine ......................................................

Ecdisoni ..............................................................................

Vitamina D .........................................................................

Trimetilsteroli .....................................................................

Gli ormoni steroidei nei liquidi biologici..............................

Biosintesi degli ormoni steroidei .....................................

Meccanismo di azione degli ormoni steroidei ...............

Cinetica del legame recettoriale.......................................

Estrogeni .............................................................................

                                17b-Estradiolo....................................

                                Estrone..............................................

                                Estriolo................................................

Gestageni (Progestinici) ....................................................

Androgeni.............................................................................

                                Testosterone

                                Androstenedione

                                Deidroepiandrosteronesolfato (DHEAS)

                                Diidrotestosterone (DHT) 

Ormoni Corticosurrenalici ...................................................

                                Cortisolo 

                                Aldosterone

Gli steroidi in farmacologia...............................................

                                Cortisonici antiinfiammatori...............

                                Cardiotonici ......................................

                                Estroprogestinici Contraccettivi orali

                                Androgeni anabolizzanti....................

Sviluppo storico della chimica degli steroidi ...............

 

 

 

 

Premessa

 

Lo studio dei processi biochimici e fisiologici degli organismi

viventi porta ad interessarsi di un grande numero di molecole, delle

quali spesso si perde purtroppo il significato intrinseco. Ci sono

molecole i cui meccanismi biochimici sono stati indagati nei minimi

particolari e su cui è stata scritta un’enormità di articoli, altre invece

su cui non tutto è stato ancora chiarito, nonostante gli enormi mezzi

tecnici oggi a disposizione a livello analitico. Ci sono poi le molecole

privilegiate dai ricercatori, quelle in qualche modo legate a quel

meraviglioso “meccanismo” che regola la vita.

Sono infatti gli aminoacidi, le proteine, gli enzimi, le complesse e

strutturalmente affascinanti molecole del DNA che comunemente

vengono associate a tutto ciò che riguarda la vita. Non si può negare

però che l’innesco e l’attivazione di tutto quel misterioso processo

legato alla vita ed alla sua continuazione, in tutti gli esseri viventi,

siano strettamente legate alle molecole steroidee. Sono steroidi infatti

le molecole che determinano i caratteri sessuali, quelle che provocano

l’attrazione sessuale e che assicurano la fecondità in tutto il

regno animale; sono gli steroidi che concorrono in maniera predominante

a portare a buon fine la gestazione.

Senza considerare poi la diffusione di queste molecole nel regno

vegetale e la loro importanza in campo farmacologico. Gli steroidi mi

hanno sempre affascinato e interessato per quella loro piccola struttura

geometrica e per la loro così differenziata attività fisiologica

anche per impercettibili diversità strutturali. Ho quindi raccolto e

cercato di riassumere quelli che a mio avviso sono gli aspetti più

interessanti degli steroidi in campo clinicochimico soprattutto, cercando

di mettere in risalto anche le problematiche relative alla

determinazione, non facile, di tali molecole. Alcuni argomenti saranno

solo accennati e le formule saranno ridotte al minimo indispensabile

per rendere la lettura il più agevole possibile anche per chi non

possieda una cultura specifica sulla materia.

 

Chimica degli steroidi. Generalità

 

Gli steroidi (dal greco stereos= solido) costituiscono un gruppo di

composti molto diffusi in natura che, dal punto di vista chimicostrutturale

contengono un sistema tetraciclico di atomi di carbonio

(ciclopentanoperidrofenantrene) (Figura 1).

A parte le piccole, ma sostanziali, differenze dovute alla presenza

di sostituenti nel nucleo ed al grado di insaturazione, i diversi tipi di

composti si differenziano soprattutto per R’, R’’ e R’’’ (1).

Il gruppo R’ può essere assente (quando l’anello A e/o B è

aromatico); generalmente R’ e R’’ sono gruppi metilici, benché

talvolta si incontrino residui, in tali posizioni, parzialmente o completamente

ossidati: CH 2 OH, CHO, COOH. R’ e R’’ possono essere

anche atomi di idrogeno. La catena laterale in posizione 17 (R’’’) può

essere assente oppure può contenere 2, 4, 5, 8, 9, 10 o 11 atomi di

carbonio e talvolta può essere associata ad atomi di ossigeno o più

raramente di azoto. La sostituzione dei due atomi di idrogeno in

posizione 4 e 14 con gruppi metilici porta ad un vasto gruppo di

composti che viene denominato come 4, 4, 14 trimetilsteroidi o

trimetilsteroli, presenti in natura sia nel regno animale che vegetale.

Quasi tutti gli steroidi naturali possiedono in posizione 3 un

ossidrile (OH) o un gruppo chetonico (C=O) (Figura 2).

Per convenzione gli anelli della struttura base degli steroidi si

indicano con le lettere A, B, C, D: i primi tre sono anelli di cicloesano,

il quarto è un ciclopentano; gli atomi di carbonio hanno una numerazione

specifica.

 

 

 

 

Figura 1. Formula generale degli steroidi.

 

 

Nomenclatura

 

Il sistema usato per la descrizione e per la rappresentazione degli

steroidi è quello proposto originariamente da Louis Fieser (1937),

ampliato da Reichstein e Shoppee (1943) e modificato da Luis e Mary

Fieser (1949). Le regole emanate nella Conferenza della Fondazione

CIBA (Londra, 1950), sono state successivamente emendate e

ripubblicate (1960) dalla International Union of Pure and Applied

Chemistry (IUPAC).

Il nome sistematico, compresi i prefissi stereochimici, di uno

steroide e della sua formula di struttura designa la configurazione

assoluta di ciascun centro chirale (si dicono chirali due oggetti non

sovrapponibili, ma uno l’immagine speculare dell’altro, come per

esempio le mani). Nei centri chirali, la posizione viene indicata dal

numero dell’atomo di carbonio e la configurazione dal suffisso a

oppure b; un atomo o un gruppo che si trova al di sotto del piano

generale del sistema anulare viene denominato a e rappresentato

con un legame a tratto punteggiato, mentre un atomo, o gruppo che

si trova al di sopra del piano viene chiamato b e rappresentato da un

legame a linea continua spessa. I legami con atomi o gruppi di

configurazione sconosciuta vengono rappresentati da una linea ondulata.

L’insaturazione viene indicata cambiando la desinenza ano nelle

desinenze ene, adiene, precedute dai numeri indicanti la posizione.

I sostituenti possono essere indicati o come prefissi o come suffissi,

ad eccezione degli alogeni, del nitrogruppo e del gruppo alchilico,

che possono essere usati solo come prefissi.

L’eliminazione di un gruppo metilico angolare nelle posizioni C10

o C13 viene indicato con il prefisso nor, o se entrambi sono eliminati,

dal prefisso dinor.

Mentre nel nucleo dello steroide la stereoisomeria è geometrica,

quella della catena laterale R’’’ nella posizione C17 è del tipo classico.

 

 

 

 

Figura 2. Numerazione degli atomi di carbonio negli steroidi

 

 

Si suppone che lo scheletro di una catena laterale nella posizione C17

si trovi nel piano del foglio e lo si indica con legami a linea continua

sottile.

La configurazione molecolare spaziale degli steroidi non è rigida,

in quanto, mentre gli anelli B e C hanno una forma fissa a sedia,

l’anello A può assumere sia la forma a sedia, sia quella a barca; la

forma dell’anello D (ciclopentano) può variare notevolmente nelle

varie classi di steroidi. I gruppi metilici attaccati nelle posizioni C10

e C13 sono assiali e sono detti anche angolari, in quanto sporgono da

un angolo acuto della struttura generale della molecola (Figura 2 bis).

 

 

 

Figura 2 bis. Configurazioni e sedia e a barca di anelli esatomici saturi

 

 

 

 

Classificazione degli steroidi

 

Gli steroidi si possono suddividere in 9 classi principali: steroli,

acidi biliari, ormoni sessuali, ormoni corticosurrenalici, glicosidi

cardiaci ed agliconi, saponine e sapogenine, ecdisoni, vitamina D e

trimetilsteroli.