Steroidi
Ivan Manduchi
Laboratorio Analisi, Ospedale "Infermi", Rimini
(Riproduzione parziale dell'articolo pubblicato su Caleidoscopio italiano, n. 95)
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.............................................................................
Deidroepiandrosteronesolfato (DHEAS)
Ormoni Corticosurrenalici ...................................................
Gli steroidi in farmacologia...............................................
Cortisonici antiinfiammatori...............
Cardiotonici ......................................
Estroprogestinici Contraccettivi orali
Androgeni anabolizzanti....................
Sviluppo storico della chimica degli steroidi ...............
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.
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.
